KR101412128B1 - Omni-antenna having feeder cables with symmetrical length - Google Patents
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Abstract
본 발명은 급전 케이블의 길이가 대칭으로 구성되는 옴니 안테나에 관한 것으로서, 일렬로 배치되는 복수의 방사 소자; 및 상기 복수의 방사 소자에 병렬 급전 방식으로 신호를 급전하는 급전부를 포함하되, 상기 급전부는 병렬 급전을 위하여 각 방사 소자와 연결되는 복수의 급전 케이블을 포함하고, 상기 복수의 급전 케이블의 길이는, 중앙에 배치된 방사 소자와 연결되는 급전 케이블의 길이를 기준으로 대칭인 상태로 구성되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an omnidirectional antenna in which the length of a feed cable is symmetrical, comprising: a plurality of radiating elements arranged in a line; And a feeding part for feeding signals to the plurality of radiating elements in a parallel feeding manner, wherein the feeding part includes a plurality of feeding cables connected to the radiating elements for parallel feeding, and the lengths of the plurality of feeding cables are And symmetrical with respect to the length of the feed cable connected to the radiating element disposed at the center.
Description
본 발명은 급전 케이블의 길이가 대칭으로 구성되는 옴니 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 병렬 급전 방식으로 복수의 방사 소자를 급전할 때 사용되는 복수의 급전 케이블의 길이를 대칭인 상태로 구성한 옴니 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to an omnidirectional antenna in which the length of a feed cable is symmetrical, and more particularly, to an omnidirectional antenna in which a plurality of feed cables used for feeding a plurality of radiating elements by a parallel feed system are symmetrically arranged. .
옴니 안테나란, 수평 방향으로 무지향의 방사 패턴을 형성하는 안테나를 의미한다. 이러한 옴니 안테나는 전파의 송수신이 필요한 다양한 전기 전자 분야에서 활용되고 있는데, 특히 신규 통신망의 부설 과정에서 기지국용 안테나로 많이 이용되고 있다. 신규 통신망을 부설하는 경우에는 빠르게 전국망을 구축하는 것이 중요한데, 이러한 옴니 안테나를 기지국 건설에 이용하면 적은 비용과 빠른 속도로 전국망을 구축할 수 있기 때문이다.
An omnidirectional antenna refers to an antenna that forms a radiation pattern having an irregular direction in the horizontal direction. Such an omnidirectional antenna is utilized in various electric and electronic fields requiring radio waves transmission and reception, and is widely used as an antenna for a base station in the process of installing a new communication network. It is important to build a nationwide network quickly if you install a new communication network. If you use this omnidirectional antenna in building a base station, you can build a nationwide network with low cost and high speed.
한편, 이동 통신 기술의 발달로 4세대 LTE(Long Term Evolution) 망과 같은 고속 데이터 서비스에서는 셀간의 간섭을 줄이기 위한 가변 틸트 기능(빔의 틸트각을 조절하는 기능)이 필수적으로 요구되고 있다. 따라서, 기지국 용으로 사용될 수 있는 옴니 안테나에도 가변 틸트의 기능이 구비되는 것이 필요하다.
On the other hand, in a high-speed data service such as a fourth generation LTE (Long Term Evolution) network due to the development of mobile communication technology, a variable tilt function (a function of adjusting a tilt angle of a beam) for reducing interference between cells is indispensably required. Therefore, it is necessary that the omnidirectional antenna that can be used for the base station be provided with a variable tilt function.
옴니 안테나의 가변 틸트 기능은, '병렬 급전 방식'(옴니 안테나에 포함되는 각각의 방사 소자에 병렬적인 급전 케이블이 연결되는 방식)을 통해 전기적으로 구현될 수 있다. 구체적으로, 위상 가변기에서 생성되는 복수의 위상 가변 신호들을(예: -2θ. -θ, 0, +θ, +2θ 등) 병렬 급전 방식을 통해 복수의 방사 소자(바람직하게는, 일렬로 배치된 방사 소자들)에 급전함으로써 전기적인 빔 틸트(beam tilt)가 구현될 수 있다.
The variable tilt function of the omnidirectional antenna can be electrically realized by a 'parallel feeding method' (a method in which a parallel feeding cable is connected to each radiating element included in the omni antenna). Specifically, a plurality of phase varying signals generated in the phase shifter are arranged in a plurality of radiating elements (preferably arranged in a line) (for example, -2θ.-θ, 0, + θ, And the electric beam tilt can be realized.
하지만, 옴니 안테나의 구조적인 특성상 이러한 병렬 급전 방식을 도입하는 것은 용이하지가 않다. 구체적으로, 비교적 레이돔의 크기가 큰 섹터형 안테나(도 1, 좌측)에 비하여 대략적으로 지름이 약 50mm 이내로 제한되는 옴니 안테나(도 1, 우측)는 공간적인 제약 때문에 병렬 급전을 위한 케이블들을 설치하는 것이 쉽지 않기 때문이다.However, it is not easy to introduce this parallel feeding method due to the structural characteristics of the omnidirectional antenna. Specifically, the omnidirectional antenna (Fig. 1, right side) in which the diameter is limited to approximately 50 mm or less as compared with the sector type antenna having a relatively large radome size (Fig. 1, left side) It is not easy.
특히, 종래에는, 주파수별 위상 편차를 줄이기 위해, 병렬 급전에 사용되는 복수의 급전 케이블들의 길이를 모두 동일하게 구성(도 2 참조)하였는데, 이러한 조건에서는 위상 가변기와 가까운 거리에 배치된 방사소자(도 2, E)에도 긴 길이(가장 먼 거리에 배치되는 방사소자를 급전하기 위한 길이 = 방사소자 A의 케이블 길이 = a의 길이)의 급전 케이블(e)이 연결되어야 하므로, 급전 케이블들의 여분의 길이를 수납할 수 있는 공간이 필요했다. 하지만, 공간이 부족한 옴니 안테나의 경우에는 이러한 급전 케이블들의 여분의 길이를 수납하기가 어려워 병렬 급전 방식을 적용하는 것이 쉽지 않았다.
Particularly, conventionally, in order to reduce frequency-dependent phase deviation, the lengths of a plurality of feed cables used for parallel feeding are all made the same (see Fig. 2) The length of the radiating element A = the length of the radiating element A) of the radiating element (e) is required to be connected to the radiating element I needed a space to accommodate the length. However, in the case of an omnidirectional antenna having a short space, it is difficult to accommodate the extra length of the feed cables and it is not easy to apply the parallel feed method.
따라서, 옴니 안테나의 공간 제약의 문제점을 해소할 수 있는, 새로운 개념의 병렬 급전 기술이 요구되고 있다.
Therefore, there is a demand for a new parallel feeding technique that can solve the problem of the space limitation of the omnidirectional antenna.
본 발명은 옴니 안테나의 병렬 급전 구조를 단순화시키는 것을 해결과제로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to simplify a parallel feeding structure of an omnidirectional antenna.
특히, 본 발명은 옴니 안테나의 병렬 급전을 위한 급전 케이블들의 길이를 대칭인 상태로 구성하여, 병렬 급전을 위해 사용하는 급전 케이블의 총 길이를 단축시키는 것을 해결 과제로 한다.
In particular, the present invention provides a symmetrical length of feed cables for parallel feed of omnidirectional antennas, thereby shortening the total length of feed cables used for parallel feed.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 안테나는, 일렬로 배치되는 복수의 방사 소자; 및 상기 복수의 방사 소자에 병렬 급전 방식으로 신호를 급전하는 급전부를 포함하되, 상기 급전부는 병렬 급전을 위하여 각 방사 소자와 연결되는 복수의 급전 케이블을 포함하고, 상기 복수의 급전 케이블의 길이는, 중앙에 배치된 방사 소자와 연결되는 급전 케이블의 길이를 기준으로 대칭인 상태로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an omnidirectional antenna including: a plurality of radiating elements arranged in a line; And a feeding part for feeding signals to the plurality of radiating elements in a parallel feeding manner, wherein the feeding part includes a plurality of feeding cables connected to the radiating elements for parallel feeding, and the lengths of the plurality of feeding cables are And symmetrical with respect to the length of the feed cable connected to the radiating element disposed at the center.
여기서 상기 복수의 급전 케이블의 길이는, 중앙으로부터 멀리 배치된 방사 소자와 연결될수록 길어질 수 있다. Here, the length of the plurality of feed cables may become longer as the radiating elements are arranged far from the center.
또한, 중앙으로부터 양방향으로 같은 거리에 배치된 방사소자들과 연결되는 급전 케이블들은 서로 동일한 길이를 가질 수 있다. Also, the feed cables connected to the radiating elements arranged at the same distance in both directions from the center may have the same length.
또한, 이웃하여 배치되는 방사 소자들과 연결되는 급전 케이블들은, 중심 주파수의 파장의 배수만큼 서로 길이가 차이 날 수 있다. In addition, the feed cables connected to the adjacent radiating elements may have different lengths by a multiple of the wavelength of the center frequency.
또한, 급전 케이블들 사이의 길이 차이는, 안테나의 대역폭이 커질수록 더 작게 구성되고, 안테나의 대역폭이 작아질수록 더 크게 구성될 수 있다. In addition, the difference in length between the feed cables can be made smaller as the bandwidth of the antenna becomes larger, and can be made larger as the bandwidth of the antenna becomes smaller.
또한, 상기 급전부는, 입력신호의 위상을 가변시켜서 복수의 위상 가변 신호들을 생성하는 위상 가변기를 더 포함할 수 있다. The power feeding unit may further include a phase shifter that varies a phase of an input signal to generate a plurality of phase varying signals.
또한, 상기 급전부는, 상기 위상 가변기로부터 출력되는 복수의 위상 가변 신호들을 상기 복수의 방사 소자들에 병렬적으로 급전시킬 수 있다. In addition, the power feeder may feed a plurality of phase-varying signals output from the phase shifter to the plurality of radiating elements in parallel.
또한, 상기 복수의 급전 케이블은 상기 위상 가변기의 복수의 출력부와 상기 복수의 방사 소자를 연결할 수 있다. The plurality of feed cables may couple a plurality of output sections of the phase changer to the plurality of radiating elements.
또한, 상기 옴니 안테나는 전기적인 빔 틸트(Beam Tilt)를 구현할 수 있다.
In addition, the omnidirectional antenna can realize an electric beam tilt.
본 발명은, 병렬 급전을 위한 급전 케이블들의 길이를 대칭인 상태로 구성할 수 있다. 따라서, 모든 급전 케이블들의 길이가 동일했던 종래의 병렬 급전 구조에 비해, 급전 케이블의 총 길이가 단축될 수 있으며, 이에 따라 공간 제약이 많은 옴니 안테나에도 용이하게 병렬 급전 구조를 적용할 수 있다. In the present invention, the length of the feed cables for parallel feeding can be made symmetrical. Therefore, the total length of the feed cable can be shortened as compared with the conventional parallel feed structure in which the lengths of all the feed cables are the same. Thus, the parallel feed structure can be easily applied to the omnidirectional antenna having a large space limitation.
또한, 본 발명은, 병렬 급전을 위한 복수의 급전 케이블들의 길이를 모두 동일하게 구성하지 않아도, 고주파 또는 저주파 영역에서 위상 편차에 의한 왜곡(메인 로브의 왜곡)이 발생 되지 않는다. 구체적으로, 본 발명은 복수의 급전 케이블들의 길이를 대칭인 상태로 구성하여 주파수별 위상 편차를 상쇄시킬 수 있으며, 이를 통해 고주파 또는 저주파 영역에서 발생 될 수 있는 메인 로브(main lobe)의 왜곡을 방지할 수 있다.
Further, the present invention does not generate distortion (distortion of the main lobe) due to phase deviation in a high frequency or low frequency range, even if the lengths of the plurality of feed cables for parallel feeding are not all the same. In particular, the present invention can prevent the distortion of the main lobe that may occur in the high frequency region or the low frequency region by configuring the length of the plurality of feed cables in a symmetrical state to cancel the phase deviation by frequency. can do.
도 1은 섹터형 안테나와 옴니 안테나의 대표적인 형태를 나타내는 예시도이다.
도 2는 복수의 급전 케이블의 길이가 동일하게 구성되는 옴니 안테나를 나타내는 개념도이다.
도 3은 복수의 급전 케이블의 길이가 대칭인 상태로 구성되는 옴니 안테나를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 안테나의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 포함될 수 있는 방사 소자들의 몇 가지 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명에 포함될 수 있는 위상 가변기의 일 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 7은 안테나의 중심 주파수에서의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 8 내지 도 9는, 복수의 급전 케이블의 길이를 대칭이 아닌 상태로 구성하였을 때의 방사 패턴(고주파, 저주파)을 나타내는 그래프이다.
도 10은, 복수의 급전 케이블의 길이를 대칭인 상태로 구성하였을 때의 방사 패턴(고주파, 저주파)를 나타내는 그래프이다. 1 is an exemplary view showing a representative form of a sector type antenna and an omnidirectional antenna.
Fig. 2 is a conceptual diagram showing an omnidirectional antenna in which a plurality of feed cables have the same length.
Fig. 3 is a conceptual diagram showing an omnidirectional antenna in which the lengths of a plurality of feed cables are symmetrical.
4 is a configuration diagram showing the configuration of an omnidirectional antenna according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram illustrating some embodiments of radiating elements that may be included in the present invention.
6 is an exemplary diagram illustrating an embodiment of a phase shifter that may be included in the present invention.
7 is a graph showing a radiation pattern at the center frequency of the antenna.
Figs. 8 to 9 are graphs showing the radiation patterns (high frequency and low frequency) when the lengths of the plurality of feed cables are not symmetrical.
Fig. 10 is a graph showing the radiation patterns (high frequency and low frequency) when the lengths of the plurality of feed cables are symmetrical.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '급전 케이블의 길이가 대칭으로 구성되는 옴니 안테나'를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, an omnidirectional antenna having a symmetrical length of a feed cable according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical spirit of the present invention, and thus the present invention is not limited thereto. In addition, the matters described in the attached drawings may be different from those actually implemented by the schematic drawings to easily describe the embodiments of the present invention.
한편, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
On the other hand, the expression " comprising " is intended to merely denote that such elements are present as an 'open expression', and should not be construed as excluding any additional elements.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 급전 케이블의 길이가 대칭으로 구성되는 옴니 안테나를 상세하게 살펴본다.
Hereinafter, an omnidirectional antenna according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 1 to 10, in which the length of the feed cable is symmetrical.
본 발명은 앞에서 살펴본 것처럼 도 1(우측 그림)과 같은 옴니 안테나의 병렬 급전 구조를 개선하기 위한 발명이다. As described above, the present invention is an improvement for improving the parallel feed structure of the omnidirectional antenna as shown in Fig. 1 (right figure).
구체적으로, 본 발명은 병렬 급전을 위한 모든 급전 케이블들의 길이(a 내지 e)가 동일하게 구성되었던 종래의 방식(도 2 참조)과 달리, 병렬 급전을 위한 급전 케이블들의 길이가 대칭인 형태로 구성되는 점이 차별된다.
Specifically, unlike the conventional method (see FIG. 2) in which the lengths (a to e) of all of the feed cables for parallel feeding are made the same, the lengths of the feed cables for parallel feeding are made symmetrical .
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 안테나는, 일렬로 배치되는 복수의 방사 소자(100), 상기 복수의 방사 소자에 병렬 급전 방식으로 신호를 급전하는 급전부(200)를 포함할 수 있다.
3 and 4, an omnidirectional antenna according to an embodiment of the present invention includes a plurality of
상기 복수의 방사 소자(100)는, 무지향의 옴니(omni-directional) 방사 패턴을 형성할 수 있는 구성이다. The plurality of
이러한 상기 복수의 방사 소자(100)는 수직 방향에서 일렬로 배치될 수 있는데, 서로 일정한 거리로 이격된 상태에서 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. The plurality of
또한, 상기 복수의 방사 소자(100)는, 다양한 종류의 방사 소자들을 통해서 구현될 수 있는데, 예를 들어 패치 소자, 마이크로스트립 소자, 다이폴 소자, 도체 막대, 도체 판 등 다양한 방사 소자들을 통해서 구현될 수 있다. In addition, the plurality of
또한, 각 방사 소자(100)는 무지향의 옴니 방사 패턴을 형성할 수 있어야 하는데, 이를 위해 360도 방향을 모두 커버 할 수 있는 하나의 방사부를 포함(도 4 참조)하거나, 일정 각도 방향(120도, 90도 등)을 분담하여 커버 하는 둘 이상의 방사부를 포함(도 5 참조)할 수 있다. In addition, each
또한, 상기 복수의 방사 소자(100)들은 일렬로 배치된 상태에서 레이돔(radome) 안으로 수용될 수 있다. 구체적으로, 도 1(우측 그림) 또는 도 5와 같이 레이돔 안에 수용된 형태로 구성될 수 있다. In addition, the plurality of
한편, 상기 복수의 방사 소자(100)들은 병렬 급전 방식을 통해 신호를 급전 받는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 복수의 방사 소자(100)들 각각에 개별적인 급전 케이블(210)이 연결된 상태에서, 각각의 급전 케이블(210)을 통해 신호를 병렬적으로 급전 받는 것이 바람직하다.
Meanwhile, it is preferable that the plurality of radiating
상기 급전부(200)는, 상기 복수의 방사 소자(100)에 병렬 급전 방식으로 신호를 급전하는 구성이다. 이러한 상기 급전부(200)는, 병렬 급전을 위하여 각 방사 소자(100)와 연결되는 복수의 급전 케이블(210)을 포함할 수 있다. The
한편, 여기서 상기 복수의 급전 케이블(210)의 길이는 중앙에 배치된 방사 소자와 연결되는 급전 케이블의 길이를 기준으로 대칭인 상태로 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 중앙에 배치된 방사 소자와 연결되는 급전 케이블의 길이를 기준으로, 양 방향으로 같은 거리에 배치된 방사소자들과 연결되는 급전 케이블들의 길이가 서로 동일한 상태로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 대칭 중에서도, 중앙으로부터 더 먼 거리에 배치되는 방사 소자와 연결될수록, 급전 케이블의 길이가 더 길어지는 형태의 대칭으로 구성되는 것이 바람직하다. Here, the length of the plurality of
따라서, 본 발명은 종래처럼 모든 급전 케이블의 길이가 최장 길이(급전 거리가 가장 원거리인 급전 케이블의 길이)로서 동일하게 구성(도 2 참조)되지 않으므로, 급전 케이블의 총 길이와 패키징이 필요한 여분의 길이가 감소 될 수 있다. Accordingly, the present invention is not required to have the same configuration (refer to FIG. 2) as all the lengths of feed cables in the past as the longest length (the length of the feed cable with the longest feed distance) The length can be reduced.
도 3을 참조하여 일례를 살펴보면, 복수의 방사 소자(A 내지 E)의 병렬 급전을 위한 복수의 급전 케이블(a 내지 e)의 길이가, 중앙에 배치된 방사 소자(C)와 연결되는 급전 케이블(c)의 길이를 기준으로 대칭인 상태로 구성될 수 있다. 구체적으로, 중앙으로부터 양 방향으로 같은 거리에 배치된 방사 소자들(A와 E, B와 D)과 연결되는 급전 케이블들(a와 e, b와 d)이 서로 같은 길이를 갖는 대칭 형태(a=e, b=d)로 구성될 수 있다. 또한, 대칭 중에서도, 중앙(C)으로부터 더 먼 거리에 배치되는 방사 소자(C -> B,D -> A,E)와 연결될수록, 급전 케이블의 길이가 더 길어지는 형태(c < b=d < a=e)의 대칭으로 구성될 수 있다. (옴니 안테나의 경우, 일렬로 배치되는 방사 소자의 끝단(E)에 급전부가 위치하게 되므로, 중앙으로부터 멀리 배치되는 방사 소자(A)와 연결될수록 급전 케이블(a)의 급전 거리가 길어지게 된다. 따라서, 중앙으로부터 멀어질수록 급전 케이블의 길이가 길어지는 대칭의 형태로 구성하는 것이 바람직하다.) 3, a length of a plurality of feed cables a to e for parallel feeding of the plurality of radiating elements A to E is set to be shorter than a length of a feed cable connected to the radiating element C disposed at the center, may be symmetrically arranged with respect to the length of (c). Specifically, the feed cables (a and e, b and d) connected to the radiating elements (A and E, B and D) arranged at the same distance from the center in both directions have symmetrical shapes a = e, b = d). Also, among the symmetries, the longer the length of the feed cable becomes longer (c < b = d (A) < a = e). (In the case of an omnidirectional antenna, the feed portion is located at the end E of the radiating element arranged in a row, so that the feed distance of the feed cable a becomes longer as it is connected to the radiating element A disposed far from the center. Therefore, it is preferable to form the symmetrical shape in which the length of the feed cable becomes longer as the distance from the center increases.)
추가로, 상기 옴니 안테나가 일렬로 배치되는 6개의 방사 소자(F, G, H, I, J, K)를 포함하는 실시예를 살펴보면, 이 경우에도 중앙에 배치된 방사 소자(H, I)와 연결되는 급전 케이블(h, i)의 길이를 기준으로 대칭인 상태로 구성될 수 있다. 구체적으로, 중앙(H, I)으로부터 양 방향으로 같은 거리에 배치된 방사 소자들(F와 K, G와 J)과 연결되는 급전 케이블(f와 k, g와 j)들이 서로 동일한 길이를 갖는 대칭 형태(f=k, g=j)로 구성되며, 중앙으로부터 먼 거리일수록 급전 케이블의 길이가 더 길게 형성(f=k > g=j > h=i)될 수 있다. In addition, in the embodiment including the six radiating elements F, G, H, I, J and K in which the omni antennas are arranged in a row, And the length of the feed cable h, i connected to the feed cable h. Specifically, the feed cables f and k, g and j connected to the radiating elements F and K, G and J arranged at the same distance in both directions from the center H and I have the same length (F = k> g = j> h = i) can be formed in a symmetrical form (f = k, g = j).
참고로, 이상에서는 방사소자가 5개 또는 6개인 경우의 실시예를 검토하였지만, 방사 소자의 개수는 당업자의 선택에 따라 3개, 4개, 7개, 8개, 9개 등으로 자유롭게 구성될 수 있다.
For reference, in the above description, the embodiments in which the number of radiating elements is five or six are studied, but the number of radiating elements can be freely configured by three, four, seven, eight, nine, etc. according to the choice of a person skilled in the art .
한편, 위에서 살펴본 바와 같이 상기 복수의 급전 케이블(210)들의 길이를 대칭으로 구성할 때, 이웃하는 급전 케이블(이웃하는 방사 소자와 연결되는 급전 케이블)들 사이의 길이 차이는, 안테나의 중심 주파수의 파장의 배수(k*λ, λ는 중심 주파수의 파장, k는 자연수)로 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 급전 케이블(210)들 사이의 길이 차이가 중심 주파수의 파장의 배수로 구성되면, 안테나의 중심 주파수에서는 위상 편차가 전혀 발생 되지 않기 때문이다.(참고로, 안테나 대역폭의 고주파 영역 또는 저주파 영역에서는 위상 편차가 발생 될 수 있지만, 급전 케이블의 대칭성으로 인해 상쇄될 수 있다.)Meanwhile, as described above, when the lengths of the plurality of
도 3 또는 도 4를 참조하여 일례를 살펴보면, 복수의 급전 케이블들의 길이(a, b, c, d, e)가 대칭인 상태로 구성(a=e > b=d > a)될 수 있는데, 여기서 이웃하는 급전 케이블들 사이(a-b, b-c, c-d, d-e)의 길이 차이는, 안테나의 중심 주파수의 파장의 배수(k*λ, λ는 중심 주파수의 파장, k는 자연수)로 구성될 수 있다.
3 and 4, the lengths (a, b, c, d, e) of the plurality of feed cables may be symmetrical (a = e> b = d> a) Here, the length difference between the adjacent feed cables (ab, bc, cd, de) may be a multiple of the wavelength of the center frequency of the antenna (k *?,? Is the wavelength of the center frequency, k is a natural number) .
또한, 상기 복수의 급전 케이블(210)들 사이의 길이 차이는, 1) 안테나의 대역폭이 클수록 더 작게 구성하고, 2) 안테나의 대역폭이 작을수록 더 크게 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 복수의 급전 케이블(210)들 사이의 길이 차이는, 1) 안테나의 대역폭이 클수록 중심 주파수 파장의 더 높은 배수로 구성하고, 2) 안테나의 대역폭이 작을수록 중심 주파수의 더 낮은 배수로 구성하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the difference in length between the plurality of
이는 급전 케이블들의 대칭성으로 인해, 대역폭의 고주파 또는 저주파 영역에서 발생될 수 있는 위상 편차가 서로 상쇄되어서 메인 로브(lobe)의 왜곡은 발생하지 않으나, 대역폭이 큰 상태에서 급전 케이블들 사이의 길이 차이가 커지면 사이드 로브(lobe)가 증가하여 안테나의 이득 저하가 발생 될 수 있기 때문이다.This is because, due to the symmetry of the feed cables, the main lobe distortion does not occur because the phase deviations that may occur in the high or low frequency range of the bandwidth cancel each other, but the difference in length between the feed cables The side lobes increase and the gain of the antenna may be lowered.
따라서, 안테나의 대역폭이 좁은 경우에는 길이 차를 크게 하여 케이블 단축의 효과를 크게 하고, 안테나의 대역폭이 큰 경우에는 사이드 로브(lobe)를 감소시키기 위해 길이 차를 작게 하는 것이 바람직하다. Accordingly, when the bandwidth of the antenna is narrow, it is preferable to increase the length difference to increase the effect of shortening the cable, and to decrease the length difference to reduce the side lobe when the bandwidth of the antenna is large.
결국, 상기 복수의 급전 케이블(210)들 사이의 길이 차이는, 다음과 같은 반비례 관계를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
As a result, the length difference between the plurality of
[상수 = (대역폭)*(급전 케이블들 사이의 길이 차이)]
[Constant = (bandwidth) * (length difference between feed cables)]
한편, 상기 급전부(200)는, 입력 신호의 위상을 가변시켜서 복수의 위상 가변 신호들을 생성하는 위상 가변기(Phase-shifter, 220)를 더 포함할 수 있다. The
이 경우 상기 급전부(200)는 상기 위상 가변기로(210)부터 출력되는 복수의 위상 가변 신호들을 상기 복수의 방사 소자(100)들에 병렬적으로 급전시킬 수 있는데, 구체적으로 상기 복수의 급전 케이블(210)을 이용하여, 상기 위상 가변기(220)의 복수의 출력부와 상기 복수의 방사 소자(100)를 병렬적으로 연결시켜 급전할 수 있다. 따라서, 상기 급전부(200)는 이러한 위상 가변 신호들의 병렬적인 급전을 통해 옴니 안테나의 전기적인 빔 틸트(beam tilt)를 구현할 수 있다. In this case, the
참고로, 상기 급전부(200)가 포함할 수 있는 위상 가변기(220)는 다양한 종류로 구성될 수 있는데, 예를 들어 트롬본(trombone) 타입, 원형 타입 등을 포함하는 다양한 종류의 위상 가변기로 구성될 수 있다.
For example, the
도 4 및 도 6을 참조하여 일례를 살펴보면, 상기 급전 부(200)는 도 6과 같은 원형 타입의 위상 가변기(220)를 포함할 수 있는데, 위상 가변기(220)가 생성하는 복수의 위상 가변 신호(-2θ. -θ, 0, +θ, +2θ)들을 복수의 급전 케이블(a 내지 e)을 이용하여 복수의 방사 소자(A 내지 E)에 병렬적으로 급전할 수 있다. 4 and 6, the
따라서, 상기 급전부는, 일렬로 배치된 복수의 방사 소자에 서로 다른 위상의 신호를 급전(A: -2θ. B: -θ, C: 0, D: +θ, E: +2θ)할 수 있으므로, 이를 통해 상기 복수의 방사 소자가 형성하는 빔을 틸팅(beam tilting)시킬 수 있다.
Therefore, the power supply unit can feed signals (A: -2 ?. B: -θ, C: 0, D: + θ, E: + 2θ) of different phases to a plurality of radiating elements arranged in a row So that the beams formed by the plurality of radiation elements can be beam tilted.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하며, 복수의 급전 케이블(210)의 길이를 대칭적으로 구성해야 하는 이유(종래와 같이 최장의 길이로 모든 급전 케이블의 길이를 동일하게 구성하지 않고, 일부의 급전 케이블들의 길이를 감소시킬 때, 대칭인 형태로 구성해야 하는 이유)를 보다 상세하게 살펴본다.
7 to 10, the reason why the lengths of the plurality of
먼저, 종래와 같이 모든 급전 케이블의 길이를 최장 길이(급전 거리가 가장 긴 급전 케이블의 길이)로 동일하게 구성(도 2 참조)하지 않고, 일부 급전 케이블의 길이를 단축하는 경우에는, 안테나의 중심 주파수의 파장 단위(안테나의 중심 주파수의 파장의 배수)로 길이를 단축하는 것이 바람직하다. First, in the case of shortening the length of some of the feed cables without configuring all the feed cables to have the same length (the length of the feed cable with the longest feed distance) (see Fig. 2) It is desirable to shorten the length by the wavelength unit of the frequency (a multiple of the wavelength of the center frequency of the antenna).
이렇게 중심 주파수의 파당 단위로 급전 케이블의 길이를 단축해야, 안테나의 중심 주파수 영역에서 메인 로브(lobe)의 왜곡이 발생 되지 않기 때문이다.
This is because shortening the feed cable length per unit of the center frequency does not cause distortion of the main lobe in the center frequency region of the antenna.
따라서, (급전 케이블의 대칭성과 관계없이) 단축되는 급전 케이블의 길이를 중심 주파수의 파장 단위(중심 주파수의 파장의 배수)로 구성한다면, 중심 주파수의 영역에서는 아무런 문제가 발생 되지 않으며, 도 7과 같은 왜곡 없는 방사 패턴이 형성될 수 있다.
Therefore, if the length of the feed cable shortened (regardless of the symmetry of the feed cable) is constituted by the wavelength unit of the center frequency (a multiple of the wavelength of the center frequency), no problem occurs in the region of the center frequency, The same undistorted radiation pattern can be formed.
하지만, 급전 케이블(210)의 길이를 '대칭적'으로 구성하지 않는다면, 안테나 대역폭의 고주파 또는 저주파 영역에서는 메인 로브(lobe)의 왜곡이 발생 될 수 있다. However, if the length of the
구체적으로, 자신의 파장의 배수가 아닌 길이로 급전 케이블이 단축되는 고주파 또는 저주파 영역에서는 다음과 같은 위상 오차(ΔΦ)가 발생 될 수 있는데, 이러한 위상 오차에 의해 고주파 또는 저주파 영역에서는 메인 로브(lobe)의 왜곡이 발생 될 수 있다.
Specifically, the following phase error DELTA PHI may be generated in a high frequency or low frequency region where the feed cable is shortened to a length other than a multiple of its own wavelength. Due to such phase error, the main lobe ) May be generated.
ΔΦ ≒ 2π * (Δf/fc), ΔΦ ≒ 2π * (Δf / f c),
fc = 중심 주파수, Δf = f-fc
f c = Center frequency,? F = ff c
도 8은 상기 복수의 급전 케이블(210)의 길이를 대칭인 상태로 구성하지 않은 경우에 나타날 수 있는, 방사 패턴 왜곡의 일 실시예를 나타내는 그래프이다. 8 is a graph showing an example of the radiation pattern distortion which may occur when the lengths of the plurality of
특히, 도 8은 도 4의 실시예에서 급전 케이블의 길이를 "a > b > c > d > e"와 같이 구성한 경우의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. (도 8의 A는 고주파 영역에서의 방사 패턴을 나타내고, 도 8의 B는 저주파 영역에서의 방사 패턴을 나타낸다.)Particularly, FIG. 8 is a graph showing a radiation pattern when the length of the feed cable in the embodiment of FIG. 4 is configured as "a> b> c> d> e". (A in Fig. 8 shows a radiation pattern in a high frequency region, and B in Fig. 8 shows a radiation pattern in a low frequency region.)
이러한 도 8을 참조해보면, 복수의 급전 케이블(210)의 길이를 대칭인 상태로 구성하지 않은 경우에, 고주파 및 저주파 영역에서 메인 로브(lobe)의 왜곡(의도하지 않은 틸트가 발생)이 발생 되는 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 8, when the lengths of the plurality of
도 9는 상기 복수의 급전 케이블(210)의 길이를 대칭인 상태로 구성하지 않은 경우에 나타날 수 있는, 방사 패턴 왜곡의 다른 실시예를 나타내는 그래프이다. 9 is a graph showing another embodiment of the radiation pattern distortion which may occur when the lengths of the plurality of
특히, 도 9는 도 4의 실시예에서 급전 케이블의 길이를 "a < b < c < d < e"와 같이 구성한 경우의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. (도 9의 A는 고주파 영역에서의 방사 패턴을 나타내고, 도 9의 B는 저주파 영역에서의 방사 패턴을 나타낸다.)Particularly, FIG. 9 is a graph showing a radiation pattern when the length of the feed cable in the embodiment of FIG. 4 is configured as "a <b <c <d <e". (A in Fig. 9 shows the radiation pattern in the high frequency region, and B in Fig. 9 shows the radiation pattern in the low frequency region.)
이러한 도 9를 참조해보면, 마찬가지로 복수의 급전 케이블(210)의 길이를 대칭인 상태로 구성하지 않은 경우에, 고주파 및 저주파 영역에서 메인 로브(lobe)의 왜곡(의도하지 않은 틸트가 발생)이 발생 되는 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 9, when the lengths of the plurality of
반면에, 복수의 급전 케이블(210)의 길이를 '대칭적'으로 구성한다면, 안테나 대역폭의 고주파 또는 저주파 영역에서도 메인 로브(lobe)의 왜곡이 발생 되지 않는다. On the other hand, if the lengths of the plurality of
이는 고주파 또는 저주파 영역에서 발생 될 수 있는 위상 편차가 복수의 급전 케이블(210)의 대칭성으로 인해 상쇄될 수 있기 때문이다.
This is because the phase deviation, which may occur in the high frequency or low frequency region, can be canceled due to the symmetry of the plurality of
도 10은 상기 복수의 급전 케이블(210)의 길이를 대칭인 상태로 구성한 경우의 방사 패턴(고주파, 저주파) 나타내는 그래프이다. 10 is a graph showing radiation patterns (high frequency and low frequency) when the lengths of the plurality of
특히, 도 10은 도 4의 실시예에서 급전 케이블의 길이를 "a=e > b=d < c"와 같이 대칭인 상태로 구성한 경우의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. (도 10의 A는 고주파 영역에서의 방사 패턴을 나타내고, 도 10의 B는 저주파 영역에서의 방사 패턴을 나타낸다.)Particularly, FIG. 10 is a graph showing a radiation pattern when the length of the feed cable in the embodiment of FIG. 4 is made symmetrical such as "a = e> b = d <c". (A in Fig. 10 shows a radiation pattern in a high-frequency range, and B in Fig. 10 shows a radiation pattern in a low-frequency range.)
이러한 도 10을 참조해보면, 복수의 급전 케이블(210)의 길이가 대칭인 상태로 구성되면, 고주파 및 저주파 영역에서 메인 로브(lobe)의 왜곡(의도하지 않은 틸트가 발생)이 발생 되지 않는 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 10, when the lengths of the plurality of
위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, , Changes and additions should be considered to fall within the scope of the claims of this patent.
100 : 방사 소자 200 : 급전부
210 : 급전 케이블 220 : 위상 가변기100: radiating element 200: feeding part
210: feed cable 220: phase changer
Claims (9)
일렬로 배치되는 복수의 방사 소자; 및
상기 복수의 방사 소자에 병렬 급전 방식으로 신호를 급전하는 급전부;
를 포함하되,
상기 급전부는 병렬 급전을 위하여 각 방사 소자와 연결되는 복수의 급전 케이블을 포함하고,
상기 복수의 급전 케이블의 길이는, 중앙에 배치된 방사 소자와 연결되는 급전 케이블의 길이를 기준으로 대칭인 상태로 구성되며,
상기 복수의 급전 케이블의 길이는, 중앙으로부터 멀리 배치된 방사 소자와 연결될수록 길어지는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
In an omnidirectional antenna,
A plurality of radiating elements arranged in a line; And
A power feeder for supplying a signal to the plurality of radiating elements in a parallel feeding manner;
, ≪ / RTI &
Wherein the power feeder includes a plurality of feed cables connected to the radiating elements for parallel feeding,
The length of the plurality of feed cables is symmetrical with respect to the length of the feed cable connected to the radiating element disposed at the center,
Wherein the length of the plurality of feed cables is longer as the radiating elements are arranged far from the center.
중앙으로부터 양방향으로 같은 거리에 배치된 방사소자들과 연결되는 급전 케이블들은 서로 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
The method according to claim 1,
Wherein the feed cables connected to the radiating elements disposed at the same distance in both directions from the center have the same length.
이웃하여 배치되는 방사 소자들과 연결되는 급전 케이블들은, 중심 주파수의 파장의 배수만큼 서로 길이가 차이 나는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
The method according to claim 1,
Wherein the feed cables connected to the adjacent radiating elements are different in length by a multiple of the wavelength of the center frequency.
안테나의 대역폭이 커질수록, 상기 급전 케이블들 사이의 길이 차이는 더 작게 구성되고,
안테나의 대역폭이 작아질수록, 상기 급전 케이블들 사이의 길이 차이는 더 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
5. The method of claim 4,
The larger the bandwidth of the antenna, the smaller the length difference between the feed cables,
Wherein the smaller the bandwidth of the antenna, the greater the difference in length between the feed cables.
상기 급전부는,
입력신호의 위상을 가변시켜서 복수의 위상 가변 신호들을 생성하는 위상 가변기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
The method according to claim 1,
Wherein the power-
A phase shifter that varies a phase of an input signal to generate a plurality of phase varying signals;
≪ / RTI >
상기 급전부는, 상기 위상 가변기로부터 출력되는 복수의 위상 가변 신호들을 상기 복수의 방사 소자들에 병렬적으로 급전시키는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
The method according to claim 6,
Wherein the power feeder supplies a plurality of phase varying signals output from the phase shifter to the plurality of radiating elements in parallel.
상기 복수의 급전 케이블은 상기 위상 가변기의 복수의 출력부와 상기 복수의 방사 소자를 연결하는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
8. The method of claim 7,
Wherein the plurality of feed cables connect a plurality of output sections of the phase shifter to the plurality of radiating elements.
전기적인 빔 틸트(Beam Tilt)를 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 옴니 안테나.
9. The method of claim 8,
And an electric beam tilt can be realized.
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|---|---|
| KR20140052410A KR20140052410A (en) | 2014-05-07 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006025018A (en) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Hitachi Cable Ltd | Element arrangement method for omnidirectional antenna and omnidirectional antenna |
| JP2008072598A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Nec Corp | Antenna apparatus for standard station |
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