KR101484154B1 - Multi band antenna system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멀티 밴드 안테나 시스템에 관한 것으로, 멀티 밴드를 지원하는 광대역 방사 소자로 멀티 밴드를 서비스하면서 빔 틸트를 수행하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템은 적어도 하나의 광대역 방사 소자, 분기용 필터 및 복수의 위상 가변기를 포함한다. 적어도 하나의 광대역 방사 소자는 멀티 밴드를 지원한다. 분기용 필터는 적어도 하나의 광대역 방사 소자에 각각 연결되며, 멀티 밴드에 포함된 밴드별 신호를 분기한다. 그리고 복수의 위상 가변기는 멀티 밴드의 수에 대응되게 마련되며, 분기된 밴드별 신호를 각 밴드에 맞게 빔 틸트를 수행한다. 이때 밴드는 특정 밴드에서 송수신을 구분하는 대역을 의미하는 것이 아니라, 서비스 사업자별 서비스 대역을 의미한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-band antenna system and a method for performing beam tilting while providing multi-band service using a broadband radiating element supporting multi-band. A multi-band antenna system according to the present invention includes at least one broadband radiating element, a branching filter, and a plurality of phase shifters. At least one broadband radiating element supports multi-band. The branching filter is connected to at least one wideband radiating element, and branches the band-by-band signals contained in the multi-band. A plurality of phase shifters are provided corresponding to the number of multi-bands, and beam tilt is performed in accordance with the bands of the branched signals. In this case, the band does not mean a band for distinguishing transmission / reception in a specific band, but a service band for each service provider.
Description
본 발명은 안테나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티 밴드를 지원하는 광대역 방사 소자로 멀티 밴드를 서비스하면서 빔 틸트를 할 수 있는 멀티 밴드 안테나 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
통신 서비스의 다양화로 인해 한 서비스 사업자가 다수의 주파수 대역(band; 밴드)을 할당받아 사용함에 따라 기지국, 중계국 치국 시 각 서비스의 주파수 밴드에 따른 안테나를 설치하게 된다.As a service provider allocates a plurality of bands (bands) due to diversification of communication services, an antenna according to a frequency band of each service is installed when the base station and the relay station are stationary.
이에 따라 기지국, 중계국의 철탑에는 다수의 서비스 사업자의 다수의 서비스 밴드에 맞는 안테나를 치국하게 되는데, 제한된 설치 공간을 갖는 철탑에 설치할 수 있는 안테나 수에 한계가 있다. 또한 너무 많은 안테나를 철탑에 설치할 경우, 도시의 미관을 해치는 요인으로 작용하는 문제점을 안고 있다.Accordingly, antennas corresponding to a plurality of service bands of a plurality of service providers are sent to the tower of the base station and the relay station. However, there is a limit to the number of antennas that can be installed on a steel tower having a limited installation space. Also, when too many antennas are installed on a steel tower, it has a problem of detracting from the beauty of the city.
이러한 문제를 줄이기 위해서 서비스 사업자는 하나의 안테나로 두 가지 이상의 주파수 밴드를 서비스할 수 있는 멀티 밴드 안테나를 사용한다.To reduce this problem, a service provider uses a multiband antenna that can service two or more frequency bands with one antenna.
예컨대 기지국용 듀얼 밴드 안테나를 구현함에 있어서 일반적으로 사용하는 방법은 각 밴드를 지원하는 방사 소자를 중첩하여 배열하거나, 가로 방향 또는 세로 방향으로 배열하는 방법이 사용된다. 즉 로 밴드(low band)와 하이 밴드(high band)의 주파수 대역 간의 차이가 커 파장이 2배 정도가 될 경우, 로 밴드를 지원하는 방사 소자와 하이 밴드를 지원하는 방소 소자를 중첩하여 배열한다. 이 경우 전체적인 안테나의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.For example, in the case of implementing a dual band antenna for a base station, a method generally used is a method in which radiating elements supporting each band are superimposed or arranged in a horizontal direction or a vertical direction. That is, when the difference between the frequency band of the low band and the frequency band of the high band is large and the wavelength becomes about twice, the radiating element supporting the low band and the supporting element supporting the high band are superimposed and arranged . This has the advantage of reducing the overall antenna size.
하지만 로 밴드와 하이 밴드의 주파수 대역 간의 차이가 파장의 2배 이하로 크지 않은 경우, 예컨대 700MHz 대역과 900MHz 대역, 1.8GHz 대역과 2.1GHz 대역인 경우, 옆으로 또는 위아래로 로 밴드의 안테나와 하이 밴드의 안테나를 배열한다. 이 경우 전체적인 안테나의 크기가 커지기 때문에, 기지국 치국 시 안테나의 설치 공간을 많이 차지하는 등 여러 문제가 발생한다.However, when the difference between the frequency bands of the low band and the high band is not as large as twice the wavelength or less, for example, in the 700 MHz band and the 900 MHz band, the 1.8 GHz band and the 2.1 GHz band, Arrange the antenna of the band. In this case, since the overall size of the antenna becomes large, various problems arise such as occupying a large space for installing the antenna when the base station is stationary.
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 방사 소자를 광대역화 하여 하나의 안테나가 두 가지 주파수 대역, 예컨대 700MHz 대역과 900MHz 대역, 1.8GHz 대역과 2.1GHz 대역을 송수신할 수 있도록 하는 방안을 고려해 볼 수 있다.In order to solve this problem, it is possible to consider that a single antenna can transmit and receive two frequency bands, for example, the 700 MHz band, the 900 MHz band, the 1.8 GHz band, and the 2.1 GHz band by making the radiating element wide.
하지만 이러한 멀티 밴드를 지원하는 광대역 방소 소자를 구비하는 안테나는 각각의 밴드에 대한 빔을 제어할 수 없기 때문에, 각각의 서비스 커버리지를 최적화할 수 없는 문제를 안고 있다.However, since an antenna having a broadband wireless element supporting such a multi-band can not control the beam for each band, there is a problem that the service coverage of each can not be optimized.
따라서 본 발명의 목적은 멀티 밴드를 지원하는 광대역 방사 소자로 멀티 밴드를 서비스하면서 빔 틸트를 할 수 있는 멀티 밴드 안테나 시스템을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a multi-band antenna system capable of beam tilting while serving multi-bands with a broadband radiating element supporting multi-band.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 하나의 광대역 방사 소자, 분기용 필터 및 복수의 위상 가변기를 포함하는 멀티 밴드 안테나 시스템을 제공한다. 여기서 상기 적어도 하나의 광대역 방사 소자는 멀티 밴드를 지원한다. 상기 분기용 필터는 상기 적어도 하나의 광대역 방사 소자에 각각 연결되며, 멀티 밴드에 포함된 밴드별 신호를 분기한다. 그리고 상기 복수의 위상 가변기는 멀티 밴드의 수에 대응되게 마련되며, 분기된 밴드별 신호를 각 밴드에 맞게 빔 틸트를 수행한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a multi-band antenna system including at least one broadband radiating element, a branching filter, and a plurality of phase shifters. Wherein the at least one broadband radiating element supports multi-band. The branching filter is connected to the at least one wideband radiating element and branches the band-by-band signals included in the multi-band. The plurality of phase shifters are provided corresponding to the number of multi-bands, and beam tilts the branched signals according to bands.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 분기용 필터는 다이플렉서(diplexer) 또는 트리플렉서(triplexer)일 수 있다.In the multi-band antenna system according to the present invention, the branching filter may be a diplexer or a triplexer.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 광대역 방사 소자가 2개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 분기용 필터는 다이플렉서 또는 트리플렉서이다. 상기 광대역 방사 소자가 3개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 분기용 필터는 트리플렉서이다.In the multiband antenna system according to the present invention, when the wideband radiating element supports two bands, the branching filter is a diplexer or a triplexer. When the wideband radiating element supports three bands, the branching filter is a triplexer.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 광대역 방사 소자가 2개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 위상 가변기는 2개의 밴드를 각각 지원하는 두 개의 위상 가변기를 포함할 수 있다. 상기 광대역 방사 소자가 3개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 위상 가변기는 3개의 밴드를 각각 지원하는 세 개의 위상 가변기를 포함할 수 있다.In the multi-band antenna system according to the present invention, when the broadband radiating element supports two bands, the phase shifter may include two phase shifters each supporting two bands. If the wideband radiating element supports three bands, the phase shifter may include three phase shifters each supporting three bands.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 위상 가변기는 베이스 기판과 가변 기판을 포함한다. 상기 베이스 기판은 입력 포트와 복수의 출력 포트가 형성되어 있고, 상기 입력 포트와 상기 복수의 출력 포트를 각각 적어도 하나의 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider)를 매개로 연결하는 복수의 제1 전송선로가 불연속적으로 형성되어 있다. 상기 가변 기판은 상기 복수의 제1 전송선로에 각각 연결되어 연속적인 전송선로를 형성하는 복수의 제2 전송선로가 형성되어 있고, 상기 베이스 기판에 결합되어 이동하며 상기 입력 포트와 상기 복수의 출력 포트 간의 전송선로의 길이를 가변한다.In the multi-band antenna system according to the present invention, the phase shifter includes a base substrate and a variable substrate. Wherein the base substrate has an input port and a plurality of output ports, and the plurality of first transmission lines connecting the input port and the plurality of output ports through at least one Wilkinson divider are discontinuous Respectively. Wherein the variable substrate includes a plurality of second transmission lines connected to the plurality of first transmission lines to form a continuous transmission line, And the length of the transmission line between them is variable.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 베이스 기판은 입력 포트와, 복수의 출력 포트를 구비한다. 상기 베이스 기판은 상기 입력 포트에 연결된 적어도 하나의 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 윌킨슨 분배기는 각각 두 개의 연결 포트를 갖는다. 상기 베이스 기판은 상기 두 개의 연결 포트에는 서로 대칭되게 한 쌍의 제1 전송선로가 불연속적으로 형성되어 되어 있다. 상기 베이스 기판은 상기 제1 전송선로의 끝단에 각각 상기 복수의 출력 포트가 연결된다.In the multi-band antenna system according to the present invention, the base substrate has an input port and a plurality of output ports. The base substrate includes at least one Wilkinson divider connected to the input port, the at least one Wilkinson distributor each having two connection ports. In the base substrate, a pair of first transmission lines are discontinuously formed in the two connection ports symmetrically with respect to each other. The plurality of output ports are connected to ends of the first transmission line.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 가변 기판은 상기 베이스 기판에 이동 가능하게 결합되며, 상기 제1 전송선로에 물리적으로 접촉되어 불연속적으로 형성된 제1 전송선로를 연속적으로 연결하는 제2 전송선로가 형성되어 있으며, 이동에 따라 상기 제2 전송선로가 상기 제1 전송선로에 중첩되어 상기 입력 포트와 복수의 출력 포트 간의 전송선로의 길이를 가변시킨다.In the multiband antenna system according to the present invention, the variable substrate is movably coupled to the base substrate, and a second transmission line, which physically contacts the first transmission line and continuously connects the first transmission line formed discontinuously, And the second transmission line is superimposed on the first transmission line in accordance with the movement so as to vary the length of the transmission line between the input port and the plurality of output ports.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 윌킨슨 분배기는 제1 배선, 두 개의 연결 포트 및 저항기(resistor)를 포함할 수 있다. 제1 배선으로 신호가 입력된다. 상기 두 개의 연결 포트는 상기 제1 배선에서 두 개로 대칭되게 분기된 제2 배선에 각각 형성된다. 그리고 상기 저항기는 상기 두 개의 연결 포트를 연결한다.In the multiband antenna system according to the present invention, the Wilkinson distributor may include a first wire, two connection ports and a resistor. A signal is input to the first wiring. The two connection ports are respectively formed in a second wiring which is symmetrically branched in the first wiring. And the resistor connects the two connection ports.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 윌킨슨 분배기는 상기 제1 배선의 분기된 지점을 중심으로 상기 두 개의 연결 포트가 서로 근접하게 위치하며, 서로 근접한 상기 두 개의 연결 포트를 상기 저항기로 연결할 수 있다.In the multiband antenna system according to the present invention, the Wilkinson distributor may be arranged such that the two connection ports are located close to each other with respect to a branch point of the first wiring, and the two connection ports, which are close to each other, .
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 베이스 기판은 하나의 윌킨슨 분배기를 포함할 수 있다. 이때 상기 윌킨슨 분배기는 상기 입력 포트에 상기 제1 배선이 연결되고, 상기 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 상기 한 쌍의 제1 전송선로가 연결될 수 있다.In the multi-band antenna system according to the present invention, the base substrate may include one Wilkinson distributor. At this time, the Wilkinson distributor may connect the first wiring to the input port and the pair of first transmission lines to the second wiring extended from the two connection ports, respectively.
그리고 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 상기 베이스 기판은 제1 내지 제3 윌킨슨 분배기를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1 윌킨슨 분배기는 상기 입력 포트에 상기 제1 배선이 연결되고, 상기 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 상기 제2 및 제3 윌킨슨 분배기의 제1 배선이 연결된다. 상기 제2 윌킨슨 분배기의 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 한 쌍의 제1-1 전송선로가 연결된다. 그리고 상기 제3 윌킨슨 분배기의 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 한 쌍의 제1-2 전송선로가 연결된다.In the multi-band antenna system according to the present invention, the base substrate may include first to third Wilkinson distributors. The first wilkinson distributor has the first wiring connected to the input port and the first wirings of the second and third Wilkinson distributors respectively connected to a second wiring extended from the two connection ports. And a pair of first transmission lines are connected to a second wiring extending from two connection ports of the second Wilkinson distributor. And a pair of first to twelfth transmission lines are connected to a second wiring extending from two connection ports of the third Wilkinson distributor.
본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템은 멀티 밴드를 지원하는 광대역 방소 소자에서 송수신되는 밴드별 신호를 분기용 필터를 통하여 분기하고, 분기한 밴드별 신호를 위상 가변기를 통하여 각 밴드에 맞게 빔 틸트를 수행함으로써, 각각의 서비스 커버리지를 최적화할 수 있다.The multi-band antenna system according to the present invention divides a signal for each band transmitted and received in a broadband wireless device supporting multi-band through a branching filter, and performs beam tilting for each band through a phase changer Thereby optimizing the respective service coverage.
또한 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템은 멀티 밴드의 서비스를 위해 각 밴드별 안테나를 치국할 필요가 없기 때문에, 안테나의 치국 횟수를 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, since the multi-band antenna system according to the present invention does not need to arrange the antenna for each band for multi-band service, there is an advantage that the number of times of antenna tuning can be reduced.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 적용될 수 있는 위상 가변기의 제1 예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 위상 가변기를 보여주는 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 위상 가변기의 사용 예를 보여주는 도면들이다.
도 9는 도 5의 위상 가변기의 700MHz 대역 및 900MHz 대역에서의 s-parameter를 나타낸 그래프이다.
도 10은 비교예에 따른 호 기반의 위상 가변기를 사용한 멀티 밴드 안테나 시스템에서의 700MHz 대역에서의 s-parameter를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 예에 따른 위상 가변기를 사용한 멀티 밴드 안테나 시스템에서의 700MHz 대역에서의 s-parameter를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제2 예에 따른 윌킨슨 분배기를 이용한 위상 가변기를 보여주는 분해 사시도이다.
도 13은 도 12의 윌킨슨 분배기를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 14는 도 12의 위상 가변기를 보여주는 사시도이다.
도 15 내지 도 17은 도 14의 위상 가변기의 사용 예를 보여주는 도면들이다.1 is a block diagram illustrating a multi-band antenna system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a multi-band antenna system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a multi-band antenna system according to a third embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view showing a first example of a phase shifter applicable to a multi-band antenna system according to the present invention.
5 is a perspective view showing the phase changer of FIG.
FIGS. 6 to 8 are diagrams showing examples of use of the phase changer of FIG.
9 is a graph showing s-parameters in the 700 MHz band and the 900 MHz band of the phase shifter of FIG.
10 is a graph showing s-parameters in a 700 MHz band in a multi-band antenna system using a call-based phase shifter according to a comparative example.
11 is a graph showing s-parameters in a 700 MHz band in a multi-band antenna system using a phase shifter according to a first example of the present invention.
12 is an exploded perspective view showing a phase shifter using a Wilkinson distributor according to a second example of the present invention.
Figure 13 is an enlarged view of the Wilkinson distributor of Figure 12;
Figure 14 is a perspective view of the phase changer of Figure 12;
FIGS. 15 to 17 are diagrams showing examples of use of the phase changer of FIG.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a multi-band antenna system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(100)은 광대역 방사 소자(10), 분기용 필터(20) 및 복수의 위상 가변기(30)를 포함한다. 이때 광대역 방사 소자(10)는 멀티 밴드를 지원하는 방사 소자이다. 분기용 필터(20)는 광대역 방사 소자(10)에 연결되며, 멀티 밴드에 포함된 밴드별 신호를 분기한다. 그리고 복수의 위상 가변기(30)는 멀티 밴드의 수에 대응되게 마련되며, 분기된 밴드별 신호를 각 밴드에 맞게 빔 틸트를 수행한다.Referring to FIG. 1, a
이와 같은 제1 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(100)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The
광대역 방사 소자(10)가 지원하는 멀티 밴드는 2개 이상의 대역을 포함한다. 밴드는 특정 밴드에서 송수신을 구분하는 대역을 의미하는 것이 아니라, 서비스 사업자별 서비스 대역을 의미한다. 예컨대 밴드는 800MHz 대역, 900MHz 대역, 1.8GHz 대역, 2.1GHz 대역, 2.3GHz 대역을 포함하며, 멀티 밴드는 전술된 대역 중 2개 이상의 대역을 포함하는 것을 의미한다. 이때 광대역 방사 소자(10)는 2개 또는 3개의 서비스 대역을 지원할 수 있다.The multiband supported by the
분기용 필터(20)는 광대역 방사 소자(10)가 지원하는 멀티 밴드에 포함된 밴드별 신호를 분기한다. 분기용 필터(20)로는 다이플렉서(diplexer) 또는 트리플렉서(triplexer)가 사용될 수 있다. 예컨대 광대역 방사 소자(10)가 2개의 밴드를 지원하는 경우, 분기용 필터(20)로는 다이플렉서 또는 트리플렉서가 사용될 수 있다. 광대역 방사 소자(10)가 3개의 밴드를 지원하는 경우, 분기용 필터(20)로는 트리플렉서가 사용될 수 있다.The branching filter (20) branches the band-specific signal included in the multiband supported by the wideband radiating element (10). As the branching
이러한 분기용 필터(20)는 광대역 방사 소자(10)가 반사판의 앞면에 설치된다고 가정할 때, 반사판의 뒷면에 설치될 수 있다.This branching
이때 다이플렉서는 2개의 회로(위상 가변기)에서 별도로 나오는 신호를 상호 영향을 미치지 않으면서 하나의 회로(광대역 방사 소자)로 전달하거나, 하나의 회로(광대역 방사 소자)에서 나오는 신호를 상호 영향을 미치지 않으면서 2개의 회로(위상 가변기)로 전달하는 장치이다. 이러한 다이플렉서는 주로 주파수가 다른 두 신호를 동시에 보내고 받기 위해 사용되는 분기용 필터를 의미한다. 다이플렉서는 주파수 차이가 분명한 두 신호를 단지 대역 분리만 해도 되기 때문에, 일반적으로 낮은 주파수 신호가 통과되는 저역 통과 필터(LBF; Low Band Filter)와 높은 주파수 신호가 통과되는 고역 통과 필터(HBF; High Band Filter)를 결합시킨 간단한 구조로 되어 있다.At this time, the diplexer can transfer the signals coming out from two circuits (phase shifters) to one circuit (broadband radiating element) without mutual influence, or the signals coming out from one circuit (broadband radiating element) To the two circuits (phase shifters) without passing through. Such a diplexer mainly refers to a branch filter used to send and receive two signals having different frequencies at the same time. Since the diplexer can only separate two signals of which the frequency difference is clear, the low-pass filter (LBF) and the high-pass filter (HBF) through which a low-frequency signal passes are generally transmitted. High Band Filter).
트리플렉서는 3가지 주파수 대역을 분리하는 수동 필터 소자이다. 트리플렉서에는 로 패스(low pass), 밴드 패스(band pass), 하이 패스(high pass) 필터가 통합되어 있어 한꺼번에 3가지 주파수를 구분해서 통과시킬 수 있다.The triplexer is a passive filter element that separates the three frequency bands. The triplexer incorporates low pass, band pass and high pass filters, allowing three frequencies to pass through at once.
그리고 위상 가변기(30)는 멀티 밴드의 수에 대응되게 마련되며, 분기된 밴드별 신호를 각 밴드에 맞게 빔 틸트를 수행한다. 멀티 밴드가 m개인 경우, 위상 가변기(30)는 m개(m은 2 이상의 자연수)의 위상 가변기(31,33,…,37)를 포함한다. 즉 제1 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(100)은 제1, 제2,…, 제m 밴드 위상 가변기(31,33,…,37)를 포함한다.The
이와 같이 제1 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(100)은 멀티 밴드를 지원하는 광대역 방소 소자(10)에서 송수신되는 밴드별 신호를 분기용 필터(20)를 통하여 분기하고, 분기한 밴드별 신호를 위상 가변기(30)를 통하여 각 밴드에 맞게 빔 틸트를 수행함으로써, 각각의 서비스 커버리지를 최적화할 수 있다.As described above, the
또한 제1 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(100)은 멀티 밴드의 서비스를 위해 각 밴드별 안테나를 치국할 필요가 없기 때문에, 안테나의 치국 횟수를 줄일 수 있는 이점이 있다.Also, the
한편 제1 실시예에서는 하나의 광대역 방사 소자(10)를 포함하는 멀티 밴드 안테나 시스템(100)을 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 광대역 방소 소자(10)를 포함하여 멀티 밴드 안테나 시스템(200,300)을 구현할 수 있다.On the other hand, in the first embodiment, the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(200)을 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a
도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(200)은 2개의 밴드를 지원하는 안테나 시스템으로, 복수의 광대역 방사 소자(10), 복수의 분기용 필터(20) 및 복수의 위상 가변기(30)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
여기서 복수의 광대역 방사 소자(10)에 각각 대응되게 분기용 필터(20)가 연결된다. 따라서 광대역 방사 소자(10)가 n개(n은 2 이상의 자연수)인 경우, 분기용 필터(20) 또한 n개가 사용된다. 제2 실시예에 따른 광대역 방사 소자(10)는 2개의 밴드를 지원한다. 예컨대 2개의 밴드는 700MHz 대역 및 900MHz 대역이거나, 1.8GHz 대역 및 2.1GHz 대역일 수 있다. 제2 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(200)은 제1, 제2,…, 제n 광대역 방사 소자(11,13,…,17)를 포함한다.The branching
분기용 필터(20)로는 다이플렉서 또는 트리플렉서가 사용될 수 있다. 제2 실시예에서는 분기용 필터(20)로는 2개의 밴드를 분리할 수 있는 다이플렉서가 사용된 예를 개시하였다. 예컨대 제2 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(200)은 제1, 제2,…, 제n 분기용 필터(21,23,…,27)를 포함한다.As the branching
그리고 복수의 위상 가변기(30)는 제1 및 제2 밴드 위상 가변기(31,33)를 포함한다. 제1 밴드 위상 가변기(31)는 복수의 분기용 필터(20)에서 분리된 2개의 밴드 중 제1 밴드에 포함된 신호에 대한 전기적인 틸트를 수행한다. 제2 밴드 위상 가변기(33)는 복수의 분기용 필터(20)에서 분리된 2개의 밴드 중 제2 밴드에 포함된 신호에 대한 전기적인 틸트를 수행한다. 예컨대 제1 밴드 위상 가변기(31)는 700MHz 대역의 신호에 대한 위상 가변을 수행하고, 제2 밴드 위상 가변기(33)는 900MHz 대역의 신호에 대한 위상 가변을 수행할 수 있다.The plurality of
따라서 제2 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(200)은 멀티 밴드를 지원하는 광대역 방소 소자(10)에서 송수신되는 밴드별 신호를 분기용 필터(20)를 통하여 분기하고, 분기한 밴드별 신호를 제1 및 제2 위상 가변기(31,33)를 통하여 각 대역에 맞게 빔 틸트를 수행함으로써, 각각의 서비스 커버리지를 최적화할 수 있다.Therefore, in the
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(300)을 보여주는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a
도 3을 참조하면, 제3 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(300)은 3개의 밴드를 지원하는 안테나 시스템으로, 복수의 광대역 방사 소자(10), 복수의 분기용 필터(20) 및 복수의 위상 가변기(30)를 포함한다.3, the
여기서 복수의 광대역 방사 소자(10)에 각각 대응되게 분기용 필터(20)가 연결된다. 따라서 광대역 방사 소자(10)가 n개인 경우, 분기용 필터(20) 또한 n개가 사용된다. 제3 실시예에 따른 광대역 방사 소자(10)는 3개의 밴드를 지원한다. 예컨대 3개의 밴드는 800MHz 대역, 900MHz 대역, 1.8GHz 대역, 2.1GHz 대역 및 2.3GHz 대역에서 선택될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 제3 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(300)은 제1, 제2,…, 제n 광대역 방사 소자(11,13,…,17)를 포함한다.The branching
분기용 필터(20)로는 3개의 밴드를 분리할 수 있는 트리플렉서가 사용될 수 있다. 예컨대 제3 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(300)은 제1, 제2,…, 제n 분기용 필터(21,23,…,27)를 포함한다.As the branching
그리고 복수의 위상 가변기(30)는 제1 내지 제3 밴드 위상 가변기(31,33,35)를 포함한다. 제1 밴드 위상 가변기(31)는 복수의 분기용 필터(20)에서 분리된 3개의 밴드 중 제1 밴드에 포함된 신호에 대한 전기적인 틸트를 수행한다. 제2 밴드 위상 가변기(33)는 복수의 분기용 필터(20)에서 분리된 3개의 밴드 중 제2 밴드에 포함된 신호에 대한 전기적인 틸트를 수행한다. 그리고 제3 밴드 위상 가변기(35)는 복수의 분기용 필터(20)에서 분리된 3개의 밴드 중 제3 밴드에 포함된 신호에 대한 전기적인 틸트를 수행한다. 예컨대 제1 밴드 위상 가변기(31)는 700MHz 대역의 신호에 대한 위상 가변을 수행하고, 제2 밴드 위상 가변기(33)는 900MHz 대역의 신호에 대한 위상 가변을 수행하고, 제3 밴드 위상 가변기(35)는 2.1GHz 대역의 신호에 대한 위상 가변을 수행할 수 있다.The plurality of
이와 같은 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 적용할 수 있는 위상 가변기에 대해서 도 4 내지 도 17을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The phase changer applicable to the multi-band antenna system according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 4 to 17. FIG.
제1 예에 따른 위상 가변기(30)에 대해서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템에 적용할 수 있는 위상 가변기(30)의 제1 예를 보여주는 분해 사시도이다. 그리고 도 5는 도 4의 위상 가변기(30)를 보여주는 사시도이다.The
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 베이스 기판(40)과 가변 기판(70)을 포함한다.Referring to FIGS. 4 and 5, the
베이스 기판(40)에 입력 포트(41)와 복수의 출력 포트(43)가 형성되어 있고, 입력 포트(41)와 복수의 출력 포트(43)를 각각 적어도 하나의 윌킨슨 분배기(50)를 매개로 연결하는 복수의 제1 전송선로(60)가 불연속적으로 형성되어 있다.An
가변 기판(70)은 복수의 제1 전송선로(60)에 각각 연결되어 연속적인 전송선로(TL)를 형성하는 복수의 제2 전송선로(71)가 형성되어 있으며, 베이스 기판(40)에 결합되어 이동하며 입력 포트(41)와 복수의 출력 포트(43) 간의 전송선로(TL)의 길이를 가변시킨다.The
그리고 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 베이스 기판(40)에 대해서 가변 기판(70)을 이동시키는 이동 부재(80)를 더 포함하여 구성될 수 있다. The
이와 같은 제1 예에 따른 위상 가변기(30)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The
베이스 기판(40)은 입력 포트(41)와 복수의 출력 포트(43)를 구비한다. 베이스 기판(40)은 입력 포트(41)에 연결된 적어도 하나의 윌킨슨 분배기(50)를 포함한다. 적어도 하나의 윌킨슨 분배기(50)는 각각 두 개의 연결 포트(55)를 구비한다. 윌킨슨 분배기(50)의 두 개의 연결 포트(55)에는 서로 대칭되게 한 쌍의 제1 전송선로(60)가 불연속적으로 형성되어 있다. 그리고 베이스 기판(40)은 제1 전송선로(60)의 끝단에 각각 복수의 출력 포트(43)가 연결된다.The
가변 기판(70)은 베이스 기판(40)에 이동 가능하게 결합되며, 제1 전송선로(60)에 물리적으로 접촉되어 불연속적으로 형성된 제1 전송선로(60)를 연속적으로 연결하는 제2 전송선로(71)가 형성되어 있다. 가변 기판(70)은 이동에 따라 제2 전송선로(71)가 제1 전송선로(60)에 중첩되어 입력 포트(41)와 복수의 출력 포트(43) 간의 전송선로(TL)의 길이를 가변시킨다.The
이때 베이스 기판(40)과 가변 기판(70)으로는 인쇄회로기판이 사용될 수 있으며, 베이스 기판(40)의 제1 전송선로(60)와 가변 기판(70)의 제2 전송선로(71)는 서로 마주보는 면에 형성된다. 즉 베이스 기판(40)의 상부면에 제1 전송선로(60)가 형성되는 경우, 제2 전송선로(71)는 가변 기판(70)의 하부면에 형성된다.The
윌킨슨 분배기(50)는 제1 배선(51), 두 개의 연결 포트(55) 및 저항기(57; resistor)를 포함한다. 제1 배선(51)은 입력 포트(41)에 연결된다. 두 개의 연결 포트(55)는 제1 배선(51)에서 두 개로 대칭되게 분기된 제2 배선(53)에 각각 형성된다. 그리고 저항기(57)는 두 개의 연결 포트(55)를 연결한다. 이와 같이 윌킨슨 분배기(50)는 두 개의 연결 포트(55)를 저항기(57)로 연결하기 때문에, 두 개의 연결 포트(55)의 임피던스가 매칭되며, 두 개의 연결 포트(55) 간의 분리도(isolation)가 확보된다.The
윌킨슨 분배기(50)는 제1 배선(51)의 분기된 지점을 중심으로 두 개의 연결 포트(55)가 서로 근접하게 위치하며, 서로 근접한 두 개의 연결 포트(55)를 저항기(57)로 연결한다. 이로 인해 제1 배선(51)의 분기된 지점을 중심으로 두 개의 연결 포트(55)에 연결되는 제2 배선(53) 부분은 분기된 지점을 중심으로 양쪽이 서로 대칭되게 형성된다. 예컨대 제1 배선(51)의 분기된 지점을 중심으로 두 개의 연결 포트(55)에 연결되는 제2 배선(53) 부분은 한쪽은 "⊂" 형상으로 형성되고, 다른 쪽은 "⊃" 형상으로 형성될 수 있다.The
제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 하나의 윌킨슨 분배기(50)를 포함하는 예를 개시하였다. 이로 인해 윌킨슨 분배기(50)는 입력 포트(41)에 제1 배선(51)이 연결되고, 두 개의 연결 포트(55)에서 연장된 제2 배선(53)에 각각 한 쌍의 제1 전송선로(60)가 연결된다.The
한 쌍의 제1 전송선로(60)는 윌킨슨 분배기(50)를 중심으로 양쪽에 서로 대칭되게 형성된다. 제1 전송선로(60)는 시작 전송선로(61)와 종료 전송선로(63)를 포함하며, 연결 전송선(65)로를 포함할 수 있다.A pair of
시작 전송선로(61)는 연결 포트(55)에서 연장된 제2 배선(53)에 연결되어 수평 방향으로 뻗어 있다. 여기서 수평 방향은 시작 전송선로(61)에 연결된 제2 배선(53)의 형성 방향에 수직한 방향이다.The
종료 전송선로(63)는 시작 전송선로(61)에 평행하게 형성되며, 출력 포트(43)에 연결된다.The
그리고 연결 전송선로(65)는 시작 전송선로(61)와 종료 전송선로(63) 사이에 적어도 하나가 형성되며, "⊃" 및 "⊂" 중의 하나의 형태로 형성된다. 예컨대 한 쌍의 제1 전송선로(60)에 형성된 연결 전송선로(65)는 "⊂" 형태와 "⊃" 형태가 서로 마주보게 형성된다.At least one
이때 제1 전송선로(60)가 연결 전송선로(65)를 구비하지 않는 경우, 제2 전송선로(71)는 연결되지 않은 시작 전송선로(61)와 종료 전송선로(63)를 연결하며, 시작 전송선로(61) 및 종료 전송선로(63)와 중첩되는 부분을 갖는다.In this case, when the
제1 전송선로(60)가 연결 전송선로(65)를 구비하는 경우, 제2 전송선로(71)는 연결되지 않은 시작 전송선로(61), 연결 전송선로(65) 및 종료 전송선로(63)를 연결하며, 시작 전송선로(61), 연결 전송선로(65) 및 종료 전송선로(63)와 중첩되는 부분을 갖는다.When the
그리고 가변 기판(70)은 제1 전송선로(60)가 형성된 베이스 기판(40)의 상부면에 이동 가능하게 물리적으로 결합된다. 이때 가변 기판(70)을 베이스 기판(40)에 이동 가능하게 고정하는 부재로는 "⊂" 형태의 클립(90)들이 사용될 수 있다. 클립(90)은 가변 기판(70)과 베이스 기판(40)을 맞물 수 있도록 끼움 결합되어 가변 기판(70)을 베이스 기판(40)에 고정한다. 이와 같이 클립(90)으로 가변 기판(70)과 베이스 기판(40)을 고정하더라도, 베이스 기판(40)과 가변 기판(70)이 서로 접한 면 방향으로 힘이 작용할 경우, 베이스 기판(40)에 대해서 가변 기판(70)이 이동한다. 이때 베이스 기판(40)과 가변 기판(70)을 고정하는 복수의 클립(90)은 가변 기판(70)의 이동 시 가변 기판(70)의 이동을 안내하는 기능을 수행한다.The
예컨대 베이스 기판(40)에 있어서, 윌킨슨 분배기(50)를 중심으로 한 쌍의 제1 전송선로(60)가 수평 방향으로 평행하게 복수의 라인으로 형성되기 때문에, 한 쌍의 제1 전송선로(60)가 형성된 부분은 직사각판에 가까운 형태로 형성된다. 이로 인해 가변 기판(70) 또한 한 쌍의 제1 전송선로(60)가 형성된 부분에 대응되게 직사각판 형태로 형성된다. 복수의 클립(70)은 제1 전송선로(60)가 형성된 방향에 수직한 방향으로 윌킨슨 분배기(50)를 중심으로 양쪽에 가변 기판(70)과 베이스 기판(40)을 맞물 수 있도록 끼움 결합된다.For example, in the
가변 기판(70)은 하부면에 한 쌍의 제1 전송선로(60)에 대응되게 한 쌍의 제2 전송선로(71)가 형성되어 있다. 제2 전송선로(71)는 불연속적으로 형성된 제1 전송선로(60)를 연결하도록, "⊂" 또는 "⊃" 형태를 가지는 적어도 하나의 중첩 전송선로(73)를 포함한다. 이때 연결 전송선로(65)의 수가 n개(n은 0 이상의 정수)일 때, 중첩 전송선로(73)는 (n+1)개이다.A pair of
중첩 전송선로(73)는 연결 전송선로(65)의 반대되는 형태를 갖는다. 예컨대 연결 전송선로(65)가 "⊃" 형태를 갖는 경우, 중첩 전송선로(73)는 "⊂" 형태를 갖는다. 반대로 연결 전송선로(65)가 "⊂" 형태를 갖는 경우, 중첩 전송선로(73)는 "⊃"를 갖는다.The
따라서 베이스 기판(40)에 가변 기판(70)이 결합되는 경우, 각각 불연속적으로 형성된 제1 전송선로(60)와 제2 전송선로(71)는 연속적으로 형성된 사각파형에 가까운 전송선로(TL)를 형성한다. 가변 기판(70)의 이동에 따라 제1 전송선로(60)에 제2 전송선로(71)가 중첩되면서 윌킨슨 분배기(50)를 중심으로 한 양쪽의 전송선로(TL)의 길이에 차이가 발생하게 된다.Therefore, when the
이와 같이 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 한 쌍의 전송선로(TL)의 길이 차이를 이용하여 위상 가변을 수행한다. 위상 가변량은 제1 및 제2 전송선로(60,71)의 가로 및 세로의 길의 조절을 통하여 조절할 수 있으며, 위상 가변량을 늘리더라도 위상 가변기(30)의 크기 증가를 최소화할 수 있다.As described above, the
그리고 이동 부재(80)는 베이스 기판(40)에 대해서 가변 기판(70)을 시작 전송선로(61)가 형성된 방향에 평행한 직선 방향으로 이동시킨다. 이러한 이동 부재(80)는 회전축(81), 이동축(83) 및 이동바(85)를 포함한다. 회전축(81)은 베이스 기판(40)에 설치되며 회전 가능하게 설치된다. 이동축(83)은 가변 기판(70)에 설치된다. 그리고 이동바(85)는 회전축(81)과 이동축(83)을 연결하며, 외부에서 작용하는 힘에 의해 회전축(81)을 중심으로 이동축(83)을 직선 방향으로 이동시킨다.The
이때 회전축(81)은 이동바(85)에 일체로 형성될 수 있으며, 베이스 기판(40)에 형성된 구멍(48)에 회전 가능하게 고정될 수 있다.At this time, the
이동축(83)은 베이스 기판(40)에 수평 방향으로 형성된 시작 전송선로(61)에 평행하게 형성된 가이드 구멍(45)과, 가이드 구멍(45)에 대응되는 가변 기판(70)에 형성된 구멍(75)을 연결하게 설치된다. 이로 인해 이동축(83)은 이동바(85)의 구동에 따라 가이드 구멍(45)을 따라서 직선 이동한다.The moving
이동 부재(80)는 이동축(83)에서 이격되어 가변 기판(70)에 설치되는 더미축(87)을 더 포함할 수 있다. 더미축(87)은 이동축(83)의 안정적인 직선 이동을 안내하는 기능을 수행하며, 필요에 따라 설치될 수 있다. 이러한 더미축(87)은 가이드 구멍(45)에 평행하게 베이스 기판(40)에 수평 방향으로 형성된 더미 가이드 구멍(49)과, 더미 가이드 구멍(49)에 대응되는 가변 기판(70)에 형성된 더미 구멍(77)을 연결하게 설치된다. 이로 인해 이동바(85)의 구동에 따라 더미 가이드 구멍(49)을 따라서 더미축(87)이 이동축(83)과 함께 직선 이동한다.The
회전축(81), 이동축(83) 및 더미축(87)은 와셔(91)를 매개로 베이스 기판(40) 또는 가변 기판(70)에 회전 가능하게 설치된다.The rotating
이동바(85)에는 회전축(81)과 이동축(83)이 결합되며, 외부에 작용하는 힘에 의해 회전축(81)을 중심으로 이동바(85)가 일정 각도 범위 내에서 회전한다. 이동바(85)의 회전에 따라 이동축(83)이 직선 운동하기 때문에, 이동바(85)의 이동축(83)이 결합되는 구멍(85a)은 이동축(83)의 이동 거리를 감안하여 길게 형성된다. 이동바(85)는 이동축(83)이 설치된 쪽의 반대쪽으로 회전축(81) 밖으로 연장되게 형성된다. 이동바(85)의 연장된 부분에 외부에 작용하는 힘을 전달하는 전달바(도시안됨)가 연결될 수 있다. 이동바(85)를 좀 더 안정적으로 회전시킬 수 있도록, 회전축(81)과 이동축(83) 간의 거리에 비해서 회전축(81)과 전달바가 연결되는 부분 사이의 거리가 길게 형성된다.The moving
한편 제1 예에서는 가변 기판(70)의 상부에 이동바가 설치된 예를 개시하였지만, 이동바는 베이스 기판의 하부에 설치될 수도 있다.On the other hand, in the first example, the moving bar is provided on the upper portion of the
이와 같은 제1 예에 따른 위상 가변기(30)의 사용 예를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 6 내지 도 8은 도 5의 위상 가변기(30)의 사용 예를 보여주는 도면들이다. 도면에서 한 쌍의 출력 포트(43)는 오른쪽에 위치하는 제1 출력 포트(43a)와, 왼쪽에 위치하는 제2 출력 포트(43b)를 포함한다. 입력포트(41)와 제1 출력 포트(43a)를 연결하는 전송선로는 TL1으로 표시하고, 입력포트(41)와 제2 출력 포트(43b)를 연결하는 전송선로는 TL2로 표시한다.An example of the use of the
도 6에 도시된 바와 같이, 이동바(85)가 중심에 위치하는 경우, 입력 포트(41)에서 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)에 각각 연결되는 전송선로(TL1,TL2)의 길이는 동일하다. 이 상태에서는 위상 가변이 발생하지 않는다.As shown in FIG. 6, when the
도 7에 도시된 바와 같이, 이동바(85)가 회전축(81)을 중심으로 반시계 방향으로 이동하면, 베이스 기판(40)에 대해서 가변 기판(70)은 왼쪽으로 이동한다.7, when the
이로 인해 제1 출력 포트(43a)에 연결된 전송선로(TL1)의 길이가 증가하고, 제2 출력 포트(43b)에 연결된 전송선로(TL2)의 길이가 짧아지기 때문에, 입력 포트(41)로 입력되는 신호는 위상이 가변되어 제1 및 제2 출력 포트(43a.43b)를 통하여 출력된다. 반대로 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)로 입력된 신호는 위상이 가변되어 입력 포트(41)를 통하여 출력될 수 있다.The length of the transmission line TL1 connected to the
이때 제1 출력 포트(43a) 쪽의 제1 및 제2 전송선로(60,71) 간의 중첩되는 부분이 줄어들면서 전송선로(TL1)의 길이가 증가한다. 반면에 제2 출력 포트(43b) 쪽의 제1 및 제2 전송선호(60,71) 간의 중첩되는 부분이 증가하면서 전송선로(TL2)의 길이가 줄어든다.At this time, the overlapped portion between the first and
그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 이동바(85)가 회전축(81)을 중심으로 시계 방향으로 이동하면, 베이스 기판(40)에 대해서 가변 기판(70)은 오른쪽으로 이동한다.8, when the
이로 인해 제2 출력 포트(43b)에 연결된 전송선로(TL2)의 길이가 증가하고, 제1 출력 포트(43a)에 연결된 전송선로(TL1)의 길이가 짧아지기 때문에, 입력 포트(41)로 입력되는 신호는 위상이 가변되어 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)를 통하여 출력된다. 반대로 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)로 입력된 신호는 위상이 가변되어 입력 포트(41)를 통하여 출력될 수 있다.The length of the transmission line TL2 connected to the
이때 제2 출력 포트(43b) 쪽의 제1 및 제2 전송선로(60,71) 간의 중첩되는 부분이 줄어들면서 전송선로(TL2)의 길이가 증가한다. 반면에 제1 출력 포트(43a) 쪽의 제1 및 제2 전송선로(60,71) 간의 중첩되는 부분이 증가하면서 전송선로(TL1)의 길이가 줄어든다.At this time, the overlapped portion between the first and
이와 같이 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 이동바(85)의 좌우 회전에 따라 양쪽의 전송선로(TL1,TL2)의 길이 변화에 따라 위상 가변기(30)로 입력되는 신호에 대한 위상 가변을 수행한다.The
이와 같은 제1 예에 따른 위상 가변기(30)를 사용한 멀티 밴드 안테나 시스템의 700MHz 대역 및 900MHz 대역에서의 s-parameter를 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 9은 도 2의 멀티 밴드 안테나 시스템(200)의 700MHz 대역 및 900MHz 대역에서의 s-parameter를 나타낸 그래프이다.The s-parameters in the 700 MHz band and the 900 MHz band of the multi-band antenna system using the
도 7을 참조하면, S21은 출력 포트간의 분리도를 의미한다.Referring to FIG. 7, S21 indicates the degree of separation between output ports.
S21은 698.000MHz에서 -17.404dB, 718.000MHz에서 -18.173dB, 859.000MHz에서 -26.709dB, 960.000MHz에서 --.702dB이다. 즉 제2 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템(200)은 윌킨슨 분배기를 갖는 위상 가변기를 이용하기 때문에, 출력 포트 간의 분리도가 확보되는 것을 확인할 수 있다.S21 is -17.404 dB at 698.000 MHz, -18.173 dB at 718.000 MHz, -26.709 dB at 859.000 MHz and -702 dB at 960.000 MHz. That is, since the
이와 같은 제1 예에 따른 위상 가변기를 사용한 멀티 밴드 안테나 시스템에 있어서, 위상 가변기에 복수의 분기용 필터가 연결되더라도 출력 포트 간의 분리도 특성이 확보되는 반면, 종래의 호 기반 위상 가변기에 복수의 분기용 필터를 연결하는 경우 출력 포트 간의 분리도 특성이 확보되지 않는 것을 확인할 수 있다.In the multi-band antenna system using the phase shifter according to the first example, even if a plurality of branching filters are connected to the phase shifter, the isolation characteristics between the output ports are ensured. On the other hand, It can be confirmed that the separation characteristics between the output ports can not be secured.
도 10은 비교예에 따른 호 기반의 위상 가변기를 사용한 멀티 밴드 안테나 시스템에서의 700MHz 대역에서의 s-parameter를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing s-parameters in a 700 MHz band in a multi-band antenna system using a call-based phase shifter according to a comparative example.
도 10을 참조하면, 비교예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템은 입력 포트 하나에 출력 포트 2개인 호 기반의 위상 가변기와, 호 기반의 위상 가변기의 출력 포트 2개에 각각 설치된 두 개의 분기용 필터를 포함한다. A 내지 C 위치는 위상 가변기에서 회전체의 위치로, B 위치는 회전체가 중심에 위치하여 위상 변화가 없는 상태이고, A 위치는 회전체가 오른쪽으로 이동한 상태이고, C는 회전체가 왼쪽으로 이동한 상태이다.Referring to FIG. 10, the multi-band antenna system according to the comparative example has two branching filters installed in two output ports of a call-based phase changer, . The position A to C is the position of the rotating body in the phase shifter, the position B is the position where the rotating body is located at the center and the phase is not changed, the position A is the state in which the rotating body is moved to the right, It has been moved to the left.
비교예에 따른 호 기반 위상 가변기에 다른 컴포넌트, 즉 분기용 필터를 연결하는 경우, 출력 포트 간의 분리도가 확보되지 못하여 호 기반 위상 가변기의 회전체의 위치에 따라서 분기용 필터의 통과 특성이 왜곡되는 것을 확인할 수 있다.In the case of connecting another component, that is, a branching filter, to the call-based phase shifter according to the comparative example, the isolation between the output ports is not ensured, and the passing characteristic of the branching filter is distorted depending on the position of the rotation- .
도 11은 본 발명의 제1 예에 따른 위상 가변기를 사용한 멀티 밴드 안테나 시스템에서의 700MHz 대역에서의 s-parameter를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing s-parameters in a 700 MHz band in a multi-band antenna system using a phase shifter according to a first example of the present invention.
도 11을 참조하면, 제1 예에 따른 멀티 밴드 안테나 시스템은 입력 포트 하나에 출력 포트 2개인 위상 가변기와, 위상 가변기의 출력 포트 2개에 각각 설치된 두 개의 분기용 필터를 포함한다. A 내지 C 위치는 위상 가변기에서 이동바의 위치로, B 위치는 이동바가 중심에 위치하여 위상 변화가 없는 상태이고(도 6), A 위치는 이동바가 오른쪽으로 이동한 상태이고(도 7), C는 이동바가 왼쪽으로 이동한 상태이다(도 8).Referring to FIG. 11, the multi-band antenna system according to the first example includes a phase shifter having one output port and one output port, and two branch filters disposed at two output ports of the phase shifter. A to C positions are shifted from the phase changer to the position of the movable bar, the position B is the position where the movable bar is located at the center and there is no phase change (Fig. 6), the position A is the state in which the movable bar is moved to the right , And C indicates that the movable bar has moved to the left (Fig. 8).
제1 예에 따른 위상 가변기는 분기용 필터가 연결되더라도, 출력 포트 간의 분리도가 확보되기 때문에, 이동바의 위치에 따라서 분기용 필터의 통과 특성이 왜곡이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다.The phase changer according to the first example ensures that the separation characteristics between the output ports are secured even when the branch filters are connected so that the passing characteristics of the branch filters are not distorted depending on the position of the movable bar.
이와 같이 제1 예에 따른 위상 가변기(100)는 윌킨슨 분배기(50)를 이용하여 입력 포트(41)와 복수의 출력 포트(43)를 연결하기 때문에, 티-정션을 기반으로 하는 호 타입의 위상 가변기가 갖는 문제점을 해소할 수 있다. 즉 위상 가변기(30)는 윌킨슨 분배기(50)를 이용하기 때문에, 각 출력 포트(43) 간의 분리도를 확보할 수 있다.Since the
또한 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 위상 가변량을 늘리기 위해서 제1 및 제2 전송선로(60,71)의 가로 및 세로의 길이만 늘리면 되기 때문에, 위상 가변량을 늘리더라도 크기 증가를 최소화할 수 있다.Since the
또한 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 윌킨슨 분배기(50)를 이용하여 출력 포트(43) 간의 분리도를 확보할 수 있기 때문에, 각 대역 별로 위상 가변기를 따러 설치할 필요가 없어 광대역화에 보다 효과적으로 대응할 수 있다.Also, since the
또한 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 윌킨슨 분배기(50)를 이용하여 출력 포트(43) 간의 분리도를 확보할 수 있기 때문에, 위상 가변기(30)의 뒷면에 다른 컴포넌트를 추가하더라도 컴포넌트의 고유 특성에 왜곡이 발생하거나 위상 신호의 왜곡이 발생하는 것을 억제할 수 있다.The
또한 제1 예에 따른 위상 가변기(30)는 윌킨슨 분배기(50)를 이용하여 출력 포트(43) 간의 분리도를 확보할 수 있기 때문에, 어레이 안테나에 적용하더라도 각 복사 소자에 공급되는 진폭과 위상 왜곡 문제를 해소할 수 있다.Also, since the
한편 제1 예에서는 3포트의 위상 가변기(100)를 예시하였지만, 분기용 필터(21)가 4개인 경우, 도 12 내지 도 17에 개시된 바와 같은, 5포트 위상 가변기(130)가 사용될 수 있다.In the first example, a 3-
도 12는 본 발명의 제2 예에 따른 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)를 이용한 위상 가변기(130)를 보여주는 분해 사시도이다. 도 13은 도 12의 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)를 확대하여 보여주는 도면이다. 그리고 도 14는 도 12의 위상 가변기(130)를 보여주는 사시도이다.12 is an exploded perspective view showing a
도 12 내지 도 14를 참조하면, 제2 예에 따른 위상 가변기(130)는 5포트 위상 가변기로서, 입력 포트(41) 하나의 출력 포트 4개(43a,43b,43c,43d)를 구비하기 위해서 3개의 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)를 포함한다. 제2 예에 따른 위상 가변기(130)는 3개의 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)가 형성된 베이스 기판(40)과, 베이스 기판(40)에 이동 가능하게 설치되는 가변 기판(70a,70b)을 포함한다.12 to 14, the
베이스 기판(40)은 제1 내지 제3 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)를 포함한다. 이때 제1 내지 제3 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)는 제1 예에 따른 윌킨슨 분배기(도 5의 50)와 동일한 구조를 갖기 때문에, 제1 내지 제3 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)에 대한 개별적인 구조 설명은 생략한다.The
제1 윌킨슨 분배기(50a)는 입력 포트(41)에 제1 배선(51a)이 연결되고, 두 개의 제1 연결 포트(55a)에서 연장된 제2 배선(53a)에 각각 제2 및 제3 윌킨슨 분배기(50b.50c)의 제1 배선(51b,51c)이 연결된다. 제2 윌킨슨 분배기(50b)의 두 개의 제2 연결 포트(55b)에서 연장된 제2 배선(53b)에 각각 한 쌍의 제1-1 전송선로(61a)가 연결된다. 그리고 제3 윌킨슨 분배기(50c)의 두 개의 제3 연결 포트(55c)에서 연장된 제2 배선(53c)에 각각 한 쌍의 제1-2 전송선로(60b)가 연결된다.The
이때 베이스 기판(40)은 제1 윌킨슨 분배기(50a)를 중심으로 양쪽에 마주보게 제2 및 제3 윌킨슨 분배기(50b,50c)가 형성된다. 제1 윌킨슨 분배기(50a)의 두 개의 제1 연결 포트(51a)가 형성된 방향을 중심으로 한쪽에 제2 윌킨슨 분배기(50b)의 두 개의 제2 연결 포트(55b)가 형성되고, 다른 쪽에 제3 윌킨슨 분배기(50c)의 두 개의 제3 연결 포트(55c)가 형성된다.At this time, the
가변 기판(70a,70b)은 제1 가변 기판(70a)과 제2 가변 기판(70b)을 포함한다. 제1 가변 기판(70a)은 제2 윌킨슨 분배기(50b)에 연결되는 제2-1 전송선로(71a)가 형성되어 있다. 제2 가변 기판(70b)은 제1 가변 기판(70a)과 분리되어 있으며, 제2-1 전송선로(71a)와 대칭되게 배치되며, 제3 윌킨슨 분배기(50c)에 연결되는 제2-2 전송선로(71b)가 형성되어 있다. 이때 제2 전송선로(71a,71b)는 제2-1 전송선로(71a)와 제2-2 전송선로(71b)를 포함한다.The
한 쌍의 제1-1 전송선로(60a)는 제2 윌킨슨 분배기(50b)를 중심으로 양쪽에 서로 대칭되게 형성된다. 제1-1 전송선로(60a)는 제1 시작 전송선로(61a)와 제1 종료 전송선로(63a)를 포함하며, 제1 연결 전송선로를 더 포함할 수 있다.The pair of
제1 시작 전송선로(61a)는 제2 연결 포트(55b)에서 연장된 제2 배선(53b)에 연결되어 수평 방향으로 뻗어 있다. 여기서 수평 방향은 제1 시작 전송선로(61a)에 연결된 제2 배선(53b)의 형성 방향에 수직한 방향이다.The first start transmission line 61a is connected to the
제1 종료 전송선로(63a)는 제1 시작 전송선로(61a)에 평행하게 형성되며, 출력 포트(43a,43b)에 연결된다.The first
그리고 제1 연결 전송선로는 제1 시작 전송선로(61a)와 제1 종료 전송선로(63a) 사이에 적어도 하나가 형성될 수 있으며, "⊃" 및 "⊂" 중의 하나의 형태로 형성된다. 예컨대 한 쌍의 제1-1 전송선로(61a)에 형성된 연결 전송선로는 "⊂" 형태와 "⊃" 형태가 서로 마주보게 형성된다.At least one of the first connection transmission line may be formed between the first connection transmission line 61a and the first
이때 제1-1 전송선로(60a)가 제1 연결 전송선로를 구비하지 않는 경우, 제2-1 전송선로(71a)는 연결되지 않은 제1 시작 전송선로(61a)와 제1 종료 전송선로(63a)를 연결하며, 제1 시작 전송선로(61a) 및 제1 종료 전송선로(63a)와 중첩되는 부분을 갖는다.In this case, when the 1-1
제1-1 전송선로(60a)가 제1 연결 전송선로를 구비하는 경우, 제2-1 전송선로(71a)는 연결되지 않은 제1 시작 전송선로(61a), 제1 연결 전송선로 및 제1 종료 전송선로(63a)를 연결하며, 제1 시작 전송선로(61a), 제1 연결 전송선로 및 제1 종료 전송선로(63a)와 중첩되는 부분을 갖는다.When the 1-1
한 쌍의 제1-2 전송선로(60b)는 제3 윌킨슨 분배기(50c)를 중심으로 양쪽에 서로 대칭되게 형성된다. 제1-2 전송선로(60b)는 제2 시작 전송선로(61b)와 제2 종료 전송선로(63b)를 포함하며, 제2 연결 전송선로를 더 포함할 수 있다.The pair of the first to-
한 쌍의 제1-2 전송선로(60b)는 한 쌍의 제1-1 전송선로(60a)에 대칭되게 제3 윌킨슨 분배기(50c)에 연결되게 형성될 뿐, 한 쌍의 제1-1 전송선로(60a)로 동일한 형태로 제3 윌킨슨 분배기(50c)에 연결되기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.The pair of the first to
그리고 제1 및 제2 가변 기판(70a,70b)은 각각 제1-1 및 제1-2 전송선로(60a,60b)가 형성된 베이스 기판(40)의 상부면에 이동 가능하게 물리적으로 결합된다. 이때 가변 기판(70a,70b)을 베이스 기판(40)에 이동 가능하게 고정하는 부재로는 "⊂" 형태의 클립(90)들이 사용될 수 있다. 클립(90)은 가변 기판(70a,70b)과 베이스 기판(40)을 맞물 수 있도록 끼움 결합되어 가변 기판(70a,70b)을 베이스 기판(40)에 고정한다. 이와 같이 클립(90)으로 가변 기판(70a,70b)과 베이스 기판(40)을 고정하더라도, 베이스 기판(40)과 가변 기판(70a,70b)이 서로 접한 면 방향으로 힘이 작용할 경우, 베이스 기판(40)에 대해서 가변 기판(70a,70b)이 이동한다. 이때 베이스 기판(40)과 가변 기판(70a,70b)을 고정하는 복수의 클립(90)은 가변 기판(70a,70b)의 이동 시 가변 기판(70a,70b)의 이동을 안내하는 기능을 수행한다.The first and second
이때 제1 가변 기판(70a)과 제2 가변 기판(70b)은 동일한 형태로 베이스 기판(40)에 결합되기 때문에, 제1 가변 기판(70a)이 베이스 기판(40)에 결합된 구조를 중심으로 설명하도록 하겠다.Since the first
예컨대 베이스 기판(40)에 있어서, 제2 윌킨슨 분배기(50b)를 중심으로 한 쌍의 제1-1 전송선로(60a)가 수평 방향으로 평행하게 복수의 라인으로 형성되기 때문에, 한 쌍의 제1-1 전송선로(60a)가 형성된 부분은 직사각판에 가까운 형태로 형성된다. 이로 인해 제1 가변 기판(70a) 또한 한 쌍의 제1-1 전송선로(60a)가 형성된 부분에 대응되게 직사각판 형태로 형성된다. 복수의 클립(90)은 제1-1 전송선로(60a)가 형성된 방향에 수직한 방향으로 제2 윌킨슨 분배기(50b)를 중심으로 양쪽에 제1 가변 기판(70a)과 베이스 기판(40)을 맞물 수 있도록 끼움 결합된다.For example, in the
물론 제2 가변 기판(70b) 또한 베이스 기판(40)에 제1 가변 기판(70a)과 동일한 방식으로 베이스 기판(40)의 1-2 전송선로(60b)에 연결되게 설치된다.Of course, the second
제1 가변 기판(70a)은 하부면에 한 쌍의 제1-1 전송선로(60a)에 대응되게 한 쌍의 제2-1 전송선로(71a)가 형성되어 있다. 제2-1 전송선로(71a)는 불연속적으로 형성된 제1-1 전송선로(60a)를 연결하도록, "⊂" 또는 "⊃" 형태를 가지는 적어도 하나의 제1 중첩 전송선로(73a)를 포함한다. 이때 제1 연결 전송선로의 수가 n개(n은 0 이상의 정수)일 때, 제1 중첩 전송선로(73a)는 (n+1)개이다.The first
제1 중첩 전송선로(73a)는 제1 연결 전송선로의 반대되는 형태를 갖는다. 예컨대 제1 연결 전송선로가 "⊃" 형태를 갖는 경우, 제1 중첩 전송선로(73a)는 "⊂" 형태를 갖는다. 반대로 제1 연결 전송선로가 "⊂" 형태를 갖는 경우, 제1 중첩 전송선로(73a)는 "⊃"를 갖는다.The first
따라서 베이스 기판(40)에 제1 가변 기판(70a)이 결합되는 경우, 각각 불연속적으로 형성된 제1-1 전송선로(60a)와 제2-1 전송선로(71a)는 연속적으로 형성된 사각파형에 가까운 형태로 형성된다. 제1 가변 기판(70a)의 이동에 따라 제1-1 전송선로(60a)에 제2-1 전송선로(71a)가 중첩되면서 제2 윌킨슨 분배기(50b)를 중심으로 한 양쪽의 전송선로(TL1,TL2)의 길이에 차이가 발생하게 된다.Therefore, when the first
또한 베이스 기판(40)에 제1 가변 기판(70a)이 결합되는 경우, 각각 불연속적으로 형성된 제1-1 전송선로(60a)와 제2-1 전송선로(71a)는 연속적으로 형성된 사각파형에 가까운 형태로 형성된다. 제1 가변 기판(70a)의 이동에 따라 제1-1 전송선로(60a)에 제2-1 전송선로(71a)가 중첩되면서 제2 윌킨슨 분배기(50b)를 중심으로 한 양쪽의 전송선로(TL1,TL2)의 길이에 차이가 발생하게 된다.When the first
또한 베이스 기판(40)에 제2 가변 기판(70b)이 결합되는 경우, 각각 불연속적으로 형성된 제1-2 전송선로(60b)와 제2-2 전송선로(71b)는 연속적으로 형성된 사각파형에 가까운 형태로 형성된다. 제2 가변 기판(70b)의 이동에 따라 제1-2 전송선로(60b)에 제2-2 전송선로(71b)가 중첩되면서 제3 윌킨슨 분배기(50c)를 중심으로 한 양쪽의 전송선로(TL3,TL4)의 길이에 차이가 발생하게 된다.When the second
이와 같이 제2 예에 따른 위상 가변기(130)는 네 쌍의 전송선로(TL1.TL2,TL3,TL4)의 길이 차이를 이용하여 위상 가변을 수행한다. 위상 가변량은 제1-1, 제1-2, 제2-1 및 제2-2 전송선로(60a,60b,71a,71b)의 가로 및 세로의 길의 조절을 통하여 조절할 수 있으며, 위상 가변량을 늘리더라도 위상 가변기(130)의 크기 증가를 최소화할 수 있다.Thus, the
그리고 이동 부재(80)는 베이스 기판(40)에 대해서 제1 및 제2 가변 기판(70a,70b)을 제1 시작 전송선로(61a)가 형성된 방향에 평행한 직선 방향으로 이동시킨다. 이때 이동 부재(80)는 제1 및 제2 가변 기판(70a,70b)을 서로 반대되는 방향으로 이동시킨다.The
이러한 이동 부재(80)는 회전축(81), 제1 이동축(83a), 제2 이동축(83b), 및 이동바(85)를 포함한다. 회전축(81)은 베이스 기판(40)에 형성되며, 회전 가능하게 설치된다. 제1 이동축(83a)은 제1 가변 기판(70a)에 설치된다. 제2 이동축(83b)은 제2 가변 기판(70b)에 설치된다. 그리고 이동바(85)는 회전축(81), 제1 및 제2 이동축(83a,83b)을 연결하며, 외부에서 작용하는 힘에 의해 회전축(81)을 중심으로 제1 및 제2 이동축(83a,83b)을 서로 반대되는 직선 방향으로 이동시킨다.The moving
회전축(81), 제1 이동축(83a) 및 제2 이동축(83b)은 와셔(91)를 매개로 베이스 기판(40) 또는 가변 기판(70a,70b)에 회전 가능하게 설치된다.The rotating
이때 각 출력 포트(43a,43b,43c,43d)에 연결되는 전송선로(TL1,TL2,TL3,TL4)의 길이를 서로 상이하게 가변할 수 있도록, 회전축(81), 제1 이동축(83a) 및 제2 이동축(83b)은 동일선상에 위치하며, 회전축(81)을 중심으로 제1 및 제2 이동축(83a,83b) 간의 거리가 서로 상이하다.The rotating
제1 이동축(83a)은 베이스 기판(40)에 수평 방향으로 형성된 제1 시작 전송선로(61a)에 평행하게 형성된 제1 가이드 구멍(45a)과, 제1 가이드 구멍(45a)에 대응되는 제1 가변 기판(70a)에 형성된 제1 구멍(75a)을 연결하게 설치된다.The first moving
제2 이동축(83b)은 베이스 기판(40)에 수평 방향으로 형성된 제2 시작 전송선로(61b)에 평행하게 형성된 제2 가이드 구멍(45b)과, 제2 가이드 구멍(45b)에 대응되는 제2 가변 기판(70b)에 형성된 제2 구멍(75b)을 연결하게 설치된다.The second moving
이동바(85)의 구동에 따라 제1 및 제2 가이드 구멍(45a,45b)을 따라서 제1 및 제2 이동축(83a,83b)이 서로 반대되는 방향으로 직선 이동한다.The first and second moving
이동바(85)에는 회전축(81)과 제1 및 제2 이동축(83a,83b)이 결합되며, 외부에 작용하는 힘에 의해 회전축(81)을 중심으로 이동바(85)가 일정 각도 범위 내에서 회전한다. 이동바(85)의 회전에 따라 제1 및 제2 이동축(83a,83b)이 서로 반대 방향으로 직선 운동하기 때문에, 이동바(85)의 제1 및 제2 이동축(83a,83b)이 결합되는 구멍(85a,85b)은 제1 및 제2 이동축(83a,83b)의 이동 거리를 감안하여 길게 형성된다.The moving
그리고 이동바(85)는 좌우도 최대한의 이동거리를 확보할 수 있도록 제2 및 제3 윌킨슨 분배기(50b,50c) 위에 설치된다. 위상 변화가 없는 상태의 이동바(85)는 제2 및 제3 윌킨슨 분배기(50b,50c)와 동일 선상에 위치할 수 있다. 회전축(81) 또한 제2 및 제3 윌킨슨 분배기(50b,50c) 중의 하나에 형성된다.The moving
이동바(85)는 외부에서 작용하는 힘에 의해 회전축(81)을 중심으로 회전하게 되는데, 외부에서 작용하는 힘은 회전축(81)을 중심으로 먼 거리에 위치하는 제2 이동축(83b)에 연결할 수 있다. 물론 제1 이동축(83a)에 외부에서 작용하는 힘을 전달할 수 있다. 이 경우 제1 이동축(83a)는 제2 이동축(83b)에 비해서 회전축(81) 간의 거리가 짧기 때문에, 제2 이동축(83b)에 작용하는 힘보다는 더 큰 힘을 작용해 주어야 한다.The moving
한편 제1 예에서는 가변 기판(70a)의 상부에 이동바(85)가 설치된 예를 개시하였지만, 이동바(85)는 베이스 기판(40)의 하부에 설치될 수도 있다.On the other hand, in the first example, the
이와 같은 제2 예에 따른 위상 가변기(130)는 3개의 윌킨슨 분배기(50a,50b,50c)를 사용할 뿐, 기본적인 구조는 제1 예에 따른 위상 가변기(도 5의 30)와 동일한 구조를 갖기 때문에, 제1 예에 따른 위상 가변기(도 5의 30)에 따른 효과를 동일하게 기대할 수 있다.The
이와 같은 제2 예에 따른 위상 가변기(130)의 사용 예를 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 15 내지 도 17은 도 14의 위상 가변기(130)의 사용 예를 보여주는 도면들이다. 도면에서 4개의 출력 포트(43a,43b,43c,43d)는 아래에 위치하는 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)와, 위에 위치하는 제3 및 제4 출력 포트(43c,43d)를 포함한다. 왼쪽에 제1 및 제3 출력 포트(43a,43c)가 위치하고, 오른쪽에 제2 및 제4 출력 포트(43b,43d)가 위치한다.An example of the use of the
도 15에 도시된 바와 같이, 이동바(85)가 중심에 위치하는 경우, 입력 포트(41)에서 제1 내지 제4 출력 포트(43a,43b,43c,43d)에 각각 연결되는 전송선로의 길이는 동일하다.The length of the transmission line connected to the first to
도 16에 도시된 바와 같이, 이동바(85)가 회전축(81)을 중심으로 시계 방향으로 이동하면, 베이스 기판(40)에 대해서 제1 가변 기판(70a)은 왼쪽으로 이동하고 제2 가변 기판(70b)은 오른쪽으로 이동한다.16, when the
이로 인해 제1 출력 포트(43a)에 연결된 전송선로(TL1)의 길이가 증가하고, 제2 출력 포트(43b)에 연결된 전송선로(TL2)의 길이가 짧아지기 때문에, 입력 포트(41)로 입력되는 신호는 위상이 가변되어 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)를 통하여 출력된다. 반대로 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)로 입력된 신호는 위상이 가변되어 입력 포트(41)를 통하여 출력될 수 있다.The length of the transmission line TL1 connected to the
이때 제1 출력 포트(43a) 쪽의 제1-1 및 제2-1 전송선로(60a,71a) 간의 중첩되는 부분이 줄어들면서 전송선로(TL1)의 길이가 증가한다. 반면에 제2 출력 포트(43b) 쪽의 제1-1 및 제2-1 전송선로(60a,71a) 간의 중첩되는 부분이 증가하면서 전송선로(TL2)의 길이가 줄어든다.At this time, the overlapped portion between the 1-1 and 2-1
제3 출력 포트(43c)에 연결된 전송선로(TL3)의 길이는 줄어들고, 제4 출력 포트(43d)에 연결된 전송선로(TL4)의 길이가 증가하기 때문에, 입력 포트(41)로 입력되는 신호는 위상이 가변되어 제3 및 제4 출력 포트(43c,43d)를 통하여 출력된다. 반대로 제3 및 제4 출력 포트(43c,43d)로 입력된 신호는 위상이 가변되어 입력 포트(41)를 통하여 출력될 수 있다.The length of the transmission line TL3 connected to the
이때 제4 출력 포트(43d) 쪽의 제1-2 및 제2-2 전송선로(60b,71b) 간의 중첩되는 부분이 줄어들면서 전송선로(TL4)의 길이가 증가한다. 반면에 제3 출력 포트(43c) 쪽의 제1-2 및 제2-2 전송선호(60b,71b) 간의 중첩되는 부분이 증가하면서 전송선로(TL3)의 길이가 줄어든다.At this time, the overlapped portion between the 1-2 and 2-2
회전축(81)을 중심으로 제1 및 제2 이동축(83a,83b) 간의 거리가 상이하기 때문에, 제1 및 제2 가변 기판(70a,70b)의 직선 이동 거리에도 차이가 발생되기 때문에, 제1 내지 제4 출력 포트(43a,43b,43c,43d)에 연결되는 전송선로(TL1,TL2,TL3,TL4)의 길이 또한 모두 상이하다. 따라서 입력 포트(41)로 입력되는 신호를 제1 내지 제4 출력 포트(43a,43b,43c,43d)를 통하여 서로 상이한 위상을 갖는 신호로 출력할 수 있다.Since the distances between the first and second moving
그리고 도 17에 도시된 바와 같이, 이동바(85)가 회전축(81)을 중심으로 반시계 방향으로 이동하면, 베이스 기판(40)에 대해서 제1 가변 기판(70a)은 오른쪽으로 이동하고, 제2 가변 기판(70b)은 왼쪽으로 이동한다.17, when the
이로 인해 제2 출력 포트(43b)에 연결된 전송선로(TL2)의 길이가 증가하고, 제1 출력 포트(43a)에 연결된 전송선로(TL1)의 길이가 짧아지기 때문에, 입력 포트(41)로 입력되는 신호는 위상이 가변되어 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)를 통하여 출력된다. 반대로 제1 및 제2 출력 포트(43a,43b)로 입력된 신호는 위상이 가변되어 입력 포트(41)를 통하여 출력될 수 있다.The length of the transmission line TL2 connected to the
이때 제2 출력 포트(43a) 쪽의 제1-1 및 제2-1 전송선로(60a,71a) 간의 중첩되는 부분이 줄어들면서 전송선로(TL2)의 길이가 증가한다. 반면에 제1 출력 포트 (43a)쪽의 제1-1 및 제2-1 전송선호(60a,71a) 간의 중첩되는 부분이 증가하면서 전송선로(TL1)의 길이가 줄어든다.At this time, the overlapped portion between the 1-1 and 2-1
제4 출력 포트(43d)에 연결된 전송선로(TL4)의 길이는 줄어들고, 제3 출력 포트(43c)에 연결된 전송선로(TL3)의 길이가 증가하기 때문에, 입력 포트(41)로 입력되는 신호는 위상이 가변되어 제3 및 제4 출력 포트(43c,43d)를 통하여 출력된다. 반대로 제3 및 제4 출력 포트(43c,43d)로 입력된 신호는 위상이 가변되어 입력 포트(41)를 통하여 출력될 수 있다.The length of the transmission line TL4 connected to the
이때 제3 출력 포트(43c) 쪽의 제1-2 및 제2-2 전송선로(60b,71b) 간의 중첩되는 부분이 줄어들면서 전송선로(TL3)의 길이가 증가한다. 반면에 제4 출력 포트(43d) 쪽의 제1-2 및 제2-2 전송선호(60b,71b) 간의 중첩되는 부분이 증가하면서 전송선로(TL4)의 길이가 줄어든다.At this time, the overlapped portion between the 1-2 and 2-2
회전축(81)을 중심으로 제1 및 제2 이동축(83a,83b) 간의 거리가 상이하기 때문에, 제1 및 제2 가변 기판(70a,70b)의 직선 이동 거리에도 차이가 발생되기 때문에, 제1 내지 제4 출력 포트(43a,43b,43c,43d)에 연결되는 전송선로(TL1,TL2,TL3,TL4)의 길이 또한 모두 상이하다. 따라서 입력 포트(41)로 입력되는 신호를 제1 내지 제4 출력 포트(43a,43b,43c,43d)를 통하여 서로 상이한 위상을 갖는 신호로 출력할 수 있다.Since the distances between the first and second moving
이와 같이 제2 예에 따른 위상 가변기(130)는 이동바(85)의 좌우 회전에 따라 제1 내지 제4 출력 포트(43a,43b,43c,43d)에 연결되는 전송선로(TL1,TL2,TL3,TL4)의 길이 변화에 따라 위상 가변기(130)로 입력되는 신호에 대한 위상 가변을 수행한다.The
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 광대역 방사 소자 20 : 분기용 필터
30 : 위상 가변기 40 : 베이스 기판
41 : 입력 포트 43 : 출력 포트
43a : 제1 출력 포트 43b : 제2 출력 포트
45 : 가이드 구멍 46 : 제1 가이드 구멍
47 : 제2 가이드 구멍 48 : 구멍
49 : 더미 가이드 구멍 50 : 윌킨슨 분배기
50a : 제1 윌킨슨 분배기 50b : 제2 윌킨슨 분배기
50c : 제3 윌킨슨 분배기 51 : 제1 배선
53 : 제2 배선 55 : 연결 포트
57 : 저항기 55a : 제1 연결 포트
55b : 제2 연결 포트 55c : 제3 연결 포트
60 : 제1 전송선로 61 : 시작 전송선로
63 : 종료 전송선로 65 : 연결 전송선로
70 : 가변 기판 70a : 제1 가변 기판
70b : 제2 가변 기판 71 : 제2 전송선로
71a : 제2-1 전송선로 71b : 제2-2 전송선로
73 : 중첩 전송선로 75 : 구멍
75a : 제1 구멍 75b : 제2 구멍
77 : 더미 구멍 80 : 이동 부재
81 : 회전축 83 : 이동축
83a : 제1 이동축 83b : 제2 이동축
85 : 이동바 87 : 더미축
90 : 클립 91 : 와셔
100, 200, 300 : 멀티 밴드 안테나 시스템10: broadband radiating element 20: branch filter
30: phase changer 40: base substrate
41: input port 43: output port
43a:
45: guide hole 46: first guide hole
47: second guide hole 48: hole
49: Dummy guide hole 50: Wilkinson distributor
50a:
50c: third Wilkinson distributor 51: first wiring
53: second wiring 55: connection port
57:
55b:
60: first transmission line 61: starting transmission line
63: Termination transmission line 65: Connection transmission line
70:
70b: second variable substrate 71: second transmission line
71a: 2nd-
73: overlap transmission line 75: hole
75a:
77: dummy hole 80: movable member
81: rotating shaft 83: moving shaft
83a: first moving
85: Move bar 87: Dummy axis
90: Clip 91: Washer
100, 200, 300: Multiband Antenna System
Claims (11)
상기 적어도 하나의 광대역 방사 소자에 각각 연결되며, 멀티 밴드에 포함된 밴드별 신호를 분기하는 분기용 필터;
멀티 밴드의 수에 대응되게 마련되며, 분기된 밴드별 신호를 각 밴드에 맞게 빔 틸트를 수행하는 복수의 위상 가변기;를 포함하고,
상기 위상 가변기는,
입력 포트와 복수의 출력 포트가 형성되어 있고, 상기 입력 포트와 상기 복수의 출력 포트를 각각 적어도 하나의 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider)를 매개로 연결하는 복수의 제1 전송선로가 불연속적으로 형성되어 있는 베이스 기판;
상기 복수의 제1 전송선로에 각각 연결되어 연속적인 전송선로를 형성하는 복수의 제2 전송선로가 형성되어 있고, 상기 베이스 기판에 결합되어 이동하며 상기 입력 포트와 상기 복수의 출력 포트 간의 전송선로의 길이를 가변하는 가변 기판;
상기 베이스 기판에 대해서 상기 가변 기판을 직선 방향으로 이동시켜 상기 입력 포트와 상기 복수의 출력 포트 간의 전송선로의 길이를 가변시키는 이동 부재;를 포함하고,
상기 이동 부재는,
상기 베이스 기판에 형성되며, 회전 가능하게 설치되는 회전축;
상기 가변 기판에 설치되는 이동축;
상기 회전축과 이동축을 연결하며, 외부에서 작용하는 힘에 의해 상기 회전축을 중심으로 상기 이동축을 직선 방향으로 이동시키는 이동바;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.At least one broadband radiating element supporting multi-band;
A branching filter connected to the at least one broadband radiating element and branching the band-specific signals included in the multi-band;
And a plurality of phase shifters provided corresponding to the number of multi-bands and performing beam tilting for each band according to a branched band signal,
Wherein the phase shifter comprises:
And a plurality of first transmission lines connecting the input port and the plurality of output ports via at least one Wilkinson divider are discontinuously formed A base substrate;
A plurality of second transmission lines connected to the plurality of first transmission lines to form a continuous transmission line are formed and connected to the base substrate and connected to the transmission line between the input port and the plurality of output ports A variable substrate having a variable length;
And a moving member for moving the variable substrate in a linear direction with respect to the base substrate to vary a length of a transmission line between the input port and the plurality of output ports,
The moving member includes:
A rotating shaft formed on the base substrate and rotatably installed;
A moving shaft installed on the variable substrate;
A movement bar connecting the rotation axis and the movement axis and moving the movement axis in a linear direction about the rotation axis by an external force;
Band antenna system.
상기 분기용 필터는 다이플렉서(diplexer) 또는 트리플렉서(triplexer)인 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the branching filter is a diplexer or a triplexer.
상기 광대역 방사 소자가 2개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 분기용 필터는 다이플렉서 또는 트리플렉서이고,
상기 광대역 방사 소자가 3개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 분기용 필터는 트리플렉서인 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.3. The method of claim 2,
If the wideband radiating element supports two bands, the branching filter is a diplexer or triplexer,
Wherein the branching filter is a triplexer when the broadband radiating element supports three bands.
상기 광대역 방사 소자가 2개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 위상 가변기는 2개의 밴드를 각각 지원하는 두 개의 위상 가변기를 포함하고,
상기 광대역 방사 소자가 3개의 밴드를 지원하는 경우, 상기 위상 가변기는 3개의 밴드를 각각 지원하는 세 개의 위상 가변기를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.The method of claim 3,
If the wideband radiating element supports two bands, the phase shifter includes two phase shifters each supporting two bands,
Wherein when the broadband radiating element supports three bands, the phase shifter includes three phase shifters each supporting three bands.
상기 베이스 기판에 수평 방향으로 형성된 시작 전송선로에 평행하게 형성된 가이드 구멍과, 상기 가이드 구멍에 대응되는 상기 가변 기판에 형성된 구멍을 연결하게 설치되며,
상기 이동바의 구동에 따라 상기 가이드 구멍을 따라서 상기 이동축이 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.5. The method according to claim 4,
A guide hole formed in parallel with the start transmission line formed in the base substrate in the horizontal direction and a hole formed in the variable substrate corresponding to the guide hole,
And the moving shaft moves linearly along the guide hole in accordance with driving of the moving bar.
상기 이동축에서 이격되어 상기 가변 기판에 설치되는 더미축;을 더 포함하며,
상기 더미축은
상기 가이드 구멍에 평행하게 상기 베이스 기판에 수평 방향으로 형성된 더미 가이드 구멍과, 상기 더미 가이드 구멍에 대응되는 상기 가변 기판에 형성된 구멍을 연결하게 설치되며,
상기 이동바의 구동에 따라 상기 더미 가이드 구멍을 따라서 상기 더미축이 상기 이동축과 함께 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.6. The apparatus according to claim 5,
And a dummy shaft spaced apart from the moving axis and installed on the variable substrate,
The dummy shaft
A dummy guide hole formed in parallel with the guide hole in a horizontal direction on the base substrate and a hole formed in the variable substrate corresponding to the dummy guide hole,
And the dummy shaft is linearly moved together with the moving shaft along the dummy guide hole according to driving of the moving bar.
입력 포트와, 복수의 출력 포트를 구비하고, 상기 입력 포트에 연결된 적어도 하나의 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 윌킨슨 분배기는 각각 두 개의 연결 포트를 갖고, 상기 두 개의 연결 포트에는 서로 대칭되게 한 쌍의 제1 전송선로가 불연속적으로 형성되어 있고, 상기 제1 전송선로의 끝단에 각각 상기 복수의 출력 포트가 연결되고,
상기 가변 기판은,
상기 베이스 기판에 이동 가능하게 결합되며, 상기 제1 전송선로에 물리적으로 접촉되어 불연속적으로 형성된 제1 전송선로를 연속적으로 연결하는 제2 전송선로가 형성되어 있으며, 이동에 따라 상기 제2 전송선로가 상기 제1 전송선로에 중첩되어 상기 입력 포트와 복수의 출력 포트 간의 전송선로의 길이를 가변시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.7. The semiconductor device according to claim 6,
At least one Wilkinson divider having an input port and a plurality of output ports and connected to the input port, the at least one Wilkinson distributor each having two connection ports, the two connection ports A first transmission line is discontinuously formed symmetrically with respect to the first transmission line, the plurality of output ports are connected to ends of the first transmission line,
The variable-
A second transmission line that is movably coupled to the base substrate and continuously connects the first transmission line formed in discontinuous contact with the first transmission line physically and is connected to the second transmission line, Wherein the length of the transmission line between the input port and the plurality of output ports is varied by overlapping the first transmission line.
신호가 입력되는 제1 배선;
상기 제1 배선에서 두 개로 대칭되게 분기된 제2 배선에 각각 형성된 상기 두 개의 연결 포트;
상기 두 개의 연결 포트를 연결하는 저항기(resistor);
를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.The apparatus of claim 7, wherein the Wilkinson distributor comprises:
A first wiring through which a signal is input;
The two connection ports each formed in a second wiring that is symmetrically branched in two in the first wiring;
A resistor for connecting the two connection ports;
Band antenna system. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
상기 제1 배선의 분기된 지점을 중심으로 상기 두 개의 연결 포트가 서로 근접하게 위치하며, 서로 근접한 상기 두 개의 연결 포트를 상기 저항기로 연결하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.9. The apparatus of claim 8, wherein the Wilkinson distributor comprises:
Wherein the two connection ports are located close to each other with respect to a branch point of the first wiring and the two connection ports close to each other are connected to each other by the resistor.
상기 베이스 기판은 하나의 윌킨슨 분배기를 포함하고,
상기 윌킨슨 분배기는 상기 입력 포트에 상기 제1 배선이 연결되고, 상기 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 상기 한 쌍의 제1 전송선로가 연결되는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.10. The method of claim 9,
The base substrate comprising a Wilkinson distributor,
Wherein the Wilkinson distributor has the first wire connected to the input port and the pair of first transmission lines connected to a second wire extended from the two connection ports.
상기 베이스 기판은 제1 내지 제3 윌킨슨 분배기를 포함하고,
상기 제1 윌킨슨 분배기는 상기 입력 포트에 상기 제1 배선이 연결되고, 상기 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 상기 제2 및 제3 윌킨슨 분배기의 제1 배선이 연결되고,
상기 제2 윌킨슨 분배기의 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 한 쌍의 제1-1 전송선로가 연결되고,
상기 제3 윌킨슨 분배기의 두 개의 연결 포트에서 연장된 제2 배선에 각각 한 쌍의 제1-2 전송선로가 연결되는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나 시스템.10. The method of claim 9,
Wherein the base substrate comprises first to third Wilkinson distributors,
Wherein the first wilkinson distributor has the first wiring connected to the input port and the first wirings of the second and third Wilkinson distributors respectively connected to a second wiring extended from the two connection ports,
A pair of first transmission lines are connected to a second wiring extending from two connection ports of the second Wilkinson distributor,
And a pair of first to twelfth transmission lines are connected to a second wiring extending from two connection ports of the third Wilkinson distributor.
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