KR101579894B1 - 통신 시스템에서 다기능 급전 회로 및 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 안테나의 방사 패턴 다이버시티와 직교 편파 다이버시티의 제어가 가능한 다기능 급전 회로 및 상기 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나에 관한 것으로, 복수의 출력 노드들; 상기 출력 노드들 간을 연결하는 경계 전송 선로들; 상기 경계 전송 선로들 중 일부에 연결되고, 상기 경계 전송 선로들로 형성된 영역 내부에서 교차하는 교차 전송 선로들; 상기 경계 전송 선로들에 의해 형성된 노드와 상기 교차 전송 선로들에 의해 형성된 노드들 중 하나에 연결되고, 신호를 입력하는 입력 단자들; 및 상기 출력 노드들 각각에 연결되고, 상기 입력된 신호를 분배하여 출력하는 출력 단자들;을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 다기능 급전 회로 및 안테나{Multi-function feed network and antenna in communication system}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 안테나의 방사 패턴 다이버시티와 직교 편파 다이버시티의 제어가 가능한 다기능 급전 회로 및 상기 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나에 관한 것이다.
통신 시스템에서 안테나는 미리 설정된 주파수를 통해 데이터를 무선으로 송수신할 수 있다. 통신 시스템에서 안테나는 신호를 송신 및 수신하기 위한 중요한 소자로서, 신호를 송신하고 수신하기 위해 송수신기의 종단에 위치한다. 이와 같은 안테나는 효율적으로 신호를 송수신하기 위한 구조를 갖도록 많은 연구와 개발이 이루어지고 있다.
다양한 종류의 안테나들이 존재하지만, 일반적으로 사용되는 고주파용 안테나는 다이폴 안테나(dipole antenna), 모노폴 안테나(monopole antenna), 패치 안테나(patch antenna), 혼 안테나(horn antenna), 파라볼릭 안테나(parabolic antenna), 헬리컬 안테나(helical antenna), 슬롯 안테나(slot antenna) 등이 있다. 이러한 안테나들은 통신 거리 및 서비스 영역에 따라 다양한 형태로 응용되어 사용된다.
한편, 통신 시스템에서 사용되는 필수 자원으로 주파수, 편파, 공간, 및 방향이 있다. 현재 무선 통신 서비스는 고속 및 대용량 데이터를 전송하는 형태로 진화하고 있으며, 다양한 종류의 무선 통신 서비스들이 증가하고 있다. 이에 따라, 통신 시스템의 자원들 중에서도 주파수 자원이 고갈되어 가고 있다.
이와 같은 주파수 자원의 고갈로 인해 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 함) 안테나를 사용하는 MIMO 통신 기술에 대한 요구가 증가하고 있다. MIMO 통신 기술은 MIMO 안테나를 통해 서로 독립적인 다중 채널 전송을 함으로써, 통신 용량을 증가시킨다. 그러나, 현재 사용되고 있는 MIMO 통신 기술을 이용하는 단말기, 중계기, 기지국 등은 정해진 안테나 빔 패턴 또는 고정된 편파를 사용한다. 이러한 정해진 안테나 빔 패턴 또는 고정된 편파를 이용하는 MIMO 안테나 구조는 고속 및 대용량 데이터 전송을 위해서는 적합하지 못하다.
그러므로, 통신 시스템의 주파수 자원을 제외한 다른 자원들인 편파, 공간, 및 방향(일 예로, 안테나 빔 패턴) 등의 자원을 탄력적으로 응용 또는 활용한 MIMO 안테나 구조에 대한 필요성이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 안테나 빔 패턴 다이버시티와 직교 편파 다이버시티를 제공할 수 있는 다기능 급전 회로 및 상기 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 통신 시스템에서 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나에 있어서, 신호를 송신하는 배열 안테나 소자들; 및 상기 배열 안테나 소자들로 복수의 입력 신호들을 분배하여 출력하는 급전 회로;를 포함하고, 상기 급전 회로는, 출력 노드들; 상기 출력 노드들 간을 연결하는 경계 전송 선로들; 상기 경계 전송 선로들 중 일부에 연결되고, 상기 경계 전송 선로들로 형성된 영역 내부에서 교차하는 교차 전송 선로들; 상기 경계 전송 선로들에 의해 형성된 노드와 상기 교차 전송 선로들에 의해 형성된 노드들 중 하나에 연결되고, 신호를 입력하는 입력 단자들; 및 상기 출력 노드들 각각에 연결되고, 상기 입력된 신호를 출력하는 출력 단자들;을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 통신 시스템에서 다기능 급전 회로에 있어서, 복수의 출력 노드들; 상기 출력 노드들 간을 연결하는 경계 전송 선로들; 상기 경계 전송 선로들 중 일부에 연결되고, 상기 경계 전송 선로들로 형성된 영역 내부에서 교차하는 교차 전송 선로들; 상기 경계 전송 선로들에 의해 형성된 노드와 상기 교차 전송 선로들에 의해 형성된 노드들 중 하나에 연결되고, 신호를 입력하는 입력 단자들; 및 상기 출력 노드들 각각에 연결되고, 상기 입력된 신호를 분배하여 출력하는 출력 단자들;을 포함한다.
본 발명은, 통신 시스템에서 복수의 전송 선로들로 구성된 급전 회로의 입출력 단자들의 배치와 배열 안테나 소자들을 배열한 다양한 다기능 급전 회로 및 상기 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나들을 제안함으로써, 상기 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나를 이용한 신호 송신 시 다양한 빔 패턴 다이버시티와 직교 편파 다이버시티를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 1 급전 회로를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 1 급전 회로를 이용한 신호 출력 동작을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 2 급전 회로를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 2 급전 회로를 이용한 신호 출력 동작을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 3 급전 회로를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 소형화를 위한 제 4 급전 회로를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 소형화를 위한 제 5 급전 회로를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 링형으로 연결되고 제 1 급전 회로를 이용한 제 1 안테나를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 십자형으로 연결되고, 제 1 급전 회로를 이용한 제 2 안테나를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 링형으로 연결되고 제 2 급전 회로를 이용한 제 3 안테나를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 링형으로 연결되고, 변형된 제 2 급전 회로를 이용한 제 4 안테나를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 십자형으로 연결되고, 제 2 급전 회로를 이용한 제 5 안테나를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 십자형으로 연결되고, 변형된 제 2 급전 회로를 이용한 제 6 안테나를 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 90도 위상 천이기들을 포함한 제 7 안테나를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 0도 위상 천이기들과 90도 위상 천이기들을 포함한 제 8 안테나를 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 180도 위상 천이기들을 포함한 제 9 안테나를 도시한 도면.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 0도 위상 천이기들과 180도 위상 천이기들을 포함한 제 10 안테나를 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 0도 위상 천이기들과 180도 위상 천이기들을 포함한 제 11 안테나를 도시한 도면.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 90도/180도 위상 천이기들을 포함한 제 12 안테나를 도시한 도면.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 4x4 MIMO 안테나 구조를 갖는 제 13 안테나의 개념도.
도 21은 도 20의 제 13 안테나 구조를 도시한 도면.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 4x4 MIMO 안테나 구조를 갖는 제 14 안테나의 개념도.
도 23은 도 22의 제 14 안테나 구조를 도시한 도면.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 크기가 감소된 구조를 갖는 4x4 MIMO 안테나 구조를 갖는 제 15 안테나의 개념도.
도 25는 도 24에 도시된 제 15 안테나 구조를 도시한 도면.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 15 안테나들을 사용하여 채널 수를 확장한 제 16 안테나를 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 통신 시스템에서 안테나 특성을 재구성할 수 있는 다기능 급전 회로 및 상기 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나를 제안한다. 여기서, 안테나 특성은 일 예로, 편파 및 방사 패턴을 포함한다. 본 발명에서 제안된 다기능 급전 회로 및 상기 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나는 무선으로 데이터를 송수신하는 다양한 지상 또는 위성 통신 시스템들에 이용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나는 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 함) 안테나를 기준으로 설명되지만, 복수의 입력과 복수의 출력을 필요로 하는 안테나 구조에 확장하여 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 1 급전 회로를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제 1 급전 회로(100)는 제 1 내부 급전 회로(110)를 포함한다. 또한, 상기 제 1 급전 회로(100)는 상기 제 1 내부 급전 회로(110)에 연결된 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4)과 상기 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4) 각각에 연결된 단자들(1,2,3,4,5,6)을 포함한다.
상기 단자들(1,2,3,4,5,6) 중에서 제 1 입력 단자(1)와 제 2 입력 단자(2)는 신호를 입력받는 단자이고, 제 1 출력 단자(3), 제 2 출력 단자(4), 제 3 출력 단자(5), 및 제 4 출력 단자(6)는 신호를 출력하는 단자이다. 예를 들어, 신호를 출력하는 상기 출력 단자들(3,4,5,6)은 사각형 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 출력 단자들(3,4,5,6)의 형태 일 예로 설명한 것으로 사각형 이외의 다른 형태로 구현될 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 입력 단자(1)에 제 1 입력 전송 선로(IL1)가 연결되고, 상기 제 2 입력 단자(2)에 제 2 입력 전송 선로(IL2)가 연결된다. 상기 제 1 출력 단자(3)에 제 1 출력 전송 선로(OL1)가 연결되고, 상기 제 2 출력 단자(4)에 제 2 출력 전송 선로(OL2)가 연결되고, 상기 제 3 출력 단자(5)에 제 3 출력 전송 선로(OL3)가 연결되고, 상기 제 4 출력 단자(6)에 제 4 출력 전송 선로(OL4)가 연결된다.
여기서, 상기 입력 전송 선로들(IL1,IL2)과 상기 출력 전송 선로들(OL1,OL2,OL3,OL4)의 전기적 변수를 살펴보면, 입력 또는 출력 특성 임피던스는 Z0(일 예로, 50Ω)이고, 전기적 길이는 θ0(임의의 값)으로 가정할 수 있다.
상기 제 1 내부 급전 회로(110)는 노드들(N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7,N8)과 전송 선로들(BL1,BL2,BL3,BL4,BL5,BL6,BL7,BL8,CL1,CL2,CL3,CL4)을 포함한다.
상기 제 1 내부 급전 회로(110)는 상기 제 1 출력 전송 선로(OL1)를 통해 연결되는 제 1 노드(N1), 상기 제 2 출력 전송 선로(OL2)를 통해 연결되는 제 2 노드(N2), 상기 제 3 출력 전송 선로(OL3)를 통해 연결되는 제 3 노드(N3), 상기 제 4 출력 전송 선로(OL4)를 통해 연결된 제 4 노드(N4)를 포함한다. 상기 제 1 내부 급전 회로(110)는 상기 제 1 입력 전송 선로(IL1)를 통해 연결되는 제 5 노드(N5), 상기 제 2 입력 전송 선로(IL2)를 통해 연결되는 제 6 노드(N6)를 포함한다. 또한, 상기 제 1 내부 급전 회로(110)는 상기 제 2 노드(N2)와 상기 제 3 노드(N3) 사이에 위치한 제 7 노드(N7), 및 상기 제 3 노드(N3)와 상기 제 1 노드(N1) 사이에 위치한 제 8 노드(N8)를 포함한다.
다음으로, 제 1 경계 전송 선로(BL1)와 제 2 경계 전송 선로(BL2)는 상기 제 4 노드(N4)와 상기 제 1 노드(N1)를 연결하고, 상기 제 1 경계 전송 선로(BL1)와 상기 제 2 경계 전송 선로(BL2) 사이에 상기 제 5 노드(N5)가 위치한다. 제 3 경계 전송 선로(BL3)와 제 4 경계 전송 선로(BL4)는 상기 제 1 노드(N1)와 상기 제 2 노드(N2)를 연결하고, 상기 제 3 경계 전송 선로(BL3)와 상기 제 4 경계 전송 선로(BL2) 사이에 상기 제 6 노드(N6)가 위치한다. 제 5 경계 전송 선로(BL5)와 제 6 경계 전송 선로(BL6)는 상기 제 2 노드(N2)와 상기 제 3 노드(N3)를 연결하고, 상기 제 5 경계 전송 선로(BL5)와 상기 제 6 경계 전송 선로(BL6) 사이에 상기 제 7 노드(N7)가 위치한다. 제 7 경계 전송 선로(BL7)와 제 8 경계 전송 선로(BL8)는 상기 제 3 노드(N3)와 상기 제 4 노드(N4)를 연결하고, 상기 제 7 경계 전송 선로(BL7)와 상기 제 8 경계 전송 선로(BL8) 사이에 상기 제 8 노드(N8)가 위치한다.
마지막으로, 제 1 교차 전송 선로(CL1)와 제 2 교차 전송 선로(CL2)는 상기 제 5 노드(N5)와 상기 제 7 노드(N7)를 연결한다. 제 3 교차 전송 선로(CL3)와 제 4 교차 전송 선로(CL4)는 상기 제 6 노드(N6)와 상기 제 8 노드(N8)를 연결한다. 여기서, 상기 교차 전송 선로들(CL1,CL2)과 상기 교차 전송 선로들(CL3,CL4)은 도시된 바와 같이 상호 간에 무선 크로스오버(RF Crossover)로 연결된다.
여기서, 상기 경계 전송 선로들(BL1,BL2,BL3,BL4,BL5,BL6,BL7,BL8)과 교차 상기 전송 선로들(CL1,CL2,CL3,CL4)의 전기적 변수를 살펴보면, 특성 임피던스는 Z1(Z1=2Z0, 일 예로, Z0가 50Ω이면, Z1은 100Ω임)이고, 전기적 길이는 θ0(임의의 값(일 예로, 90도(90°)))로 가정할 수 있다. 다음으로, 도 2를 참조하여 제 1 급전 회로(100)를 통한 신호 출력 동작을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 1 급전 회로를 이용한 신호 출력 동작을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 제 1 급전 회로(100)에서 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 제 1 신호(SM1)가 입력되고, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 제 2 신호(SM2)가 입력된다.
여기서, 상기 제 1 신호(SM1)와 상기 제 2 신호(SM2) 각각은 동일한 전력 분배비(0.25)로 네 개의 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 출력된다.
이때, 상기 입력 단자들(1,2) 각각의 위치에 따라 상기 출력 단자들(3,4,5,6)에서의 상대적인 위상차가 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)에 의해 제 1 출력 단자(3)와 제 4 출력 단자(6)를 통해 0도(0°)의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 제 2 출력 단자(4)와 제 3 출력 단자(5)를 통해 180도(180°)의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다. 또한, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 0도의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 180도의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다.
여기서, 상기 입력 단자들(1,2) 각각의 입력 정합 특성과 상기 입력 단자들(1,2) 간의 격리 특성은 광대역(약 10-20%의 대역폭)에서 매우 우수하다. 하지만, 상기 출력 단자들(3,4,5,6) 사이에서의 각 출력 정합 특성은 -6 dB 이며, 출력 단자 상호간의 격리 특성은 부분적으로 격리특성을 보인다. 즉, 서로 마주보는 대각선 방향에 놓여지는 출력 단자들간에는 -6 dB 격리 특성을 보이고, 나머지 단자들간에는 고격리 특성을 보인다.
이를 통해, 본 발명에서는 상기 제 1 급전 회로(100)와 같이 평면형 6 단자 급전 구조를 갖는 안테나는 네 개의 배열 소자들로 구성된 배열 안테나에 적용할 수 있다. 또한, 이와 같이 배열 안테나에 적용된 상기 제 1 급전 회로(100)는 편파 및 방사 패턴을 다양하게 재구성하는데 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 2 급전 회로를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제 2 급전 회로(200)는 제 2 내부 급전 회로(210)를 포함한다. 또한, 상기 제 2 급전 회로(200)는 상기 제 2 내부 급전 회로(210)에 연결된 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4)과 상기 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4) 각각에 연결된 단자들(1,2,3,4,5,6)을 포함한다.
상기 제 2 급전 회로(200)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 제 2 입력 단자(2)가 제 2 내부 급전 회로(210)와 연결되는 구조에서 차이점을 갖는다.
상기 제 2 내부 급전 회로(210)는 상기 제 1 내부 급전 회로(110)와 유사한 구조를 갖는다. 하지만, 상기 제 2 내부 급전 회로(210)는 제 3 교차 전송 선로(CL3)와 제 4 교차 전송 선로(CL4) 사이에 위치한 제 9 노드(N9)를 추가로 포함한다. 따라서, 상기 제 9 노드(N9)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 형성된 전송 선로들(BL1-BL10)로 구성된 영역의 중심 부근에 위치할 수 있다.
이때, 상기 제 2 입력 단자(2)는 제 2 입력 전송 선로(IL2)를 통해 상기 제 9 노드(N9)에 연결된다. 따라서, 상기 제 2 입력 단자(2)가 상기 제 2 내부 급전 회로(210)의 중심 부근에 위치한 제 9 노드(N9)로 연결되는 구조를 제외하고, 상기 제 2 급전 회로(200)의 구조는 상기 제 1 급전 회로(100)의 구조와 유사하다. 그러므로, 상기 제 2 급전 회로(200)의 상세 구조에 대한 설명은 상기 제 1 급전 회로(100)에 대한 설명을 참조한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 2 급전 회로를 이용한 신호 출력 동작을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 제 2 급전 회로(200)에서 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 제 1 신호(SM1)가 입력되고, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 제 2 신호(SM2)가 입력된다.
여기서, 상기 제 1 신호(SM1)와 상기 제 2 신호(SM2) 각각은 동일한 전력 분배비(0.25)로 네 개의 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 출력된다.
이때, 입력 단자들(1,2) 각각의 위치에 따라 출력 단자들(3,4,5,6)에서의 상대적인 위상차가 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 상기 제 1 신호(SM1)에 의해 제 1 출력 단자(3)와 제 4 출력 단자(6)를 통해 0°의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 제 2 출력 단자(4)와 제 3 출력 단자(5)를 통해 180°의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다. 또한, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 상기 제 2 신호(SM2)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3), 상기 제 2 출력 단자(4), 상기 제 3 출력 단자(5), 및 상기 제 6 출력 단자(6) 모두에서 각각 0°의 기준 위상(모두 동일한 위상)을 갖는 신호가 출력된다.
여기서, 상기 입력 단자들(1,2) 각각의 입력 정합 특성과 상기 입력 단자들(1,2) 간의 격리 특성은 광대역(약 10-20%의 대역폭)에서 매우 우수하다. 하지만, 상기 출력 단자들(3,4,5,6) 사이에서의 각 출력 정합 특성은 매우 우수하며, 출력 단자 상호간의 격리 특성은 부분적으로 격리특성을 보인다. 즉, 동일한 위상차(0° 또는 180°) 출력을 갖는 출력 단자들간에는 우수한 격리 특성을 보이며, 대각선 방향에 놓여지는 출력 단자들과 서로 180° 반대 위상차 출력을 갖는 인접한 출력 단자들간에는 -6 dB 격리 특성을 보인다.
여기서, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)의 위치가 반대일 수도 있다. 따라서, 상기 제 2 입력 단자(2)가 상기 제 2 내부 급전 회로(210)의 가장 자리 또는 외부에 위치(제 6 노드(N6)에 연결)하고, 상기 제 1 입력 단자(1)가 상기 제 2 내부 급전 회로(210)의 중심 부근에 위치한 제 1 교차 전송 선로(1)와 제 2 교차 전송 선로(2) 사이에 위치한 노드(미도시)에 연결될 수도 있다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 상기 제 1 신호(SM1)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3), 상기 제 2 출력 단자(4), 상기 제 3 출력 단자(5), 및 상기 제 6 출력 단자(6) 모두에서 각각 0도의 기준 위상(모두 동일한 위상)을 갖는 신호가 출력된다. 또한, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 상기 제 2 신호(SM2)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 0°의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 180°의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 3 급전 회로를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제 3 급전 회로(300)는 제 3 내부 급전 회로(310)를 포함한다. 상기 제 3 급전 회로(300)는 제 1 스위치(311)와 제 2 스위치(312)를 포함하고, 상기 제 1 스위치(312)에 연결된 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 스위치(312)에 연결된 제 2 입력 단자(2)를 포함한다. 또한, 상기 제 3 급전 회로(300)는 상기 제 3 내부 급전 회로(310)에 연결된 네 개의 전송 선로들(OL1,OL2,OL3,OL4)과 상기 전송 선로들(OL1,OL2,OL3,OL4) 각각에 연결된 출력 단자들(3,4,5,6)을 포함한다.
상기 제 3 급전 회로(300)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)가 상기 제 3 내부 급전 회로(310)와 연결되는 구조에서 차이점을 갖는다.
상기 제 3 내부 급전 회로(300)는 상기 제 1 급전 회로(100)의 상기 제 1 내부 급전 회로(100)와 유사한 구조를 갖는다. 하지만, 상기 제 3 내부 급전 회로(300)는 제 1 교차 전송 선로(CL1)와 제 2 교차 전송 선로(CL2) 사이에 위치한 제 10 노드(N10)와 제 3 교차 전송 선로(CL3)와 제 4 교차 전송 선로(CL4) 사이에 위치한 제 9 노드(N9)를 추가로 포함한다. 따라서, 상기 제 9 노드(N9)와 상기 제 10 노드(N10)는 상기 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 형성된 전송 선로들(BL1-BL8)로 구성된 영역의 중심 부근에 위치할 수 있다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)는 제 5 노드(N5)와 상기 제 10 노드(N10)에 연결된 상기 제 1 스위치(311)에 연결된다. 이때, 상기 제 1 스위치(311)는 상기 제 1 입력 단자(1)를 가장 자리에 위치한 상기 제 5 노드(N5)와 중심에 위치한 상기 제 10 노드(N10) 중 하나로 연결할 수 있다.
상기 제 2 입력 단자(2)는 제 6 노드(N6)와 상기 제 9 노드(N9)에 연결된 상기 제 2 스위치(312)에 연결된다. 이때, 상기 제 2 스위치(312)는 상기 제 2 입력 단자(2)를 가장자리에 위치한 상기 제 6 노드(N6)와 중심에 위치한 상기 제 9 노드(N9) 중 하나로 연결할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 스위치(311)와 상기 제 2 스위치(312)는 싱글 폴 더블 쓰로우(SPDT: Single Pole Double Throw) 스위치가 될 수 있다.
한편, 상기 제 1 스위치(311)와 상기 제 2 스위치(312)는 동시에 중심점에 위치한 상기 제 9 노드(N9)와 상기 제 10 노드(N10)를 선택할 수 없다. 이것은 입력 정합 특성 및 입력 단자들 간의 격리성이 크게 열화되기 때문이다.
하기의 표 1은 입력 단자들(1,2)에 연결된 스위치들(311,312)의 스위칭 동작에 따른 출력 특성을 나타낸다.
[표 1]
Figure 112012077763973-pat00001
첫 번째의 경우(Case1)에는 상기 제 1 스위치(311)가 상기 제 1 입력 단자(1)를 상기 제 5 노드(N5)로 연결하고, 상기 제 2 스위치(312)가 상기 제 2 입력 단자(2)를 상기 제 6 노드(N6)로 연결한다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 상기 제 1 신호(SM1)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 6 출력 단자(6)에서 0도의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 상기 제 2 출력 단자(4)와 상기 제 3 출력 단자(5)를 통해 180도의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다. 또한, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 상기 제 2 신호(SM2)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 0도의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 180도의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다.
두 번째의 경우(Case2)에는 상기 제 1 스위치(311)가 상기 제 1 입력 단자(1)를 상기 제 10 노드(N10)로 연결하고, 상기 제 2 스위치(312)가 상기 제 2 입력 단자(2)를 상기 제 6 노드(N6)로 연결한다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 상기 제 1 신호(SM1)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3), 상기 제 2 출력 단자(4), 상기 제 3 출력 단자(5), 및 상기 제 6 출력 단자(6) 모두에서 각각 0도의 기준 위상(모두 동일한 위상)을 갖는 신호가 출력된다. 또한, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 상기 제 2 신호(SM2)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 0도의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 180도의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다.
세 번째의 경우(Case2)에는 상기 제 1 스위치(311)가 상기 제 1 입력 단자(1)를 상기 제 5 노드(N5)로 연결하고, 상기 제 2 스위치(312)가 상기 제 2 입력 단자(2)를 상기 제 9 노드(N9)로 연결한다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 상기 제 1 신호(SM1)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 0도의 기준 위상을 갖는 신호가 출력되고, 상기 제 2 출력 단자(4)와 상기 제 3 출력 단자(5)를 통해 180도의 위상 지연을 갖는 신호가 출력된다. 또한, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)에 의해 상기 제 1 출력 단자(3), 상기 제 2 출력 단자(4), 상기 제 3 출력 단자(5), 및 상기 제 6 출력 단자(6) 모두에서 각각 0도의 기준 위상(모두 동일한 위상)을 갖는 신호가 출력된다.
이와 같이, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)가 상기 제 3 내부 급전 회로(310)에 상기 제 1 스위치(311)와 상기 제 2 스위치(312)를 통해 노드들(N5, N6, N9, N10)로 연결되는 구조를 제외하고, 상기 제 3 급전 회로(300)의 구조는 상기 제 1 급전 회로(100)의 구조와 유사하다. 그러므로, 상기 제 3 급전 회로(300)의 상세 구조에 대한 설명은 상기 제 1 급전 회로(100)에 대한 설명을 참조한다.
한편, 설명의 편의를 위해 상기 제 1 스위치(311)와 상기 제 2 스위치(312)를 상기 제 3 내부 급전 회로(310)의 외부에 위치한 구성으로 설명하였으나, 상기 제 3 내부 급전 회로(310)의 내부에 포함될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 소형화를 위한 제 4 급전 회로를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제 4 급전 회로(400)는 제 4 내부 급전 회로(410)를 포함한다. 또한, 상기 제 4 급전 회로(400)는 상기 제 4 내부 급전 회로(410)에 연결된 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4)과 상기 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4) 각각에 연결된 단자들(1,2,3,4,5,6)을 포함한다.
상기 제 4 내부 급전 회로(410)는 노드들(N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7,N8,N9,N10)을 포함한다. 여기서, 상기 제 4 내부 급전 회로(410)의 내부 구조는 도 1의 제 1 내부 급전 회로(110)의 구조와 유사하지만, 90도의 전기적 길이를 갖는 전송 선로들(BL1,BL2,BL3,BL4,BL5,BL6,BL7,BL8,CL1,CL2,CL3,CL4)의 위치들 각각에 인덕터 집중 소자(L0)가 위치하고, 노드들(N1,N2,N3,N4) 각각에 제 1 커패시터 집중 소자(C1)가 연결되고, 노드들(N5,N6,N7,N8,N9,N10) 각각에 제 2 커패시터 집중 소자(C2)가 연결된다.
상기 제 4 내부 급전 회로(410)를 구성하는 인덕터 집중 소자(L0), 제 1 커패시터 집중 소자(C1), 및 제 2 커패시터 집중 소자(C2)는 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012077763973-pat00002
상기 제 4 급전 회로(400)의 구조는 라이트 핸드 페이즈 래그(Right-handed, phase lag) 등가 회로이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 소형화를 위한 제 5 급전 회로를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제 5 급전 회로(500)는 상기 제 5 내부 급전 회로(510)를 포함한다. 또한, 상기 제 5 급전 회로(500)는 상기 제 5 내부 급전 회로(510)에 연결된 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4)과 상기 전송 선로들(IL1,IL2,OL1,OL2,OL3,OL4) 각각에 연결된 단자들(1,2,3,4,5,6)을 포함한다.
상기 제 5 내부 급전 회로(510)는 노드들(N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7,N8,N9,N10)을 포함한다. 여기서, 상기 제 5 내부 급전 회로(510)의 내부 구조는 도 1의 상기 제 1 내부 급전 회로(110)의 구조와 유사하지만, 90도의 전기적 길이를 갖는 전송 선로들(BL1,BL2,BL3,BL4,BL5,BL6,BL7,BL8,CL1,CL2,CL3,CL4)의 위치들 각각에 커패시터 소자(C0)가 위치하고, 노드들(N1,N2,N3,N4) 각각에 제 1 인덕터 집중 소자(L1)가 연결되고, 노드들(N5,N6,N7,N8,N9,N10) 각각에 제 2 인덕터 집중 소자(L2)가 연결된다.
상기 제 5 내부 급전 회로(410)를 구성하는 상기 커패시터 집중 소자(C0), 상기 제 1 인덕터 집중 소자(L1), 및 상기 제 2 인덕터 집중 소자(L2)는 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012077763973-pat00003
상기 제 5 급전 회로(500)의 구조는 레프트 핸드 페이즈 리드(Left-handed, phase lead) 등가 회로이다.
도 6과 도 7에서는 경계 전송 선로들(BL1,BL2,BL3,BL4,BL5,BL6,BL7,BL8)과 교차 전송 선로들(CL1,CL2,CL3,CL4) 각각을 커패시터 소자들(또는, 인덕터 소자들)로 대체하고, 출력 단자들(3,4,5,6)이 연결된 접점(N1,N2,N3,N4) 각각에 제 1 인턱터 소자들(또는, 제 1 커패시터 소자들)이 연결되고, 경계 전송 선로들(BL1,BL2,BL3,BL4,BL5,BL6,BL7,BL8)과 교차 전송 선로들(CL1,CL2,CL3,CL4) 각각의 접점(N5,N6,N7,N8,N9,N10)에 제 2 인덕터 소자들(또는, 제 2 커패시터 소자들)이 연결된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 링형으로 연결되고 제 1 급전 회로를 이용한 제 1 안테나를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제 1 안테나(600)는 제 1 급전 회로(100)와 상기 제 1 급전 회로(100)에 연결된 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)을 포함한다.
상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)은 편파 다이버시티를 형성할 수 있도록 링형으로 배열될 수 있다. 여기서, 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)은 마이크로스트립 안테나 소자, 스택 마이크로스트립 안테나 소자, 프린트 다이폴 안테나 소자 등과 같은 다양한 종류의 평면형 안테나 소자들을 포함한다. 이때, 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)은 인접한 배열 안테나 소자들 상호 간에 직교 선형 성분을 갖도록 직각(90도)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 안테나 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)은 신호를 입력받는 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)을 각각 구비한다.
여기서, 상기 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)은 서로 마주보는 형태 또는 마주 보지 않는 형태로 위치하여야 하며, 서로 마주보고 있는 상기 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)은 서로 반대 방향으로 위치하여야 한다.
예를 들어, 제 1 안테나 단자(A1)와 제 4 안테나 단자(A4)는 서로 마주보는 형태로 위치한다. 또한, 제 2 안테나 단자(A2)와 제 3 안테나 단자(A3)는 서로 마주보는 형태로 위치한다. 상기 제 1 안테나 단자(A1)와 상기 제 3 안테나 단자(A3)는 서로 반대 방향으로 신호가 입력된다. 또한, 상기 제 2 안테나 단자(A2)와 상기 제 4 안테나 단자(A4)는 서로 반대 방향으로 신호가 입력된다.
상기 제 1 안테나(600)는 상기 제 1 급전 회로(100)에 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)이 결합된다. 이에 따른 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)의 입력 정합 특성을 열화시키지 않기 위해서는 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640) 간의 상호 결합 특성이 존재하지 않아야 한다. 일 예로, 배열 안테나 소자들을 배치할 때, 약 -20(dB) 이하의 결합 특성을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 제 1 급전 회로(100)의 제 1 출력 단자(3)는 상기 제 1 안테나 단자(A1)와 연결되고, 제 2 출력 단자(4)는 상기 제 2 안테나 단자(A2)와 연결되고, 제 3 출력 단자(5)는 상기 제 3 안테나 단자(A3)와 연결되고, 상기 제 4 출력 단자(6)는 상기 제 4 안테나 단자(A4)와 연결된다.
이때, 상기 제 1 급전 회로(100)의 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 각 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640) 각각으로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 2 출력 단자(4)와 상기 제 3 출력 단자(5)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 -45도(-45°)의 선형 편파(또는, +45도(+45°)의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 1 메인 빔(MB: Main Beam)(MB1)은 제 1 입력 단자(1)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
상기 제 1 급전 회로(100)의 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 상기 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 각 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(610,620,630,640)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 t아기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 +45도의 선형 편파(또는, -45도의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 2 메인 빔(MB: Main Beam)(MB2)은 상기 제 2 입력 단자(2)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 선형 편파 신호들의 형태로 자유 공간으로 방사된다. 따라서, 상기 제 1 안테나(600)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 십자형으로 연결되고, 제 1 급전 회로를 이용한 제 2 안테나를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제 2 안테나(700)는 제 1 급전 회로(100)와 상기 제 1 급전 회로(100)에 연결된 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)을 포함한다.
상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)은 편파 다이버시티를 형성할 수 있도록 십자형으로 배열될 수 있다. 여기서, 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)은 마이크로스트립 안테나 소자, 스택 마이크로스트립 안테나 소자, 프린트 다이폴 안테나 소자 등과 같은 다양한 종류의 평면형 안테나 소자들을 포함한다. 이때, 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)은 인접한 배열 안테나 소자들 상호 간에 직교 선형 성분을 갖도록 직각(90도)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)은 신호를 입력받는 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)을 각각 구비한다.
여기서, 상기 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)을 기준으로 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)은 서로 반대 방향(일 예로, 상기 제 1 급전 회로의 반대 방향(도면 상에서 상하좌우 방향))으로 위치하여야 한다.
예를 들어, 제 1 안테나 단자(A1)와 제 3 안테나 단자(A3)는 서로 마주보는 형태로 위치한다. 또한, 제 2 안테나 단자(A2)와 제 4 안테나 단자(A4)는 서로 마주보는 형태로 위치한다. 상기 제 1 안테나 단자(A1)와 상기 제 3 안테나 단자(A3)는 서로 반대 방향으로 신호가 입력된다. 또한, 상기 제 2 안테나 단자(A2)와 상기 제 4 안테나 단자(A4)는 서로 반대 방향으로 신호가 입력된다.
상기 제 2 안테나(700)는 상기 제 1 급전 회로(100)에 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)이 결합된다. 이에 따라 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)의 입력 정합 특성을 열화시키지 않기 위해서는 배열 안테나 소자들(710,720,730,740) 간의 상호 결합 특성이 존재하지 않아야 한다. 일 예로, 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)이 배치될 때, 약 -20(dB) 이하의 결합 특성을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 제 1 급전 회로(100)의 제 1 출력 단자(3)는 상기 제 1 안테나 단자(A1)와 연결되고, 제 2 출력 단자(4)는 상기 제 2 안테나 단자(A2)와 연결되고, 제 3 출력 단자(5)는 상기 제 3 안테나 단자(A3)와 연결되고, 제 4 출력 단자(6)는 상기 제 4 안테나 단자(A4)와 연결된다.
이때, 제 1 급전 회로(100)의 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 상기 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 2 출력 단자(4)와 상기 제 3 출력 단자(5)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 -45도의 선형 편파(또는, +45도의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 1 메인 빔(MB: Main Beam)(MB1)은 상기 제 1 입력 단자(1)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
상기 제 1 급전 회로(100)의 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 상기 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(710,720,730,740)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 +45도의 선형 편파(또는, -45도의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 2 메인 빔(MB: Main Beam)(MB2)은 상기 제 2 입력 단자(2)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 선형 편파 신호들의 형태로 자유 공간으로 방사된다. 따라서, 상기 제 2 안테나(700)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 링형으로 연결되고 제 2 급전 회로를 이용한 제 3 안테나를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제 3 안테나(800)는 제 2 급전 회로(200)와 상기 제 2 급전 회로(200)에 연결된 배열 안테나 소자들(810,820,830,840)을 포함한다.
상기 배열 안테나 소자들(810,820,830,840)은 편파 다이버시티를 형성할 수 있도록 링형으로 배열될 수 있다. 여기서, 상기 제 3 안테나(800)는 도 8의 상기 제 1 안테나(600)의 구조와 유사하므로 상기 배열 안테나 소자들(810,820,830,840)의 구조에 대한 설명은 상기 제 1 안테나(600)의 설명을 참조한다.
이때, 상기 배열 안테나 소자들(810,820,830,840)은 신호를 입력받는 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)을 각각 구비한다.
여기서, 상기 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)은 서로 마주보는 형태 또는 마주 보지 않는 형태로 위치하여야 하며, 서로 마주보고 있는 상기 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)은 서로 반대 방향으로 위치하여야 한다.
이때, 상기 제 2 급전 회로(200)의 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(810,820,830,840) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(810,820,830,840)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 2 출력 단자(4)와 상기 제 3 출력 단자(5)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 -45도의 선형 편파(또는, +45도의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 1 메인 빔(MB: Main Beam)(MB1)은 상기 제 1 입력 단자(1)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
상기 제 2 급전 회로(200)의 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(810,820,830,840) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(810,820,830,840)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 상기 제 1 출력 단자(3) 내지 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 모두 0도의 기준 위상을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 정방향으로 널(null)이 되고, 방위각 방향으로 무지향성 특징을 갖는 코니컬 빔 패턴을 형성한다. 즉, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 수평 편파를 형성한다. 도면에 도시된 제 2 코니컬 빔(CB2: Conical Beam2)은 제 2 입력 단자(2)에 의해 형성된 코니컬 방향의 안테나 빔이다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 방사 패턴을 갖는다. 따라서, 상기 제 3 안테나(800)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 링형으로 연결되고, 변형된 제 2 급전 회로를 이용한 제 4 안테나를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 제 4 안테나(900)는 변형된 제 2 급전 회로(250)와 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)에 연결된 배열 안테나 소자들(910,920,930,940)을 포함한다.
여기서, 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)는 상기 제 2 급전 회로(200)의 입력 단자들을 서로 맞바꾼 구조를 갖는 급전 회로이다. 따라서, 제 1 입력 단자(1)가 급전 회로의 중심의 교차 전송 선로들의 접점에 연결되고, 제 2 입력 단자(2)가 급전 회로의 외곽의 경계 전송 선로들의 접점에 연결된다.
상기 제 4 안테나(900)의 구조는 도 10의 상기 제 3 안테나(800)에 비해 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)를 포함한다는 차이점을 제외하면, 상기 제 3 안테나(800)의 구조와 유사하므로 상세한 설명은 상기 제 3 안테나(800)의 설명을 참조하기로 한다.
이때, 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)의 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(910,920,930,940) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(910,920,930,940)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 제 1 출력 단자(3) 내지 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 모두
Figure 112012077763973-pat00004
의 기준 위상을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 정방향으로 널(null)이 되고, 방위각 방향으로 무지향성 특징을 갖는 코니컬 빔 패턴을 형성한다. 즉, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 수평 편파를 형성한다. 도면에 도시된 상기 제 1 코니컬 빔(CB1: Conical Beam1)은 상기 제 1 입력 단자(1)에 의해 생성된 코니컬 방향의 안테나 빔이다.
상기 변형된 제 2 급전 회로(250)의 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(910,920,930,940) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(910,920,930,940)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 -45도의 선형 편파(또는, +45도의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 2 메인 빔(MB: Main Beam)(MB2)은 상기 제 2 입력 단자(2)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 방사 패턴을 갖는다. 따라서, 상기 제 4 안테나(900)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 십자형으로 연결되고, 제 2 급전 회로를 이용한 제 5 안테나를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 제 5 안테나(1000)는 제 2 급전 회로(200)와 상기 제 2 급전 회로(200)에 연결된 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)을 포함한다.
상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)은 편파 다이버시티를 형성할 수 있도록 십자형으로 배열될 수 있다. 여기서, 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)은 마이크로스트립 안테나 소자, 스택 마이크로스트립 안테나 소자, 프린트 다이폴 안테나 소자 등과 같은 다양한 종류의 평면형 안테나 소자들을 포함한다. 이때, 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)은 인접한 배열 안테나 소자들 상호 간에 직교 선형 성분을 갖도록 직각(90도)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)은 신호를 입력받는 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)을 각각 구비한다.
여기서, 상기 안테나 단자들(A1,A2,A3,A4)은 서로 반대 방향(일 예로, 도면 상에서 상하좌우 방향)으로 위치하여야 한다.
예를 들어, 제 1 안테나 단자(A1)와 제 3 안테나 단자(A3)는 서로 마주보는 형태로 위치한다. 또한, 제 2 안테나 단자(A2)와 제 4 안테나 단자(A4)는 서로 마주보는 형태로 위치한다. 상기 제 1 안테나 단자(A1)와 상기 제 3 안테나 단자(A3)는 서로 반대 방향으로 신호가 입력된다. 또한, 상기 제 2 안테나 단자(A2)와 상기 제 4 안테나 단자(A4)는 서로 반대 방향으로 신호가 입력된다.
상기 제 5 안테나(1000)는 상기 제 2 급전 회로(200)에 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)이 결합된다. 이에 따른 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)의 입력 정합 특성을 열화시키지 않기 위해서는 안테나 소자들 간의 상호 결합 특성이 존재하지 않아야 한다. 일 예로, 배열 안테나 소자들을 배치할 때, 약 -20(dB) 이하의 결합 특성을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 제 2 급전 회로(200)의 상기 제 1 출력 단자(3)는 상기 제 1 안테나 단자(A1)와 연결되고, 상기 제 2 출력 단자(4)는 상기 제 2 안테나 단자(A2)와 연결되고, 상기 제 3 출력 단자(5)는 상기 제 3 안테나 단자(A3)와 연결되고, 상기 제 4 출력 단자(6)는 상기 제 4 안테나 단자(A4)와 연결된다.
이때, 상기 제 2 급전 회로(200)의 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 상기 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 2 출력 단자(4)와 상기 제 3 출력 단자(5)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 -45도의 선형 편파(또는, +45도의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 1 메인 빔(MB: Main Beam)(MB1)은 상기 제 1 입력 단자(1)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
상기 제 2 급전 회로(200)의 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(610, 620, 630, 640) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(610, 620, 630, 640)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3) 내지 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 모두 0도의 기준 위상을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 정방향으로 널(null)이 되고, 방위각 방향으로 무지향성 특징을 갖는 코니컬 빔 패턴을 형성한다. 즉, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 수직 편파를 형성한다. 도면에 도시된 제 2 코니컬 빔(CB2: Conical Beam2)은 상기 제 2 입력 단자(2)에 의해 형성된 코니컬 방향의 안테나 빔이다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 선형 편파 신호들의 형태로 자유 공간으로 방사된다. 따라서, 제 5 안테나(1000)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 배열 안테나 소자들이 십자형으로 연결되고, 변형된 제 2 급전 회로를 이용한 제 6 안테나를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 제 6 안테나(1100)는 변형된 제 2 급전 회로(250)와 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)에 연결된 배열 안테나 소자들(1110,1120,1130,1140)을 포함한다.
여기서, 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)는 상기 제 2 급전 회로(200)의 입력 단자들을 서로 맞바꾼 구조를 갖는 급전 회로이다. 따라서, 제 1 입력 단자(1)가 급전 회로의 중심의 교차 전송 선로들의 접점에 연결되고, 제 2 입력 단자(2)가 급전 회로의 외곽의 경계 전송 선로들의 접점에 연결된다.
상기 제 6 안테나(1100)의 구조는 도 12의 상기 제 5 안테나(1000)에 비해 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)를 포함한다는 차이점을 제외하면, 상기 제 5 안테나(1000)의 구조와 유사하므로 상세한 설명은 상기 제 5 안테나(1000)의 설명을 참조하기로 한다.
이때, 상기 변형된 제 2 급전 회로(250)의 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(1110,1120,1130,1140) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(11110,1120,1130,1140)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 제 1 출력 단자(3) 내지 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 모두
Figure 112012077763973-pat00005
의 기준 위상을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 정방향으로 널(null)이 되고, 방위각 방향으로 무지향성 특징을 갖는 코니컬 빔 패턴을 형성한다. 즉, 상기 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 수직 편파를 형성한다. 도면에 도시된 제 1 코니컬 빔(CB1: Conical Beam1)은 상기 제 1 입력 단자(1)에 의해 코니컬 방향의 안테나 빔이다.
제 2 급전 회로(200)의 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 출력 단자들(3,4,5,6)을 통해 상기 배열 안테나 소자들(1110,1120,1130,1140) 각각으로 전달된다. 상기 배열 안테나 소자들(1110,1120,1130,1140)로 출력되는 신호의 전류 분포는 모두 동일한 진폭을 갖는다. 그러나, 상기 제 1 출력 단자(3)와 상기 제 2 출력 단자(4)를 통해 출력된 신호는 0도의 기준 위상을 갖는 신호이고, 상기 제 3 출력 단자(5)와 상기 제 4 출력 단자(6)를 통해 출력된 신호는 180도의 위상 지연을 갖는 신호이다.
이때, 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 신호에 의해 방사된 패턴의 편파는 공간적인 벡터 신호 결합에 의해 -45도의 선형 편파(또는, +45도의 선형 편파)를 이룬다. 도면에 도시된 제 2 메인 빔(MB: Main Beam)(MB2)은 상기 제 2 입력 단자(2)에 의해 방사된 정방향(bore-sight direction)으로 향하는 안테나 빔이다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 선형 편파 신호들의 형태로 자유 공간으로 방사된다. 따라서, 상기 제 6 안테나(1100)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 90도 위상 천이기들을 포함한 제 7 안테나를 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 제 7 안테나(1200)는 제 1 급전 회로(100), 배열 안테나 소자들(1210,1220,1230,1240), 및 위상 천이기들(1211,1221,1231,1241)을 포함한다.
제 7 안테나(1200)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 상기 배열 안테나 소자들(1210,1220,1230,1240) 사이에 위치한 위상 천이기들(1211,1221,1231,1241)의 구조를 제외하면 도 8의 상기 제 1 안테나(600)와 유사한 구조를 갖는다.
따라서, 상기 위상 천이기들(1211,1221,1231,1241)의 구조를 제외한 나머지 구조에 대한 설명은 상기 제 1 안테나(600)의 설명을 참조한다.
제 1 출력 단자(3)와 제 1 안테나 단자(A1) 사이에 제 1 위상 천이기(1211)가 위치한다. 제 2 출력 단자(4)와 제 2 안테나 단자(A2) 사이에 제 2 위상 천이기(1221)가 위치한다. 제 3 출력 단자(5)와 제 3 안테나 단자(A3) 사이에 제 3 위상 천이기(1231)가 위치한다. 제 4 출력 단자(6)와 제 4 안테나 단자(A4) 사이에 제 4 위상 천이기(1241)가 위치한다.
여기서, 상기 위상 천이기들(1211,1221,1231,1241)은 상기 배열 안테나 소자들(1210,1220,1230,1240)로 입력되는 신호의 위상을 90도만큼 위상을 천이시킨다. 따라서, 상기 위상 천이기들(1210,1220,1230,1240)은 90도의 위상 천이기들이다.
여기서, 상기 위상 천이기들(1211,1221,1231,1241)이 90도의 위상을 천이시키는 위상 천이기들이면, 상기 제 7 안테나(1200)는 상기 제 1 안테나(600)와 동일한 구조를 갖는다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 0도 위상 천이기들과 90도 위상 천이기들을 포함한 제 8 안테나를 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 제 8 안테나(1300)는 제 1 급전 회로(100), 배열 안테나 소자들(1310,1320,1330,1340), 및 위상 천이기들(1311,1321,1331,1341)을 포함한다.
상기 제 8 안테나(1300)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 상기 배열 안테나 소자들(1310,1320,1330,1340) 사이에 위치한 상기 위상 천이기들(1311,1321,1331,1341)의 구조를 제외하면 도 8의 상기 제 1 안테나(600)와 유사한 구조를 갖는다.
따라서, 상기 위상 천이기들(1311,1321,1331,1341)의 구조를 제외한 나머지 구조에 대한 설명은 상기 제 1 안테나(600)의 설명을 참조한다.
제 1 출력 단자(3)와 제 1 안테나 단자(A1) 사이에 제 1 위상 천이기(1311)가 위치한다. 제 2 출력 단자(4)와 제 2 안테나 단자(A2) 사이에 제 2 위상 천이기(1321)가 위치한다. 제 3 출력 단자(5)와 제 3 안테나 단자(A3) 사이에 제 3 위상 천이기(1331)가 위치한다. 제 4 출력 단자(6)와 제 4 안테나 단자(A4) 사이에 제 4 위상 천이기(1341)가 위치한다.
여기서, 상기 제 2 위상 천이기(1321)와 상기 제 4 위상 천이기(1341)는 0도 위상 천이기들이고, 상기 제 1 위상 천이기(1311)와 상기 제 3 위상 천이기(1331)는 90도 위상 천이기들이다. 즉, 상기 제 1 위상 천이기(1311)와 상기 제 3 위상 천이기(1331)는 배열 안테나 소자들(1310, 1330)로 출력되는 신호의 위상을 90도 위상 리드한다.
여기서, 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 좌현 편파(또는 우현 편파)를 갖는 정방향의 제 1 메인 빔(MB: Main Beam)(MB1) 패턴을 형성한다. 또한, 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 우현 편파(또는 좌현 편파)를 갖는 정방향의 제 2 메인빔(MB: Main Beam)(MB2) 패턴을 형성한다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 선형 편파 신호들 또는 직교 원형 편파 신호들의 형태로 자유 공간으로 방사된다. 따라서, 상기 제 8 안테나(1300)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 180도 위상 천이기들을 포함한 제 9 안테나를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 제 9 안테나(1400)는 제 1 급전 회로(100), 배열 안테나 소자들(1410,1420,1430,1440), 및 위상 천이기들(1411,1421,1431,1441)을 포함한다.
상기 제 9 안테나(1400)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 상기 배열 안테나 소자들(1410,1420,1430,1440) 사이에 위치한 상기 위상 천이기들(1411,1421,1431,1441)의 구조를 제외하면 도 8의 상기 제 1 안테나(600)와 유사한 구조를 갖는다.
따라서, 상기 위상 천이기들(1411,1421,1431,1441)의 구조를 제외한 나머지 구조에 대한 설명은 상기 제 1 안테나(600)의 설명을 참조한다.
제 1 출력 단자(3)와 제 1 안테나 단자(A1) 사이에 제 1 위상 천이기(1411)가 위치한다. 제 2 출력 단자(4)와 제 2 안테나 단자(A2) 사이에 제 2 위상 천이기(1421)가 위치한다. 제 3 출력 단자(5)와 제 3 안테나 단자(A3) 사이에 제 3 위상 천이기(1431)가 위치한다. 제 4 출력 단자(6)와 제 4 안테나 단자(A4) 사이에 제 4 위상 천이기(1441)가 위치한다.
여기서, 상기 위상 천이기들(1411,1421,1431,1441)은 180도 위상 천이기들이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 0도 위상 천이기들과 180도 위상 천이기들을 포함한 제 10 안테나를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 제 10 안테나(1500)는 제 1 급전 회로(100), 배열 안테나 소자들(1510,1520,1530,1540), 및 위상 천이기들(1511,1521,1531,1541)을 포함한다.
상기 제 10 안테나(1500)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 상기 배열 안테나 소자들(1510,1520,1530,1540) 사이에 위치한 상기 위상 천이기들(1511,1521,1531,1541)의 구조를 제외하면 도 8의 상기 제 1 안테나(600)와 유사한 구조를 갖는다.
따라서, 상기 위상 천이기들(1511,1521,1531,1541)의 구조를 제외한 나머지 구조에 대한 설명은 상기 제 1 안테나(600)의 설명을 참조한다.
제 1 출력 단자(3)와 제 1 안테나 단자(A1) 사이에 제 1 위상 천이기(1511)가 위치한다. 제 2 출력 단자(4)와 제 2 안테나 단자(A2) 사이에 제 2 위상 천이기(1521)가 위치한다. 제 3 출력 단자(5)와 제 3 안테나 단자(A3) 사이에 제 3 위상 천이기(1531)가 위치한다. 제 4 출력 단자(6)와 제 4 안테나 단자(A4) 사이에 제 4 위상 천이기(1541)가 위치한다.
여기서, 상기 제 2 위상 천이기(1521)와 상기 제 4 위상 천이기(1541)는 0도 위상 천이기들이고, 상기 제 1 위상 천이기(1511)와 상기 제 3 위상 천이기(1531)는 180도 위상 천이기들이다. 여기서, 상기 제 1 위상 천이기(1511)와 상기 제 3 위상 천이기(1531)는 상기 배열 안테나 소자들(1510, 1530)로 출력되는 신호의 위상을 180도 위상 리드(또는, 위상 지연)한다.
여기서, 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 좌현 편파(또는 우현 편파)를 갖는 정방향의 제 1 메인 빔(MB: Main Beam)(MB1) 패턴을 형성한다. 또한, 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 우현 편파(또는 좌현 편파)를 갖는 정방향의 제 2 메인빔(MB: Main Beam)(MB2) 패턴을 형성한다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 서로 직교하는 선형 편파 신호들의 형태로 자유 공간으로 방사된다. 따라서, 상기 제 10 안테나(1500)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 0도 위상 천이기들과 180도 위상 천이기들을 포함한 제 11 안테나를 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 제 11 안테나(1600)는 제 1 급전 회로(100), 배열 안테나 소자들(1610,1620,1630,1640), 및 위상 천이기들(1611,1621,1631,1641)을 포함한다.
상기 제 11 안테나(1600)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 배열 안테나 소자들(1610,1620,1630,1640) 사이에 위치한 상기 위상 천이기들(1611,1621,1631,1641)의 구조를 제외하면 상기 도 8의 상기 제 1 안테나(600)와 유사한 구조를 갖는다.
따라서, 상기 위상 천이기들(1611,1621,1631,1641)의 구조를 제외한 나머지 구조에 대한 설명은 상기 제 1 안테나(600)의 설명을 참조한다.
제 1 출력 단자(3)와 제 1 안테나 단자(A1) 사이에 제 1 위상 천이기(1611)가 위치한다. 제 2 출력 단자(4)와 제 2 안테나 단자(A2) 사이에 제 2 위상 천이기(1621)가 위치한다. 제 3 출력 단자(5)와 제 3 안테나 단자(A3) 사이에 제 3 위상 천이기(1631)가 위치한다. 제 4 출력 단자(6)와 제 4 안테나 단자(A4) 사이에 제 4 위상 천이기(1641)가 위치한다.
여기서, 상기 제 1 위상 천이기(1611)와 상기 제 2 위상 천이기(1621)는 180도 위상 천이기들이고, 상기 제 3 위상 천이기(1631)와 상기 제 4 위상 천이기(1641)는 0도 위상 천이기들이다. 여기서, 상기 제 1 위상 천이기(1611)와 상기 제 2 위상 천이기(1621)는 상기 배열 안테나 소자들(1610,1630)로 출력되는 신호의 위상을 180도 위상 리드(또는, 위상 지연)한다.
여기서, 제 1 입력 단자(1)를 통해 입력된 제 1 신호(SM1)는 수평 편파를 갖는 제 1 코니컬 빔(CB: Conical Beam)(CB1) 패턴을 형성한다. 또한, 제 2 입력 단자(2)를 통해 입력된 제 2 신호(SM2)는 수평 편파를 갖는 제 2 코니컬 빔(CB: Conical Beam)(CB2) 패턴을 형성한다.
그러므로, 상기 제 1 입력 단자(1)와 상기 제 2 입력 단자(2)를 통해 인가된 독립 신호들은 두 개의 직교하는 선형 편파 신호들 또는 한 개의 수평 편파 신호의 형태로 자유 공간으로 방사된다. 따라서, 상기 제 11 안테나(1600)는 편파 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 90도/180도 위상 천이기들을 포함한 제 12 안테나를 도시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 제 12 안테나(1700)는 제 1 급전 회로(100), 배열 안테나 소자들(1710,1720,1730,1740), 및 위상 천이기들(1711,1721,1731,1741)을 포함한다.
상기 제 12 안테나(1700)는 상기 제 1 급전 회로(100)와 배열 안테나 소자들(1710,1720,1730,1740) 사이에 위치한 상기 위상 천이기들(1711,1721,1731,1741)의 구조를 제외하면 도 8의 상기 제 1 안테나(600)와 유사한 구조를 갖는다.
따라서, 상기 위상 천이기들(1711,1721,1731,1741)의 구조를 제외한 나머지 구조에 대한 설명은 상기 제 1 안테나(600)의 설명을 참조한다.
제 1 출력 단자(3)와 제 1 안테나 단자(A1) 사이에 제 1 위상 천이기(1711)가 위치한다. 제 2 출력 단자(4)와 제 2 안테나 단자(A2) 사이에 제 2 위상 천이기(1721)가 위치한다. 제 3 출력 단자(5)와 제 3 안테나 단자(A3) 사이에 제 3 위상 천이기(1731)가 위치한다. 제 4 출력 단자(6)와 제 4 안테나 단자(A4) 사이에 제 4 위상 천이기(1741)가 위치한다.
여기서, 상기 제 1 위상 천이기(1711) 내지 상기 제 4 위상 천이기(1741)는 90도/180도 위상 천이기들이다. 상기 제 1 위상 천이기(1711) 내지 상기 제 4 위상 천이기(1741)는 2-비트 위상 천이기는 90도 또는 180도 중 하나로 설정될 수 있다. 이를 통해, 상기 제 12 안테나(1700)는 두 개의 직교 선형 편파 또는 원형 편파를 갖는 메인 빔 패턴, 수평 편파를 갖는 코니컬 빔 패턴을 형성할 수 있으므로, 편파 다이버시티 또는 패턴 다이버시티를 선택적으로 동시에 구현할 수 있다.
상술한 상기 안테나들(600-1700）을 통해서 두 개의 독립적인 입력 신호를 직교하는 두 개의 편파 신호 도는 서로 다른 방향의 피크값을 갖는 두 개의 빔 패턴(메인 빔 패턴 및 코니컬 빔 패턴) 신호를 생성하고, 생성된 신호를 자유 공간을 방사한다. 이와 같은 안테나들(600-1700)은 고산란 무선 채널 환경을 요구하는 2x2 MIMO 안테나 구조로 사용될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 4x4 MIMO 안테나 구조를 갖는 제 13 안테나의 개념도이다.
도 20을 참조하면, 제 13 안테나(1800)는 상기 제 3 안테나(800)와 상기 제 6 안테나(1100)를 포함한다. 또한, 상기 제 13 안테나(1800)는 입력 단자들(a,b,c,d)을 포함한다.
상기 제 13 안테나(1800)는 상기 제 3 안테나(800) 구조를 통해 -45도의 선형 편파 신호(제 1 메인빔(-45°_MB1))와 상기 수평 편파 신호(제 2 코니컬 빔(H_CB2))를 생성한다. 상기 제 13 안테나(1800)는 상기 제 6 안테나(1100) 구조를 통해 수직 편파 신호(제 1 코니컬 빔(V_CB1))와 +45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(+45°_MB2))를 생성한다.
상기 제 13 안테나(1800)에서 상기 입력 단자들(a,b,c,d)을 통해 입력된 4개의 신호들은 4개의 독립적인 방사 특성을 갖고 자유 공간으로 방사된다. 그러므로, 상기 제 13 안테나(1800)는 4x4 MIMO 안테나이다.
도 21은 도 20의 제 13 안테나 구조를 도시한 도면이다.
도 21을 참조하면, 상기 제 13 안테나(1800)는 상기 제 3 안테나(800)와 상기 제 6 안테나(1100)가 연결된 구조를 갖는다.
이때, 상기 제 13 안테나(1800)의 상세 구조에 대한 설명은 상기 제 3 안테나(800)와 상기 제 6 안테나(1100)에 대한 설명을 각각 참조하기로 한다.
상기 제 13 안테나(1800)의 제 1 입력 단자(a)는 상기 제 3 안테나(800)의 상기 제 1 입력 단자(1)에 대응되고, 제 2 입력 단자(b)는 상기 제 3 안테나(800)의 상기 제 2 입력 단자(2)에 대응된다. 이와 같이, 상기 제 13 안테나(1800)의 제 3 입력 단자(c)는 상기 제 6 안테나(1100)의 제 1 입력 단자(1)에 대응되고, 제 4 입력 단자(d)는 상기 제 6 안테나(1100)의 상기 제 2 입력 단자(2)에 대응된다.
이를 통해, 상기 제 3 안테나(800) 구조에서 -45도의 선형 편파 신호(제 1 메인빔(-45°_MB1))와 수평 편파 신호(제 2 코니컬 빔(H_CB2))가 생성된다. 또한, 상기 제 6 안테나(1100) 구조를 통해 수직 편파 신호(제 1 코니컬 빔(V_CB1))와 45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(+45°_MB2))가 생성된다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 4x4 MIMO 안테나 구조를 갖는 제 14 안테나의 개념도이다.
도 22를 참조하면, 제 14 안테나(1900)는 상기 제 4 안테나(900)와 상기 제 5 안테나(1000)를 포함한다. 또한, 상기 제 14 안테나(1900)는 입력 단자들(a,b,c,d)을 포함한다.
상기 제 14 안테나(1900)는 상기 제 4 안테나(900) 구조를 통해 수평 편파 신호(제 1 코니컬 빔(H_CB1))와 +45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(+45°_MB2))를 생성한다. 또한, 상기 제 14 안테나(1900)는 상기 제 5 안테나(1000) 구조를 통해 -45도의 선형 편파 신호(제 1 메인빔(-45°_MB1))와 수직 편파 신호(제 2 코니컬 빔(V_CB2))를 생성한다.
상기 제 14 안테나(1900)에서 상기 입력 단자들(a,b,c,d)을 통해 입력된 4개의 신호들은 4개의 독립적인 방사 특성을 갖고 자유 공간으로 방사된다. 그러므로, 상기 제 14 안테나(1900)는 4x4 MIMO 안테나이다.
도 23은 도 22의 제 14 안테나 구조를 도시한 도면이다.
도 23을 참조하면, 상기 제 14 안테나(1900)는 상기 제 4 안테나(900)와 상기 제 5 안테나(1000)가 연결된 구조를 갖는다.
이때, 상기 제 14 안테나(1900)의 상세 구조에 대한 설명은 상기 제 4 안테나(900)와 상기 제 5 안테나(1000)에 대한 설명을 각각 참조하기로 한다.
상기 제 14 안테나(1900)의 제 1 입력 단자(a)는 상기 제 4 안테나(900)의 상기 제 1 입력 단자(1)에 대응되고, 제 2 입력 단자(b)는 상기 제 4 안테나(900)의 상기 제 2 입력 단자(2)에 대응된다. 이와 같이, 상기 제 14 안테나(1900)의 제 3 입력 단자(c)는 상기 제 5 안테나(1000)의 상기 제 1 입력 단자(1)에 대응되고, 제 4 입력 단자(d)는 상기 제 5 안테나(1000)의 상기 제 2 입력 단자(2)에 대응된다.
이를 통해, 상기 제 4 안테나(900) 구조에서 수평 편파 신호(제 1 코니컬 빔(H_CB1))와 +45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(+45°_MB2))가 생성된다. 또한, 상기 제 5 안테나(1000)에서 -45도의 선형 편파 신호(제 1 메인빔(-45°_MB1))와 수직 편파 신호(제 2 코니컬 빔(V_CB2))가 생성된다.
한편, 도 20 내지 도 23에서 +45도 선형 편파 신호 또는 -45도 선형 편파 신호는 주 빔 방향을 기준으로 편향된 편파 신호를 나타낸다.
이와 같이, 본 발명에서 제안된 4x4 MIMO 안테나들은 일 예로 설명된 것으로 2x2 안테나들의 조합에 의해 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 크기가 감소된 구조를 갖는 4x4 MIMO 안테나 구조를 갖는 상기 제 15 안테나의 개념도이다.
도 24를 참조하면, 제 15 안테나(2000)는 제 4 안테나(900(B))와 제 5 안테나(1000(F))를 포함한다. 또한, 제 15 안테나(2000)는 입력 단자들(a,b,c,d)을 포함한다. 여기서, 상기 제 15 안테나(2000) 내부의 안테나들에 붙어있는 알파벳 'F'는 안테나의 전면에 배치되는 것을 나타내고, 알파벳 'B'는 안테나의 후면에 배치되는 것을 나타낸다. 따라서, 상기 제 4 안테나(900(B))는 상기 제 15 안테나(2000)의 후면에 배치되고, 상기 제 5 안테나(1000(F))는 상기 제 15 안테나(2000)의 정면에 배치된다.
상기 제 15 안테나(1500)는 크기 감소를 위해서 내부에 포함된 두 개의 안테나 구조들 간에 배열 안테나 소자들을 공유한다. 예를 들어, 배열 안테나 소자들은 두 개의 안테나 소자들 간의 공유를 위해 정사각형 형태를 가질 수 있다.
한편, 상기 제 15 안테나(2000)는 상기 제 5 안테나(1000F) 구조를 통해 수평 편파 신호(제 2 코니컬 빔(H_CB1))와 +45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(+45°_MB2))를 생성한다. 또한, 상기 제 15 안테나(2000)는 상기 제 4 안테나(900B) 구조를 통해 -45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(-45°_MB2))와 수직 편파 신호(제 2 코니컬 빔(V_CB2))를 생성한다.
상기 제 15 안테나(2000)에서 상기 입력 단자들(a,b,c,d)을 통해 입력된 4개의 신호들은 4개의 독립적인 방사 특성을 갖고 자유 공간으로 방사된다. 그러므로, 상기 제 15 안테나(2000)는 4x4 MIMO 안테나이다.
도 25는 도 24에 도시된 제 15 안테나 구조를 도시한 도면이다.
도 25를 참조하면, 상기 제 15 안테나(2000)는 전면에 상기 제 5 안테나(1000F)가 위치하고, 후면에 상기 제 4 안테나(900B)가 위치한 구조를 갖는다.
이때, 상기 제 14 안테나(2000)의 상세 구조에 대한 설명은 상기 제 4 안테나(900)와 상기 제 5 안테나(1000)에 대한 설명을 각각 참조하기로 한다.
다만, 상기 제 4 안테나(900B)와 상기 제 5 안테나(1000F)는 안테나를 공유할 수 있다. 여기서는 설명의 편의를 위하여 정사각형 형태를 갖는 상기 제 5 안테나(1000F)의 상기 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)을 상기 제 4 안테나(900F)가 공유하는 것을 일 예로 설명하지만, 상기 제 4 안테나(900B)의 상기 배열 안테나 소자들(여기서는 미도시)을 상기 제 5 안테나(1000F)와 공유할 수도 있다.
따라서, 상기 제 15 안테나(2000)의 제 1 입력 단자(a)는 상기 제 5 안테나(1000F)의 제 1 입력 단자(1)에 대응되고, 제 2 입력 단자(b)는 상기 제 5 안테나(1000F)의 제 2 입력 단자(2)에 대응된다. 이와 같이, 상기 제 15 안테나(2000)의 제 3 입력 단자(c)는 상기 제 4 안테나(900B)의 제 1 입력 단자(1)에 대응되고, 제 4 입력 단자(d)는 상기 제 4 안테나(900B)의 제 2 입력 단자(2)에 대응된다.
이때, 상기 제 4 안테나(900B)의 출력 단자들(3',4',5',6') 각각은 배열 안테나 소자들(1010,1020,1030,1040)의 안테나 단자들(A1',A2',A3',A4') 각각에 연결된다.
이를 통해, 상기 제 5 안테나(1000F) 구조를 통해 수평 편파 신호(제 2 코니컬 빔(H_CB1))와 +45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(+45°_MB2))가 생성된다. 또한, 상기 제 4 안테나(900B) 구조를 통해 -45도의 선형 편파 신호(제 2 메인빔(-45°_MB2))와 수직 편파 신호(제 2 코니컬 빔(V_CB2))가 생성된다.
이와 같이, 본 발명에서 제안된 상기 제 15 안테나(2000)는 메인 빔 방향으로 두 개의 +45도/-45도 선형 편파 신호들을 방사하고, 코니컬 빔 방향으로 수직/수평 신호를 방사할 수 있다.
상기 제 15 안테나(2000)는 안테나를 공유함과 동시에 내부에 구성된 안테나 소자들을 전/후면 배치함에 따라서 안테나 구성에 소요되는 면적이 감소될 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 제 15 안테나들을 사용하여 채널 수를 확장한 제 16 안테나를 도시한 도면이다.
도 26을 참조하면, 제 16 안테나(2100)는 정육면체의 형태를 갖는 안테나이고, 정육면체의 각 면들 각각은 상기 제 15 안테나들(2000-1, 2000-2, 2000-3(미도시), 2000-4(미도시), 2000-5, 2000-6(미도시))로 구성될 수 있다.
상기 제 16 안테나(2100)는 상기 안테나들(900B, 1000F)이 결합된 안테나 모듈 여섯 개가 정육면체의 각 면에 위치한 구조를 갖는다.
상기 제 16 안테나(2100)를 구성하는 상기 제 15 안테나들(2000-1, 2000-2, 2000-3(미도시), 2000-4(미도시), 2000-5, 2000-6(미도시))은 정육면체의 각 면들에 배열됨으로서 채널 수를 24 채널로 확장할 수 있다. 따라서, 상기 제 16 안테나(2100)는 24x24 MIMO 안테나 장치이다.
이와 같이, 본 발명에서 제안된 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나들(일 예로, MIMO 안테나들)은 배열 안테나 소자들 간에 고격리 특성을 갖고, 안테나의 편파 및 빔 패턴을 무선 환경 또는 시스템 요구에 따라 가변하여 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 제안된 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나들은 상호 간에 결합 또는 다양한 형태로의 재배치를 통해서 입출력되는 신호들의 채널 수를 확장할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 다양한 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나 구조들을 제안하였으나, 상술한 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나 구조들 이외에도 다기능 급전 회로들 및 안테나들의 조합 또는 소자들의 재배치를 통해서 다양한 기능을 갖는 안테나의 구현이 가능하다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템에서 다기능 급전 회로를 포함하는 안테나에 있어서,
    신호를 송신하는 배열 안테나 소자들; 및
    상기 배열 안테나 소자들로 복수의 입력 신호들을 분배하여 출력하는 급전 회로;를 포함하고, 상기 급전 회로는,
    출력 노드들;
    상기 출력 노드들 간을 연결하는 경계 전송 선로들;
    상기 경계 전송 선로들 중 일부에 연결되고, 상기 경계 전송 선로들로 형성된 영역 내부에서 교차하는 교차 전송 선로들;
    상기 경계 전송 선로들에 의해 형성된 노드와 상기 교차 전송 선로들에 의해 형성된 노드들 중 하나에 연결되고, 신호를 입력하는 입력 단자들; 및
    상기 출력 노드들 각각에 연결되고, 상기 입력된 신호를 출력하는 출력 단자들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 급전 회로는,
    상기 입력 단자들과 상기 입력 단자들이 연결된 노드 사이에 위치한 입력 전송 선로들; 및
    상기 출력 노드들과 상기 출력 단자들 사이에 위치한 출력 전송 선로들;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력 전송 선로들과 상기 출력 전송 선로들이 제 1 특성 임피던스를 가지면, 상기 경계 전송 선로들과 상기 교차 전송 선로들은 상기 제 1 특성 임피던스의 두 배의 임피던스에 대응되는 제 2 특성 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경계 전송 선로들과 상기 교차 전송 선로들은, 90도의 전기적 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 경계 전송 선로들은, 상기 출력 단자들 사이에 각각 두 개씩 위치하고;
    상기 교차 전송 선로들은 상기 출력 단자들 사이에 위치한 경계 전송 선로들의 접점들 사이에 두 개씩 위치하며, 상기 경계 전송 선로들에 의해 형성된 영역 내부에서 교차되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력 단자들은, 상기 출력 단자들 사이에 위치한 두 개의 경계 전송 선로들의 접점에 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 입력 단자들 중에서 하나는, 상기 경계 전송 선로들의 접점들 사이에 위치한 두 개의 교차 전송 선로들의 접점 중 하나의 접점에 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 급전 회로는, 상기 입력 단자들을 상기 두 개의 경계 전송 선로들의 접점과 상기 두 개의 교차 전송 선로들의 접점 중 하나를 선택하도록 스위칭하는 스위치 소자들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치 소자는, 싱글 폴 더블 쓰로우(SPDT: Single Pole Double Throw) 스위치임을 특징으로 하는 안테나.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 경계 전송 선로들과 상기 교차 전송 선로들은, 커패시터 소자 각각을 포함하고, 상기 출력 단자들이 연결된 상기 경계 전송 선로들의 접점에 제 1 인덕터 소자가 각각 연결되고, 상기 경계 전송 선로들과 상기 교차 전송 선로들 각각의 접점에 제 2 인덕터 소자가 각각 연결되는 구현되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 경계 전송 선로들과 상기 교차 전송 선로들은, 인덕터 소자 각각을 포함하고, 상기 출력 단자들이 연결된 상기 경계 전송 선로들의 접점에 제 1 커패시터 소자가 각각 연결되고, 상기 경계 전송 선로들과 상기 교차 전송 선로들 각각의 접점에 제 2 커패시터 소자가 각각 연결되는 구현되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 배열 안테나 소자들은, 출력 노드들과의 연결을 위한 안테나 단자들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 안테나 단자들과 상기 출력 노드들 사이 중 적어도 일부에 위치하고, 상기 배열 안테나 소자들로 출력되는 신호의 위상을 천이하는 위상 천이기들;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 위상 천이기들은, 90도의 위상을 천이하는 위상 천이기, 180도의 위상을 천이하는 위상 천이기, 및 90도/180도의 위상을 천이하는 위상 천이기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 배열 안테나 소자들은, 상기 급전 회로의 출력 단자들에 연결될 때, 상기 안테나 단자들 중 적어도 일부는 상호 간에 마주보는 형태로 위치하고;
    상기 배열 안테나 소자들은, 상기 급전 회로를 감싸는 형태의 링형과, 상기 안테나 단자들을 기준으로 배열 안테나 소자들을 상기 급전 회로의 반대 방향으로 십자형 중 하나의 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 안테나는,
    상기 안테나 배열이 링형을 갖고, 주빔 방향으로 +45도 방향의 선형 편파 신호와 코니컬 빔 방향의 수평 편파 신호를 생성하는 제 1 안테나; 및
    상기 안테나 배열이 십자형을 갖고, 주빔 방향으로 -45도 방향의 선형 편파 신호와 코니컬 빔 방향의 수직 편파 신호를 생성하는 제 2 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나는, 면적 감소를 위해 상호 간에 전후면 배치되고, 배열 안테나 소자들을 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 간에 공유하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 배열 안테나 소자들은, 정사각형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 안테나는, 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나로 구성된 여섯 개의 안테나 모듈들을 정육면체의 안테나 각 면에 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  20. 통신 시스템에서 다기능 급전 회로에 있어서,
    복수의 출력 노드들;
    상기 출력 노드들 간을 연결하는 경계 전송 선로들;
    상기 경계 전송 선로들 중 일부에 연결되고, 상기 경계 전송 선로들로 형성된 영역 내부에서 교차하는 교차 전송 선로들;
    상기 경계 전송 선로들에 의해 형성된 노드와 상기 교차 전송 선로들에 의해 형성된 노드들 중 하나에 연결되고, 신호를 입력하는 입력 단자들; 및
    상기 출력 노드들 각각에 연결되고, 상기 입력된 신호를 분배하여 출력하는 출력 단자들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 급전 회로.
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