KR101605359B1 - Broad-band Array Antenna for Mobile Communication Base Station - Google Patents

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KR101605359B1
KR101605359B1 KR1020140143259A KR20140143259A KR101605359B1 KR 101605359 B1 KR101605359 B1 KR 101605359B1 KR 1020140143259 A KR1020140143259 A KR 1020140143259A KR 20140143259 A KR20140143259 A KR 20140143259A KR 101605359 B1 KR101605359 B1 KR 101605359B1
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손태호
황현웅
박항규
김희준
손창기
장태진
조성원
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순천향대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a broadband array antenna for a mobile communication base station. The antenna includes: a reflecting panel reflecting a generated transceiving radio wave; a substrate formed on the reflecting panel, and including a feeding network; and dipole elements vertically installed on the reflecting panel and the substrate, and crossing with each other orthogonally. According to the present invention, with a unique shape to intercross dipole antennas, the present invention is capable of having better efficiency as a dual-polarized antenna, having a broader bandwidth by performing the impedance matching of the elements by using a balloon, and showing high directivity and obtaining less side lobes than an uniform array by using the Tschebyscheff array.

Description

이동통신 기지국용 광대역 배열안테나{Broad-band Array Antenna for Mobile Communication Base Station}[0001] Broadband Array Antenna for Mobile Communication Base Station [0002]

본 발명은 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고유의 다이폴 안테나를 교차 사용하는 이중편파 안테나를 이용하여 대역폭 확장 및 이중편파 특성을 갖도록 하는 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband array antenna for a mobile communication base station, and more particularly, to a broadband array antenna for a mobile communication base station having a bandwidth expansion and a dual polarization characteristic using a dual polarization antenna using an inherent dipole antenna. will be.

종래에는 인쇄된 다이폴을 주로 교차시키지 않고 사용하였으며, 교차시켜 사용하는 다이폴 안테나들 또한 DCS1800(Digital Cellular System 1800MHz), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), 그리고 WiBro(Wireless Broadband) 정도를 운용할수 있는 주파수 1.71 ~ 2.39GHz, 즉 400 ~ 640MHz의 대역폭을 만족시키거나 대역을 모두 만족시키지 않고 일부분을 만족시키는 듀얼 공진 안테나였다.Conventionally, printed dipoles are used without crossing the dipole antennas, and crossed dipole antennas are also used for DCS1800 (Digital Cellular System 1800MHz), WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), and WiBro (Wireless Broadband) It is a dual resonant antenna that satisfies the bandwidth of 1.71 to 2.39 GHz, that is, 400 to 640 MHz, or satisfies a part without satisfying all the bands.

최근에는 기지국 안테나의 심미적, 환경적 요인으로 인해 기지국 안테나의 수를 줄이면서도 대역폭을 넓혀 품질에 문제가 없도록 하는 추세이다. 이에 이동통신 기지국 안테나는 광대역 특성을 가져야만 한다.In recent years, due to the aesthetic and environmental factors of the base station antenna, the number of the base station antennas is reduced, and the bandwidth is widened so that there is no problem in quality. Therefore, the mobile communication base station antenna should have broadband characteristics.

하지만, 현재 기존의 안테나들은 3G 이동통신을 만족하고 있지만, 4G 이동통신은 부분적으로 만족시키고 있다. 즉, 기존 안테나들은 LTE까지 공용 가능할 만큼 대역폭이 넓지 않기 때문이다. 따라서, 안테나 숫자가 무분별하게 증가하는 문제가 발생하게 된다. 그럼에도 불구하고, 관련 분야에서는 지금까지 이에 대한 적절한 해결 방안이 제시되지 못하고 있는 실정에 있다.
However, currently existing antennas satisfy 3G mobile communication, but 4G mobile communication partially satisfies. That is, existing antennas do not have a wide bandwidth so that LTE can be shared. Therefore, there arises a problem that the number of antennas increases indiscriminately. Nevertheless, in the related field, appropriate solutions have not been presented so far.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0112518호(공개일 2013.10.14.)Korean Patent Publication No. 10-2013-0112518 (published on October 14, 2013).

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 발룬을 사용하여 고유의 다이폴 안테나간 임피던스 매칭을 통해 넓은 대역폭 및 이중편파 특성을 갖도록 하는 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a broadband and dual polarization characteristic for a mobile communication base station, which has wide bandwidth and dual polarization characteristics through impedance matching between inherent dipole antennas using baluns. To provide an array antenna.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나는, 발생되는 송수신 전파를 반사하는 반사판; 상기 반사판 상에 형성되며, 급전망이 형성된 기판; 및 상기 반사판 및 기판 상에 수직 방향으로 설치되며, 서로 직각으로 교차되는 다이폴 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a broadband array antenna for a mobile communication base station including: a reflection plate that reflects generated transmission / reception waves; A substrate formed on the reflection plate, the substrate having an elevation view; And a dipole member installed perpendicularly to the reflection plate and the substrate, the dipole elements intersecting at right angles to each other.

상기 다이폴 소자의 배열 양측으로 상기 반사판의 측벽이 형성된 것이 바람직하다.And sidewalls of the reflection plate are formed on both sides of the arrangement of the dipole elements.

상기 다이폴 소자는 서로 직각으로 교차되는 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나를 포함하며, 상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나는, T 형상을 하고 있으며, 상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각을 좌우 대칭으로 하는 상부홈부와 하부홈부가 형성되어 있으며, 상기 상부홈부와 하부홈부 사이에 브리지가 형성되어 있으며, 상기 급전망에 접속되는 급전라인은 상기 브리지를 경유하여 상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 일면에 형성되어 있으며, 상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 하단에는 상기 기판 및 반사판에 형성된 홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성되어 있으며, 상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 타면에는 상기 브리지를 제외한 그라운드가 형성되어 있는 것이 바람직하다.Wherein the dipole element includes a horizontal dipole antenna and a vertical dipole antenna intersecting at right angles to each other, wherein the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna have a T shape, and each of the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna is horizontally symmetrical And a feed line connected to the feed port is connected to one surface of each of the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna via the bridge, Wherein the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna each have an insertion protrusion inserted into a groove formed in the substrate and the reflection plate, and the ground electrode is formed on the other surface of the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna, Is formed To which is preferred.

상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 타면에 형성된 상기 그라운드는 상기 반사판에 접속되는 것이 바람직하다.And the ground formed on the other surface of each of the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna is connected to the reflection plate.

상기 급전망은 체비셰프(Tschebyscheff) 배열을 이용하여 전력 분배가 이루어지며, 다수의 다이폴 소자로 서로 상이한 전력 분배 비율을 갖는 것이 바람직하다.
Preferably, the feeder is power split using a Tschebyscheff arrangement and has a different power distribution ratio with the plurality of dipole elements.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 효과는 다음과 같다.As described above, the effect of the broadband array antenna for a mobile communication base station according to the present invention is as follows.

첫째, 본 발명은 고유의 다이폴 안테나를 교차시키는 형태로 이중편파 안테나로써 보다 좋은 효율을 갖는다.First, the present invention has better efficiency as a dual polarized antenna in the form of crossing a unique dipole antenna.

둘째, 본 발명은 발룬을 사용하여 소자의 임피던스 매칭을 시켜 보다 넓은 대역폭을 갖는다. 즉, 두 개의 공진 주파수가 합쳐져 980MHz의 넓은 대역폭을 갖는 광대역용 안테나이기 때문에 DCS부터 LTE2500까지 9개 이동통신망을 공용할 수 있다.Second, the present invention uses a balun to perform impedance matching of devices, thereby having a wider bandwidth. In other words, since the two resonance frequencies are combined to form a broadband antenna having a wide bandwidth of 980 MHz, nine mobile communication networks can be shared from DCS to LTE2500.

셋째, 본 발명은 체비셰프 어레이(Tschebyscheff array)를 이용하기 때문에 고 지향성을 띄며 균일 배열(uniform array)에 비해 보다 적은 부엽(side lobe)을 얻을 수 있다.
Third, since the present invention uses a Tschebyscheff array, it has a high directivity and can obtain a smaller side lobe than a uniform array.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 수평 다이폴 안테나의 일면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 수직 다이폴 안테나의 일면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나의 타면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워 디바이더의 비율을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 S-parameter 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 2D 패턴 시뮬레이션 결과이다.1 is a plan view of a broadband array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating one side of a horizontal dipole antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating one side of a vertical dipole antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing another side of a horizontal dipole antenna and a vertical dipole antenna according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a broadband array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a broadband array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a ratio of a power divider according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph illustrating S-parameter characteristics of a wide band array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.
9 is a 2D pattern simulation result of a wideband array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a wideband array antenna for a mobile communication base station according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 평면도이다.1 is a plan view of a broadband array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나는, 발생되는 송수신 전파를 반사하는 반사판(1)과, 반사판(1) 상에 형성되며, 급전망(2)이 형성된 기판(3)과, 반사판(1) 및 기판(3) 상에 수직 방향으로 설치되며, 서로 직각으로 교차되는 다이폴 소자(4)를 포함한다.1, a broadband array antenna for a mobile communication base station according to the present invention includes a reflection plate 1 for reflecting generated transmission and reception waves, a substrate 3 formed on the reflection plate 1, And dipole elements 4 which are vertically arranged on the reflector 1 and the substrate 3 and intersect at right angles with each other.

이 때, 반사판(1)은 유전율 1의 알루미늄 재질로 제작되며, 기판(3) 및 다이폴 소자(4)는 유전율 2.1의 테프론 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 반사판(1)은 2mm의 두께를 가지며, 기판(3) 및 다이폴 소자(4)는 0.8mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 반사손실을 개선하기 위해, 안테나 덮게에 맞춰서 반사판(1)은 다이폴 소자(4) 배열의 양측에 반사판(1)에 90° 각도로 20mm의 측벽(Side Wall)(11)을 형성시키고 있다. 한편, 기판(3)은 반사판(1)보다 작게 제작되며, 다이폴 소자(4) 배열방향에 수직한 방향에서 예를 들어 상하 28mm, 총 56mm 작게 제작한다. 일례로서 다이폴 소자(4)는 8개로 구성될 수 있다. 여기서, 다이폴 소자(4)는 서로 직각으로 교차되는 일측 다이폴 소자인 수평 다이폴 안테나와, 타측 다이폴 소자인 수직 다이폴 안테나로 구성되어 있다.At this time, it is preferable that the reflector 1 is made of an aluminum material having a dielectric constant of 1, and the substrate 3 and the dipole element 4 are made of a Teflon material having a dielectric constant of 2.1. It is preferable that the reflection plate 1 has a thickness of 2 mm and the substrate 3 and the dipole element 4 have a thickness of 0.8 mm. In order to improve the reflection loss, the reflector 1 is formed on both sides of the array of the dipole elements 4 with a side wall 11 of 20 mm at an angle of 90 degrees to the reflector 1 in accordance with the antenna cover . On the other hand, the substrate 3 is made smaller than the reflection plate 1 and is made 28 mm in the vertical direction, for example, 56 mm in total in the direction perpendicular to the arrangement direction of the dipole elements 4. As an example, the dipole element 4 may be composed of eight. Here, the dipole element 4 is composed of a horizontal dipole antenna, which is one dipole element intersecting at right angles to each other, and a vertical dipole antenna which is the other dipole element.

이와 같은 구조를 통해, 본 발명의 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나는 9개 이동통신망 공용 기지국 안테나로서 이용될 수 있다.Through such a structure, the broadband array antenna for a mobile communication base station of the present invention can be used as a base station antenna for nine mobile communication networks.

도면 부호 P는 전력이 공급되는 포트이다.
Reference numeral P denotes a port to which power is supplied.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 수평 다이폴 안테나의 일면을 나타낸 도면이다.2 is a view illustrating one side of a horizontal dipole antenna according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 수평 다이폴 안테나(41)는, T 형상을 하고 있으며, 수평 다이폴 안테나(41)를 좌우 대칭으로 하는 홈부가 형성되어 있으며, 홈부는 상부홈부(H1)와 하부홈부(H2)로 구성되며, 상부홈부(H1)와 하부홈부(H2) 사이에 브리지(411)가 형성되어 있으며, 급전망(2)에 접속되는 급전라인(5)은 브리지(411)를 경유하여 수평 다이폴 안테나(41) 일면에 형성되어 있으며, 수평 다이폴 안테나(41) 하단에는 기판(3) 및 반사판(1)에 삽입되는 삽입돌기(412)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, the horizontal dipole antenna 41 of the present invention has a T shape, and a groove portion having a horizontally-symmetrical dipole antenna 41 is formed. The groove portion includes an upper groove portion H1, A bridge 411 is formed between the upper trench H1 and the lower trench H2 and the feed line 5 connected to the feeder 2 is connected via a bridge 411 And an insertion protrusion 412 inserted into the substrate 3 and the reflection plate 1 is formed at the lower end of the horizontal dipole antenna 41. [

삽입돌기(412)는 기판(3) 및 반사판(1)에 형성된 홈에 삽입되어 고정되게 된다.
The insertion protrusions 412 are inserted and fixed in the grooves formed in the substrate 3 and the reflection plate 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 수직 다이폴 안테나의 일면을 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating one side of a vertical dipole antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 수직 다이폴 안테나(42)는, T 형상을 하고 있으며, 수직 다이폴 안테나(42)를 좌우 대칭으로 하는 홈부가 형성되어 있으며, 홈부는 상부홈부(H3)와 하부홈부(H4)로 구성되며, 상부홈부(H3)와 하부홈부(H4) 사이에 브리지(421)가 형성되어 있으며, 급전망(2)에 접속되는 급전라인(6)은 브리지(421)를 경유하여 수직 다이폴 안테나(42) 일면에 형성되어 있으며, 수직 다이폴 안테나(42) 하단에는 기판(3) 및 반사판(1)에 삽입되는 삽입돌기(422)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 3, the vertical dipole antenna 42 of the present invention has a T-shape, and a groove portion having a vertical dipole antenna 42 in a bilaterally symmetrical shape is formed. The groove portion includes an upper groove portion H3, A bridge 421 is formed between the upper trench H3 and the lower trench H4 and the feed line 6 connected to the feeder 2 is connected via a bridge 421 And an insertion protrusion 422 inserted into the substrate 3 and the reflection plate 1 is formed at the lower end of the vertical dipole antenna 42. [

삽입돌기(422)는 기판(3) 및 반사판(1)에 형성된 홈에 삽입되어 고정되게 된다.
The insertion protrusions 422 are inserted and fixed in the grooves formed in the substrate 3 and the reflection plate 1.

이에, 일례로서 수평 다이폴 안테나(41)의 하부홈부(H2)가 수직 다이폴 안테나(42)의 상부홈부(H3)에 끼워지는 형태로 다이폴 소자를 형성시킬 수 있다. 물론, 반대로 끼워질 수도 있으며, 이를 위해서는 도 2 및 도 3에 도시된 수치가 서로 바뀌어야 할 것이다. 또한, 본 발명은 도 8에서 제시하는 특성을 만족시키기 위해 도 2 및 도 3에 제시된 수치[mm]로 제한될 수 있다. 물론, 요구된 특성을 만족시키기 위해 수치는 변경될 수 있으며, 예를 들어 다이폴 역할을 수행하는 도 2의 상부홈부(H1)를 기준으로 한 좌우길이 38.5mm, 도 3의 상부홈부(H3)를 기준으로 한 좌우길이 37.5mm로 예시된 길이를 조절함으로써 공진주파수를 조절할 수 있다.The dipole element can be formed in such a manner that the lower trench H2 of the horizontal dipole antenna 41 is fitted in the upper trench H3 of the vertical dipole antenna 42. [ Of course, it may be inserted in the opposite direction. For this purpose, the values shown in FIG. 2 and FIG. 3 must be changed. Further, the present invention can be limited to the numerical values [mm] shown in Figs. 2 and 3 to satisfy the characteristics shown in Fig. Of course, the numerical value can be changed in order to satisfy the required characteristics. For example, the left and right lengths of the upper groove portion H3 in FIG. 3 are 38.5 mm and the upper groove portion H3 in FIG. The resonance frequency can be adjusted by adjusting the length exemplified by the left and right length of 37.5 mm as a reference.

상기한 바와 같이, 수평 다이폴 안테나(41) 및 수직 다이폴 안테나(42)의 홈부 구조 및 삽입돌기(412, 422)에 의해 수평 다이폴 안테나(41) 및 수직 다이폴 안테나(42)는 서로 직각으로 교차될 뿐 아니라, 기판(3) 및 반사판(1)과도 서로 직각으로 교차되어 결합될 수 있게 된다.The horizontal dipole antenna 41 and the vertical dipole antenna 42 are perpendicularly intersected by the groove structure of the horizontal dipole antenna 41 and the vertical dipole antenna 42 and the insertion protrusions 412 and 422, Not only the substrate 3 but also the reflection plate 1 can be crossed at right angles to each other.

이에, 수평 다이폴 안테나(41) 및 수직 다이폴 안테나(42)는, 통신 신호의 송수신 매체가 되는 요소로서 급전라인(5, 6)을 통하여 전달된 신호를 외계 공간에 전파 빔으로 방사하고, 외계 공간에 존재하는 전파 에너지를 반파장 공조에 의하여 수신하고 이를 전력으로 변환하여 급전라인(5, 6)으로 출력하는 기능을 수행하는 매개체가 된다.The horizontal dipole antenna 41 and the vertical dipole antenna 42 radiate a signal transmitted through the feed lines 5 and 6 as an element serving as a medium for transmitting and receiving a communication signal to the outer space as a radio wave beam, And outputs the converted power to the power feeding lines 5 and 6. In this case, as shown in FIG.

그리고, 급전라인(5, 6)은 브리지(411, 421)를 경유하는 패턴 형태를 가지며, 급전이 이루어지는 부분이 말단 부분보다 두껍게 패턴이 형성되어 있다. 이와 같은 급전라인(5, 6) 패턴은 간섭 성분 간의 가교 역할을 수행하여 추가적으로 발생되는 커패시턴스 성분이 상쇄될 수 있는 전기 물리적 구조가 된다.
The feeding lines 5 and 6 have a pattern shape passing through the bridges 411 and 421, and a pattern is formed such that the feeding part is thicker than the end part. Such a pattern of the feed lines 5 and 6 serves as a bridge between the interference components, so that the additional capacitance component can be canceled.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나의 타면을 나타낸 도면이다.4 is a view showing another side of a horizontal dipole antenna and a vertical dipole antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 수평 다이폴 안테나(41) 및 수직 다이폴 안테나(42)의 타면에는 브리지(411, 421)를 제외하고 전체적으로 그라운드(7)가 형성되어 있다. 4, a ground 7 is formed on the other side of the horizontal dipole antenna 41 and the vertical dipole antenna 42 except for the bridges 411 and 421. [

이에 수평 다이폴 안테나(41) 및 수직 다이폴 안테나(42)에 형성된 그라운드(7)가 다이폴 역할을 하게 되어 공진이 일어나고, 다이폴 안테나의 길이와 발룬 길이를 조절함으로써 두 개의 공진 주파수가 합쳐져 980MHz의 넓은 대역폭을 얻을 수 있다.
Resonance occurs because the ground 7 formed in the horizontal dipole antenna 41 and the vertical dipole antenna 42 functions as a dipole and the length of the dipole antenna and the length of the balun are adjusted so that the two resonance frequencies are combined, Can be obtained.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 사시도이다.5 and 6 are perspective views of a broadband array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 수평 다이폴 안테나(41)와 수직 다이폴 안테나(42)로 구성될 수 있는 하나의 다이폴 소자를 나타낸 것으로서, 다이폴 소자는 측벽(11)의 중앙 위치에 입설되어 있으며, 수평 다이폴 안테나(41)와 수평 다이폴 안테나(41)의 타면에 형성된 그라운드(7)는 그라운드 역할을 수행하는 반사판(1)에 접속되어 있다.5 and 6, there is shown a dipole element which can be composed of a horizontal dipole antenna 41 and a vertical dipole antenna 42. The dipole element is arranged at a central position of the side wall 11, The horizontal dipole antenna 41 and the ground 7 formed on the other surface of the horizontal dipole antenna 41 are connected to the reflector 1 serving as a ground.

한편, 수평 다이폴 안테나(41)와 수평 다이폴 안테나(41)의 일면에는 발룬을 사용하여 급전이 이루어지며, 이로 인해 임피던스 매칭이 용이해져 대역폭을 넓힐 수 있다.
On the other hand, a power is supplied to one surface of the horizontal dipole antenna 41 and the horizontal dipole antenna 41 using a balun, thereby facilitating impedance matching, thereby widening the bandwidth.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워 디바이더의 비율을 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a ratio of a power divider according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 각 포트(P)별로 전력 분배(Power Divider) 비율이 서로 상이함을 알 수 있다. 물론, 각 포트별 전력 분배 비율을 조절이 가능하다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the power divider ratios are different for each port P. Of course, it is possible to control the power distribution ratio for each port.

본 발명은 일례로서 체비셰프(Tschebyscheff) 배열을 이용하여 전력 분배를 설계한다. 배열방법으로는 균일(Uniform) 배열과 비균일(Tschebyscheff) 배열 두 가지 방법을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 고지향성과 부엽을 줄일 수 있기 때문에 비균일 배열을 사용하는 것이 바람직하다.The present invention designs a power distribution using a Tschebyscheff arrangement as an example. As a method of arranging, it is possible to use two methods of uniform and non-uniform (Tschebyscheff) arrangement, and it is preferable to use a nonuniform arrangement because it can preferably reduce high directivity and side lobes.

전력 분배 설계에 있어, 소자 간격과 전력 분배를 조절하며, 최적화된 전력 분배는 도 7에 도시된 수치와 같다. 한편, 소자 간격은 중심주파수(2.2GHz)에서

Figure 112014100938853-pat00001
를 구해 0.5 ~ 0.7
Figure 112014100938853-pat00002
간격으로 각각 설계하며, 간격이 0.7
Figure 112014100938853-pat00003
(95.2mm)일 때 가장 높은 지향성을 띄며 적은 부엽을 얻을 수 있으므로 소자 간격은 0.7
Figure 112014100938853-pat00004
(95.2mm)로 설계하는 것이 바람직하다.
In the power distribution design, device spacing and power distribution are regulated, and the optimized power distribution is the same as the one shown in FIG. On the other hand, the device spacing is the center frequency (2.2 GHz)
Figure 112014100938853-pat00001
0.5 to 0.7
Figure 112014100938853-pat00002
Respectively, and the interval is 0.7
Figure 112014100938853-pat00003
(95.2mm), it has the highest directivity and the smaller side lobe is obtained. Therefore, the device interval is 0.7
Figure 112014100938853-pat00004
(95.2 mm).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 S-parameter 특성을 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating S-parameter characteristics of a wide band array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명에서 설계한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 시뮬레이션 결과로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 주파수 분포 상에서 입력전압 대 출력전압의 비를 의미하는 S-parameter로 1.68GHz ~ 2.71Ghz 까지 약 1030 MHz의 대역폭을 갖는 것을 확인할 수 있으며, 전 대역에서 -10dB 이상으로 반사손실이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
8 is a simulation result of a broadband array antenna for a mobile communication base station designed in the present invention. As shown in FIG. 8, S-parameters representing the ratio of input voltage to output voltage on a frequency distribution are 1.68 GHz to 2.71 GHz And the reflection loss is -10 dB or more in the entire frequency band.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나의 2D 패턴 시뮬레이션 결과이다.9 is a 2D pattern simulation result of a wideband array antenna for a mobile communication base station according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 파란색이 수평패턴, 빨간색이 수직패턴이다.Referring to Fig. 9, blue is a horizontal pattern and red is a vertical pattern.

2D 시뮬레이션 결과, 지향성을 나타내는 물리량인 반치각(HPBW)는 수평이 61° 수직이 11°로 넓고 샤프한 특성을 나타내고 있다. 또한 이득은 16.94dBi로 높은 지향성을 나타내며, 1st SLL은 21.97dB로 적은 부엽(Side lobe)으로 주 부엽(Main lobe)에 간섭이 일어날 가능성이 적다. 지향성의 전방 최대값과 후방값 간의 비인 전후비(Front to back Ratio)는 20.836dB로 크게 나타내며, 안테나 후방에 방사가 작아 혼신을 일으킬 가능성이 적은 것을 의미한다.As a result of the 2D simulation, the half-value angle (HPBW) indicating the directivity has a sharpness of 61 ° in the horizontal direction and 11 ° in the vertical direction. The gain is 16.94dBi, and the 1st SLL is 21.97dB, which is a small side lobe with little possibility of interference to the main lobe. The front-to-back ratio between the forward maximum value and the backward direction of the directivity is 20.836 dB, which means that the radiation is small in the back of the antenna and thus less likely to cause crosstalk.

수평level 수직Perpendicular HPBWHPBW 61°61 ° 11°11 ° 1st SLL1 st SLL -- 21.97dB21.97dB Front to Back RatioFront to Back Ratio -- 20.836dB20.836dB

본 실시예에서는, 알루미늄과 테프론 재질을 이용함과 동시에 비균일 8배열 안테나로 구성하고 있다. 기판(3)은 반사판(1)보다 짧은 길이로 이루어져 제작이 용이하다. 또한 높은 지향성과 적은 부엽 그리고 넓은 대역폭을 갖는 다이폴 안테나이다. 그리고, 수평 다이폴 안테나(41) 및 수직 다이폴 안테나(42)를 교차시킨 광대역용 이중편파 다이폴 안테나의 그라운드(7)를 통해 다이폴로 동작하게 되며 두 개의 다이폴 안테나가 합쳐진 효과로 이중편파를 만족시키고, 급전라인(5, 6)을 체비셰프 어레이(Tschebyscheff Array)하여 DCS 부터 LTE2500 까지 (1.71 ~ 2.69Ghz 대역폭 980MHz) 9개 이동통신망을 공용한다.
In this embodiment, aluminum and Teflon are used and eight non-uniform array antennas are used. The substrate 3 has a shorter length than the reflector 1, and is easily manufactured. It is also a dipole antenna with high directivity, small side lobes and wide bandwidth. The dipole antenna is operated as a dipole through the ground 7 of the wide-band dual-polarized dipole antenna crossing the horizontal dipole antenna 41 and the vertical dipole antenna 42. The dual dipole antenna satisfies dual polarization, The feed lines 5 and 6 are shared by the Chebyshev array to share nine mobile communication networks from DCS to LTE2500 (1.71 to 2.69 GHz bandwidth 980 MHz).

이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

1 : 기판 11 : 측벽
2 : 급전망 3 : 기판
4 : 다이폴 소자 41 : 수평 다이폴 안테나
42 : 수직 다이폴 안테나 5, 6 : 급전라인
7 : 그라운드1: substrate 11: side wall
2: grade view 3: substrate
4: dipole element 41: horizontal dipole antenna
42: vertical dipole antenna 5, 6: feed line
7: Ground

Claims (5)

발생되는 송수신 전파를 반사하는 반사판;
상기 반사판 상에 형성되며, 급전망이 형성된 기판; 및
상기 반사판 및 기판 상에 수직 방향으로 설치되며, 서로 직각으로 교차되는 다이폴 소자를 포함하며,
상기 다이폴 소자는 서로 직각으로 교차되는 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나를 포함하며,
상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나는,
T 형상을 하고 있으며,
상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각을 좌우 대칭으로 하는 상부홈부와 하부홈부가 형성되어 있으며,
상기 상부홈부와 하부홈부 사이에 브리지가 형성되어 있으며,
상기 급전망에 접속되는 급전라인은 상기 브리지를 경유하여 상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 일면에 형성되어 있으며,
상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 하단에는 상기 기판 및 반사판에 형성된 홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성되어 있으며,
상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 타면에는 상기 브리지를 제외한 그라운드가 형성되어 있는 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나.
A reflection plate for reflecting the generated transmission / reception waves;
A substrate formed on the reflection plate, the substrate having an elevation view; And
And a dipole member installed perpendicularly to the reflection plate and the substrate and intersecting at right angles to each other,
Wherein the dipole element includes a horizontal dipole antenna and a vertical dipole antenna crossing at right angles to each other,
The horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna,
T shape,
Wherein the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna each have an upper groove portion and a lower groove portion symmetrical to each other,
A bridge is formed between the upper groove portion and the lower groove portion,
Wherein the feed line connected to the feed line is formed on one surface of each of the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna via the bridge,
Wherein the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna each have an insertion protrusion inserted into a groove formed in the substrate and the reflection plate,
Wherein a ground excluding the bridge is formed on the other surface of each of the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna.
제1항에 있어서,
상기 다이폴 소자의 배열 양측으로 상기 반사판의 측벽이 형성된 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나.
The method according to claim 1,
And a side wall of the reflection plate is formed on both sides of the arrangement of the dipole elements.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수평 다이폴 안테나 및 수직 다이폴 안테나 각각의 타면에 형성된 상기 그라운드는 상기 반사판에 접속되는 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나.
The method according to claim 1,
Wherein the ground formed on the other surface of each of the horizontal dipole antenna and the vertical dipole antenna is connected to the reflection plate.
제1항에 있어서,
상기 급전망은 체비셰프(Tschebyscheff) 배열을 이용하여 전력 분배가 이루어지며, 다수의 다이폴 소자로 서로 상이한 전력 분배 비율을 갖는 이동통신 기지국용 광대역 배열안테나.The method according to claim 1,
The wideband array antenna for a mobile communication base station has a power distribution ratio using a Chebysheff array and a power distribution ratio different from each other using a plurality of dipole elements.
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