KR101639601B1 - 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치 - Google Patents

무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 무지향성 안테나의 방위각 방향의 균일한 방사 특성을 특정한 방향으로 안테나 방사 패턴을 성형하기 위한 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 내부에 모노폴, 다이폴 또는 배열 소자들과 외부 레이돔을 포함하는 방사체; 상기 방사체를 지지하여 수직으로 세울 수 있는 지지대; 및 도체, 유전체 또는 자성체와 같은 물질을 이용한 한 개 이상의 저속파 지향체 구조이며, 불필요한 방향의 방사 전력을 특정 방향으로 증대시킬 수 있는 복수개의 지향체를 포함하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치에 관한 것이다.

Description

무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치{BEAM SHAPING ANTENNA EQUIPMENT WITH OMNIDIRECTIONAL RADIATOR}
본 발명은 종래의 무지향성 안테나의 방위각 방향의 균일한 방사 특성을 특정한 방향으로 안테나 방사 패턴을 성형하기 위한 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 내부에 모노폴, 다이폴 또는 배열 소자들과 외부 레이돔을 포함하는 방사체; 상기 방사체를 지지하여 수직으로 세울 수 있는 지지대; 및 도체, 유전체 또는 자성체와 같은 물질을 이용한 한 개 이상의 저속파 지향체 구조이며, 불필요한 방향의 방사 전력을 특정 방향으로 증대시킬 수 있는 복수개의 지향체를 포함하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치에 관한 것이다.
종래의 무선통신 기지국/중계기/단말기는 방위각(수평) 방향으로 무지향성 특성의 서비스를 위해 수직 방향으로 모노폴 또는 다이폴 형태의 안테나 종류들을 사용해 왔다.
또한, 앙각(수직) 방향으로 지향성을 증대하기 위해 수직 방향으로 선형 배열시키는 안테나 종류들을 사용해 왔다.
그러나, 이러한 무지향성 안테나 종류들은 특정한 실내외 무선 통신 환경 변화에 따라 특정한 방향에서 서비스 품질이 보장되지 않는 음영 서비스 지역이 발생되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 추가적인 중계 장치를 설치하거나 송신 전력을 증대시켜 문제점을 보완할 수 있으나, 상기 방법들은 추가적인 무선 장치 설치 비용을 증대시키고 주변 무선 시스템들간의 간섭 문제를 증대시킨다.
예를 들어, 일반적인 실내외 무선 랜 서비스(WiFi service)의 경우, 무선 AP 장치가 설치되는 공간 위치에 따라, 원하는 서비스 영역과 원하지 않는 서비스 영역으로 특정하게 구분할 수 있으나, 무지향성 안테나의 방사 특성상 이를 융통성 있게 지원하기 어려워 불필요한 송신 전력 낭비 문제와 인접 무선 랜 시스템과의 간섭 문제가 대두되고 있다.
또한, 도심형 섹터형 이동통신 기지국을 사용하지 않는 시골 지역의 무지향성 이동통신 기지국인 경우 사람들이 밀집된 지역과 밀집되지 않은 지역으로 구분될 수 있어 송신 방사 전력을 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있다.
이하, 본 발명과 관련된 선행기술에 대하여 간략하게 살펴본다. 먼저, 등록특허공보 제 10-0683177호에는 안정된 방사패턴을 갖는 초광대역 기판형 다이폴 안테나에 대해 기재되어 있다.
상기 기술의 청구항 1을 살펴보면, "유전체 기판; 상기 유전체 기판의 일면에 형성된 제1 방사체; 동축 케이블로부터 전송되는 에너지를 상기 제1 방사체로 전송하는 신호선; 및 상기 제1 방사체 및 상기 신호선과 이격되어 형성되며, 그 내부에 소정 형태의 복수의 슬릿을 각각 구비하는 복수의 제2 방사체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판형 다이폴 안테나."라고 기재되어 있다.
상기 기술은 동축 케이블의 외부 도체 바깥쪽에 생성되는 누설전류를 차단하여 안테나의 방사패턴에 왜곡이 없도록 한 초광대역 기판형 다이폴 안테나에 관한 기술이나, 특정한 방향으로 방사전력을 방사할 수 있는 기술에 대해서 기재하지 않고 있고, 불필요한 방향의 방사 전력을 특정 방향으로 증대시킬 수 있는 기술에 대해서도 기재하지 않고 있다.
따라서, 원하지 않는 서비스 영역으로의 불필요한 방사 전력을 원하는 서비스 영역으로 방사할 수 있으며 송신 방사 전력을 서비스 밀집 지역과 밀집되지 않은 지역으로 구분하여 수평 방향으로 특정한 방사 패턴을 제공하는 안테나 장치가 요구된다.
등록특허공보 제 10-0683177호(2007.02.15.)
본 발명의 목적은, 원하지 않는 서비스 영역으로의 불필요한 방사 전력을 원하는 서비스 영역으로 방사하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 송신 방사 전력을 서비스 밀집 지역과 밀집되지 않은 지역으로 구분하여 방사하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 송신 전력을 효율적으로 사용하도록 하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 수신 감도를 증대시키고 저가의 빔 성형 안테나 장치를 제공하는 데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치는 내부에 모노폴, 다이폴 또는 배열 소자들과 외부 레이돔을 포함하는 방사체; 상기 방사체를 지지하여 수직으로 세울 수 있는 지지대; 및 도체, 유전체 또는 자성체와 같은 물질을 이용한 한 개 이상의 저속파 지향체 구조이며, 불필요한 방향의 방사 전력을 특정 방향으로 증대시킬 수 있는 복수개의 지향체를 포함하여 이루어진다.
본 발명은, 원하지 않는 서비스 영역으로의 불필요한 방사 전력을 원하는 서비스 영역으로 방사할 수 있는 효과를 보유하고 있다.
본 발명은, 송신 방사 전력을 서비스 밀집 지역과 밀집되지 않은 지역으로 구분하여 방사할 수 있는 효과를 보유하고 있다.
본 발명은, 송신 전력을 효율적으로 사용할 수 있는 효과를 보유하고 있다.
본 발명은, 수신 감도를 증대시킬 수 있는 효과를 보유하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 방위각 방향으로 무지향성 방사 특성을 갖는 무지향성 안테나의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 무지향성 방사 특성을 갖는 안테나의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 19는 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 실시예와 상기 안테나를 설명하기 위한 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
도 1은 종래 기술에 따른 방위각 방향으로 무지향성 방사 특성을 갖는 무지향성 안테나의 구성을 나타낸 도면이다.
무지향성 안테나는 수평 방향으로 360°전 방향으로 고르게 전자파가 방사되는 안테나이다.
여기에서 상기 무지향성 안테나는 방사체(10) 및 지지대(20)로 구성될 수 있고, 상기 방사체(10)는 내부에 모노폴/다이폴 소자 또는 배열 소자들 및 외부 레이돔을 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지대(20)는 방사체(10)를 지지하여 수직으로 세우는 역할을 수행할 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 무지향성 방사 특성을 갖는 안테나의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 2의 (a)는 종래 기술에 따른 무지향성 방사 특성을 갖는 안테나의 방위각 및 앙각 방향의 방사 패턴 특성을 나타낸 도면이며, 도 2의 (b)는 종래 기술에 따른 무지향성 방사 특성을 갖는 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
방위각 방향으로 균일한 무지향성 방사 패턴 특성 및 앙각 방향으로는 일정한 3dB 빔 폭을 갖는 8자형 방사 패턴 특성을 볼 수 있다.
도 3 내지 도 19는 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 실시예와 상기 안테나를 설명하기 위한 것 이다.
도 3은 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 제 1실시예를 나타낸 도면이다.
제 1실시예에 따른 빔 성형 안테나는 도 1의 무지향성 안테나 외부에 제1 지향체(30)를 부착하여 불필요한 방향의 방사 전력을 특정 방향으로 증대시키는 기능을 가질 수 있다.
여기에서 상기 불필요한 방향은 180°방향을 나타낼 수 있으며, 상기 특정 방향은 0°방향을 나타낼 수 있다.
상기 제1 지향체(30)는 얇은 도체 형태로 제작될 수 있고, 안테나의 입력 임피던스 정합 특성을 고려하여 방사체(10)로부터 일정 거리에 수직 방향으로 위치할 수 있으며, 안테나 레이돔에 부착될 수 있다.
여기에서 상기 제1 지향체(30)의 수직 방향 길이는 반파장보다 작게 구성할 수 있는데, 상기 제1 지향체(30)의 수직 방향 길이를 반파장보다 작게 구성하는 이유는 수직 방향 길이가 반파장보다 클 경우 입력 임피던스 정합 특성도 열화되며 반사체 역할을 할 수 있기 때문이다.
도 4의 (a)는 도 3에 따른 빔 성형 안테나의 방위각 특정 방향(0°)으로의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 도 3에 따른 빔 성형 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3에 따른 빔 성형 안테나는 제1 지향체(30)로 인하여 방위각 특정 방향으로 1~1.5dB 증대 효과를 가져올 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 제 2실시예를 나타낸 도면이다.
제 2실시예에 따른 빔 성형 안테나 장치는 방위각 특정 방향으로 지향성을 더 증대하기 위해 안테나 외부에 방위각 특정 방향으로 돌출된 제2 지향체(40)를 부착할 수 있다.
상기 돌출된 제2 지향체(40)의 외부 형상은 임의로 제작될 수 있으나, 동작 주파수 대역에서 저속파 지향체 구조(Slow-wave director structure) 특성을 가져야 한다.
따라서, 상기 제2 지향체(40)의 부피는 동작 주파수 및 특정한 전기적 특성(유전율 또는 투자율)을 고려하여 설계되어야 하는데, 돌출된 제2 지향체(40)의 전기적 특성(유전율 또는 투자율) 값이 너무 클 경우에는 제2 지향체(40)가 아닌 반사체의 역할을 할 수도 있다.
또한, 상기 돌출된 제2 지향체(40)는 방사체의 외부 레이돔과 분리된 독립적인 형태로 제작되어 간접적으로 탈 부착되거나 방사체의 외부 레이돔과 일체형으로 제작될 수도 있다.
도 6의 (a)는 도 5에 따른 빔 성형 안테나의 방위각 특정 방향(0°)으로의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이고, 도 6의 (b)는 도 5에 따른 빔 성형 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 5에 따른 한 개의 돌출 제2 지향체(40)를 갖는 빔 성형 안테나는 제2 지향체(40)로 인하여 방위각 특정 방향으로 2dB 이상의 이득 증대 효과를 가져올 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 제 3실시예를 나타낸 도면이다.
도 5에 따른 돌출된 제2 지향체(40)는 유전체 또는 자성체로 제작되어 무게가 무거울 수 있으며, 특히 낮은 주파수 대역에서 그 무게가 더 무거워질 수 있다.
따라서 제 3실시예에서 돌출된 제2 지향체(40)를 대체할 수 있는 다중 도체 막대 배열 구조형 제3 지향체(50) 구조를 구성할 수 있다.
도 7의 (a)는 제 3실시예에 따른 빔 성형 안테나의 삼차원도를 나타낸 도면이고, 도 7의 (b)는 제 3실시예에 따른 빔 성형 안테나의 정면도를 나타낸 도면이다.
다중 도체 막대 배열 구조형 제3 지향체(50)는 동일 평면상에 선형 배열될 수 있고, 얇은 필름상에 구현하여 얇은 유전체 막대에 부착하거나 얇은 유전체 막대에 직접 도체 프린팅하거나 유전체 또는 자성체 기판상에 구현 제작할 수도 있다.
여기에서 상기 다중 도체 막대 배열 구조형 제3 지향체(50)는 동작 주파수 대역에서 저속파 지향체 구조(Slow-wave director structure) 특성을 가져야 한다.
상기 저속파 지향체 구조는 동작 주파수 대역에서 방사체로부터 자유공간으로 방사된 방사 전력을 자유공간상의 전파 속도보다 느리게 전파하여 공간적으로 동일 위상 영역을 확장(등가적으로, 안테나 방사 영역 증대)하여 안테나 지향성(또는 안테나 이득)을 증대시켜주는 물리적 구조를 뜻한다.
따라서, 상기 제3 지향체(50)의 변수들(배열 간격, 도체 막대 폭 및 길이 등)은 다중 도체 막대 배열 구조들이 구현되는 유전율 또는 투자율의 전기적/물리적 특성을 반영하여 결정할 수 있다.
도 8은 도 7에 따른 빔 성형 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 7에 따른 다중 도체 막대 배열 구조형 제3 지향체(50) 구조를 갖는 빔 성형 안테나는 다중 도체 막대 배열 구조의 전체 길이에 따라 증가하는 특성을 보이며, 통상적으로 2~5dB 이득 증대 효과를 가져올 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 제 4실시예를 나타낸 도면이다.
제 4실시예에 따른 빔 성형 안테나 구조는 도 5의 안테나 구조보다 방위각 특정 방향으로 지향성을 더 증대하기 위해 안테나 외부에 방위각 특정 방향으로 두 개의 돌출된 제4 지향체1(60) 및 제4 지향체2(61)를 부착하는 안테나 구조를 구성할 수 있다.
상기 제4 지향체들(60 및 61)은 방사체의 외부 레이돔과 분리된 독립적인 형태로 제작되어 간접적으로 탈부착되거나 방사체의 외부 레이돔과 일체형으로 제작될 수도 있다.
도 10의 (a)는 도 9에 따른 빔 성형 안테나의 방위각 특정 방향(0°)으로의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이고, 도 10의 (b)는 도 9에 따른 빔 성형 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 10에 따른 빔 성형 안테나의 방향은 두 돌출 제4 지향체들(60 및 61)간의 중심 방향(0°)이며, 약 5dB 이상의 지향성 증대 효과를 제공할 수 있다.
또한, 방위각 방향 및 앙각 방향으로도 지향성 증대(3dB빔 폭 감소) 효과를 볼 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 제 5실시예를 나타낸 도면이다.
제 5실시예에 따른 빔 성형 안테나 장치는 도 5의 빔 성형 안테나의 방위각 방향의 방사 패턴 특성을 보완하기 위하여, 주 돌출 제5 지향체(70) 주위에 두 개 이상의 보조 제5 지향체들(71 및 72)을 부착함으로써 원하는 방향으로의 방사 패턴을 성형할 수 있다.
여기에서 보조 제5 지향체들(71 및 72)의 돌출 길이 및 지향체(70)와 이루는 회전각(α)은 원하는 빔 성형 조건에 따라 결정될 수 있으며, 보조 제5 지향체들(71 및 72)은 방사체의 외부 레이돔과 분리된 독립적인 형태로 제작되어 탈부착될 수 있으며, 방사체의 외부 레이돔과 일체형으로 제작될 수도 있다.
도 12의 (a)는 도 11에 따른 빔 성형 안테나의 방위각 특정 방향(0°)으로의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이고, 도 12의 (b)는 도 11에 따른 빔 성형 안테나의 앙각 특정 방향(0°)으로의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이며, 도 12의 (c)는 도 11에 따른 빔 성형 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 12의 (a), (b) 및 (c)의 방사 패턴 특성은 무지향성 방사 패턴 특성 대비 지향성 빔 성형 방사 패턴 특성을 보여줌을 알 수 있다.
여기에서 빔 성형되는 방향은 주 돌출 제5 지향체(70) 방향(0°)이며, 약 3.5dB 이상의 지향성 증대 효과를 제공하며, 후방 방사 특성이 대폭 감소됨을 알 수 있다.
또한, 방위각 및 앙각 방향으로도 지향성 증대(3dB 빔 폭 감소) 효과를 볼 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 제 6실시예를 나타낸 도면이다.
제 6실시예에 따른 빔 성형 안테나 장치는 방위각 방향으로 다수개의 대칭적인 돌출 제6 지향체들(80~87)을 갖는 빔 성형 안테나 구조를 구성한다.
여기에서 동일한 전기적 및 물리적 치수를 갖는 돌출 제6 지향체(80~87)들이 일정한 회전각(α, 바람직하게 α=45°)을 갖고 방위각 방향으로 배치될 수 있다.
방사체(10) 주위에 방위각 방향으로 다수개의 돌출 제6 지향체들(80~87)로 인하여 입력 임피던스 변화가 크게 영향을 받으므로, 돌출 제6 지향체(80~87)의 전기적 및 물리적 조건하에서 방사체(10)의 세심한 입력 정합 설계가 요구될 수 있다.
도 14의 (a)는 도 13에 따른 빔 성형 안테나의 방위각 방향의 방사 특성을 나타낸 도면이고, 도 14의 (b)는 도 13에 따른 빔 성형 안테나의 앙각 방향에서의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이며, 도 14의 (c)는 도 13에 따른 빔 성형 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
돌출 제6 지향체들(80~87)의 방위각 방향으로의 상호 대칭성 구조로 인하여 제 6실시예 따른 빔 성형 안테나 구조는 방위각 방향으로는 ±0.2dB 이내의 리플 특성을 갖는 무지향성 방사 특성을 보여줄 수 있으며, 앙각 방향으로는 2~3dB 정도의 지향성 증대(앙각 방향의 3dB 빔 폭 감소) 효과를 제공할 수 있다.
도 15는 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 제 7실시예를 나타낸 도면이다.
제 7실시예는 앙각 방향에서의 빔 틸팅(β) 기능을 보여주는 빔 성형 안테나 구조이다.
즉, 도 9의 빔 성형 안테나 구조에서 다중 도체 막대 배열 구조의 제4 지향체(60)만을 앙각 방향으로 기울여 안테나 빔을 기울이는 기능을 제공할 수 있다.
여기에서 위상 지연 효과를 효율적으로 보상하기 위하여 한 개 이상의 제7 보조 지향체(91)가 사용될 수 있으며, 전기적 앙각 빔 틸팅 특성은 제7 지향체(90)의 물리적 기울기보다 작을 수 있다.
도 16의 (a)는 도 15에 따른 빔 성형 안테나의 방위각 특정 방향(0°)으로의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이고, 도 16의 (b)는 도 15에 따른 빔 성형 안테나의 앙각 특정 방향(β=14°)에서의 방사 특성 증대를 나타낸 도면이며, 도 16의 (c)는 도 15에 따른 빔 성형 안테나의 앙각 빔 틸팅(β=14°)을 위한 빔 성형 안테나의 삼차원 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 16의 (a), (b) 및 (c)의 방사 패턴 특성은 무지향성 방사 패턴 특성 대비 방위각 및 앙각 방향으로 4dB 이상의 지향성 증대 효과 및 앙각 방향으로의 빔 틸팅(β=14°) 효과를 보여준다.
도 17은 본 발명에 따른 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치의 수직 선형 방사체 배열에 부착된 돌출 지향체 배열을 갖는 빔 성형을 나타낸 도면이다.
도 17에 따른 빔 성형은 수직 선형 방사체 배열(10)에 부착된 돌출 제7 지향체 배열(90~97)을 갖는 빔 성형 안테나 구조를 구성한다.
돌출 제7 지향체 배열(90~97)들은 통상적으로 동일한 전기적 및 물리적 치수를 가질 수 있으며, 수직 선형 방사체 배열(11)의 외부 레이돔과 분리된 독립적인 형태로 제작되어 간접적으로 탈부착되거나 방사체 배열(11)의 외부 레이돔과 일체형으로 제작될 수도 있다.
도 18의 (a)는 도 3에 따른 빔 성형 안테나를 이용한 MIMO 안테나 개념도를 나타낸 도면이고, 도 18의 (b)는 도 5에 따른 빔 성형 안테나를 이용한 MIMO 안테나 개념도를 나타낸 것이다.
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output; 다중 입력 다중 출력)는 무선 통신의 용량을 높이기 위한 안테나 기술로서, 기지국과 단말기에 여러 안테나를 사용하여 사용된 안테나 수에 비례하여 용량을 높이는 기술이다.
도 18의 (a)는 MIMO 성능을 개선하기 위하여, 도 3에 따른 빔 성형 안테나 4개를 4군데 코너에 부착하되, 각 제1 지향체(30)들이 특정한 방위각 방향으로 지향하는 MIMO 안테나 개념도를 보여준다.
또한, 도 18의 (b)는 MIMO 성능을 개선하기 위하여, 도 5에 따른 빔 성형 안테나 4개를 선형 등간격으로 배열하되, 돌출 제2 지향체(40)들이 서로 상이하게 특정 방위각 방향으로 지향될 수 있다.
한편, 상기에서 도 1 내지 도 18을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 18의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
10 : 방사체 11 : 방사체 배열
20 : 지지대 30 : 제1 지향체
40 : 제2 지향체 50 : 제3 지향체
60 : 제4 지향체1 61 : 제4 지향체2
70 : 제5 지향체1 71 : 제5 지향체2
72 : 제5 지향체3 80 : 제6 지향체1
81 : 제6 지향체2 82 : 제6 지향체3
83 : 제6 지향체4 84 : 제6 지향체5
85 : 제6 지향체6 86 : 제6 지향체7
87 : 제6 지향체8 90 : 제7 지향체
91 : 제7 보조 지향체 100 : 제8 지향체1
101 : 제8 지향체2 102 : 제8 지향체3
103 : 제8 지향체4 104 : 제8 지향체5
105 : 제8 지향체6 106 : 제8 지향체7
107 : 제8 지향체8

Claims (10)

  1. 내부에 모노폴, 다이폴 또는 배열 소자들과 외부 레이돔을 포함하는 방사체;
    상기 방사체를 지지하여 수직으로 세울 수 있는 지지대; 및
    도체, 유전체 또는 자성체와 같은 물질을 이용한 한 개 이상의 저속파 지향체 구조이며, 불필요한 방향의 방사 전력을 특정 방향으로 증대시킬 수 있는 복수개의 지향체를 포함하되,
    상기 지향체는,
    방사체의 외부 레이돔과 분리될 수 있고, 상기 레이돔에 탈부착하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지향체는,
    1개 또는 2개의 얇은 도체 막대 형태의 저속파 지향체 구조로 구성되고, 상기 방사체의 외부 레이돔 안쪽 표면 또는 바깥쪽 표면에 부착하여 방위각(수평) 방향의 안테나 방사 패턴을 성형하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지향체는,
    테이퍼형 구조(형상이 점차적 줄어드는 구조)로 제작하여 레이돔 외부에 방위각 방향으로 하나 이상 돌출 배치하여 방위각(수평) 방향의 안테나 방사 패턴을 성형하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 지향체는,
    테이퍼형 다중 도체 막대 배열 구조를 저속파 지향체 소자로 사용하여 레이돔 외부에 방위각 방향으로 하나 이상 돌출 배치하여 방위각(수평) 방향의 안테나 방사 패턴을 성형하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 지향체는,
    방사체의 외부 레이돔과 동일한 재질의 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 지향체는,
    다중 도체 막대 배열 구조의 지향체만을 앙각 방향으로 기울여 앙각 방향에서의 빔 틸팅(β) 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지향체는,
    다중 도체 막대 배열 구조 내부에 한 개 이상의 보조 지향체 소자를 사용하여 앙각 방향에서의 빔 틸팅(β) 기능을 위한 위상 지연 효과를 보상하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 지향체는,
    수직 선형 방사체 배열의 외부 레이돔에 한 개 이상의 저속파 지향체 소자들을 부착하여 특정 방위각(수평) 방향의 안테나 방사 패턴을 성형하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
  10. 청구항 1 내지 5 및 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    청구항 1 내지 5 및 7 내지 9 에 기재된 지향체를 포함하는 빔 성형 안테나 구조 중에서 어느 하나 이상을 사용하여 MIMO 안테나를 구성할 수 있고,
    상기 MIMO 안테나의 성능을 개선하기 위해 각 안테나에 부착된 저속파 지향체 소자들의 방위각 방향을 독립적으로 조정하여 각 특정 방위각(수평) 방향의 안테나 방사 패턴을 성형하는 것을 특징으로 하는 무지향성 방사체를 갖는 빔 성형 안테나 장치.
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Citations (4)

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KR20010101739A (ko) * 1999-01-28 2001-11-14 마찌다 가쯔히꼬 안테나 시스템
KR100683177B1 (ko) 2005-01-18 2007-02-15 삼성전자주식회사 안정된 방사패턴을 갖는 초광대역 기판형 다이폴 안테나
KR20070062890A (ko) * 2005-12-13 2007-06-18 주식회사 케이엠더블유 이동통신 기지국용 가변 빔 제어 안테나
KR20100030644A (ko) * 2010-02-28 2010-03-18 이은형 무지향성 빔 패턴을 갖는 직교 교차 다이폴 안테나 구조

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