KR101665158B1 - 조정가능한 빔 특성들을 갖는 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직교 편파들과 각각 연관된 제1 및 제2 급전점을 갖는 다수의 어레이 엘리먼트들로서, 각 어레이 엘리먼트는 직교 편파들과 각각 연관된 제1 및 제2 위상 중심을 갖고, 상기 어레이 엘리먼트들의 제1 및 제2 위상 중심들은 적어도 2개의 컬럼들에 배열되는, 상기 다수의 어레이 엘리먼트들, 및 각자의 공급 네트워크를 통해 적어도 2개의 컬럼들에 배열된 제1 위상 중심 및 제2 위상 중심을 갖는 적어도 2개의 어레이 엘리먼트의 제1 및 제2 급전점들에 접속된 하나의 포트를 포함하는 안테나에 관한 것이다. 공급 네트워크는 안테나 포트에 접속된 프라이머리 접속, 및 적어도 4개의 세컨더리 접속들을 갖는 빔 형성 네트워크를 포함한다. 빔 형성 네트워크는 제1 급전점과 제2 급전점 사이의 전력을 분할하고, 상이한 컬럼들에 배열된 위상 중심을 갖는 각자의 급전점들 사이의 위상 시프트 차이를 제어한다.

Description

조정가능한 빔 특성들을 갖는 안테나{AN ANTENNA WITH ADJUSTABLE BEAM CHARACTERISTICS}
본 발명은 빔 폭 및 빔 포인팅과 같은 조정가능한 빔 특성들을 갖는 안테나에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 안테나가 제공된 통신 디바이스 및 통신 시스템에 관한 것이다.
지금까지 모바일 통신에 사용된 대부분의 기지국 안테나들은 다소의 고정 특성들을 계획적으로 갖는다. 하나의 예외가 빈번하게 사용된 특징인 전기적 빔 틸트이다. 또한, 빔 폭 및/또는 방향이 변경될 수 있는 몇몇 제품들이 존재한다.
특성들(파라미터들)이 변경될 수 있거나 조정될 수 있는 안테나들을 배치하는 것은, 그 배치 이후에, 안테나들이,
- 장기적으로 파라미터들을 변경함으로써 네트워크를 동조시키고,
- 예를 들어, 24시간에 걸쳐 트래픽 부하에서의 변동을 처리하기 위해 단기적으로 네트워크를 동조시키는 것을 가능하게 하기 때문에 관심 대상이다.
따라서, 이들 특징들을 달성하기 위해 빔 폭을 조정하고 빔 포인팅 방향을 조정할 수 있어야 하는 필요성이 있다.
이들 특징들의 현재의 구현들은 비교적 복잡한 기계적 설계들을 발생시키는 안테나의 기계적 회전 또는 이동 부품들에 기초한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 해결방안에 비하여 더욱 플렉시블하고 더 단순한 설계를 갖는 조정가능한 빔 특성들을 갖는 안테나를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 다수의 어레이 엘리먼트들로서, 각 어레이 엘리먼트는 제1 편파(polarization)와 연관된 제1 급전점(feeding point) 및 제1 편파에 직교하는 제2 편파와 연관된 제2 급전점을 포함하고, 제1 편파와 연관된 제1 위상 중심 및 제2 편파와 연관된 제2 위상 중심을 가지며, 어레이 엘리먼트들의 제1 및 제2 위상 중심들은 적어도 2개의 컬럼들에 배열되는, 상기 다수의 어레이 엘리먼트들; 및 하나 이상의 안테나 포트들로서, 각 안테나 포트는 각자의 공급 네트워크를 통해 적어도 2개의 컬럼들에 배열된 제1 위상 중심 및 제2 위상 중심을 갖는 적어도 2개의 어레이 엘리먼트들의 제1 및 제2 급전점들에 접속되는, 상기 하나 이상의 안테나를 포함하는 조정가능한 빔 특정을 갖는 안테나에 의해 달성된다. 각자의 공급 네트워크는 각자의 안테나 포트에 접속된 프라이머리(primary) 접속, 및 적어도 4개의 세컨더리(secondary) 접속들을 갖는 빔 형성 네트워크를 포함하고, 빔 형성 네트워크는 접속된 어레이 엘리먼트들의 제1 급전점과 제2 급전점 사이의 전력을 분할하고, 상이한 컬럼들에 배열된 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 제1 급전점들 사이 및 상이한 컬럼들에 배열된 제2 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트의 제2 급전점들 사이의 위상 시프트 차이를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 이점은, 조정가능한 빔 폭 및/또는 빔 포인팅을 갖는 안테나가 달성될 수도 있다는 것이다. 빔 폭 및/또는 빔 포인팅은 단순한 가변 위상 시프터에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 가변 위상 시프터는 원격 전기적 틸트 제어를 위해 기지국 안테나들에서 빈번하게 사용되고 있는 유사한 기술에 기초할 수 있다.
다른 목적들 및 이점들은 당업자가 상세한 설명으로부터 발견할 수도 있다.
본 발명은 제한하지 않는 예들로서 제공되는 아래의 도면들과 관련하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수도 있는 제1 안테나 구성을 도시한다.
도 2는 고도 빔 형성을 위해 사용될 수도 있는 도 1의 안테나 구성의 분배 네트워크들의 예들을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 단일 빔 안테나를 획득하기 위해 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같은 분배 네트워크들에 접속되도록 의도된 본 발명에 따른 빔 형성 네트워크를 도시한다.
도 4는 도 3의 빔 형성 네트워크의 구현을 도시한다.
도 5는 제1 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리(column separation)
Figure 112012063183019-pct00001
를 갖는 본 발명에 따른 제1 단일 빔 안테나에 대한 예측 방위(azimuth) 빔 패턴을 도시한다.
도 6은 제1 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00002
를 갖는 본 발명에 따른 제1 단일 빔 안테나에 대한 예측 고도 빔 패턴을 도시한다.
도 7은 제2 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00003
를 갖는 본 발명에 따른 제1 단일 빔 안테나에 대한 예측 방위 빔 패턴을 도시한다.
도 8은 제2 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00004
를 갖는 본 발명에 따른 제1 단일 빔 안테나에 대한 예측 고도 빔 패턴을 도시한다.
도 9는 제3 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00005
를 갖는 본 발명에 따른 제2 단일 빔 안테나에 대한 예측 방위 안테나 패턴을 도시한다.
도 10은 제4 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00006
를 갖는 본 발명에 따른 제2 단일 빔 안테나에 대한 예측 방위 안테나 패턴을 도시한다.
도 11은 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수도 있는 제2 안테나 구성을 도시한다.
도 12는 고도 빔 형성을 위해 사용될 수도 있는 도 11의 안테나 구성의 분배 네트워크들의 예들을 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 제1 듀얼 빔 안테나를 획득하기 위해 도 11 및 도 12에 예시된 바와 같은 분배 네트워크들에 접속되도록 의도된 본 발명에 따른 듀얼 빔 형성 네트워크의 제1 실시예를 도시한다.
도 14는 제1 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00007
를 갖는 본 발명에 따른 제1 듀얼 빔 안테나에 대한 예측 방위 빔 패턴을 도시한다.
도 15는 제1 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00008
를 갖는 본 발명에 따른 제1 듀얼 빔 안테나에 대한 예측 고도 빔 패턴을 도시한다.
도 16은 제2 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00009
를 갖는 본 발명에 따른 제1 듀얼 빔 안테나에 대한 예측 방위 안테나 패턴을 도시한다.
도 17은 제2 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00010
를 갖는 본 발명에 따른 제1 듀얼 빔 안테나에 대한 예측 고도 빔 패턴을 도시한다.
도 18은 본 발명에 따른 제2 듀얼 빔 안테나를 획득하기 위해 도 11 및 도 12에 예시된 바와 같은 분배 네트워크들에 접속되도록 의도된 본 발명에 따른 듀얼 빔 형성 네트워크의 제2 실시예를 도시한다.
도 19는 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수도 있는 제3 안테나 구성을 도시한다.
도 20은 본 발명에 따른 제2 듀얼 빔 안테나를 획득하기 위해 도 19에 예시된 바와 같은 분배 네트워크에 접속되도록 의도된 본 발명에 따른 듀얼 빔 형성 네트워크의 제3 실시예를 도시한다.
도 21은 제5 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00011
를 갖는 본 발명에 따른 제2 듀얼 빔 안테나에 대한 예측 방위 빔 패턴을 도시한다.
도 22는 제5 세트의 위상차들을 갖는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00012
를 갖는 본 발명에 따른 제2 듀얼 빔 안테나에 대한 예측 고도 빔 패턴을 도시한다.
도 23은 본 발명에 따른 단일 빔 안테나에서의 어레이 엘리먼트들의 상이한 구현들을 도시한다.
도 24는 본 발명에 따른 듀얼 빔 안테나에서의 어레이 엘리먼트들의 예시적인 구현을 도시한다.
도 25는 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수도 있는 일반 안테나 구성을 도시한다.
도 26a 내지 도 26d는 어레이 엘리먼트들의 4개의 대안의 구현들을 도시한다.
도 27은 본 발명에 따른 제3 단일 빔 안테나를 도시한다.
도 28은 본 발명에 따른 제3 듀얼 빔 안테나를 도시한다.
본 발명의 기본 개념은 조정가능한 빔 폭 및/또는 빔 포인팅을 갖는 안테나이다. 이 안테나는 각각이 제1 편파와 연관된 제1 급전점 및 제1 편파와 직교하는 제2 편파와 연관된 제2 급전점을 갖는 다수의 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들을 포함한다. 각 어레이 엘리먼트는 2개의 위상 중심들을 갖는데, 제1 위상 중심은 제1 편파와 연관되고, 제2 위상 중심은 제2 편파와 연관된다. 제1 위상 중심 및 제2 위상 중심은 실제 어레이 엘리먼트 구성에 의존하여 일치하거나 상이할 수도 있다.
위상 중심은 "그 중심이 구의 반경이 원거리장으로 연장하는 구의 중심으로서 취해질 때, 방사 구의 표면상의 소정의 필드 컴포넌트의 위상이 방사가 현저한 구의 부분상에서 적어도 본질적으로 일정하도록 안테나와 연관된 포인트의 위치"로서 정의되고, IEEE Definitions of Terms For Antennas, IEEE Std 145-1993(ISBN 1-55937-317-2)를 참조.
아래의 예시적인 예들에서, 다수의 어레이 엘리먼트들의 제1 및 제2 위상 중심들은, 상이한 컬럼들에 배열된 제1 위상 중심들 사이의 거리가 본 발명을 사용하여 송/수신된 신호의 0.3 파장들 보다 크도록, 더욱 바람직하게는 0.5 파장들 보다 크도록 적어도 2개의 컬럼들에 배열된다. 상이한 컬럼들에 배열된 제2 위상 중심들에 대해 동일하게 적용된다. 각 컬럼에 대해, 동일한 편파와 연관된 적어도 하나의 급전점들이 분배 네트워크를 통해 접속되어, 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들이 사용될 때 컬럼 마다 적어도 하나의 선형 어레이를 발생시킨다.
동일한 편파지만 상이한 컬럼으로부터의 선형 어레이들은 위상 시프터 및 전력 분할 디바이스에 의해 결합된다. 위상 시프터 및 전력 분할 디바이스는 가변의 상대적 위상차로 전력을 스플릿한다. 이것은 각 편파에 대한 하나 이상의 빔 포트들을 발생시키고, 여기서, 빔에 대한 수평 빔 포인팅이 빔 포트와 연관된 위상 시프터 및 전력 분할 디바이스의 가변 위상차에 의해 제어될 수 있다. 빔들 중 적어도 하나는 하나의 편파를 갖고, 빔들 중 적어도 하나는 제1 편파에 직교하는 제2 편파를 갖는다.
직교 편파들의 빔 포트들은 하나 이상의 안테나 포트들을 갖는 안테나들이 제공되는 경우에 쌍으로 결합된다. 이러한 기술에 의해, 하나 이상의 안테나 포트들과 연관된 빔들의 빔 폭 및 빔 포인팅은 위상 시프터 및 전력 분할 디바이스들에 대한 상대적 위상차를 변경함으로써 제어될 수 있다.
아래에서, 어레이 엘리먼트들은 듀얼 분극 방사 엘리먼트들, 또는 컬럼 분리 및 로우 분리를 갖는 하나 이상의 컬럼들에서 배열된 직교 편파들을 갖는 2개의 단일 분극 엘리먼트들로서 예시된다. 이들 실시예들은 각 실시예의 설명에서 명백하게 논의되지 않더라도, 적어도 2개의 컬럼들에서 제1 위상 중심들 및 제2 위상 중심들을 배열하는 요건을 충족시킨다.
도 1은 각각이 2개의 듀얼 분극 방사 엘리먼트들을 갖는 어레이 엘리먼트들의 N개의 그룹을 갖는 안테나 구성(좌측)을 도시한다. 우측에는, 그룹 "n"내의 방사 엘리먼트들의 인덱싱이 도시되어 있다. 엘리먼트들은 포트 A 내지 D에 각각 접속된 4개의 선형 어레이들을 형성하도록 배열된다. 이러한 실시예에서, 각 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들(11)은 제1 편파, 예를 들어, 수직 편파와 연관된 제1 위상 중심, 및 제2 편파, 즉, 제1 편파가 수직인 경우에 수평 편파와 연관된 제2 위상 중심을 갖는다. 모든 어레이 엘리먼트들은 이러한 실시예에서 동일하고, 어레이 엘리먼트들(11)의 제1 위상 중심은 2개의 컬럼들에서 배열되고, 어레이 엘리먼트들(11)의 제2 위상 중심이 또한 2개의 컬럼들에서 배열되고, 각 컬럼은 N개의 어레이 엘리먼트들을 포함한다.
도 2는 포트 A 및 포트 B에 대한 분배 네트워크들의 예들을 도시하고, 도 3은 위상 시프터 및 전력 콤바이너들/스플리터들을 구성하는 빔 폭 및 빔 포인팅 조정을 위한 빔 형성 네트워크를 도시한다.
도 1 내지 도 3은 이러한 예에서는 단일 빔 안테나인 본 발명에 따른 안테나의 제1 실시예를 함께 예시한다. 단일 빔 안테나는 컬럼 분리
Figure 112012063183019-pct00013
및 로우 분리
Figure 112012063183019-pct00014
를 갖는, 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들(11)의 N개의 그룹들의 2개의 컬럼들을 갖는 안테나 구성(10)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 각 그룹 "n"은 2개의 수직 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00015
및
Figure 112012063183019-pct00016
), 및 2개의 수평 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00017
및
Figure 112012063183019-pct00018
)(n=1 내지 N)을 포함하고, 여기서, N은 적어도 하나(N≥1)이고, 바람직하게는, 2개 보다 많다(N>2). 각 어레이 엘리먼트(11)는 2개의 급전점들(미도시)을 갖는데, 제1 급전점은 수직 편파와 연관되고, 즉, 제1 컬럼(12)에서의 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00019
) 및 제2 컬럼(14)에서의 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00020
)에 각각 접속되고, 제2 급전점은 수평 편파와 연관되고, 즉, 제1 컬럼(12)에서의 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00021
) 및 제2 컬럼(14)에서의 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00022
)에 각각 접속된다(도 1 참조).
좌측 컬럼(12)에서의 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00023
)에 접속된 제1 급전점은 제1 분배 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00024
)를 통해 접속되고, 바람직하게는 포트 A에 대한 고도 빔 형성 네트워크로서 구현되고, 좌측 컬럼(12)에서의 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00025
)에 접속된 제2 급전점들은 제2 분배 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00026
)를 통해 접속되고, 바람직하게는 포트 B에 대한 고도 빔 형성 네트워크로서 구현된다(도 2 참조). 유사하게, 우측 컬럼(14)에서의 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00027
및
Figure 112012063183019-pct00028
)에 접속된 급전점들은 개별 분배 네트워크들(미도시)을 통해 접속되고, 바람직하게는 포트 C 및 포트 D 각각에 대한 고도 빔 형성 네트워크들로서 구현된다. 따라서, 각 컬럼에 대해, 분배 네트워크는 포트들을 동일한 편파를 갖는 어레이 엘리먼트들(11)의 급전점들에 배타적으로 접속시키고, 즉, 포트 A를 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00029
)에 접속시키고, 포트 B를 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00030
)에 접속시킨다.
4개의 포트들(포트 A 내지 포트 D)이 도 3에 예시한 바와 같이 빔 형성 네트워크(20)에 의해 하나의 안테나 포트(포트 1)에 결합된다. 빔 형성 네트워크(20)에는 안테나 포트 1에 접속되도록 의도된 프라이머리 접속(19) 및 4개의 세컨더리 접속(
Figure 112012063183019-pct00031
)이 제공된다. 각 포트(A, B, C 및 D)는 빔 형성 네트워크(20)의 세컨더리 접속(
Figure 112012063183019-pct00032
및
Figure 112012063183019-pct00033
) 각각에 접속된다. 제1 컬럼(12)의 포트 A에 대응하는 수직 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(14)의 포트 C에 대응하는 수직 분극 선형 어레이는 위상 시프트차를 제어하고 컬럼들 사이의 전력을 스플릿하는 제1 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다. 제1 위상 시프팅 네트워크는 컬럼들 사이의 전력을 스플릿하는 제1 세컨더리 전력 콤바이너/스플리터(
Figure 112012063183019-pct00034
), 및 위상 시프트들(
Figure 112012063183019-pct00035
및
Figure 112012063183019-pct00036
) 각각을 적용하는 가변 위상 시프터들(
Figure 112012063183019-pct00037
및
Figure 112012063183019-pct00038
)을 포함한다. 제1 컬럼(12)의 포트 B에 대응하는 수평 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(14)의 포트 D에 대응하는 수평 분극 선형 어레이는 컬럼들 사이의 전력을 스플릿하는 제2 세컨더리 전력 콤바이너/스플리터(
Figure 112012063183019-pct00039
), 및 위상 시프트들(
Figure 112012063183019-pct00040
및
Figure 112012063183019-pct00041
)을 적용하는 가변 위상 시프터들(
Figure 112012063183019-pct00042
및
Figure 112012063183019-pct00043
)를 포함하는 제2 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다. 그 후, 결합된 포트들(AC 및 BD)은 상이한 편파를 갖는 방사 엘리먼트들 사이의 전력을 스플릿하는 프라이머리 전력 콤바이너/스플리터(18)를 통해 안테나 포트 1에 접속된다.
도 2에 예시한 바와 같이, 빔 형성 네트워크(20) 및 분배 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00044
)은 2개의 컬럼들에 배열된 어레이 엘리먼트들(11)의 각각의 급전점들에 안테나 포트 1을 접속시키는 공급 네트워크를 함께 형성한다.
도 4는 도 3에서의 빔 형성 네트워크(20)의 실현의 다른 예를 도시한다. 2개의 집적된 전력 콤바이너/스플리터 및 위상 시프팅 디바이스들(
Figure 112012063183019-pct00045
및
Figure 112012063183019-pct00046
)을 포함하는 위상 시프팅 네트워크들은 포트들(A 및 C) 및 포트들(B 및 D)에 공급하기 위해 사용된다. 각도(
Figure 112012063183019-pct00047
)는 포트 X와 포트 Y 사이의 전기적 위상 각도에서의 차이이다. 이러한 경우에서, 포트 A와 포트 C 사이에는 위상차
Figure 112012063183019-pct00048
가 존재하고, 포트 B와 포트 D 사이에는 위상차
Figure 112012063183019-pct00049
가 존재한다.
포트 A 및 포트 C에 동일한 진폭 및 위상차(
Figure 112012063183019-pct00050
)를 공급하는 것은, 수직 분극 빔을 제공하고, 여기서 방위 빔 포인팅이 위상차(
Figure 112012063183019-pct00051
)에 의존한다. 이러한 예에서의 듀얼 컬럼 어레이에 대해, 공간 방위 빔 포인팅 각도(
Figure 112012063183019-pct00052
)와 전기적 위상차(
Figure 112012063183019-pct00053
) 사이의 관계는,
Figure 112012063183019-pct00054
에 의해 제공되고, 역으로 마찬가지로,
Figure 112012063183019-pct00055
에 의해 제공된다.
여기서,
Figure 112012063183019-pct00056
는 컬럼 분리이고,
Figure 112012063183019-pct00057
는 송/수신된 신호의 파장이다.
유사하게, 포트 B 및 포트 D에 동일한 진폭 및 위상차(
Figure 112012063183019-pct00058
)를 공급하는 것은, 수평 분극 빔을 제공하고, 여기서, 방위 빔 포인팅은 위상차(
Figure 112012063183019-pct00059
)에 의존한다.
도 3 또는 도 4에서의 프라이머리 전력 콤바이너/스플리터(18)는 결합된 포트들(AC)과 결합된 포트들(BD)을 안테나 포트 1에 결합한다. 결합된 포트들(AC)이 수직 분극 방사 패턴에 대응하고, 결합된 포트들(BD)이 수평 분극 방사 패턴에 대응하기 때문에, 안테나 포트 1의 결과적인 방사 패턴은 결합된 포트들(AC)의 방사 패턴과 결합된 포트들(BD)의 방사 패턴의 합과 동일하다. 따라서, 안테나 포트 1의 방사 패턴의 빔 폭 및 빔 포인팅은 도 3에서의 가변 위상들(
Figure 112012063183019-pct00060
및
Figure 112012063183019-pct00061
) 또는 도 4에서의 가변 위상차들(
Figure 112012063183019-pct00062
및
Figure 112012063183019-pct00063
)에 의해 제어될 수 있다.
포트 1의 빔은 수직 및 수평 빔들이 동일한 포인팅 방향 및 형상을 갖지 않는 경우에 방위 각도에 따라 변화하는 편파를 갖는다는 것에 유의한다.
단순화를 위해, 예시적인 예들에서의 모든 안테나들은 수직 차원을 따라 어레이 엘리먼트의 컬럼들과 수직으로 배향되는 것으로 가정된다. 따라서, 수평 각도들은 컬럼들에 평행한 축 주위의 각도들과 연관되고, 고도 각도들은 수직 축에 대한 각도와 각각 연관된다. 그러나, 일반적으로, 안테나들은 임의의 배향을 가질 수 있다.
예 1
일례로서, 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명한 바와 같은 제1 단일 빔 안테나가 있고, 여기서, 각 컬럼에서의 어레이 엘리먼트들의 수는 12개(즉, N=12)이고, 어레이 엘리먼트들 사이의 컬럼 분리(
Figure 112012063183019-pct00064
), 및 따라서 상이한 컬럼들에 배열된 제1 및 제2 위상 중심들 사이의 거리는 파장의 하프(half)
Figure 112012063183019-pct00065
이도록 선택되고, 90°의 하프 전력 빔 폭을 갖는 방사 엘리먼트 패턴을 가정한다.
도 5는 공간 빔 포인팅 각도(
Figure 112012063183019-pct00066
)와 관련하여 표현된 상이한 각도들(
Figure 112012063183019-pct00067
)에 대한 제1 단일 빔 안테나 및 가변 위상들:
Figure 112012063183019-pct00068
에 대한 예측 방위 빔 패턴들을 도시한다. 곡선(0;0)은
Figure 112012063183019-pct00069
을 나타내고, 곡선(17;-17)은
Figure 112012063183019-pct00070
을 나타내고, 곡선(23;-23)은
Figure 112012063183019-pct00071
을 나타내고, 곡선(27;-27)은
Figure 112012063183019-pct00072
을 나타내며, 곡선(30;-30)은
Figure 112012063183019-pct00073
을 나타낸다. 방위 빔 패턴들에 대해, 하프 전력 빔 폭은 각각 50도, 56도, 65도, 77도 및 90도이다.
도 6은 제1 단일 빔 안테나에 대한 대응하는 고도 패턴들을 도시한다. 5개의 패턴들이 상호 포개져 있다.
도 7은 제1 단일 빔 안테나들과 동일한 구성에 대한 예측 방위 빔 패턴들을 도시하지만,
Figure 112012063183019-pct00074
에 따라 설정된 위상차들(
Figure 112012063183019-pct00075
및
Figure 112012063183019-pct00076
)을 갖고, 여기서,
Figure 112012063183019-pct00077
이다. 곡선(17;-17)은
Figure 112012063183019-pct00078
및
Figure 112012063183019-pct00079
을 나타내고, 유사하게, 곡선(27;-7)은
Figure 112012063183019-pct00080
을 나타내며, 곡선(37;-3)은
Figure 112012063183019-pct00081
을 나타낸다. 따라서, 공간 빔 포인팅 각도들은
Figure 112012063183019-pct00082
과
Figure 112012063183019-pct00083
및
Figure 112012063183019-pct00084
의 빔 오프셋들 각각의 합이다. 방위 빔 패턴들에 대해, 하프 전력 대역 폭은 모든 오프셋들에 대해 56도이다.
도 8은
Figure 112012063183019-pct00085
을 갖는 제1 단일 빔 안테나에 대한 대응하는 고도 패턴들을 도시한다. 3개의 패턴들이 서로 포개져 있다.
예 2
다른 예로서, 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명한 바와 같은 제2 단일 빔 안테나가 있고, 여기서, 각 컬럼에서의 어레이 엘리먼트들의 수는 12개(즉, N=12)이고, 어레이 엘리먼트들 사이의 컬럼 분리((
Figure 112012063183019-pct00086
), 및 따라서 상이한 컬럼들에 배열된 제1 및 제2 위상 중심들 사이의 거리는 파장의 10분의 7
Figure 112012063183019-pct00087
이도록 선택되고, 65°의 하프 전력 빔 폭을 갖는 방사 엘리먼트 패턴을 가정한다.
도 9는 공간 빔 포인팅 각도(
Figure 112012063183019-pct00088
)와 관련하여 표현된 상이한 각도들(
Figure 112012063183019-pct00089
)에 대한 제2 단일 빔 안테나 및 가변 위상들:
Figure 112012063183019-pct00090
에 대한 예측 방위 빔 패턴들을 도시한다. 곡선(0;0)은
Figure 112012063183019-pct00091
을 나타내고, 곡선(13;-13)은
Figure 112012063183019-pct00092
을 나타내고, 곡선(19;-19)는
Figure 112012063183019-pct00093
을 나타내고, 곡선(22;-22)은
Figure 112012063183019-pct00094
를 나타내며, 곡선(23;-23)은
Figure 112012063183019-pct00095
을 나타낸다. 방위 빔 패턴들에 대해, 하프 전력 대역 폭은 각각 35도, 41도, 55도, 71도 및 83도이다.
도 10은 제2 단일 빔 안테나에 대한 예측 방위 빔 패턴들이지만,
Figure 112012063183019-pct00096
에 따라 설정된 상이한 위상차들(
Figure 112012063183019-pct00097
및
Figure 112012063183019-pct00098
)을 갖는 예측 방위 빔 패턴들을 도시하고, 여기서,
Figure 112012063183019-pct00099
이다. 곡선(13;-13)은
Figure 112012063183019-pct00100
, 즉,
Figure 112012063183019-pct00101
및
Figure 112012063183019-pct00102
을 나타내고, 유사하게, 곡선(23;-3)은
Figure 112012063183019-pct00103
을 나타낸다. 따라서, 공간 빔 포인팅 각도들(
Figure 112012063183019-pct00104
)은 +/- 13°와 0°및 10°각각의 빔 오프셋의 합이다. 방위 빔 패턴들에 대해, 하프 전력 대역 폭은 빔들 모두에 대해 41도이다.
상기 예들은 단일 빔 안테나를 설명한다. 그러나, 모바일 통신 시스템에서는, 듀얼 빔 안테나를 달성하기 위해, 즉, 동일한 영역을 커버하지만 직교 편파인 2개의 빔들을 갖는 듀얼 분극 안테나들을 사용하는 것이 일반적이다.
도 11은 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이 2개의 컬럼들에 배열된 제1 및 제2 위상 중심을 갖고 직교 편파들과 연관된 제1 급전점 및 제2 급전점을 각각 갖는 4개의 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들을 각각 갖는 M개의 그룹을 갖는 본 발명에 따른 안테나 구성(좌측)을 도시한다. 우측에는, 그룹 "m"내의 엘리먼트들의 인덱싱이 도시되어 있다. 엘리먼트들은 포트 A 내지 H에 각각 접속된 8개의 선형 어레이들을 형성하도록 배열된다.
도 12는 포트 A 및 포트 B에 대한 분배 네트워크들의 예들을 도시하고, 도 13은 위상 시프터들 및 전력 콤바이너들/스플리터들로 이루어진 빔 폭 및 빔 포인팅 조정을 위한 빔 형성 네트워크를 도시한다.
도 11 내지 도 13은 이러한 예에서는 직교 편파를 갖는 듀얼 빔 안테나인 본 발명에 따른 안테나의 제2 실시예를 함께 예시하고, 여기서, 각 빔은 가변 빔 폭 및 빔 포인팅을 갖는다. 듀얼 빔 안테나는 컬럼 분리(
Figure 112012063183019-pct00105
) 및 로우 분리(
Figure 112012063183019-pct00106
)를 갖는 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들(31)의 2개의 컬럼들을 갖는 안테나 구성(30)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 각 그룹 "m"은 4개의 수직 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00107
및
Figure 112012063183019-pct00108
) 및 4개의 수평 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00109
및
Figure 112012063183019-pct00110
)(m= 1 내지 M)을 포함하고, 여기서, M은 적어도 하나(M≥1)이고, 바람직하게는, 2개 보다 많다(M>2). 각 어레이 엘리먼트(31)는 2개의 급전점들(미도시), 즉, 수직 편파에 대한 제1 급전점 및 수평 편파에 대한 제2 급전점을 갖는다. 제1 급전점은 제1 컬럼(32)에서의 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00111
) 및 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00112
), 및 제2 컬럼(34)에서의 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00113
) 및 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00114
)에 접속된다. 제2 급전점은 제1 컬럼(32)에서의 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00115
) 및 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00116
), 및 제2 컬럼(34)에서의 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00117
) 및 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00118
)에 접속된다(도 11 참조).
각 컬럼에서의 모든 제2 방사 엘리먼트의 각 급전점은 컬럼 A 내지 D 및 E 내지 H 마다 각각 4개의 포트들을 발생시키는, 바람직하게는 고도 빔 형성 네트워크로서 구현되는 분배 네트워크를 통해 접속된다(도 11 참조). 도 12는 바람직하게는, 고도 빔 형성 네트워크들로서 구현되는 분배 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00119
)의 일례를 제공한다. 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00120
)에 접속된 급전점들은 분배 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00121
)를 통해, 수직 편파를 갖는 M-엘리먼트 수직 선형 어레이를 형성하는 포트 A에 접속된다. 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00122
)에 접속된 급전점들은 제2 분배 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00123
)를 통해, 수평 편파를 갖는 M-엘리먼트 수직 선형 어레이를 형성하는 포트 B에 접속된다. 유사하게는,
Figure 112012063183019-pct00124
를 통해 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00125
)에 접속된 급전점들은 개별 분배 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00126
)을 통해 포트들(C 내지 H)에 접속된다. 따라서, 각 컬럼은 총 8개의 포트들(A 내지 H)이 제공되는 경우에, 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들의 2개의 인터리빙된 M-엘리먼트 선형 어레이들로 구성된다(도 11 및 도 12 참조).
이제, 8개의 포트들(포트 A 내지 포트 H)은 도 13에 예시된 바와 같이, (2개의 개별 빔 형성 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00127
및
Figure 112012063183019-pct00128
)을 포함하는) 듀얼 빔 형성 네트워크(40)의 제1 실시예에 의해 2개의 안테나 포트들(포트 1 및 포트 2)에 결합된다. 각 개별 빔 형성 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00129
,
Figure 112012063183019-pct00130
)에는 안테나 포트 1 및 포트 2 각각에 접속되도록 의도된 프라이머리 접속(
Figure 112012063183019-pct00131
)이 제공된다. 각 포트(A 내지 H)는 듀얼 빔 형성 네트워크(40)의 각각의 세컨더리 접속(
Figure 112012063183019-pct00132
)에 접속된다. 제1 컬럼(32)의 포트 A에 대응하는 수직 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(34)의 포트 G에 대응하는 수직 분극 선형 어레이는 제1 세컨더리 전력 콤바이너/스플리터(
Figure 112012063183019-pct00133
) 및 위상 시프트들(
Figure 112012063183019-pct00134
및
Figure 112012063183019-pct00135
)을 각각 적용하는 가변 위상 시프터들(
Figure 112012063183019-pct00136
및
Figure 112012063183019-pct00137
)을 포함하는 제1 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다. 제1 컬럼(32)의 포트 D에 대응하는 수평 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(34)의 포트 F에 대응하는 수평 분극 선형 어레이는 제2 세컨더리 전력 콤바이너/스플리터(
Figure 112012063183019-pct00138
) 및 위상 시프트들(
Figure 112012063183019-pct00139
및
Figure 112012063183019-pct00140
) 각각을 적용하는 가변 위상 시프터들(
Figure 112012063183019-pct00141
및
Figure 112012063183019-pct00142
)을 포함하는 제2 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다. 그 후, 결합된 포트들(AG 및 DF)은 프라이머리 접속(
Figure 112012063183019-pct00143
)을 통해 프라이머리 전력 콤바이너/스플리터(38)에 의해 안테나 포트 1에 결합된다. 유사하게는, 안테나 포트 2는 도 13에 예시되어 있는 바와 같이 빔 형성 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00144
)를 사용하여 포트들(C, E, B 및 H)을 결합함으로써 생성된다. 이러한 배열에 의해, 안테나 포트 1 및 포트 2의 안테나 전력 패턴의 빔 폭 및/또는 포인팅 방향은 위상 각도들(
Figure 112012063183019-pct00145
및
Figure 112012063183019-pct00146
)을 적절하게 선택함으로써 변경될 수도 있다.
안테나 포트 1 및 안테나 포트 2의 빔은, 아래에 예시하는 바와 같이, 안테나 포트 1의 수평 및 수직 분극 방사 엘리먼트들 사이의 위상차가 안테나 포트 2의 수평 및 수직 분극 방사 엘리먼트들 사이의 위상차에 대해 적절하게 선택되는 경우에 모든 방위 각도들에 대해 직각 편파를 갖는다는 것에 유의한다.
예 3
일례로서, 도 11 내지 도 13과 관련하여 설명한 바와 같은 제1 듀얼 빔 안테나가 있고, 여기서, 각 컬럼에서의 어레이 엘리먼트들의 수는 12개(즉, M=6)이고, 어레이 엘리먼트들 사이의 컬럼 분리(
Figure 112012063183019-pct00147
), 및 따라서 상이한 컬럼들에 배열된 제1 및 제2 위상 중심들 사이의 거리는 파장의 하프
Figure 112012063183019-pct00148
이도록 선택되고, 90°의 하프 전력 빔 폭을 갖는 방사 엘리먼트 패턴을 가정한다.
도 14는 공간 빔 포인팅 각도(
Figure 112012063183019-pct00149
)와 관련하여 표현된 상이한 각도들(
Figure 112012063183019-pct00150
)에 대한 제1 듀얼 빔 안테나 및 가변 위상들:
Figure 112012063183019-pct00151
에 대한 예측 방위 빔 패턴들을 도시한다. 각 안테나 포트에 대해
Figure 112012063183019-pct00152
을 나타내는 곡선 1(0;0) 및 곡선 2(0;0)가 오버랩하고, 유사하게는, 곡선 1(17;-17), 및 곡선 2(-17;17), 곡선 1(23;-23) 및 곡선 2(-23;23), 곡선 1(27;-27) 및 곡선 2(-27;27), 및 곡선 1(30;-30) 및 곡선 2(-30;30)는 쌍으로 동일하고, 즉, 안테나 포트들 1 및 2와 연관된 방사 패턴들이 오버랩한다. 방위 빔 패턴들에 대해, 하프 전력 대역 폭은 각각 50도, 56도, 65도, 77도 및 90도이다.
공간 각도(
Figure 112012063183019-pct00153
)와 위상차(
Figure 112012063183019-pct00154
) 사이의 관계는,
Figure 112012063183019-pct00155
에 의해 제공되고, 역으로 마찬가지로,
Figure 112012063183019-pct00156
에 의해 제공된다.
도 15는 제1 듀얼 빔 안테나에 대한 대응하는 고도 패턴들을 도시한다.
도 16은 제1 듀얼 빔 안테나와 동일한 구성이지만
Figure 112012063183019-pct00157
에 따라 설정된 위상차들(
Figure 112012063183019-pct00158
및
Figure 112012063183019-pct00159
)을 갖는 예측 방위 빔 패턴들을 도시하고, 여기서,
Figure 112012063183019-pct00160
이다. 곡선 1(17;-17)은
Figure 112012063183019-pct00161
을 나타내는 2(-17;17)와 동일하고, 즉,
Figure 112012063183019-pct00162
및
Figure 112012063183019-pct00163
이고, 유사하게는, 곡선 1(27;-7)은
Figure 112012063183019-pct00164
을 나타내는 2(-7;27)와 동일하고, 곡선 1(37;3)은
Figure 112012063183019-pct00165
을 나타내는 2(3;37)와 동일하다. (포트 AG, BH, CE 및 BH에 관한) 공간 빔 포인팅 각도들(
Figure 112012063183019-pct00166
)은 +/- 17°와 0°, 10°및 20°각각의 안테나 빔 오프셋들의 합이다. 방위 빔 패턴들에 대해, 하프 전력 대역 폭은 모든 세팅들에 대해 56도이다.
도 17은 대응하는 고도 패턴들을 도시한다.
도 18은 본 발명에 따른 제2 듀얼 빔 안테나를 획득하기 위해 도 11 및 도 12에 예시된 바와 같은 분배 네트워크들에 접속되도록 의도되는 본 발명에 따른 듀얼 빔 형성 네트워크의 제2 실시예를 도시하고, 여기서, 포트 AG가 포트 BH에 결합되어 안테나 포트 1을 형성하고, 유사하게는, 포트 CE가 포트 DF에 결합되어 안테나 포트 2를 형성한다.
도 14 내지 도 17에 설명한 바와 같은 유사한 방위 빔 패턴들은 도 13에 설명한 구성 대신에 도 18의 구성을 사용할 때 달성될 것이다.
도 19는 각각의 6개의 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들을 갖는 R개의 그룹을 갖는 본 발명에 따른 안테나 구성(좌측)을 도시한다. 우측에는, 그룹 "r"내의 엘리먼트들의 인덱싱을 도시한다. 엘리먼트들은 각각 포트(A-L)에 접속되는 12개의 선형 어레이들을 형성하도록 배열된다.
도 20은 위상 시프터들 및 전력 콤바이너들/스플리터들로 이루어지는 본 발명에 따른 빔 폭 및 빔 포인팅 조정을 위한 빔 형성 네트워크를 예시한다.
도 19 및 도 20은 이러한 예에서는 직교 편파를 갖는 듀얼 빔 안테나인 본 발명에 따른 안테나의 제3 실시예를 함께 예시하고, 여기서, 각 빔은 가변 빔 폭 및 빔 포인팅을 갖는다. 듀얼 빔 안테나는 컬럼 분리(
Figure 112012063183019-pct00167
) 및 로우 분리(
Figure 112012063183019-pct00168
)를 갖는 듀얼 분극 어레이 얼리먼트(51)의 R개의 그룹의 3개의 컬럼들(52-54)을 갖는 안테나 구성(50)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 각 그룹 "r"은 6개의 수직 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00169
및
Figure 112012063183019-pct00170
) 및 6개의 수평 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00171
및
Figure 112012063183019-pct00172
)(r= 1 내지 R)을 포함하고, 여기서, R은 적어도 하나(R≥1)이지만, 바람직하게는 2개 보다 많다(R>2). 각 어레이 엘리먼트는 2개의 급전점들, 즉, 수직 편파에 대한 제1 급전점 및 수평 편파에 대한 제2 급전점을 갖는다(도 19 참조). 도 11 내지 도 13과 관련하여 설명한 안테나의 제2 실시예에 대한 차이점은, 이러한 예에서의 안테나가 2개 대신에 3개의 컬럼들에서 듀얼 분극 어레이 엘리먼트들을 포함하는 것이지만, 가변 빔 폭 및 빔 포인팅을 달성하는 원리는 동일하다.
각 컬럼에서의 모든 제2 방사 엘리먼트의 각 급전점은 바람직하게는, 컬럼 A-D, E-H 및 I-L 각각 마다 4개의 포트들을 발생시키는 고도 빔 형성 네트워크로서 구현되는 분배 네트워크를 통해 접속된다(도 19 참조). 따라서, 안테나 엘리먼트 포트들(
Figure 112012063183019-pct00173
)은 제1 분배 네트워크(미도시)를 통해 수직 편파를 갖는 R개의 엘리먼트 수직 선형 어레이를 형성하는 포트 A에 접속된다. 안테나 엘리먼트 포트들(
Figure 112012063183019-pct00174
)은 제2 분배 네트워크(미도시)를 통해 수평 편파를 갖는 R개의 엘리먼트 수직 선형 어레이를 형성하는 포트 B에 접속된다. 유사하게는,
Figure 112012063183019-pct00175
를 통한 안테나 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00176
)이 포트들(C-L)을 형성하는 개별 고도 빔 형성 네트워크들을 통해 접속된다. 따라서, 각 컬럼은 총 12개의 포트들(A-L)이 제공되는 경우에 듀얼 분극 엘리먼트들의 2개의 인터리빙된 R개의 엘리먼트들 선형 어레이들로 이루어진다(도 19 참조).
12개의 포트들(포트 A 내지 포트 L)이 도 20에 예시한 바와 같은 (2개의 개별 빔 형성 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00177
및
Figure 112012063183019-pct00178
)을 포함하는) 빔 형성 네트워크(60)의 제3 실시예에 의해 2개의 안테나 포트들(포트 1 및 포트 2)에 결합된다. 각 개별 빔 형성 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00179
)에는 안테나 포트 1 및 포트 2 각각에 접속되도록 의도된 프라이머리 접속(
Figure 112012063183019-pct00180
)이 제공된다. 각 포트(A-L)는 듀얼 빔 형성 네트워크(60)의 각자의 세컨더리 접속(
Figure 112012063183019-pct00181
)에 접속된다. 제1 컬럼(52)의 포트 A에 대응하는 수직 분극 선형 어레이, 제2 컬럼(53)의 포트 G에 대응하는 수직 분극 선형 어레이 및 제3 컬럼(54)의 포트 I에 대응하는 수직 분극 선형 어레이는 제1 세컨더리 전력 콤바이너/스플리터(
Figure 112012063183019-pct00182
) 및 위상 시프트들(
Figure 112012063183019-pct00183
및
Figure 112012063183019-pct00184
) 각각을 적용하는 가변 위상 시프터들(
Figure 112012063183019-pct00185
및
Figure 112012063183019-pct00186
)을 포함하는 제1 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다. 제1 컬럼(52)의 포트 B에 대응하는 수평 분극 선형 어레이, 제2 컬럼(53)의 포트 H에 대응하는 수평 분극 선형 어레이, 및 제3 컬럼(54)의 포트 J에 대응하는 수평 분극 선형 어레이는 제2 세컨더리 전력 콤바이너/스플리터(
Figure 112012063183019-pct00187
) 및 위상 시프트들(
Figure 112012063183019-pct00188
및
Figure 112012063183019-pct00189
) 각각을 적용하는 가변 위상 시프터들(
Figure 112012063183019-pct00190
및
Figure 112012063183019-pct00191
)을 포함하는 제2 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다.
그 후, 결합된 포트들(AGI 및 BHJ)은 프라이머리 접속(
Figure 112012063183019-pct00192
)을 통해 프라이머리 전력 콤바이너/스플리터(58)에 의해 안테나 포트 1에 결합된다. 유사하게는, 안테나 포트 2는 도 20에 예시한 바와 같은 빔 형성 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00193
)를 사용하여 포트들(C, E, K, D, F 및 L)을 결합함으로써 생성된다. 상기 예들과 유사하게, 이러한 배열은 아래에 예시하는 바와 같이, 위상 각도들(
Figure 112012063183019-pct00194
내지
Figure 112012063183019-pct00195
)을 적절하게 선택함으로써 안테나 포트 1 및 포트 2의 안테나 전력 패턴들의 빔 폭 및/또는 포인팅 방향을 변경하는 것을 허용한다.
예 4
일례로서, 도 19 및 도 20과 관련하여 설명한 바와 같은 제2 듀얼 빔 안테나가 있고, 여기서, 각 컬럼에서의 어레이 엘리먼트들의 수는 12개(즉, R=6)이고, 어레이 엘리먼트들 사이의 컬럼 분리(
Figure 112012063183019-pct00196
), 및 따라서 상이한 컬럼들에 배열된 제1 및 제2 위상 중심들 사이의 거리는 파장의 하프
Figure 112012063183019-pct00197
이도록 선택되고, 90°의 하프 전력 빔 폭을 갖는 방사 엘리먼트 패턴을 가정한다.
도 21은 제2 듀얼 빔 안테나 및 가변 위상들에 대한 예측 방위 빔 패턴들을 도시한다.
선형 슬로프가 적용되고, 즉, 2개의 인접한 어레이 엘리먼트들이 동일한 공간 분리를 갖기 때문에 그 2개의 인접한 어레이 엘리먼트들 사이의 동일한 위상차가 적용된다. 각 안테나 포트에 대해
Figure 112012063183019-pct00198
를 나타내는 곡선 1(0;0) 및 곡선 2(0;0)가 오버랩하고, 유사하게는, 곡선1(10;-10) 및 곡선 2(-10;10), 곡선 1(16;-16) 및 곡선 2(-16;16), 및 곡선 1(19;-19) 및 곡선 2(-19;19)는 쌍으로 동일하고, 즉, 안테나 포트들(1 및 2)과 연관된 방사 패턴들이 오버랩한다. 방위 빔 패턴들에 대해, 하프 전력 대역 폭은 각각 35도, 41도, 55도 및 67도이다.
도 22는 제2 듀얼 빔 안테나에 대한 대응하는 고도 패턴들을 도시한다.
도 1, 도 11 및 도 19와 관련하여 설명한 어레이 엘리먼트들이 듀얼 분극 방사 엘리먼트를 갖는 어레이 엘리먼트로서 예시되었지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다는 것에 유의해야 한다. 본 설명으로부터 당업자에게 명백한 바와 같이, 어레이 엘리먼트들의 중첩되면, 단일 분극 방사 엘리먼트들을 갖는 어레이 엘리먼트들을 사용하여 유사한 작용을 생성하는 것이 가능하다.
도 23 및 도 24는 안테나가 2개의 어레이 엘리먼트들(단일 빔 안테나용), 또는 4개의 어레이 엘리먼트들(듀얼 빔 안테나용)로 어떻게 분할될 수 있는지를 예시한다. 어레이 엘리먼트는 제1 편파와 연관된 제1 급전점 및 제1 편파와 직교하는 제2 편파와 연관된 제2 급전점을 갖는다. 음영 영역은 각 어레이 엘리먼트를 구현하는데 필요한 안테나 표면을 나타낸다.
도 23에서, 단일 안테나 포트 1이 제공되는 안테나가 안테나 표면상에 배열된 2개의 어레이 엘리먼트들을 포함한다. 급전점들은 도 1에서의 그룹들의 인덱스를 참조하여 표시된다.
안테나 구성은 서로 나란히 배열된 2개의 어레이 엘리먼트들에 의해 실현될 수도 있다. 제1 어레이 엘리먼트가 제1 편파와 연관된 제1 급전점 "A" 및 제2 편파와 연관된 제2 급전점 "B"을 갖고, 제2 어레이 엘리먼트가 제1 편파와 연관된 제1 급전점 "C" 및 제2 편파와 연관된 제2 급전점 "D"를 갖는다. 각 어레이 엘리먼트에 대해, 상이한 편파들에 대한 위상 중심들은 동일한 컬럼에 배열되는 것으로 고려될 수도 있다.
동일한 안테나 구성이 서로상에 중첩된 2개의 어레이 엘리먼트들에 의해 실현될 수도 있다. 제1 어레이 엘리먼트가 제1 편파와 연관된 제1 급전점 "A" 및 제2 편파와 연관된 제2 급전점 "D"를 갖고, 제2 어레이 엘리먼트가 제1 편파와 연관된 제1 급전점 "C" 및 제2 편파와 연관된 제2 급전점 "B"를 갖는다. 각 어레이 엘리먼트에 대해, 상이한 편파들에 대한 위상 중심들은 동일한 컬럼에 배열되는 것으로 고려될 수도 있다.
어레이 엘리먼트는 또한, 각 편파에 대한 공통 급전점에 공급 네트워크를 통해 상호접속된 복수의 방사 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 이것의 일례가 도 24에 기재되어 있다.
안테나는 2개의 컬럼에 배열된 12개의 듀얼 분극 방사 엘리먼트들을 포함한다. 방사 엘리먼트들은 도 13 또는 도 18과 관련하여 개시한 바와 같이, 빔 형성 네트워크를 통해 2개의 안테나 포트들(1 및 2)에 접속된다. 급전점들은 도 11에서의 그룹들의 인덱스를 참조하여 표시된다.
이러한 안테나 구성은 도 11 내지 도 13과 관련하여 이전에 상술하였지만, 다수의 다른 방식으로 실현될 수도 있다. 도 24에서, 안테나 구성을 실현하기 위해 중첩되는 4개의 어레이 엘리먼트들을 포함하는 대안이 제공된다. 제1 어레이 엘리먼트는 제1 편파를 갖는 제1 컬럼에서의 모든 제2 방사 엘리먼트들에 접속된 제1 급전점 "A" 및 제2 편파를 갖는 제2 컬럼에서의 모든 제2 방사 엘리먼트들에 접속된 제2 급전점 "F"을 갖는다. 유사하게는, 제2 어레이 엘리먼트는 급전점들(D 및 G)을 갖고, 제3 어레이 엘리먼트는 급전점들(B 및 E)을 가지며, 제4 어레이 엘리먼트들은 급전점들(C 및 H)을 갖는다.
상술한 실시예들에서, 상이한 편파가 단일 분극 또는 듀얼 분극 어레이 엘리먼트에 의해 생성된 수직 및 수평 편파로서 예시되었다. 방사 엘리먼트들은 가장 단순한 구현을 예시하고 본 발명의 개념을 또한 명확하게 설명하기 위해 사용되었다. 그러나, 2개의 편파들 사이의 차이가 거의 90도(즉, 본질적으로 직교)인 한은, +45도/-45도, 또는 +60도/-30도와 같은 다른 편파들을 갖는 어레이 엘리먼트들이 사용될 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 또한, 제1 컬럼에서 0/+90도 편파들을 갖는 어레이 엘리먼트들 및 제2 컬럼에서 -20/+70도 편파들을 갖는 어레이 엘리먼트들을 갖는 것을 또한 생각할 수 있다. 이 경우에, 상이한 컬럼들에 배열된 모든 어레이 엘리먼트들의 편파들이 동일한 방식으로 어레이 엘리먼트들의 공급을 적응하는 것이 필요하다. 이것은 어레이 엘리먼트 포트들에 편파 트랜스포머(transformer)를 직접 적용하여 모든 어레이 엘리먼트들이 동일한 편파들을 갖게 함으로써 달성될 수도 있다. 편파 트랜스포머는 바람직하게는 어레이 엘리먼트의 일부인 것으로 보이고, 그 후, 편파들은 모든 어레이 엘리먼트들에 대해 동일할 것이다.
도 26a 내지 도 26d와 관련하여 도 25는 어레이 엘리먼트들의 다른 구성들을 사용하고 상술한 바와 동일한 특성들을 갖는 안테나를 여전히 획득하는 가능성을 또한 예시한다.
도 25는 2개의 컬럼들에 배열된 어레이 엘리먼트들을 갖는 일반 안테나 구성(70)을 도시한다. 각 컬럼은 10개의 어레이 엘리먼트들을 포함한다. 어레이 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00199
)은 제1 컬럼에 배열되고, 어레이 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00200
)은 제2 컬럼에 배열된다. 각 어레이 엘리먼트는 이러한 일반 예에서는 듀얼 분극되고, (실선으로 예시된) 제1 급전점(71) 및 (파선으로 예시된) 제2 급전점(72)을 갖는다. 제1 편파를 갖는 어레이 엘리먼트 내의 방사 엘리먼트들이 제1 급전점(71)에 접속되고, 제1 편파와 직교하는 제2 편파를 갖는 방사 엘리먼트들이 제2 급전점(72)에 접속된다.
어레이 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00201
)의 급전점들은 분배 네트워크들(미도시)을 통해 다수의 포트들에 접속된다. 어레이 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00202
)의 급전점들은 분배 네트워크들(미도시)을 통해 동일한 다수의 포트들에 접속된다. 포트들의 수는 상기 논의한 바와 같이 얼마나 많은 어레이 엘리먼트들이 그룹에 포함되는지에 의존하고, 듀얼 분극들을 갖는 2개의 어레이 엘리먼트들만이 그룹에 포함되면, 각 컬럼에서의 어레이 엘리먼트들의 급전점들은 2개의 포트들에 접속될 것이다(도 1 참조). 그러나, 듀얼 분극들을 갖는 4개의 어레이 엘리먼트들이 그룹에 포함되면, 각 컬럼에서의 어레이 엘리먼트들의 급전점들은 4개의 포트들에 접속될 것이다(도 11 참조).
컬럼들 사이의 수평 거리(
Figure 112012063183019-pct00203
) 및 각 로우 사이의 수직 거리(
Figure 112012063183019-pct00204
)는 일반적으로, 멀티 빔 안테나를 설계할 때 결정된 구조적 파라미터들이다. 이들은 바람직하게는,
Figure 112012063183019-pct00205
와
Figure 112012063183019-pct00206
사이에 있도록 설정된다. 그러나, 수평 거리 및/또는 수직 거리가 멀티 빔 안테나의 특징들을 변화시키도록 변경될 수도 있는 멀티 빔 안테나를 설계하는 것이 가능하다.
도 25에 예시된 어레이 엘리먼트들은 방사 엘리먼트들의
Figure 112012063183019-pct00207
매트릭스를 갖는 서브어레이로서 실현될 수도 있고, n 및 m은 1 이상의 정수들이다(n, m≥1). 각 서브어레이내의 각 방사 엘리먼트는 각자의 급전점에 접속된다.
도 26a 내지 도 26d는 도 25에 예시된 안테나에서 사용될 수도 있는 어레이 엘리먼트의 4개의 예들을 도시한다. 모든 예시적인 어레이 엘리먼트들은 듀얼 분극 방사 엘리먼트들, 및 따라서 2개의 급전점들(71 및 72)을 포함한다. 예시적인 어레이 엘리먼트들 중 각각의 하나가 도 23 및 도 24와 관련하여 설명한 바와 같은 단일 분극 방사 엘리먼트들을 가질 수도 있다는 것에 유의해야 한다.
도 26a는 제1 편파를 갖는 제1 방사 엘리먼트(74)(
Figure 112012063183019-pct00208
매트릭스)에 접속된 제1 급전점(71) 및 제1 편파와 직교인 제2 편파를 갖는 제2 방사 엘리먼트(75)에 접속된 제2 급전점(72)을 갖는 단순한 듀얼 분극 어레이 엘리먼트(73)를 예시한다.
도 26b는 제1 편파를 갖는 제1 방사 엘리먼트들(74)의
Figure 112012063183019-pct00209
매트릭스에 접속된 제1 급전점(71) 및 제1 편파와 직교인 제2 편파를 갖는 제2 방사 엘리먼트(75)의
Figure 112012063183019-pct00210
매트릭스에 접속된 제2 급전점(72)을 갖는 듀얼 분극 어레이 엘리먼트(76)를 예시한다.
도 26c는 제1 편파를 갖는 제1 방사 엘리먼트들(74)의
Figure 112012063183019-pct00211
매트릭스에 접속된 제1 급전점(71) 및 제1 편파와 직교인 제2 편파를 갖는 제2 방사 엘리먼트(75)의
Figure 112012063183019-pct00212
매트릭스에 접속된 제2 급전점(72)을 갖는 듀얼 분극 어레이 엘리먼트(77)를 예시한다.
도 26d는 제1 편파를 갖는 제1 방사 엘리먼트들(74)의
Figure 112012063183019-pct00213
매트릭스에 접속된 제1 급전점(71) 및 제1 편파와 직교인 제2 편파를 갖는 제2 방사 엘리먼트(75)의
Figure 112012063183019-pct00214
매트릭스에 접속된 제2 급전점(72)을 갖는 듀얼 분극 어레이 엘리먼트(78)를 예시한다.
도 25에 설명된 일반 안테나 구성에서의 모든 어레이 엘리먼트들은 예를 들어, 동일한 타입의 듀얼 분극 어레이 엘리먼트(77)를 가질 수도 있지만, 안테나 구성에서의 모든 어레이 엘리먼트가 상이하다는 것이 당연히 가능하다. 중요한 특징은, 어레이 엘리먼트에 직교 편파들과 연관된 2개의 급전점들이 제공되고, 각 편파와 연관된 위상 중심들이 상술한 바와 같이 적어도 2개의 컬럼들에 배열된다는 것이다.
예 5
도 27은 안테나 구성(81), 4개의 분배 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00215
) 및 빔 형성 네트워크(83)를 포함하는 본 발명에 따른 제3 단일 빔 안테나(80)를 도시한다. 안테나는 2개의 상이한 타입(78 및 79)의 8개의 인터리빙된 어레이 엘리먼트들의 하나의 컬럼을 포함한다. 각 어레이 엘리먼트는 제1 편파와 연관된 제1 급전점(및 제1 위상 중심) 및 제1 편파와 직교인 제2 편파와 연관된 제2 급전점(및 제2 위상 중심)을 갖는다. 제1 타입의 어레이 엘리먼트들(78)의 제1 위상 중심은 제1 컬럼에 배열되고, 제2 타입의 어레이 엘리먼트들(79)의 제1 위상 중심은 제2 컬럼에 배열된다. 반대의 것이 제1 타입의 어레이 엘리먼트들(78) 및 제2 타입의 어레이 엘리먼트들(79)의 제2 위상 중심들에 적용된다. 각 분배 네트워크는 동일한 타입의 어레이 엘리먼트들의 각자의 급전점을 포트(A-D)에 접속하고, 빔 형성 네트워크(83)를 통해, 포트들(A-D)을 단일 안테나 포트 1에 접속하도록 구성된다.
이러한 예에서, 어레이 엘리먼트들은 4개의 그룹들(1-4)로 분할되고, 각 어레이 엘리먼트는 각자의 급전점에 각각 접속되는 2개의 단일 분극 방사 엘리먼트들을 포함한다. 각 그룹 "s"가 수직 분극 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00216
) 및 수평 분극 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00217
)를 갖는 제1 타입의 어레이 엘리먼트(78) 및 수평 분극 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00218
) 및 수직 분극 방사 엘리먼트(
Figure 112012063183019-pct00219
)를 갖는 제2 타입의 어레이 엘리먼트(79)를 포함한다. 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00220
및
Figure 112012063183019-pct00221
)의 위상 중심들은 제1 컬럼(84)에 배열되고, 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00222
및
Figure 112012063183019-pct00223
)의 위상 중심들은 제2 컬럼(85)에 배열된다. 제1 컬럼(84)에서의 수직 방사 엘리먼트들, 즉,
Figure 112012063183019-pct00224
은 제1 분배 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00225
)를 통해 포트 A에 접속되고, 제1 컬럼(84)에서의 수평 방사 엘리먼트들, 즉,
Figure 112012063183019-pct00226
은 제2 분배 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00227
)를 통해 포트 C에 접속된다. 동일한 것이 제2 컬럼(85)에서의 방사 엘리먼트들에 적용되고, 즉, 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00228
)이 제3 분배 네트워크를 통해 포트 B에 접속되고, 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00229
)이 제4 분배 네트워크를 통해 포트 D에 접속된다. 분배 네트워크는 바람직하게는, 개별 고도 빔 형성 네트워크들로서 구현된다.
4개의 포트들, 포트 A 내지 포트 D는 빔 형성 네트워크(83)에 의해 하나의 안테나 포트(포트 1)에 결합된다. 빔 형성 네트워크(83)에는 안테나 포트 1에 접속되도록 의도된 프라이머리 접속(89) 및 4개의 세컨더리 접속들(
Figure 112012063183019-pct00230
)이 제공된다. 각 포트(A, B, C 및 D)는 빔 형성 네트워크(83)의 각자의 세컨더리 접속에 접속된다. 제1 컬럼(84)의 포트 A에 대응하는 수직 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(85)의 포트 D에 대응하는 수직 분극 선형 어레이는 (도 4와 관련하여 설명한 바와 유사하게) 제1 집적된 전력 콤바이너/스플리터 및 위상 시프팅 디바이스(
Figure 112012063183019-pct00231
)를 통해 접속된다. 제1 컬럼(84)의 포트 C에 대응하는 수평 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(85)의 포트 B에 대응하는 수평 분극 선형 어레이는 제2 집적된 전력 콤바이너/스플리터 및 위상 시프팅 디바이스(
Figure 112012063183019-pct00232
)를 통해 접속된다. 그 후, 결합된 포트들(AD 및 BD)은 상이한 편파를 갖는 방사 엘리먼트들 사이에서 전력을 결합/스플릿하는 프라이머리 전력 콤바이너/스플리터(88)를 통해 안테나 포트 1에 접속된다.
예 6
도 28은 어레이 엘리먼트가 수직으로 배향되고, 제1 타입의 어레이 엘리먼트(78)가 제1 컬럼(94)에 배열되며, 제2 타입의 어레이 엘리먼트(79)가 제2 컬럼(95)에 배열된다는 점을 제외하고는, 도 27에 설명된 안테나 구성과 유사한 안테나 구성을 포함하는 본 발명에 따른 제3 듀얼 빔 안테나(90)를 도시한다. 어레이 엘리먼트는 각 그룹 "t"가 4개의 어레이 엘리먼트들을 갖는 단지 2개의 그룹들로만 분할된다. 단일 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00233
및
Figure 112012063183019-pct00234
)은 제1 세트에 속하고, 단일 분극 방사 엘리먼트들(
Figure 112012063183019-pct00235
및
Figure 112012063183019-pct00236
)은 제2 세트에 속한다. 제1 타입의 어레이 엘리먼트들(78)의 제1 위상 중심 및 제2 위상 중심이 제1 컬럼(94)에 배열되고, 제2 타입의 어레이 엘리먼트들(79)의 제1 위상 중심 및 제2 위상 중심이 제2 컬럼(95)에 배열된다는 것이 관측된다.
8개의 포트들(포트 A 내지 포트 H)은 2개의 빔 형성 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00237
및
Figure 112012063183019-pct00238
)에 의해 2개의 안테나 포트들(포트 1 및 포트 2)에 결합된다. 각 빔 형성 네트워크에는 각자의 안테나 포트에 접속되도록 의도된 프라이머리 접속 및 4개의 세컨더리 접속들이 제공된다. 각 포트(A-H)는 빔 형성 네트워크들의 각자의 세컨더리 접속에 접속된다. 각 컬럼에서의 모든 제2 어레이 엘리먼트의 각자의 급전점은 바람직하게는, 고도 빔 형성 네트워크로서 구현되는 개별 분배 네트워크들(
Figure 112012063183019-pct00239
)을 통해 포트들(A-H)에 접속된다(도 28 참조).
4개의 포트들(A, B, E 및 F)이 제1 빔 형성 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00240
)에 접속된다. 제1 컬럼(94)의 포트 A에 대응하는 수직 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(95)의 포트 F에 대응하는 수직 분극 선형 어레이가 (도 4와 관련하여 설명한 바와 유사하게) 제1 집적된 전력 콤바이너/스플리터 및 위상 시프팅 디바이스(
Figure 112012063183019-pct00241
)를 포함하는 제1 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다. 제1 컬럼(94)의 포트 B에 대응하는 수평 분극 선형 어레이 및 제2 컬럼(95)의 포트 E에 대응하는 수평 분극 선형 어레이가 제2 집적된 전력 콤바이너/스플리터 및 위상 시프팅 디바이스(
Figure 112012063183019-pct00242
)를 포함하는 제2 위상 시프팅 네트워크를 통해 접속된다. 그 후, 결합된 포트들(AF 및 BE)은 제1 세트에 속하고 상이한 편파를 갖는 방사 엘리먼트들 사이에서 전력을 결합/스플릿하는 프라이머리 전력 콤바이너/스플리터(
Figure 112012063183019-pct00243
)를 통해 안테나 포트 1에 접속된다.
유사하게, 포트들(C, D, G 및 H)이 제2 빔 형성 네트워크(
Figure 112012063183019-pct00244
)를 통해 안테나 포트 2에 접속된다.
모든 상술한 실시예들에서, 전기적 틸트를 구현하는 것이 가능하지만, 본 발명에 대한 추가의 영향은 없다. 또한, 도 3, 도 4, 도 13, 도 18, 도 20, 도 27 및 도 28과 관련하여 설명한 콤바이너들/스플리터들은 변수(또는 적어도 고정된 부등(non-equal) 전력 분할)를 가질 수도 있다. 부등 결합/스플릿이 프라이머리 및 세컨더리 콤바이너들/스플리터들 양자에 대해 구현될 수도 있지만, 프라이머리 콤바이너/스플리터에 대해서가 더욱 바람직하다.
상기 실시예들과 관련하여 설명한 각 공급 네트워크는 빔 형성 네트워크 및 다수의 분배 네트워크들을 포함한다. 각 분배 네트워크는 각자의 컬럼에 배열된 제1 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트의 제1 급전점들에 빔 형성 네트워크의 각자의 세컨더리 접속을 배타적으로 접속시키거나, 각자의 컬럼에 배열된 제2 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 제2 급전점들에 빔 형성 네트워크의 각자의 세컨더리 접속을 접속시킨다.

Claims (15)

  1. 조정가능한 빔 특성들을 갖는 안테나로서,
    다수의 어레이 엘리먼트들을 포함하는 안테나 구성 - 각 어레이 엘리먼트는 제1 편파(polarization)와 연관된 제1 급전점(feeding point) 및 상기 제1 편파와 직교인 제2 편파와 연관된 제2 급전점을 포함하고, 각 어레이 엘리먼트는 상기 제1 편파와 연관된 제1 위상 중심 및 상기 제2 편파와 연관된 제2 위상 중심을 가지며, 상기 어레이 엘리먼트들의 제1 위상 중심 및 제2 위상 중심은 적어도 2개의 컬럼들에 배열되고, 상기 다수의 어레이 엘리먼트들은 어레이 엘리먼트들의 적어도 2개의 그룹들의 적어도 하나의 컬럼에 배열되며, 상기 그룹 각각은 적어도 2개의 어레이 엘리먼트들을 포함함 -; 및
    하나 이상의 안테나 포트들 - 각 안테나 포트는 상기 적어도 2개의 컬럼들에 배열된 제1 위상 중심 및 제2 위상 중심을 갖는 적어도 2개의 어레이 엘리먼트들의 제1 급전점 및 제2 급전점에 각자의 공급 네트워크를 통해 접속됨 -
    을 포함하고,
    상기 각자의 공급 네트워크는, 각자의 안테나 포트에 접속된 프라이머리 접속(primary connection), 및 적어도 4개의 세컨더리 접속(secondary connection)들을 갖는 빔 형성 네트워크를 포함하고,
    상기 빔 형성 네트워크는, 상기 접속된 어레이 엘리먼트들의 상기 제1 급전점과 상기 제2 급전점 사이에 전력을 분할하며, 상이한 컬럼들에 배열된 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 제1 급전점들 사이의 그리고 상이한 컬럼들에 배열된 제2 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 제2 급전점들 사이의 위상 시프트 차이들을 제어하도록 구성되고
    어레이 엘리먼트들의 적어도 하나의 컬럼 각각에 대해, 상기 각자의 공급 네트워크는 복수의 분배 네트워크들을 더 포함하고, 상기 분배 네트워크 각각은, 상기 빔 형성 네트워크의 각 세컨더리 접속을 적어도 2개의 그룹들의 적어도 하나의 각 어레이 엘리먼트의 제1 급전점들에 접속시키거나, 또는 상기 빔 형성 네트워크의 각 세컨더리 접속을 상기 적어도 2개의 그룹들의 상기 적어도 하나의 각 어레이 엘리먼트의 제2 급전점들에 접속시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 어레이 엘리먼트의 상기 제1 위상 중심 및 상기 제2 위상 중심은 2개의 컬럼들에 배열되는 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 어레이 엘리먼트의 상기 제1 위상 중심 및 상기 제2 위상 중심은 동일한 컬럼에 배열되는 안테나.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상이한 컬럼들에 배열된 제1 위상 중심들 사이의 제1 거리는 0.3 파장보다 크고, 상이한 컬럼들에 배열된 제2 위상 중심들 사이의 제2 거리는 0.3 파장보다 큰 안테나.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다수의 어레이 엘리먼트들은 적어도 제1 세트 및 제2 세트를 포함하고, 각 세트는 다수의 어레이 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 세트의 어레이 엘리먼트들의 제1 위상 중심과 제2 위상 중심, 및 상기 제2 세트의 어레이 엘리먼트들의 제1 위상 중심과 제2 위상 중심은 상기 적어도 2개의 컬럼들 각각에 각각 배열되고, 상기 안테나는, 공급 네트워크들을 통해 상기 제1 세트 및 상기 제2 세트 각각에서의 어레이 엘리먼트들에 각각 접속되는 적어도 2개의 안테나 포트들을 더 포함하는 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 어레이 엘리먼트들은 컬럼들에 배열되며, 각 컬럼은 상기 제2 세트의 어레이 엘리먼트들과 인터리빙된 상기 제1 세트의 어레이 엘리먼트들을 포함하는 안테나.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 어레이 엘리먼트들은 다수의 로우들에 배열되고, 각 로우는 상기 제2 세트의 어레이 엘리먼트들과 인터리빙된 상기 제1 세트의 어레이 엘리먼트들을 포함하는 안테나.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 어레이 엘리먼트들은 다수의 로우들에 배열되고, 각 로우는 상기 제2 세트의 어레이 엘리먼트들과 중첩된 상기 제1 세트의 어레이 엘리먼트들을 포함하는 안테나.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 어레이 엘리먼트들은 적어도 3개의 컬럼들에 배열되고, 각 빔 형성 네트워크는 적어도 6개의 세컨더리 접속들을 더 포함하는 안테나.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔 형성 네트워크들 중 적어도 하나는, 각자의 안테나 포트에 접속되며 접속된 어레이 엘리먼트들의 제1 급전점과 제2 급전점 사이에 전력을 분할하도록 구성된 프라이머리 전력 콤바이너/스플리터를 더 포함하는 안테나.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔 형성 네트워크들 중 적어도 하나는, 위상 시프트 차이를 제어하며 상이한 컬럼들에 배열된 상기 제1 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 상기 제1 급전점 사이에 전력을 또한 스플릿하도록 구성된 제1 위상 시프팅 네트워크, 및 위상 시프트 차이를 제어하며 상이한 컬럼들에 배열된 상기 제2 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 상기 제2 급전점 사이에 전력을 또한 스플릿하도록 구성된 제2 위상 시프팅 네트워크인 2개의 위상 시프팅 네트워크들을 더 포함하는 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    각 위상 시프팅 네트워크는 통합된 위상 시프팅 및 전력 스플리팅 디바이스를 포함하는 안테나.
  13. 제11항에 있어서,
    각 위상 시프팅 네트워크는, 위상 시프터를 통해 동일한 컬럼에 배열된 제1 위상 중심 또는 제2 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들 각각의 상기 제1 급전점 또는 상기 제2 급전점에 공급하도록 구성된 세컨더리 전력 콤바이너/스플리터를 포함하는 안테나.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각자의 공급 네트워크는 다수의 분배 네트워크들을 더 포함하고, 각 분배 네트워크는, 각자의 컬럼에 배열된 상기 제1 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 상기 제1 급전점들에 상기 빔 형성 네트워크의 각자의 세컨더리 접속을 배타적으로 접속시키거나, 각자의 컬럼에 배열된 상기 제2 위상 중심을 갖는 접속된 어레이 엘리먼트들의 상기 제2 급전점들에 상기 빔 형성 네트워크의 각자의 세컨더리 접속을 배타적으로 접속시키도록 구성되는 안테나.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 빔 형성 네트워크는 방위(azimuth) 빔 형성을 수행하도록 또한 구성되고, 각 분배 네트워크는 고도(elevation) 빔 형성을 수행하도록 또한 구성되는 안테나.
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