KR101720485B1 - 기지국용 소자 공유 안테나 - Google Patents

기지국용 소자 공유 안테나 Download PDF

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KR101720485B1
KR101720485B1 KR1020150173785A KR20150173785A KR101720485B1 KR 101720485 B1 KR101720485 B1 KR 101720485B1 KR 1020150173785 A KR1020150173785 A KR 1020150173785A KR 20150173785 A KR20150173785 A KR 20150173785A KR 101720485 B1 KR101720485 B1 KR 101720485B1
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이유신
신필수
김진태
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주식회사 굿텔
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Abstract

본 발명은 건물 외부에 설치되어 이동 통신용 기지국에 사용되고, 편파 소자를 공유하여 지향성을 증가시킨 기지국용 소자 공유 안테나에 관한 것으로, 안테나의 크기를 최소화하면서 편파 소자로부터 방사되는 빔의 지향성을 높힐 수 있는 기지국용 소자 공유 안테나를 제공하는 데 목적이 있다. 본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나는 케이스, 케이스 내부에 배치되며, 제1 주 빔을 형성하는 제1 안테나부, 제1 안테나부와 수직방향으로 하부에 배치되어 제2 주 빔을 형성하는 제2 안테나부, 제1 안테나부와 2 안테나부 사이에 위치하고, 제1 안테나부 또는 제2 안테나부와 각각 연결되어, 제1 안테나부 또는 제2 안테나부와 함께 제1 주 빔 또는 제2 주 빔을 형성하는 공유 안테나부를 포함한다.

Description

기지국용 소자 공유 안테나{Sharing element antenna of station}
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물 외부에 설치되어 이동 통신용 기지국에 사용되고, 편파 소자를 공유하여 지향성을 증가시킨 기지국용 소자 공유 안테나에 관한 것이다.
개인 휴대전화의 보편화와 스마트 폰 및 테블렛 PC의 보급 증가로 통화 및 무선인터넷을 위한 전파 사용량이 급증하고 있다. 이러한 사용량 급증은 다양한 환경에서의 통신 소통 요구와 통신 속도, 통화품질 등에 대한 니즈를 발생시키고 있다. 특히 건물 같은 실내뿐만 아니라 실외에서, 기존의 기지국 및 이동통신용 중계기로부터 거리가 멀거나 지형지물에 의해 전파가 잘 전달되지 않는 음영지역 등에서도 적절한 통화 품질이 요구되고 있다. 이러한 니즈를 충족하기 위하여 각 통신사들은 음영지역에 기지국 및 이동통신용 중계기를 추가로 설치하고 있다.
한편 기지국 및 이동 통신 중계기의 주요 구성 요소로서 기지국용 안테나가 있다. 안테나는 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위해 공간에 효율적으로 전파를 방사하거나, 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유기시키기 위해 공중에 가설한 도선을 의미한다. 즉 기지국용 안테나는 송수신을 위해 전자파를 공간으로 보내거나 받는 장치이다.
이러한 기지국용 안테나는 소자의 개수와 배열 간격에 따라 방사되는 빔의 지향성이 결정되게 된다. 즉 기지국용 안테나는 소자의 개수가 많고 배열 간격이 멀수록 지향성이 증가되게 된다.
그러나 지향성을 증가시키기 위하여 편파 소자의 개수를 증가시키고 배열 간격을 멀게 하게 되면, 기지국용 안테나의 크기가 커지는 문제점이 발생되게 된다. 즉 편파 소자의 개수와 배열 간격을 통해 지향성을 높히지 않는 이상 지향성을 증가시키기에는 한계가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1117509호 (2012.02.10.)
따라서 본 발명의 목적은 안테나의 크기를 최소화하면서 편파 소자로부터 방사되는 빔의 지향성을 높힐 수 있는 기지국용 소자 공유 안테나를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나는 케이스, 상기 케이스 내부에 배치되며, 제1 주 빔을 형성하는 제1 안테나부, 상기 제1 안테나부와 수직방향으로 하부에 배치되어 제2 주 빔을 형성하는 제2 안테나부, 상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부 사이에 위치하고, 상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부와 각각 연결되어, 상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부와 함께 상기 제1 주 빔 또는 상기 제2 주 빔을 형성하는 공유 안테나부를 포함한다.
본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나에 있어서, 상기 제1 안테나부는, +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함하여, 수직 방향으로 배열되는 제1 복사기들, 상기 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제1 틸트부, 상기 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제2 틸트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나에 있어서, 상기 제2 안테나부는, +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함하여, 수직 방향으로 배열되는 제2 복사기들, 상기 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제3 틸트부, 상기 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 상기 편파 소자로 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제4 틸트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나에 있어서, 상기 공유 안테나부는 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함하여, 수직 방향으로 배열되는 제3 복사기들, 상기 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 일측이 연결되고, 타측이 상기 제1 안테나부의 제1 틸트부 또는 상기 제2 안테나부의 제3 틸트부와 연결되는 제1 커플러들, 상기 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 일측이 연결되고, 타측이 상기 제1 안테나부의 제2 틸트부 또는 상기 제2 안테나부의 제4 틸트부와 연결되는 제2 커플러들를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나에 있어서, 상기 제1 커플러들 또는 상기 제2 커플러들은 90˚하이브리드 커플러인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나에 있어서, 상기 제3 복사기들은 상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부와 편파 소자를 공유하여, 상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부와 함께 상기 제1 주 빔 또는 상기 제2 주 빔을 동시에 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기지국용 소자 공유 안테나는 하이브리드 커플러를 이용하여 제1 안테나부와 제2 안테나부에 각각 연결되는 공유 안테나부를 구비하여, 제1 안테나부 또는 제2 안테나부와 함께 제1 주 빔 또는 제2 주 빔을 형성하도록 구성함으로써 방사되는 제1 주 빔 또는 제2 주 빔의 지향성을 높힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나를 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나(100)는 케이스(10), 제1 안테나부(20), 제2 안테나부(30) 및 공유 안테나부(40)를 포함한다.
케이스(10)는 내부에 제1 안테나부(20), 제2 안테나부(30) 및 공유 안테나부(40)를 수용할 수 있는 공간이 형성된다. 케이스(10)는 제1 안테나부(20), 제2 안테나부(30) 및 공유 안테나부(40)에 배치되는 편파 소자의 크기와 개수에 따라 사이즈가 결정될 수 있고, 원통형, 직육면체 등의 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
이러한 케이스(10)는 고층 건물의 옥상이나 철탑 등의 구조물에 설치되지만 이에 한정된 것은 아니고, 서비스가 필요한 장소에 구조물을 설치한 후 설치될 수 있다. 또한 케이스(10)는 구조물에 부착하기 위한 브라켓에 의해 내부에 배치되는 제1 안테나부(20), 제2 안테나부(30) 및 공유 안테나부(40)가 원하는 방향을 지향하도록 설치될 수 있다.
제1 안테나부(20)는 케이스(10) 내부에 형성된 공간에서 상부에 배치되고 제1 주 빔을 형성한다. 여기서 제1 주 빔은 기지국용 소자 공유 안테나를 기준으로 상부 영역을 커버할 수 있다. 이때 제1 안테나부(20)는 전기적 틸트에 의해 제1 주 빔을 틸트하여 상부를 지향하거나 하부를 지향하도록 구성할 수 있다.
제2 안테나부(30)는 케이스(10) 내부에 형성된 공간에서 제1 안테나부(20)의 하부에 배치되고 제2 주 빔을 형성한다. 여기서 제2 주 빔은 기지국용 소자 공유 안테나(100)를 기준으로 하부 영역을 커버할 수 있다. 이때 제2 안테나부(30)는 전기적 틸트에 의해 제2 주 빔을 틸트하여 상부를 지향하거나 하부를 지향하도록 구성할 수 있다.
공유 안테나부(40)는 제1 안테나부(20)와 제2 안테나부(30) 사이에 배치된다. 이러한 공유 안테나부(40)는 제1 안테나부(20)와 함께 제1 주 빔을 형성하거나, 제2 안테나부(30)와 함께 제2 주 빔을 형성할 수 있다.
여기서 공유 안테나부(40)는 제1 주 빔과 제2 주 빔에 동시에 영향을 미치게 된다. 이에 따라, 공유 안테나부(40)는 제1 주 빔과 제2 주 빔의 지향성을 높힐 수 있도록 지원할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나를 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 제1 안테나부(20)는 제1 복사기들(21), 제1 틸트부(22) 및 제2 틸트부(23)를 포함한다.
제1 복사기들(21)은 케이스(10) 내부에 수직으로 배열된다. 여기서 제1 복사기들(21)은 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함한다.
즉 제1 복사기들(21)은 두 개의 편파 소자가 교차로 배열된 상태로 수직 방향으로 복수개로 배치되어 형성된다.
제1 복사기들(21)은 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자에 의해 제1 주 빔을 형성하여 전방으로 방사한다.
제1 주 빔은 제1 틸트부(22) 및 제2 틸트부(23)에 의해 틸트될 수 있다.
여기서 제1 틸트부(22)는 제1 안테나부(20)에 포함된 복수의 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시킬 수 있다.
제2 틸트부(23)는 복수의 제1 안테나부(20)에 포함된 복수의 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시킬 수 있다.
제1 틸트부(22) 및 제2 틸트부(23)는 위상 가변기가 될 수 있고, 각각 제1 및 제4 급전 커넥터(61, 64)에 연결되어 각 편파 소자들로 전원을 공급할 수 있다.
제2 안테나부(30)는 제2 복사기들(31), 제3 틸트부(32) 및 제4 틸트부(34)를 포함한다.
제2 복사기들(31)은 제1 안테나부(20)의 제1 복사기들(21)의 하부에 수직으로 배열된다. 이때 제2 복사기들(31)은 제1 복사기(21)와 일정 간격 이격되어 배치되어 공유 안테나부(40)가 배치되는 공간을 형성한다. 여기서 제2 복사기들(31)은 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함한다.
즉 제2 복사기들(31)은 두 개의 편파 소자가 교차로 배열된 상태로 수직 방향으로 복수개로 배치되어 형성된다.
제2 복사기들(31)은 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자에 의해 제2 주 빔을 형성하여 전방으로 방사한다.
제2 주 빔은 제3 틸트부(32) 및 제4 틸트부(33)에 의해 틸트될 수 있다.
여기서 제3 틸트부(32)는 제2 안테나부(30)에 포함된 복수의 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시킬 수 있다.
제4 틸트부(33)는 복수의 제2 안테나부(30)에 포함된 복수의 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시킬 수 있다.
제3 틸트부(32) 및 제4 틸트부(33)는 위상 가변기가 될 수 있고, 각각 제2 및 제3 급전 커넥터(62, 63)에 연결되어 각 편파 소자들로 전원을 공급할 수 있다.
공유 안테나부(40)는 제3 복사기들(41), 제1 커플러들(42) 및 제2 커플러들(43)을 포함한다.
제3 복사기들(41)은 제1 안테나부(20)의 제1 복사기들(21)과 제2 안테나부(30)의 제2 복사기들(31) 사이에 위치한다. 여기서 제3 복사기들(41)은 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함한다.
여기서 제3 복사기들(41)에 포함된 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자는 제1 틸트부(22) 및 제3 틸트부(32)에 각각 연결된다. +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자는 제1 커플러들(42)에 의해 제1 틸트부(22) 및 제3 틸트부(32)에 각각 연결될 수 있다.
즉, 제3 복사기들(41)에 포함된 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자는 제1 및 제2 안테나부(20, 30)에 포함된 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자에 공급되는 신호를 제1 틸트부(22) 및 제3 틸트부(32)에 의해 동시에 제공받을 수 있다.
그리고 제3 복사기들(41)에 포함된 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자는 제2 틸트부(23) 및 제4 틸트부(33)에 각각 연결된다. -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자는 제2 커플러들(43)에 의해 제2 틸트부(23) 및 제4 틸트부(33)에 각각 연결될 수 있다.
즉, 제3 복사기들(41)에 포함된 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자는 제1 및 제2 안테나부(20, 30)에 포함된 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자에 공급되는 신호를 제2 틸트부(23) 및 제4 틸트부(33)에 의해 동시에 제공받을 수 있다.
이에 따라, 제3 복사기들(41)은 제1 및 제2 복사기들(21, 31)에서 방사되는 제1 및 제2 주 빔에 동시에 영향을 미친다. 즉 제3 복사기들(41)은 제1 및 제2 복사기들(21, 31)과 함께 제1 및 제2 주 빔을 방사하여 제1 및 제2 주 빔의 지향성을 높힐 수 있다.
여기서 제3 복사기들(41)은 제1 및 제2 커플러들(42, 43)에 의해 두개의 신호를 각각 제1 내지 제4 틸트부(22, 23, 32, 33)로부터 각각 신호를 전달받을 수 있다.
즉 제1 커플러들(42)은 일측이 제1 및 제3 틸트부(22, 32)와 각각 연결되고, 타측이 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결된다. 그리고 제2 커플러들(43)은 일측이 제2 및 제4 틸트부(23, 33)와 각각 연결되고, 타측이 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결된다.
여기서 제1 및 제2 커플러들(42, 43)은 90˚하이브리드 커플러가 될 수 있다. 제1 및 제2 커플러들(42, 43)은 공유 안테나부(40)의 제3 복사기들(41)의 개수에 따라 설치되는 개수가 결정될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나(100)는 제3 복사기들(41)에 의해 제1 안테나부(20) 또는 제2 안테나부(30)와 편파 소자를 공유하여, 제1 안테나부(20) 또는 제2 안테나부(30)와 함께 제1 주 빔 또는 제2 주 빔을 동시에 형성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 소자 공유 안테나(100)는 하이브리드 커플러를 이용하여 제1 안테나부(20)와 제2 안테나부(30)에 각각 연결되는 공유 안테나부(40)를 구비하여, 제1 안테나부(20) 또는 제2 안테나부(30)와 함께 제1 주 빔 또는 제2 주 빔을 형성하도록 구성함으로써 방사되는 제1 주 빔 또는 제2 주 빔의 지향성을 높힐 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 케이스 20 : 제1 안테나부
21 : 제1 복사기들 22 : 제1 틸트부
23 : 제2 틸트부 30 : 제2 안테나부
31 : 제2 복사기들 32 : 제3 틸트부
33 : 제4 틸트부 40 : 공유 안테나부
41 : 제3 복사기들 42 : 제1 커플러들
43 : 제2 커플러들 50 : 구조물
61 : 제1 급전커넥터 62 : 제2 급전커넥터
63 : 제3 급전커넥터 64 : 제4 급전커넥터
100 : 기지국용 소자 공유 안테나

Claims (6)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내부에 배치되며, 제1 주 빔을 형성하는 제1 안테나부;
    상기 제1 안테나부의 하부에 배치되어 제2 주 빔을 형성하는 제2 안테나부;
    상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부 사이에 위치하고, 상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부와 각각 연결되어, 상기 제1 안테나부와 함께 제1 주 빔을 형성하거나, 상기 제2 안테나부와 함께 상기 제2 주 빔을 형성하는 공유 안테나부; 를 포함하고,
    상기 제1 안테나부는,
    +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함하여, 수직 방향으로 배열되는 제1 복사기들;
    상기 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제1 틸트부;
    상기 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제2 틸트부; 를 포함하고,
    상기 제2 안테나부는,
    +45˚편파 `신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함하여, 수직 방향으로 배열되는 제2 복사기들;
    상기 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제3 틸트부;
    상기 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 각각 연결되어 상기 편파 소자로 급전되는 신호의 위상을 가변시키는 제4 틸트부; 를 포함하고
    상기 공유 안테나부는,
    +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자 및 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자를 포함하여, 수직 방향으로 배열되는 제3 복사기들;
    상기 +45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 일측이 연결되고, 타측이 상기 제1 안테나부의 제1 틸트부 또는 상기 제2 안테나부의 제3 틸트부와 연결되는 제1 커플러들;
    상기 -45˚편파 신호를 출력하는 편파 소자와 일측이 연결되고, 타측이 상기 제1 안테나부의 제2 틸트부 또는 상기 제2 안테나부의 제4 틸트부와 연결되는 제2 커플러들;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국용 소자 공유 안테나.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커플러들 또는 상기 제2 커플러들은 90˚하이브리드 커플러인 것을 특징으로 하는 기지국용 소자 공유 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 복사기들은 상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부와 편파 소자를 공유하여, 상기 제1 안테나부 또는 상기 제2 안테나부와 함께 상기 제1 주 빔 또는 상기 제2 주 빔을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 기지국용 소자 공유 안테나.
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