KR101788837B1 - 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치 - Google Patents

서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101788837B1
KR101788837B1 KR1020140143614A KR20140143614A KR101788837B1 KR 101788837 B1 KR101788837 B1 KR 101788837B1 KR 1020140143614 A KR1020140143614 A KR 1020140143614A KR 20140143614 A KR20140143614 A KR 20140143614A KR 101788837 B1 KR101788837 B1 KR 101788837B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
power
phase shifter
band
antenna
Prior art date
Application number
KR1020140143614A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160047326A (ko
Inventor
이갑수
최종인
김경조
이용규
최환기
한영환
Original Assignee
주식회사 케이티
주식회사 선우커뮤니케이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이티, 주식회사 선우커뮤니케이션 filed Critical 주식회사 케이티
Priority to KR1020140143614A priority Critical patent/KR101788837B1/ko
Publication of KR20160047326A publication Critical patent/KR20160047326A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101788837B1 publication Critical patent/KR101788837B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/30—Combinations of separate antenna units operating in different wavebands and connected to a common feeder system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

두 대역의 위상 변위된 신호를 하나의 입출력 포트로 급전함에 있어, 외부로부터의 제어에 따라 제1 신호와 제2 신호를 각각의 소자를 통해 송수신할 뿐만 아니라 하나의 소자를 통해서도 송수신할 수 있도록 하고, 각각의 소자로 전력을 분배하여 제공하도록 한다.

Description

서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치{Antenna device capable of variable e-tilt by service band}
본 발명은 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광대역 안테나는 사용 주파수 대역별로 전용 소자 어레이가 구비되어 있다. 그러나 안테나 시스템에는 하나의 변위기가 공용되어 복수의 주파수 대역에서 빔 틸트가 동일하게 형성되기 때문에, 빔 틸트에 있어 각 대역별 특성이 고려되지 못하는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해, 두 개의 전용 안테나 장치를 서로 붙여 놓은 형태의 안테나 장치가 구현되었으나, 안테나의 규모가 커질 뿐만 아니라 안테나의 제작 및 설치가 복잡하고 경제적으로 불리하게 작용하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 3G/4G 서비스 대역별로 전기적인 빔(beam) 틸트의 조절이 가능하도록 설계된 가변틸트 안테나 장치를 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 안테나 장치는,
제1 대역에 대한 제1 신호를 송수신하는 복수의 제1 소자와 하나의 제2 소자; 제2 대역에 대한 제2 신호를 송수신하는 복수의 제3 소자와 하나의 제4 소자; 외부로부터의 제어에 따라 제1 신호 또는 제2 신호를 송수신하는 하나의 제5 소자; 상기 제1 소자 및 제2 소자가 각각 연결하며, 제1 신호의 위상을 제어하여 안테나의 수직 빔 틸트를 가변하는 제1 위상 변위기; 상기 제3 소자 및 제4 소자가 각각 연결하며, 제2 신호의 위상을 제어하여 안테나의 수직 빔 틸트를 가변하는 제2 위상 변위기; 상기 제1 위상 변위기 및 제2 위상 변위기에 연결되며, 외부로부터 전송되는 신호를 상기 제1 신호와 제2 신호로 분리하여 제1 신호는 제1 소자로, 제2 신호는 제3 소자로 전송하거나, 위상이 제어된 제1 신호와 제2 신호를 결합하여 제1 입출력 포트로 전달하는 제1 듀플렉서; 상기 제1 위상 변위기 및 제2 위상 변위기에 연결되며, 외부로부터 전송되는 신호를 상기 제1 신호와 제2 신호로 분리하여, 제1 신호는 제2 소자로, 제2 신호는 제4 소자로 전송하거나, 위상이 제어된 제1 신호와 제2 신호를 결합하여 제1 입출력 포트로 전달하는 제2 듀플렉서; 상기 제5 소자, 제1 위상 변위기 및 제2 위상 변위기에 연결되며, 상기 외부로부터 제5 소자를 통해 전송되는 신호 또는 제5 소자를 통해 전송할 신호를 제1 신호와 제2 신호로 분리한 후 상기 제5 소자를 통해 송신하거나 수신하는 상기 제3 듀플렉서; 및 상기 제1 소자 내지 제5 소자로 전력을 분배하여 제공하는 신호 전력 분배부를 포함한다.
상기 신호 전력 분배부는, 복수의 소자 및 듀플렉서로 전력을 공급하는 전력 공급기; 및 상기 전력 공급기를 통해 발생한 전력을 반으로 나눈 후, 상기 복수의 소자 및 듀플렉서로 분배된 전력을 제공하는 전력 분배기를 포함할 수 있다.
상기 전력 분배기는, 상기 전력 공급기에서 공급하는 전력의 50%에 해당하는 전력을 상기 제2 소자 및 상기 제4 소자로 각각 제공되도록 분배하고, 나머지 50%에 해당하는 전력을 상기 복수의 제1 소자 및 제3 소자로 각각 제공되도록 분배할 수 있다.
상기 제1 신호 및 제2 신호가 하나로 결합된 신호를 수신하여 상기 제1 듀플렉서로 전달하거나, 외부로 전달하는 상기 제1 입출력 포트를 더 포함할 수 있다.
제3 대역에 대한 제3 신호를 송수신하는 제6 소자; 상기 제6 소자에 접속하며, 제3 신호의 위상을 제어하여 안테나의 수직 빔 틸트를 가변하는 제3 위상 변위기; 및 상기 제3 위상 변위기로 제3 신호를 전달하거나, 제3 위상 변위기로부터 수신한 제3 신호를 외부로 전달하는 제2 입출력 포트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 안테나 장치의 콤팩트한 설계가 가능하다.
또한, 서비스 대역별로 분리하여 개별 틸팅이 가능하기 때문에 서비스 대역별로 최적화된 빔을 제공할 수 있으며, 서비스 음영 지역이 해소될 수 있다.
도 1은 일반적인 안테나 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템을 포함하는 내부 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 서비스별 가변틸트 안테나 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 실시에에 대해 설명하기 앞서, 일반적인 안테나 시스템에 대해 먼저 도 1을 참조로 설명한다.
도 1은 일반적인 안테나 시스템의 구조도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 안테나 시스템(10)은 두 개의 주파수 대역을 송수신하는 장치로, 제1 주파수 대역용 어레이 소자(13-1 ∼ 13-3)를 포함하는 제1 안테나(13)와, 제2 주파수 대역용 어레이 소자(14-1 ∼ 14-3)를 포함하는 제2 안테나(14), 제1 안테나(13) 및 제2 안테나(14)의 각 소자(13-1 ∼ 13-3, 14-1 ∼ 14-3)에 각각 접속되어 대응 주파수 대역의 신호를 위상 제어하는 두 개의 변위기(11, 12)로 구성되어 있다.
이러한 안테나 시스템(10)은 대역별 제1 안테나(13) 및 제2 안테나(14)의 각 소자(13-1 ∼ 13-3, 14-1 ∼ 14-3)를 일렬로 배치하고, 각 안테나(13, 14)에 대응하는 변위기(11, 12)로 신호의 위상을 제어하여, 각 안테나(13, 14)의 빔 틸트를 독립적 또는 개별적으로 가변할 수 있다. 그러나 이러한 안테나 시스템(10)은 각 주파수 대역마다 전용의 안테나(13, 14) 및 어레이 소자(13-1 ∼ 13-3, 14-1 ∼ 14-3)를 구비해야 한다.
즉 일반적인 안테나 시스템(10)을 이용하여 900MHz 대역과 1800MHz 대역에서 서비스를 제공하기 위해서는, 900MHz 대역에 대한 전용 안테나와 1800MHz 대역에 대한 전용 안테나를 서로 붙여 놓은 형태로 구현되기 때문에, 안테나 시스템(10)의 규모가 상당히 커질 수밖에 없다. 그리고, 이로 인해 안테나 장치 또는 시스템의 제작 및 설치가 복잡해지고, 경제적으로도 매우 불리하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 하나의 안테나를 통해서도 LB(Low Band)(814∼960MHz)와 HB(High Band)(1710∼2200MHz)를 동시에 사용할 수 있으며, 하나의 포트를 통해 두 개의 HB(3G와 4G)의 서비스 커버리지를 별도로 조절할 수 있도록, 별도의 위상 변위기를 통해 가변 틸팅이 될 수 있는 안테나 시스템에 대해 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템의 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템(100)은 복수의 주파수 대역에서 신호를 송수신하는 주파수 공용 안테나(110)와, 각 주파수 대역마다 구비되어 송수신 신호의 위상을 대역별로 제어하여 안테나(110)의 수직 빔 틸트를 가변하는 복수의 위상 변위기(120-1, 120-2, 120-3)를 포함한다.
여기서 복수의 위상 변위기는 서비스 대역에 따라 4G 대역(예를 들어, 1.8GHz)에서 송수신되는 신호의 위상을 제어하는 제1 위상 변위기(120-1)와 3G 대역(예를 들어, 2.1GHz)에서 송수신되는 신호의 위상을 제어하는 제2 위상 변위기(120-2)로 구분할 수 있다. 그리고 800MHz 또는 900MHz와 같이 낮은 주파수 대역에서 송수신되는 신호의 위상을 제어하는 제3 위상 변위기(120-3)도 포함한다.
그리고 안테나 시스템(100)은 각 소자에 신호 전력을 제공하거나, 제공되는 신호 전력을 안테나 시스템(100)의 소자에 따라 분배하여 제공하는 신호 전력 분배부(160)를 포함한다.
주파수 공용 안테나(110)는 두 개의 서로 다른 서비스 대역(3G, 4G)의 고주파수 대역 신호와, 저주파수 대역에서 신호를 송수신하는 복수의 일렬 어레이 소자(111, 112a, 112b, 112c, 112d, 112e)를 포함한다. 여기서 일부 일렬 어레이 소자(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)는 광대역 특성을 갖는 소자이며, 광대역 특성을 갖는 소자는 이미 알려진 사항으로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다. 본 발명의 실시예에서는 고주파수 대역 신호를 송수신하는 일렬 어레이 소자를 9개 구비하고, 저주파수 대역 신호를 송수신하는 일렬 어레이 소자를 5개 구비하는 것을 예로 하여 도시하였으나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
주파수 공용 안테나(110)에 설치된 소자들 중 복수의 제1 일렬 어레이 소자(112a)와 하나의 제2 일렬 어레이 소자(112b)는 각각 고주파 대역의 신호의 위상을 제어하는 제1 위상 변위기(120-1)에 접속한다. 복수의 제4 일렬 어레이 소자(112d)와 하나의 제5 일렬 어레이 소자(112e) 역시, 각각 또 다른 고주파 대역의 신호의 위상을 제어하는 제2 위상 변위기(120-2)에 접속한다.
그리고 복수의 제6 일렬 어레이 소자(111)는 각각 저주파수 대역 변위기인 제3 위상 변위기(120-3)에 접속한다. 마지막으로 하나의 제3 일렬 어레이 소자(112c)는 하나의 어레이 소자를 통해 3G 대역의 신호 또는 4G 대역의 신호를 송수신할 수 있으므로, 제2 듀플렉서(130-2)에 접속한다.
이로서, 하나의 안테나 시스템(100)을 통해 두 개의 고주파수 대역인 2.1GHz 대역(3G)과 1.8GHz 대역(4G)의 신호를 제1 일렬 어레이 소자(112a) 내지 제5 일렬 어레이 소자(112e)를 통해 송수신할 뿐만 아니라, 제6 일렬 어레이 소자(111)를 통해 저주파수 대역의 신호도 송수신할 수 있다. 본 발명의 실시에에서는 고주파수 대역으로 2.1GHz 대역과 1.8GHz 대역 두 개의 주파수 대역을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
그리고 고주파 신호를 처리하는 일렬 어레이 소자 중 위로부터 상위 4개에 대한 제1 일렬 어레이 소자(112a) 및 제2 일렬 어레이 소자(112b)는 4G 신호를 송수신하는데 사용하며, 하위 4개에 대한 제4 일렬 어레이 소자(112d) 및 제5 일렬 어레이 소자(112e)는 3G 신호를 송수신하는데 사용되는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고 가운데 제3 일렬 어레이 소자(112c)는 3G와 4G 신호를 모두 송수신하는데 사용하는 것을 예로 하여 설명한다.
여기서, 제2 일렬 어레이 소자(112b)와 제5 일렬 어레이 소자(112e)는 안테나 시스템(100)으로 인가되는 전력의 50%의 전력을 통해 신호를 송수신한다. 제1 일렬 어레이 소자(112a)와 제4 일렬 어레이 소자(112d)는 소자의 위치에 따라 안테나 시스템(100)으로 인가되는 전력의 20% 또는 5%의 전력으로 신호를 송수신한다.
위상 변위기(120-1, 120-2, 120-3)는 안테나(110)가 송수신하는 신호의 위상을 제어하여, 안테나(110)의 수직 빔 틸트를 가변한다. 본 발명의 실시예에 따른 위상 변위기의 종류는 세 종류이며, 제1 위상 변위기(120-1)는 4G 대역 전용, 제2 위상 변위기(120-2)는 3G 대역 전용, 제3 위상 변위기(120-3)는 낮은 주파수 대역 전용으로 사용한다.
즉, 제1 위상 변위기(120-1)와 제2 위상 변위기(120-2)는 고주파수의 수직 빔 틸트를 가변하기 위한 제2 안테나 노브(150-2)와 제3 안테나 노브(150-3)에 연결되어, 사용자에 의해 제2 안테나 노브(150-2)와 제3 안테나 노브(150-3)가 조절되면 3G 및 4G 두 대역의 서비스 커버리지를 각각 조절할 수 있도록 수직 빔을 틸팅한다. 이와 마찬가지고, 제3 위상 변위기(120-3)는 저주파수 대역의 신호는 저주파수 신호의 수직 빔 틸트를 가변하기 위한 제1 안테나 노브(150-1)에 연결되어, 사용자에 의해 제1 안테나 노브(150-1)가 조절되면 저주파수의 서비스 커버리지가 조절되도록 수직 빔을 틸팅한다.
그리고 제1 위상 변위기(120-1)는 한쪽 측면이 제1 듀플렉서(130-1)와 신호 전력 분배부(160)를 경유하여 안테나 입·출력 포트 중 높은 주파수 대역의 안테나 입·출력 포트인 제1 입출력 포트(140-1)측에 접속된다. 또한, 제1 위상 변위기(120-1)의 반대쪽 측면은 제1 일렬 어레이 소자(112a)에 병렬로 접속된다. 그리고, 제1 위상 변위기(120-1)의 한쪽 면은 제3 듀플렉서(130-3)를 경유하여 제3 어레이 소자(112c)에 접속된다.
이와 마찬가지로 제2 위상 변위기(120-2)의 한쪽 측면은 제1 듀플렉서(130-1)와 신호 전력 분배부(160)를 경유하여 제1 입출력 포트(140-1)에 접속된다. 그리고 제2 위상 변위기(120-2)의 반대쪽 측면은 제4 일렬 어레이 소자(112d)에 병렬로 접속된다. 또한, 제2 위상 변위기(120-2)의 한쪽 면은 제3 듀플렉서(130-3)를 경유하여 제3 일렬 어레이 소자(112c)에 접속된다.
제3 일렬 어레이 소자(112c)의 경우에는 3G 대역의 신호와 4G 대역의 신호를 모두 송수신할 수 있는 형태로 구현하기 때문에, 제1 위상 변위기(120-1)와 제2 위상 변위기(120-2)에 연결되어 송수신 신호의 위상이 대역별로 제어될 수 있도록 한다.
또한, 제3 위상 변위기(120-3)의 한쪽 측면은 제2 입출력 포트(140-2)에 접속되고, 반대쪽 측면은 제6 일렬 어레이 소자(111)에 병렬로 접속된다. 여기서 제6 일렬 어레이 소자(111)가 제1 일렬 어레이 소자(112a) 또는 제2 일렬 어레이 소자(112b) 등을 포함하는 것과 같이 나타내고 있으나, 제1 일렬 어레이 소자(112a)나 제2 일렬 어레이 소자(112b) 등이 제6 일렬 어레이 소자(111)에 포함되는 것이 아니라, 두 개의 일렬 어레이 소자가 물리적으로 일정 거리 이격되어 별도로 구현되어 있다.
제3 일렬 어레이 소자(112c)는 제2 듀플렉서(130-2)와 신호 전력 분배부(160)를 통해 제1 입출력 포트(140-1)에 연결되어 있다. 이와 마찬가지로 제5 일렬 어레이 소자(112e)도 제2 듀플렉서(130-2)와 신호 전력 분배부(160)를 통해 제1 입출력 포트(140-1)에 연결되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는, 기존 하나의 광대역 소자를 이용하여 3G와 4G의 위상 변위기가 하나로 구성되고, 이를 통해 하나의 위상 변위기로 틸트를 동시에 구동하여 서비스 커버리지를 별도로 운용하기에 어려움이 있던 점을 해결하기 위하여, 서로 다른 서비스를 별도의 가변 틸팅이 가능하도록 3G용 위상 변위기(120-2)와 4G용 위상 변위기(120-1)를 각각 포함하도록 구현한다.
제1 듀플렉서(130-1)와 제2 듀플렉서(130-2)는 신호 전력 분배부(160)를 거쳐 제1 입출력 포트(140-1)와 제1 위상 변위기(120-1) 및 제2 위상 변위기(120-2)에 연결되도록 배치된다. 즉, 제1 듀플렉서(130-1)의 한쪽 측면은 신호 전력 분배부(160)에 접속되고, 다른 한쪽 측면은 제1 위상 변위기(120-1) 및 제2 위상 변위기(120-2)에 병렬로 접속되도록 배치한다. 그리고 제2 듀플렉서(130-2)의 한쪽 측면은 신호 전력 분배부(160)에 접속되고, 다른 한쪽 측면은 제2 일렬 어레이 소자(112b)와 제5 일렬 어레이 소자(112e)에 연결되어 있다.
이를 통해, 외부로부터 입력된 신호를 고주파수 대역의 신호를 3G 신호와 4G 신호로 분리하여, 3G 전용 제2 위상 변위기(120-2)나 4G 전용 제1 위상 변위기(120-1)로 전송하도록 한다. 따라서 신호의 수신 또는 송신 시 실질적인 1 입력 및 1 출력을 가능하게 하며, 이에 따라 안테나 장치(100)에서 각 주파수 대역마다 별도의 포트를 구비할 필요가 없이, 하나의 포트로 두 대역의 신호를 수신하거나 송신할 수 있다.
제3 듀플렉서(130-3)는 제3 일렬 어레이 소자(112c)와 제1 위상 변위기(120-1) 및 제2 위상 변위기(120-2)에 연결되도록 배치된다. 즉, 제3 듀플렉서(130-3)의 한쪽 측면은 제3 일렬 어레이 소자(112c)에 접속되고, 다른 쪽 측면은 제1 위상 변위기(120-1) 및 제2 위상 변위기(120-2)에 병렬로 접속되도록 배치한다. 이를 통해, 제3 일렬 어레이 소자(112c)가 3G 대역의 신호와 4G 대역의 신호를 제1 입출력 포트(140-1)의 제어에 따라 모두 송수신할 수 있도록 한다.
제1 위상 변위기(120-1), 제2 위상 변위기(120-2) 및 제3 위상 변위기(120-3)는 각각 안테나 노브(150-1, 150-2, 150-3)에 연결되어 있다. 제1 안테나 노브(150-1)는 저주파수 신호에 대한 대역을 조절한다. 제2 안테나 노브(150-2)는 3G 신호에 대한 대역을 조절하며, 제3 안테나 노브(150-3)는 4G 신호에 대한 대역을 조절한다. 안테나 노브의 기능은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치(100)를 통해 신호를 송수신하는 방법은 다음과 같다. 여기서 송수신하는 신호는 3G 또는 4G와 같이 고주파수 대역의 신호인 것을 예로 하여 설명한다.
신호 송신의 경우에 대해 먼저 설명하면, 제1 입출력 포트(140-1)로부터 송신 신호가 입력되면, 제1 듀플렉서(130-1)는 제1 입출력 포트(140-1)가 수신한 신호를 대역별 신호로 분리한다. 그리고 분리한 대역별 신호를 각각의 위상 변위기(120-1, 120-2)로 전달한다. 본 발명의 실시예에서는 2.1 GHz 대역(3G) 및 1.8 GHz 대역(4G)으로 분리되어 각각 제1 위상 변위기(120-1)와 제2 위상 변위기(120-2)로 전송되는 것을 예로 하여 설명한다.
분리된 각 대역의 신호는 해당 위상 변위기(120-1, 120-2)에서 위상이 제어된다. 이렇게 위상이 제어된 신호는 제1 일렬 어레이 소자(112a) 내지 제5 일렬 어레이 소자(112e)로 전송되어 전파로 방사된다. 여기서 제3 듀플렉서(130-3)로 신호가 전송되는 경우에는 제3 일렬 어레이 소자(112c)로 전송되어 전파로 방사된다. 이렇게 주파수 대역마다 각각의 전용 위상 변위기(120-1, 120-2)에서 독립적으로 위상을 제어하기 때문에, 주파수 대역마다 원하는 빔 틸트를 얻을 수 있다.
이상에서는 신호를 송신하는 경우를 설명하였으며, 수신 신호의 경우에는 송신 신호와 역으로 처리된다. 먼저, 일렬 어레이 소자(111, 112a, 112b, 112c, 112d, 112e)에 수신된 신호는 각 소자에 접속된 위상 변위기(120-1, 120-2, 120-3)로 전송된다. 제1 일렬 어레이 소자(112a)와 제2 일렬 어레이 소자(112b)는 4G 신호만을 수신하고, 제4 일렬 어레이 소자(112d)와 제5 일렬 어레이 소자(112e)는 3G 신호만을 수신하며, 제6 일렬 어레이 소자(111)는 저주파수 대역의 신호만을 수신하기 때문에, 수신 신호를 대역폭에 따라 별도로 분리할 필요는 없다.
그러나 제3 일렬 어레이 소자(112c)는 3G 신호 또는 4G 신호를 모두 수신할 수 있으나, 두 대역의 신호를 동시에 수신하는 것이 아니라 제1 입출력 포트(140-1)의 제어에 따라 3G 대역의 신호를 수신해야 하는 경우에는 3G 신호만, 4G 대역의 신호를 수신해야 하는 경우에는 4G 신호만을 수신하기 때문에, 수신 신호를 대역폭에 따라 별도로 분리할 필요는 없다.
각각의 위상 변위기(120-1, 120-2)는 안테나 소자가 수신한 신호의 위상을 제어하고, 위상이 제어된 3G 신호와 4G 신호는 제1 듀플렉서(130-1) 또는 제2 듀플렉서(130-2)를 통해 하나의 신호로 결합한 다음, 제1 입출력 포트(140-1)를 통해 수신된다.
이상에서 설명한 바와 같이 하나의 고주파수용 포트인 제1 입출력 포트(140-1)를 통해 3G와 4D 두 대역의 서비스 커버리지를 별도로 조절할 수 있도록 하는 안테나 시스템(100)을 포함하는 내부 구조에 대해 도 3을 참조로 설명한다. 도 3에서는 3G 대역과 4G 대역의 위상 변위된 신호를 하나의 포트로 급전하면서도, 이득이 부족한 부분인 중간 소자 즉, 제3 일렬 어레이 소자(112c)의 경우 3G 신호와 4G 신호를 동시에 송수신할 수 있도록 전력을 관리하는 안테나 시스템(100)을 포함하는 내부 구조에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템을 포함하는 내부 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상단에 나타나 있는 일렬 어레이 소자(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)는 도 2에서 나타낸 제1 어레이 소자(112a) 내지 제5 어레이 소자(112e)를 나타낸 것이다.
제3 어레이 소자(112c)의 한쪽 측면에 연결되어 있는 듀플렉서(130-3)는 도 2의 제3 듀플렉서(130-3)에 대응하며, 제1 어레이 소자(112a)에 연결되어 있는 위상 변위기(120-1)는 도 2의 제1 위상 변위기(120-1), 제4 어레이 소자(112d)에 연결되어 있는 위상 변위기(120-2)는 도 2의 제2 위상 변위기(120-2)에 각각 대응한다.
그리고 제1 위상 변위기(120-1)와 제2 위상 변위기(120-2)가 연결되어 있는 듀플렉서(130-1)는 도 2의 제1 듀플렉서(130-1)에 대응하며, 제2 일렬 어레이 소자(112b)와 제5 일렬 어레이 소자(112e)가 연결되어 잇는 듀플렉서는 도 2의 제2 듀플렉서(130-2)에 대응한다.
제1 듀플렉서(130-1)와 제2 듀플렉서(130-2)가 연결되어 있는 신호 전력 분배부(160)는 전력 공급기(161), 전력 분배기(162)를 포함한다.
전력 공급기(161)는 안테나 시스템(100)을 포함하는 모든 구성 요소에 전력을 제공하며, 전력 제공기(161)의 형태는 어느 하나의 형태로 제한하지 않는다.
전력 분배기(162)는 전력 공급기(161)에서 제공하는 전력의 크기를 반으로 나누어준다. 이를 통해, 제1 듀플렉서(130-1) 및 제2 듀플렉서(130-2)에 걸리는 전력을 반으로 줄여줄 수 있기 때문에, 안테나 시스템(100)을 PCB 타입으로 구현할 때, PCB의 두께를 줄여줄 수 있고, 이에 따라 안테나 제작 원가를 줄여줄 수 있는 효과가 있다.
각 소자에 걸리는 전력에 대해, 3개의 제4 일렬 어레이 소자(112d)와 1개의 제5 일렬 어레이 소자(112e) 그리고 1개의 제3 일렬 어레이 소자(112c)를 예로 하여 설명한다. 3G 대역의 신호를 송수신하는 총 5개의 일렬 어레이 소자 중 음영 표시를 한 가운데 제5 일렬 어레이 소자(①)에는 전체 전력 중 50%에 해당하는 전력이 분배되고, 양쪽의 두 개의 일렬 어레이 소자(②)에는 20%에 대한 전력이 각각 분배된다. 그리고 가장 끝의 두 개의 일렬 어레이 소자(③)에는 각각 5%에 대한 전력이 분배된다. 이와 같이 전력을 분배하게 되면, 신호 전송을 위해 원하는 패턴을 얻을 수 있으며, 특히 주 방사 방향 이외의 곳으로 분산 방사되어 효율을 저하시키는 사이드로브(sidelobe)를 작게 할 수 있다.
예를 들어, 전체 200W의 전력이 전력 공급기(161)에서 발생한다고 가정하면, 한 가운데 일렬 어레이 소자(①)에는 전체 전력 중 50%에 해당하는 100W의 전력이 분배되고, 양쪽의 두 개의 일렬 어레이 소자(②)에는 20%에 대한 전력인 40W의 전력이, 마지막 일렬 어레이 소자들에는 5%에 대한 전력인 10W의 전력이 각각 분배되어, 안테나 시스템 전체로는 총 200W의 전력(100W+40W+40W+10W+10W)을 이용하여 신호를 송수신하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 안테나 장치에 있어서,
    제1 대역에 대한 제1 신호를 송수신하는 복수의 제1 소자와 하나의 제2 소자;
    제2 대역에 대한 제2 신호를 송수신하는 복수의 제3 소자와 하나의 제4 소자;
    외부로부터의 제어에 따라 제1 신호 또는 제2 신호를 송수신하는 하나의 제5 소자;
    상기 제1 소자 및 제2 소자가 각각 연결하며, 제1 신호의 위상을 제어하여 안테나의 수직 빔 틸트를 가변하는 제1 위상 변위기;
    상기 제3 소자 및 제4 소자가 각각 연결하며, 제2 신호의 위상을 제어하여 안테나의 수직 빔 틸트를 가변하는 제2 위상 변위기;
    상기 제1 위상 변위기 및 제2 위상 변위기에 연결되며, 외부로부터 전송되는 신호를 상기 제1 신호와 제2 신호로 분리하여 제1 신호는 제1 소자로, 제2 신호는 제3 소자로 전송하거나, 위상이 제어된 제1 신호와 제2 신호를 결합하여 제1 입출력 포트로 전달하는 제1 듀플렉서;
    상기 제1 위상 변위기 및 제2 위상 변위기에 연결되며, 외부로부터 전송되는 신호를 상기 제1 신호와 제2 신호로 분리하여, 제1 신호는 제2 소자로, 제2 신호는 제4 소자로 전송하거나, 위상이 제어된 제1 신호와 제2 신호를 결합하여 제1 입출력 포트로 전달하는 제2 듀플렉서;
    상기 제5 소자, 제1 위상 변위기 및 제2 위상 변위기에 연결되며, 상기 외부로부터 제5 소자를 통해 전송되는 신호 또는 제5 소자를 통해 전송할 신호를 제1 신호와 제2 신호로 분리한 후 상기 제5 소자를 통해 송신하거나 수신하는 제3 듀플렉서; 및
    상기 제1 소자 내지 제5 소자로 전력을 분배하여 제공하는 신호 전력 분배부
    를 포함하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 전력 분배부는,
    복수의 소자 및 듀플렉서로 전력을 공급하는 전력 공급기; 및
    상기 전력 공급기를 통해 발생한 전력을 반으로 나눈 후, 상기 복수의 소자 및 듀플렉서로 분배된 전력을 제공하는 전력 분배기
    를 포함하는 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 분배기는,
    상기 전력 공급기에서 공급하는 전력의 50%에 해당하는 전력을 상기 제2 소자 및 상기 제4 소자로 각각 제공되도록 분배하고, 나머지 50%에 해당하는 전력을 상기 복수의 제1 소자 및 제3 소자로 각각 제공되도록 분배하는 안테나 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 소자 및 제3 소자 중 일부 소자는 상기 전력 공급기에서 공급하는 전력의 20%에 해당하는 전력을 각각 공급받고, 20%에 해당하는 전력을 제공받는 소자 이외의 나머지 소자는 5%에 해당하는 전력을 각각 제공받는 안테나 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호 및 제2 신호가 하나로 결합된 신호를 수신하여 상기 제1 듀플렉서로 전달하거나, 외부로 전달하는 상기 제1 입출력 포트
    를 더 포함하는 안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호 또는 제2 신호는 신호 대역이 2.1GHz 대역 또는 1.8GHz 대역 중 어느 하나인 안테나 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    제3 대역에 대한 제3 신호를 송수신하는 제6 소자;
    상기 제6 소자에 접속하며, 제3 신호의 위상을 제어하여 안테나의 수직 빔 틸트를 가변하는 제3 위상 변위기; 및
    상기 제3 위상 변위기로 제3 신호를 전달하거나, 제3 위상 변위기로부터 수신한 제3 신호를 외부로 전달하는 제2 입출력 포트
    를 더 포함하며,
    상기 제3 신호는 800MHz 또는 900MHz 대역의 저주파수용 신호인 안테나 장치.
KR1020140143614A 2014-10-22 2014-10-22 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치 KR101788837B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140143614A KR101788837B1 (ko) 2014-10-22 2014-10-22 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140143614A KR101788837B1 (ko) 2014-10-22 2014-10-22 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160047326A KR20160047326A (ko) 2016-05-02
KR101788837B1 true KR101788837B1 (ko) 2017-11-15

Family

ID=56021595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140143614A KR101788837B1 (ko) 2014-10-22 2014-10-22 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101788837B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101415540B1 (ko) 2014-04-04 2014-07-04 주식회사 선우커뮤니케이션 대역별 가변틸트 안테나 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101415540B1 (ko) 2014-04-04 2014-07-04 주식회사 선우커뮤니케이션 대역별 가변틸트 안테나 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160047326A (ko) 2016-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10693244B2 (en) Independent azimuth patterns for shared aperture array antenna
EP2341577B1 (en) A method and apparatus for tilting beams in a mobile communications network
EP2959710B1 (en) Multi-array antenna
EP3120416B1 (en) Compact antenna array using virtual rotation of radiating vectors
EP2629362B1 (en) Shared antenna arrays with multiple independent tilt
US20200358190A1 (en) Cellular communication systems having antenna arrays therein with enhanced half power beam width (hpbw) control
US11387554B2 (en) Methods circuits devices assemblies and systems for providing an active antenna
CN111869004B (zh) 利用振幅加权和相位加权的线性叠加来支持具有高视轴覆盖的高有效全向辐射功率(eirp)的基站天线
HK1074699A1 (en) Antenna system
US8730104B2 (en) Programmable wide-band radio frequency feed network
CN106716714B (zh) 体育场天线
CN109509980B (zh) 混合多波束天线
US7038621B2 (en) Antenna arrangement with adjustable radiation pattern and method of operation
WO2020171976A1 (en) Base station antennas having arrays of radiating elements with 4 ports without usage of diplexers
WO2022062472A1 (zh) 一种有源阵列天线及移动通信基站
CN109149130A (zh) 有源相控阵天线收发系统
JP5735863B2 (ja) 無線通信装置、送信方法、及びプログラム
WO2004095627A2 (en) Apparatus and method for isolating in-channel fm antennas sharing common aperture space
KR101788837B1 (ko) 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치
KR101865373B1 (ko) 3g 및 4g 서비스 대역별 가변틸트 안테나 장치
EP1865576B1 (en) A dual-polar antenna for a base station of mobile radio systems with adjustable azimuth beamwidth
CN214099925U (zh) 天线阵列

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant