KR101857513B1 - 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이 - Google Patents

이중 편파 안테나 및 안테나 어레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접지판, 공급부, 및 방사판을 포함하는 이중 편파 안테나를 개시한다. 공급부는 제1 공급부 및 제2 공급부를 포함한다. 제1 공급부는 제1 유전판, 제1 공급층, 및 제1 전송 라인을 포함하며, 제1 공급층은 제1 유전판의 한 표면에 배치되고, 제1 전송 라인은 제1 유전판 위에 배치되고, 제1 전송 라인에는 제1 포트가 배치된다. 제2 공급부는 제2 유전판, 제2 공급층, 및 제2 전송 라인을 포함하며, 제2 공급층은 제2 유전판 위에 배치되고, 제2 전송 라인은 제2 유전판 위에 배치되고, 제2 전송 라인에는 제2 포트가 배치된다. 제1 유전판 및 제2 유전판은 접지판 위에서 서로 수직으로 교차하여 수직으로 설치되며, 제1 전송 라인 및 제2 전송 라인은 서로 분리되어 있다. 본 발명은 안테나 어레이를 추가로 제공한다. 본 발명에서 제공하는 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이는 안테나 포트 사이의 비교적 높은 격리를 가진다.

Description

이중 편파 안테나 및 안테나 어레이{DUAL-POLARIZED ANTENNA AND ANTENNA ARRAY}
본 발명은 안테나에 관한 것이며, 특히 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이에 관한 것이다.
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무선 통신 시스템은 업링크(uplink, UL) 및 다운링크(downlink, DL)를 포함한다. 기지국(base station, BS)은 다운링크를 통해 사용자 기기(user equipment, UE)에 신호를 송신할 수 있고, 사용자 기기는 업링크를 통해 기지국에 신호를 송신할 수 있다. 듀플렉스 통신이 지원되면, 업링크 및 다운링크 상에서 신호의 병렬 전송에 의해 생기는 상호간섭을 피하기 위해서는, 업링크 신호와 다운링크 신호를 분리해야 한다.
현재, 무선 통신 시스템에서 사용되는 듀플렉스 모드는 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplexing, FDD) 및 시분할 듀플렉스(time division duplexing, TDD)를 포함한다. 주파수 분할 듀플렉스 모드에서는, 업링크 및 다운링크에서 다른 반송파 주파수가 사용되고, 주파수 안내 구간을 사용하여 업링크 신호를 다운링크 신호와 분리하는데, 이를 통해 동시적인 주파수-간 풀 듀플렉스 통신을 실현한다. 시분할 듀플렉스 모드에서는, 업링크 및 다운링크에서 다른 통신 시간이 사용되며, 시간 안내 구간을 사용하여 수신 신호와 전송 신호를 분리하며, 이를 통해 공통-주파수 및 비동기 하프 듀플렉스 통신을 실현한다. 사용자에 의해 감지되는 시간과 비교해 보면, 시간 듀플렉스 모드에서 사용되는 시간 안내 구간은 극히 짧고, 시간 듀플렉스 모드는 때때로 풀 듀플렉스 통신을 지원하는 것이 고려된다.
예를 들어, 도 1은 종래기술의 무선 통신 시스템의 시나리오에 대한 개략도이다. 다운링크에서, 기지국은 주파수 F1의 무선 신호 S1을 시간 T1에서 사용자 기기에 송신하고, 업링크에서, 사용자 기기는 주파수 F2의 무선 신호 S2를 시간 T2에서 사용자 기기에 송신한다. 주파수 분할 듀플렉스가 사용될 때, 주파수 F1 및 주파수 F2가 다르고, 업링크와 다운링크 사이에는 주파수 안내 구간이 있으며, 이는 동시적인 주파수-간 풀 듀플렉스 통신을 실현할 수 있다. 시분할 듀플렉스가 사용될 때, 주파수 F1 및 주파수 F2가 다르고, 업링크와 다운링크 사이에는 시간 안내 구간이 있으며, 이는 공통-주파수 및 비동기 하프 듀플렉스 통신을 실현할 수 있다.
주파수 F1 및 주파수 F2가 동일하고, 시간 T1 및 시간 T2 역시 동일하면, 사용자 기기에 의해 송신된 무선 신호 S2를 수신할 때, 기지국 역시 동일한 주파수의 자기-간섭 신호 S'1을 수신하고, 여기서 자기-간섭 신호 S'1은 기지국에 의해 송신된 무선 신호 S1의 일부인 것으로 고려될 수 있다. 마찬가지로, 기지국에 의해 송신된 무선 신호 S1을 수신할 때, 사용자 기기 역시 동일한 주파수의 자기-간섭 신호 S'2를 수신한다. 공간적 전파 동안 무선 신호의 고속 페이딩으로 인해, 국부적 자기-간섭 신호의 강도는 일반적으로 원격 단으로부터의 무선 신호의 강도보다 훨씬 크며, 신호를 송신할 때, 기지국과 사용자 기기는 동일한 시간에 정확하게 신호를 수신할 수 없다. 그러므로 일반적으로 무선 통신 시스템은 풀 듀플렉스(full duplex) 기술이 발생할 때까지 공통-주파수 및 동시적 풀 듀플렉스 통신을 지원할 수 없는 것으로 고려된다.
이론적으로, 풀 듀플렉스 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서, 업링크 및 다운링크에서 같은 시간 및 같은 주파수가 사용되고, 스펙트럼 효과가 두 배로 될 수 있다. 그렇지만, 풀 듀플렉스 기술은 현재 연구 중이고 실험 단계에 있으며, 원격 단으로부터의 무선 신호를 수신할 때 국부적 자기-간섭 신호의 충격을 효과적으로 감소하는 방법이 여전히 풀 듀플렉스 기술에서 해결해야 하는 중요한 기술적 과제이다. 현재의 연구 방향은 2가지 유형을 포함하는데, 하나는 RF 모듈에서 처리하는 신호로 국부적 자기-간섭 신호를 제거하는 것이고, 다른 하나는 RF 모듈에 들어오는 국부적 자기-간섭 신호의 강도를 감소하도록 안테나에서의 최적화이다.
종래기술에서는, 국부적 자기-간섭 신호를 제거하기 위해 RF 모듈에서의 신호 처리 방법의 디자인이 주로 고려되고 있으며, 안테나의 디자인 및 최적화는 희박하다. 현재의 풀 듀플렉스 실험 통신 시스템에서, 안테나 시스템은 통상적으로 안테나 간의 물리적 격리의 방식으로 전송 신호와 수신 신호를 분리하고 있다. 예를 들어, 수신 안테나(receive antenna, Rx 안테나)와 전송 안테나(transmit antenna, Tx 안테나) 간의 물리적 거리를 증가시켜 수신 안테나와 전송 안테나 간의 격리를 높일 수 있다. 그렇지만, 이 경우, 안테나 시스템이 상대적으로 대형화되고, 이는 장치의 소형화 및 실제 프로젝트의 전개를 저해한다. 그러므로 안테나에 우수한 송수신 격리를 제공하는 안테나에 대한 최적화 디자인이 미래의 무선 통신 시스템에서 풀 듀플렉스 기술의 응용에 매우 중요하다.
본 발명은 안테나 포트 간 상대적으로 높은 격리를 가지는 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이를 제공한다.
본 발명의 실시 방식은 구체적으로 다음의 기술적 솔루션을 사용함으로써 실현될 수 있다.
제1 관점에 따라, 이중 편파 안테나(100)가 제공되고, 상기 이중 편파 안테나는 접지판(10), 공급부(20), 및 방사판(50)을 포함하고, 여기서:
공급부(20)는 전자기파 신호를 방사판(50)에 공급하도록 구성되어 있고 제1 공급부(30) 및 제2 공급부(40)를 포함하며, 접지판(10)은 공급부(20)의 하부에 배치되고, 방사판(50)은 공급부(20)의 상부에 배치되며,
제1 공급부(30)는 제1 유전판(32), 제1 공급층(34), 및 제1 전송 라인(36)을 포함하며, 제1 공급층(34)은 제1 유전판(32)의 한 표면에 배치되고, 제1 전송 라인(36)은 제1 유전판(32)의 다른 표면에 배치되며, 제1 전송 라인(36)에는 제1 포트(360)가 배치되고, 제1 포트는 제1 공급부에 신호를 공급하도록 구성되어 있으며,
제2 공급부(40)는 제2 유전판(42), 제2 공급층(44), 및 제2 전송 라인(46)을 포함하며, 제2 공급층(44)은 제2 유전판(42)의 한 표면에 배치되고, 제2 전송 라인(46)은 제2 유전판(42)의 다른 표면에 배치되고, 제2 전송 라인(46)에는 제2 포트(460)가 배치되고, 제2 포트는 제2 공급부에 신호를 공급하도록 구성되어 있으며,
제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 접지판(10) 상에 수직으로 설치되고, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 서로 수직으로 교차하며, 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 서로 분리되어 있다.
제1 관점을 참조해서, 제1 관점의 제1 가능한 실시 방식에서, 제1 유전판(32)에 제1 개구부(320)가 배치되고, 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 하부로부터 상부로 연장되고, 제2 유전판(42)에 제2 개구부(420)가 배치되고, 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 상부로부터 하부로 연장하며, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 제1 개구부(320) 및 제2 개구부(420)를 이용하여 서로 수직으로 교차해서 결합된다.
제1 관점의 제1 가능한 실시 방식을 참조해서, 제1 관점의 제2 가능한 실시 방식에서, 제1 공급층(34)에 제1 홈(342)이 배치되고, 제1 홈(342)은 제1 공급층(34)의 상부로부터 중간으로 연장하고 제1 슬롯(340) 및 제1 슬롯(340)에 연결된 제2 슬롯(341)을 포함하며, 제1 개구부(320)는 제2 슬롯(341)을 관통해서 제1 슬롯(340)으로 연장하며, 그리고 제2 공급층(44)에 제2 홈(442)이 배치되고, 제2 홈(442)은 제2 공급층(44)의 상부로부터 중간으로 연장하고 제3 슬롯(440) 및 제3 슬롯(440)에 연결된 제4 슬롯(441)을 포함하며, 제2 개구부(420)는 제3 슬롯(440)을 관통한다.
제1 관점의 제1 또는 제2 가능한 실시 방식을 참조해서, 제1 관점의 제3 가능한 실시 방식에서, 방사판(50)은 방사층(54)을 포함하고, 방사층(54)은 방사판(50)의 하부 표면 상에 배치되고, 공급부(20)는 커플링 방식으로 방사층(54)에 신호를 공급한다.
제1 관점의 제3 가능한 실시 방식을 참조해서, 제1 관점의 제4 가능한 실시 방식에서, 방사층(50)의 형상은 4N-레귤러-폴리곤, 중공 4N-레귤러-폴리곤, 원형, 또는 환형이며, 여기서 N은 1보다 크거나 같은 정수이다.
제1 관점의 제1 내지 제4 가능한 실시 방식 중 어느 하나를 참조해서, 제1 관점의 제5 가능한 실시 방식에서, 제1 포트(360)는 제1 전송 라인(36)의 단부에 배치되고, 제1 유전판(32)의 하부로부터 상부로 연장되고, 그리고 제1 전송 라인(36)은 전송 라인(362)의 제1 부분, 전송 라인(364)의 제2 부분, 및 전송 라인(366)의 제3 부분을 더 포함하며, 전송 라인(362)의 제1 부분은 제1 포트(360)의 단부로부터 제1 유전판(32)의 상부로 연장하고 제1 개구부(320)와 평행하며, 전송 라인(364)의 제2 부분은 제1 개구부(320) 위로 가로지르고 전송 라인(362)의 제1 부분에 직각으로 접속되며, 전송 라인(366)의 제3 부분은 전송 라인(364)의 제2 부분의 단부로부터 제1 유전판(32)의 하부로 수직으로 연장한다.
제1 관점의 제1 내지 제5 가능한 실시 방식 중 어느 하나를 참조해서, 제1 관점의 제6 가능한 실시 방식에서, 제2 포트(460)는 제2 전송 라인(46)의 단부에 배치되고, 제2 유전판(42)의 하부로부터 상부로 연장되고, 그리고 제2 전송 라인(46)은 전송 라인(462)의 제4 부분, 전송 라인(464)의 제5 부분, 및 전송 라인(466)의 제6 부분을 포함하며, 전송 라인(462)의 제4 부분은 제2 포트(460)의 단부로부터 제2 유전판(42)의 상부로 연장하고 제2 개구부(420)와 평행하며, 전송 라인(464)의 제5 부분은 전송 라인(462)의 제4 부분에 직각으로 접속되며, 전송 라인(466)의 제6 부분은 전송 라인(464)의 제5 부분의 단부로부터 제2 유전판(42)의 하부로 수직으로 연장한다.
제1 관점의 제6 가능한 실시 방식을 참조해서, 제1 관점의 제7 가능한 실시 방식에서, 전송 라인(464)의 제5 부분의 중간은 만곡부(bending part)를 형성하도록 제2 유전판(42)의 하부 쪽으로 구부려져서 제2 개구부(420)가 전송 라인(464)의 제5 부분을 관통하지 않도록 되어 있다.
제1 관점의 제1 내지 제7 가능한 실시 방식 중 어느 하나를 참조해서, 제1 관점의 제8 가능한 실시 방식에서, 이중 편파 안테나(100)는 한 쌍의 커넥터(60)를 더 포함하며, 커넥터(60) 중 하나는 제1 포트(360)에 전기적으로 접속되고, 커넥터(60) 중 다른 하나는 제2 포트(460)에 전기적으로 접속되고, 한 쌍의 커넥터(60)는 제1 공급부(30) 및 제2 공급부(40)에 신호를 공급하도록 구성되어 있다.
제2 관점에 따라, 안테나 어레이(200)가 추가로 제공되며 상기 안테나 어레이는 제1 관점 또는 제1 관점의 제1 내지 제9 가능한 실시 방식 중 어느 하나에서의 한 쌍의 안테나 및 한 쌍의 하우징(220)을 포함하며, 각각의 하우징(220)은 접지판(212)에 고정되어 있고 복수의 분리벽(222)을 포함하며, 분리벽(222)은 이중 편파 안테나(210)의 둘레에 울타리를 치도록 구성된 펜스를 형성한다.
제2 관점을 참조하여, 제2 관점의 제1 가능한 실시 방식에서, 한 쌍의 하우징(220) 사이에 위치하고 이중 편파 안테나(210) 사이의 격리를 향상시키도록 구성되어 있는 접지 스트립 어레이(320)를 더 포함한다.
제2 관점의 제1 가능한 실시 방식을 참조하여, 제2 관점의 제2 가능한 실시 방식에서, 접지 스트립 어레이(320)는 2 그룹의 축대칭 접지 스트립을 포함하며, 축대칭의 축은 한 쌍의 이중 편파 안테나(210)의 수직 이등분선에 위치하며, 각각의 그룹의 접지 스트립의 높이 및 길이는 외측으로부터 내측으로 점진적으로 감소하고, 상기 외측은 이중 편파 안테나(210)에 근접하고 상기 내측은 상기 축대칭의 축에 근접한다.
제2 관점의 제2 가능한 실시 방식을 참조하여, 제2 관점의 제3 가능한 실시 방식에서, 접지 스트립 어레이(320)는 금속 스트립 어레이, 페라이트 스트립 어레이, 왼편 물질 스트립 어레이, 또는 전자기 밴드 갭 구조이다.
제2 관점의 제1 또는 제2 가능한 실시 방식을 참조하여, 제2 관점의 제3 가능한 실시 방식에서, 하우징(220)은 복수의 카드 슬롯(312)을 포함하고, 접지판(330) 위에는 복수의 카드 블록(332)이 배치되며, 복수의 카드 블록(332)은 카드 슬롯(312)에 삽입되어 하우징(220)이 접지판(330)에 고정된다.
제2 관점의 제1, 제2, 또는 제3 가능한 실시 방식을 참조하여, 제2 관점의 제4 가능한 실시 방식에서, 안테나(200)를 덮는 레이돔(radome)(340)을 더 포함한다.
제3 관점에 따라, 안테나 어레이가 추가로 제공되며 상기 안테나 어레이는 한 쌍의 안테나 및 접지 스트립 어레이(320)를 포함하며, 상기 한 쌍의 안테나는 접지판(330)을 포함하고, 접지 스트립 어레이(320)는 접지판(330)에 고정되어 있으며 안테나 사이의 격리를 향상시키도록 안테나 사이에 위치한다.
제3 관점에 따라, 안테나 어레이(200)는 한 쌍의 하우징(220)을 더 포함하고, 각각의 하우징(220)은 접지판(330)에 고정되어 있고 복수의 분리벽(222)을 포함하며, 분리벽(222)은 안테나의 둘레에 울타리를 치도록 구성된 펜스를 형성하며, 접지 스트립 어레이(320)는 2개의 하우징(220) 사이에 위치한다.
제3 관점의 제1 가능한 실시 방식을 참조하여, 제3 관점의 제2 가능한 실시 방식에서, 접지 스트립 어레이(320)는 2 그룹의 축대칭 접지 스트립을 포함하며, 축대칭의 축은 한 쌍의 안테나의 수직 이등분선에 위치하며, 각각의 그룹의 접지 스트립의 높이 및 길이는 외측으로부터 내측으로 점진적으로 감소하고, 상기 외측은 한 쌍의 안테나에 근접하고 상기 내측은 상기 축대칭의 축에 근접한다.
제3 관점의 제2 가능한 실시 방식을 참조하여, 제3 관점의 제3 가능한 실시 방식에서, 접지 스트립 어레이(320)는 금속 스트립 어레이, 페라이트 스트립 어레이, 왼편 물질 스트립 어레이, 또는 전자기 밴드 갭 구조이다.
제3 관점의 제1 또는 제2 가능한 실시 방식을 참조하여, 제2 관점의 제3 가능한 실시 방식에서, 각각의 하우징(220)은 복수의 카드 슬롯(312)을 포함하고, 접지판(10) 위에는 복수의 카드 블록(332)이 배치되며, 복수의 카드 블록(332)은 카드 슬롯(312)에 삽입되어, 하우징(220)이 접지판(10)에 고정된다.
제3 관점의 제1, 제2, 또는 제3 가능한 실시 방식을 참조하여, 제2 관점의 제4 가능한 실시 방식에서, 안테나(200)를 덮는 레이돔(340)을 더 포함하며, 여기서
각각의 하우징(220)은 복수의 카드 슬롯(312)을 포함하고, 접지판(10) 위에는 복수의 카드 블록(332)이 배치되며, 복수의 카드 블록(332)은 카드 슬롯(312)에 삽입되어, 하우징(220)이 접지판(330)에 고정된다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 이중 편파 안테나 또는 안테나 어레이에 따르면, 수직으로 교차하는 공급 네트워크를 사용하며, 제1 포트 및 제2 포트에서 신호가 공급된 후, 제1 유전판 및 제2 유전판과 평행한 전자기파가 개별적으로 생성될 수 있고, 방사판에 결합되는 전자기파의 편파 방향이 서로 직각이며, 이것은 안테나 포트 간의 높은 격리를 보장한다.
본 발명의 실시예의 기술적 솔루션을 더 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 발명의 실시예를 설명하는 데 필요한 첨부된 도면에 대해 간략하게 설명한다. 당연히, 이하의 실시예의 첨부된 도면은 본 발명의 일부의 실시예에 지나지 않으며, 당업자라면 창조적 노력 없이 첨부된 도면으로부터 다른 도면을 도출해낼 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술의 무선 통신 시스템의 시나리오에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 방식에 따른 이중 편파 안테나의 조립에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 공급부에 대한 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 공급부에 대한 개략적인 배면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제2 공급부에 대한 개략적인 정면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 제1 공급부에 대한 개략적인 배면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 이중 편파 안테나의 전압 정재파 비율을 시뮬레이션하는 것에 대한 개략적인 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 이중 편파 안테나의 제1 포트와 제2 포트 간의 격리를 시뮬레이션하는 것에 대한 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실현 방식에 따라 안테나 어레이의 조립에 대한 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 안테나 어레이의 부분 조립에 대한 개략적인 사시도이다.
도 11은 도 9에 도시된 안테나 어레이 내의 다른 안테나의 공동 편파 포트 간의 격리를 시뮬레이션하는 것에 대한 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 방식에 따른 안테나 어레이의 조립에 대한 개략적인 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 안테나 어레이의 부분 조립에 대한 개략적인 사시도이다.
도 14는 도 12에 도시된 레이돔에 대한 개략적인 입체도이다.
도 15는 도 12에 도시된 안테나 어레이 내의 다른 안테나의 공동 편파 포트 간의 격리를 시뮬레이션하는 것에 대한 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 기술적 솔루션에 대해 명확하고 완전하게 설명한다. 당연히, 설명된 실시예는 본 발명의 모든 실시예가 아닌 일부에 지나지 않는다. 당업자가 창조적 노력 없이 본 발명의 실시예에 기초하여 획득하는 모든 다른 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
도 2 내지 도 6을 동시에 참조하면, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시 방식에 따른 이중 편파 안테나(100)를 도시하고 있다. 이중 편파 안테나(100)는 접지판(10), 공급부(20), 및 방사판(50)을 포함한다. 접지판(10)은 공급부(20)의 하부에 배치되고, 방사판(50)은 공급부(20)의 상부에 배치된다. 공급부(20)는 전자기파 신호를 방사판(50)에 공급하도록 구성되어 있고 제1 공급부(30) 및 제2 공급부(40)를 포함한다. 제1 공급부(30)는 제1 유전판(dielectric plate)(32), 제1 공급층(feeding layter)(34), 및 제1 전송 라인(transmission line)(36)을 포함하며, 제1 공급층(34)은 제1 유전판(32)의 한 표면에 배치되고, 제1 전송 라인(36)은 제1 유전판(32)의 다른 표면에 배치되며, 제1 전송 라인(36)에는 제1 포트(360)가 배치된다. 제2 공급부(40)는 제2 유전판(42), 제2 공급층(44), 및 제2 전송 라인(46)을 포함하며, 제2 공급층(44)은 제2 유전판(42)의 한 표면에 배치되고, 제2 전송 라인(46)은 제2 유전판(42)의 다른 표면에 배치되고, 제2 전송 라인(46)에는 제2 포트(460)가 배치된다. 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 접지판(10) 상에 수직으로 설치되고, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 서로 수직으로 교차하며, 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 서로 분리되어 있다.
제1 유전판(32)과 제2 유전판(42)을 수직으로 교차시키는 특정한 실시 방식은 제한되지 않는다. 선택적으로, 제1 유전판(32)과 제2 유전판(42)은 접지판(10) 위에 수직으로 해서 직각으로 설치되며, 수직 및 직각은 제1 유전판(32)과 제2 유전판(42)이 유전판 중 하나의 정중앙 위치에서 수직으로 교차하거나 또는 2개의 유전판의 정중앙 위치에서 수직으로 교차하여 우수한 구조적 대칭성을 달성한다는 것을 포함한다.
선택적으로, 제1 유전판(32)과 제2 유전판(42)의 구조는 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 유전판(32)과 제2 유전판(42)의 길이, 폭, 및 두께는 부분적으로 동일할 수도 있고 모두 동일할 수도 있다. 제1 공급층(34) 및 제2 공급층(44)은 금속-표면-실장 구조(metal-surface-mount structure)로 되어 있다. 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 마이크로스트립 전송 라인일 수 있다. 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 제1 공급 네트워크에 포함되고, 제1 공급층(44) 및 제2 공급층(46)은 제2 공급 네트워크에 포함되며, 제1 공급 네트워크 및 제2 공급 네트워크는 방사판(50)에 전자기파 신호를 공급하는 데 사용된다.
선택적으로, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 인쇄회로기판일 수 있으며, 제1 공급층(34) 및 제1 전송 라인(36)은 제1 유전판(32) 상에 인쇄되고, 제2 공급층(44) 및 제2 전송 라인(46)은 제2 유전판(42) 상에 인쇄된다.
본 발명의 이 실시예에서 제공하는 이중 편파 안테나는 수직으로 교차된 공급 네트워크를 사용한다. 제1 포트 및 제2 포트에서 신호가 공급된 후, 제1 유전판 및 제2 유전판과 평행한 전자기파가 개별적으로 생성될 수 있고, 방사판에 결합되는 전자기파의 편파 방향이 서로 직각이며, 이것은 안테나 포트 간의 높은 격리를 보장한다. 게다가, 제1 공급 네트워크 및 제2 공급 네트워크가 수직으로 되어 수직으로 교차하는 경우, 공급 네트워크들의 구조적 대칭성으로 인해, 포트 중 하나에서 공급히 수행될 때, 포트 중 하나에 대응하는 공급 네트워크에 의해 다른 포트에 결합되는 에너지는 크게 약화되며, 이것은 안테나 포트 간의 격리를 더 향상시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 향상으로서, 설치를 용이하게 하기 위해, 제1 유전판(32)에 제1 개구부(320)가 배치되고, 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 하부로부터 상부로 연장한다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 유전판(42)에 제2 개구부(420)가 배치되고, 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 상부로부터 하부로 연장하고, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 제1 개구부(320) 및 제2 개구부(420) 상에서 서로 수직으로 교차하도록 결합한다. 환언하면, 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 하위 부분 상에 배치되고, 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 상위 부분 상에 배치된다.
선택적으로, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42) 모두는 사각형이다. 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 하부의 중간으로부터 상부로 연장하는데, 즉 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 하위 부분의 중간에 위치한다. 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 상부의 중간으로부터 상부로 연장하는데, 즉 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 상위 부분의 중간에 위치한다.
설치 동안, 제1 유전판(32)은 제1 개구부(320)를 통해 제2 유전판(42)의 제2 개구부(320)에 삽입된다. 게다가, 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 하위 부분 중간에 위치하고, 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 상위 부분 중간에 위치하기 때문에, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 수직으로 되어 수직으로 교차하여 우수한 구조적 대칭성을 달성한다.
다른 가능한 실시 방식으로서, 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 하부 부분 중간에 위치하는 것에 제한되지 않으며, 즉 제1 개구부(320)는 제1 유전판(32)의 좌 또는 우에 제공된다. 동시에, 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 하부 부분의 중간에 위치하는 것에 제한되지 않으며, 즉 제2 개구부(420)는 제2 유전판(42)의 좌 또는 우에 제공된다. 제1 개구부(320)가 제1 유전판(32)의 하위 부분의 중간에 위치하지 않고, 제2 개구부(420)가 제2 유전판(42)의 상위 부분의 중간에 위치하지 않을 때, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 수직으로 교차할 뿐, 수직으로 해서 수직으로 교차하지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 개선으로서, 공급 네트워크의 공급 효과를 더 높이기 위해, 제1 홈(342)은 제1 공급층(34)에 배치될 수 있으며, 제1 홈(342)은 제1 공급층(34)의 상부로부터 중간으로 연장하며 제1 슬롯(340) 및 제1 슬롯(340)에 연결된 제2 슬롯(341)을 포함하며, 제1 개구부(320)는 제2 슬롯(341)을 관통하며 제1 슬롯(340)으로 연장한다. 선택적 실시 방식으로서, 제1 홈(342)은 제1 홈(342)은 역 T자형 홈이며, 제2 슬롯(341)은 제1 슬롯(340)의 축을 중심으로 대칭적으로 디자인된다. 제1 슬롯(340)의 축은 제1 개구부(320)의 축과 일치한다.
마찬가지로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 개선으로서, 제2 공급층(44)에 제2 홈(442)이 배치될 수 있고, 제2 홈(442)은 제2 공급층(44)의 상부로부터 중간으로 연장하고 제3 슬롯(440) 및 제3 슬롯(440)에 연결된 제4 슬롯(441)을 포함하며, 제2 개구부(420)는 제3 슬롯(440)으로 관통한다. 선택적 실시 방식에서, 제2 홈(442)은 역 T자형 홈이며, 제4 슬롯(441)은 제3 슬롯(440)의 축을 중심으로 대칭적으로 디자인된다. 제3 슬롯(440)의 축은 제2 개구부(420)의 축과 일치한다.
다른 가능한 실시 방식에서, 제1 홈(342) 및 제2 홈(442)은 다른 형상일 수도 있는데, 예를 들어 교차형, I자형, E자형, 또는 C자형일 수 있다. 제1 홈(342) 및 제2 홈(342)에 있어서, 전술한 역 T자형 홈 디자인을 참조하면 되며, 제1 홈(342) 및 제2 홈(342)은 제1 개구부(320) 및 제2 개구부(420)에 대해 비대칭이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 개선으로서, 접지판(10) 위에 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)을 설치하기 위해, 제1 유전판(32)의 상부 및 하부는 제2 유전판(42)의 상부 및 하부와 각각 같은 높이일 수 있다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 방사판(50)은 제3 유전판(52) 및 방사층(54)을 포함하고, 방사판(54)은 제3 유전판(52)의 하부에 배치되고, 방사판(54)의 하부 표면은 제1 유전판(32)의 상부의 상위 표면 및 제2 유전판(42)의 상부의 상위 표면과 꼭 맞게 맞춰진다. 방사판(50)은 공급부(20)의 상부에 배치되고, 공급부(20)에 수직으로 설치될 수 있다.
선택적 실시 방식에서, 방사판(50)은 인쇄회로기판일 수 있으며, 방사판(54)은 제3 유전판(52)의 하부에 인쇄된다. 예를 들어, 제3 유전판(52)은 장방형이고, 방사판(54)은 인쇄된 금속-표면-실장 구조이다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 방사층(50)의 형상은 4N-레귤러-폴리곤(4N-regular-polygon), 중공 4N-레귤러-폴리곤(hollow 4N-regular-polygon), 원형, 또는 환형이며, 여기서 N은 1보다 크거나 같은 정수이다.
방사층(54)의 형상이 4N-레귤러-폴리곤, 중공 4N-레귤러-폴리곤, 원형, 또는 환형이기 때문에, 제1 포트(360) 및 제2 포트(460)의 정재파(standing wave)는 기본적으로 일관되고 제1 포트(360) 및 제2 포트(460)에서 개별적으로 공급하기 위한 지향성 패턴(directivity pattern)의 특성이 기본적으로 일관된다.
다른 실시 방식에서, 방사판(50)은 제3 유전판(52)을 포함하지 않으며, 즉 방사판(50)은 방사층(54)만을 포함한다.
다른 실시 방식에서, 방사층(54)은 제3 유전판(52)의 상부에 인쇄된다. 설치 동안, 제1 유전판(32)의 상부의 상위 표면 및 제2 유전판(42)의 상부의 상위 표면은 방사층(54)의 하부의 표면에 밀접하게 맞춰진다.
전술한 하나 이상의 실시 방식에서 제공하는 이중 편파 안테나를 사용함으로써, 제1 공급 네트워크 및 제2 공급 네트워크는 커플링 방식으로 방사판(54)에 전자기파 신호를 공급할 수 있으며, 즉, 공급부(20)는 커플링 방식으로 방사판(54)에 신호를 공급한다. 구체적으로, 제1 전송 라인(36)을 사용함으로써 제1 공급층(34)에 에너지가 결합되고, 이에 의해 소용돌이 전계가 생성되며, 수평 자계가 정상 방향으로, 즉 제1 공급층(34)의 수평 방향으로 유도되고, 제1 공급층(34)의 제1 홈(342)을 사용함으로써 자계의 에너지가 방사용 방사층(54)에 결합된다. 마찬가지로, 제2 전송 라인(46)을 사용함으로써 제2 공급층(44)에 에너지가 결합되고, 이에 의해 소용돌이 전계가 생성되며, 수평 자계가 정상 방향으로, 즉 제2 공급층(44)의 수평 방향으로 유도되고, 제2 공급층(44)의 제2 홈(442)을 사용함으로써 자계의 에너지가 방사용 방사층(54)에 결합된다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 제1 포트(360)는 제1 전송 라인(36)의 단부에 배치되고, 제1 유전판(32)의 하부로부터 상부로 연장한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 개선으로서, 제1 전송 라인(36)은 전송 라인(362)의 제1 부분, 전송 라인(364)의 제2 부분, 및 전송 라인(366)의 제3 부분을 포함한다. 전송 라인(362)의 제1 부분은 제1 포트(360)의 단부로부터 제1 유전판(32)의 상부로 연장하고 제1 개구부(320)와 평행하며, 전송 라인(364)의 제2 부분은 제1 개구부(320) 위를 가로지르며 전송 라인(362)의 제1 부분에 수직으로 연결되고, 전송 라인(366)의 제3 부분은 전송 라인(364)의 제2 부분의 단부로부터 제1 유전판(32)의 하부로 수직으로 연장한다.
선택적 실시 방식에서, 전송 라인(364)의 제2 부분은 제1 개구부(320) 위를 가로지르며, 이것은 제1 개구부(320)가 제1 전송 라인(36)의 전송 라인(364)의 제2 부분으로 연장하지 않는다는 의미이다.
선택적 실시 방식에서, 제1 포트(360)는 전송 라인(362)의 제1 부분보다 넓고, 전송 라인(362)의 제1 부분의 폭, 전송 라인(364)의 제2 부분의 폭, 및 전송 라인(366)의 제3 부분의 폭은 같다. 전송 라인(362)의 제1 부분은 전송 라인(366)의 제3 부분보다 길다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 제2 포트는 제2 전송 라인(46)의 단부에 배치되고, 제2 유전판(42)의 하부로부터 상부로 연장한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 개선으로서, 제2 전송 라인(46)은 전송 라인(462)의 제4 부분, 전송 라인(464)의 제5 부분, 및 전송 라인(466)의 제6 부분을 포함한다. 전송 라인(462)의 제4 부분은 제2 포트(460)의 단부로부터 제2 유전판(42)의 상부로 연장하고 제2 개구부(420)와 평행하며, 전송 라인(464)의 제5 부분은 전송 라인(462)의 제4 부분에 직각으로 접속되며, 전송 라인(466)의 제6 부분은 전송 라인(464)의 제5 부분의 단부로부터 제2 유전판(42)의 하부로 수직으로 연장한다.
선택적 실시 방식에서, 제2 포트(460)는 전송 라인(462)의 제4 부분보다 넓고, 전송 라인(462)의 제4 부분의 폭, 전송 라인(464)의 제5 부분, 및 전송 라인(466)의 제6 부분의 폭은 같다. 전송 라인(462)의 제4 부분은 전송 라인(466)의 제6 부분보다 길다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 전송 라인(464)의 제5 부분의 중간은 만곡부(bending part)를 형성하도록 제2 유전판(42)의 하부 쪽으로 구부려져서 제2 개구부(420)가 전송 라인(464)의 제5 부분을 관통하지 않도록 되어 있으며, 즉 제2 개구부(420)는 제2 전송 라인(46)을 관통하지 않는다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 개구부(320)는 제1 전송 라인(36)의 전송 라인(364)의 제2 부분으로 연장하지 않고, 제2 개구부(420)는 제2 전송 라인(46)을 관통하지 않기 때문에, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 수직으로 해서 수직으로 교차할 때, 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)의 교차점 상에서 접촉하지 않으며, 즉 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 서로 분리되며, 이에 따라 제1 포트(360) 및 제2 포트(460)는 서로 분리된다.
다른 실시 방식에서, 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 C자형 또는 L자형과 같이 다른 형상일 수 있다. 일반적인 규칙은 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)이 직각으로 설치될 때, 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 접촉하지 않으며, 즉 제1 전송 라인(36) 및 제2 전송 라인(46)은 서로 분리된다는 것이다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 이중 편파 안테나(100)는 제1 공급층(34) 및 제2 공급층(44)에 신호를 공급하도록 구성되어 있는 한 쌍의 커넥터(60)를 더 포함하며, 커넥터(60) 중 하나는 제1 포트(360)에 전기적으로 접속되고, 커넥터(60) 중 다른 하나는 제2 포트(460)에 전기적으로 접속된다.
선택적 실시 방식에서, 커넥터(60) 중 하나는 제1 포트(360)에 전기적으로 접속되고, 커넥터(60) 중 다른 하나는 제2 포트(460)에 전기적으로 접속되며, 전기 접속은 구체적으로 도구를 사용하여 실현될 수 있다.
선택적 실시 방식에서, 커넥터(60)는 주파수가 비교적 높을 때, SMAs (Sub-Miniature-As)와 같이, 마이크로파 고주파 커넥터 또는 마이크로파 커넥터라 할 수도 있는 RF 커넥터이다. 커텍터의 특징적인 임피던스는 50 ohm이다.
사용 시에, 제1 공급 네트워크 및 제2 공급 네트워크는 SMAs에 결합함으로써 방사층(54)에 결합된 공급을 수행한다.
구체적으로, SMAs 중 하나를 사용함으로써 마이크로파 신호가 공급되고, 제1 전송 라인(36)을 사용함으로써 제1 공급층(34)에 에너지가 결합되며, 이에 의해 소용돌이 전계가 생성되며, 수평 자계가 정상 방향으로, 즉 제1 공급층(34)의 수평 방향으로 유도되고, 제1 공급층(34)의 제1 홈(342)을 사용함으로써 자계의 에너지가 방사용 방사층(54)에 결합된다. 마찬가지로, SMAs 중 다른 하나를 사용함으로써 마이크로파 신호가 공급되고, 제2 전송 라인(46)을 사용함으로써 제2 공급층(44)에 에너지가 결합되며, 이에 의해 소용돌이 전계가 생성되며, 수평 자계가 정상 방향으로, 즉 제2 공급층(44)의 수평 방향으로 유도되고, 제2 공급층(44)의 제2 홈(442)을 사용함으로써 자계의 에너지가 방사용 방사층(54)에 결합된다.
가능한 실시 방식으로서, 접지판(10)은 니켈 도금 알루미늄판일 수 있고, 커넥터(60)는 알루미늄판에 고정된다. 접지판(10)은 한편으론 접지를 제공하고 다른 한편으론 반사 표면으로서 기능하며, 이에 따라 이중 편파 안테나(100)의 후방 방사는 메인 방사 방향으로 반사되며, 이에 의해 이중 편파 안테나(100)의 전면대후면 비율 및 이득이 향상된다.
설치 후, 제1 유전파(32)의 하부의 하위 표면 및 제2 유전파(42)의 하부의 하위 표면 모두는 접지판(10)의 상부 표면에 꼭 맞게 맞춰질 수 있다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 이중 편파 안테나(100)는 복수의 고정 포트를(70) 더 포함하고, 복수의 고정 포스트(70)는 접지판(10) 위에 설치되고 방사판(50)을 지지하도록 구성되어 있다. 선택적 실시 방식에서, 나일론 포스트인 4개의 고정 포스트(70)가 있다.
설치 동안, 제1 유전판(32) 및 제2 유전판(42)은 수직으로 해서 수직으로 교차하고 접지판(10)에 고정되며, 방사판(54)의 하부 표면이 제1 유전판(54)의 상부의 상위 표면 및 제2 유전판(42)의 상부의 상위 표면에 꼭 맞게 맞춰질 수 있도록 방사판(50)은 고정 포스트(70)의 상부에 설치된다.
선택적 실시 방식에서, 이중 편파 안테나(100)는 폭이 90 mm이고, 길이가 90 mm이며, 높이가 30 mm이다.
도 7을 참조하면, 도 7은 본 발명에서의 이중 편파 안테나(100)의 전압 정재파 비율(Voltage Standing Wave Ratio, VSWR)을 시뮬레이션하는 개략도이며, 여기서 실선은 제1 포트(360)의 전압 정재파 비율을 시뮬레이션하는 개략도이고, 파선은 제2 포트(460)의 전압 정재파 비율을 시뮬레이션하는 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 방식에서의 이중 편아 안테나(100)는 비교적 넓은 동작 대역폭을 가지며, 2.5 GHz 내지 2.7 GHz의 주파수 범위 내에서, 제1 포트(360) 및 제2 포트(460)의 전압 정재파 비율이 1.5보다 낮다.
도 8을 참조하면, 도 8은 본 발명에서의 이중 편파 안테나(100)의 제1 포트(360) 및 제2 포트(460) 사이의 격리를 시뮬레이션하는 개략도이며, 도면은 제2 포트(460)로부터 제1 포트(360)로의 전송 계수를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 방식에서의 이중 편파 안테나(100)는 포트 간에 비교적 높은 격리를 가지며, 2.5 GHz 내지 2.7 GHz의 주파수 범위 내에서, 제1 포트(360)와 제2 포트(460) 간의 격리는 -55 dB보다 낮다.
전술한 선택적 실시 방식에서의 이중 편파 안테나를 사용함으로써, 제1 공급 네트워크 및 제2 공급 네트워크는 결합된 공급 방식으로 방사층 상에서 전자기적 결합 공급을 수행한다. 공급 네트워크 중 하나가 공급을 제공할 때, 예를 들어 제1 공급 네트워크가 공급을 제공할 때, 제1 전송 라인(36)을 사용함으로써 제1 공급층(34)에 전류가 결합된다. 제1 공급층(34)의 제1 홈(342)의 양측 상의 전계는 가장 강하고 제1 홈(342)의 양측 상에 반상 전류(antiphase current)가 유도된다. 제1 공급부 및 제2 공급부는 구조적으로 대칭이므로, 제1 홈(342)의 양측 상의 에너지가 제2 홈(442)에 결합될 때, 동일한 전파 거리로 인해 2 스트랜드(strand)의 에너지가 오프셋되며, 즉 공급 네트워크 정 하나에 의해 다른 공급 네트워크에 결합된 에너지는 크게 약화되고, 이에 의해 높은 격리의 특성이 실현된다. 환언하면, 본 발명의 실시 방식에서의 이중 편파 안테나(100)의 제1 공급 네트워크 및 제2 공급 네트워크는 대칭적 전자기 결합 공급 네트워크를 사용하고, 2개의 공급 네트워크 사이의 에너지 커플링은 크게 약화되며, 이것은 프로브 공급 방식(probe feeding manner) 또는 코플래너 마이크로 스트립 공급 방식(coplanar microstrip feeding manner)과 같은 공급 방식으로 다른 이중 편파 안테나와 비교되는 포트 간 격리를 더 향상시킨다.
도 9 및 도 10을 동시에 참조하면, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시 방식에 따른 안테나 어레이(200)를 도시한다. 안테나 어레이(200)는 한 쌍의 안테나(210) 및 한 쌍의 하우징(220)을 포함한다. 안테나(210)의 구조는 제1 실시 방식에서의 이중 편파 안테나(100)의 구조와 동일하고, 하위징(220)은 접지판(212)에 고정되고 복수의 분리벽(222)을 포함하며, 분리벽(222)은 안테나(210)의 둘레에 울타리를 치도록 구성된 펜스(fence)를 형성하여, 안테나 어레이(200)에서의 다른 안테나(210)의 공동 편파 포트(co-polarized port) 간의 격리 및 다른 안테나(210)의 교차 편파 포트(cross-polarized port) 간의 격리를 향상시킨다.
구체적으로, 하우징(220)은 안테나(210) 주위에 개별적으로 부가되고, 안테나(210)의 방사 지향성은 개선될 수 있으며, 2개의 안테나(210) 간의 방향에서 방사 에너지는 약화되고, 그러므로 2개의 안테나(210) 간의 에너지 커플링 역시 약화되고, 즉 안테나(210)의 공동 편파 포트 간의 격리 및 안테나(210)의 교차 편파 포트 간의 격리가 향상된다.
선택적 실시 방식에서, 하우징은 금속 프레임을 포함하고 접지판(212)에 용접된다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 안테나 어레이(200)는 레이돔(radome)(230)을 더 포함한다. 레이돔(230)은 안테나 어레이(200)를 덮으며, 방진, 방수, 및 안테나 어레이(200)의 내부 구조를 보호하도록 구성되어 있고, 안테나 어레이(200)의 외관을 아름답게 하도록 구성되어 있다.
선택적 실시 방식에서, 레이돔(230)은 접지판(212)에 고정되어 있다.
선택적 실시 방식에서, 안테나 어레이(200) 내의 안테나는 이중 편파 안테나이고, 각각의 안테나는 폭이 90 mm이고, 길이가 90 mm이며, 높이가 30 mm이다. 2개의 안테나 간의 중심 거리는 150 mm이다.
다른 실시 방식에서, 안테나 어레이(200) 내의 안테나는 다중입력다중출력(Multi input and Multiple Output, MIMO) 안테나일 수도 있다.
도 11을 참조하면, 도 11은 본 발명의 안테나 어레이(200) 내의 상이한 안테나(210)의 공동 편파 포트 간의 격리를 시뮬레이션하는 개략도를 도시하고 있으며, 여기서 파선은 상이한 안테나(210)의 제1 포트 간의 격리를 시뮬레이션하는 개략도이고, 실선은 상이한 안테나(210)의 제2 포트 간의 격리를 시뮬레이션하는 개략도이다. 상이한 안테나(210)의 동일한 포트를 공동 편파 포트라 할 수 있는데, 제1 포트 및 상이한 안테나의 제1 포트, 또는 제2 포트 및 다른 안테나의 제2 포트라 할 수 있다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교적 넓은 주파수 범위에서, 제1 포트 및 상이한 안테나(210)의 제1 포트 간의 격리 또는 제2 포트 및 상이한 안테나(210)의 제2 포트 간의 격리는 -35 dB보다 낮고, 즉 상이한 안테나(210)의 공동 편파 포트 간의 격리가 비교적 우수하다.
도 12 및 도 13을 동시에 참조하면, 도 12 및 도 13은 본 발명의 제3 실시 방식에 따른 안테나 어레이(300)를 도시하고 있다. 제3 실시 방식에서 제공하는 안테나 어레이(300)는 제2 실시 방식에서 제공하는 안테나 어레이(200)를 더 개선한 것이다. 안테나 어레이(300)는 접지판(33)에 고정되어 있으면서 2개의 하우징(310) 사이에 위치하는 접지 스트립 어레이(320)를 더 포함한다. 접지 스트립 어레이(320)는 상이한 안테나의 공동 편파 포트 간의 격리 및 상이한 안테나의 교차 편파 포트 간의 격리를 개선하도록 구성되어 있다. 접지 스트립 어레이(320) 및 접지판(330)은 일체로 몰딩될 수 있거나, 접지 스트립 어레이(320)를 접지판(330)에 용접으로 고정시킬 수도 있다.
접지 스트립 어레이(320)는 2개의 하우징(310) 사이에 배치되고, 즉 접지 스트립 어레이(320)는 2개의 안테나 사이에 배치되는데, 이것은 접지판(330)의 상부 표면 상의 전자기파의 분배 및 안테나 간의 공간 전자기파의 분배를 변경할 수 있고, 이에 의해 제2 실시 방식에 기초하여 상이한 안테나의 공동 편파 포트 간의 격리 및 상이한 안테나의 교차 편파 포트 간의 격리를 더욱 개선한다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 접지 스트립 어레이(320)는 2 그룹의 축대칭 접지 스트립을 포함하며, 축대칭의 축은 한 쌍의 이중 편파 안테나의 수직 이등분선에 위치하거나, 안테나 어레이(300)의 중심선과 일치한다. 각각의 그룹의 접지 스트립은 상이한 길이 및 높이를 가지는 복수의 접지 스트립을 포함한다.
선택적 실시 방식에서, 각각의 그룹의 접지 스트립 내의 접지 스트립의 높이 및 길이는 모두 외측으로부터 내측으로 점진적으로 감소한다. 외측은 이중 편파 안테나(210)에 근접하고 내측은 축대칭의 축에 근접한다.
선택적 실시 방식에서, 접지 스트립 어레이(320)는 금속 스트립 어레이, 페라이트 스트립 어레이, 왼편 물질 스트립 어레이(left-handed material strip array), 또는 전자기 밴드 갭 구조이다. 접지 스트립 어레이(320) 내의 각각의 접지 스트립은 사각형일 수도 있고, T자형이나 I자형과 같은 다른 형상일 수도 있다.
안테나 어레이(300)는 하우징(310)을 포함하지 않고, 안테나 어레이(300)의 안테나 유닛은 전술한 실시 방식에서 도입된 이중 편파 안테나(100)에 제한되지 않고 다른 안테나 유닛일 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 즉, 안테나 어레이(300)는 적어도 한 쌍의 안테나 유닛, 및 접지판(330) 상에 설치되고 2개의 안테나 유닛 간에 위치하는 접지 스트립 어레이(320)를 포함하여, 상이한 안테나의 공동 편파 포트 간의 격리를 향상시킨다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 각각의 하우징(310)은 복수의 카드 슬롯(312)을 포함하고, 접지판(330) 위에는 복수의 카드 블록(332)이 배치되며, 복수의 카드 블록(332)은 카드 슬롯(312)에 삽입되어 하우징(220)이 접지판(330)에 고정되도록 한다.
도 12 내지 도 14를 동시에 참조하면, 본 발명의 추가적인 개선으로서, 안테나 어레이(300)는 레이돔(340)을 더 포함한다. 레이돔(340)은 안테나 어레이(300)를 덮으며, 방진, 방수, 및 안테나 어레이(300)의 내부 구조를 보호하도록 구성되어 있고, 안테나 어레이(300)의 외관을 아름답게 하도록 구성되어 있다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 레이돔(340) 위에 복수의 고정 포스트(342)가 배치되고, 고정 포스트(342)는 레이돔(340)의 4 모서리와 2개의 양 측벽 중간에 배치된다. 각각의 고정 포스트(342)에는 제1 고정 구멍(344)이 배치되고, 접지판(330) 상에 복수의 제2 고정 구멍(레이돔(340)에 의해 가려져 있음)이 배치된다. 설치 동안, 나사가 제2 고정 구멍을 관통하고 제1 고정 구멍(344)에 고정되어, 레이돔(340)을 접지판(330)에 고정시킨다.
도 15를 참조하면, 도 15는 본 발명의 안테나 어레이(300) 내의 다른 안테나의 공동 편파 포스트 간의 격리를 시뮬레이션하는 개략도를 도시하며, 여기서 파선은 다른 안테나(2100의 제1 포스트 간의 격리를 시뮬레이션하는 개략도이고 실선은 다른 안테나(2100의 제2 포스트 간의 격리를 시뮬레이션하는 개략도이다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 접지 스트립 어레이가 추가된 후, 다른 안테나의 공동 편파 포트 간의 격리가 변한다. 특히, 2.5 GHz 내지 2.7 GHz의 주파수 범위 내에서, 다른 안테나의 공동 편파 포트 간의 격리가 더 개선되며, 제1 포트와 다른 안테나의 제1 포트 간의 격리 및 제2 포트와 다른 안테나의 제2 포트 간의 격리는 -45 dB보다 낮다.
전술한 본 발명의 실시 방식 모두에서 제공하는 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이는 포트 간의 우수한 격리를 가지고, 적절한 크기를 가지며, 풀 듀플렉스 통신 시스템에 적용 가능하고, 다중입력다중출력(Multiple Input and Multiple Output, MIMO) 안테나로서 기능할 수도 있고, 임의의 다른 가능한 응용 시나리오에도 적용 가능할 수 있다.
전술한 실시 방식 및 개략적인 구조도 또는 개략적인 시뮬레이션 도면은 단지 본 발명의 기술적 솔루션을 예시적으로 설명하도록 의도된 것이며, 크기 비례 및 시뮬레이션 값은 기술적 솔루션의 보호 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 전술한 실시 방식의 정신 및 원리를 벗어남이 없이 이루어지는 모든 변형, 등가의 대체, 및 개선은 기술적 솔루션의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (21)

  1. 이중 편파 안테나(dual-polarized antenna)로서,
    상기 이중 편파 안테나는 접지판(ground plate), 공급부(feeding part), 및 방사판(radiant plate)을 포함하고, 상기 공급부는 전자기파 신호를 방사판에 공급하도록 구성되어 있고 제1 공급부 및 제2 공급부를 포함하며, 상기 접지판은 공급부의 하부에 배치되고, 상기 방사판은 공급부의 상부에 배치되며,
    제1 공급부는 제1 유전판(dielectric plate), 제1 공급층(feeding layter), 및 제1 전송 라인(transmission line)을 포함하며, 제1 공급층은 제1 유전판의 한 표면에 배치되고, 제1 전송 라인은 제1 유전판의 다른 표면에 배치되며, 제1 전송 라인에는 제1 포트가 배치되고, 제1 포트는 제1 공급부에 신호를 공급하도록 구성되어 있으며,
    제2 공급부는 제2 유전판, 제2 공급층, 및 제2 전송 라인을 포함하며, 제2 공급층은 제2 유전판의 한 표면에 배치되고, 제2 전송 라인은 제2 유전판의 다른 표면에 배치되고, 제2 전송 라인에는 제2 포트가 배치되고, 제2 포트는 제2 공급부에 신호를 공급하도록 구성되어 있으며,
    제1 유전판 및 제2 유전판은 접지판 상에 수직으로 설치되고, 제1 유전판 및 제2 유전판은 서로 수직으로 교차하며, 제1 전송 라인 및 제2 전송 라인은 서로 분리되어 있고,
    제1 유전판에 제1 개구부가 배치되고, 제1 개구부는 제1 유전판의 하부로부터 상부로 연장되고, 제2 유전판에 제2 개구부가 배치되고, 제2 개구부는 제2 유전판의 상부로부터 하부로 연장하며, 제1 유전판 및 제2 유전판은 제1 개구부 및 제2 개구부를 이용하여 서로 수직으로 교차해서 결합되고,
    제1 공급층에 제1 홈이 배치되고, 제1 홈은 제1 공급부의 상부로부터 중간으로 연장하고 제1 슬롯 및 제1 슬롯에 연결된 제2 슬롯을 포함하며, 제1 개구부는 제2 슬롯을 관통해서 제1 슬롯으로 연장하며, 그리고
    제2 공급층에 제2 홈이 배치되고, 제2 홈은 제2 공급부의 상부로부터 중간으로 연장하고 제3 슬롯 및 제3 슬롯에 연결된 제4 슬롯을 포함하며, 제2 개구부는 제3 슬롯을 관통하는, 이중 편파 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사판은 방사층을 포함하고, 상기 방사층은 방사판의 하부 표면 상에 배치되고, 상기 공급부는 커플링 방식으로 상기 방사층에 신호를 공급하는, 이중 편파 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방사층의 형상은 4N-레귤러-폴리곤(4N-regular-polygon), 중공 4N-레귤러-폴리곤(hollow 4N-regular-polygon), 원형, 또는 환형이며, 여기서 N은 1보다 크거나 같은 정수인, 이중 편파 안테나.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 포트는 제1 전송 라인의 단부에 배치되고, 제1 유전판의 하부로부터 상부로 연장되고, 그리고
    제1 전송 라인은 제1 전송 라인의 제1 부분, 제1 전송 라인의 제2 부분, 및 제1 전송 라인의 제3 부분을 더 포함하며, 상기 제1 전송 라인의 제1 부분은 제1 포트의 단부로부터 제1 유전판의 상부로 연장하고 제1 개구부와 평행하며, 상기 제1 전송 라인의 제2 부분은 제1 개구부 위로 가로지르고 상기 제1 전송 라인의 제1 부분에 직각으로 접속되며, 상기 제1 전송 라인의 제3 부분은 상기 제1 전송 라인의 제2 부분의 단부로부터 제1 유전판의 하부로 수직으로 연장하는, 이중 편파 안테나.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 포트는 제2 전송 라인의 단부에 배치되고, 제2 유전판의 하부로부터 상부로 연장되고, 그리고
    제2 전송 라인은 제2 전송 라인의 제4 부분, 제2 전송 라인의 제5 부분, 및 제2 전송 라인의 제6 부분을 포함하며, 상기 제2 전송 라인의 제4 부분은 제2 포트의 단부로부터 제2 유전판의 상부로 연장하고 제2 개구부와 평행하며, 상기 제2 전송 라인의 제5 부분은 상기 제2 전송 라인의 제4 부분에 직각으로 접속되며, 상기 제2 전송 라인의 제6 부분은 상기 제2 전송 라인의 제5 부분의 단부로부터 제2 유전판의 하부로 수직으로 연장하는, 이중 편파 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 전송 라인의 제5 부분의 중간은 만곡부(bending part)를 형성하도록 제2 유전판의 하부 쪽으로 구부려져서 제2 개구부가 상기 제2 전송 라인의 제5 부분을 관통하지 않도록 되어 있는, 이중 편파 안테나.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이중 편파 안테나는 한 쌍의 커넥터를 더 포함하며, 상기 한 쌍의 커넥터 중 하나는 제1 포트에 전기적으로 접속되고, 상기 한 쌍의 커넥터 중 다른 하나는 제2 포트에 전기적으로 접속되고, 상기 한 쌍의 커넥터는 제1 공급부 및 제2 공급부에 신호를 공급하도록 구성되어 있는, 이중 편파 안테나.
  8. 안테나 어레이로서,
    상기 안테나 어레이는 제1항에 따른 한 쌍의 이중 편파 안테나 및 한 쌍의 하우징을 포함하며, 각각의 하우징은 접지판에 고정되어 있고 복수의 분리벽을 포함하며, 상기 분리벽은 이중 편파 안테나 각각의 둘레에 울타리를 치도록 구성된 펜스(fence)를 형성하는, 안테나 어레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 하우징 사이에 위치하고 상기 한 쌍의 이중 편파 안테나 사이의 격리(isolation)를 향상시키도록 구성되어 있는 접지 스트립 어레이를 더 포함하는 안테나 어레이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접지 스트립 어레이는 2 그룹의 축대칭 접지 스트립을 포함하며, 상기 축대칭의 축은 한 쌍의 이중 편파 안테나의 수직 이등분선에 위치하며, 각각의 그룹의 접지 스트립의 높이 및 길이는 외측으로부터 내측으로 점진적으로 감소하고, 상기 외측은 상기 한 쌍의 이중 편파 안테나에 근접하고 상기 내측은 상기 축대칭의 축에 근접하는, 안테나 어레이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 접지 스트립 어레이는 금속 스트립 어레이, 페라이트 스트립 어레이, 또는 왼편 물질 스트립 어레이(left-handed material strip array)인, 안테나 어레이.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 복수의 카드 슬롯을 포함하고, 접지판 위에는 복수의 카드 블록이 배치되며, 상기 복수의 카드 블록은 카드 슬롯에 삽입되어 상기 하우징이 상기 접지판에 고정되는, 안테나 어레이.
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 어레이를 덮는 레이돔(radome)을 더 포함하는 안테나 어레이.
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