KR102092601B1 - Radiation pattern for modified antenna for shadow zone of of radio wave - Google Patents

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KR102092601B1
KR102092601B1 KR1020190014253A KR20190014253A KR102092601B1 KR 102092601 B1 KR102092601 B1 KR 102092601B1 KR 1020190014253 A KR1020190014253 A KR 1020190014253A KR 20190014253 A KR20190014253 A KR 20190014253A KR 102092601 B1 KR102092601 B1 KR 102092601B1
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김재희
최상원
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한국철도기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a radiation pattern transforming antenna for resolving a radio wave shadow area. More specifically, provided is the radiation pattern transforming antenna for resolving a radio wave shadow area, which receives a radio wave with only an antenna, which is a passive element, and then transforms a radiation pattern to re-release the radio wave to the shadow area. The radiation pattern transforming antenna includes a base substrate, a receiving antenna, a retransmitting antenna, and a connector.

Description

전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나{RADIATION PATTERN FOR MODIFIED ANTENNA FOR SHADOW ZONE OF OF RADIO WAVE}Radiation Pattern Deformation Antenna for Resolving Radio Shading Area {RADIATION PATTERN FOR MODIFIED ANTENNA FOR SHADOW ZONE OF OF RADIO WAVE}

본 발명은 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수동 소자인 안테나만으로 전파를 수신 후 방사 패턴을 변형하여 음영지역으로 재방출하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna for transforming a radiation pattern for resolving a radio wave shadow area, and more specifically, a radiation pattern modification for resolving a radio wave shadow area that receives radio waves only with an antenna, which is a passive element, and then transforms the radiation pattern and re-releases it to the shadow area. It's about the antenna.

일반적으로 전파를 송수신하는 실내외 통신환경에는 음영지역(shadow zone)이 발생하고, 특히 최근의 5G 통신에서는 밀리미터파 대역을 사용하므로 벽이나 시설물과 같은 전파 장애물로 인해 음영지역이 더욱 빈번히 발생하게 된다.In general, shadow zones are generated in indoor and outdoor communication environments that transmit and receive radio waves, and in recent 5G communication, millimeter wave bands are used, so shadow regions are more frequently generated due to radio obstacles such as walls and facilities.

이에 종래에는 음영지역을 해소하여 통신 불능(장애) 지역이 발생하지 않도록 음영지역에 기지국(base statement)을 추가로 설치하거나 리피터(repeater) 등을 설치하였다.Accordingly, in the related art, the base station was additionally installed or a repeater or the like was installed in the shaded area to eliminate the incommunicable (disabled) area by eliminating the shaded area.

즉, 도 1과 같이, 여러 장애물(BR1, BR2) 들에 의해 직진성이 강하고 투과성이 낮아 전파가 도달하지 못하는 음영지역(SZ)을 커버할 수 있는 기존의 기지국(BS) 이외에 기지국(BS-1) 등을 추가로 설치하였다.That is, as shown in Figure 1, the base station (BS-1) in addition to the existing base station (BS) that can cover the shaded area (SZ) that the propagation is low due to the strong linearity and low transmittance by various obstacles (BR1, BR2) ) Was additionally installed.

그러나, 음영지역(SZ)을 줄이기 위해 기지국(BS-1)을 설치하려면 추가적인 비용이 많이 발생하고, 또 기지국(BS-1)이 늘어나면 주변환경을 해치고 주기적인 관리에 따른 유지보수 비용이 늘어나는 문제가 있다.However, to install the base station (BS-1) to reduce the shadow area (SZ), a lot of additional costs are incurred, and if the base station (BS-1) increases, the surrounding environment is harmed and maintenance costs due to periodic management increase. there is a problem.

또한, 리피터의 경우에는 상술한 기지국(BS-1)에 비해 상대적으로 크기 및 규모가 작기는 하지만, 새로운 전자장비가 음영지역 안밖에 추가되어야 하며, 전원공급도 지속적으로 이루어져야 하는 문제가 있다.In addition, in the case of the repeater, although relatively small in size and scale compared to the above-described base station (BS-1), there is a problem that new electronic equipment must be added outside the shaded area and power supply must be continuously made.

대한민국 등록특허 제10-1474826호Republic of Korea Registered Patent No. 10-1474826 대한민국 공개특허 제2006-0092326호Republic of Korea Patent Publication No. 2006-0092326

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수동 소자인 안테나만으로 전파를 수신 후 방사 패턴을 변형하여 음영지역으로 재방출함으로써 음영지역을 해소하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, and to receive a radio wave with only an antenna, which is a passive element, to transform a radiation pattern and re-emit it into a shaded area, thereby providing a radiation pattern modified antenna for resolving a radio wave shaded area. do.

이를 위해, 본 발명에 따른 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나는 수신된 전파를 음영지역으로 재방출 하는 것으로, 베이스 기판과; 상기 베이스 기판의 일측에 구비되며 전파를 수신하는 수신 안테나와; 상기 수신된 전파를 상기 음영지역으로 재방출하도록 방사 패턴이 조절되어 있는 재발신 안테나; 및 상기 수신 안테나를 통해 수신된 전파를 상기 재발신 안테나로 전달하도록 상기 수신 안테나의 출력단과 재발신 안테나의 입력단 사이를 연결하는 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the radiation pattern modification antenna for radio wave region cancellation according to the present invention is to re-emit the received radio waves to the shadow region, the base substrate; A receiving antenna provided on one side of the base substrate and receiving radio waves; A redial antenna with a radiation pattern adjusted to re-radiate the received radio waves to the shaded area; And a connector that connects between the output terminal of the receiving antenna and the input terminal of the redistribution antenna so as to transmit the radio wave received through the reception antenna to the redistribution antenna.

이때, 상기 베이스 기판은 평판 형상으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.At this time, the base substrate is preferably made of a flat plate shape.

또한, 상기 수신 안테나는 패치 타입 안테나인 수신 패치이고, 상기 재발신 안테나는 패치 타입 안테나인 재발신 패치인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the receiving antenna is a receiving patch that is a patch type antenna, and the redistributing antenna is a redistribution patch that is a patch type antenna.

또한, 상기 수신 패치와 재발신 패치는 서로 이격되되, 상기 수신 패치와 재발신 패치 사이에는 접지판이 삽입되어 있고, 상기 수신 패치, 재발신 패치 및 접지판 중 적어도 일부를 감싸는 몸체는 유전체로 이루어져 있는 것이 바람직하다.In addition, the receiving patch and the redistribution patch are spaced apart from each other, a grounding plate is inserted between the receiving patch and the redialing patch, and the body surrounding at least a portion of the receiving patch, the redistribution patch and the grounding plate is preferably made of a dielectric material. .

또한, 상기 커넥터는 접지판에 접촉하지 않도록 상기 접지판을 관통하여 상기 수신 패치와 재발신 패치를 서로 연결시키는 연결 비아(connect via)인 것이 바람직하다In addition, the connector is preferably a connection via that connects the receiving patch and the redial patch to each other through the ground plate so as not to contact the ground plate.

또한, 상기 수신 안테나, 재발신 안테나 및 커넥터를 포함하여 단위 안테나를 구성하되, 상기 단위 안테나가 상기 베이스 기판에 다수개 배열되어 배열 안테나를 구성하는 것이 바람직하다.In addition, a unit antenna including the receiving antenna, a redistribution antenna, and a connector is configured, but it is preferable that a plurality of unit antennas are arranged on the base substrate to form an array antenna.

또한, 상기 다수의 수신 안테나는 전파를 수용하는 수신부의 크기가 서로 동일한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the plurality of receiving antennas have the same size of the receiving units that receive radio waves.

또한, 상기 다수의 수신 안테나 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것보다 전파를 수용하는 수신부의 크기가 다른 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that at least one of the plurality of reception antennas has a different size of the reception unit that receives radio waves than the other.

또한, 상기 재발신 안테나는 방사 패턴을 조절하여 상기 음영지역을 향해 전파를 방사하거나 전파 거리를 조절하도록 안테파 패턴이 설계되어 있는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the antenna of the rediscovered antenna is designed to emit radio waves toward the shaded area by adjusting the radiation pattern or to adjust the propagation distance.

또한, 상기 재발신 안테나는 상기 전파의 세기 및 위상 중 어느 하나 이상을 변경하도록 안테나 패턴이 설계되어 있는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the antenna pattern is designed such that the redial antenna changes one or more of the intensity and phase of the radio wave.

또한, 상기 다수의 재발신 안테나들은 안테나 설치 위치를 기준으로 음영지역이 위치한 방향 또는 거리에 따라 개수 및 배열이 조절되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the number and arrangement of the plurality of rediscovered antennas is adjusted according to the direction or distance in which the shaded area is located based on the antenna installation position.

또한, 상기 다수의 재발신 안테나들 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것과 비교하여 크기, 길이 및 형상 중 어느 하나 이상이 다른 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that at least one of the plurality of redial antennas has at least one different in size, length and shape compared to the other.

또한, 상기 다수의 커넥터들 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것과 비교하여 길이 및 유전율 중 어느 하나 이상이 다른 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that at least one or more of the length and dielectric constant of at least one of the plurality of connectors is different from the others.

이상과 같은 본 발명은 수동 소자인 수신 안테나와 재발신 안테나만으로 전파를 수신 후 방사 패턴을 변형하여 음영지역으로 재방출한다. 따라서, 설치공간, 유지보수 및 전원공급이 필요한 기지국이나 리피터 등이 없이도 전파 음영지역을 해소하고 통신환경을 개선할 수 있게 한다.As described above, the present invention receives radio waves only with the reception antennas and the redistribution antennas, which are passive elements, and then transforms the radiation pattern and re-releases it to the shaded area. Accordingly, it is possible to eliminate the radio wave shadow area and improve the communication environment without the need for an installation space, a base station or a repeater requiring maintenance and power supply.

도 1은 종래 기술에 따른 음영지역 해소 방법을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나의 사용 상태도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 방사 패턴 변형(방향 조절)을 나타낸 제1 예시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 방사 패턴 변형(거리 조절)을 나타낸 제2 예시도이다.1 is a view showing a method for resolving a shaded area according to the prior art.
2 is a state diagram of the use of the radiation pattern modified antenna for eliminating radio wave shadow area according to the present invention.
3 is a configuration diagram showing a radiation pattern modified antenna for eliminating radio wave shadow areas according to the present invention.
4 is a first exemplary view showing a radiation pattern deformation (direction adjustment) according to the present invention.
5 is a second exemplary view showing a radiation pattern deformation (distance adjustment) according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the radiation pattern modified antenna for radio wave region cancellation according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저, 도 2와 같이 본 발명에 따른 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나(100)는 전파(통신) 음영지역에 기지국이나 리피터 등과 같은 능동형 전자장비 없이 단독으로 설치되어 음영지역을 커버한다.First, as shown in FIG. 2, the radiation pattern modification antenna 100 for eliminating radio wave shadow areas according to the present invention is installed alone in a radio wave (communication) shadow area without active electronic equipment such as a base station or a repeater to cover the shadow area.

실시예로 본 발명(이하, '방사 패턴 변형 안테나'라 함)은 벽체와 같이 음영지역(SZ: Shadow Zone/Area/Region)을 발생시키는 장애물(BR)의 상단에 설치되어 음영지역(SZ)을 커버한다.In an embodiment, the present invention (hereinafter, referred to as 'radiation pattern deforming antenna') is installed on the top of an obstacle BR that generates a shadow zone / area / region (SZ) like a wall, and the shadow zone (SZ) Cover.

즉, 기지국(BS) 등으로부터 송출된 전파(RW)는 본 발명의 방사 패턴 변형 안테나(100)에 수신된 후, 적어도 음영지역(SZ)은 커버하도록 방파 패턴이 변형된 전파나 빔(RW-1, RW-2)을 음영지역(SZ)으로 재발신한다.That is, after the radio wave RW transmitted from the base station BS or the like is received by the radiation pattern modifying antenna 100 of the present invention, at least the radio wave or beam (RW-) in which the breakwater pattern is modified so as to cover the shaded area SZ. 1, RW-2) is rediscovered to the shaded area (SZ).

따라서, 기지국이나 리피터 등과 같이 전력을 이용하는 능동형 장치와 다르게 수동 소자인 수신 안테나(121)와 재발신 안테나만으로 전파를 수신 후 방사 패턴을 변형하여 음영지역(SZ)으로 재방출하고 음영지역(SZ)을 해소한다. Therefore, unlike an active device that uses power, such as a base station or a repeater, after receiving radio waves only with the reception antenna 121 and the redial antenna, which are passive elements, the radiation pattern is modified to re-radiate to the shaded area (SZ) and the shaded area (SZ). Solve it.

나아가, 본 발명은 설치공간, 유지보수 및 전원공급의 제약 없이도 저비용으로 전파 음영지역(SZ)을 해소함으로써 통신환경을 개선하며, 특히 5G 통신 서비스 개시 등과 같은 통신망 변화에도 신속히 대응할 수 있게 한다.Furthermore, the present invention improves the communication environment by resolving the radio wave shadow area (SZ) at a low cost without restriction of installation space, maintenance, and power supply, and in particular enables rapid response to changes in the communication network such as initiation of 5G communication service.

이를 위해, 도 3과 같이 본 발명에 따른 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나(100)는 수신된 전파를 음영지역(SZ)으로 재방출 하는 것으로 베이스 기판(110), 수신 안테나(121), 재발신 안테나(122) 및 커넥터(123)를 포함한다.To this end, as shown in FIG. 3, the radiation pattern modification antenna 100 for resolving the radio wave shadow area according to the present invention re-emits the received radio wave to the shadow area (SZ), and the base substrate 110 and the reception antenna 121 , Redial antenna 122 and connector 123.

그 중 베이스 기판(110)은 입출력 단자나 임피던스 매칭 회로 등을 포함하는 PCB 기판이 대표적이나, 이에 한정하는 것은 아니고 안테나 타입에 따라 안테나 설치를 위한 각종 설치 구조 역시 포함하는 것으로 한다.Among them, the base substrate 110 is a PCB substrate including an input / output terminal or an impedance matching circuit, but is not limited thereto, and also includes various installation structures for antenna installation according to the antenna type.

또한, 베이스 기판(110)은 절연체의 평판 형상으로 이루어지는데, 이는 이하에서 설명하는 수신 안테나(121) 및 재발신 안테나(122)를 패치 안테나로 구성하는데 최적화하기 위한 것이므로 기판에 일부 굴곡이나 변형도 가능하다.In addition, the base substrate 110 is made of a flat plate shape of an insulator, which is for optimizing the reception antenna 121 and the redistribution antenna 122 described below as patch antennas, so that some bending or deformation of the substrate is possible. Do.

수신 안테나(121)는 베이스 기판(110)의 일측에 구비되며 전파를 수신하는 것으로, 전파는 실외의 기지국이나 중계기나 혹은 리피터 등으로부터 송출된 것이 대표적이며, 수신된 전파는 재발신 안테나(122)로 전송된다.The receiving antenna 121 is provided on one side of the base substrate 110 to receive radio waves, and the radio waves are typically transmitted from an outdoor base station, repeater, or repeater, and the received radio waves are transmitted to the redial antenna 122 Is transmitted.

재발신 안테나(122)는 수신 안테나(121)를 통해 수신된 전파를 음영지역(SZ)으로 재방출하도록 방사 패턴이 조절되어 있는 것으로, 방사 패턴은 설치되는 환경에 따라 미리 설계되어 음영지역(SZ)을 향하도록 제작된다.The redistribution antenna 122 is a radiation pattern that is adjusted to re-emit the radio wave received through the reception antenna 121 to the shaded area (SZ), and the radiation pattern is designed in advance according to the environment in which it is installed and the shaded area (SZ) It is made to face.

커넥터(123)는 수신 안테나(121)를 통해 수신된 전파를 재발신 안테나(122)로 전달하도록 수신 안테나(121)의 출력단과 재발신 안테나(122)의 입력단 사이를 연결하는 것으로, 신호 전달을 위해 금속재질로 이루어진다.The connector 123 connects between the output terminal of the reception antenna 121 and the input terminal of the redistribution antenna 122 so as to transmit the radio wave received through the reception antenna 121 to the redistribution antenna 122, and a metal for signal transmission It is made of material.

따라서, 기지국 등으로부터 송출된 전파는 수신 안테나(121)에서 수신되고, 수신 안테나(121)에서 커넥터(123)로 전송된 전파는 재발신 안테나(122)로 입력된다. 그 후 음영지역(SZ)으로 다시 송출됨으로써 음영지역(SZ)을 해소하게 된다.Therefore, the radio wave transmitted from the base station or the like is received by the reception antenna 121, and the radio wave transmitted from the reception antenna 121 to the connector 123 is input to the redial antenna 122. Then, it is sent back to the shaded area SZ, thereby resolving the shaded area SZ.

수신 안테나(121) 및 재발신 안테나(122)는 각각 기판상에 실장된 패치 안테나(patch antenna)가 적용된다. 즉, 수신 안테나(121)는 패치 타입 안테나인 '수신 패치'이고, 재발신 안테나(122)는 패치 타입 안테나인 '재발신 패치'가 적용된다.The receiving antenna 121 and the redistribution antenna 122 are each applied with a patch antenna mounted on a substrate. That is, the receiving antenna 121 is a patch type antenna, 'receiving patch', and the redistributing antenna 122 is applied with a patch type antenna, 'recall patch'.

도시한 바와 같이 수신 안테나(121)를 패치 타입 안테나인 수신 패치(121)로 구성하는 경우 수신 패치(121)는 전파를 수신하도록 금속 재질로 이루어진다. 일 예로 금속판재 형상의 패치가 적용된다.As shown, when the receiving antenna 121 is configured as a receiving patch 121 that is a patch type antenna, the receiving patch 121 is made of a metal material to receive radio waves. For example, a metal plate-shaped patch is applied.

다만, 패치 안테나인 수신 패치(121)는 금속박판을 실장하여 형성된 스트립 안테나이므로, 전파 수신이 가능하다면 스파이럴(spiral) 안테나를 비롯해 다른 타입의 패치도 가능하며, 이는 재발신 패치(122) 역시 마찬가지이다.However, since the receiving patch 121, which is a patch antenna, is a strip antenna formed by mounting a thin metal plate, other types of patches are possible, including a spiral antenna, if radio wave reception is possible, and this is also true of the redistribution patch 122. .

도시된 바와 같이, 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)는 서로 이격되어 있으며 수신 패치(121)와 재발신 패치(122) 사이에 접지판(124)이 삽입된다. 또한 수신 패치(121), 재발신 패치(122) 및 접지판(124) 중 적어도 일부를 감싸는 몸체는 유전체(125)로 이루어져 있다.As shown, the receiving patch 121 and the redistribution patch 122 are spaced apart from each other, and a ground plate 124 is inserted between the receiving patch 121 and the redistribution patch 122. In addition, the body surrounding at least a portion of the receiving patch 121, the redistribution patch 122, and the ground plate 124 is made of a dielectric 125.

유전체(125)는 몸체나 패키지를 형성하는 것으로 전파 수신 환경 및 주파수 등에 따라 유전율(ε)이 조절되며, 바람직하게는 유전체(125) 내부에 수신 패치(121), 재발신 패치(122), 비아 커넥터(123) 등이 매립 설치된다.The dielectric 125 is a body or package, and the dielectric constant ε is adjusted according to the radio wave reception environment and frequency, and preferably, the dielectric 125 has a reception patch 121, a redistribution patch 122, and a via connector. (123) and the like are installed in the landfill.

또한, 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)를 연결하는 커넥터(123)는 접지판(124)을 관통하여 그 양단이 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)에 각각 연결되는 연결 비아(connection via)(123)인 것이 바람직하다. In addition, the connector 123 connecting the receiving patch 121 and the redistribution patch 122 penetrates the ground plate 124 so that both ends thereof are connected to the receiving patch 121 and the redistribution patch 122, respectively. connection via) 123 is preferred.

커넥터(123)로 사용되는 연결 비아(123)는 접지판(124)과의 절연을 통해 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)가 서로 단락되는 것을 방지한다. 이에 접지판(124)에 접촉하지 않도록 접지판(124)이 트루 홀(124a)을 관통하여 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)를 서로 연결시킨다.The connection via 123 used as the connector 123 prevents the receiving patch 121 and the redial patch 122 from being short-circuited to each other through insulation with the ground plate 124. Accordingly, the ground plate 124 penetrates the true hole 124a so as not to contact the ground plate 124 to connect the receiving patch 121 and the redial patch 122 to each other.

한편, 본 발명이 기판상에 다수개의 안테나를 배열한 배열 안테나(array antenna)에 적용되는 경우, 유전체(125)와 함께 수신 안테나(121), 재발신 안테나(122) 및 커넥터(123)가 하나의 단위 안테나(120)를 구성한다.On the other hand, when the present invention is applied to an array antenna in which a plurality of antennas are arranged on a substrate, the receiving antenna 121, the redial antenna 122, and the connector 123 together with the dielectric 125 are one. The unit antenna 120 is configured.

단위 안테나(120)가 베이스 기판(110)에 다수 배열되어 배열 안테나를 구성시, 도시된 바와 같이 단위 안테나(120)들은 메트릭스 패턴으로 배열될 수 있으며, 기판(110)을 기준으로 전후면에 수신 패치(121) 및 재발신 패치(122)가 노출된다.When a plurality of unit antennas 120 are arranged on the base substrate 110 to form an array antenna, the unit antennas 120 may be arranged in a matrix pattern as shown, and received on the front and rear surfaces based on the substrate 110. The patch 121 and the redial patch 122 are exposed.

따라서, 기지국이나 리피터 등을 추가할 필요없이 안테나를 고정 브라켓 등을 이용하여 음영지역(SZ)의 장애물(BR)에 설치하거나, 별도의 스탠드에 설치하거나 혹은 벽면 등에 거치하는 방식으로 음영지역(SZ)에서도 통신이 가능하게 한다.Therefore, without the need to add a base station or repeater, the antenna is installed in an obstacle (BR) in the shaded area (SZ) using a fixed bracket, or is installed on a separate stand or mounted on a wall, etc. ) Also enables communication.

이때, 본 발명의 방사 패턴 변형 안테나(100)는 전파 송수신 환경에 따라 수신 안테나(121)를 조정하거나 재발신 안테나(122)를 조정하여 음영지역(SZ) 해소에 최적화된 효과를 제공할 수 있다. 또한, 연결 비아(123)와 같은 커넥터(123)를 조정할 수도 있다.At this time, the radiation pattern modification antenna 100 of the present invention can provide an optimized effect for resolving the shadow area (SZ) by adjusting the reception antenna 121 or the redistribution antenna 122 according to the radio wave transmission / reception environment. It is also possible to adjust the connector 123, such as the connection via 123.

그 중 수신 안테나(121)를 조절하는 방식에서는 베이스 기판(110)에 실장된 상태의 수신 안테나(121)들로 수신되는 전파의 수신 각도에 따라 조절이 이루어질 수 있다.Among them, in the method of adjusting the reception antenna 121, adjustment may be made according to the reception angle of radio waves received by the reception antennas 121 mounted on the base substrate 110.

본 발명은 베이스 기판(110)의 설치 각도를 조절하여 전파 수신 각도에 대응할 수 있지만, 불가피한 경우에 대응하거나 문제를 원천적으로 해결하기 위해 수신 안테나(121) 자체를 조정한다.According to the present invention, although the installation angle of the base substrate 110 can be adjusted to correspond to the angle of radio wave reception, the reception antenna 121 itself is adjusted to cope with inevitable cases or to solve the problem at the source.

이때, 수신 안테나(121)는 동일한 방향에서 전파되는 전파를 수신하기 때문에 배열 안테나를 구성하는 다수의 수신 안테나(121)에서 각각 전파를 수용하는 수신부의 크기는 서로 동일할 수 있다.At this time, since the receiving antenna 121 receives radio waves propagated in the same direction, the sizes of the receiving units that receive the radio waves from the multiple receiving antennas 121 constituting the array antenna may be the same.

반면, 전파가 수신되는 각도에 따라 평면을 기준으로 수직이 아닌 경우에는 다수의 수신 안테나(121)에서 각각 전파를 수용하는 수신부들 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것보다 그 수신부의 크기가 다르도록 설계할 수 있다.On the other hand, when the radio waves are not perpendicular to the plane according to the angle at which the radio waves are received, at least one or more of the reception units that receive the radio waves from the plurality of reception antennas 121 are designed to have different sizes of the reception units than others. can do.

예컨대, 수신되는 전파가 수신 안테나(121)가 실장되어 있는 베이스 기판(110)의 일면(평면)을 기준으로 수직이 아닌 경우에는 배열된 수신 안테나(121)들의 열 혹은 행 방향으로 수신 패치(121)의 크기를 조정한다.For example, when the received radio waves are not vertical with respect to one surface (plane) of the base substrate 110 on which the receiving antenna 121 is mounted, the receiving patch 121 in the column or row direction of the arranged receiving antennas 121 ).

다음, 재발신 안테나(122)는 수신 안테나(121)를 통해 전달된 전파를 음영지역(SZ)을 향해 재송출할 수 있도록 방사(빔) 패턴을 변경하는데, 안테나 방사 패턴은 각 안테나에서 여기되는 신호의 크기와 위상에 따라 결정된다.Next, the redistribution antenna 122 changes the radiation (beam) pattern so that radio waves transmitted through the reception antenna 121 can be retransmitted toward the shaded area SZ, and the antenna radiation pattern is a signal that is excited by each antenna. It depends on the size and phase of.

특히, 다수의 단위 안테나(120)들이 배열되어 있는 배열 안테나에서 방사 패턴을 결정하는 가장 주요한 요인은 위상이다. 따라서, 위상을 어떻게 조정하는지에 따라 음영지역(SZ)을 향하는 다양한 방사 패턴을 형성하게 된다.Particularly, the most important factor for determining the radiation pattern in an array antenna in which a plurality of unit antennas 120 are arranged is phase. Accordingly, various radiation patterns toward the shaded area SZ are formed according to how the phase is adjusted.

도 4의 (a) 및 (b) 방사 패턴의 방향을 나타낸 예로, 도 4의 (a)는 종래기술과 같이 방사 패턴(RW)이 변형되기 이전이고, 도 4의 (b)는 본 발명과 같이 방사 패턴이 음영지역을 향하도록 변형된 상태(RW-1, RW-2)의 예이다.4 (a) and (b) an example showing the direction of the radiation pattern, FIG. 4 (a) is before the radiation pattern (RW) is modified as in the prior art, Figure 4 (b) is the present invention and Likewise, it is an example of the state (RW-1, RW-2) in which the radiation pattern is deformed to face the shaded area.

반면, 도 5의 (a) 및 (b)는 방사 패턴의 길이를 나타낸 예로, 도 5의 (a)는 종래기술과 같이 기지국의 전파(RW)가 한 곳으로 집중하지 못하여 거리에 기인한 음영지역(SZ)이 발생하는 상태이고, 도 5의 (b)는 지향성을 높인 방사 패턴(RW-3)에 의해 거리를 늘리고 음영지역(SZ)을 월등히 해소한 상태의 예이다.On the other hand, Figure 5 (a) and (b) is an example showing the length of the radiation pattern, Figure 5 (a) is a radio wave (RW) of the base station is not concentrated in one place as in the prior art, the shadow due to the distance The area SZ is generated, and FIG. 5B is an example of a state in which the distance is increased and the shaded area SZ is significantly resolved by the radiation pattern RW-3 with increased directivity.

재발신 안테나(122)는 방사 패턴을 조절하여 음영지역(SZ)을 향해 전파를 방사하거나 전파 거리를 조절하도록 안테파 패턴이 설계된다. 방사 패턴의 조절은 대표적으로 재발신 안테나(122)에서 전파의 세기 및 위상 중 어느 하나 이상을 변경함에 따라 이루어지게 된다.The redistribution antenna 122 is designed to emit radio waves toward the shaded area SZ by adjusting the radiation pattern or to control the radio wave distance. Adjustment of the radiation pattern is typically made by changing any one or more of the intensity and phase of the radio wave in the redistribution antenna 122.

따라서, 전파가 재발신 패치(122)에서 음영지역(SZ)을 향해 재발신될 때 방사 패턴은 재발신 패치(122)의 크기가 전파의 위상에 의해 결정되므로 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)의 크기는 서로 달라야 한다.Therefore, when the radio waves are rediscovered from the redistribution patch 122 toward the shaded area SZ, the size of the redistribution patch 122 is determined by the phase of the radio wave, so that the reception patch 121 and the redial patch 122 The sizes should be different.

또한, 실시예로 배열 안테나를 구성하는 다수의 재발신 안테나(122)들은 안테나 설치 위치를 기준으로 음영지역(SZ)이 위치한 방향 또는 거리에 따라 그 개수 및 배열을 조절한다. 즉, 음영지역(SZ)에 따라 재발신 안테나(122)들의 배열을 조절하여 방사 패턴을 조절한다.In addition, the number of redistribution antennas 122 constituting the array antenna according to the embodiment adjusts the number and arrangement according to the direction or distance in which the shaded area SZ is located based on the antenna installation position. That is, the radiation pattern is adjusted by adjusting the arrangement of the redistribution antennas 122 according to the shaded area SZ.

다른 예로, 배열 안테나를 구성하는 다수의 재발신 안테나(122)들 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것과 비교하여 크기, 길이 및 형상 중 어느 하나 이상이 다르도록 설계하여 방사 패턴이 음영지역(SZ)을 향하도록 한다.As another example, at least one of the plurality of redistribution antennas constituting the array antenna is designed such that at least one of the size, length, and shape is different compared to the other, so that the radiation pattern faces the shaded area SZ. Do it.

구체적으로, 방사 패턴(예: 빔의 방향이나 지향성 등)을 결정하는 것은 전파의 각 위치별 위상이며 이를 결정하는 주요 요인은 재발신 패치(122)의 가로 및/또는 세로 방향의 길이이므로 재발신 패치(122)의 경우 베이스 기판(110)상에서의 위치마다 서로 다르게 조절한다.Specifically, it is the phase of each position of the radio wave that determines the radiation pattern (for example, the direction or directionality of the beam), and the main factor determining this is the length of the redial patch 122 in the horizontal and / or vertical direction, so the redial patch ( In the case of 122), each position on the base substrate 110 is adjusted differently.

또 다른 예로, 본 발명은 전파의 위상을 조절하여 방사 패턴을 변경하기 위해 수신 안테나(121)나 재발신 안테나(122)의 크기 등을 조절하는 대신 혹은 그와 함께 커넥터(123)인 연결 비아(123)를 조절하는 방식도 적용될 수 있다. As another example, the present invention is a connection via 123 which is a connector 123 instead of or with the size of the receiving antenna 121 or the redial antenna 122 in order to change the radiation pattern by adjusting the phase of the radio wave. ) Can also be applied.

이를 위해 배열 안테나에서 다수의 커넥터(123)들 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것과 비교하여 길이 및 유전율 중 어느 하나 이상을 조절한다. 특히, 제작상 편의를 고려하면 유전율 보다는 길이를 조절한다.To this end, at least one or more of the plurality of connectors 123 in the array antenna adjusts any one or more of length and dielectric constant compared to the other. In particular, considering the convenience in manufacturing, the length is adjusted rather than the permittivity.

이때, 수신 패치(121)나 재발신 패치(122)와 무관하게 다수개 배열된 연결 비아(123)를 그 베이스 기판(110)상에서의 위치에 따라 적어도 어느 하나 이상이 다르도록 길이를 조절하여 재발신되는 전파의 위상을 변경시킨다.At this time, the number of connection vias 123 arranged in a plurality regardless of the receiving patch 121 or the redistribution patch 122 is adjusted and re-sent by adjusting the length so that at least one is different depending on the position on the base substrate 110. Change the phase of radio waves.

예컨대, 베이스 기판(110)이 PCB 기판으로 구현되는 경우, 연결 비아(123)를 PCB 기판의 적층 구조에 적용하기 위해 적층 구조 내에서 연결 비아(123)를 다양한 길이로 적층하여 위상을 조절하고 음영지역(SZ)을 해소한다.For example, when the base substrate 110 is implemented as a PCB substrate, in order to apply the connecting vias 123 to the stacked structure of the PCB substrate, the connecting vias 123 are stacked in various lengths in the stacked structure to adjust the phase and shade. Eliminate the region (SZ).

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.In the above, specific examples of the present invention have been described above. However, the spirit and scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, but can be variously modified and modified within a range that does not change the gist of the present invention. If you grow up, you will understand.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, the above-described embodiments are provided to fully inform the person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the scope of the invention, and should be understood as illustrative in all respects and not restrictive. The invention is only defined by the scope of the claims.

110: 베이스 기판
120: 단위 안테나
121: 수신 안테나(수신 패치)
122: 재발신 안테나(재발신 패치)
123: 커넥터(연결 비아)
124: 접지판
125: 유전체
SZ: 음영지역
BS: 기지국
BR: 장애물
RW: 방사 패턴(빔)110: base substrate
120: unit antenna
121: receive antenna (receive patch)
122: redial antenna (resend patch)
123: connector (connection via)
124: ground plane
125: dielectric
SZ: shaded area
BS: base station
BR: Obstacle
RW: radiation pattern (beam)

Claims (13)

수신된 전파를 음영지역으로 재방출 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나에 있어서,
베이스 기판(110)과;
상기 베이스 기판(110)의 일측에 구비되며 전파를 수신하는 수신 안테나(121)와;
상기 수신된 전파를 상기 음영지역(SZ)으로 재방출하도록 방사 패턴이 조절되어 있는 재발신 안테나(122); 및
상기 수신 안테나(121)를 통해 수신된 전파를 상기 재발신 안테나(122)로 전달하도록 상기 수신 안테나(121)의 출력단과 재발신 안테나(122)의 입력단 사이를 연결하는 커넥터(123);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.In the radiation pattern modified antenna for eliminating radio wave shadow area to re-radiate the received radio waves to the shaded area,
A base substrate 110;
A receiving antenna 121 provided on one side of the base substrate 110 to receive radio waves;
A redial antenna 122 having a radiation pattern adjusted to re-radiate the received radio waves to the shaded area SZ; And
Including a connector 123 connecting between an output terminal of the receiving antenna 121 and an input terminal of the redistribution antenna 122 so as to transmit radio waves received through the reception antenna 121 to the redistribution antenna 122. A radiation pattern variation antenna for eliminating radio wave shadow areas. 제1항에 있어서,
상기 베이스 기판(110)은 평판 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.According to claim 1,
The base substrate 110 is a radiation pattern deformation antenna for radio wave shadow area cancellation, characterized in that made of a flat plate shape. 제1항에 있어서,
상기 수신 안테나(121)는 패치 타입 안테나인 수신 패치(121)이고, 상기 재발신 안테나(122)는 패치 타입 안테나인 재발신 패치(122)인 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.According to claim 1,
The receiving antenna 121 is a patch-type antenna, a receiving patch 121, and the redistribution antenna 122 is a patch-type antenna, the radiation pattern modification antenna for radio wave region cancellation, characterized in that the patch red antenna. 제3항에 있어서,
상기 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)는 서로 이격되되, 상기 수신 패치(121)와 재발신 패치(122) 사이에는 접지판(124)이 삽입되어 있고,
상기 수신 패치(121), 재발신 패치(122) 및 접지판(124) 중 적어도 일부를 감싸는 몸체는 유전체(125)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.According to claim 3,
The receiving patch 121 and the redistribution patch 122 are spaced apart from each other, and a ground plate 124 is inserted between the receiving patch 121 and the redistribution patch 122,
Radiation pattern deformation antenna for radio wave shading area cancellation, characterized in that the body surrounding at least a portion of the receiving patch 121, redistribution patch 122 and ground plate 124 is made of a dielectric (125). 제4항에 있어서,
상기 커넥터(123)는 접지판(124)에 접촉하지 않도록 상기 접지판(124)을 관통하여 상기 수신 패치(121)와 재발신 패치(122)를 서로 연결시키는 연결 비아(123)(connect via)인 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.According to claim 4,
The connector 123 is a connection via 123 that penetrates the ground plate 124 to connect the receiving patch 121 and the redial patch 122 to each other so as not to contact the ground plate 124. Radiation pattern modified antenna for the radio wave shading area, characterized in that. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 수신 안테나(121), 재발신 안테나(122) 및 커넥터(123)를 포함하여 단위 안테나(120)를 구성하되, 상기 단위 안테나(120)가 상기 베이스 기판(110)에 다수개 배열되어 배열 안테나를 구성하는 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.The method according to any one of claims 1 to 5,
The receiving antenna 121, a redistribution antenna 122 and a connector 123 constitute a unit antenna 120, but a plurality of unit antennas 120 are arranged on the base substrate 110 to form an array antenna. Radiation pattern modified antenna for the radio wave shading area, characterized in that the configuration. 제6항에 있어서,
상기 다수의 수신 안테나(121)는 전파를 수용하는 수신부의 크기가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.The method of claim 6,
The plurality of receiving antennas 121 is a radiation pattern modification antenna for radio wave region cancellation, characterized in that the size of the receiving portion for receiving the radio waves are the same as each other. 제6항에 있어서,
상기 다수의 수신 안테나(121) 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것보다 전파를 수용하는 수신부의 크기가 다른 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.The method of claim 6,
At least one or more of the plurality of receiving antennas 121 is a radiation pattern modified antenna for radio wave region cancellation, characterized in that the size of the receiving unit for receiving the radio wave is different than the other. 제6항에 있어서,
상기 재발신 안테나(122)는 방사 패턴을 조절하여 상기 음영지역(SZ)을 향해 전파를 방사하거나 전파 거리를 조절하도록 안테파 패턴이 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.The method of claim 6,
The redistribution antenna 122 adjusts the radiation pattern to emit radio waves toward the shaded area (SZ), or an antenna pattern designed to resolve the radio wave shadow area, characterized in that an antenna pattern is designed to adjust the propagation distance. . 제9항에 있어서,
상기 재발신 안테나(122)는 상기 전파의 세기 및 위상 중 어느 하나 이상을 변경하도록 안테나 패턴이 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.The method of claim 9,
The redistribution antenna 122 is a radiation pattern modification antenna for radio wave region cancellation, characterized in that the antenna pattern is designed to change any one or more of the intensity and phase of the radio wave. 제10항에 있어서,
상기 다수의 재발신 안테나(122)들은 안테나 설치 위치를 기준으로 음영지역(SZ)이 위치한 방향 또는 거리에 따라 개수 및 배열이 조절되는 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.The method of claim 10,
The number of redistribution antennas 122 is a radiation pattern modification antenna for radio wave shading area cancellation, characterized in that the number and arrangement are adjusted according to the direction or distance where the shading area (SZ) is located based on the antenna installation position. 제10항에 있어서,
상기 다수의 재발신 안테나(122)들 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것과 비교하여 크기, 길이 및 형상 중 어느 하나 이상이 다른 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.The method of claim 10,
At least one or more of the plurality of redistribution antennas 122, radiation pattern modification antenna for radio wave region cancellation, characterized in that any one or more of the size, length and shape is different compared to the other. 제6항에 있어서, 상기 베이스 기판(110)에 다수개 배열되어 배열 안테나를 이루는 단위 안테나(120)에 포함된 커넥터(123)들 중 적어도 어느 하나 이상은 다른 것과 비교하여 길이 및 유전율 중 어느 하나 이상이 다른 것을 특징으로 하는 전파 음영지역 해소를 위한 방사 패턴 변형 안테나.
The method of claim 6, wherein at least one or more of the connectors (123) included in the unit antenna (120) arranged in the base substrate (110) to form an array antenna is one of length and dielectric constant compared to the other. Radiation pattern modification antenna for radio wave shadow area cancellation characterized in that the above is different.
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