KR102108688B1 - 매시브 ｍｉｍｏ 이중 편파 안테나 장치 - Google Patents

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김병호
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김경섭
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사판; 상기 반사판 상에서 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 안테나를 포함하며, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 상호 인접하게 배치되는 복수의 안테나 어레이; 상호 인접하는 안테나 어레이 사이 영역에서 상기 반사판과 수직하게 배치되는 반사벽; 및 상기 반사벽의 적어도 일면에 형성되며, 상기 반사판 상면을 기준으로 상기 반사벽보다 낮은 높이로 형성되는 반사 패턴을 포함하는, 안테나 장치가 제공된다.

Description

매시브 ＭＩＭＯ 이중 편파 안테나 장치{MASSIVE MIMO DUAL POLARIZATION ANTENNA DEVICE}
본 발명은 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치에 관한 것으로, 반사벽 및 반사 패턴 구조에 의해 X-POL 및 CO-POL 격리도 특성이 개선된 이중 편파 안테나 장치에 관한 것이다.
최근 무선 이동통신 기술을 이용한 고품질의 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라, 더 많은 데이터를 더 빨리, 더 낮은 오류 확률로 전송하기 위한 차세대 무선 전송 기술이 요구되고 있다.
이러한 요구에 따라 제안된 것이 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 안테나이다. MIMO 안테나는, 복수의 안테나를 특수한 구조로 배열하여 다중 입출력 동작을 수행한다. 이 복수의 안테나들은 서로 다른 신호를 수신함으로써 고속의 데이터 전송을 가능하게 한다.
최근에는, 대용량의 데이터 전송을 고속으로 서비스 하기 위해, 매시브 MIMO 기술이 개발되었다. 매시브 MIMO 기술은 기지국 또는 중계기에서 가능한 좁은 면적에 최대의 안테나를 밀집시켜 이용하는 무선 전송 기술로서, 송신기에서는 각각의 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신기에서는 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터들을 구분해 내는 공간 다중화(Spatial multiplexing) 기술이다. 따라서, 송수신 안테나의 개수를 동시에 증가시킬 수 있으며, 채널 용량이 증가되기 때문에 더욱 많은 데이터 전송이 가능해진다.
5G 네트워크에서는 32개 또는 64개 등의 안테나를 밀집시켜 배치하게 되는데, 장비의 부피 측면에서는 소형화에 대한 요구가 더욱 커지고 있다.
따라서, 안테나를 더욱 밀집시켜 배치할 수 있으면서도, 안테나 간 격리도 특성을 개선할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치에 있어서 안테나 간 X-POL, CO-POL 격리도 특성을 개선시켜 좁은 영역에 많은 수의 안테나를 밀집시켜 배치할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 SMT 공정만으로도 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 안테나 간 X-POL, CO-POL 격리도 특성을 개선시키기 위한 구조의 구현이 가능해지도록 하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사판; 상기 반사판 상에서 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 안테나를 포함하며, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 상호 인접하게 배치되는 복수의 안테나 어레이; 상호 인접하는 안테나 어레이 사이 영역에서 상기 반사판과 수직하게 배치되는 반사벽; 및 상기 반사벽의 적어도 일면에 형성되며, 상기 반사판 상면을 기준으로 상기 반사벽보다 낮은 높이로 형성되는 반사 패턴을 포함하는, 안테나 장치가 제공된다.
상기 반사 패턴은, 상기 반사벽의 적어도 일면에서 상기 제1 방향을 따라 상호 이격되도록 형성되는 복수의 제1 서브 패턴을 포함할 수 있다.
상기 반사 패턴은, 상기 복수의 제1 서브 패턴 사이 영역에 형성되되, 상기 반사판 상면을 기준으로 상기 제1 서브 패턴보다 낮은 높이로 형성되는 복수의 제2 서브 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 각 안테나의 중심으로부터 상기 제2 방향 측에는 상기 제1 서브 패턴 각각이 형성될 수 있다.
상기 복수의 제1 서브 패턴 중 특정 제1 서브 패턴의 중심을 기준으로 상기 제2 방향 측에는 제1 안테나 어레이에 속하는 제1 안테나가 배치되고, 상기 특정 제1 서브 패턴과 인접한 제1 서브 패턴의 중심을 기준으로 상기 제2 방향 측에는 상기 제1 안테나 어레이와 인접한 제2 안테나 어레이에 속하는 제2 안테나가 배치될 수 있다.
상기 복수의 제1 서브 패턴의 상단부는 상기 제1 방향을 따라 연장되는 연장 패턴에 의해 상호 연결되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치에 있어서, 인접 안테나 어레이 사이에 배치되는 반사벽, 및 반사벽의 일면에 형성되는 반사 패턴에 의해 안테나 간 X-POL, CO-POL 격리도 특성이 개선되며, 이에 따라, 좁은 영역에 많은 수의 안테나를 밀집시켜 배치할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, SMT 공정만으로도 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 안테나 간 X-POL, CO-POL 격리도 특성을 개선시키기 위한 구조의 구현이 가능해진다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 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 부분 상에 "배치"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 배치"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 배치"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매시브 MIMO(MIMO; Multiple-Input Multiple-Output) 이중 편파 안테나 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 편파 안테나 장치는, 반사판(100), 복수의 안테나(211, 212, 221, 222), 일 이상의 안테나 어레이(210, 220), 일 이상의 반사벽(310, 320, 330)을 포함한다. 예를 들면, 상기 복수의 안테나(211, 212, 221, 222)는 제1-1 안테나(211), 제1-2 안테나(212), 제2-1 안테나(221), 제2-2 안테나(222)를 포함하고, 상기 일 이상의 안테나 어레이(210, 220)는 제1 안테나 어레이(210), 제2 안테나 어레이(220)를 포함하고, 일 이상의 반사벽(310, 320, 330)은 제1 반사벽(310), 제2 반사벽(320), 제3 반사벽(330)을 포함한다.
반사판(100)은 리플렉터를 포함하는 구조로서, 안테나를 포함하는 회로에 접지를 제공하는 기능과 반사 표면으로서의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 반사판(100)에 의해 안테나로부터의 후방 방사(도 1에서 c 방향의 역방향)가 주 방사 방향(도 1에서 c 방향)으로 반사되며, 이에 의해 이중 편파 안테나의 빔 효율이 향상된다.
제1 안테나 어레이(210)는 제1 방향(도 1에서 a 방향)을 따라 배열되는 제1-1 안테나(211) 및 제1-2 안테나(212)를 포함하고, 제2 안테나 어레이(220)는 제1 방향을 따라 배열되는 제2-1 안테나(221) 및 제2-2 안테나(222)를 포함한다.
구체적으로, 제1 안테나 어레이(210)는 제1 방향을 따라 배열되는 제1-1 안테나(211), 제1-2 안테나(212), …, 제1-n 안테나(미도시됨)를 포함하고, 제2 안테나 어레이(220)는 제1 방향을 따라 배열되는 제2-1 안테나(221), 제2-2안테나(222), …, 제2-n 안테나(미도시됨)를 포함한다(n은 2 이상의 정수).
한편, 제1 안테나 어레이(210) 및 제2 안테나 어레이(220)는 서로 간에 제1 방향과 수직인 제2 방향(도 1에서 b 방향)으로 상호 인접하게 배치된다.
예를 들면, 제1-1 안테나(211), 제1-2 안테나(212)를 포함하는 제1 안테나 어레이(210)는 제2-1 안테나(221), 제2-2 안테나(222)를 포함하는 제2 안테나 어레이(220)와 상호 평행하게 인접하여 제1 방향을 따라 나란히 배치된다.
도 1에서는 2개의 안테나 어레이(210, 220)만을 도시하였으나, m개의 안테나 어레이가 구비되는 것이 바람직하다(m은 2 이상의 정수).
일반적으로, 5G 네트워크 안테나는 가능한 좁은 면적에 최대 개수의 안테나가 밀집되게 배치되며, 예를 들어, 64개의 안테나가 배치되는 경우, 제1 안테나 어레이(210), 제2 안테나 어레이(220), …, 제8 안테나 어레이(미도시됨), 즉, 총 8개의 안테나 어레이가 배치되고, 제1 안테나 어레이(210), 제2 안테나 어레이(220), …, 제8 안테나 어레이(미도시됨) 각각에는 8개의 안테나가 포함될 수 있다.
제1-1 안테나(211), 제1-2 안테나(212), 제2-1 안테나(221), 제2-2 안테나(222) 각각은 패치(p), 급전선로(f), 포트(P)를 포함한다.
패치(p)의 형태는 다양하게 구현될 수 있으나, 일반적으로 사각형으로 구현된다. 급전선로(f)는 패치(p)의 하부에 배치되고, 패치(p)의 중심을 지나되 각각 상기 제1 방향과 제2 방향을 지나는 직선을 기준으로 대칭 형태로 배치될 수 있다.
한편, 안테나 각각에는 2개씩의 포트(P)가 구비된다. 안테나가 좁은 면적에 밀집해서 배치되기 때문에, 이중 편파 안테나 장치의 동작 시, 인접 안테나 간 간섭현상이 발생할 수 있다.
안테나 상호 간의 관계에 있어서 대응되는 위치에 형성된 포트 간 격리도 특성을 CO-POL 격리도(isolation) 특성이라고 하고, 대응되지 않는 위치에 형성된 포트 간 격리도 특성을 X-POL 격리도 특성이라고 한다.
도 1에서는, 안테나 각각을 기준으로 상호 대응되는 위치에 형성된 포트(P), 즉, 제1 포트(P1)와 제3 포트(P3) 간 격리도 특성, 및 제2 포트(P2)와 제4 포트(P4) 간 격리도 특성이 CO-POL 격리도 특성이고, 상호 대응되지 않는 위치에 형성된 포트, 즉, 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2) 간 격리도 특성, 제1 포트(P1)와 제4 포트(P4) 간 격리도 특성, 제2 포트(P2)와 제3 포트(P3) 간 격리도 특성이 X-POL 격리도 특성이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반사판(100) 상면에 형성되는 반사벽에 의해 이러한 CO-POL 격리도 특성 및 X-POL 격리도 특성이 모두 개선될 수 있다.
반사벽은 상호 인접하는 안테나 어레이 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치된다. 또한, 반사벽은 해당 영역에서 반사판(100)과 수직하게 배치된다. 도 1에서는 제1 안테나 어레이(210), 및 제1 안테나 어레이(210)와 b 방향의 역방향으로 인접하는 다른 안테나 어레이(미도시됨) 사이에 제1 반사벽(310)이 배치되고, 제1 안테나 어레이(210)와 제2 안테나 어레이(220) 사이에 제2 반사벽(320)이 배치되며, 제2 안테나 어레이(220) 및 제2 안테나 어레이(220)와 b 방향으로 인접하는 또 다른 안테나 어레이(미도시됨) 사이에 제3 반사벽(330)이 배치되는 것으로 예시되었다.
반사벽은 유전체 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, SMT(Surface Mounter Technology) 공정에 적합하도록 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 일 실시예에 따르면, 반사판(100) 상면에 형성된 SMT용 패드(미도시됨)에 반사벽이 형성될 수 있고, 이 때, 반사판(100)과 반사벽은 SMT 공정으로 결합될 수 있다.
반사판(100) 상면을 기준으로 할 때, 반사벽의 높이는 실질적으로 안테나의 높이와 실질적으로 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 반사벽의 높이는 안테나의 높이와 동일하거나, 안테나의 높이 대비 ±1mm 의 높이로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 반사벽의 적어도 일면에 형성되며, 반사판(100) 상면을 기준으로 반사벽보다 낮은 높이로 형성되는 반사 패턴을 포함한다. 구체적으로, 반사벽의 양면 중 적어도 일면에는 반사벽보다 낮은 높이로 반사 패턴이 형성된다. 그리고 반사 패턴은 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 반사벽(310)에는 제1 반사벽(310)보다 낮은 높이로 제1 반사 패턴(311)이 형성되고, 제1 반사벽(320)에는 제1 반사벽(320)보다 낮은 높이로 제2 반사 패턴(321)이 형성되고, 제3 반사벽(330)에는 제3 반사벽(330)보다 낮은 높이로 제3 반사 패턴(331)이 형성된다. 환언하면, 반사벽의 일면 중 상부가 일부 노출되도록 반사벽의 하단으로부터 일정 높이로 반사 패턴이 형성된다.
그리고, 반사 패턴은 리플렉터로서 기능할 수 있는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반사 패턴은 반사판(100)과 동일한 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
CO-POL 격리도 특성을 개선하면 X-POL 격리도 특성이 상대적으로 악화되므로 CO-POL 격리도 특성 및 X-POL 격리도 특성이 모두 개선될 수 있도록 반사벽의 상기 일면 중 상부가 일부 노출되도록 반사벽의 하단으로부터 상단까지의 높이보다 낮은 높이로 반사 패턴이 형성되는 것이다.
반사판(100)의 상면을 기준으로 반사 패턴의 높이(c 방향으로의 높이)가 낮아질수록(즉, 반사벽이 노출되는 면적이 커질수록) X-POL 격리도 특성이 개선되고, 반사 패턴의 높이가 높아질수록(즉, 반사벽이 노출되는 면적이 좁아질수록) CO-POL 격리도 특성이 개선되는데, 반사 패턴의 높이를 적절히 조절하면 CO-POL 격리도 특성을 개선시키고, X-POL의 격리도 특성 저하도 감소시킬 수 있다.
또한, 반사 패턴의 높이를 적절히 조절하여, 이중 편파 안테나 장치의 임피던스 정합을 수행할 수 있으며, 이를 통해, 리턴 로스(Return Loss)를 감소시킬 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 반사판(100), 안테나, 제1 반사벽(310)의 구조는 도 1을 참조하여 설명한 이중 편파 안테나 장치와 동일하다.
본 실시예에 따른 이중 편파 안테나에 있어서, 반사벽의 적어도 일면에는 제1 방향(도 2에서 a 방향)을 따라 상호 이격되도록 형성되는 복수의 제1 서브 패턴(SP1)이 형성된다. 그리고, 반사벽의 적어도 일면에 형성된 복수의 제1 서브 패턴(SP1)을 포함하는 반사벽은 상호 인접하는 안테나 어레이(210, 220) 사이에 상기 제1 방향(도 2에서 a 방향)을 따라 배치된다.
또한, 도 1을 참조하여 설명한 반사 패턴 각각은 복수의 제1 서브 패턴(SP1)으로 대체될 수 있다.
한편, 반사판(100)의 상면을 기준으로, 복수의 제1 서브 패턴(SP1)의 높이(c방향으로의 높이)는 반사벽의 높이보다 낮게 형성된다. 이는 CO-POL 격리도 특성과 X-POL 격리도 특성과 관계되어 있다.
구체적으로, CO-POL 격리도 특성과 X-POL 격리도 특성은 상호 상충적인 관계에 있다. 즉, CO-POL 격리도 특성을 개선하면 X-POL 격리도 특성이 상대적으로 악화되고, X-POL 격리도 특성을 개선하면 CO-POL 격리도 특성이 상대적으로 악화된다. 따라서, CO-POL 격리도 특성 및 X-POL 격리도 특성이 모두 개선될 수 있도록 반사벽의 상기 일면 중 상부가 일부 노출되도록 반사벽의 하단으로부터 상단까지의 높이보다 낮은 높이로 복수의 제1 서브 패턴(SP1)이 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 사이 영역에 형성되되, 반사판(100) 상면을 기준으로 복수의 제1 서브 패턴(SP1)보다 낮은 높이로 형성되는 복수의 제2 서브 패턴(SP2)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 동일한 반사벽에 형성되되 상호 인접한 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 사이에 복수의 제2 서브 패턴(SP2)을 포함한다. 예를 들면, 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 사이에는 복수의 제2 서브 패턴(SP2) 이 각각 형성될 수 있다. 즉, 도 2의 확대된 도면에서 보이는 바와 같이, 제1-1 서브 패턴(SP1-1)과 제1-2 서브 패턴(SP1-2) 사이에는 제2-1 서브 패턴(SP2-1)이 형성되고, 제1-2 서브 패턴(SP1-2)과 제1-3 서브 패턴(SP1-3) 사이에는 제2-2 서브 패턴(SP2-2)이 형성되고, 제1-3 서브 패턴(SP1-3)과 제1-4 서브 패턴(SP1-4) 사이에는 제2-3 서브 패턴(SP2-3)이 형성된다.
그리고, 복수의 제2 서브 패턴(SP2)은 반사판(100) 상면으로부터 복수의 제1 서브 패턴(SP1)보다 낮은 높이로 형성된다. 복수의 제2 서브 패턴(SP2)은 반사판(100) 상면에 SMT 공정을 위해 형성된 패턴일 수 있다.
그리고, 안테나의 중심으로부터 제2 방향 측(도 2에서 b 방향)에는 반사벽에 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 각각이 형성될 수 있다. 즉, 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 각각의 중심으로부터 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측으로는 안테나의 중심이 위치할 수 있다. 환언하면, 각각의 안테나 중심으로부터 제2 방향 측에는 반사벽에 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 각각이 형성될 수 있다.
또한, 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 중, 특정 제1 서브 패턴(SP1)의 중심을 기준으로 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측에는 제1 안테나 어레이(210)에 속하는 안테나가 배치되고, 특정 제1 서브 패턴(SP1)과 인접한 제1 서브 패턴(SP1)의 중심을 기준으로 제2 방향 측(도 2에서 b 방향)에는 제1 안테나 어레이(210)와 인접한 제2 안테나 어레이(220)에 속하는 안테나가 배치된다.
환언하면, 동일한 반사벽에 제1 방향(도 2에서 a방향)을 따라 순차적으로 형성된 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 각각의 중심으로부터 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측으로는 복수의 안테나 어레이에 속하는 복수의 안테나 각각이 교번하여 위치하게 된다. 구체적으로, 제2 반사벽(320)의 제1-5 서브 패턴(SP1-5)의 중심을 기준으로 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측에는 제1 안테나 어레이(210)에 속하는 제1-1 안테나(211)가 배치되고, 제2 반사벽(320)의 제1-5 서브 패턴(SP1-5)과 인접한 제1-6 서브 패턴(SP1-6)의 중심을 기준으로 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측에는 제1 안테나 어레이(210)와 인접한 제2 안테나 어레이(220)에 속하는 제2-1 안테나(221)가 배치된다. 또한, 제1-6 서브 패턴(SP1-6)과 인접한 제1-7 서브 패턴(SP1-7)의 중심을 기준으로 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측에는 제1 안테나 어레이(210)에 속하며 제1-1 안테나(211)와 인접한 제1-2 안테나(212)가 배치된다. 제1-7 서브 패턴(SP1-7)과 인접한 제1-8 서브 패턴(SP1-8)의 중심을 기준으로 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측에는 제2 안테나 어레이(220)에 속하며 제2-1 안테나(221)와 인접한 제2-2 안테나(222)가 배치된다.
복수의 제1 서브 패턴(SP1)에 있어서, 각각의 너비 및 높이, 또는 상호 인접한 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 간의 간격을 적절히 조절하여, 이상적인 X-POL 격리도 특성, CO-POL 격리도 특성이 달성될 수 있도록 구현할 수 있다. 또한, 임피던스 정합을 통해 리턴 로스를 감소시킬 수도 있다.
이러한 배치 형태를 띠게 되면, 제1 안테나 어레이(210)에 속하는 제1-1 안테나(211) 및 제1-2 안테나(212)를 중심으로 제2 방향(도 2에서 b 방향) 측에 제2 안테나 어레이(220)에 속하는 제2-1 안테나(221) 및 제2-2 안테나(222)가 배치되지 않게 된다. 즉, 상호 인접하게 배치되는 제1 안테나 어레이(210)에 속하는 제1-1 안테나(211)의 중심 및 제1-2 안테나(212)의 중심과, 제2 안테나 어레이(220)에 속하는 제2-1 안테나(221)의 중심 및 제2-2 안테나(222)의 중심은 상호 다른 가상의 직선 상에 배치되게 된다.
상기와 같은 안테나의 배열, 반사벽의 배치, 복수의 제1 서브 패턴(SP1)의 배치 형태로 인해 안테나 간의 간섭은 더욱 최소화될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 반사판(100), 제1-1 안테나(211), 제1-2 안테나(212), 제2-1 안테나(221), 제2-2 안테나(222), 제1 반사벽(310), 제2 반사벽(320), 제3 반사벽(330)의 구조는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 이중 편파 안테나 장치와 동일하다.
본 실시예에 따른 이중 편파 안테나에 있어서, 복수의 제1 서브 패턴(SP1)의 상단부는 제1 방향(도 3에서 a 방향)을 따라 연장되는 연장 패턴에 의해 상호 연결되도록 형성한다. 구체적으로, 제1 반사벽(310), 제2 반사벽(320), 제3 반사벽(330)의 적어도 일면에 제1 방향(도 3에서 a 방향)을 따라 상호 이격되도록 복수의 제1 서브 패턴(SP1)이 형성되고, 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 각각의 상단이 제1 방향을 따라 연장되는 연장 패턴(314, 324, 334)을 통해 상호 연결된다.
CO-POL 격리도 특성과 X-POL 격리도 특성은 상호 상충적인 관계에 있다. 즉, CO-POL 격리도 특성을 개선하면 X-POL 격리도 특성이 상대적으로 악화되고, X-POL 격리도 특성을 개선하면 CO-POL 격리도 특성이 상대적으로 악화된다. 따라서, CO-POL 격리도 특성 및 X-POL 격리도 특성이 모두 개선될 수 있도록 반사벽의 상기 일면 중 상부가 일부 노출되도록 반사벽의 하단으로부터 상단까지의 높이보다 낮은 높이로 제1 서브 패턴(SP1)이 형성되고, 반사벽의 상단보다 낮은 높이에 연장 패턴(314, 324, 334)이 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 동일한 반사벽(310, 320, 330)에 형성된 복수의 제1 서브 패턴(SP1)과 연장 패턴(314, 324, 334)은 일체로 형성될 수 있다.
환언하면, 반사벽의 적어도 일면에 반사 패턴이 형성되며, 반사 패턴에는 제1 방향을 따라 형성되되 상호 이격되게 형성된 복수개의 개구(O)가 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여 설명한 바와 동일하게, 동일한 반사벽에 제1 방향을 따라 순차적으로 형성된 복수의 제1 서브 패턴(SP1)의 중심을 기준으로 제2 방향(도 3에서 b 방향) 측에는 상호 인접한 제1 안테나 어레이(210)에 속하는 제1-1 안테나(211), 제1-2 안테나(212), 제2 안테나 어레이(220)에 속하는 제2-1 안테나(221), 제2-2 안테나(222)가 서로 교번하여 위치하게 된다.
이에 따라, 반사벽에 있어서, 복수의 제1 서브 패턴(SP1)이 형성되지 않은 영역, 즉, 연장 패턴(314, 324, 334)이 복수의 제1 서브 패턴(SP1)과 접하지 않는 영역 또는 개구(O)가 형성된 영역의 중심으로부터 제2 방향 측으로는 어떠한 안테나의 중심도 위치하지 않게 된다.
한편, 복수의 제1 서브 패턴(SP1)의 하단으로부터 개구(O) 상단까지의 높이는 SMT 공정에 적합하도록 최소한의 높이를 가질 수 있다. SMT 공정을 위해 개구(O)가 형성된 영역에 있어서도, 도 3의 확대 도면에서 나타낸 바와 같이, 반사판(100) 상면과 반사벽이 연결된 부분에는 일정 높이의 제2 서브 패턴(SP2)이 형성될 수 있다.
표 1은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치의 성능을 나타내는 표이다.
반사판(100) 상면을 기준으로 반사벽의 높이는 9.38mm로 설정하였고, 안테나의 높이는 9.215mm로 설정하였다.
실험 예 1은 도 2를 참조하여 설명한 이중 편파 안테나 장치에 있어서, 복수의 제1 서브 패턴(SP1)의 높이는 5mm이고, 복수의 제2 서브 패턴(SP2)의 높이는 0.44mm로 설정한 경우이고, 실험 예 2는 도 2를 참조하여 설명한 이중 편파 안테나 장치에 있어서, 복수의 제1 서브 패턴(SP1)의 높이를 6mm이고, 복수의 제2 서브 패턴(SP2)의 높이는 0.44mm로 설정한 경우이며, 실험 예 3은 도 3을 참조하여 설명한 이중 편파 안테나 장치에 있어서, 반사판(100) 상면으로부터 복수의 제1 서브 패턴(SP1) 상단까지의 높이를 4mm로 설정한 경우이다. 실험예 3에서, 반사판(100) 상면으로부터 개구(O) 상단까지의 높이는 3mm이고, 개구(O) 영역에 형성된 복수의 제2 서브 패턴(SP2)의 높이는 0.44mm이며, 연장 패턴(314, 324, 334)의 너비는 1mm로 설정하였다.
[표 1]
Figure 112019111736889-pat00001
상기 표 1을 참조하면, 실험 예 1, 실험 예 2, 실험 예 3 모두 매시브 MIMO 이중 편파 안테나 장치에서 요구되는 리턴 로스, X-POL 격리도, CO-POL 격리도보다 개선된 성능을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 반사판
200: 안테나 어레이
210: 제1 안테나 어레이
220: 제2 안테나 어레이
211: 제1-1 안테나
212: 제1-2 안테나
221: 제2-1 안테나
222: 제2-2 안테나
310: 제1 반사벽
320: 제2 반사벽
330: 제3 반사벽
311: 제1 반사 패턴
321: 제2 반사 패턴
331: 제3 반사 패턴
SP1: 제1 서브 패턴
SP1-1: 제1-1 서브 패턴
SP1-2: 제1-2 서브 패턴
SP1-3: 제1-3 서브 패턴
SP1-4: 제1-4 서브 패턴
SP1-5: 제1-5 서브 패턴
SP1-6: 제1-6 서브 패턴
SP1-7: 제1-7 서브 패턴
SP1-8: 제1-8 서브 패턴
SP2: 제2 서브 패턴
SP2-1: 제2-1 서브 패턴
SP2-2: 제2-2 서브 패턴
SP2-3: 제2-3 서브 패턴
314, 324, 334: 연장 패턴
O: 개구

Claims (6)

  1. 반사판;
    상기 반사판 상에서 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 안테나를 포함하며, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 상호 인접하게 배치되는 복수의 안테나 어레이;
    상호 인접하는 안테나 어레이 사이 영역에서 상기 반사판과 수직하게 배치되는 반사벽; 및
    상기 반사벽의 적어도 일면에 형성되며, 상기 반사판 상면을 기준으로 상기 반사벽보다 낮은 높이로 형성되어, 상기 반사벽의 적어도 일면 중 상부 영역이 외부로 노출되도록 형성되는 반사 패턴을 포함하고,
    상기 반사벽은 유전체 물질로 이루어지며, 상기 반사 패턴은 금속 재질로 이루어지는, 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사 패턴은,
    상기 반사벽의 적어도 일면에서 상기 제1 방향을 따라 상호 이격되도록 형성되는 복수의 제1 서브 패턴을 포함하는, 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사 패턴은,
    상기 복수의 제1 서브 패턴 사이 영역에 형성되되, 상기 반사판 상면을 기준으로 상기 제1 서브 패턴보다 낮은 높이로 형성되는 복수의 제2 서브 패턴을 더 포함하는, 안테나 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 각 안테나의 중심으로부터 상기 제2 방향 측에는 상기 제1 서브 패턴 각각이 형성되는, 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 서브 패턴 중 특정 제1 서브 패턴의 중심을 기준으로 상기 제2 방향 측에는 제1 안테나 어레이에 속하는 제1 안테나가 배치되고,
    상기 특정 제1 서브 패턴과 인접한 제1 서브 패턴의 중심을 기준으로 상기 제2 방향 측에는 상기 제1 안테나 어레이와 인접한 제2 안테나 어레이에 속하는 제2 안테나가 배치되는, 안테나 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 서브 패턴의 상단부는 상기 제1 방향을 따라 연장되는 연장 패턴에 의해 상호 연결되도록 형성되는, 안테나 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006352871A (ja) * 2005-06-13 2006-12-28 Samsung Electronics Co Ltd 隔離素子を含む平板型ｍｉｍｏアレーアンテナ
KR20120086841A (ko) * 2011-01-27 2012-08-06 엘에스전선 주식회사 격리특성이 개선된 다중밴드 다이폴 소자 배열을 갖는 기지국 안테나
KR20190086130A (ko) * 2018-01-12 2019-07-22 주식회사 케이엠더블유 안테나 장치

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