KR102125971B1 - 이중 편파 기지국 안테나 방사체 - Google Patents

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태재훈
곽은혁
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Abstract

이중 편파 기지국 안테나 방사체가 제공된다. 개시된 기지국 안테나 방사체는, 상부면에 급전 선로가 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴 및 제2 금속 패턴이 형성되고 반사판에 대해 수직으로 놓여지는 제1 기판; 상부면에 급전 선로가 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴 및 제2 금속 패턴이 형성되며 상기 반사판에 대해 수직으로 놓이면서 상기 제1 기판과 직교하는 제2 기판; 및 상기 수직으로 놓여진 제1 기판 및 제2 기판상에 결합되며 상기 반사판에 평행하게 위치하고 상부면에 방사 패치가 형성되는 제3 기판을 포함하되, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 상기 제1 금속 패턴은 상기 제3기판의 형성된 홀을 통해 상기 방사 패치와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되면서 이격되어 배치되고, 상기 급전 선로는 비아홀을 통해 상기 제2 금속 패턴에 급전 신호를 제공한다. 개시된 기지국 안테나 방사체는 주파수에 대해 안정적인 편파 특성을 제공할 수 있다.

Description

이중 편파 기지국 안테나 방사체{Dual Polarization Base Station Antenna}
본 발명은 기지국 안테나 방사체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중 편파 구조를 가지는 기지국 안테나 방사체에 관한 것이다.
기지국 안테나는 기지국에 설치되어 미리 설정된 반경 내에 있는 단말들과 신호를 송수신하는 안테나이다. 기존의 기지국 안테나들은 비교적 낮은 주파수 대역의 신호를 송수신 하였기에 비교적 큰 사이즈를 가지는 것이 일반적이었다.
그러나, 5G 시스템이 도입되면서 비교적 높은 주파수 대역에서 통신이 이루어질 것이 예상되고 매시브(Massive) MIMO가 도입되어 많은 수의 안테나가 기지국에 도입될 것으로 예상되고 있다.
매시브 MIMO 안테나는 각 방사체별로 액티브 모듈을 집적화하고 디지털 빔포밍을 통해 시스템의 용량을 증대시키는 기술이며, 매시브 MIMO 안테나는 방사체, 캘리브레이션 네트워크 및 필터와 함께 액티브 모듈 또한 통합 된다.
매시브 MIMO의 도입 및 밀리미터파 대역에서의 통신이 예상되면서 기지국 안테나에 대한 소형화가 강하게 요구되고 있으며, 기지국 시스템의 물리적 면적이 중요한 경쟁력 중 하나로 평가받고 있다.
결국, 소형화된 사이즈와 로우 프로파일이 요구되고 있으며, 종래에는 이러한 구조를 위해 L-프로브 급전을 이용한 마이크로스트립 패치 방사체를 사용하고 있으나 L-프로브 피딩은 위상이 180도 차이를 가지는 지연 선로를 이용한 디바이더를 사용하기에 주파수에 대해 안정적인 편파 특성을 가지지 못하는 문제점이 있었다. 한편, 본 발명과 관련된 선행문헌으로 2013년 2월 4일자로 공개된 일본 공개특허 특개2013-026707호가 있다.
본 발명은 주파수에 대해 안정적인 편파 특성을 제공하는 이중 편파 기지국 안테나 방사체를 제안한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상부면에 급전 선로가 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴 및 제2 금속 패턴이 형성되고 반사판에 대해 수직으로 놓여지는 제1 기판; 상부면에 급전 선로가 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴 및 제2 금속 패턴이 형성되며 상기 반사판에 대해 수직으로 놓이면서 상기 제1 기판과 직교하는 제2 기판; 및 상기 수직으로 놓여진 제1 기판 및 제2 기판상에 결합되며 상기 반사판에 평행하게 위치하고 상부면에 방사 패치가 형성되는 제3 기판을 포함하되, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 상기 제1 금속 패턴은 상기 제3기판의 형성된 홀을 통해 상기 방사 패치와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되면서 이격되어 배치되고, 상기 급전 선로는 비아홀을 통해 상기 제2 금속 패턴에 급전 신호를 제공하는 기지국 안테나의 방사체가 제공된다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상향으로 돌출되는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 금속 패턴의 제1 연장부가 상기 제1 돌출부에 형성되어 상기 방사 패치에 전기적으로 연결된다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 하향으로 돌출되는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제1 금속 패턴의 제2 연장부가 상기 제2 돌출부에 형성되고 상기 제2 연장부는 접지와 전기적으로 연결된다.
상기 제1 기판의 급전 선로에는 +45도 편파 신호가 급전되고, 상기 제2 기판의 급전 선로에는 -45도 편파 신호가 급전된다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 각각에는 상기 제1 금속 패턴과 동일한 형태를 가지는 제3 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴과 동일한 형태를 가지는 제4 금속 패턴이 더 형성되고, 상기 제4 금속 패턴은 상기 급전 선로와 비아홀을 통해 연결되어 급전 신호를 제공받는다.
상기 제3 금속 패턴 및 상기 제4 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되면서 이격되어 배치된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부면에 급전 선로 및 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제2 금속 패턴이 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴이 형성되며 반사판에 대해 수직으로 놓여지는 제1 기판; 상부면에 급전 선로 및 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제2 금속 패턴이 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴이 형성되며 상기 반사판에 대해 수직으로 놓이면서 상기 제1 기판과 직교하는 제2 기판; 및 상기 수직으로 놓여진 제1 기판 및 제2 기판상에 결합되며 상기 반사판에 평행하게 위치하고 상부면에 방사 패치가 형성되는 제3 기판을 포함하되, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 상기 제1 금속 패턴은 상기 제3기판의 형성된 홀을 통해 상기 방사 패치와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되며, 상기 급전 선로는 상기 제2 금속 패턴에 결합되어 급전 신호를 제공하는 기지국 안테나의 방사체가 제공된다.
본 발명의 이중 편파 기지국 안테나 방사체는 주파수에 대해 안정적인 편파 특성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나 방사체의 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나 방사체에서 상부의 제 3기판을 제거한 상태의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 기판의 상부면 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 기판의 하부면 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 기판의 상부면 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 기판의 하부면 구조를 도시한 도면.
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 기판의 상부면 구조를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 기판의 하부면 구조를 도시한 도면.
도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 기판의 상부면 구조를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 기판의 하부면 구조를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 기판의 구조를 나타낸 사시도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나의 방사체를 사용하는 기지국 안테나의 구조를 도시한 도면.
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 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나 방사체의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나 방사체에서 상부의 제 3기판을 제거한 상태의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나는 제1 기판(100), 제2 기판(110) 및 제3 기판(120)을 포함한다.
제3 기판(120)은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나의 방사체로서 기능하며, 제3 기판(120)에는 RF 신호의 방사를 위한 방사 패치(125)가 형성된다.
도 1을 참조하면 방사 패치(125)는 제3 기판(120)의 상부면에 형성되며, 일례로 사각형 형태의 패치가 형성되어 있다. 여기서 패치의 형태는 사각형에 국한되는 것은 아니며, 요구되는 방사 패턴 및 공진 주파수에 기초하여 다양한 형태를 가질 수 있다.
제3 기판(120)의 상부에는 방사 패치(125)가 형성되지만, 제3 기판(120)의 하부면에는 별도의 엘리먼트가 형성되지 않는다. 즉, 제3 기판(120)의 하부는 유전체 재질로 이루어지는 것이다.
제1 기판(100) 및 제2 기판(110)은 방사 패치(125)에 급전 신호를 제공하고 임피던스 매칭을 수행하는 엘리먼트로 기능한다.
제1 기판(100) 및 제2 기판(110)은 기지국 안테나의 반사판(미도시)에 수직으로 놓여지며, 제1 기판(100) 및 제2 기판(110)으로는 급전 신호가 제공된다. 도 2를 참조하면 제1 기판(100) 및 제2 기판은 상호 교차하여 십자 형태를 이루도록 반사판(미도시)상에 수직으로 놓여진다. 일례로, 제1 기판(100)에는 제2 기판(110)이 십자 형태로 교차하도록 하기 위한 홈이 형성될 수 있다. 한편, 제3 기판(120)은 제1 기판(100) 및 제2 기판(110) 상부에 결합되면서 반사판(미도시)과는 평행하게 위치한다.
제1 기판(100)의 상부면 및 하부면에는 방사 패치(125)로의 +45도 편파 신호의 급전 및 임피던스 매칭을 위한 금속 패턴이 형성된다. 또한, 제2 기판(110)의 상부면 및 하부면에는 방사 패치(125)로의 -45도 편파 신호의 급전 및 임피던스 매칭을 위한 금속 패턴이 형성된다.
제1 기판(100) 및 제2 기판(110)에 형성되는 금속 패턴은 서로 동일한 구조를 가지는 것이 바람직하나 필요에 따라 서로 다른 구조를 가질 수도 있을 것이다.
제3 기판(120)에 형성되는 방사 패치(125)는 제1 기판(100) 및 제2 기판(110)을 통해 제공되는 +45도 편파 신호 및 -45도 편파 신호를 각각 방사한다. 하나의 방사 패치(125)를 통해 +45도 편파 신호 및 -45도 편파 신호를 함께 방사하기 때문에 기존의 방사 패치를 이용하는 기지국 안테나는 편파간 아이솔레이션이 충분히 확보되지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 광대역 신호를 송수신하는 5G 시스템에서, 기존의 기지국 안테나는 광대역의 주파수에 대해 안정적인 편파 특성을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안정적인 편파 특성을 제공할 수 있는 급전 및 임피던스 매칭 구조를 제안하며, 이러한 급전 및 임피던스 매칭 구조는 제1 기판(100) 및 제2 기판(110)의 상부면 및 하부면에 형성된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같은 기지국 안테나의 방사체는 반사판상에 다수개가 배열되는 배열 구조를 가진다. 이때, 각 기지국 안테나의 방사체로는 서로 다른 위상의 신호가 급전되며, 이러한 위상 조절을 통해 원하는 방사 패턴을 형성하게 된다. 각 기지국 안테나의 방사체로 급전되는 신호의 위상의 조절을 위해 페이즈 쉬프터가 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 기판의 상부면 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 기판(100)의 상부면에는 급전 선로(104)가 형성된다. 급전 선로(104)는 급전점 연결부(200), 분기부(210), 제1 급전 선로부(220) 및 제2 급전 선로부(230)를 포함한다.
급전점 연결부(200)는 급전 신호를 제공하는 외부 케이블 또는 금속 패턴과 연결된다. 예를 들어, 동축 케이블을 통해 급전 신호가 제공되는 경우 급전점 연결부(200)는 동축 케이블의 내심과 연결된다.
분기부(210)에서 급전 선로는 두 개의 파트로 분리되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 급전 선로부(220)와 제2 급전 선로부(230)로 분리된다. 상기 분리부(210)로 부터제1 급전 선로부(220)와 제2 급전 선로부(230) 각각으로는 전류의 방향이 서로 반대가 되도록 급전선로를 구성되는 것이 바람직하다.
제1 급전 선로부(220)와 제2 급전 선로부(230)의 종단 각각에는 제1 비아홀(240) 및 제2 비아홀 (250)이 형성되고, 급전 선로(104)의 급전 신호는 제1 비아홀(240) 및 제2 비아홀(250)을 통해 후술하는 제2 금속 패턴(302) 및 제4 금속 패턴(306)에 직접 제공된다.
본 발명은 기존이 L-프로브 급전과는 달리 제2 금속 패턴(302)에 직접 급전 구조를 사용하도록 하는 것이며, 이는 광대역에 대한 안정적인 편파 특성을 유지하기 위해서이다.
제1 기판(100)에 형성되는 급전 선로(104)는 패터닝, 에칭, 프린팅과 같은 다양한 방식에 의해 제1 기판상에 형성될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 기판의 하부면 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 기판(100)의 하부면의 좌측부에는 두 개의 서로 이격된 금속 패턴(300, 302)이 형성된다. 도 4에는 예시적으로 두 개의 금속 패턴이 형성되나 금속 패턴의 수는 두 개에 한정되는 것은 아니며 2의 배수에 해당되는 금속 패턴이 제1 기판(100)의 하부면에 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 서로 이격되는 금속 패턴의 수는 2개, 4개 또는 6개일 수 있는 것이다.
제1 기판(100)의 하부에 형성되는 금속 패턴은 'ㄷ'자 형상 또는 'C'자 형상을 가지며 두 개의 금속 패턴은 서로 마주보도록 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 금속 패턴(300)은 좌측에 개구부가 형성된 'ㄷ'자 형태를 가지고, 제2 금속 패턴(302)은 우측에 개구부가 형성된 'ㄷ'자 형태를 가지고 있어 두 금속 패턴의 개구부는 반대 방향으로 형성된다.
도 4에는 제1 금속 패턴(300)과 제2 금속 패턴(302)의 사이즈가 상이한 경우가 도시되어 있으나 제1 금속 패턴(300)과 제2 금속 패턴(302)의 사이즈는 다양할 수 있다. 만일 'ㄷ'자 형태의 두 개의 금속 패턴(300, 302)의 사이즈가 같다면 두 개의 금속 패턴이 스플릿(split) 구조의 직사각형을 형성할 수 있을 것이다. 또한, 'C자 형태의 두 개의 금속 패턴의 사이즈가 같다면 두 개의 금속 패턴이 스플릿(split) 구조의 원형을 형성할 수도 있을 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2 금속 패턴(302)은 제1 비아홀(240)을 통해 급전 선로(104)와 직접 연결되어 급전 신호를 제공받는다. 제2 금속 패턴(302)과 이격된 제1 금속 패턴(300)은 커플링을 통해 제2 금속 패턴(302)로부터 급전 신호를 제공받는다.
개구부가 서로 반대 방향이 되도록 두 개의 금속 패턴(300, 302)을 배치하는 것은 제1 금속 패턴(300)과 제2 금속 패턴(302)이 서로 같은 방향으로 전류가 형성되도록 하기 위함이다. 예를 들어, 제1 금속 패턴(300)에서 시계 방향으로 전류가 형성될 경우, 제2 금속 패턴(302) 역시 시계 방향으로 인한 전류가 형성된다. 이를 위해 적정위치에 비아홀(250)이 형성되어야 함은 당연하다.
한편, 제1 기판(100)의 하부면의 우측부에도 두 개의 서로 이격된 금속 패턴인 제3 금속 패턴(304) 및 제4 금속 패턴(306)이 형성된다. 제3 금속 패턴(304) 및 제4 금속 패턴(306)은 좌측부의 제1 금속 패턴(300) 및 제2 금속 패턴(302)과 대칭 구조를 가진다. 제3 금속 패턴(304)은 제1 금속 패턴(300)과 대칭 구조이며, 제4 금속 패턴(306)은 제2 금속 패턴(302)과 대칭 구조이다. 우측부에 형성되는 금속 패턴 역시 좌측부와 동일하게 2의 배수의 수로 형성될 수 있으며, 개구부는 서로 반대 방향으로 형성된다.
한편, 제1 금속 패턴(300)과 제3 금속 패턴(304)은 전기적으로 연결될 수도 있다.
제4 금속 패턴(306)은 제2 비아홀(250)을 통해 급전 선로(104)로부터 직접 급전 신호를 제공받으며, 제4 금속 패턴(306)과 이격된 제3 금속 패턴(304)은 커플링을 통해 급전 신호를 제공받는다.
제1 금속 패턴(300) 및 제2 금속 패턴(302) 쌍과 제3 금속 패턴(304) 및 제4 금속 패턴(306) 쌍은 각각의 편파에 따라 전류 방향을 동일하게 여기 시키므로 자계가 강화되고, 강화된 자계는 각 편파의 전계를 강화 시키게 된다. 각각 개선된 교차 편파 비와 편파간 아이솔레이션은 주파수 및 빔 방향별로 양호하게 확보될 수 있도록 한다.
제1 기판(100)에는 상향 방향으로 다수의 제1 돌출부(105)가 형성되며, 다수의 제1 돌출부(105)에는 제1 금속 패턴(300) 및 제3 금속 패턴(304)으로부터 상향으로 연장되는 다수의 제1 연장부(108)가 형성된다. 제1 돌출부(105) 및 제1 연장부(108)는 제3 기판에 형성된 홀을 통해 관통하며, 제1 연장부(108)는 제3 기판(120)에 형성된 방사 패치(125)와 전기적으로 접촉한다.
또한, 제1 기판(100)에는 하향 방향으로 다수의 제2 돌출부(106)가 형성되며, 하향 방향으로의 다수의 제2 돌출부(106)에는 제1 금속 패턴(300) 및 제3 금속 패턴(304)으로부터 하향으로 연장되는 다수의 제2 연장부(109)가 형성된다. 다수의 돌출부(105)는 본 발명에 따른 기지국 안테나용 방사체가 놓여지는 반사판을 관통하며, 제2 연장부(109)는 반사판 또는 반사판과 동일한 접지 전위를 가지는 엘리먼트와 연결된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 기판의 상부면 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 기판(100)의 상부면에는 급전 선로(104) 및 제2 금속 패턴(302) 및 제4 금속 패턴(306)이 형성된다. 급전 선로(104)는 급전점 연결부(200), 분기부(210), 제1 급전 선로부(220) 및 제2 급전 선로부(230)를 포함한다.
제2 실시예는 제2 금속 패턴(302) 및 제4 금속 패턴(306)이 제1 기판의 하부면이 아닌 상부면에 형성된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다.
제1 급전 선로부(220)의 종단은 제2 금속 패턴(302)과 직접 연결되고, 제2 급전 선로부(230)의 종단은 제4 금속 패턴(306)과 직접 연결된다. 제2 금속 패턴(302) 및 제4 금속 패턴(306)의 형태는 제1 실시예와 동일하다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 기판의 하부면 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제1 기판(100)의 하부면에는 제1 금속 패턴(300) 및 제3 금속 패턴(304)이 형성된다. 제1 금속 패턴(300)은 제1 기판(100)의 하부면 좌측부에 형성되고, 제3 금속 패턴(304)은 제1 기판(100)의 하부면 우측부에 형성된다.
제1 실시예와는 달리 제2 실시예에서 제2 금속 패턴(302) 및 제4 금속 패턴(304)은 제1 기판(100)의 하부면에 형성되지 않는다.
제1 실시예와 제2 실시예는 제2 금속 패턴(302) 및 제4 금속 패턴(304)의 위치에 있어서만 차이가 있을 뿐 동작 원리는 동일하다.
제1 금속 패턴(300)은 커플링을 통해 제2 금속 패턴(302)로부터 급전 신호를 제공받으며, 제3 금속 패턴(304)은 제4 금속 패턴(306)으로부터 급전 신호를 제공받는다.
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 기판의 상부면 구조를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 기판의 하부면 구조를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 실시예에 따른 제2 기판의 하부면 구조는 제1 실시예에 따른 제1 기판의 하부면 구조와 동일하며 제1 기판과 동일하게 제1 내지 제4 금속 패턴이 형성되는 것을 확인할 수 있다.
도 7를 참조하면, 제1 실시예에 따른 제2 기판의 상부면 구조 역시 제1 실시예에 따른 제1 기판의 상부면 구조와 동일하다.
결국, 제1 기판과 제2 기판은 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 제1 기판은 +45도 편파 신호에 대한 자계 강화를 통하여 각 편파의 양호한 전계를 형성한 후 급전 및 임피던스 매칭을 수행하며, 제2 기판은 -45도 편판 신호에 대한 급전 및 임피던스 매칭을 수행하는 것이다.
제2 기판 역시 상향으로 돌출되는 다수의 제1 돌출부(405)와 제2 돌출부(406)를 포함하며, 다수의 제1 돌출부(405) 각각에는 다수의 제1 연장부(408)가 형성되고, 제2 돌출부(406) 각각에는 다수의 제2 연장부가 형성된다. 제1 기판과 동일하게 제1 연장부(408)는 방사 패치(125)와 전기적으로 연결되며, 제2 연장부(409)는 반사판 또는 반사판과 동일한 접지 전위를 가지는 엘리먼트와 전기적으로 연결된다.
도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 기판의 상부면 구조를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 기판의 하부면 구조를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 제2 기판의 상부면 및 하부면 구조 역시 제2 실시예에 따른 제1 기판의 상부면 및 하부면 구조와 동일하다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 기판의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 11을 참조하면, 제3 기판(120)에는 방사 패치(125)가 형성되며, 제3 기판 및 방사 패치에는 제1 기판(100)의 다수의 제1 돌출부(105) 및 제2 기판(110)의 다수의 제1 돌출부(405)가 관통할 수 있는 홀이 형성된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 기판의 다수의 제1 돌출부(105) 및 제2 기판의 다수의 제2 돌출부(405)가 방사 패치에 대해 상향으로 돌출되어 있는 것을 확인할 수 있다.
제1 기판(100)의 다수의 제1 돌출부(105)는 +45도 방향으로 배열되고, 제2 기판(110)의 다수의 제1 돌출부(405)는 -45도 방향으로 배열되어 각각 +45도 편파 신호 및 -45도 편파 신호를 제공하게 된다.
제2 금속 패턴 및 제4 금속 패턴에 직접 급전이 이루어지고, 제1 금속 패턴 및 제3 금속 패턴이 커플링에 의한 급전이 이루어지는 구조는 광대역의 주파수에 대해 안정적인 편파 특성을 제공할 수 있으며 특히, 로우 프로파일(Low Profile)이 요구되는 5G용 기지국 안테나에서 효과적으로 활용될 수 있는 장점이 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나의 방사체를 사용하는 기지국 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 다수의 방사체가 기지국 안테나의 반사판(800)상에 배열된다. 배열을 이루는 다수의 방사체 각각에는 +45도 편파 신호 및 -45도 편파 신호가 급전되며, 다수의 방사체 각각으로 급전되는 신호의 위상을 조절하기 위해 페이즈 쉬프터가 사용될 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.

Claims (12)

  1. 상부면에 급전 선로가 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴 및 제2 금속 패턴이 형성되고 반사판에 대해 수직으로 놓여지는 제1 기판;
    상부면에 급전 선로가 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴 및 제2 금속 패턴이 형성되며 상기 반사판에 대해 수직으로 놓이면서 상기 제1 기판과 직교하는 제2 기판; 및
    상기 수직으로 놓여진 제1 기판 및 제2 기판상에 결합되며 상기 반사판에 평행하게 위치하고 상부면에 방사 패치가 형성되는 제3 기판을 포함하되,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 상기 제1 금속 패턴은 상기 제3기판의 형성된 홀을 통해 상기 방사 패치와 전기적으로 연결되며,
    상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되면서 이격되어 배치되고, 상기 급전 선로는 비아홀을 통해 상기 제2 금속 패턴에 급전 신호를 제공하고,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 각각에는 상기 제1 금속 패턴과 동일한 형태를 가지는 제3 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴과 동일한 형태를 가지는 제4 금속 패턴이 더 형성되고, 상기 제4 금속 패턴은 상기 급전 선로와 비아홀을 통해 연결되어 급전 신호를 제공받는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상향으로 돌출되는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 금속 패턴의 제1 연장부가 상기 제1 돌출부에 형성되어 상기 방사 패치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 하향으로 돌출되는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제1 금속 패턴의 제2 연장부가 상기 제2 돌출부에 형성되고 상기 제2 연장부는 접지와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판의 급전 선로에는 +45도 편파 신호가 급전되고, 상기 제2 기판의 급전 선로에는 -45도 편파 신호가 급전되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 금속 패턴 및 상기 제4 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되면서 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  7. 상부면에 급전 선로 및 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제2 금속 패턴이 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴이 형성되며 반사판에 대해 수직으로 놓여지는 제1 기판;
    상부면에 급전 선로 및 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제2 금속 패턴이 형성되고 하부면에 'ㄷ'자형 또는 'C'자형의 제1 금속 패턴이 형성되며 상기 반사판에 대해 수직으로 놓이면서 상기 제1 기판과 직교하는 제2 기판; 및
    상기 수직으로 놓여진 제1 기판 및 제2 기판상에 결합되며 상기 반사판에 평행하게 위치하고 상부면에 방사 패치가 형성되는 제3 기판을 포함하되,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 상기 제1 금속 패턴은 상기 제3기판의 형성된 홀을 통해 상기 방사 패치와 전기적으로 연결되며,
    상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되며, 상기 급전 선로는 상기 제2 금속 패턴에 결합되어 급전 신호를 제공하고,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 각각에는 상기 제1 금속 패턴과 동일한 형태를 가지는 제3 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴과 동일한 형태를 가지는 제4 금속 패턴이 더 형성되고, 상기 제4 금속 패턴은 상기 급전 선로와 결합되어 급전 신호를 제공받는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상향으로 돌출되는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 금속 패턴의 제1 연장부가 상기 제1 돌출부에 형성되어 상기 방사 패치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 하향으로 돌출되는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제1 금속 패턴의 제2 연장부가 상기 제2 돌출부에 형성되고 상기 제2 연장부는 접지와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 기판의 급전 선로에는 +45도 편파 신호가 급전되고, 상기 제2 기판의 급전 선로에는 -45도 편파 신호가 급전되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제3 금속 패턴 및 상기 제4 금속 패턴은 개구부가 서로 반대 방향으로 형성되면서 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나의 방사체.


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