KR102362701B1 - 상호 간섭 제거 장치 및 이를 이용한 격리도 개선 안테나 - Google Patents

상호 간섭 제거 장치 및 이를 이용한 격리도 개선 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 입출력 포트와 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호 간 격리도를 확보하기 위한 상호 간섭 제거 장치 및 이를 이용한 격리도 개선 안테나에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상호 간섭 제거 장치는 복수의 입출력 포트와 복수의 입출력 포트와 각각 연결되는 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호를 각각 커플링하는 커플링부, 커플링부로부터 커플링된 서로 다른 신호를 연결하며, 서로 다른 신호 사이의 격리도가 최상이 되도록 위상을 가변시키는 격리도 개선부를 포함한다.

Description

상호 간섭 제거 장치 및 이를 이용한 격리도 개선 안테나{Mutual interference cancellation device and antenna for improving isolation using the same}
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 입출력 포트와 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호 간 격리도를 확보하기 위한 상호 간섭 제거 장치 및 이를 이용한 격리도 개선 안테나에 관한 것이다.
높은 격리도가 필요한 통신 시스템의 경우, 별도의 장치(상호간섭회로)를 사용해 안테나가 가지는 격리도의 한계를 보완해왔다.
한국공개특허 10-2014-0022288호는 "분리도 제공 장치를 구비한 이중 편파 안테나"에 관한 내용을 개시하고 있다.
개시된 안테나는 제1포트를 통해 급전선을 거쳐 제공되는 송신 신호를 출력하는 송신 안테나 소자와, 수신 신호를 수신하여 제2포트로 제공하는 수신 안테나 소자와, 송신 신호를 일부 분배하는 제1커플러와, 제1커플러에서 분배된 신호를 미리 설정된 파형과 등화시키는 이퀄라이저와, 이퀄라이저의 출력을 제공받아 제2포트로 출력되는 신호에 결합하는 제2커플러와, 제1커플러, 이퀄라이저 및 제2커플러간의 신호 전달 경로를 형성하는 전도체를 포함하며, 전도체를 이용한 신호 전달 경로를 통해 제2포트에 결합되는 신호가 송신 안테나 소자에서 수신 안테나로 오유입되는 신호와 대비하여 실질적으로 동일한 크기 및 180도 위상 차이를 가지며 전체 동작 주파수 대역에서 동일한 형상을 가지도록, 제1, 제2커플러의 커플링 성능, 전도체의 길이 및 이퀄라이저의 기능 특성이 설계되는 것을 특징으로 한다.
개시된 안테나는 제1포트로 전달되는 오유입 신호가 제1커플러, 이퀄라이저 및 제2커플러를 통해 전도체를 이용하여 제2포트로 전달되는 신호와 비교할 경우에, 그 동작 주파수 전체 범위 내에서 그 크기와 형상이 동일하며 위상차이는 서로 180도로서 완전히 상쇄되어 제거됨에 따라 편파간 분리도를 개선하는 내용을 개시하고 있다.
그러나 광대역에서 동작하는 안테나의 경우 특정 대역에서 불연속적인 파형 등으로 격리도 확보가 어려울 뿐만 아니라 각 입출력 포트마다 그 격리도 특성이 다양하게 나타나기 때문에 적절한 조건을 찾기가 쉽지 않다. 즉 격리도는 통신환경에 따라 다르게 나타날 수 있으므로, 모든 입출력 포트에서 높은 격리도를 확보하는 것은 어려운 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 복수의 입출력 포트와 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호 간 높은 격리도를 확보하기 위한 상호 간섭 제거 장치 및 이를 이용한 격리도 개선 안테나를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 상호 간섭 제거 장치는 복수의 입출력 포트와 상기 복수의 입출력 포트와 각각 연결되는 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호를 각각 커플링하는 커플링부, 상기 커플링부로부터 커플링된 서로 다른 신호를 연결하며, 상기 서로 다른 신호 사이의 격리도가 최상이 되도록 위상을 가변시키는 격리도 개선부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상호 간섭 제거 장치에 있어서, 상기 커플링부는 제1 입출력 포트로부터 제1 복사 소자 사이의 신호를 커플링하는 제1 커플러, 제2 입출력 포트로부터 제2 복사 소자 사이의 신호를 커플링하는 제2 커플러를 포함한다.
본 발명에 따른 상호 간섭 제거 장치에 있어서, 상기 격리도 개선부는 상기 커플링부에 의해 커플링된 서로 다른 신호 사이의 격리도를 측정하는 격리도 측정부, 상기 격리도 측정부에 의해 측정된 신호 중 최상의 격리도를 갖는 위상을 갖도록 위상을 가변시키는 위상 가변부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상호 간섭 제거 장치에 있어서, 상기 격리도 측정부에 의해 측정된 격리도에 따라 상기 위상 가변부를 제어하여 위상을 가변시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 격리도 개선 안테나는 복수의 입출력 포트, 상기 복수의 입출력 포트에 각각 연결되어 신호를 출력하는 복수의 복사 소자, 상기 복수의 입출력 포트와 상기 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호를 각각 커플링하는 커플링부, 상기 커플링부로부터 커플링된 서로 다른 신호를 연결하며, 상기 서로 다른 신호 사이의 격리도가 최상이 되도록 위상을 가변시키는 격리도 개선부를 포함하는 상호 간섭 제거 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상호 간선 제거 장치 및 격리도 개선 안테나는 복수의 입출력 포트와 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호 간의 격리도 특성에 맞게 각각 위상을 조절하여 최적의 격리도 특성을 갖도록 셋팅이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상호 간섭 제거 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상 가변기의 일예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선 안테나를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 8은 위상 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상호 간섭 제거 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선부의 구성을 나타낸 블록도이다.
한편 하기의 설명에서는 두개의 입출력 포트(P1, P2)와, 두개의 복사소자(31, 32)로 구성된 형태로 설명하지만, 이에 한정된 것은 아니고, 복수의 입출력 포트와 복수의 복사소자의 개수가 한정된 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 상호 간섭 제거 장치(100)는 커플링부(10) 및 격리도 개선부(20)를 포함한다.
커플링부(10)는 제1 커플러(11) 및 제2 커플러(12)를 포함할 수 있다. 이러한 커플링부(10)는 접촉식 또는 비접촉식이 모두 적용될 수 있다.
제1 커플러(11)는 격리도 개선부(20)의 일단과 연결되어, 제1 입출력 포트(P1)로부터 복수의 복사 소자(30)로 입력되거나 출력되는 신호를 커플링하여 격리도 개선부(20)로 전달할 수 있다.
제2 커플러(12)는 격리도 개선부(20)의 타단과 연결되어, 제2 입출력 포트(P2)로부터 복수의 복사 소자(30)로 입력되거나 출력되는 신호를 커플링하여 격리도 개선부(20)로 전달할 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 제1 커플러(11) 및 제2 커플러(12)는 입출력 포트(P1, P2)로부터 +45도 편파 신호와 -45도 편파 신호를 출력하는 복수의 복사 소자(30) 사이의 신호를 각각 커플링 하는 것으로 설명하지만, 이에 한정된 것은 아니고, 동일한 편파 신호를 출력하거나, 다른 선형 편파나 원형 편파 등 입출력 포트가 다른 선로 사이에 연결될 수 있다. 더하여 본 실시예에서는 복사 소자가 두개로 구비된 것으로 도시되지만 이에 한정된 것은 아니고, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
격리도 개선부(20)는 커플링부(10)에 의해 제1 입출력 포트(P1) 및 제2 입출력 포트(P2)로부터 커플링된 서로 다른 신호를 연결하며, 서로 다른 신호 사이의 격리도가 최상이 되도록 위상을 가변시킨다.
이러한 격리도 개선부(20)는 격리도 측정부(21) 및 위상 가변부(22)를 포함한다.
격리도 측정부(21)는 제1 입출력 포트(P1) 및 제2 입출력 포트(P2)로부터 커플링된 서로 다른 신호 사이의 격리도를 측정할 수 있다. 격리도 측정부(21)로부터 측정되는 격리도는 상술한 위상 가변부(22)의 위상에 따라 달라질 수 있으며, 격리도가 최적이 되는 위상을 찾기 위하여, 위상 가변부(22)에 의한 위상 변화에 따라 격리도를 지속적으로 측정할 수 있다.
위상 가변부(22)는 격리도 측정부(21)에 의해 측정된 신호 중 최상의 격리도를 갖는 위상을 갖도록 위상을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 위상 가변부(22)는 도 3에 도시된 바와 같이, 판상의 하부기판(22b) 및 하부기판(22b)의 상부에 하부기판(22b) 보다 작은 면적의 판상의 상부기판(22d)을 포함한다. 하부기판(22b)의 상면에는 제1 도전선(22a)이 패터닝되며, 상부기판(22d)의 하면에는 제2 도전선(22c)이 패터닝된다. 이에 따라, 제1 도전선(22a) 및 제2 도전선(22c)이 중첩되는 부분은 서로 밀착되며 전기적으로 상호 연결된 도선과 같다. 하부기판(22b)의 상면의 일부에는 도시된 바와 같이 눈금(-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3)이 형성된다. 특히, 상부기판(22d)은 하부기판(22b)의 상면에 밀착된 상태로 제1 도전선(22a) 및 제2 도전선(22c)이 적어도 일부가 중첩되는 범위 내에서 이동 자유롭게 형성된다.
이와 같이, 위상 가변부(22)는 제1 도전선(22a) 및 제2 도전선(22c)을 포함하는 도전선의 길이에 따라 커플링부(10)로부터 전달되는 서로 다른 신호의 위상이 변환된다. 따라서 위상 가변부(22)는 제1 도전선(22a) 및 제2 도전선(22c)의 중첩되는 길이를 조절하여 제1 도전선(22a) 및 제2 도전선(22c)을 포함하는 도전선의 길이를 가변함으로써 서로 다른 신호 사이의 위상을 변환할 수 있다. 이를 위하여, 위상 가변부(22)는 상부기판(22d)을 소정 단위씩 이동시킬 수 있다. 여기서, 소정 단위는 하부기판(22b)의 눈금 단위가 될 수 있다. 상부기판(22d)의 이동에 따라 제1 도전선(22a)과 제2 도전선(22c)이 중첩되는 길이를 조절할 수 있다. 이에 따라, 커플링 신호가 통과하는 제1 도전선(22a)과 제2 도전선(22c)을 포함하는 도전선의 길이가 도 3의 (A), (B), (C)와 같이 가변되어 커플링 신호의 위상을 변환할 수 있다.
제어부(23)는 격리도 측정부(10)에 의해 측정된 격리도에 따라 위상 가변부(20)를 제어하여 위상을 가변시킬 수 있다. 즉 제어부(23)는 위상 가변부(20)를 제어하여 위상을 가변시키면서, 격리도 측정부(10)로부터 측정된 격리도 측정값이 최상이 되는 시점의 위상을 찾아 설정한다. 이러한 제어부(23)는 격리도 개선부(20)의 내부에 배치되거나, 원격지에 설치되어 원격으로 격리도 측정부(10) 및 위상 가변부(20)를 제어하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선 안테나를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선 안테나(200)는 커플링부(210), 격리도 개선부(220), 분배부(230) 및 복사 소자부(240)를 포함할 수 있다. 이 밖에도 위상 가변기, 커플러 등 안테나를 구성한 다양한 소자들이 추가 포함될 수 있다.
커플링부(210)는 제1 입출력 포트(P1)와 복사 소자부(240) 사이의 신호를 커플링하는 제1 커플러(211), 제2 입출력 포트(P2)와 복사 소자부(240) 사이의 신호를 커플링하는 제2 커플러(212), 제3 입출력 포트(P3)와 복사 소자부(240) 사이의 신호를 커플링하는 제3 커플러(213) 및 제4 입출력 포트(P4)와 복사 소자부(240) 사이의 신호를 커플링하는 제4 커플러(214)를 포함할 수 있다.
격리도 개선부(220)는 제1 내지 제4 격리도 개선부(221, 222, 223, 224)를 포함한다.
제1 격리도 개선부(221)는 제1 커플러(211)에 의해 커플링된 신호와 제3 커플러(213)에 의해 커플링된 신호에 연결되어, 격리도를 측정하고, 격리도가 최상이 되는 위상값을 찾아 위상을 변경시킨다.
제2 격리도 개선부(222)는 제1 커플러(211)에 의해 커플링된 신호와 제4 커플러(214)에 의해 커플링된 신호에 연결되어, 격리도를 측정하고, 격리도가 최상이 되는 위상값을 찾아 위상을 변경시킨다.
제3 격리도 개선부(223)는 제2 커플러(212)에 의해 커플링된 신호와 제3 커플러(213)에 의해 커플링된 신호에 연결되어, 격리도를 측정하고, 격리도가 최상이 되는 위상값을 찾아 위상을 변경시킨다.
제4 격리도 개선부(224)는 제2 커플러(212)에 의해 커플링된 신호와 제4 커플러(214)에 의해 커플링된 신호에 연결되어, 격리도를 측정하고, 격리도가 최상이 되는 위상값을 찾아 위상을 변경시킨다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선부(220)는 각각 입출력 포트(P1, P2, P3, P4)와 분배부(230) 사이에서 커플링된 신호를 연결하는 것으로 설명하지만, 이에 한정된 것은 아니고, 분배부(230)와 복사 소자부(240) 사이에서 커플링된 신호를 연결하거나, 안테나 구성에 따라 다른 소자가 배치될 경우, 다른 위치에서 커플링된 신호를 연결하도록 구성될 수도 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 위상 변화에 따른 격리도 특성을 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 8은 위상 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프이고, 표 1은 도 5의 위상 변화에 따른 격리도 값을 나타낸 표이다.
제1 격리도 개선부
(도 5)		 제2 격리도 개선부
(도 6)		 제3 격리도 개선부
(도 7)		 제4 격리도 개선부
(도 8)
-3 -29.669 -27.183 -28.895 -41.507
-2 -32.336 -29.069 -31.907 -39.412
-1 -36.845 -32.276 -36.443 -34.793
0 -36.294 -37.43 -36.469 -31.199
+1 -33.101 -35.917 -32.541 -29.413
+2 -30.609 -32.628 -30.399 -28.635
+3 -29.894 -30.586 -29.015 -27.971
상술한 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선 안테나(200)와 동일하게 안테나를 구성하고, 제1 내지 제4 격리도 개선부(221, 222, 223, 224) 각각의 위상 변화에 따른 격리도를 측정하였다.
표 1과 같이,제1 격리도 개선부(221)의 경우, 눈금 -1일 때 -36.845로 격리도가 최대이고, 제2 격리도 개선부(222)의 경우, 눈금 0에서 -37.43으로 격리도가 최대이며, 제3 격리도 개선부(223)의 경우, 눈금 0에서 -36.469로 격리도가 최대이고, 제4 격리도 개선부(224)의 경우, 눈금 -3에서 -41.507로 격리도가 최대임을 알 수 있다.
이에 따라, 복수의 격리도 개선부 각각의 도전선의 길이가 측정한 격리도가 최대가 되는 길이가 되도록 위상 조절부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 격리도 개선부(221)의 위상 가변부를 눈금 -1에 위치하도록 이동시키고, 제2 격리도 개선부(222)의 위상 가변부를 눈금 0에 위치하도록 이동시키며, 제3 격리도 개선부(223)의 위상 가변부를 눈금 0에 위치하도록 이동시키고, 제4 격리도 개선부(224)의 위상 가변부를 눈금 -3에 위치하도록 이동시킬 수 있다.
이와 같이, 연결된 서로 다른 포트 마다 격리도 특성이 다양하기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 격리도 개선부는 각 포트 간의 격리도 특성에 맞게 각각 위상을 조절하여 최적의 격리도 특성을 갖도록 셋팅이 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10, 210: 커플링부 11, 211: 제1 커플러
12, 212: 제2 커플러 20, 220: 격리도 개선부
21: 격리도 측정부 22: 위상 가변부
23: 제어부 30 : 복수의 복사 소자
100: 상호 간섭 제거 장치 200: 격리도 개선 안테나
213: 제3 커플러 214: 제4 커플러
221: 제1 격리도 개선부 222: 제2 격리도 개선부
223: 제3 격리도 개선부 224: 제4 격리도 개선부
230: 분배부 231: 제1 분배부
232: 제2 분배부 240: 복사 소자부

Claims (5)

  1. 복수의 입출력 포트와 상기 복수의 입출력 포트와 각각 연결되는 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호를 각각 커플링하는 커플링부;
    상기 커플링부로부터 커플링된 서로 다른 신호를 연결하며, 상기 서로 다른 신호 사이의 격리도가 최상이 되도록 위상을 가변시키는 격리도 개선부;
    를 포함하고,
    상기 격리도 개선부는,
    상기 커플링부에 의해 커플링된 서로 다른 신호 사이의 격리도를 측정하는 격리도 측정부;
    상기 격리도 측정부에 의해 측정된 신호 중 최상의 격리도를 갖는 위상을 갖도록 위상을 가변시키는 위상 가변부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상호 간섭 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커플링부는,
    제1 입출력 포트로부터 제1 복사 소자 사이의 신호를 커플링하는 제1 커플러;
    제2 입출력 포트로부터 제2 복사 소자 사이의 신호를 커플링하는 제2 커플러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상호 간섭 제거 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 격리도 측정부에 의해 측정된 격리도에 따라 상기 위상 가변부를 제어하여 위상을 가변시키는 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상호 간섭 제거 장치.
  5. 복수의 입출력 포트;
    상기 복수의 입출력 포트에 각각 연결되어 신호를 출력하는 복수의 복사 소자;
    상기 복수의 입출력 포트와 상기 복수의 복사 소자 사이의 서로 다른 신호를 각각 커플링하는 커플링부, 상기 커플링부로부터 커플링된 서로 다른 신호를 연결하며, 상기 서로 다른 신호 사이의 격리도가 최상이 되도록 위상을 가변시키는 격리도 개선부를 포함하는 상호 간섭 제거 장치; 를 포함하고,
    상기 격리도 개선부는,
    상기 커플링부에 의해 커플링된 서로 다른 신호 사이의 격리도를 측정하는 격리도 측정부;
    상기 격리도 측정부에 의해 측정된 신호 중 최상의 격리도를 갖는 위상을 갖도록 위상을 가변시키는 위상 가변부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
KR1020200130259A 2020-10-08 2020-10-08 상호 간섭 제거 장치 및 이를 이용한 격리도 개선 안테나 KR102362701B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110017107A (ko) * 2009-08-13 2011-02-21 엘지이노텍 주식회사 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 조절장치
KR20160082360A (ko) * 2014-12-26 2016-07-08 주식회사 굿텔 안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치

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