KR20000029472A - 안테나시스템 - Google Patents

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KR20000029472A
KR20000029472A KR1019997000475A KR19997000475A KR20000029472A KR 20000029472 A KR20000029472 A KR 20000029472A KR 1019997000475 A KR1019997000475 A KR 1019997000475A KR 19997000475 A KR19997000475 A KR 19997000475A KR 20000029472 A KR20000029472 A KR 20000029472A
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Abstract

본 발명은 그의 십자형송신기모듈이 수직 및 이에 따라 가급적 수평단면에 대하여 +45° 및 -45°각도로 향한 송수신(送受信) 전자파(電磁波)에 대한 강화된 2중편파(重偏波)안테나 시스템에 관한 것이다.
가급적 본 발명체계는 적어도 한 개 송신기모듈에 대하여 후방을 향하여 배치되어 있는 하나의 반사체(反射體)를 구비하고 있다. 본 발명체계는 다음 특징을 가지고 있다: a)두 측벽부분(15)은 수평단면(9)내에 있으며 적어도 하나의 송신기모듈(3)로부터 옆으로 배설되어 있다; (b) 양 측벽부분(15)은 수평단면(9)에 대하여 수직으로 배열 즉 수직으로 설치되어 있으며, c) 적어도 한 개 홈(17)이 상기 송신기모듈(3)에 대하여 수평단면(9)상의 측벽부분(15)에 포함되어 있다.

Description

안테나 시스템{ANTENNA SYSTEM}
배경기술 누락
기술분야 누락
도 1: 2중편파 안테나배열의 제1 실시예 약도;
도 2: 도 1에 의한 실시예의 수평단면약도;
도 3: 보편적인 배열을 사용할 경우에 있어서 방사패턴 해설용 도표;
도 4: 발명에 따른 2중편파 안테나배열을 사용한 도 3에 대한 도표.
도 1과 2에 따르는 실시 예에서 그의 방사체모듈(3)이 십자모듈(3a)유형으로 구성되어 있는 수직지향성의 다후 1차 방사체를 가진 2중편파 안테나배열(1)이다. 다른 십자모듈형의 구조들 역시 예컨대 정방형으로 배열되어 있는 다이폴모듈의 형태와 같은 것도 똑같이 가능하다.
이러한 안테나배열은 방사모듈(3)이 십자모듈(3a)의 유형에 따라 배열되어 있음으로 수직에 대하여(또는 수평에 대하여) +45° 및 -45°각도로 직선편파를 송수신하는 구조로 되어 있다. 이러한 방식의 안테나배열은 이하 또한 X-편파안테나 배열이라고 약칭한다.
방사체모듈(3)은 도시되어 있는 실시 예에서 반사면전 소위 방사기(7)앞에 자리잡고 있어서 지향성이 증대된다. 이러한 방사체모듈은 그의 방사체발(leg) 또는 방사체(7)의 평형부(3b)에 고정 유지되어 있다.
도시되어 있는 실시 예에 다이폴면은 수직에 대하여 즉 수평 단면(9)에 대하여 +45°또는 -45°로 되어 있다.
이러한 수평 단면(9)을 가로지르고 반사기면(11)을 가로질러 반사기(7)의 측부(13)에 거리를 두고 수평방향에 따라서 2개의 측벽부분(15)이 설치되어 있는 데 도시되어 있는 실시 예에는 서로가 병렬로 뻗어 있다. 측벽부(15)는 도시되어 있는 실시 예에 반사기(7)의 일부이며 반사체부재 또는 반사체판의 일부가 될 수 있으며 이 때 측벽부는 상방굽힘 또는 상하방굽힘으로 이루어진다.
측벽부(15)는 이에 따라서 즉 실시 예에서 반사기면(11)에 대하여 가로질러 수직방향을 취하며 보다 정확히 말하면 안테나배열(1)의 전면에서 보아 2개의 평행하게 서로 마주보고 뻗어 있는 측벽부(15)사이에 접해 있는 반사기면(11)상에 돌출 되어 있다.
방사체모듈(3)의 높이에서 각 측벽부(5)에는 홈(17)이 파여 있는데 반사기면(11)에 대하여 평행이며 이에 따라서 다이폴(3,3a)이 위치하여 있는 면에 고정되어 있는 다이폴면(19)에 병렬로 뻗어 있다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 다이폴면(19)과 반사기면(11)간의 거리는 홈(17)과 반사기면(11)간의 거리(21)보다 크다.
홈의 위치와 치수 특히 그의 길이방향에 따른 확장 및 그의 폭은 다르게 선택할 수 있으며 특히 결합되어 있는 홈에 의하여 반사된 파, 또는 전자기파의 반사된 수평 편파성분의 진폭과 위상은 주방사방향(23)과 배후방향에서 소멸되고 주방사방향에 수직으로 추가 간섭이 이루어지며 또한 수직편파 주성분에 대하여 가능한 한의 근소한 위상편이(位相偏移)가 되도록 정해진다. 따라서 특히 1/4파장 내지 전길이 파장의 범위에 있는 홈의 길이를 선택한다.
또한 주방사방향에 대하여 수직이며 주전파면이나 또는 수평단면(9)에 대하여 평행하게 뻗어 있는 또는 이러한 주전파면(9)내의 측방사방향(25), 즉 제시되어 있는 실시 예에 수평 측방사방향에서 방사특성이 명백히 확대되도록 함으로서 이미 언급한 방법으로 방사분포가 달라진다. 다이폴 지향성에 의하여 정의되고 주전파면(9)에 속해 있는 전계강도벡터는 환언하면 그의 명백히 보다 큰 반치폭으로 또한 주방사방향(23)에서 측방향으로 편위된 측부에서도 방사된다.
상기 홈(17)에 의하여 즉 방사특성의 확대가 설정목표 방식대로 이루어지며 개선된 방사특성은 대역폭이 좁을 뿐만 아니라 또한 넓기도 하다.
홈(17)의 크기와 위치는 따라서 특히 홈의 유형에 따라 형성되어 방사가 미약한 기생(寄生)방사체는 공진되지 아니하고 동일위상으로 방사되지 않고 역상(逆相)반사로 방사가 되게 최적으로 정해진다.
개선된 방사특성은 도표 3 및 4에서 볼 수 있으며 도 4에 따르는 도표에서 알 수 있는 것은 수직, 수평 및 +45°/-45°성분의 반치폭의 일치 및 이에 의한 예컨대 도 1 및 2에 따르는 발명에 따른 안테나배열에서 반치폭의 편파정수는 재래식 배열에 비하여 명백히 개선되어 있다는 점이다. 동시에 도3 및 4에 의한 도표에서도 알 수 있는 점은 폭이 넓은 범위에 걸쳐서 유리하게 개선된 방사특성이 이루어질 수 있다는 것이다.
끝으로 홈을 가진 측벽영역은 각각 별도의 구성부로 될 수 있으나 특히 반사기와 고정 결합되어 있다는 점을 언급하고자 한다. 특히 전도성 및 이에 따르는 반사면을 가진 반사판이나 또는 기타 모나게 하거나 굽힌 재료를 사용할 경우 측벽 부분은 반사판의 모내기와 굽힘에 의하여 제작이 가능하다.
동시에 측벽부분은 외곡부(31)에 무리하게 설치해서는 안된다. 이 측벽부분은 외부모서리에 대하여 또는 도 1과 2에 도시되어 있는 바와 같이 외부모서리로부터 내측으로 훨씬 떨어져 즉 외측으로 여유를 가진 스트립(41)이 형성하도록 설치 될 수 있다.
특히 반사기면(11)에 대한 홈(17)들 사이의 거리는 반사기면(11)에 대한 다이폴-또는 십자모듈면(19)의 거리보다 작다.
본 발명은 청구항 1의 상위개념에 따르는 전자파(電磁波)송수신(送受信)을 위한 안테나 배열(System), 특히 2중편파(二重偏波)안테나에 관한 것이다.
예컨대, 편파면상에 배열되어 있는 다이폴 안테나(dipole antenna=쌍극자 안테나), 이에 가로질러 배열되어 있는 홈(groove)의 형태나 또는 패치(patch)형 방사체(放射體)와 같은 평면 방사체 요소의 형태로 되어 있는 수평 또는 수직편파 방사체는 충분히 공지되어 있다. 수평편파 방사체의 경우 그 외에 다이폴 안테나는 수평으로 배열되어 있다. 홈의 형태로 되어 있는 당해 방사체 배열은 이 경우 수직으로 배열되어 있다. 동시에 이하 2중편파 안테나라고 하는 2개의 직교 편파의 전자파에 대한 동시 송신을 위하여 사용 할 수 있는 방사체 배열은 공지되어 있다.예컨대 다이폴, 홈 또는 평면방사체요소 형태의 다수의 요소를 포함하고 있는 당해 방사체는 EP 0 685 909 A1, 또는 만하임/빈/쮸리히 서지학회 1970년도 간행, 47-50 페이지 2장 "안테나"에 사전발표로 공지되어 있다.
지향성(指向性)을 증가 시켜주기 위하여 이러한 방사체구조는 일반적으로 반사면전에서 소위 방사체가 배열되어 있다. 또한 이동무선용(移動無線用)으로 2중편파전송에 의한 경사배열은 예컨대 +45°또는 -45°가 유리한 것으로 판명되었으며 각 시스템은 +45°또는 -45°의 직선편파를 방사하며 둘 다 다시 서로가 직교하게 된다.
불리한 점을 든다면 여러가지 방사체유형의 경우에 있어서 +/-45°의 편파인 경우 이것은 다만 주방사방향에서만이 이의 정확한 지향성을 가지는 것으로 알려져 있다. 방사체유형에 따라서 주방사방향의 편파전달은 각도편차가 큰 경우에는 원하는 +45°또는 -45°와는 다소 편차가 생기며 이에 따라서 전파방향에 달려 있다. 방사유형에 예컨대 +45°또는 -45°방향의 다이폴(dipole=쌍극자)이라면 이는 명백히 실감이 된다. 각각의 방사방향에서 다이폴의 투영만이 나타남으로 예컨대 편파는 주방사방향에 대하여 직각으로 거의 수직이다.
그러나 +45°/-45°인 2중편파 안테나에 있어서 바람직한 것은 직선편파의 지향성은 즉 최소한도 또한 방사방향과는 무관한 것이다. 이것은 예커대 +45° 및 -45°로 지향이 될수 있는 예각 편파면에 있어서 또한 전계강도(電界强度)벡터(vector)를 수평과 수직부분으로 벡터를 분해할 때 수직 및 수평의 개별 성분의 방사전계(放射電界)는 성분합과 동일한 반치폭(半値幅)을 제공해야 한다는 것을 의미한다.
이동무선에 적용할 경우에는 특히 60°~120°의 큰 수평 반치폭을 처리한 다; 이에 따라서 이 경우에는 대부분의 방사유형에서 송신방향의 편파지향에 따라 상기 언급한 효과가 작용함으로 수직 및 수평개별성분의 수평방사전계에 있어서 수직성분의 반치폭은 수평성분의 반치폭보다 크다.
불리한 점을 든다면 이에 따라서 예각의 편파를 가진 특히 +45° 및 -45°의 편파면 지향성의 안테나인 경우 간단한 수단으로는 85° ~90°이상의 반치폭을 달성할 수도 없고 또한 현재 까지 공지되어 있는 수단으로는 편파의 거의 일정한 지향성에 도달할 수 없다는 것으로 나타나 있다.
또한 수직배열 홈방사체로 예컨대 동심케블이나 또는 스트립선로(strip line)또는 3중구조로 여진(勵振)되어 비교적 큰 수평 반치폭을 가진 수평편파 특성을 가질 수 있게 된다는 것도 공지되어 있다.
일정한 반치폭을 달성하기 위하여서는 예컨대 EP 0 527 417 A 1에 따라서 스트립선로에 의하여 제공된 다수의 편위되어 있는 홈을 도표형태로 사용하는 것을 제안하고 있다. 이러한 유형에 있어서는 물론 이러한 홈이 개별편파로서 작은 반치폭을 제시하는 것 즉 광범위한 지향성이 발생한다는 것이 결점이다.
등록이 되어 있지 않은 사전공개된 US 5,481,272에서 원편파(圓偏波)안테나배열이 공지되어 있다. 방사모듈은 2개의 서로 십자형으로 배열되어 있는 다이폴로되어 있으며 위에서 보아 정방향의 반사박스(box)내에서 대각선 방향으로 배치되어 있다. 환언하면 다이폴-면에 병렬로 배치되어 있는 반사박스- 면은 독자 반사기면을 형성하며 주위로 반사면에 수직으로 향하여 전도하는 경계벽으로 되어 있다. 이러한 사전공개는 이에 따라서 원형편파에 대한 십자쌍극배열을 설명하고 있다.
DE VITO, G. 등의 원편파에 대한 개선된 다이폴-패널이 발표되었는데 방송에 관한 1982.6 간행 IEEE 논문집 권 BC-28 페이지 65 내지 72에는 원편파에 대한 동시 십자쌍극배열이 공지로서 인용 할 수 있는 바, 이에 의하면 방사패턴의 영향에 대한 반사기 형태가 적용된다. 반사판은 이에 동시에 다시 위에서 보아 대각선 형태로 되어 있는 다이폴십자의 정방형으로 형성되며 예컨대 반사면에 대하여 45°로 향한 주위의 반사벽을 둘러싸고 있다.
DE-GM 71 42 601에는 원편파 안테나 구조를 위하여 원형 또는 전기적인 편파에 대한 대표적인 한가지 지향성 방사계가 공지되어 있다.
끝으로 사전공개된 EP 0 730 319 A1은 반사판앞에 자리잡고 있는 2개의 수직방향으로 간격을 두고 연이어 배열되어 있는 다이폴 안테나(dipole antenna)의 안테나 배열에 대하여 명시하고 있다. 반사기판은 이 때 2개의 측면 외향 반사기부 또는 반사기익(反射器翼)을 구비하고 있는데 다이폴에 수직과 수평으로 뻗어 있는 굽은 모서리 주위에서 앞으로 경사져 있다. 이로 인하여 안테나특성은 측방향의 방사를 차단하기 위하여 변경되어야 한다. 또한 측방향 반사기부의 모서리각은 45°내지 90°사이에 있으며 따라서 90°인 경우에는 반사면에 수직이다.
추가로 이러한 안테나는 더욱이 또한 2개의 추가 반사기표면에 설치되고 굽혀진 측방향의 반사기 부분과 수직방향으로 자리잡고 있는 다이폴 사이에 놓여 있는 반사기바(bar)를 구비하고 있는 데 중앙은 길이방향의 홈으로 되어 있다. 길이 방향홈은 이 때 양 수직-다이폴사이에 놓여 있으며 측면으로 보아서 밖에 위치한 반사기판 부분에 의하여 덮여 있다.
본 발명의 과제에 있어서 동류를 형성하는 선행기술에 따라 공지되어 있는 직선편파는 수직에 대하여 +45° 및 -45°의 각도로 방향을 잡고 있는데 2중편파 안테나로 그 원하는 편파면 즉 특히 수평 편파면에서 편파특성의 확장이 가능한 방향으로 현저한 개선을 기하는 데 있다.
본 과제는 발명에 의한 청구항 1에 제시되어 있는 제 특징에 따라서 해결된다. 본 발명의 유리한 형태는 종속청구항들에 제시되어 있다.
본 발명에 따라 현재까지 공지되어 있는 모든 해결방안에 비하여 비교적 간단한 방법으로 원하는 전파면의 전계강도 벡터의 편파지향성 정수가 개선되며 이에 따라서 이러한 전파면의 방사패턴은 현저히 확장이 된다.
따라서 측방향으로 방사모듈에 의하여 감안된 홈은 동시에 +45°편파성분과 또한 -45°분에 의하여 여진(勵振)된다. 이것이 +45° 편파성부과 또한 -45°편파성분간의 감소와 감결합(減結合)이 된다고 예상한다 할지라도 그와는 정 반대 현상이 일어난다. 이 경우에 발명에 따라서 홈의 방사량이 수직 편파부에 대하여 전혀없이 또는 근소한 위상편이(位相偏移)만이 발생함에 따라서 +45°/-45°안테나의 편파지향성의 현저한 개선에 기여하도록 홈과 치수를 결정할 수가 있다. 최적의 방사특성은 발명에 따라서 감안이 되어 있는 바와 같이 측벽부의 홈이 그의 공진(共振)범위 밖에서 방사하도록 택해 질 때에 이루어진다.
EP 0 739 051 A1에는 더욱이 다층구조의 안테나가 공지되어 있는 데 이는 베이스판에 파여진 직사각형 홈 소위 개구(開口)에 의하여 결정된다. 이러한 1차 개구에 각각 서로 마주하여 수직과 이를 가로질러 90°로 전위되어 놓인 수평지향의 여진(勵振)핀(pin)이 돌출 되어 있으며 이에 의하여 안테나의 여진(勵振)이 일어난다.
이제부터는 수평 주전파방향에서 방사(反射)로브(lobe)의 반치폭을 개선하기 위하여 안테나면에서 1차 개구곁에 측방향으로 놓여있으면서 각각 특히 동시에 또다른 수평카플링핀이 돌출 할 수 있는 또 다른 직사각형 홈이 파여져 있다. 이로 인하여 반사로브의 반치폭은 카풀링핀의 단면에서 확대된다.
그러나 발명에 따른 안테나배열은 완전히 다른 방식으로 구성되어 있다. 더욱이 발명에 따르는 해결방안에 있어서 동시에 측방향으로 놓여 있는 홈이 감안되어 있다. 그러나 이러한 홈들은 층구조로 된 안테나에 있어서는 전혀 사용되지 않고 있으며 다이폴배열이나 또는 패치 반사체(patch reflector)의 경우에 사용한다. 그러나 무엇보다도 발명에 따르는 안테나는 수직에 대하여 +45°와 -45°의 편파지향을 가지는 안테나이다. 그와 동시에 전혀 새로운 것은 양 편파의 감결합을 악화시킴이 없이 주방사방향에 대한 폭특성의 개선을 기할 수 있다는 점이다. 그리하여 발명에 따르는 해결방안에서는 반사모듈의 측면에 감안되어 있는 홈이 동시에 +45°편파성분과 -45°편파성분에 의하여 여진(勵振)된다. 따라서 이것으로 인하여 +45° 및 -45°편파간의 감결합이 감소가 된다는 것을 예상할 수 있을 것이다.
그 뿐 아니라 발명에 따르는 안테나배열에서 당해 홈들은 홈의 송신량이 수직편파부에 대하여 전혀 또는 근소한 위상편이(位相偏移)만이 생기도록 치수와 위치가 변조(變調)될 수 있음으로서 +45°/-45°편파안테나의 편파지향성의 명백한 개선에 기여한다는 것은 전혀 새로운 것이다(다른 유형의 변조와 위치의 경우에는 원형부가 발생한다).
끝으로 발명에 따르는 유리한 점은 반사면에서 감안이 되어 있는 반사기에서 상기 측벽이 설치되어 그 안에 대략 제1방사체의 높이에서 마주하고 있는 홈이 파여져 있을 때에도 나타난다. 이에 따라서 이제 의외로 제1방사체와의 전자결합(電磁結合)이 이루어짐으로서 이제 방사전자계 패턴이 전파될 수 있게 된다.
발명에 따라서 반사기에 감안이 되고 당해 반가시면으로부터 특히 돌출되어 그안에 파여진 홈을 가진 측벽들에 의하여 연결되어 있는 홈에 의한 방사파의 진폭과 위상이 유리한 방법으로 작용할 수 있다는 점은 새로운 것이다. 주방사방향과 후방에서 소멸되고 주방사방향에 대하여 직각으로 추가 중첩이 이루어짐으로서 방사특성의 확장이 행해짐으로서 이루어 질 수 있다.
유리하면서도 새로운 것으로서는 또한 발명에 따르는 안테나배열이 광대역(廣大域)특성을 가지고 있다는 점을 들 수 있다.
이하 첨부되어 있는 도면을 참조하여 실시 예에 따라서 본 발명을 설명하고자 한다. 도면의 개별 내용은 다음과 같다:
실시예 누락
산업상이용가능성 누락

Claims (6)

  1. 전자파의 송수신을 위한 2중편파 안테나 배열에 있어서, 그의 십자형 방사체모듈(3)은 다이폴(3)을 사용하여 또는 수직 및 이에 따라 또한 수평단면(9)에 대하여도 +45° 및-45°의 각도와 적어도 그밖에 후방으로 배열되어 있는 전도(傳導)반사기(7)를 가진 패치(patch)-방사체의 형태로 방향설정이 되어 있으며 수평단면(9)에서 그로부터 적어도 측방으로 한 개의 방사체모듈(3)과 마주 대하고 있는 2개의 전도 측벽부(15)가 설치되어 있어서 수평단면(9)을 가로질러 즉 수직으로 배열되고 그 안에 각각 최소한 한 개 홈(17)이 감안되어 있으며 다음의 특징을 가지는 것을 특징으로 하는 2중편파 안테나배열:
    - 각각 최소한 한 개의 홈(17)은 측벽부(15)의 상응하는 방사체모듈(3)에 관계되는 수평단면(9)상 높이에서 형성되어 있으며,
    - 당해 홈(17)의 위치 및 /또는 치수 매김은 이것들이 그의 공진(共振)영역을 벗어나 반사하도록 선정되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나배열.
  2. 제 1항에 있어서, 홈(17)은 방사체면(19)에 평행하며/또는 반사기면(11)에 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나배열.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 측벽부(15)는 그 안에 홈(17)이 파여져 있으며 방사체면(19) 및 /또는 반사기면(11)에 대하여 가로질러서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나배열.
  4. 제 1항 내지 3항중의 어느 한 항에 있어서, 반사기면(11)에 이르는 홈(17)의 거리는 방사체면(19)과 반사기면(11)간의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 안테나배열.
  5. 제 1항 내지 4항중의 어느 한 항에 있어서, 홈(17)의 위치 및/또는 치수 매김은 제 2 또는 기생방사체의 역할을 하는 홈(17)이 역상으로 반사하도록 정해져 있는 것을 특징으로 하는 안테나배열.
  6. 제 1항 내지 5항중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 방사체모듈(3)은 서로 수직지향성의 안테나배열을 형성하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나배열
    .
KR1019997000475A 1997-05-30 1998-05-27 안테나 시스템 KR100657705B1 (ko)

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