KR20000068597A

KR20000068597A - 향상된 채널격리성능을 갖춘 안테나장치

Info

Publication number: KR20000068597A
Application number: KR1019997002381A
Authority: KR
Inventors: 얀-에릭칼슨; 스테판존슨
Original assignee: 펄 위 제이케; 알곤 에이비이
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-11-25
Also published as: SE9702786D0; HK1022994A1; WO1999005754A1; AU8367098A; SE9702786L; DE69829037D1; EP0927439A1; DE69829037T2; JP2001502877A; US6104348A; CN1127174C; SE519118C2; CN1234915A; JP3958375B2; EP0927439B1

Abstract

2중의 분극된 전자기파를 수신 및/또는 송신하기 위한 안테나장치는 적어도 하나의 안테나소자(7)를 구비하고 있다. 안테나소자를 둘러싸고 사이에 공간을 포함하며 각각 접지평면층(2)과 안테나소자(7)에 의해 규정되는 2개의 평행한 평면(2, 1)을 포함하는 영역내에 도전재료로 이루어진 기생소자(8, 9)가 배치되어 있다. 각 기생소자(8, 9)는 안테나 소자의 관련된 한 측면을 따라 연장되는 적어도 하나의 긴 세로방향의 부분을 구비하고 있다.

Description

향상된 채널격리성능을 갖춘 안테나장치 {ANTENNA DEVICE WITH IMPROVED CHANNEL ISOLATION}

이러한 안테나는 예컨대 통신시스템, 특히 휴대형 이동전화기용 기지국내에서 마이크로웨이브 캐리어의 전송을 위해 사용된다. 시스템의 역량은 각 특정주파수나 주파수대역에 대한 직교 분극화에 의해 얻어지는 2개의 분리채널을 제공함으로써 향상된다. 그런데, 원하는 다이버시티를 얻기 위해서는, 2개 채널간의 격리가 매우 좋다는 것은 필수적이다.

계속중인 스웨덴 특허출원 제9700401-4호에 개시된 안테나장치에 있어서는, 안테나소자의 세로방향의 열을 따라, 각 한 쌍의 인접하는 안테나소자간의 틈새 부근에, 열의 중앙선에 대해 실질적으로 평행한 세로방향의 연장부를 갖춘 기생소자를 배열함으로써, 2개의 채널간의 격리성능을 향상시키고 있다. 이러한 방식으로, 격리성능을 저하시키는 인접 안테나소자간의 상호 전자기적인 결합이 감소된다. 또한, 각 안테나소자내에서 2개 채널간의 격리는 그러한 배열에 의해 지지받게 된다.

그러나, 안테나장치를 만듬에 있어서 90°와 같이 더 넓은 빔 각도를 성취하고자 할 때에는 문제가 야기되는 바, 특히 접지평면층의 경우, 더 좁아진다. 그래서, 인접하는 안테나소자간의 거리가 충분히 길게 제공되는 상황에서는 기생소자가 없다 할지라도 인접하는 안테나소자간의 격리는 지지될 수 있는 것임에 반하여, 각 안테나소자내에서 2개의 채널간의 격리는 충분하지 않게 된다는 것이 밝혀졌다.

기생소자의 모양을 변경시키려는 여러 시도가 있었지만, 그러한 시도는 어떠한 향상도 가져다 줄 수 없었다.

본 발명은 2중의 분극된 전자기파(Dual polarized electromagnetic waves)를 수신 및/또는 송신하기 위한 안테나장치에 관한 것으로, 이 안테나장치는 도전재료로 이루어진 접지평면층으로부터 거리를 두고 위치하는 적어도 하나의 안테나소자와, 상기 전자기파를 상기 안테나소자로부터 또는 그 안테나소자로 전송하기 위해 채용된 2개의 급송소자(Feed element)를 갖춘 급송네트웍을 구비하여 구성된다.

도 1은 본 발명에 따른 안테나장치를 분해하여 개략적으로 나타낸 사시도,

도 2는 안테나장치의 개략적인 평면도,

도 3은 안테나장치의 개략적인 측면도,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 안테나장치의 제2실시예를 각각 도 2 및 도 3과 유사하게 나타낸 도면,

도 6 내지 도 11은 안테나장치의 또 다른 몇몇 실시예를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.

본 발명의 목적은, 상기한 문제를 해결하여, 2개의 채널간의 격리성능이 실질적으로 향상되는 안테나장치(첫번째 문단에서 설명한 종류의 장치)를 제공하고자 함에 있다.

상기 목적은, 적어도 2개의 반대측면상에서 안테나소자를 둘러싸고 사이에 공간을 포함하며 접지평면층과 안테나소자에 의해 각각 규정되는 2개의 평행한 평면을 포함하는 영역내에 도전재료로 이루어진 기생소자를 배치하도록 된 본 발명에 의해 달성되는데, 그러한 각 기생소자는 안테나소자의 반대측면중 관련된 한 측면을 따라 연장되는 적어도 하나의 긴 세로방향의 부분을 구비하고 있다.

따라서, 놀랍게도, 그러한 개방 또는 프레임형 구조를 가지는 기생소자는 훌륭한 결과를 가져다 준다는 것이 밝혀졌다. 실제로, 측정을 해 보니, 13~20dB의 격리성능의 향상을 달성할 수 있었다.

본 발명의 적합한 실시예 및 추가적인 개선부분에 대해서는 종속항에 언급되어 있는 바, 그러한 점들은 이하의 설명에서 명백히 이해될 수 있을 것이다.

이하, 2개의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 첨부 도면을 참조하며 본 발명에 대해 더 자세히 기술하겠다.

도면상에는 본 발명에 핵심적인 부분만이 도시되어 있다. 다른 구조적인 부분 및 그 상세한 설명은 발명을 간명하게 하기 위해 생략하였다.

도 1을 참조하면, 안테나장치는 상부층(1)과 하부층(2)을 포함하는 적어도 2개의 분리유전층을 구비하고 있다. 이 2개의 층은 긴 직사각형의 형상을 하고 있고, 상호 거리를 두고 평행하게 배치되어 있다. 하부층(2; 도 1에서는 좌측)상에는, 도전재료로 이루어지며 세로방향의 열을 따라 배치된 교차형 틈(3a, 3b)을 갖춘 접지평면층(분리하여 도시하지는 않았슴)이 있다. 유전층(2)의 이면에는 마이크로스트립 라인 형태의 급송선(4a, 4b)과 포크형 급송소자(5a, 5b)를 포함하는 급송네트웍이 있는 바, 상기 급송선(4a)과 급송소자(5a)는 제1 마이크로웨이브 급송채널(도시하지 않았슴)에 연결되고, 급송선(4b) 및 급송소자(5b)는 제2 마이크로웨이브 급송채널(도시하지 않았슴)에 연결된다.

상기 교차형 틈(3a, 3b)은 상부 또는 전면층(1)상의 관련된 방사패치(7; Radiating patch)와 함께 (비록 상대적으로 45° 회전되었지만) 각각 레지스트리 (Registry)내에 위치한다. 각각 정방형으로 되어 있는 패치(7)는 상호간에 일정한 거리를 두고 중앙선을 따라 한줄로 배치되어 있다.

상기 패치(7)는 2중 분극을 갖춘 마이크로웨이브 빔을 방사시키기 위해 2개의 급송채널로부터 급송받는다. 물론, 2개의 채널은 서로 전기적으로 격리되어야 한다.

본 발명에 따르면, 2개의 채널간의 격리성능은 각 안테나소자(7)의 측면상에서 각각 반대쪽에 배치된 기생소자수단(8, 9)에 의해 향상된다. 그 기생소자(8, 9)는 도전재료로 만들어진다. 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예에 있어서, 그 기생소자들은 상부 또는 전면층(1)과 함께 하나로 통합된 유전측벽(10, 11)상에 위치한다.

따라서, 기생소자(8, 9)는 각각 접지평면층[유전층(2)에서의]과 편평한 방사패치(7)에 의해 규정되는 2개의 평행한 평면간의 영역내에 위치한다.

도 2 ~ 도 5에서도 명백하듯이, 서로 반대편에 위치하는 기생소자는 각각 개방구조, 즉 부분적으로 개방되거나 속이 빈 구조(속이 꽉 차거나 균등질로 된 구조와 대조적으로)로 형상화된 도전성 스트립 재료로 만들어진다.

상기 개방구조는 안테나소자나 패치중 관련된 하나에 실질적으로 평행하게 연장되는 적어도 하나의 긴 부분을 포함한다. 이 개방구조는 개방 또는 폐쇄된 하나 또는 그 이상의 루프와 여타 가능한 다른 부분들을 구비할 수 있다.

도 3을 참조하면, 기생소자(8)는 비교적 긴 하부 레그(8a; Leg)와 이 하부 레그(8a)에 평행하며 그보다 약간 짧은 상부 레그(8b) 및, 짧은 연결 레그(8c)를 갖춘 뇌문무늬형 개방루프를 포함하고 있다. 상기 상부 레그(8b)의 자유종단에는 상부층(1)상에서 방사패치(7)로 향하는 가로방향의 비교적 짧은 레그(8d)가 있다.

상기 2개의 긴 레그(8a, 8b)는 층(1)과 층(2)의 2개의 평행한 평면에 대해 수직인 평면(10)내에 위치한다. 게다가, 이들 긴 레그(8a, 8b)는 실질적으로 상기 2개의 평행한 평면중 한 평면내에 또는 그에 근접하게 위치한다.

상기 자유종단에 인접하여, 긴 하부 레그(8a)는, 가로방향으로 연장되는 레그(8d)와 함께 레지스트리내에 위치하면서 실질적으로 직사각형인 확장부(8e)를 갖추고 있다. 이 확장부(8e)는 반대편의 레그(8b)에 대해 작은 틈을 남겨 놓는데, 그 틈은 2개의 레그(8a, 8b)간의 상호 거리보다 실질적으로 짧다. 따라서, 확장부(8e)와 레그(8b)간에는 용량성 결합이 존재할 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 제2실시예에 있어서, 각 기생소자는 관련된 안테나소자(7)의 중심[도 1의 층(1, 2)에 대해 수직인]을 통과하는 가로방향의 평면(P)에 관하여 실질적으로 대칭적이다. 따라서, 기생소자는 대칭적으로 형성된 개방루프(8')를 구비하고 있는 바, 그중 하나는 다른 하나에 대해 거울과 같은 역할을 하고, 각각은 하부 레그(8'a)와 이 하부 레그(8'a)에 대해 평행한 상부 레그(8'b), 중앙연결 레그[8'c; 2개의 루프(8')에 대해 공통], 상부층상에서 방사패치(7)를 향해 연장되는 가로방향의 비교적 짧은 레그(8'd), 하부 레그(8'a)상의 확장부(8'e)를 포함하고 있다. 각각의 관련된 패치에 관하여 대칭적인 배치에 의해, 전체적인 방사패턴은 전술한 실시예보다 더 균일하게 될 것이다.

패치(7)를 둘러싸는 기생소자의 몇몇 다른 실시예가 도 6 내지 도 11에 설명되어 있는데, 여기에서 안테나장치는 (특정 기생소자를 제외하고) 도 1에 도시된 일반적인 구조를 취하고 있다고 간주한다.

도 6에 있어서, 패치(7)는 긴 세로방향의 부분(18, 19)과 긴 가로방향의 부분(20, 21)을 포함하면서 기생소자를 구성하는 폐쇄된 직사각형 또는 정방형 프레임에 의해 둘러싸여 있다. 그곳에는 또한 4개의 구석으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 확장부(22)가 있다.

도 7에 도시된 기생소자는 도 6에 도시된 것과 유사하지만, 정방형 프레임은 가로방향의 부분(20', 21')에서 잘리는데, 이부분들은 도 6의 대응되는 부분(20, 21)보다 약간 넓다.

도 8에 있어서, 세로방향의 부분(18, 19)은 각각 비교적 짧은 가로방향의 부분(18a, 18b와 19a, 19b)과 합병된다.

도 9와 도 10 및 도 11에 도시된 변형례에 있어서, 실질적으로 정방형인 프레임은 가로방향의 부분에서 마찬가지로 잘리지만, 그곳에는 각 세로 및 가로방향의 부분에 대해 평행하게 근접하여 위치하는 부가적인 긴 부분(23, 24, 25, 26)이 있다.

본 발명의 개념은 도면상에 설명된 특정 실시예보다 더 넓다는 점에 주목해야 한다. 안테나장치는 도 6 ~ 도 11에 도시된 것처럼 형성된 단일 안테나소자의 반대 측면상에 단지 한쌍의 기생소자만이 있게 될 경우, 단일 안테나소자를 포함할 수 있다. 각 안테나소자와 관련 급송소자는 도시된 예와는 다를 수 있는 바, 안테나소자의 중요한 특징점은, 각 안테나소자내에서 2개 채널간의 효과적인 격리를 가능하게 하는 개방 또는 프레임형 구조가 존재한다는 것에 있다. 그런데, 2개 채널간의 직교성을 유지하기 위해, 안테나소자는 대칭적이어야 하고 90°회전된 상태에서 동일한 기하학적 모습을 가져야 한다.

기생소자는 도전재료로 만들어져야 하지만, 스트립으로 형성되어야만 하는 것은 아니다. 오히려 반대쪽 세로방향의 부분과 함께 개방 혹은 프레임형 구조로 되도록 굽혀진 와이어에 의해 구성될 수도 있다.

측벽(10, 11)은 2개의 층(1, 2)에 대해 정확하게 수직이어야 하는 것은 아니고, 약간 기울어질 수도 있다.

물론, 본 발명은 상술한 바 있는 계속중인 스웨덴 특허출원 제9700401-4호에 개시된 배열과 함께 결합될 수도 있는 것이다.

이 분야에 통상적인 지식을 가진 자는 첨부된 청구범위내에서 안테나장치를 더욱 변형시킬 수 있슴은 물론이다.

Claims

도전재료로 이루어진 접지평면층(2)으로부터 거리를 두고 위치하는 적어도 하나의 안테나소자(7)와, 이 안테나소자(7)로부터 또는 그 안테나소자(7)로 2중의 분극된 전자기파를 전송하기 위해 채용된 2개의 급송소자(5a, 5b)를 갖춘 급송네트웍을 구비하고, 2중의 분극된 전자기파를 수신 및/또는 송신하기 위한 안테나장치에 있어서,

적어도 2개의 반대 측면상에서 상기 안테나소자를 둘러싸고 사이에 공간을 포함하며 각각 상기 접지평면층과 상기 안테나소자에 의해 규정되는 2개의 평행한 평면(2, 1)을 포함하는 영역내에 도전재료로 이루어진 기생소자(8, 9; 18, 19)가 배치되고, 그러한 각 기생소자는 상기 안테나소자의 관련된 한 반대측면을 따라 연장되는 적어도 하나의 긴 세로방향의 부분(8b; 18)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제1항에 있어서, 상기 2개의 긴 세로방향의 부분(18, 19)은 긴 가로방향의 부분(20, 21)에 의해 규정되는 평면내에서 상기 안테나소자를 실질적으로 둘러싸는 폐쇄프레임구조를 형성하도록 그 긴 가로방향의 부분(20, 21)과 결합되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제2항에 있어서, 상기 폐쇄프레임구조는 직사각형 또는 정방형의 모습을 하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제3항에 있어서, 상기 기생소자는 상기 직사각형 또는 정방형의 모퉁이에 확장부(22)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제1항에 있어서, 상기 2개의 긴 부분(18, 19)은 가로방향의 부분(18a, 18b, 19a, 19b)에 의해 규정되는 평면내에서 상기 안테나소자를 실질적으로 둘러싸는 잘려진 프레임구조를 형성하도록 그 가로방향의 부분(18a, 18b, 19a, 19b)과 통합되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제5항에 있어서, 상기 잘려진 프레임구조는 직사각형 또는 정방형의 모습을 하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 잘려진 프레임구조는 적어도 하나의 상기 세로방향의 부분 및/또는 적어도 하나의 상기 가로방향의 부분에 평행하게 근접하여 위치하는 부가적인 긴 부분(23; 24, 25; 25, 26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기생소자(8, 9; 8', 18, 19)는 스트립 재료에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 세로방향의 부분은 개방구조(8; 8')의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제9항에 있어서, 상기 개방구조는 적어도 하나의 루프(8; 8')를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 루프(8; 8')는 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제11항에 있어서, 상기 개방구조는 2개의 대칭적인 개방루프(8')를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제12항에 있어서, 상기 2개의 대칭적인 개방루프(8')는 공통 레그(8'c)로부터 반대방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제9항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 긴 세로방향의 부분(8a, 8b; 8'a, 8'b)은 상기 2개의 평행한 평면(2, 1)중 각 한 평면에 근접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제9항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방구조(8, 8')는 상기 2개의 평행한 평면(2, 1)에 대해 수직인 평면(10, 11)내에 실질적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제9항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방구조(8, 8')는 상기 안테나소자(7)를 향해 가로방향으로 연장되는 부분(8d; 8'd)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제9항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방구조의 적어도 하나의 상기 긴 세로방향의 부분(8a; 8'a)은 2개의 긴 세로방향의 부분(8a, 8b; 8'a, 8'b)간의 상호 거리보다 실질적으로 짧은 틈을 남기는 확장부(8e; 8'e)와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제16항 및 제17항에 있어서, 상기 확장부(8e; 8'e)는 실질적으로 직사각형이고 또한 상기 가로방향으로 연장되는 부분(8d; 8'd)과 함께 레지스트리내에 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
선행 항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나소자는 종축을 따라 위치하는 방사패치(7)의 열을 구비하고 있고, 상기 기생소자(8, 9)는 각 방사패치의 바깥쪽에서 상기 종축의 각 측면상에 쌍으로 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나장치.