KR20000069821A - 분배 안테나 시스템에 안테나를 일체화하는 방법 - Google Patents
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Abstract
분배 안테나 시스템에 안테나를 일체화하는 방법 및 구조가 개시된다. 분배 안테나 시스템에서 리모트 RF 유닛은 실질적인 내후성 안테나를 포함하며, 다중 방향성 패치 안테나는 하우징의 하나 또는 그 이상의 표면상에 장착된다. 안테나는 바람직하게 하우징의 표면과 인접해서 장착되고, 안테나를 레이돔으로 커버함으로써 용이하게 내후성으로 이루어질 수 있다. 안테나는 RF 결합 회로 및 RF 분할 회로를 포함하는 내후성 하우징내에 포함된 회로에 의해 일체화 된다.
Description
도 1을 참조하면, 예시적인 분배 안테나 시스템이 도시된다. 이런 시스템은 예컨데, 무선 캐리어 신호를 케이블 TV 전송망을 사용하는 리모트 로케이션(location)에/로부터 분배하는데 사용될 수 있다. 시스템은 중앙 분배 유닛(10) 및 다수의 RF 유닛(12)을 포함한다. 리모트 RF 유닛(12)은 RF 신호 처리를 수행하며, 처리된 신호를 전파하기 위해 방사 소자(안테나)와 연관된다. 바람직하게, 시스템은 각각의 안테나가 이웃하는 커버리지(coverage) 영역과 오버랩(overlap)(즉, 간섭을 야기하는) 및 커버리지 갭이 없이 소정의 커버리지 영역에 효율적인 커버리지를 제공하도록 설계된다.
전형적인 분배 안테나 시스템에서 효율적인 안테나 이득 및 커버리지 영역을 얻기 위해서, 환경적 요소 예컨데, 비, 눈 및 바람은 유닛을 설계하는데 고려되야할 중요한 것이다. 공공 영역에 위치하는 유닛에 대해서는 미학적인 고려도 또한 중요하다. 종래의 유닛에서 외부 안테나가 유닛으로부터 돌출되기 때문에, 이들 안테나는 혹독한 날씨 조건에 놓여지며, 일반적으로 미학적으로 바람직하지 않은 것으로 여겨진다. 더욱이, 다이폴 및 모노폴 안테나는 일반적으로 열악한 방위 지향성을 가진다. 따라서, 이들의 전파 경로는 소정의 영역에 대한 효율적인 커버리지를 제공하는데 쉽게 제어되지 않는다.
따라서, 분배 안테나 시스템(중앙 결합기와 연결된 다중 유닛으로 이루어진 시스템)에서, 리모트 유닛은 바람직하게 이웃하는 커버리지 영역과 간섭 또는 커버리지 갭 없이 소정의 영역에 대한 커버리지를 제공하며(a); 내후성이 있으며(b); 미각적이며(c) : 및 효율적으로 일체화 되는(d)를 제공한다.
상술한 바와 같이, 공지의 리모트 유닛은 공축 케이블과 연결된 외부 다이폴 또는 모노폴 안테나를 사용한다. 이런 리모트 유닛은 상기 기준에 전혀 맞지 않는다.
따라서, 분배 안테나 ,시스템에서 리모트 유닛이 이웃하는 커버리지 영역과 간섭 또는 커버리지 갭 없이 소정의 커버리지 영역에 대한 커버리지를 효율적으로 제공하는 것이 요구되어 진다.
또한, 리모트 유닛이 내후성을 가지며, 미학적 고려를 한 것을 요구한다.
또한, 리모트 유닛이 효율적으로 일체화 된 안테나를 가지는 것이 요구된다.
본 발명은 분배 안테나를 사용하는 전송 시스템에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 분배 안테나 시스템에서 안테나를 일체화하는 방법 및 구조에 관한 것이다.
도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 예시적인 분배 안테나 시스템을 도시한 블럭도.
도 2A 및 B는 도 1의 시스템에서 사용될 수 종래의 리모트 RF 유닛을 도시한 도.
도 3은 본 발명에 따르는 안테나를 일체화하는 예시적인 방법 및 구조를 사용하며, 하우징에 의해 커버되는 리모트 RF 유닛을 도시한 다이어그램.
도 4A 및 B는 도 3의 리모트 RF 유닛의 내부 결합기 및 분할기 회로를 각각 도시한 다이어그램.
도 5A 및 B는 도 4A 및 B의 회로의 예시적인 구현을 도시한 상세한 회로 다이어그램.
도 6A 및 B는 종래의 분배 안테나 시스템의 커버리지 영역과 본 발명의 방법 및 구조를 통합한 시스템의 커버리지 영역을 비교하는 다이어그램.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서, 또한 다른 이점을 제공하기 위해서, 본 발명은 분배 안테나 시스템에서 다중 안테나를 일체화 하는 방법 및 구조를 제공한다. 본 발명의 방법에 따르면, 분배 안테나 통신 시스템에서 다수의 안테나는 하우징의 하나 또는 그이상의 표면상에 다수의 안테나를 제공함으로써 일체화 된다. 각각의 안테나는 소정의 방향으로 신호 전파를 제공할 수 있다. 하우징 내부의 다수의 안테나는 하나 또는 그 이상의 내부 RF 결합 회로 및 하나 또는 그 이상의 내부 RF 분할 회로를 제공함으로써 일체화 된다. 각각의 결합 회로는 둘 또는 그 이상의 안테나로부터 수신된 신호를 결합하며, 각각의 분할 회로는 하나의 신호원으로부터 전파된 신호를 적어도 두개의 안테나로부터의 전파를 위한 적어도 두개의 신호로 분할한다.
본 발명의 구조에 따르면, 일체화된 안테나 유닛은 하우징의 하나 또는 그 이상의 표면상에 제공된 다수의 안테나를 포함한다. 각각의 안테나는 소정의 방향으로 신호 전파를 제공할 수 있다. 이 구조는 또한 하나 또는 그 이상의 내부 RF 결합 회로 및 하나 또는 그 이상의 내부 RF 분할 회로를 포함한다. 각각의 결합 회로는 둘 또는 그 이상의 안테나로부터 수신된 신호를 결합하며, 각각의 분할 회로는 하나의 신호원으로부터 전파된 신호를 적어도 두개의 안테나로부터 전파를 위한 적어도 두개의 신호로 분할한다.
본 발명에 따르는 방법 및 구조의 결과로써, 분배 안테나 시스템의 리모트 유닛은 하나 또는 그 이상의 소정의 영역에 효율적인 커버리지를 제공하며, 실질적으로 내후성이며, 소정의 미학적 기준에 쉽게 적용될 수 있으며, 안테나가 효율적으로 일체화될 수 있도록 만들어진다.
본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 결합된 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 더욱 쉽게 이해될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 리모트 RF 유닛이 도시된다. 도시된 바와 같이, 리모트 RF 유닛(12)은 RF 유닛(12)의 각 측면상에 장착된 다중 방향 패치 안테나(14)를 포함한다. 다중 방향 패치 안테나(14) 각각은 신호 전파의 소정 방향에 접해있다. 방향 패치 안테나 각각은 예컨데, 수직면에 약 5dBi 이득을 제공할 수 있다. 다이버시티 수신 안테나는 대향 극성(수직 또는 수평)일 수 있으며, 코릴레이션(correlation)을 감소시키도록 공간적으로 분리될 수 있다. 리모트 RF 유닛(12)은 바람직하게 하우징(16)으로 덮어진다. 하우징(16)은 도시된 바와 같이 케이블 TV 스트렌드(strand)에 장착될 수 있으며, TV 폴, 월(wall) 또는 다른 구조에 장착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징(16)은 9인치 높이, 3인치 깊이, 20인치 길이로 될 수 있으며, 전체가 하우징된 유닛은 무게가 약 12 파운드일 수 있다. 하우징은 파우더-코팅된 다이-캐스트 알루미늄 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다. 안테나(14)는 바람직하게 하우징(16) 표면에 실질적으로 인접해 장착된다. 안테나(14)의 인접 장착 결과로 인해, 안테나는 주변 환경 보호를 제공하며 유닛(12)의 미학적 외관을 개선하기 위해서 레이돔(radome)(레이다 돔)으로 덮어질 수 있다. 안테나는 안테나를 수신기 및 전송기 포트에/로부터 급전하기 위해서 후술할 바와 같이 일체화된다.
유닛(12)은 분배 안테나 통신 시스템에 사용될 수 잇는 리모트 RF 유닛이다. 예컨데, 리모트 안테나 인터페이스는 다운링크(downlink) CATV 망으로부터 단일 PCS(personal communication system) 캐리어를 추출하며, 추출된 캐리어는 공중 인터페이스를 통해 전송된다. 업링크(uplink) 경로에 있어서, 리모트 유닛(12)은 단일 PCS 캐리어의 두 다이버시티 인스턴스(instance)를 수신하며, 수신된 인스턴스를 다른 업링크 CATV 주파수로 변환하며, 변환된 주파수를 케이블 TV 전송망에 걸쳐 케이블 프로세서(도시 안됨)로 전송한다.
도 4A 및 B를 참조하면, 안테나(14)를 일체화하기 위한 예시적인 수단의 회로 다이어그램이 도시된다. 특히, 도 4A는 안테나(14)중 두개가 가산 회로(18)에 연결되는 에시적인 결합기의 다이어그램을 도시한다. 도 4A의 회로에 있어서, 안테나(14)는 신호를 수신하며, 수신된 신호는 가산 회로(18)에서 결합되며, 가산 회로(18)의 출력은 수신기 포트(20)에 제공된다.
도 4B는 전송 포트(22)의 출력이 분할기 소자(24)에 제공되며, 분할기 소자(24)의 출력이 안테나(14)중 두개에 제공되는 예시적인 분할기 회로의 다이어그램을 도시한다. 도 4A 및 4B의 결합기 및 분할기 수단이 두개 이상의 안테나를 결합하거나 또는 분할하도록 변경될 수 있슴을 이해해야 한다.
도 5A 및 5B를 참조하면, 도 4A 및 4B의 결합기/스플리터 회로의 예시적인 구현의 상세한 회로 다이그램이 도시된다. 도 5A의 회로의 수신기부가 설명된다. 수신기 회로는 신호를 수신하기 위한 수신 안테나(RxA1, RxA2, RxB1 및 RxB2) 및 결합기(100A 및 100B)를 포함한다. 본 실시예에서 결합기(100A 및 100B)는 윌킨슨(Wlikinson) 결합기이다. 다른 적당한 수동 결합 소자(예컨데, 궈드라쳐 하이브리드(quadrature hybrid), 저항성 등)가 예컨데, 전력 조절, 비용, 공간 등의 고려에 따라 사용될 수 있다. 결합기(100A 및 100B)의 출력은 증폭기(102A 및 102B) 각각 및 필터(104A 및 104B) 각각에 급전된다. 필터(104A 및 104B)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 약 1850-1910 Mhz의 주파수를 갖는 대역 통과 필터이다. 결합, 필터링 및 증폭된 수신 신호는 도시된 바와 같이 믹서(106A 및 106B)에서 발진기 신호(Osc1)와 믹싱된다. 발진기(Osc1)는 바람직하게 약 1580-1640 Mhz에서 동작하는 발진기이다. 변조된 출력은 증폭기(108A 및 108B)에서 증폭된다.
증폭기(108A 및 108B)의 출력은 대역 통과 필터(110A 및 110B) 각각에서 필터링 된다. 필터(110A 및 110B)는 바람직한 실시예에 따르면, 약 270Mhz의 대역폭을 가진다. 필터(110A)의 출력은 믹서(112A)에서 발진기 신호(Osc5)와 믹싱되며, 가변 이득 증폭기(VGA2)에 의해 증폭된다. 필터(110B)의 출력은 변조기(112B)에서 발진기 신호(Osc5)와 믹싱되며, 가변 이득 증폭기(VGA3)에 의해 증폭된다. 각각의 가변 이득 증폭기의 이득은 바람직하게 도시되지 않은 회로에 의해 결정된 바와 같이 수신 신호의 수신 신호 강도 표시(RSSI)에 기초로 세팅된다. 이런 방안의 임의의 구현은 여기에 일체화된 동일 양수인의 미국 특허(번호 08/683,187, 명칭 "Ststem and Method for Controlling the Level of Signals Output to Transmission Media in a Distributed Antenna Network")에 개시된다. 가변 이득 증폭기(112A 및 112B)의 출력은 결합기(114)에 결합되고, 결합된 신호는 저역 통과 필터(116)에서 필터링 되며, 필터링 된신호는 결합기/스플리터(2000를 경유해서 공통 케이블(118)에 공급된다. 필터(116)는 바람직하게 약 50Mhz의 주파수 이하의 신호를 통과시키는 필터이다. 안테나(RxA 및 RxB)용 분리 수신 경로가 다이버시티 수신을 제공함을 이해해야 한다.
도 5a의 회로의 전송부가 이하 설명된다. 전송 될 신호는 공통 케이블(118)로부터 결합기/스플리터(200)에 공급된다. 결합기/스플리터(200)는 전송 될 신호를 두개의 신호, 대역 통과 핑터(202)에서 필터링 되는 제1 신호로 스플리트 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 대역 통과 필터(202)는 약 402 내지 750 Mhz의 범위내로 신호를 통과시킨다.
이 신호는 믹서(204)에서 발진기 신호와 믹싱된다. 변조된 신호는 증폭기(206)에서 증폭되며, 증폭된 신호는 이 예에서는 약 350 Mhz의 재역폭을 가지는 대역 통과 필터(208)에서 필터링된다. 필터링된 신호는 믹서(210)에서 발진기 신호(Osc1)와 믹싱되며, 가변 이득 증폭기(VGA1) 및 증폭기(212)에 의해서 증폭된다. 증폭된 신호는 제1 신호(RF 검출) 및 아이소레이터(isoaltor)(216)에 공급되는 제2 신호를 발생시키는 커플러(coupler)에 제공된다. 아이소레이팅된 신호는 본 실시예에서 약 2000Mhz 이하의 주파수를 가지는 신호를 통과시키는 저역 통과 필터(218)에서 필터링된다. 필터링된 신호는 스플리터(220)에서 스플리트되며, 스플리트 신호는 안테나(TX1 및 TX2)로부터 전송된다. 스플리터(220)는 본 실시예에서 하이브리드 커플러이나, 다른 적당한 장치(예컨데, 윌슨, 직각 하이브리드, 저항성 등)이 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 5A의 실시예에서, 표준 송수신기 구조가 사용되며, 따라서 본 실시예가 경제적일 수 있슴을 이해해야 한다. 본 실시예에 있어서, 스플리터(220)에서 일어나는 스플리터 손실은 바람직하게 할당된 링크 마진을 감소시킴으로써 보상될 수 있다.
도 5B는 안테나 일체화 회로의 다른 실시예를 도시한다. 도 5B의 실시예에 있어서, 각각의 전송기 안테나(Tx1 및 Tx2)는 분리된 관련 전송기 증폭기 체인을 가지며, 각각의 수신기 안테나(RxA1, RxA2, RxB1 및 RxB2)는 분리된 관련 저잡음 증폭기(102A1, 102A2, 102B1 밑 102B2)를 가진다. 이 실시예에 있어서, 전송기 스플리팅은 스플리팅에 기인한 손실이 증폭기(VGA1, 212A 및 212B)에 의해 보상될 수 있는 전송 경로의 한 지점에서 일어난다. 더욱이, 수신 결합은 결합에 기인한 손실이 저잡음 증폭기(102A1-102B2)의 적당한 선택 또는 조절에 의해 보상될 수 있는 수신 경로의 한 지점에서 일어난다. 이 실시예응 도 5A의 실시예 보다 더 높은 성능을 나타낸나 일반적으로 더 고가이며 복잡하다.
도 5A-B가 안테나를 일체화하기 위한 회로의 두 실시예를 도시하며, 도시되고 서술된 회로 소자가 전력 조절 능력, 비용, 공간 등과 같은 설계 고려에 따라 변경될 수 있슴을 이해해야 한다.
도 6A-B는 종래의분배 안테나 시스템의 커버리지 영역과 본 발명의 방법 및 구조를 사용하는 분배 안테나의 비교를 도시한다. 도 6A에 있어서, 분배 안테나 시스템의 교외 어플리케이션은 단방향 리모트 RF 안테나(12a 및 12b)가 사용되는 것으로 도시된다. 단방향 리모트 RF 안테나(12a)는 집(54a 및 54d)에 커버리지를 제공하며, 단방향 안테나(12b)는 집(54c 및 54f)에 커버리지를 제공한다. 그러나, 안테나(12a 및 12b)가 단방향이기 때문에, 집(54b 및 54e)에 제공되는 커버리지는 간섭 당하기 쉽다. 이는 효율적인 커버리지를 소정의 영역에 제공하지 않는다. 대조적으로, 양방향 안테나(12a' 및 12b')의 사용이 도 5B에 도시된다. 양방향 안테나는 간섭없이 커버리지가 집(54a-f)에 제공되게 하며, 그 결과, 보다 효율적인 방식으로 소정의 영역을 커버할 수 있게 된다.
전술한 설명이 많은 상세와 특징을 포함한다 할지라도, 이런 상세 및 특징은 단지 설명 목적용임을 이해해야 한다. 많은 수정이 첨부된 특허청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 개시된 실시예에서 이루어질 수 있다.
Claims (12)
- 분배 안테나 통신 시스템에 다수의 안테나를 일체화하는 방법에 있어서,리모트 RF 유닛의 하나 또는 그 이상의 표면상에 다수의 안테나 - 각각이 소정 방향으로 신호 전파를 제공하는 것이 가능함 - 를 제공하는 단계; 및상기 안테나들 중 둘 또는 그 이상으로부터 수신된 신호를 각각이 결합하는 하나 또는 그 이상의 내부 RF 결합 회로를 제공하며 하나의 신호원으로부터 전파된 신호를 적어도 두개의 안테나로부터 전파용의 적어도 두개의 신호로 각각이 분할하는 하나 또는 그 이상의 내부 RF 분할 회로를 제공함으로써, 상기 다수의 안테나를 일체화하는 단계를 포함하는 다수의 안테나 일체화 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 리모트 RF 유닛을 하우징에 커버하는 단계를 더 포함하는 다수의 안테나 일체화 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 안테나들 중 적어도 하나는 방향성 패치(patch) 안테나인 다수의 안테나 일체화 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 안테나는 상기 하우징의 하나 또는 그 이상의 표면과 실질적으로 인접하여 장착되는 다수의 안테나 일체화 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 각각의 안테나는 레이돔(radome)으로 커버되는 다수의 안테나 일체화 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 하우징은 실질적으로 내후성인 다수의 안테나 일체화 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 결합 회로 및 상기 각각의 분할 회로는 윌킨슨(Wilkinson)장치인 다수의 안테나 일체화 방법.
- 일체화된 안테나 유닛에 있어서,하우징;각각이 소정 방향으로 신호 전파를 제공할 수 있으며, 상기 하우징의 하나 또는 그 이상의 표면과 실질적으로 인접해서 장착되는 다수의 안테나;각각이 상기 안테나들 중 둘 또는 그 이상으로부터 수신된 신호를 결합하는 하나 또는 그 이상의 내부 RF 결합 회로; 및각각이 하나의 신호원으로부터 전파된 신호를 적어도 두개의 안테나로부터 전파용의 적어도 두개의 신호로 분할하는 하나 또는 그 이상의 내부 RF 분할 회로를 포함하는 일체화된 안테나 유닛.
- 제8항에 있어서, 상기 안테나의 적어도 하나는 방향성 패치 안테나인 일체화된 안테나 유닛.
- 제9항에 있어서, 상기 각각의 안테나는 레이돔으로 커버되는 일체화된 안테나 유닛.
- 제8항에 있어서, 상기 하우징은 실질적으로 내후성인 일체화된 안테나 유닛.
- 제8항에 있어서, 상기 각각의 결합 회로 및 상기 각각의 분할 회로는 윌킨슨 장치를 포함하는 일체화된 안테나 유닛.
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