KR20020046238A - 복편파 패치의 격리도를 개선시킨 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중편파용 중계기 안테나에 이용되는 마이크로스트립 패치의 격리도를 개선시키는 방향에 관한 것으로 특히 방사패치의 edge부분에 coupling 리플렉터 패턴을 추가함으로 패치 각 port간의 isolation을 개선시켰으며 isolation의 개선은 대역폭 및 이득까지도 개선시킴을 확인할 수 있었다.

두번째로 각 port간의 위상을 동일하게 하고 각 port사이에 저항을 달았을때 1port에서 안테나 방사부를 거쳐 저항의 반대편까지의거리를 λg/2만큼의 위상차이를 두도록 설계하여 isolation이 개선됨을 알 수 있었다.

각 port의 방향은 이중편파를 수신하기위해 +45도와 -45도 방향으로 배열하였고 소자 역시 마름모 형태로 배치시켜 상호결합 및 간섭현상을 최소화한 것을 특징으로 한다.

Description

복편파 패치의 격리도를 개선시킨 패치 안테나 {The dual polarization patch antenna which is improved isolation}

본 발명은 이동통신 중계기용 안테나에 사용되는 패치 안테나에 관한 것으로써 이동통신 서비스 품질을 저하시키는 페이딩(fading)현상을 경감시켜 서비스의 질적향상을 위해 편파 다이버시티 방법을 적용한 복편파용 안테나의 isolation을 개선시킨 방법에 관한 것이다.

이번 복편파 패치의 가장 큰 특징은 통화품질을 저하시키는 페이딩 현상을 최소화 할 뿐만 아니라 사용자의 요구에 따라 통합형으로 2개의 사업자 또는 2개의 Band를 하나의 안테나를 이용하여 사용할 수 있게 제작 되었다.

이 패치 안테나는 물리적으로 같은 면상에 위치하게 되므로 상호간에 간섭현상이 발생하여 안테나 소자에 흐르는 전류크기 , 위상 및 임피던스를 변화시켜 안테나 특성을 저하시키는 요인이 되어 중계기 시스템에 장애를 유발하게 된다.

따라서 중계기용 복편파안테나에서 중요한 것은 각 port간의 간섭현상을 최소화 하면서 최적의 전기적특성을 만족하도록 port간의 격리도(isolation)를 개선하는것이다.

복편파 패치 안테나는 두 port간의 간섭을 최소화시켜 독립적으로 사용 가능하게 제작되어야 하고 diversity의 목적일 경우는 서로 독립적 특성을 나타내어 diversity의 효과를 극대화 시키는 것이다.

앞에서 언급했듯이 이번 복편파 패치안테나는 2개의 사업자와 2개의 Band를 통합형으로 하나의 안테나로 사용 가능하게 제작 되었는데 예를 들어서 A 사업자는 1Port를 B사업자는 2Port를 사용해서 서로간의 중계기와 특성에 영향을 미치지 않도록 제작 해야 되므로 isolation의 개선은 반드시 필요한 사항인 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 복편파용 중계기 안테나에서 이득이나 v.s.w.r.에 영향을 주지 않으면서 격리도를 개선시킨 패치를 만들고자 하는것이다.

도1 종래 복편파 안테나의 평면도

도2 급전기판의 edge부분에 coupling 리플렉터 패턴을 추가한 평면도

도2a 안테나의 상단부분에 coupling 리플렉터 패턴을 추가한 평면도

도3 안테나 각 port의 위상을 동일하게 하고 저항을 사용한 평면도

도4a 도1의 패턴형상

도4b 도2의 패턴형상

도5a 도1의 isolation graph

도5b 도2의 isolation graph

도6 도3의 isolation graph

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

3: coupling reflector pattern 4: 방사부

5: 매칭부 6: 급전부

7: 상단부분의 coupling reflector pattern 8: 저항

본 발명의 상기목적은 복편파용 중계기 안테나에서 사각패치를 +45도와 -45도를 수신할수있는 마름모 꼴(4)로 배치하고 급전기판의 edge부분에 coupling 리플렉터 패턴(3)을 추가했을때 각 port간의 isolation이 동박이 없을때(1)와있을때(3)의 차이가 max:10dB의 차이가 (도5b의 Marker 3) 나는것을 확인할 수 있었다. 또한 급전기판의 상단부분에 coupling 리플렉터 패턴(7)을 추가함으로 isolation의 개선과 더불어 패턴의 모양도 좋아지고 이득도 개선됨을 알수 있었다.도4a에서 보는바와 같이 패턴의 모양이 90도 지점에서 비선형적(9)으로 생기고 전후방비(10)또한 -17dB였다. 그러나 도4b의 coupling 리플렉터 패턴을 추가함으로 패턴의 모양이 선형적(11)으로 바뀌고 전후방비(12)또한 -25dB로 개선되었음을 알수있다. 저항(8)을 이용한 방법은 두port간의 isolation개선은 도2와 도2a에서 명시한 type에 비해 isolation은 현저하게 개선되었다는 장점이 있고 (도6) 이득은 약 0.5dBi정도 감소되었다.

복편파 패치 안테나(2)의 구성은 마름모 형태(4)로 배치되는 안테나부와 안테나부에 수신된 전력을 합성하는 방사패치로 구성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도2는 방사패치의 edge 부분에 coupling 리플렉터 패턴(3)을 추가한 도면이다.한가지 주목할 것은 동박부분이 리플렉터와 연결(short)되어서는 안된다는 것이다. 쇼팅핀으로 양쪽면을 연결할 경우 isolation뿐만 아니라 v.s.w.r.역시 틀어지고 전체 공진주파수가 이동되는 것을 알수 있었다.

따라서 동박(3)과 방사패치의 간격조절, 그리고 stub(5)를 적절한 길이와 폭으로 배치했을때 isolation을 개선시킬수 있다는 것을 알 수 있다.

도2a는 도2에서 명시한 구조에서 좀 더 개선된 도면이다.

좌우뿐만 아니라 상단부에도 coupling 리플렉터 패턴(7)을 추가해서 isolation의 개선뿐만 아니라 이득까지도 개선됨을 알 수 있었다.

도3은 기존의 사각패치에서 각 port의 위상을 동일하게 하고 각 port사이에 저항(8)을 달았을때 1port에서 안테나 방사부를 거쳐 저항의 반대편까지의 거리를 λg/2만큼의 위상차이를 두도록 설계한 상태에서 v.s.w.r을 측정하면서 최상의 위치에 저항(8)을 배치했을때 isolation을 개선 시킨 도면이다.

도4a는 coupling 리플렉터 패턴이 없을때(1)의 패턴 형상이다.

도4b는 방사패치의 edge부분에 coupling 리플렉터 패턴(7)을 추가시킨 패턴의 형상이다.

도5a는 coupling 리플렉터 패턴이 없을 때(1)의 isolation graph이다.

도 5b는 방사패치의 edge부분에 coupling 리플렉터 패턴(7)을 추가한 isolation graph 이다.

도6은 각 port간의 위상을 동일하게 하고 저항을 달았을때 개선된 isolation graph이다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 안테나부를 +와 - 45도를 수신할 수 있는 마름모(4)형태로 배치하고 방사패치를 안테나의 특성이 가장좋은 위치에 배치해서 방사패치의 edge부분에 coupling 리플렉터 패턴(7)을 추가함으로 각포트간의 상호간섭현상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한 각 port간의 위상을 동일하게 하고 각 port사이에 저항(8)을 달았을 때 1port에서 안테나 방사부를 거쳐 저항의 반대편까지의 거리를 λg/2만큼의 위상차이를 두도록 설계한 type은 isolation의 특성이 현저하게 좋아지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 방사패치의 edge부분에 coupling 리플렉터 패턴(7)의 추가로 isolation의 특성을 개선시킨 방법
2. 복편파 패치의 두 port를 동위상으로 설계하고 저항을 배치해서 각 port사이에 저항(8)을 달았을 때 1port에서 안테나 방사부를 거쳐 저항의 반대편까지의 거리를 λg/2만큼의 위상차이를 두도록 설계했을때의 isolation을 개선 시킨 방법.