KR20060009926A - 고주파수 마이크로-스트립 선로, 무선 ｌａｎ 안테나, 무선ｌａｎ 카드, 무선 ｌａｎ 시스템 및 무선 통신 ｒｆ 신호전송 장치 - Google Patents

고주파수 마이크로-스트립 선로, 무선 ｌａｎ 안테나, 무선ｌａｎ 카드, 무선 ｌａｎ 시스템 및 무선 통신 ｒｆ 신호전송 장치 Download PDF

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마사카츠 마루야마
유이치로 고토
치타카 마나베
요시토 후쿠모토
나오키 다무라
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

고주파를 송신하는 무선 LAN 시스템용의 고주파수 마이크로-스트립 선로는 도전성 재료로 이루어진 접지층 위에, 유전 재료로 이루어진 유전체층 및 도전성 재료로 이루어진 신호선이 연속적으로 배치되는 적층형 구조를 갖는다. 고주파수 마이크로-스트립 선로는 적층 구조를 이루도록 연속적으로 배치되어 있는 유전 재료로 이루어진 유전 플레이트 및 도전성 재료로 이루어진 패치를 포함하는 패치 안테나를 더 포함하고, 패치 안테나는 신호선에 전기적으로 접속된다. 이러한 선로에 적용될 수 있는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 또한 제공한다.

Description

고주파수 마이크로-스트립 선로, 무선 ＬＡＮ 안테나, 무선 ＬＡＮ 카드, 무선 ＬＡＮ 시스템 및 무선 통신 ＲＦ 신호 전송 장치{RADIO LAN ANTENNA}
본 발명은 고주파수 마이크로-스트립 선로, 무선 LAN 이동국 단말 안테나, 단말용 무선 LAN 카드, 무선 LAN 시스템 및 무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 것으로, 이들은 무선 통신 네트워크를 형성하는 무선 LAN 시스템에 적용되고, 무선 주파수 대역의 고주파수 전자기파(이하에서는 단순히 "전자기파" 또는 "고주파(high-frequency wave)"로도 지칭됨)의 신호를 전파하기 위해 이용된다.
최근, 보다 진보된 정보 사회에 대한 발달에 따라서, 소정의 영역 내에서 무선 통신 네트워크를 형성하는 무선 LAN(Local Area Network) 시스템은 예를 들면, 일반 가정 및 사업용 점포뿐만 아니라 건물 내의 사무실, 공장, 창고 및 다른 공간 등과 같은 실내 용도뿐만 아니라, 쇼핑 구역 내의 아케이드, 역 대합실, 공항 터미널 및 대규모 일시적 구조물, 텐트 등과 같은 형태의 이벤트 사이트(event sites) 등과 같은 실외 용도를 포함하는 다양한 분야에서 더욱 더 많이 이용되고 있다.
무선 LAN 시스템에서, 통신은 무선 LAN 베이스 유닛과 다수의 무선 LAN 슬레 이브 유닛 사이에서 이루어지고, 이들은 넓은 주파수 대역 내에서 고주파를 이용하여 소정 영역 내에 분배된다.
통신을 실행하기 위해서, 고주파수 도파로(고주파수 선로)는 필수적이고, 이것은 일반적으로 스테인레스, 강(steel), 구리 또는 알루미늄 등과 같은 도전성 금속으로 이루어진 관형 도파관으로 형성되거나, 관형 도파관 이외의 동축 케이블 등과 같은 마이크로파 전송 선로로 형성된다.
그러나, 고주파수 선로로서 이용되는 관형 도파관 및 동축 케이블은 그 자체적으로 비교적 큰 단면적 및 부피를 갖고, 이들은 설치될 때 비교적 넓은 공간을 필요로 한다. 또한, 시간, 노동 및 설치 비용을 포함한 전체 비용은 해당 영역 내에서 요구되는 고주파수 선로의 길이에 비례하여 증가한다.
또한, 해당 영역 내부로 향하는 고주파를 송신 및 수신하는 안테나를 접속하기 위해서, 복수의 분기 회로(branch circuits)는 중간 지점에서 도파관을 절단하는 것에 의해 고주파수 선로(도파관) 상에 제공되어야 한다. 그러나, 관형 도파관 또는 동축 케이블 상에 분기 회로를 제공하는 것은, 또한 고주파수 선로 그 자체의 설치에 비해서 그 전체 비용이 상당히 증가되게 한다.
따라서, 지금까지의 상황에서, 고주파수 선로의 공지된 구조에서의 상술된 제한은 목표 지점 또는 여러 국부적 영역 내에 무선 LAN 시스템을 설치 및 사용하는 데 있어서 제한을 부여하는 것에 의해, 무선 LAN 시스템의 응용 분야가 증가하는 데 있어서 심각한 단점을 유발하였다.
다르게 말하면, 그다지 큰 공간을 필요로 하지 않고 용이하게 설치될 수 있 는 스트립 등과 같은 형태의 고주파수 선로가 실현된다면, 무선 LAN 시스템의 보다 광범위한 사용이 가능할 것으로 예측된다.
이러한 스트립-유사 고주파수 선로와 마찬가지로, 방사 전파 누설 케이블(radiant electric-wave leakage cable) 또는 고주파수 마이크로-스트립 선로 또는 마이크로-스트립 안테나가 이미 알려져 있고, 사전 결정된 간격으로 형성된 복수의 방사 소자(안테나 및 홀(holes))를 갖는 외부 도전체 및 내부 도전체를 포함하는 스트립-유사 고주파수 선로의 형태를 갖는다. 그러면, 전자파는 복수의 방사 소자로부터 누설되거나 방사된다.
그러나, 공지된 스트립-유사 고주파수 선로는 유연성(flexibility)을 갖지 않고, 사용 목적에 따라서 자유롭게 변형될 수 없다. 이러한 이유 때문에, 공지된 스트립-유사 고주파수 선로가 회로 기판 상에서 선형 영역 및 미세 크기 영역 내에서 이용될 수 있다고 할지라도 본 발명에서 의도되는 경우에 적합하지 않고, 이러한 무선 LAN 시스템은 예를 들면, 해당 영역의 설치 조건에 따라서 장애물을 비켜가거나 우회(bypass)하도록 고주파수 선로를 변형시키면서 소정의 미세 크기 영역 내에 설치된다. 또한, 설치 작업 및 설치 장소까지의 이동 등과 같은 공지된 스트립-유사 고주파수 선로의 취급도 힘든 일이다.
이러한 상황을 고려하여, 본 발명자는 앞서 유연한 고주파수 마이크로-스트립 선로(이하에서는 단순하게 "고주파수 선로"로서 지칭됨)를 제안하였고, 이것은 유전 재료로 이루어진 긴 유전체층 및 도체 재료로 이루어지고 유전체층을 개재하는 한 쌍의 접지층을 포함한다. 신호선은 유전체층 내에서 유전체층의 길이 방향 으로 소정 범위만큼 배치되고, 고주파수 결합을 위한 개구(opening)는 접지층의 일부분 내에 형성된다.
제안된 고주파수 선로는 두께가 작고, 소형이며, 선로가 연성 재료로 이루어진 경우에 코일의 형태로 감길 수 있기 때문에 이송, 설치 및 다른 작업에 있어서 취급이 용이하다. 또한, 개구에 패치 안테나를 부착함으로써, 고주파수 선로에 안테나를 용이하게 부착 또는 탈착하고, 결합 인자(coupling factor) 및 안테나의 이득 등과 같은 주요 특징을 간단하게 조정할 수 있게 된다.
그러나, 유전체층이 접지층의 쌍에 의해 개재되고, 신호선이 유전체층 내에 배치되는 단면 구조를 갖고 있기 때문에, 제안된 고주파수 선로는 비교적 짧은 선로를 저렴하게 제조할 수 있지만 현재의 제조 기술의 수준으로는 비교적 긴 선로를 제조하는 비용이 증가된다는 문제점을 갖고 있다. 예를 들면, 무선 LAN 시스템이 하나의 방(room)의 길이에 적용하기 위해 단일 선로를 이용하여 설치되었다고 가정하면, 단일 선로는 최소 2-5m 이상의 길이를 가져야 한다. 그러나, 현재의 제조 기술 수준으로는, 선로가 저렴하게 제조될 수 있는 범위 내의 길이 한도는 대략 2m이다.
방의 길이 만큼 적용되도록 무선 LAN 시스템을 설치하기 위해서, 복수의 선로는 길이 방향으로 겹쳐서 연결되어야 한다. 이것은 실제적 사용에 있어서, 접합부에서 고주파의 누설 및 손실, 선로를 겹쳐서 연결하는 데 요구되는 까다로운 작업 등과 같은 문제를 발생시킨다.
또한, 무선 LAN 시스템의 영역 내의 슬레이브 유닛 또는 단말에 대한 접속을 위한 복수의 또는 다수의 분기 회로는 고주파수 결합을 위해서 접지층 내에 뚫려 있는 개구의 형태로 제공된다. 따라서, 제안된 고주파수 선로가 패치 안테나를 이용함에도 불구하고, 분기 회로의 변경에 따라서 고주파의 누설을 유발하지 않으면서 개구를 형성하고 그 개구를 밀폐하는 까다로운 작업이 요구된다는 다른 문제가 발생한다.
본 발명은 상술된 최신 기술을 고려하여 기술되었으며, 본 발명의 목적은 고주파수 선로로서 긴 길이로 용이하게 제조될 수 있고, 낮은 손실로 고주파가 전파될 수 있게 한다는 점에서 우수한 기본적 특징을 갖는 무선 LAN 시스템용의 고주파수 마이크로-스트립 선로를 제공하는 것이다.
본 발명의 고주파수 마이크로-스트립 선로는 유연성을 갖고, 사용 용도에 따라서 용이하게 변형될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 고주파수 마이크로-스트립 선로는 무선 LAN 시스템이 예를 들면, 해당 영역의 설치 조건에 따라서 장애물을 비켜가거나 우회하도록 선로를 변형시키면서 소정의 미세 크기 영역 내에 설치되어야 하는 경우에 적합하다. 또한, 설치 작업 및 설치 장소로의 이송 등에 요구되는 선로의 취급이 또한 간단하다.
도 33은 본 발명의 고주파수 선로가 실내용 무선 LAN 시스템에 적용되는 일례를 정면도로 도시한다. 도 33에서, 고주파수 선로(1a)는 예를 들면, 건물의 내부 천장(즉, 서비스 영역 내의 상부 공간)을 따라서 연장되도록 배치된다. 고주파수 선로(1a)의 하나의 단(end)은 무반사 단말기로서 형성되고, 무선 LAN 기지국(또한 무선 LAN 마스터 스테이션 또는 무선 LAN 마스터 유닛으로 지칭됨)(111)은 동축 케이블(12)을 통해서 고주파수 선로(1a)의 다른 단에 접속된다. 무선 LAN 기지국(111)과 통신하는 복수의 무선 LAN 이동국(또한 이동국 단말, 슬레이브 유닛 그룹 또는 단말 그룹으로 지칭됨)(9a, 9b, 9c)은 실내에 배치된다. 이동국(9a, 9b, 9c)은 각각의 이동국에 삽입된 단말 무선 LAN 카드(105) 내에 포함된 안테나를 이용하여 무선 LAN 기지국의 안테나(6)와 통신을 실행한다.
각 무선 LAN 이동국과의 양호한 통신을 보장하기 위해서, 무선 LAN 기지국의 안테나는 예를 들면, 이동국(9a, 9b, 9c)의 배치에 따라서 고주파수 선로(1a) 상에서 소정 간격으로 배치된 패치 안테나(평면형 안테나)(6)로 구성된다.
그러나, 이러한 무선 LAN 시스템에는, 무선 LAN 이동국의 배치에 따라서, 서로 인접한 패치 안테나(6a, 6b)로부터 방사되는 고주파 사이에 누화(즉, 다중 경로 페이딩(multi-path fading))가 발생될 수 있다는 가능성이 존재한다. 다중 경로 페이딩이 발생하면, 인접한 안테나 유닛으로부터 송신되고 각각 동축 패턴으로 전파하는 고주파는 서로 완전히 상쇄되기 때문에, 통신 에러를 초래한다. 무선 LAN 이동국(단말)의 위치(장소)에 따라서, 데이터 통신은 실행하기 어려워진다.
다중 경로 페이딩의 영향을 감소시키기 위한 다른 방법으로서, 무선 LAN 기지국이 서로에 대해 직교하는 2개의 편파 성분으로 이루어진 전자파, 즉, 원형 편파(좌향 회전 및 우향 회전) 또는 직선 편파(45ㅀ-편파 및 135ㅀ-편파)를 송신하는 편파 다이버시티 전송 시스템(polarization diversity transmission system)이 존재한다. 이러한 편파 다이버시티 전송 시스템에 있어서, 각각의 무선 LAN 이동국 단말은 예를 들면, 2개 세트의 수신 안테나를 가지고 송신된 전자파의 2개의 직교 편파 성분을 각각 수신한 다음, 수신 안테나의 출력을 전환하거나 이러한 출력을 조합함으로써 편파 다이버시티 수신을 실행한다. 이러한 전송 시스템은 일본 미심사 특허 공개 출원 제 2000-115044 호에 개시되어 있다.
편파 다이버시티 전송 시스템을 가지고도, 무선 LAN 이동국의 수신 상태는 통신 환경에 따라서 크게 영향을 받는다. 예를 들면, 양호한 가시성(visibility)을 갖는 실내 영역에서, 통신은 각각 비교적 작은 반사도를 갖는 재료로 이루어진 천정, 벽, 바닥 등으로부터의 반사에 의해서만 영향을 받고, 편파 다이버시티의 영향은 클 것으로 예측된다. 그러나, 편파 다이버시티 전송 시스템은 기지국 안테나와 이동국 단말 안테나 사이의 거리가 예를 들면 10m 이상으로 증가되는(멀어지는) 환경 내에서 전자파의 반사가 증가되는 것에 기인하여 높은 비트 레이트 통신을 실행하는 데 있어서 문제점을 갖고 있다. 달리 말하면, 도 42를 참조하여 이하에 설명되는 바와 같이 공장 건물의 내부의 경우와 같이 2개의 안테나 사이의 큰 거리는 2개의 안테나 사이의 가시성을 저해하는 대상의 개수 및 전자파를 반사시키는 금속 성분의 구조물의 개수가 증가될 가능성이 증가되어 버린다. 그러므로, 기지국 안테나 및 이동국 단말 안테나에 의해 수신될 수 있는 신호 레벨이 크게 낮아지고, 다중 경로 성분이 증가된다. 결과적으로, 수신 S/N이 감소되고, 높은 비트 레이트 통신을 실행하기 어려워진다.
또한, 편파 다이버시티 전송 시스템 내에서 직선 편파를 이용하는 경우에, 기지국 안테나와 이동국 단말 안테나 사이에 우수한 가시성이 제고되지 않는다면, 반사에 의한 다수의 경로를 통해 수신된 전자파가 서로 간섭할 가능성이 있다. 결 과적으로, 수신 S/N은 감소되고, 높은 비트 레이트 통신을 실현하기 어려워진다.
그러므로, 이러한 문제를 유발하지 않으면서 다중 경로 페이딩의 영향을 감소시키기 위해서, 무선 LAN 기지국 측 내에서 직선 편파가 아닌 좌향 회전 상태 및 우향 회전 상태로 전파되는 원형 편파 고주파(circularly polarized high-frequency waves)를 이용하는 것이 바람직하다. 다음에, 원형 편파 안테나는 원형 편파의 형태로 고주파를 송신하는 안테나로서 이용되는 것이 바람직하다.
이러한 이유 때문에, 도 33에 도시된 무선 LAN 시스템의 예에서, 무선 LAN 기지국 측의 안테나는 서로에 대해 원형 편파의 회전 방향이 상이한 원형 편파 안테나를 교대로 정렬함으로써 구성된다. 보다 구체적으로, 무선 LAN 기지국 측의 패치 안테나(6a)는 우향(우향 회전) 원형 편파를 송신하는 우향 원형 편파 안테나로서 구성되고, 패치 안테나(6a)에 인접한 패치 안테나(6b)는 좌향(좌향 회전형) 원형 편파를 송신하는 좌향 원형 편파 안테나로서 구성되며, 이것에 의해 서로 원형 편파의 회전 방향이 상이한 원형 편파 안테나가 교대로 정렬된다.
이러한 원형 편파 안테나가 무선 LAN 기지국 측에서 이용될 때, 편파의 면도 당연히 회전된다. 이러한 경우에, 수평 또는 수직 직선 편파 안테나를 각각의 무선 LAN 카드 내에서 단말용의 무선 LAN 이동국(9a, 9b, 9c)의 안테나로서 이용하고, 수신 전력은 원형 편파 안테나를 이용하는 경우에 비해 대략 3dB만큼 감소된다. 일반적으로 무선 LAN 카드 내에서 단말용의 무선 LAN 이동국에서 이용되는 2극 안테나(dipole antenna)는 직선 편파 안테나이다. 따라서, 원형 편파 안테나가 무선 LAN 기지국 측에서 이용되면, 상술된 바와 같은 수신 전력의 감소 문제가 필 연적으로 발생된다. 또한, 2극 안테나는 방향성이 약하고, 다중 경로 페이딩의 영향이 단말 측 안테나로부터 무선 LAN 기지국 안테나를 향하는 상향-방향에서 특히 현저하다는 문제점을 갖는다.
이러한 문제에 대한 고려 가능한 해결책은 무선 LAN 기지국 측에서의 안테나와 유사하게 무선 LAN 카드 내에서 단말용의 무선 LAN 이동국에서 이용되는 안테나로서 원형 편파 안테나를 이용하는 것이다. 그러나, 이러한 경우에 단말용의 무선 LAN 카드 내에서 이용되는 안테나가 각각 단일 고주파수 선로로 구성되기 때문에, 이러한 안테나는 단일 타입의 원형 편파 안테나, 즉, 우향 원형 편파 안테나 또는 좌향 원형 편파 안테나로 단일화되어야 한다.
단일 타입의 우향 또는 좌향 원형 편파 안테나가 무선 LAN 이동국 단말 측에서 이용되면, 원형 편파는 이동국 단말 측의 원형 편파 안테나의 편파면 회전 방향이 무선 LAN 기지국 내의 안테나(원형 편파 안테나)의 편파면 회전 방향과 동일한 위치에서만 수신될 수 있다. 다시 말해서, 이동국 단말 측의 원형 편파 안테나는 다른 원형 편파 안테나(무선 LAN 기지국 안테나)가 반대의 회전 방향을 갖는 위치에서는 전혀 원편파를 수신할 수 없다. 이것은 무선 LAN 이동국 단말의 위치에 따라서, 몇몇 단말이 동일한 위치에서 원형 편파를 수신할 수 있지만, 다른 단말은 그것을 수신할 수 없게 된다는 결과를 필연적으로 초래한다. 또한, 이동국 단말 측의 원형 편파 안테나의 속성(방위 및 방향)에 따라서, 몇몇 안테나는 높은 레벨로 원형 편파를 송신 및 수신할 수 있지만, 다른 안테나는 높은 레벨로 그것을 송신 및 수신할 수 없게 될 경향이 있다.
또 다른 문제점은 이동국 단말 측이 무선 LAN 기지국 내에 배치된 복수의 안테나 중에서 송신 및 수신 안테나로서 최적의 안테나를 선택할 수단을 갖고 있지 않고, 이동국 단말 측으로부터 기지국 측의 최적 안테나를 선택하는 것이 어렵다는 것이다.
본 발명은 상술된 최신 기술을 고려하여 이루어졌고, 본 발명의 목적은 무선 LAN 기지국 안테나가 원형 편파 안테나로서 구성될 때 무선 LAN 이동국 단말 안테나의 위치 및 속성, 무선 LAN 기지국 안테나와 무선 LAN 이동국 단말 안테나 사이의 거리 등에 무관하게 높은 비트 레이트의 통신을 실행할 수 있는 무선 LAN 이동국 단말 안테나, 단말용의 무선 LAN 카드 및 무선 LAN 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 앞서 설명된 무선 LAN 시스템에서, 통신은 서비스 영역 내에 분포된 무선 LAN 마스터 유닛(상위-레벨 유닛)과 다수의 무선 LAN 슬레이브 유닛(하위-레벨 유닛) 사이에서 넓은 주파수 대역의 전자기파를 이용하여 실행된다. 예를 들면, 1.9GHz 및 2.4GHz의 준-마이크로파 대역(quasi-microwave bands)은 PHS(Personal Handyphone System) 및 중간 비트 레이트 무선 LAN에 할당되는 한편, 19GHz의 준-밀리미터파 대역(quasi-millimeter wave band) 및 60GHz의 밀리미터파 대역은 높은 비트 레이트의 무선 LAN에 할당된다.
일례로서 실내용 무선 LAN 시스템의 경우를 고찰하면, 책상, 선반, 칸막이 및 사무용 기기 등과 같이 실내 공간 내에서 무선 LAN의 마스터 유닛과 슬레이브 유닛 사이에서 전자기파가 전파하는 것을 방해하는 여러 장애물이 일반적으로 존재한다. 그러므로, 장애물을 우회하면서 타겟 유닛에 도달하는 전자기파(신호)의 전 계 세기가 감소되고 S/N(SN 비율)은 타겟 유닛에 송신되는 데이터를 변조하기에 충분한 레벨을 획득하지 못할 것이다. 결과적으로, 데이터 에러 레이트가 증가되어 송신을 반복해야 하고, 그에 따라서 유효 통신 비트 레이트가 낮아지게 한다.
또한, 전자기파에 대한 장애물이 존재하지 않는 것에 의해 우수한 가시성이 보장된다고 할지라도, 벽 표면, 천정 표면, 바닥 표면, 사무실 비품, 사무용 기기 등으로부터 반사된 전자기파의 영향에 기인하여, SN 비율이 송신된 데이터를 변조하기에 충분한 레벨까지 획득될 수 없고 통신 비트 레이트가 낮아진다는 문제점이 존재한다. 이러한 문제점은 실내 공간이 아닌 소정 영역 내에 설치된 무선 LAN 시스템 내에서도 유사하게 발생될 수 있다.
상술된 문제와 관련하여, 무선 LAN 내의 통신 비트 레이트는 실제적으로 3m의 천정 높이 및 18m×6m의 면적을 갖는 방에서 측정되었고, 여기에는 여러 책상 및 의자가 배치되어 있다. 2.4GHz의 준-마이크로파 대역이 이용되고, 최대 11Mbps의 높은 비트 레이트의 데이터 통신 성능을 갖는 상업적으로 입수 가능한 무선 LAN 유닛을 이용하였으며, 통신 비트 레이트가 방 내부의 위치에 따라서 크게 변동된다는 것이 확인되었는데, 몇몇 위치에서는 통신 비트 레이트가 최대 값의 1/10까지 낮아졌다.
무선 통신 네트워크가 형성될 때 유발되는 반사된 전자기파(즉, 다중 경로 페이딩)의 영향에 대처하기 위해서, 본 출원인 등은 일본 미심사 특허 공개 출원 제 2002-204240 호에 개시된 바와 같이, 다중 경로 페이딩을 억제하고, 유효 통신 비트 레이트의 저하를 회피하는 것에 의해 개선된 무선 LAN 시스템 및 무선 LAN 시 스템용의 도파관 장치(무선- 통신 RF 신호 전송 장치)를 이전에 제안한 바 있다.
제안된 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 무선 통신 네트워크가 형성된 영역 내의 상부 공간을 따라 연장되도록 배치된 도파관과, 이러한 도파관에 접속된 무선 LAN 마스터 유닛과, 해당 영역 내에 정렬된 무선 LAN 슬레이브 유닛을 포함한다. 도파관은 복수의 분기 회로(분기/합체 수단(branching/joining means)에 대응함)를 구비하고, 방향성을 갖는 전자기파를 해당 영역을 향해 송신 및 수신하는 안테나를 분기 회로에 접속함으로써, 무선 LAN 시스템이 구성된다.
이러한 구성을 가지고, 전자기파에 대한 장애물이 존재하는 경우에도, 이러한 장애물이 무선 LAN 시스템의 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 사이의 전자기파의 통신을 저해하는 것이 회피된다. 또한, 전자기파가 반사된다고 해도, 반사파의 영향은 작게 유지된다.
또한, 앞서 언급된 일본 미심사 특허 공개 출원 제 2002-204240 호에 따르면, 분기 회로 및 무선 LAN 슬레이브 유닛 내에 제공되어 전자기파를 송신 및 수신하는 안테나는 방향성을 갖고 있고, 그에 따라 다중 경로 페이딩을 억제하는 효과가 강화된다.
이러한 기법은 전자기파의 통신을 저해하는 장애물에 의해 유발된 다중 경로 페이딩을 억제할 수 있다. 이러한 기법은 또한 통신 영역 내에서 전자기파의 세기의 균일성을 증가시킬 수도 있다.
앞서 언급된 일본 미심사 특허 공개 출원 제 2002-204240 호에 개시된 바와 같은 도파관 장치(무선 통신 RF 신호 전송 장치)에서, 전송 선로(도파관) 내의 신 호 주파수(전송 선로 주파수)는 분기 회로(분기/합체 수단)에 의해 전송 선로로부터 분기되거나 그것에 결합된 무선 신호의 주파수와 동일하다. 따라서, 무선 LAN 통신을 위해 최근에 공개된 2.4GHz 또는 5GHz의 대역 내의 무선 신호를 이용하기 위해서, 전송 선로 주파수는 또한 동일한 고주파수 레벨로 설정되어야 한다.
이러한 조건은 전송 선로 내의 고주파수 신호(무선 통신 RF 신호)의 감쇠 레이트가 일반적으로 높은 주파수에서 증가되기 때문에, 전송 선로의 길이가 충분히 높은 값으로 설정될 수 없다는 문제점을 유발한다. 예를 들면, 전송 선로로서 이용되는 스트립 선로 내의 감쇠 레이트는 몇몇 경우에 1m 당 1dB에 도달할 수 있다. 이러한 높은 감쇠 레이트를 보상하고, 요구되는 영역을 포함하기 위해서, 예를 들면, 소정 간격으로 전송 선로 내에 증폭기를 제공하거나, 전송 선로의 길이를 줄이고 무선 LAN 마스터 스테이션(상위-레벨 유닛)의 개수를 증가시켜서 넓은 서비스 영역을 보장하는 것과 같은 대책이 요구된다. 이와 같이 사용되는 유닛의 개수의 증가는 설치에 요구되는 시간 및 노동의 양의 증가, 에너지 소모량의 증가 및 그에 따른 시스템 비용의 증가를 초래한다.
다른 한편으로, 시스템의 전체 전송 용량은 증가될 수 있는데, 고려되는 일례로서, 복수의 무선 LAN 마스터 유닛(상위 레벨 유닛)을 전송 선로에 접속함으로써 이루어질 수 있다. 이를 위하여, 무선 통신을 위한 복수의 변조 RF 신호는 주파수 다중화 방식으로 전송 선로를 통해 다중화되고 전송되어야 한다. 종래 기술에서도 복수의 마스터 유닛을 전송 선로에 접속할 수 있기는 하지만, 전송 선로 주파수 및 무선 주파수가 서로에 대해 1:1 관계에 대응하기 때문에 전송 선로 내에서 다중화될 수 있는 파장(신호)의 개수가 무선 주파수로서 이용되도록 허용되는 파장의 개수로 한정되어, 더 큰 제한이 초래된다는 문제점이 존재하였다.
또한, 각각의 분기 회로(각각의 분기/ 합체 수단)가 주파수 식별의 기능을 포함하지 않기 때문에, 전송 선로를 통해 송신되는 무선 통신 RF 신호는 모든 분기 회로로부터 전체 영역으로 전송된다. 따라서, 예를 들면, 통신 부하를 효율적으로 분배하기 위한 목적으로, 분기 회로가 배치되어 있는 각각의 영역에 대응하도록 무선 LAN 마스터 유닛(상위-레벨 유닛)을 할당함으로써, 통신 환경의 유연한 설계를 구현하는 것은 불가능하다.
이러한 문제점을 감안하면, 본 발명은 전송 선로를 통해 송신되는 무선 통신 RF 신호의 주파수가, 전송 선로로부터 분기된 분기 회로로부터 하위-레벨 유닛을 향해 무선 안테나를 이용하여 송신된 무선 통신 RF 신호의 주파수와 상이하게 하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 제공한다. 다음에, 감쇠가 적은 무선 통신을 위한 저주파수 RF 신호는 전송 선로를 통해 송신되는 한편, 전송 선로로부터 분기된 분기 회로로부터 하위-레벨 유닛을 향해 무선 안테나를 이용하여 송신된 무선 통신 RF 신호의 주파수는 하위-레벨 유닛에 적합한 높은 주파수로 설정됨으로써, 전송 선로 내의 신호 감쇠가 회피될 수 있다.
따라서, 본 발명은 선로가 긴 경우에도 전송 선로를 통해 통과하는 무선 통신 RF 신호의 감쇠를 감소시킬 수 있다. 그러나, 벽에 의해 분할된 복수의 방을 통과하도록 하나의 긴 전송 선로를 배치하는 것은, 특히 예컨대 벽이 강화 콘크리트로 이루어진 경우에, 벽을 관통하는 것이 물리적으로 가능하다고 할지라도 상당 한 양의 작업 비용을 필요로 한다. 또한, 예컨대 건물의 하나 이상의 방을 차용한 거주자의 사무실의 경우에, 벽을 관통하는 작업은 건물의 소유주에 의해 해당 작업이 승인되지 않는 한 일반적으로 불가능하다.
다른 예로서 철도 기차의 차량칸 내에 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 설치하는 경우를 고려하면, 기차를 구성하는 차량칸 사이를 연결하는 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 설치하기가 무척 어렵다. 그 이유는 차량칸이 그 운행 중에 서로에 대해 언제나 흔들리고 있고, 인접한 차량칸 사이의 상대적 위치 관계는 언제나 변동되기 때문이다. 하나의 고려 가능한 해결책은 상호 접속을 위해 인접한 차량칸 사이의 결합 구역 내에만 유연한 케이블을 이용하는 것이다. 최근에 제조되는 차량칸은 이러한 유연한 케이블을 그 내부에 매립하도록 설계될 수 있기는 하지만, 안전한 케이블 루트를 설계하는 것을 포함하여, 기존의 차량칸 내에 이러한 유연한 케이블을 추가적으로 설치하는 것이 일반적으로 상당히 어렵다. 또한, 기차의 배치가 대부분의 경우에 매일 바뀌기 때문에, 무선 통신 RF 신호 전송 선로의 길이만큼 유연한 케이블을 이용하는 것은 유연한 케이블의 접속 해제 작업 및 기차 배치가 변경될 때마다 다시 접속하는 작업이 필수적으로 되는 것에 의해 불편해진다. 따라서, 본 발명은 벽 등에 의해 분할된 복수의 방 내에 설치된 무선 통신 RF 신호 전송 선로들 간에 무선 안테나를 이용하여 무선 통신 RF 신호를 중계함으로써 본 발명의 상술된 주요 목적을 손상시키지 않으면서 저렴한 비용으로 긴 전송 선로를 구현할 수 있는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 더 제공한다.
추가하여, 본 발명은 상술된 최신 기술을 고려하여 이루어진 것이고, 본 발 명의 기본적인 목적은 전송 선로 길이의 연장을 실현할 수 있고, 전송 용량이 증가되며, 통신 환경의 유연한 설계를 가능하게 하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 무선 LAN 시스템에서의 고주파 송신을 위한 고주파수 마이크로-스트립 선로를 제공하고, 이러한 고주파수 마이크로-스트립 선로는 유전 재료로 이루어진 유전체층 및 도전성 재료로 이루어진 신호선이 도전성 재료로 이루어진 접지층 상에 연속적으로 놓여져 있는 적층형 구조를 갖고, 상기 신호선은 적층형 구조를 이루도록 연속적으로 배치된 유전 재료로 이루어진 유전체 플레이트 및 도전성 재료로 이루어진 패치(patch)를 각각 포함하는 패치 안테나에 전기적으로 결합된다.
본 발명은 스트립(얇은 플레이트)의 형태를 갖는 고주파수 선로에 속하고, 접지층 상에 유전체층 및 신호선이 연속적으로 배치된 적층형 구조를 갖는다. 그러므로, 비교적 간단한 구조가 실현되고, 긴 길이의 선로가 용이하게 제조될 수 있다. 결과적으로, 고주파수 마이크로-스트립 선로가 무선 LAN 시스템에 적용되면, 단일 선로에 의해 더 긴 길이가 적용될 수 있고, 선로들을 서로 겹쳐서 연결하기 위한 더 작은 개수의 접합부 및 선로를 통해 전송되는 고주파의 더 작은 손실 등과 같은 점에서 고주파수 선로로서의 더 우수한 기본 특성이 보장될 수 있다.
접지층이 본 발명의 구조물에서와 같이 오로지 한 면 상에만 배치될 때, 접지층이 배치되지 않은 유전체 층의 한쪽 표면은 완전히 개방된 상태로 유지되고, 해당 선로가 효과적인 고주파수 선로로서 기능하는 것에 실패하게 되기 때문에 고주파의 손실은 증가된다는 것이 널리 알려져 있었다. 그러나, 본 발명의 고주파수 선로를 실제적으로 제조 및 실험한 결과, 본 발명자들은 접지층이 본 발명의 고주파수 선로의 단면 구조와 같이 유전체층의 한 쪽 표면 위에 배치되지 않은 경우에도, 유전체층의 유전 상수 및 유전 손실을 적절히 설정함으로써 접지층이 배치되지 않은 유전체층의 표면으로부터의 고주파 손실이 거의 발생되지 않는다는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명에서, 서비스 영역 내의 슬레이브 유닛 또는 단말을 접속하는 몇 개 또는 다수의 고주파 송신 및 수신 안테나는 해당 영역을 향하는 방위를 갖는 분리 가능형 패치 안테나로서 구성된다.
그러므로, 고주파수 결합을 위해 접지층 내에 제공된 개구 및 분기 회로는 더 이상 필요하지 않고, 안테나는 패치 안테나를 단지 분리 가능하게 부착함으로써 간단하고 용이하게 설치될 수 있다. 그러므로, 안테나 자체의 설치 및 안테나의 설치 지점이 선로가 설치되거나 이용될 때의 영역 내의 조건에 따라서 수정되어야 하거나, 환경의 변화가 있을 때, 고주파수 선로 그 자체를 변형하지 않으면서 고주파의 누설없이 단지 패치 안테나를 탈착 및 접착함으로써 원하는 대로 이러한 변형을 실행할 수 있다.
추가하여, 본 발명의 고주파수 선로는 비교적 작은 단면적 및 부피를 갖기 때문에, 설치될 때 비교적 작은 공간을 필요로 하고, 그에 따라 해당 영역 내에서 요구되는 고주파수 선로가 긴 경우에도 시간, 노동 및 설치 비용을 포함하는 전체 비용이 낮은 레벨로 억제될 수 있게 된다. 또한, 해당 영역 내의 통신 슬레이브 유닛에 따라서, 고주파수 결합을 위한 개구로서 기능하는 패치 안테나는 고주파수 선로 상의 선택적 위치(해당 영역 내의 원하는 위치)에 간단하게 배치될 수 있다.
고주파수 선로가 유연성을 갖는 재료로 이루어질 때, 고주파수 선로는 그 자체로 연성을 갖는다. 그러므로, 소정의 영역 내의 무선 LAN 시스템에서, 고주파수 선로는 고주파수 선로의 설치가 요구되는 이러한 장소를 포함하는 어떠한 장소 내의 영역의 설치 조건에 따라서 자유롭게 선택적으로 설치 및 제거될 수 있지만, 설치 등을 위한 작업을 실행하는 것은 어려운 일이다. 또한, 유연한 고주파수 선로가 요구에 따라 코일의 형태로 감길 수 있기 때문에, 설치 작업 및 설치 장소로의 이송에 요구되는 것과 같은 고주파수 선로의 취급이 용이해진다.
본 발명은 기본적으로 상술된 특징을 갖고, 다음과 같은 바람직한 실시예를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 패치 안테나는 신호선의 바로 위에 배치된다. 이러한 특징을 가지고, 접지층의 폭 및 그에 따른 고주파수 선로의 폭은 좁아질 수 있고 그에 따라 보다 소형의 구조가 구현된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 패치 안테나는 신호선 부근에 배치되고, 패치 안테나는 피더(feeder)에 의해 신호선에 결합된다. 이러한 특징은 패치 안테나에 공급되는 고주파에 위상차를 제공하고, 그에 따라 패치 안테나 중 사전 결정된(특정한 또는 선택된) 패치 안테나의 방향을 제어한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사전 결정된 하나 이상의 패치 안테나와 신호선 사이의 결합 비율은 신호선의 중심축에 대한 사전 결정된 패치 안테나의 중심축의 상대적 위치를 변경시킴으로써 조정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사전 결정된 패치 안테나의 중심축의 상술된 상대적 위치는 면 내의 사전 결정된 패치 안테나의 방향을 변경함으로써 변경된다. 이러한 특징은 사전 결정된 하나 이상의 패치 안테나와 신호선 사이의 결합 비율이 용이하게 조정될 수 있게 한다.
본 발명을 가지고, 사전 결정된 패치 안테나의 방향은 패치 안테나에 공급되는 고주파에 위상차를 부여함으로써 제어되고, 이것에 의해 타겟 슬레이브 유닛 또는 단말에 대한 접속이 최고의 통신 감도로 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사전 결정된 패치 안테나의 방향은 패치 안테나 중 사전 결정된 패치 안테나들 사이의 간격을 조정함으로써 상술된 위상차를 부여하여 간단하게 제어될 수 있다.
또한, 사전 결정된 패치 안테나의 방향은 사전 결정된 패치 안테나를 위한 피더의 길이를 조정함으로써 상술된 위상차를 부여하여 간단하게 제어될 수 있다.
고주파수 마이크로-스트립 선로의 단은 평면도 내에서 사전 결정된 경사각을 갖는 형상을 가질 수 있고, 2개의 고주파수 마이크로-스트립 선로는 각각 사전 결정된 경사각을 갖는 각각의 단에서 서로에 대해 겹쳐서 연결(spliced)될 수 있다. 이러한 특징은 고주파수 마이크로-스트립 선로가 누설없이 서로에 대해 용이하게 겹쳐서 연결될 수 있게 한다.
본 발명의 다른 실시예들은 다음과 같다.
고주파수 마이크로-스트립 선로는 서비스 영역의 형상과 일치하는 굽힘부(bent portion)를 갖는다(즉, 선로는 구부러지면서 이용됨). 이러한 특징을 가지고, 마스터 유닛으로부터의 양호한 가시성을 갖지 않는 영역 내에서도 우수한 통신 품질을 제공하고, 전체 영역 내에 우수한 통신 품질을 보장할 수 있다.
패치 안테나의 표면과 고주파수 마이크로-스트립 선로의 설치 표면 사이에 소정의 공간이 유지되고, 패치 안테나의 방사 구역(radiating section)은 그 주변에서 격리된다. 이러한 특징을 가지고, 송신 및 수신되는 신호의 레벨을 증가시켜서 통신 S/N을 향상시키고, 안정한 품질을 유지할 수 있게 된다.
패치 안테나는 상이한 주파수를 갖는 고주파를 각각 송신 및 수신하기 위해서 2가지 이상의 종류의 패치 안테나로 구성된다. 이와 다르게, 청구항 제 13 항에 기재된 바와 같이, 패치 안테나는 서로 다른 주파수를 갖는 고주파를 각각 송신 및 수신하기 위한 직사각형 패치 안테나로 구성된다. 이러한 특징 중 하나를 가지고 고주파수 마이크로-스트립 선로는 상이한 주파수를 갖는 복수의 고주파 각각에 대한 우수한 통신 품질을 보장할 수 있다.
전기적으로 결합된 패치 안테나를 포함하는 고주파수 마이크로-스트립 선로의 대향하는 단은 동축 커넥터(coaxial connectors)를 통해 동축 케이블에 접속되고, 접속된 고주파수 마이크로-스트립 선로는 상호 접속된 동축 케이블 내에서 고주파수 마이크로-스트립 선로형 안테나로서 기능한다. 이러한 특징은 대들보 등과 같이 천정의 큰 돌출부를 우회하도록 형성된 고주파수 마이크로 스트립 선로의 굽힘부에서 발생될 수 있는 고주파의 손실 또는 반사를 억제하여, 사무실 내의 어떤 장소에서도 높은 비트 레이트로 무선 통신이 가능하게 하고, 통신 품질의 불균일성이 존재하지 않는 통신 환경을 구현하는 데 효과적이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 고주파수 마이크로-스트립 선로는 실내 공간 내에 설정된 서비스 영역을 갖는 실내용 무선 LAN 시스템에 적합하게 적용된다. 물론, 고주파수 마이크로 스트립 선로는 또한, 아케이드, 대합실, 터미널 및 대형 일시적 구조물 이벤트 사이트 등과 같은 구조물 내부 공간뿐만 아니라 외부 공간도 포함하는 다른 소정의 영역에도 적용될 수 있다.
높은 비트 레이트 통신을 가능하게 하는 상술된 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 무선 LAN 이동국 단말 안테나용으로 무선 LAN 기지국에 대해 무선 LAN 시스템을 위한 고주파를 통신하는 무선 LAN 안테나를 제공하는 것을 목표로 하는데, 이러한 무선 LAN 안테나는 서로에 대해 편파-면(polarization-plane)의 회전 방향이 상이한 복수의 원형 편파 안테나 소자로 구성되고, 고주파수 선로 상에서 안테나 소자들 사이에 배치되는 안테나를 포함하며, 무선 LAN 안테나는 접지층 상에 연속적으로 배치된 유전체층 및 신호선을 각각 구비하는 고주파수 마이크로-스트립 선로가 서로에 대해 실질적으로 병렬이 되도록 인접하게 배열되는 구조를 갖고, 서로 편파-면 회전 방향이 상이한 상기 복수의 원형 편파 안테나 소자는 각각의 상기 고주파 마이크로-스트립 선로 상에서 그 사이에 간격을 두고 교대로 정렬되며, 서로 편파-면 회전 방향이 상이한 상기 원형 편파 안테나 소자는 실질적으로 동일한 위치에서 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로 상에 서로 인접하도록 정렬된다. 그에 따른 무선 LAN 안테나는 무선 LAN 내의 기지국 안테나 및 이동국 안테나 중 어느 하나로서 이용될 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 사이에서 무선 LAN 시스템을 위해 고주파를 통신하도록 상기 무선 LAN 시스템 내에서 이용되는 무선 LAN 안테나를 제공하는데, 이러한 무선 LAN 안테나는 유전체층 및 신호층이 접지층 상에 연속적으로 배치되어 있는 고주파수 마이크로-스트립 선로 구조를 갖는 고주파수 선로 및 상기 고주파수 선로 상에 배치되고, 서로에 대해 편파-면 회전 방향이 상이한 복수의 원형 편파 안테나 소자를 포함하고, 편파-면 회전 방향이 상이한 상기 복수의 원형 편파 안테나 소자는 그 사이에 있는 상기 고주파수 선로 상에 배치되며, 상기 원형 편파 안테나 소자는 상기 고주파수 선로의 양쪽 면에 배치된다.
그러한 실시예에서, 고주파수 선로는 복수의 신호선이 접지층 및 유전체층으로 이루어진 베이스 플레이트(base plate) 상에 배치되는 고주파수 마이크로 스트립 선로 구조를 구비할 수 있다.
원형 편파 안테나 소자는 복수의 신호선 상에서 실질적으로 동일한 위치에 정렬될 수 있다.
바람직하게는, 복수의 신호선 상에서 실질적으로 동일한 위치에 정렬되는 원형 편파 안테나 소자는 서로 편파-면 회전 방향이 상이한 원형 편파 안테나 소자이다.
바람직하게는, 무선 LAN 시스템은 복수의 원형 편파 안테나 소자의 송신/수신 상태를 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
제어 유닛은 복수의 원형 편파 안테나 소자의 송신/수신 상태를 전환하는 제어 회로일 수 있다.
바람직하게는, 고주파수 선로는 예로서, 복수의 신호선이 접지층 및 유전체층으로 이루어진 베이스 플레이트 상에 배치되는 고주파수 마이크로 스트립 선로 구조를 구비하고, 제어 유닛은 예로서 베이스 플레이트 상에 배치된 복수의 신호선의 접속/접속 해제 상태를 전환하는 제어 회로이다.
또한, 본 발명은 단말용의 무선 LAN 카드를 제공하는데, 여기에서 아래에 언급될 바람직한 실시예를 포함하여 상술된 특징을 구비하는 단말 안테나는 무선 LAN 이동국에서 이용되는 단말용의 무선 LAN 카드 내에 포함된다.
또한, 본 발명은 아래에 언급될 바람직한 실시예를 포함하여 상술된 특징을 구비하는 단말 안테나를 포함하는 무선 LAN 이동국과, 서로 편파-면 회전 방향이 상이하고, 안테나 소자들 사이의 고주파수 선로 상에 교대로 배치되는 복수의 원형 편파 안테나 소자로 구성되는 안테나를 포함하는 무선 LAN 기지국 사이에서 무선 통신 네트워크를 형성하는 무선 LAN 시스템을 제공한다.
상술된 본 발명의 특징을 가지고, 서로 편파-면 회전 방향이 상이한 복수의 원형 편파 안테나, 예를 들면, 우향 원형 편파 및 좌향 원형 편파를 송신하는 안테나는 무선 LAN 기지국 및 무선 LAN 이동국 단말에 모두 존재한다. 그러므로, 설치 공간을 3차원 공간으로서 관찰하면, 동일한 편파-면 회전 방향을 갖는 원형 편파 안테나는 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 단말 사이에서 장애물이 존재함에도 불구하고 우수한 가시성을 가지고 무선 LAN 기지국 및 무선 LAN 이동국 단말 양쪽에 언제나 존재한다. 결과적으로, 무선 LAN 기지국 안테나가 원형 편파 안테나를 포함할 때, 무선 LAN 이동국 단말 안테나의 위치 및 속성, 무선 LAN 기지국 안테나와 무선 LAN 이동국 단말 안테나 사이의 거리 등에 무관하게 높은 비트 레이트의 통신이 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나에서, 기본적으로 적어도 2개의 고주파수 마이크로-스트립 선로와, 서로 편파-면 회전 방향이 상이하고 고주파수 선로 상에 배치되는 원형 편파 안테나를 준비하도록 요구된다. 이것에 의해 보다 조밀하고 단순한 구조가 생성된다. 결과적으로, 본 발명의 단말 안테나는 이동국 내에서 이용되는 단말용의 무선 LAN 카드의 안테나에 용이하게 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나 및 무선 LAN 시스템은 실내 공간 내에 설정된 무선 통신 네트워크를 형성하는 영역 내의 실내용 무선 LAN 시스템에 적합하게 적용될 수 있는 한편으로, 이들은 또한 아케이드, 대합실, 터미널, 건물, 공장, 이벤트 사이트 및 다른 대형 구조물 내의 높은 비트 레이트 통신을 구현할 수 있다.
본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나에 안테나의 송신/수신 상태를 전기적으로 제어하는 스위치를 추가적으로 제공함으로써, 무선 LAN 기지국 내에 배치된 복수의 안테나 중에서 최적의 안테나를 보다 용이하게 송신/수신 안테나로서 선택할 수 있다는 추가적인 이점이 획득된다.
또한 추가적으로, 본 발명은 사전 결정된 상위-레벨 유닛 및 하위-레벨 유닛 사이에서 송신 및 수신된 무선 통신 RF 신호를 송신하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 제공하는데, 이러한 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 상위-레벨 유닛에 직접 또는 간접적으로 접속되고 무선 통신 RF 신호를 송신하는 하나 이상의 전송 선로와, 전송 선로 상의 여러 지점에 배치되고, 전송 선로에 대해 무선 통신 RF 신호를 분기 및 합체하는 분기/합체 수단과, 각각의 상기 분기/합체 수단마다 배치되고, 무선을 이용하여 상기 하위-레벨 유닛에 대해 상기 무선 통신 RF 신호를 송신 및 수신하는 무선 안테나와, 사전 결정된 상위-레벨 유닛과 하나 이상의 전송 선로 사이 및 그 사이에서 통신되는 무선 통신 RF 신호를 송신 및 수신하는 상기 복수의 전송 선로 사이의 하나 이상의 지점에 배치되는 무선 안테나를 포함한다.
이러한 특징을 가지고, 전송 선로가 먼 거리에 걸쳐 연장되는 경우에도 선로의 중심에 배치되고 무선 안테나를 포함하는 통신부 내에서 무선 통신 RF 신호를 처리(예를 들면 증폭)할 수 있다. 그러므로, 무선 통신 RF 신호의 감쇠가 적거나 없는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서, 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 상위-레벨 유닛 또는 전송 선로와 무선 안테나 사이에 접속된 주파수 상향 변환 수단 및/또는 상향-신호(up-signal) 증폭 또는 감쇠(attenuating) 수단과, 상위-레벨 유닛 또는 전송 선로와 무선 안테나 사이에 접속된 주파수 하향 변환 수단 및/또는 하향-신호(down-signal) 증폭 또는 감쇠 수단을 더 포함하고, 주파수 상향 변환 수단은 송신된 상향-신호의 상기 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하고, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 출력하며, 상향-신호 증폭 또는 감쇠 수단은 상향-신호의 세기를 변경하고, 주파수 하향 변환 수단은 송신된 하향-신호의 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하고, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 출력하며, 하향-신호 증폭 또는 감쇠 수단은 상기 하향-신호의 세기를 변경한다.
이러한 실시예를 가지고, 전송 선로가 길게 연장되는 경우에도, 증폭 또는 감쇠 수단은 무선 통신 RF 신호의 감쇠를 보상하거나, 전자파의 초과된 세기를 적절히 수정하거나, 전송 선로마다 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변경시킬 수 있어서, 사용되는 주파수 폭이 증가될 수 있다는 이점을 제공한다.
또한, 본 출원은 사전 결정된 상위-레벨 유닛 및 하위-레벨 유닛 사이에서 송신 및 수신된 무선 통신 RF 신호를 송신하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 제공하는데, 이러한 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 상위-레벨 유닛에 접속되고 무선 통신 RF 신호를 송신하는 전송 선로와, 전송 선로 상의 여러 지점에 배치되고, 전송 선로에 대해 무선 통신 RF 신호를 분기 및 합체하는 분기/합체 수단과, 각각의 분기/합체 수단마다 배치되고, 고주파를 이용하여 하위-레벨 유닛에 대해 무선 통신 RF 신호를 송신 및 수신하는 무선 안테나와, 각각의 분기/합체 수단과 대응하는 무선 안테나 사이에 접속되어, 분기/합체 수단에 의해 분기된 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하며, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 무선 안테나에 출력하는 주파수 하향 변환 수단과, 각각의 분기/합체 수단과 대응하는 무선 안테나 사이에 접속되어, 무선 안테나에 의해 수신된 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하고, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 분기/합체 수단에 출력하는 주파수 상향 변환 수단을 포함한다.
이러한 실시예를 가지고, 전송 선로 내의 무선 통신 RF 신호의 주파수(즉, 전송 선로 주파수)는 무선 안테나에 의해 송신 및 수신된 무선 통신 RF 신호의 주파수(즉, 무선 주파수)와 상이하게 될 수 있다. 그러므로, 전송 선로 주파수가 무선 주파수보다 낮아지게 함으로써, 전송 선로 내의 무선 통신 RF 신호의 전송 손실이 억제될 수 있다. 그러므로, 공지된 시스템에서 무선 주파수가 전송 선로 주파수와 동일한 경우에 비해서 전송 선로의 길이가 급격히 증가될 수 있다.
또한, 전송 선로 주파수와, 전송 선로 내의 복수의 분기부(무선 통신 RF 신호 분기/합체 구역)에서 이용되는 무선 주파수의 조합의 선택적인 설정뿐만 아니라, 이용된 무선 주파수의 (종류의) 개수보다 더 많게 이용된 전송 선로 주파수의 (종류의) 개수를 설정하는 것도 가능하다. 결과적으로, 이용 가능한 대역에 대한 큰 제한을 받고 있는 무선 주파수의 (종류의) 개수에 무관하게, 상이한 전송 선로 주파수의 여러 신호(채널 신호)를 중첩 관계로 포함하는 무선 통신 RF 신호가 통신 선로를 통해 전파되어 신호 발진이 회피될 수 있고, 전송 선로의 신호 전송 용량의 급격한 증가가 획득될 수 있다. 또한, 무선 통신 환경은 인접한 영역 내의 무선 안테나들 사이에서 서로 상이하도록 무선 주파수를 설정하여, 전자파 사이의 간섭을 방지한다는 점에서 보다 유연하게 설계될 수 있다.
하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단은 여러 방식으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단은 하나의 주파수 발진기와, 입력된 무선 통신 RF 신호 및 하나의 주파수 발진기로부터의 발진 신호(oscillation signal)를 혼합하는 별도의 주파수 혼합기와, 주파수 혼합기로부터 출력 신호를 수신하는 별도의 대역 통과 필터(separate band-pass filters)를 포함할 수 있다.
이러한 특성을 가지고, 전송 선로로부터 분기된 무선 통신 RF 신호가 상이한 주파수의 복수의 채널 신호(무선 통신 RF 신호)를 중첩 관계로 포함하는 경우에도, 오로지 원하는 채널 신호만을 대역 통과 필터에 의해 식별할 수 있다. 추가하여, 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단 모두에 의해 하나의 주파수 발진기를 공유하는 더 간단한 구조를 획득할 수 있다.
또한, 각각의 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단은 발진 주파수를 변경시키는 제 1 및 제 2 주파수 발진기와, 입력된 무선 통신 RF 신호 및 제 1 주파수 발진기로부터의 발진 신호를 혼합하는 제 1 주파수 혼합기와, 제 1 주파수 혼합기로부터 출력 신호를 수신하는 대역 통과 필터와, 대역 통과 필터로부터의 출력 신호 및 제 2 주파수 발진기로부터의 발진 신호를 혼합하는 제 2 주파수 혼합기를 포함할 수 있다.
이러한 실시예에서, 주파수 변환은 2개의 단계로 실행되는데, 제 1 주파수 혼합기가 주파수 변환을 실행(제 1 단계)하여 원하는 채널 신호(채널 주파수)를 식별하고, 제 2 주파수 혼합기가 주파수 변환을 실행(제 2 단계)하여 상대 측(출력 측)의 주파수와 일치시킨다.
이러한 특징을 가지고, 전송 선로로부터 분기된 무선 통신 RF 신호가 상이한 주파수의 복수의 채널 신호(무선 통신 RF 신호)를 중첩 관계로 포함하는 경우에도, 오로지 원하는 채널 신호만을 대역 통과 필터에 의해 식별할 수 있다. 추가하여, 대역 통과 필터를 교체할 필요 없이, 입력/출력 신호로서 이용된(식별된) 주파수에 따라서 각 주파수 발진기 내에 발진 주파수의 설정을 단지 변경함으로써 실제적 조건에 대한 적응이 이루어질 수 있다. 그러므로, 전송 선로 주파수 및 이용될 무선 주파수 사이의 조합 중 원하는 것을 선택적으로 설정하는 것이 용이해진다. 예를 들면, 각 주파수 발진기로서 합성기(synthesizer)를 이용함으로써, 무선 통신 RF 신호 전송 장치가 배치된 위치에 주파수 조합이 설정될 수 있게 한다는 점에서 유연한 적응이 실현될 수 있다.
송신 측 및 수신 측에서 동일한 무선 주파수를 이용하는 TDD 방법이 무선 통신 RF 신호 전송 장치가 적용될 통신 시스템 내의 통신 방법으로서 이용되면, 송신된 신호(하향 방향에서의 무선 통신 RF 신호)가 주파수 상향 변환 수단 회로 측으로 크립(creep)되고, 크립된 신호(무선 통신 RF 신호)가 추가적으로 하향 주파수 변환 수단으로 크립되어, 루프를 형성할 가능성이 존재한다. 이러한 루프가 형성되면, 다중 경로 페이딩의 경우에서와 마찬가지로 통신 품질이 저하된다. 이러한 문제는 여러 방법에 의해 해결될 수 있다..
예를 들면, 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 제 1 순환기 및 제 2 순환기 중 하나 또는 모두를 더 포함할 수 있고, 제 1 순환기는 분기/합체 수단, 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속하며, 제 2 순환기는 무선 안테나, 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속한다.
이러한 특징을 가지고, 무선 통신 RF 신호의 송신 방향은 순환기에 의해 실질적으로 조정될 수 있다. 보다 구체적으로, 제 1 순환기는 분기/합체 수단으로부터 주파수 하향 변환 수단을 향하는 방향 및 주파수 상향 변환 수단으로부터 분기/합체 수단을 향하는 방향으로 무선 통신 RF 신호의 송신 방향을 조정할 수 있다. 제 2 순환기는 주파수 하향 변환 수단의 송신 방향을 무선 안테나를 향하는 방향 및 무선 안테나로부터 주파수 상향 변환 수단을 향하는 방향으로 조정할 수 있다. 결과적으로, 무선 통신 RF 신호가 크립되거나 루프를 형성하는 것을 방지하여, 우수한 통신 품질을 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 전송 선로 측 스위치(transmission line-side switch) 및 안테나 측 스위치(antenna-side switch) 중 어느 하나 또는 모두를 더 포함할 수 있고, 전송 선로 측 스위치는 분기/합체 수단을 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 대해 접속하도록 전환하며, 안테나 측 스위치는 무선 안테나를 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 대해 접속하도록 전환하고, 각각의 스위치는 상위 레벨 유닛으로부터의 사전 결정된 전환 신호에 따라서 전환된다.
TDD 방법에 따르면, 송신 및 수신 타이밍(즉, 하향-신호 및 상향-신호가 생성되는 타이밍)은 일반적으로 상위-레벨 유닛 측으로부터 제어된다. 그러므로, 상술된 특징을 가지고, 스위치는 하향-방향으로 무선 통신 RF 신호가 생성되는 동안에 무선 통신 RF 신호가 오로지 주파수 하향 변환 수단을 향해서만 흐르게 하고, 상향-방향으로 무선 통신 RF 신호가 생성되는 동안에 무선 통신 RF 신호가 오로지 주파수 상향 변환 수단을 향해서만 흐르게 하는 방식으로 전환될 수 있다. 결과적으로, 하향 방향 및 상향 방향의 무선 통신 RF 신호는 반대쪽으로 크립되는 것이 회피되고, 그에 따라서 루프의 형성이 방지된다.
또한, 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 무선 안테나를 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 안테나 측 스위치와, 주파수 하향 변환 수단 내의 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하는 신호 세기 검출 수단과, 신호 세기 검출 수단에 의해 검출된 결과에 따라서 안테나 측 스위치를 전환하는 스위치 제어 수단을 더 포함할 수 있다.
이러한 특징을 가지고, 스위치는 무선 통신 RF 신호가 하향-방향으로 생성(검출)되었는지 여부에 따라서 전환되기 때문에, 전환 신호를 공급하기 위해서 상위-레벨 유닛으로부터 연장되는 별도의 신호선을 배치할 필요없이 스위치를 자발적으로 전환하는 스위치 제어 수단에 의해 무선 통신 RF 신호가 하나의 측으로부터 다른 측으로 크립되는 것이 방지된다.
안테나 측 스위치를 제공하는 경우에, 분기/합체 수단, 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속하는 순환기를 제공하는 것은 무선 통신 RF 신호의 크립을 방지하는데 있어서 보다 효과적이다.
또한, 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 분기/합체 수단을 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 전송 선로 측 스위치와, 무선 안테나, 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속하는 순환기와, 주파수 상향 변환 수단 내의 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하는 신호 세기 검출 수단과, 신호 세기 검출 수단에 의해 검출된 결과에 따라서 전송 선로 측 스위치를 전환하는 스위치 제어 수단을 더 포함할 수 있다.
이러한 특징을 가지고, 스위치는 무선 통신 RF 신호가 상향-방향으로 생성(검출)되었는지 여부에 따라서 전환되기 때문에, 전환 신호를 공급하기 위해서 상위-레벨 유닛으로부터 연장되는 별도의 신호선을 배치할 필요없이 스위치를 자발적으로 전환하는 스위치 제어 수단에 의해 무선 통신 RF 신호가 하나의 측으로부터 다른 측으로 크립되는 것이 방지된다.
또한, 안테나 측 스위치 및 전송 선로 측 스위치는 하향-방향 및 상향-방향 모두로 무선 통신 RF 신호가 생성(검출)되는지 여부에 따라서 자발적으로 전환될 수 있다. 이러한 경우에, 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 분기/합체 수단을 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 전송 선로 측 스위치와, 무선 안테나를 주파수 하향 변환 수단 및 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 안테나 측 스위치와, 주파수 하향 변환 수단 내의 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하는 제 1 신호 세기 검출 수단과, 주파수 상향 변환 수단 내의 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하는 제 2 신호 세기 검출 수단과, 제 1 및 제 2 신호 세기 검출 수단에 의해 검출된 결과에 따라서 스위치를 전환하는 스위치 제어 수단을 더 포함한다.
신호 세기 검출 수단에 의한 신호의 검출로부터 각 스위치가 사전 결정된 온/오프 상태로 전환되기까지의 시간이, 신호(무선 통신 RF 신호)가 각 스위치에 도달하기까지 요구되는 시간보다 더 길다면, 신호의 머리 부분에서의 전제부(preamble portion)가 정규적으로 송신되지 않는다.
이러한 문제는 주파수 하향 변환 수단과 안테나 측 스위치 사이 및 주파수 상향 변환 수단과 전송 선로 측 스위치 사이의 하나의 지점 또는 두 지점에서 무선 통신 RF 신호의 전송을 지연하는 지연 수단을 배치함으로써 극복될 수 있다.
이러한 특징을 가지고, 지연 수단에 의해 제시된 지연 시간을 적절히 설정함으로써, 루트 접속의 전환이 무선 통신 RF 신호가 각 스위치에 도달하는 것과 동시에 또는 그 직전에 완료될 수 있고, 그에 따라서 손실된 신호의 머리 부분의 손실이 회피될 수 있다.
전송 선로는 예를 들면, 관형 도파관, 동축 케이블 및 스트립 선로 중 어느 하나일 수 있다. 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 상위-레벨 유닛과 하위-레벨 유닛 사이의 통신이 TDD 방법에 기초하여 실행되는 경우에 적용될 수 있다.
또한, 상술된 무선 안테나에 방향성을 부여함으로써, 무선파의 감쇠를 보상하고, 통신 거리를 증가시킬 수 있다. 추가하여, 다른 안테나의 무선파를 간섭하거나 그로부터 간섭받을 가능성이 감소될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치는 복수의 전송 선로가 존재하는 경우에, 전송 선로 간에 무선 안테나를 설치하는 것에 의해 전송 선로의 전체 길이의 증가에 기인한 무선 통신 RF 신호의 감쇠를 방지할 수 있다. 이러한 이점은 또한 상위-레벨 유닛과 전송 선로 사이에서도 획득될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전송 선로 내의 무선 통신 RF 신호의 주파수(즉, 전송 선로 주파수)는 무선 안테나에 의해 송신 및 수신된 무선 통신 RF 신호의 주파수(즉, 무선 주파수)와 상이하게 될 수 있다. 그러므로, 전송 선로 주파수가 무선 주파수보다 낮게 설정함으로써, 전송 선로 내의 무선 통신 RF 신호의 전송 손실이 억제될 수 있다. 그러므로, 공지된 시스템에서와 같이 무선 주파수가 전송 선로 주파수와 동일한 경우에서와 비교할 때 전송 선로의 길이는 크게 증가될 수 있다.
또한, 전송 선로 내의 복수의 분기부(무선 통신 RF 신호 분기/합체 구역)에서 이용되는 전송 선로 주파수 및 무선 주파수의 조합을 선택적으로 설정하는 것뿐만 아니라, 이용된 무선 주파수의 (종류의) 개수보다 더 많게 이용된 전송 선로 주파수의 (종류의) 개수를 설정하는 것도 가능하다. 결과적으로, 이용 가능한 대역에 대한 큰 제한을 받고 있는 무선 주파수의 (종류의) 개수에 무관하게, 상이한 전송 선로 주파수의 여러 신호(채널 신호)를 중첩 관계로 포함하는 무선 통신 RF 신호가 통신 선로를 통해 전파되어 신호 발진이 회피될 수 있고, 전송 선로의 신호 전송 용량의 급격한 증가가 획득될 수 있다. 또한, 무선 통신 환경은 인접한 영역 내의 무선 안테나들 사이에서 서로 상이하도록 무선 주파수를 설정하여, 전자파 사이의 간섭을 방지하거나, 개별적인 분기부(무선 통신 영역)에 대응하여 서로에 대해 상이한 전송 선로 주파수를 갖는 별도의 상위-레벨 유닛(마스터 유닛)을 할당한다는 점에 의해 보다 유연하게 설계될 수 있다.
추가하여, 순환기 또는 스위치를 가지고 무선 통신 하향-RF 신호 및 상향-RF 신호의 송신 방향을 조정함으로써, 무선 통신 RF 신호가 하향 변환 수단과 상향 변환 수단 사이에서 크립되고 루프를 형성하는 것을 방지하여 통신 품질을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 고주파수 선로의 일실시예를 도시하는 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 A-A선을 따라 획득된 단면도.
도 3은 본 발명의 고주파수 선로의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 고주파수 선로에 대한 또 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 패치 안테나의 일실시예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 5(a)는 안테나의 평면도이고, 도 5(b)는 안테나의 설명도.
도 6은 다른 실시예를 도시하는 평면도로서, 특히 도 6(a) 내지 도 6(d)은 패치 안테나를 도시하는 평면도.
도 7은 본 발명의 고주파수 선로가 실내용 무선 LAN 시스템에 적용되는 일실시예를 도시하는 사시도.
도 8은 본 발명의 고주파수 선로의 패치 안테나 결합 비율의 하나의 제어 모드를 도시하는 사시도.
도 9는 본 발명의 고주파수 선로의 패치 안테나 결합 비율의 다른 제어 모드를 도시하는 사시도.
도 10은 도 9에서 획득된 패치 안테나 결합 비율의 제어 결과를 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명의 고주파수 선로가 실내용 무선 LAN 시스템에 적용된 다른 실시예를 도시하는 정면도.
도 12는 도 7에 도시된 본 발명의 고주파수 선로를 부분적으로 도시하는 정 면도.
도 13은 본 발명의 고주파수 선로에서 안테나 방향성을 제어하는 일실시예를 도시하는 평면도.
도 14는 본 발명의 고주파수 선로에서 안테나 방향성을 제어하는 다른 실시예를 도시하는 평면도.
도 15는 본 발명의 고주파수 선로들 간의 접합부에 대한 일실시예를 도시하는 평면도.
도 16은 본 발명의 고주파수 선로들 간의 접합부에 대한 다른 실시예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 16(a)은 평면도이고, 도 16(b)은 단면도임.
도 17은 L 형상 배치도를 갖는 사무실을 도시하는 평면도.
도 18은 채널-형상 배치도를 갖는 사무실을 도시하는 평면도.
도 19는 본 발명의 고주파수 선로가 L-형상 배치도를 갖는 사무실에 배치된 일실시예를 도시하는 평면도.
도 20은 본 발명의 고주파수 선로가 채널-형상 배치도를 갖는 사무실에 배치된 일실시예를 도시하는 평면도.
도 21은 도 19의 실시예에 대한 3차원 도면.
도 22는 본 발명의 고주파수 선로가 기둥을 갖는 사무실에 적용된 일실시예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 22(a)는 사시도이고, 도 22(b)는 평면도임.
도 23은 공지된 고주파수 선로가 방들로 분할된 사무실에 적용된 일실시예를 도시하는 설명도.
도 24는 본 발명의 고주파수 선로가 방들로 분할된 사무실에 적용된 일실시예를 도시하는 설명도.
도 25는 본 발명의 고주파수 선로에 대한 또 다른 실시예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 25(a)는 평면도이고, 도 25(b)는 단면도임.
도 26은 본 발명의 고주파수 선로에 대한 또 다른 실시예를 도시하는 평면도.
도 27은 도 26에 도시된 고주파수 선로의 일례를 도시하는 사시도.
도 28은 도 26에 도시된 고주파수 선로의 다른예를 도시하는 사시도.
도 29는 본 발명의 고주파수 선로 및 동축 케이블이 서로 결합된 일실시예를 도시하는 사시도.
도 30은 도 29에 도시된 안테나 유닛의 일실시예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 30(a)은 정면도이고, 도 30(b)은 측면도임.
도 31은 도 29에 도시된 안테나 유닛의 다른 실시예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 31(a)은 정면도이고, 도 31(b)은 측면도임.
도 32는 도 29에 도시된 안테나 유닛(25a)의 일실시예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 32(a)는 정면도이고, 도 32(b)는 측면도임.
도 33은 본 발명의 기반이 되는 무선 LAN 시스템의 일실시예를 도시하는 정면도.
도 34는 본 발명의 기반이 되는 기지국 고주파수 선로의 일실시예를 도시하는 도면으로서, 도 34(a)는 사시도이고, 도 34(b)는 단면도임.
도 35는 본 발명의 기반이 되는 기지국 안테나의 일실시예를 도시하는 사시도.
도 36은 본 발명의 이동국 단말 안테나의 일실시예를 도시하는 사시도.
도 37은 본 발명의 이동국 단말 안테나의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 38은 본 발명의 이동국 단말 안테나를 이용한 무선 LAN 시스템의 일실시예를 도시하는 정면도.
도 39는 본 발명의 이동국 단말 안테나의 또 다른 실시예를 도시하는 정면도.
도 40은 본 발명의 이동국 단말 안테나의 또 다른 실시예를 도시하는 정면도.
도 41은 본 발명의 이동국 단말 안테나의 또 다른 실시예를 도시하는 정면도.
도 42는 무선 LAN 시스템이 공장 건물의 내부에 적용된 일례를 도시하는 설명도.
도 43은 본 발명에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치의 일실시예에 대한 평면도로서, 위로부터 볼 때 무선 통신 RF 신호 전송 장치가 벽에 의해 분할된 3개의 방 내부에 설치된 것을 도시하는 도면.
도 44는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치가 적용되고, 각각의 무선 통신 RF 신호 전송 선로가 설치된 복수의 차량칸을 위로부터 바라본 평면도.
도 45는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)를 이용한 무선 LAN 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 47은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X1) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 48은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 49는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X3) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 50은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 51은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X5) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 52는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X6) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 53은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X6) 내의 스위치의 전환 로직을 도시하는 표.
도 54는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X7) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 55는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X8) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 56은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 무선 LAN 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
도 57은 일반적인 무선 LAN 내에서 마스터 유닛과 슬레이브 유닛 사이의 전송 신호의 신호 레벨의 측정 결과의 일례를 도시하는 도면.
도 58은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 LAN 안테나의 일례를 도시하는 도면.
도 59는 도 58에 도시된 무선 LAN 안테나의 구조를 도시하는 도면.
도 60은 도 59에 도시된 안테나 구조의 조립된 상태를 도시하는 사시도.
도 61은 본 발명의 실시예에 따른 무선 LAN 안테나의 변형으로서 양면 안테나를 도시하는 단면도.
도 62는 도 61에 도시된 양면 안테나를 도시하는 사시도.
도 63은 양면 안테나의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 64는 양면 안테나를 이용한 무선 LAN 기지국의 일실시예를 도시하는 사시도.
도 65는 양면 안테나를 이용하는 무선 LAN 기지국의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 66은 도 64에 도시된 무선 LAN 기지국으로부터 방사된 전자파의 서로 다른 패턴을 도시하는 한 세트의 사시도.
도 67은 도 65에 도시된 무선 LAN 기지국으로부터 방사된 전자파의 여러 패턴을 도시하는 한 세트의 사시도.
도 68은 도 64 및 도 65에 도시된 전자파의 패턴을 도시하는 한 세트의 평면도.
도 69는 본 발명의 실시예에 따른 무선 LAN 안테나의 일면(one-sided type) 안테나 구조를 도시하는 단면도.
도 70은 본 발명의 실시예에 따른 무선 LAN 안테나의 양측형 안테나 구조를 도시하는 단면도.
도 71은 복수의 네트워크 그룹을 형성하는 공지된 무선 LAN 시스템의 일례를 도시하는 사시도.
도 72는 복수의 네트워크 그룹을 형성하는 공지된 무선 LAN 시스템의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 73은 도 72에 도시된 무선 LAN 시스템에 의해 통신이 가능한 적용 영역을 도시하는 평면도.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 고주파수 선로(1a)는 서비스 영역 내의 무선 LAN 시스템용으로 요구되는 길이를 갖는 얇고 긴 플레이트의 형태를 갖는다. 그의 단면(두께) 방향에서 고주파수 선로(1a)의 구조는 도 2에 도시되어 있다. 보다 구 체적으로, 도전성 재료로 이루어진 접지층(3) 상에서, 유전 재료로 이루어진 유전체층(2) 및 도전성 재료로 이루어지고 고주파를 유도하는 신호선(4)이 언급된 순서대로 연속적으로 적층되고, 그것에 의해 적층형의 유연한 구조를 제공한다.
일례로서 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 패치 안테나는 유전 재료로 이루어진 유전체 플레이트(8) 및 도전성 재료로 이루어진 패치(7)를 포함하고, 이들은 적층형 구조를 이루도록 연속적으로 배치되어 있다. 다음에, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 패치 안테나는 신호선(4) 상에 배치되고, 신호선(4)에 전기적으로 결합된다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 패치 안테나(6a-6c)는 예를 들면 L로 표시된 사전결정된 간격으로 신호선(4) 상에 배치된다. 패치 안테나의 개수는 자유롭게 선택될 수 있는데, 다시 말해서 적용 분야에 따라서 필요에 따라 하나 이상의 패치 안테나가 선택될 수 있다.
도 2에 도시된 고주파수 선로(1a)로 표시된 바와 같이, 신호선(4)은 유전체층(2) 내에 매립되고, 고주파수 선로(1a)의 길이 방향을 따라 연장된다. 이와 다르게, 도 3에 도시된 고주파수 선로(1b)로 표시된 바와 같이, 신호선(4)은 유전체층(2) 위로 돌출되거나 오목하게 되도록 배치될 수 있고, 고주파수 선로(1b)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다.
유전체층(2)은 신호선(4)과 동일한 면에 있는 유전체층(2)의 표면 상에 접지층이 배치되지 않고, 이 표면 측이 완전히 개방된 채로 유지될 때 고주파의 손실이 발생되지 않게 하는 조건을 충족시키도록 적절히 선택된다. 일반적으로, 고주파수 선로로부터의 고주파 손실은 주로 방사 손실, 도전체 손실 및 유전 손실로 나눠진 다. 그 중에서도 방사 손실을 감소시키기 위해서, 유전체층(2)은 높은 유전 상수를 갖는 것이 바람직하다. 유전 상수는 유전체층(2)의 유전 재료 자체의 유전 상수 및 유전체층(2)의 두께에 따라서 결정된다. 그러므로, 유전 재료 및 유전체 층(2)의 두께는 유전 상수를 증가시키도록 선택되는 것이 바람직하다. 그러나, 선로의 유연성은 재료의 유전 상수 및 유전체층의 두께가 증가됨에 따라 감소한다. 이러한 조건을 감안하면, 유전체층의 최적 재료 및 두께는 유연성이 요구되는 것에 따라 선택된다. 또한, 도전체 손실은 신호선(4)이 더 높은 상위 전기 전도도를 가질수록 감소된다. 그러므로, 신호선(4)의 최적 전기 전도도는 고주파수 선로용으로 요구되는 전기 전도도를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 유전 손실은 유전체층(2)의 유전 재료 자체에 따라서 결정되고, 그에 따라 낮은 유전 손실을 갖는 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
유전체층(2)은 무선 LAN 시스템에서 요구되는 신호의 주파수와 고주파의 손실 사이의 관계를 고려할 때 소정의 폭 및 두께를 갖도록 요구된다. 이러한 측면으로부터, 예를 들어, 기반이 될 사무실 등에서 이용되는 표준 실내용 무선 LAN 시스템을 가정하면, 유전체층(2)은 대략 0.1-2.0mm의 두께 및 대략 10-50mm의 폭을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 유전체층(2)의 유전 재료로서, 고주파의 방사 손실을 유발하지 않고, 상술된 바람직한 범위 내에서 선택된 유전체층(2)의 폭 및 두께의 면적에서 낮은 유전 손실을 갖는 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 유전 재료 그 자체는 테프론(등록 상표), 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 비닐 및 마일라(Mylar) 등과 같은 유전 수지 재료 중에서 선택되고, 유전 손실을 나타내는 지수(파라미터)인 유전 탄젠트(dielectric tangent)가 예를 들면 0.02 미만으로 낮은 값을 갖는 하나 이상의 재료로 이루어진 단일 또는 복합 조성으로서 이용된다. 이러한 유전 수지 재료는 본 발명의 고주파수 선로가 조성 등과 같은 조건의 적절한 설정을 갖는데 필수적인 바람직한 유연성을 유지할 수 있다.
본 발명의 고주파수 선로의 전체 두께는 고주파수 선로의 단면적 및 부피를 감소시키기 위해서 가능한 한 2mm 미만인 것이 바람직하다. 이러한 측면으로부터, 각각의 접지층(3) 및 신호선(4)의 두께는 가능한 한 얇은 것이 또한 바람직하다. 접지층(3)의 두께는 접지층(3)을 구성하는 얇은 플레이트의 강도가 보장된다면 0.2mm 미만인 것이 바람직하다. 또한, 고주파의 손실을 억제하기 위해서 접지층(3)이 유전체층(2)을 덮고 있기 때문에 접지층(3)의 폭은 유전체층(2)의 폭에 대응하도록 설정된다.
접지층(3)의 도전성 재료는 구리, 알루미늄, 주석, 금, 니켈 및 땜납(solder) 등과 같은 금속 및 합금 중에서 금속성의 우수한 도전성 재료가 되도록 적절히 선택되고, 금속 및 합금 중의 일부 또는 그 위에 수지상으로 도금한 합성물 또는 적층형 구조를 포함하는 여러 형태 중 어느 것으로도 이용된다. 이러한 재료 중에서, 금속 재료가 용이하게 얇은 플레이트로 가공될 수 있고, 유전 재료에 맞춰지는 유연성을 가지고 요구되는 얇은 플레이트의 강도를 나타내는 얇은 플레이트를 제공할 수 있기 때문이다.
고주파를 유도하는 신호선(4)은 상술된 금속성의 우수한 도전성 재료 중에서 선택되는 재료로 이루어진 얇은 배선 또는 얇은 플레이트로 형성된다.
그러므로, 본 발명의 고주파수 선로(1a)가 얇고 유연하기 때문에, 긴 플레이트의 형태가 아니라 긴 고주파수 선로가 감길 수 있는 코일의 형태를 가지고, 제조, 이송 설치 등에 용이하게 취급될 수 있다. 추가하여, 고주파수 선로(1a)는 예컨대 선로를 통해 전파하는 고주파의 손실이 낮은 점에서 고주파수 선로로서 우수한 기본 특성을 갖는다.
도 4의 고주파수 선로(1c)는 공지된 접착 재료로 이루어진 양면 접착 테이프 또는 시트 등과 같은 접착층(5)이 도 2에 도시된 고주파수 선로(1a)의 접지층(3)의 바닥면(표면)에 부착되는 다른 실시예를 도시한다. 접착층(5)을 이용하는 경우에, 접착층(5)은 선로의 접착이 요구되는 위치에 따라서 접지층(3)의 전체 또는 일부분에서 그의 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 적절히 부착된다. 접착층(5)은 소정 영역 내의 설치 조건에 따라서 고주파수 선로를 임의적 위치 또는 원하는 위치로 자유롭고 보다 용이하게 설치 및 제거할 수 있게 한다.
도 1에 도시된 고주파수 선로 상에 배치된 본 발명에 따른 각각의 패치 안테나(6a-6c)는 금속 도전성 재료로 이루어지고 고주파를 방사하는 방사 플레이트(패치)(7a) 및 도 5에 도시된 바와 같이 방사 플레이트(7a)와 유전체층(2) 사이에 개재된 유전체(플레이트)(8a)를 포함한다. 패치 안테나와 신호선을 전기적으로 결합하는 수단은 도 1에 도시된 것과 같이 신호선 상에 패치 안테나를 정렬하는 것 외에 다른 적절한 방식으로 실현될 수 있다. 예를 들면, 이하에 설명되는 도 13에서와 같이, 패치 안테나는 신호선(4) 옆에 정렬될 수 있고, 피더(feeder)는 그 사이 의 전기적 결합을 위해 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 방사 플레이트(7)의 평면 사각형 형태 대신에, 다른 원하는 안테나 형상은 또한 도 6(a) 내지 도 6(d)에 도시된 다양한 방사 플레이트의 평면도에 나타난 바와 같이 슬레이브 유닛 또는 단말의 구성 및 해당 영역 내의 수신 조건에 따라서 선택될 수 있다. 도 6(a)은 원형 방사 플레이트(7b)를 도시하고, 도 6(b)은 부분적으로 절단된 실질적인 원형 방사 플레이트(7c)를 도시한다. 도 6(c)은 코너 부분이 부분적으로 절단된 실질적인 사변형 방사 플레이트(7d)를 도시하고, 도 6(d)은 직사각형 방사 플레이트(7e)를 도시한다.
방사 플레이트(패치)(7a)의 도전성 재료는 고주파수 선로의 접지층을 형성할 도전성 재료로서 이용되는 것과 동일한 금속 재료로서 선택될 수 있다. 또한, 유전체(8a)의 유전 재료는 낮은 손실을 갖고, 고주파수 선로의 유전체층을 형성하기 위해 이용되는 유전 수지 재료와 동일하게 선택될 수 있다.
이와 같이 형성된 패치 안테나를 가지고, 안테나는 고주파수 선로로부터 용이하게 부착 및 탈착될 수 있다. 따라서, 무선 LAN 시스템의 안테나 구성이 예를 들면 사무실의 배치가 바뀌는 것에 따라서 변경되어야 하는 경우에도, 새로운 배치에 따라서 패치 안테나를 기본적으로 부착 및 탈착하기만 하면 된다. 다시 말해서, 고주파수 선로가 이미 설치되어 있는 전체 영역이 본 발명의 고주파수 선로에 의해 적용되는 한, 다시 고주파수 선로 자체를 설치하는 작업은 필요하지 않다.
또한, 결합 비율 및 이득 등과 같은 안테나의 기본 특성에 대해 이용된 무선 주파수의 수정을 필요로 하는 경우에, 그러한 수정은 재료 특성 및 방사 플레이트 와 유전체의 두께 등과 같은 패치 안테나 측 조선을 조정하거나, 요구되는 조건에 적합하도록 적응되는 다른 패치 안테나를 이용함으로써 쉽게 실행될 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 고주파수 선로(1a)가 실내용 무선 LAN 시스템에 적용된 일실시예를 도시하는 정면도이다. 도 7을 참조하면, 고주파수 선로(1a )는 건물의 내부 천정(해당 영역 내의 상부 공간)을 따라서 연장되도록 배치된다. 고주파수 선로(1a)의 한 쪽 단은 무반사 단말기(13)로서 형성되고, 무선 LAN 마스터 유닛(11)은 동축 케이블(12)을 통해 고주파수 선로(1a)의 다른 단에 접속된다. 무선 LAN 마스터 유닛과 통신하는 복수의 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹(단말 그룹)(9a, 9b, 9c)은 실내에 배치된다.
다음에, 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹(9a, 9b, 9c)의 배치(도 7에 불규칙적인 간격으로 배치됨)에 따라서, 패치 안테나(6a, 6b, 6c)는 각각의 대응하는 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹(해당 영역 내의)과 우수한 통신을 보장할 수 있도록 불규칙적인 간격(L2, L3)으로 고주파수 선로(1a) 상에 배치된다. 다르게 말하자면, 패치 안테나(6a)는 슬레이브 유닛 그룹(9a)에 대응하여 배치되고, 패치 안테나(6b)는 슬레이브 유닛 그룹(9b)에 대응하여 배치되며, 패치 안테나(6c)는 슬레이브 유닛 그룹(9c)에 대응하여 배치됨으로써, 각 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹에 대해 양호한 통신이 보장된다.
추가적으로, 본 발명의 고주파수 선로가 무선 LAN 시스템에 적용될 때, 고주파수 선로의 표면은 영역 또는 실내 공간 내의 페인트 또는 장식물에 부합되거나, 부식 방지 용도의 파우치(pouch)로 칠해지거나 피복될 수 있다.
본 발명의 고주파수 선로를 가지고도, 고주파수 선로를 통해 전송되는 고주파의 감쇠 레이트는 패치 안테나가 고주파수 선로에 부착되는 위치(장소)에 따라서 필연적으로 달라진다. 그러므로, 각 슬레이브 유닛에 대한 양호한 통신을 보장하기 위해서, 패치 안테나와 고주파수 선로 사이의 결합 비율은 패치 안테나가 고주파수 선로에 부착된 장소에 따라서(즉, 고주파의 감쇠 정도에 따라서) 최적 결합 비율로 조정되어야 한다.
보다 구체적으로, 도 7에서 패치 안테나(6a)와 고주파수 선로(1a) 사이의 결합 비율은 이웃한 영역 내의 슬레이브 유닛 그룹(9a)과 통신하기 위해 고주파수 무선파가 패치 안테나(6a)로부터 방사될 때 필요한 값을 획득하기 위해 계산된다. 다음으로 무선 LAN 마스터 유닛(11)의 출력 전력을 P(dB/m)로, 동축 케이블(12)의 길이를 Lc(m)로, 고주파의 감쇠 레이트를 Ac(dB/m)로, 패치 안테나(6a)와 고주파수 선로(1a)의 하나의 단(14) 사이의 거리를 L1로 가정하면, 패치 안테나(6a)로부터 방사될 전력 Pa(dB/m)은 슬레이브 유닛 그룹(9a)에 대한 소정의 최대 거리에서 다음의 식으로 계산된다.
Pa = (P - Lc × Ac - L1 × Am) × C1 [여기에서 Am은 고주파수 선로의 감쇠 레이트(dB/m)이고, C1은 패치 안테나(6a)와 패치 안테나(6a)의 위치에서 요구되는 고주파수 선로(1a) 사이의 결합 비율임]
실제 부착된 패치 안테나(6a)와 고주파수 선로(1a) 사이의 결합 비율이 요구되는 결합 비율(C1)보다 훨씬 클 때, 패치 안테나로부터 방사되는 전력이 낭비된다. 반대로, 실제 결합 비율이 요구되는 결합 비율(C1)보다 훨씬 작을 때, 방사된 전력은 불충분하고, 통신 영역이 좁아진다. 이것은 몇몇 슬레이브 유닛에서 통신 실패가 발생될 가능성을 초래한다. 이러한 이유 때문에, 패치 안테나와 고주파수 선로 사이의 결합 비율은 최적 결합 비율로 조정되어야 한다.
패치 안테나와 고주파수 선로 사이의 결합 비율은 (1) 패치 안테나의 중심축의 상대적 위치를 고주파수 선로의 신호선의 중심축으로 변경하고, (2) 패치 안테나의 방사 플레이트 및 유전체의 재료 특성 및 두께 등과 같은 패치 안테나의 조건을 조정함으로써 조정될 수 있다. 이러한 방법 중에서, 방법(1)은 상술된 상대적 위치를 변경하도록 소정 면 내의 관련 패치 안테나의 반향을 바꾸는 것에 의해 실제적으로 실행될 수 있다. 이러한 상술된 상대적 위치를 변경하도록 소정 면 내의 관련 패치 안테나의 반향을 바꾸는 실제적 방식은 고주파수 선로(1a)의 사시도인 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 도 8 및 도 9를 참조하면, A는 신호선(4) 또는 고주파수 선로(1a)의 길이 방향의 (길이 방향) 중심축을 나타내고, B는 고주파수 선로(1a)의 길이 방향으로 패치 안테나(6a)의 중심축을 나타낸다. 도 8은 상술된 상대적 위치가 패치 안테나(6a)의 중심축(B)을 신호선(4)의 중심축(A)으로부터 평행하게 거리(t)만큼 시프팅함으로써 변경되는 경우를 나타낸다. 또한, 도 9는 상술된 상대적 위치가 신호선(4)의 중심축(A)으로부터 각도(α)만큼 수평으로 시프팅되도록 패치 안테나(6a)의 중심축(B)을 회전함으로써 변경되는 경우를 나타낸다. 그러나, 도 8에 도시된 평행 이동 방식은, 거리(t) 및 상술된 상대적 위치의 변동이 고주파수 선로(1a) 및 신호선(4)의 폭에 대한 제한에 기인하여 제한되기 때문에 패치 안테나와 고주파수 선로 사이의 결합 비율을 조정하는 데 있어서 한계를 갖는 다. 다른 한편으로, 도 9에 도시된 경사 방법(turning method)은 이러한 제한의 영향을 받지 않고, 결합 비율이 비교적 큰 범위에 걸쳐 조정될 수 있게 한다.
도 10은 패치 안테나(6a)의 중심점으로부터 신호선(4) 또는 고주파수 선로(1a)의 중심축(A)까지의 거리가 도 9에 도시된 경사 방식에 의해 변경될 때 패치 안테나와 고주파수 선로 사이의 결합 비율이 변동되는 것을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 패치 안테나(6a)의 중심점으로부터 중심축(A)까지의 거리가 증가됨에 따라 결합 비율이 감소되는 것이 확인되고, 그에 따라 결합 비율이 조정될 수 있다.
도 7에 도시된 무선 LAN 시스템에서, 패치 안테나(6a, 6b, 6c) 중 인접한 2개로부터 방사된 고주파 사이의 누화는 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹의 배치에 따라 발생될 수 있다. 이러한 문제를 대처하기 위해서, 반대 방향의 원형 편파를 송신하는 원형 편파 안테나(6d, 6e, 6f)는 도 11에 도시된 바와 같이 교대로 배치된다. 보다 구체적으로 도 11의 실시예에서, 패치 안테나(6e)는 좌향 원형 편파 안테나로서 구성되고, 패치 안테나(6a)에 인접한 패치 안테나(6d, 6f)는 각각 우향 원형 편파 안테나로서 구성되어, 패치 안테나(6e)에 대응하는 좌향 원형 편파 단말(9d)에 의해 수신된 고주파에 의해 패치 안테나(6d, 6f)로부터 방사된 고주파의 누화를 방지한다. 또한, 단말(9d)의 무선 LAN 안테나가 선형 편향 안테나인 경우에도, 패치 안테나(6e, 6d, 6f)로부터 방사된 고주파의 결과적 파장을 수신하면서 이들 파장들이 서로 상쇄하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 패치 안테나에 공급되는 고주파들 간에 위상차를 제공함으로써, 최고 통신 감도를 갖는 영역 내의 타겟 슬레이브 유닛 또는 단말에 대한 접속을 형성함으로써, 관련 패치 안테나의 방향을 제어하는 방법에 대해 설명하고자 한다.
일례로서 도 12를 고려하면, 전자파는 일반적으로 패치 안테나(6a, 6b)로부터 앞쪽 방향으로 방사된다. 그러나, 슬레이브 유닛 그룹 또는 단말이 고주파수 선로(1a)의 바로 앞(또는 바로 아래)에 위치되지 않거나, 고주파수 선로(1a) 그 자체가 벽 근처에 설치되어 슬레이브 유닛 그룹 또는 단말이 고주파수 선로(1a)의 바로 앞에 위치되지 않으면, 전자파는 슬레이브 유닛 그룹 또는 단말을 향하는 것이 아닌 원치 않는 방향으로 불필요하게 방사되고, 그에 따라 효율이 낮아지게 하는 결과를 초래한다. 이러한 이유 때문에, 관련 패치 안테나의 방향을 제어함으로써 전자파가 슬레이브 유닛 그룹 또는 단말을 향해 전파되도록 전자파의 방사 방향을 제어하여야 한다.
관련 패치 안테나의 방향성은 패치 안테나에 공급되는 고주파수 신호의 위상을 조정함으로써 제어될 수 있다. 공급된 신호의 위상을 조정하는 방법은 고주파수 선로 내의 유효 파장과 및 패치 안테나의 설치 간격 사이의 관계를 조정하는 것이다. 패치 안테나에 공급되는 고주파수 신호 사이의 위상차는 고주파수 선로 내에 설치된 패치 안테나의 간격에 대응하는 위상차로서 주어진다. 예를 들면, 고주파수 선로(1a) 내의 유효 파장이 λ이고, 패치 안테나(6a, 6b)의 설치 간격(L)이 1.25×λ이면, 도 12에서, 이러한 패치 안테나로부터 방사되는 전자파는 1.25 파장의 위상차를 가진다. 하나의 주기가 2π에 해당하기 때문에, 패치 안테나(6a)에서 위상차가 0인 경우에 패치 안테나(6b)에서의 위상차는 0.5π(또는 2.5π)이다.
도 12는 이러한 상황에서 고주파가 패치 안테나(6a, 6b)로부터 방사되는 방식을 나타낸다. 도 12는 도 7에 도시된 고주파수 선로(1a)를 부분적으로 도시하는 정면도이다. 도시된 바와 같이, 패치 안테나(6a, 6b)로부터 방사된 고주파의 조합으로서의 결과적 파장(화살표로 표시됨)은 위상차에 따라서 안테나의 순방향으로부터 오프셋된 방향(화살표로 표시됨)으로 방사된다. 다시 말해서, 관련 패치 안테나의 방향성은 고주파수 선로 내의 유효 파장에 관련하여 패치 안테나의 설치 간격을 조정함으로써 어떠한 원하는 방향을 향해서도 제어될 수 있다. 그러나, 이러한 조정 방법은 고주파수 선로가 대향하도록 배치되는 방향에서만 안테나 방향을 제어할 수 있다. 또한, 이러한 조정 방법은 패치 안테나(6a, 6b) 사이의 거리(L2)가 파장의 몇 배의 내에 속하는 경우에 적용될 수 있다.
공급된 신호의 위상을 조정하는 다른 방법으로서, 고주파수 선로가 대향하도록 배치된 방향에 무관하게 어떠한 원하는 방향을 향해서도 안테나 방향을 제어할 수 있는 방법을 이하에 설명한다. 고주파수 선로의 평면도인 도 13에 도시된 바와 같이, 패치 안테나(6g, 6h)는 신호선(4)의 양쪽(신호선(4) 부근)에 배치된다. 패치(7f, 7g)는 각각 피더(15a, 15b)를 통해 신호선(4)에 전기적으로 결합된다. 다음에, 피더(15a, 15b)의 길이는 서로 상이하게 조정된다(도 13에서, 피더(15a)는 피더(15b)보다 더 긴 길이를 가짐). 결과적으로, 각 패치 안테나의 방향은 패치 안테나(6g, 6h)에 공급되는 신호의 위상을 조정함으로써 자유롭게 제어될 수 있다.
도 14는 도 13에 도시된 복수의 패치 안테나를 원하는 오프셋 각도에 따라서 미리 적절히 조합되도록 정렬함으로써 마련된 패치 안테나를 도시하는 평면도이다. 보다 구체적으로, 패치 안테나(6i, 6j)는 서로에 대해 시프팅된 위치에서 신호선(4)의 양쪽에 배치된다. 다음에, 패치 안테나(6i, 6j)에 공급되는 신호의 위상은 패치(7h, 7i, 7k, 7j)에 접속된 피더(15c, 15d)의 각각의 길이 또는 피더(15c)의 분기된 선로의 각각의 길이, 또는 피더(15d)의 분기된 선로의 각각의 길이를 조정함으로써 조정된다. 결과적으로, 각 패치 안테나의 방향을 자유롭게 제어할 수 있다. 다시 말해서, 안테나 방향성은 패치 안테나(6g, 6h, 6i, 6j)를 미리 마련하고, 이들은 안테나 방향을 원하는 방향으로 제어하기에 적합한 조합으로(요구되는 대로)부착함으로써 고주파가 방사되는 각각의 위치에서 자유롭게 제어될 수 있다.
본 발명의 고주파수 선로를 서로에 대해 겹쳐서 연결하는 바람직한 실시예를 이하에 설명할 것이다. 상술된 바와 같이, 본 발명의 고주파수 선로는 각각 2-5m 또는 그 이상의 길이로 제조될 수 있다. 다르게 말하자면, 본 발명의 고주파수 선로는 단일 선로가 무선 LAN 시스템의 영역의 길이를 포함할 수 있을 정도의 길이로 제조될 수 있다. 그러나, 해당 영역 내의 조건에 따라서, 본 발명의 고주파수 선로는 인접한 방 또는 바닥(밑바닥)이 서로 연결된 경우에 그 길이 방향으로 서로에 대해 걸쳐서 연결될 필요가 있다. 이러한 경우에, 접합부에서 고주파의 누설 또는 손실을 방지하고, 겹쳐 연결하는 작업의 복잡성을 제거하도록 요구된다.
도 15는 고주파수 선로를 서로에 대해서 그 길이 방향으로 겹쳐 연결하는 일실시예를 도시하는 평면도이다. 도 15를 참조하면, 접합부(16) 내에서 고주파수 선로(1a)는 고주파수 선로(1a)의 길이 방향에 대해 수직한 면을 갖는 평면 단(planar ends)을 구비한다. 참조 부호(4a)는 구리 호일 등과 같이 도전성 금속으 로 이루어진 얇은 시트의 형태를 갖고, 고주파수 선로(1a)의 신호선(4)을 서로에 대해 겹쳐서 연결하는 데 이용되는 짧은 신호선을 지칭한다. 이러한 겹쳐서 연결하는 방법을 가지고, 신호선(4)을 통해 하나의 고주파수 선로(1a)로부터 전파되는 고주파수 신호는 고주파수 선로(1a)가 불연속적인 접합부(16)에서 반사된 파장을 부분적으로 유발하는 경향이 있다. 반사파는 무선 LAN 시스템의 다중 경로 성분이 되고, 반사파의 양에 따라서 통신된 데이터의 에러 레이트를 증가시킬 수 있다.
도 16은 접합부(16)에서 반사된 파장의 양을 감소시키는 겹쳐서 연결하는 방법의 다른 바람직한 실시예를 나타낸다. 도 16(a)은 표면 측으로부터 고주파수 선로들 간의 접합부를 바라 본 평면도이고, 도 16(b)은 도 16(a)에 도시된 접합부를 뒤쪽에서부터 바라 본 단면도이다. 도 16(a) 및 도 16(b)에서 확인된 바와 같이, 도 16에 도시된 겹쳐서 연결하는 방법은, 고주파수 선로(1a)의 신호선(4)을 짧은 신호선(4a)을 이용하여 서로 겹쳐서 연결한다는 점에서 도 15에 도시된 방법과 유사하다. 그러나, 도 16(a)에 도시된 실시예에서, 고주파수 선로(1a)의 평면 단은 사전 결정된 경사각을 갖도록 형성된다. 사전 결정된 경사각을 갖는 평면 단은 서로 결합되어 고주파수 선로(1a)의 길이 방향에 대해 사전 결정된 경사각을 갖는 접합부(16)를 구성한다.
사전 결정된 경사각을 갖는 위와 같이 구성된 접합부(16)를 가지고, 고주파수 신호가 경사형 접합부(16)의 불연속 표면에서 부분적으로 반사됨에도 불구하고, 반사파는 완전히 동일한 위상을 갖는 것이 회피되고, 입사파들이 서로 다른 위치에서 반사되기 때문에 서로 다른 위상을 갖는 파장으로서 분산된다. 결과적으로, 서 로 다른 위상을 갖는 반사파는 서로 상쇄되고, 이러한 효과는 반사파의 전체 양을 감소시킨다. 추가하여, 고주파수 선로를 분리하기 위해 이용되는 신호선(4a)(도전체)은 평면 경사각을 갖도록 요구되지 않는다. 또한, 신호선(4a)은 솔더링 또는 기계적 압력에 의해 각 고주파수 선로(1a)의 신호선(4)에 전기적으로 접속된다.
또한, 본 발명의 고주파수 선로는 벽, 기둥 및 강철 선반 등과 같은 장애물이 존재하는 것에 의해 마스터 유닛으로부터 슬레이브 유닛으로 양호한 가시성이 제공되지 않는 영역 내에 고주파수 선로가 용이하게 설치될 수 있게 하는 효과를 갖는다. 서비스 영역의 형상에 부합되는 (굽힘 또는 구부림에 의해) 굽힘부를 갖는 형상인 본 발명의 고주파수 마이크로-스트립 선로를 이용함으로써, 마스터 유닛으로부터 슬레이브 유닛으로의 우수한 가시성을 갖지 않는 영역에서도 우수한 통신 품질이 제공될 수 있고, 전체 영역 내에서 우수한 통신 품질이 실현될 수 있다.
공지된 무선 LAN 안테나를 가지고, 같은 층 상에서도 양호한 가시성을 갖지 않는 영역 내에서 통신 품질이 저하되고 통신 비트 레이트가 낮아질 가능성이 매우 높다. 반대로, 본 발명의 고주파수 마이크로-스트립 선로는 유연하고, 직선형 고주파수 선로뿐만 아니라 해당 영역의 형상(즉 양호한 가시성을 갖지 않는 영역의 배치)에 부합되도록 고주파수 선로를 구부리는 것에 의해서 예를 들면 수평 또는 수직 등의 원하는 방향으로 구부려진 형태(고주파수 선로가 굽힘부를 갖도록 성형함)를 가질 수 있다. 따라서, 마스터 유닛으로부터의 양호한 가시성을 갖지 않는 영역 내에서도 우수한 통신 품질을 제공하고, 전체 영역 내에 우수한 통신 품질을 실현할 수 있다.
이러한 효과는 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 무선 LAN 마스터 스테이션이 도 17 또는 도 18에 도시된 바와 같은 L 또는 채널 형상 배치도(영역)를 갖는 사무실 또는 다른 방(10a, 10b)에 설치되면, 지금까지는 마스터 스테이션이 위치(I) 또는 위치(III)에 설치되는 경우에, 통신이 디스에이블(disabled)되거나, 마스터 스테이션을 향한 우수한 가시성이 제공되지 않은 빗금친 구역(II, IV 또는 V)에서 통신 비트 레이트가 낮아질 가능성이 존재하였다. 그러므로, 도 17 또는 제 18에 도시된 바와 같이 마스터 스테이션을 향한 우수한 가시성을 갖지 않는 영역을 포함하는 사무실 또는 다른 방(10a, 10b) 전체에서 우수한 통신 품질을 보장하는 데 있어서, 하나의 마스터 스테이션에 의해 전체 영역을 커버하는 데 문제가 발생하므로, 마스터 스테이션을 향해 우수한 가시성을 갖지 않는 영역을 커버하기 위해서 복수의 마스터 스테이션이 요구된다.
반대로, 유연성을 갖고 있기 때문에, 본 발명의 고주파수 마이크로-스트립 선로는 도 19 또는 도 20에 도시된 바와 같이 L 또는 채널 형상 영역을 갖는 사무실 또는 방(10a, 10b)의 배치도에 부합되도록 선로 그 자체를 구부려서 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 고주파수 선로는 마스터 스테이션을 향해 양호한 가시성이 획득되지 않는 빗금친 영역(II, IV 또는 V)의 형상에 부합되는 예를 들면, 90°(90° 굽힘부)로 수평으로 구부러질 수 있다. 도 19의 L 형상 또는 도 20의 채널 형상(1g)과 같이 구부러진 본 발명의 고주파수 선로를 이용함으로써, 빗금친 영역(II, IV, V)을 또한 커버하면서 우수한 통신을 보장할 수 있다. 따라서, 본 발명의 고주파수 선로를 사무실 배치 및 형상에 부합하는 적절한 각도로 구부리 고(굴곡을 만들고) 설치하는 것에 의해서, 우수한 통신이 보장되는 사무실의 전체 영역이 오로지 하나의 마스터 스테이션에 의해 커버될 수 있다.
도 21은 도 19의 L-형상 사무실(10a)을 3차원적으로 도시한다. 도 21을 참조하면, 고주파수 선로(1f)는 예를 들면, 건물(10a)의 천정의 후면 또는 내부 표면을 따라서 해당 영역 내의 상부 표면 내에서 연장되도록 배치된다. 고주파수 선로(1f)의 한 쪽 단이 무반사 단말기로서 형성되고, 무선 LAN 마스터 유닛(11)은 동축 케이블(12)을 통해 고주파수 선로의 다른 단에 접속된다. 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹(9a, 9b)의 배치에 따라서, 패치 안테나(6a) 등은 슬레이브 유닛 그룹(9a) 등에 대해 1대1 관계로 고주파수 선로(1f) 상에 배치된다.
고주파수 선로(1f)는 L형상으로 구부러지고, 우수한 가시성을 갖지 않는 빗금친 영역(II)의 영역 형상과 부합되도록 정렬된다. 그러므로, 무선 LAN 마스터 유닛(11)으로부터의 우수한 가시성을 갖는 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹(단말 그룹)(9a)뿐만 아니라, 무선 LAN 마스터 유닛(11)으로부터 우수한 가시성을 제공받지 않는 영역인 빗금친 영역(II) 내에 배치된 무선 LAN 슬레이브 유닛 그룹(9b)에서도 높은 통신 품질이 보장된다.
도 22(a) 및 도 22(b)는 다른 실시예를 도시한다. 도 22는 직사각형 단면을 갖는 큰 기둥(17)이 서비스 영역 내에 존재하는 경우를 도시한다. 이러한 경우에, 기둥(17)은 전자파가 직접 도달하지 않는 소위 그림자 영역(shadow place)을 생성한다. 이러한 그림자 영역의 생성을 회피하기 위해서, 도 22(a) 및 도 22(b)에 도시된 바와 같이, 고주파수 선로(1h)는 기둥(17)의 4개의 주위 표면에 걸쳐 선로가 감기게 하기 위해서 4개의 굽힘부를 갖도록 90°로 세 번 구부려진다. 다음에, 패치 안테나(6a, 6b, 6c, 6d) 중의 하나는 4개의 방향(기둥(17)의 각 면) 각각에 대해 고주파수 선로(1h) 상에 배치되고, 선로(11h)는 하나의 마스터 유닛(11)에 접속된다. 이러한 구성을 가지고, 모든 360° 방향은 기둥(17)에 대해 피복될 수 있고, 모든 그림자 영역은 이러한 영역 내에 발생되지 않는다.
그러므로, 스트립 선로와 패치 안테나가 조합된 본 발명의 고주파수 선로는 매우 유연한 구조를 갖고, 용이하게 변형될 수 있으며, 이러한 선로가 통신될 영역의 배치에 따라서 변형될 수 있고, 전체 영역에 걸쳐 높은 처리량이 균일하게 획득되며, 요구되는 마스터 스테이션의 개수가 최소화된다는 점에서 이점이 획득된다. 무선 주파수 채널의 다른 이점도 효과적으로 이용될 수 있고, 동일한 주파수 채널이 간섭(누화)의 영향의 정도를 감소시키면서 넓은 영역 내에서 반복적으로 이용될 수 있다.
도 23 및 도 24는 채널 구성의 일례를 도시한다. 도 23에 도시된 바와 같이 공지된 고주파수 선로를 이용하는 경우에, 전체 바닥 공간이 여러 벽(23)으로 분할되어 있기 때문에 벽(23) 등에 의해 분할된 배치도(10c) 내의 각 방에 대해 하나의 주파수 채널이 요구된다. 그러므로, 동일한 채널을 이웃하는 방에서 반복적 방식으로 이용하여야 한다. 이는 동일한 채널이 이용되는 방(I) 사이, 방(II) 사이 및 방(III) 사이에 간섭이 발생될 수 있고, 부근에 존재하는 동일한 채널의 무선파는 간섭 노이즈가 될 수 있다는 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 방지하기 위해서, 무선 LAN 마스터 스테이션(111)은 각각의 방에 설치되도록 요구된다.
이와는 반대로, 도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고주파수 선로는 예를 들면, 선형 고주파수 선로(1a) 및 채널 형상의 굽힘부를 갖는 고주파수 선로(1g)의 자유 조합으로 설치될 수 있다. 따라서, 바닥 배치(10c)의 전체 부분을 커버하고, 누화 및 간섭의 영향을 유발하지 않으면서 더 작은 개수의 채널로 높은 통신 품질을 보장할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 고주파수 선로는 서비스 영역에 따라서 천정 또는 천정의 뒷면에 선로를 부착하는 비교적 간단한 작업에 의해 설치될 수 있다. 천정 재료가 사무실에서 종종 이용되는 석고 등으로 이루어질 때, 2.45GHz의 대역 내의 고주파는 약하게 감쇠되고 천정을 잘 통과한다.
이러한 경우에, 본 발명의 고주파수 선로의 표면 또는 패치 안테나의 표면과, 고주파수 선로가 설치된 표면(예를 들면 천정 표면 또는 천정의 뒤쪽 표면) 사이에 소정 간격을 유지하는 것뿐만 아니라 그 주위의 패치 안테나의 방사 구역을 절연하는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 천정 재료 등과 같이 서로 다른 특성을 갖는 재료에 의해 반사된 고주파의 양을 감소하는 데 효과적이다.
본 발명의 고주파수 선로의 실시예는 각각 평면도 및 단면도인 도 25(a) 및 도 25(b)에 도시되어 있다. 도 25에 도시된 본 발명의 고주파수 선로에서, 절연체(18)는 패치 안테나(6a)의 방사 구역 주위에 배치되고, 절연체(18)는 또한 패치 안테나(6a)의 표면과 천정 재료(20)의 표면 사이에 갭(19)을 유지하는 스페이서로서 기능한다. 이러한 구성은 천정 표면 또는 천정의 뒤쪽 표면과 직접 접촉하도록 배치된 패치 안테나의 경우에 비해서 천정 재료(20)를 통과하는 고주파수 전력의 양 을 증가시킬 수 있다. 그 이유는, 패치 안테나의 형상이 고주파를 안테나로부터 대기 중으로 방사하도록 설계되어 있기 때문에, 안테나로부터 대기로, 또한 대기로부터 천정 재료로의 전송 경로가, 안테나로부터 천정 재료로 바로 형성된 전송 경로에 비해서 천정 재료에 의해 반사된 고주파의 양을 감소시킬 수 있기 때문이다. 결과적으로, 송신/수신된 신호의 레벨은 증가될 수 있고, 통신 S/N이 증가되어, 안정한 품질이 유지될 수 있다.
이러한 설명은 기본적으로 하나의 고주파를 이용하여 본 발명의 고주파수 선로와 관련하여 앞서 설명되었으나, 본 발명의 고주파수 선로는 또한 서로 다른 주파수를 갖는 2개 이상의 고주파를 이용한 시스템에도 적용 가능하다. 다음의 설명은 본 발명의 고주파수 선로가 2개 이상의 고주파에 적용된 실시예에 대한 설명이다.
본 발명의 고주파수 선로는 2.45GHz 대역의 하나의 종류의 고주파만을 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 상이한 주파수, 예를 들면, 2.45GHz 대역의 고주파에 추가된 5.2GHz 대역의 고주파를 갖는 복수의 고주파를 동시에 사용(송신 또는 송/수신)할 수 있다. 또한, 사회 내에서 무선 통신 네트워크를 형성하는 무선 LAN 시스템을 보다 널리 이용함으로써, 상이한 주파수 대역을 동시에 이용하거나 더 많은 개수의 주파수 또는 채널을 이용할 가능성이 물론 증가된다. 이러한 경우에 대처하기 위해서, 하나의 고주파수 선로의 신호선에 접속된 패치 안테나는 서로 다른 주파수를 갖는 각 고주파에 대해 적응 가능(송신 및 수신 가능)한 것이 바람직하다.
도 26은 상이한 주파수를 갖는 복수의 고주파를 동시에 이용하는 실시예에 따른 실내용 무선 LAN 시스템의 정면도이다. 도 26을 참조하면, 고주파수 선로(1a)는 도 7에 도시된 실시예에서와 같이 배치되어 있다. 2가지 종류의 고주파를 고주파수 선로(1a)를 이용하여 2.45GHz 대역 및 5.2GHz 대역으로 송신(송신 및 수신)하기 위해서, 2.45GHz 대역 무선 LAN 액세스 포인트(22a) 및 5.2GHz 대역 무선 LAN 액세스 포인트(22b)가 2가지 종류의 고주파를 결합 및 분해하는 결합/분배 유닛(21)(도시되지 않은 마스터 유닛 내에 배치됨)에 접속된다.
이러한 구성을 가지고, 결합/분배 유닛(21)에 의해 결합된 2.45GHz 대역 및 the 5.2GHz 대역 내의 2가지 종류의 무선 LAN 신호(고주파)는 점선 화살표에 의표 표시된 2가지의 방식으로 단일 고주파수 선로(1a)를 통해 송신된다. 다음에, 도 7에 도시된 실시예에서, 2개의 주파수의 신호는 각각의 전기 결합 비율이 적절하게 조정된 고주파수 선로(1a) 상에서 사용자의 개인용 컴퓨터에 접속된 슬레이브 유닛(도시하지 않음)과 통신하기 위해 적절히 조정된 패치 안테나(6a, 6b, 6c, 6d)에 의해 송신 및 수신된다.
서로 다른 주파수를 갖는 복수의 고주파를 동시에 이용하는 도 26의 실시예에서, 각각의 전기 결합 비율이 적절히 조정되도록 고주파수 선로(1a) 상에 배치된 패치 안테나(6a, 6b, 6c, 6d)는 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이 구성되어, 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 고주파 각각에 대해 양호한 통신이 보장되게 한다.
도 27 및 도 28은 고주파수 선로(1a)의 사시도이다. 도 27 및 도 28에 도시된 고주파수 선로(1a)는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는다. 먼저 도 27을 참조하면, 패치 안테나(6a)는 예를 들면, 2.45GHz 대역 내의 낮은 주파수에 적합하고, 패치 안테나(6b)는 예를 들면, 5.2GHz 대역의 높은 주파수에 적합하다. 다시 말해서, 도 27은 2가지 종류의 패치 안테나, 즉, 낮은 주파수를 위한 패치 안테나(6a) 및 높은 주파수를 위한 패치 안테나(6b)가 교대로 정렬된 실시예를 도시한다. 2가지 종류의 패치 안테나를 정렬하는 방법은 각 패치 안테나에 대응하는 슬레이브 유닛 등에 이용되는 고주파의 주파수에 따라서 적절히 결정 및 선택된다.
낮은 주파수 패치 안테나(6a) 및 높은 주파수 패치 안테나(6b)는, 각 패치 안테나가 금속 도체 재료로 이루어진 방사 플레이트(패치)(7) 및 유전체(플레이트)(8)를 포함하고, 각 패치 안테나가 평면도에서 사각형을 갖는다는 점에서 도 7 및 도 8에 도시된 패치 안테나와 유사하다. 그러나, 높은 주파수 패치 안테나(6b)는 예를 들면, 2.45GHz 대역의 낮은 주파수 패치 안테나(6a)에 비해서 예를 들면, 5.2GHz 대역 내의 높은 주파수에 적합한 작은 영역(크기)을 갖도록 형성된다.
송신된 고주파가 높은 주파수인지 낮은 주파수인지 여부에 무관하게, 고주파수 선로(1a)의 각각의 고주파의 유효 파장이 λ라고 가정하면, 안테나의 이득은 증가되고, 고주파는 각 사각 패치 안테나의 한 면의 크기(길이)를 1/2λ로 설정함으로써 높은 레벨에서 송신 및 수신될 수 있다.
더 큰 영역을 갖는 낮은 주파수 패치 안테나(6a)는 예를 들면 5.2GHz 대역의 고주파와 반응하지 않고 그에 따라서 높은 주파수 패치 안테나(6b)에 영향을 주지 않는다. 또한, 높은 주파수 패치 안테나(6b)는 예를 들면 2.45GHz 대역의 저주파 와 반응하지 않고, 그에 따라서 낮은 주파수 패치 안테나(6a)에 영향을 주지 않는다. 그러므로, 2가지 종류의 패치 안테나(6a, 6b)의 결합 비율은 서로 독립적으로 조정될 수 있다. 결합 비율은 상술된 바와 같이 패치 안테나의 유전체(8)의 두께를 조정하거나, 신호선(4)(고주파수 선로(1a))의 길이 방향 중심축(A)으로부터 패치 안테나의 시프트 양을 제어하거나, 패치 안테나의 회전각을 수평 방향으로 제어함으로써 조정 가능하고, 이것에 의해 상술된 상대적 위치를 변경한다.
상기 설명은 2가지 종류의 안테나를 이용하는 실시예에 대해 이루어진 것이지만, 도 28은 한가지 종류의 패치 안테나를 이용하는 다른 실시예를 도시한다. 도 28에 도시된 패치 안테나(6g)는 하위 주파수 및 상위 주파수에 모두 적합하다. 도 28에 도시된 패치 안테나(6g)의 구조는 이것이 평면도에서 직사각형을 갖는다는 것을 제외하고는 상술된 패치 안테나의 구조와 동일하다. 다르게 말해서, 패치 안테나(6g)에서, 유전체(8)는 긴 변(a)과 짧은 변(b)을 갖는 직사각형 형상이고, 방사 플레이트(패치)(7)는 또한 긴 변과 짧은 변을 갖는 대응하는 직사각형 형상을 갖는다.
이 실시예에서, 패치 안테나(6g)의 긴 변은 하위 주파수 파장의 주파수에 따라 결정되고, 짧은 변(b)은 상위 주파수 파장의 주파수에 따라서 결정된다. 그러므로, 패치 안테나(6g)의 긴 변(a)은 하위 주파수에 적합하고, 짧은 변(b)은 상위 주파수에 적합하다. 이러한 패치 안테나(6g)에서, 긴 변(a)은 상위 주파수 파장에 영향을 주지 않고, 짧은 변(b)은 하위 주파수 파장에 영향을 주지 않는다. 따라서, 예를 들면 대략 18mm의 짧은 변(b)과 대략 40mm의 긴 변(a)을 갖는 직사각형 패치 안테나(6g)를 이용함으로써, 하나의 패치 안테나(6g)로도 2개의 주파수로 이루어진 고주파가 송신 및 수신될 수 있게 되는데, 즉, 5.2GHz 대역의 상위-주파수 파장은 짧은 변(b)에 의해서,2.45GHz 대역의 하위-주파수 파장은 긴변(a)에 의해서 송신 및 수신된다. 다시 말해서, 하나의 패치 안테나(6g)는 2개의 주파수를 커버할 수 있다. 그러므로, 2개의 상이한 주파수를 갖는 고주파를 송신하는 고주파수 선로에 있어서, 한가지 종류의 직사각형 패치 안테나를 이용함으로써 2개의 상이한 주파수를 갖는 고주파를 서로에 대해 독립적으로 송신 및 수신할 수 있다.
패치 안테나(6g)는 단독으로 고주파수 선로(1a) 상에 배치되거나 상술된 패치 안테나(6a, 6b)와 적절한 조합으로 배치될 수 있다. 또한 패치 안테나(6g)의 결합 비율은, 상술된 바와 같이 패치 안테나의 유전체(8)의 두께를 변경시키거나, 신호선(4)(고주파수 선로(1a))의 길이 방향 중심축(A)으로부터 패치 안테나가 시프트된 양 또는 수평 방향에서 패치 안테나의 회전각을 제어함으로써 조정될 수 있고, 이것에 의해 상술된 상대적 위치를 변경시킬 수 있다.
상술된 패치 안테나는 여러 조합으로 이용될 수 있다. 도 27에 도시된 패치 안테나(6a, 6b) 및 도 28에 도시된 패치 안테나(6g)는 선편형 무선파를 송신 및 수신하기 위한 공통 사변형(직사각형)을 갖는다. 다른 한편으로, 편파의 방향에 덜 영향을 받는 통신을 구현하기 위해서, 예를 들면, 도 6(a)에 도시된 상술된 원형 방사 플레이트(7b)를 갖는 원형 편파 안테나는 단독으로 배치되거나 다른 타입의 안테나와 조합하여 배치될 수 있다. 또한, 수직 및 수평 편파 성분을 모두 제공하기 위한 목적으로, 예를 들면, 도 6(c)에 도시된 상술된 바와 같이 사변형 패치의 2개의 대각선 모서리가 부분적으로 절단된 방사 플레이트(7d)를 갖는 안테나는 단독으로 배치되거나 다른 타입의 안테나와 조합하여 배치될 수 있다.
다음으로 본 발명의 고주파수 선로(마이크로-스트립 선로)가 동축 케이블용의 고주파수 선로 안테나로서 이용되는 실시예에 대해 설명한다.
본 발명의 고주파수 선로의 상술된 실시예를 가지고, 선로는 천정이 시스템 천정 등과 같이 평평한 경우에 용이하게 설치될 수 있지만, 예를 들면, 대들보가 천정에서 돌출되어 있을 때 선로의 설치에 어려움이 발생한다.
천정이 평평하지 않고, 빔 등이 돌출되어 예를 들면, 도 29의 실내 공간(10c)에 높이 차를 유발할 때, 본 발명의 고주파수 선로는 상술된 도 22에 도시된 대들보(50)의 벽 표면을 따라 구부러져서, 선로가 제 위치에 고정되어야 한다. 도 33을 참조하여 설명된 바와 같이, 유연성을 갖는 고주파수 선로는 벽 표면을 따라서 구부러질 수 있다. 작은 높이의 대들보를 우회하는 경우에, 이러한 기둥이 있는 벽 표면을 따라 고주파수 선로를 구부리는 것은 쉽다. 그러나, 높은 높이의 대들보를 우회하는 경우에, 고주파수 선로는 적절한 외부 형상의 관점 및 심미적 관점으로부터 천정 및 대들보의 형상에 가능한 한 가까운 형상을 갖도록 구부리면서 설치되어야 한다. 그러므로, 후자의 경우는 구부러진 고주파수 선로의 곡면이 필연적으로 감소되고 송신된 고주파의 손실량 또는 반사된 고주파의 양이 작은 곡률을 갖는 굽힘부의 실제적인 사용에서 문제를 발생시킬 정도로 증가된다는 문제를 유발한다. 접지 표면으로 신호선을 완전히 덮는 동축 케이블과는 다르게, 본 발명의 고주파수 선로는 신호선의 한 쪽 측에만 접지 표면을 갖고, 그 특징은 굽힐 때 쉽게 영향을 받는다.
이러한 상황은 본 발명의 고주파수 선로와 동축 케이블을 서로 결합함으로써 처리될 수 있다. 다시 말해서, 동축 케이블을 고주파수 선로로서 이용하고, 동축 케이블을 위한 안테나로서 본 발명의 고주파수 선로를 이용함으로써 선로 특성을 과도하게 저하시키지 않으면서 상술된 문제점을 극복할 수 있다.
무선 통신 데이터를 포함하는 고주파수 신호를 송신 및 수신하는 안테나 유닛으로서 기능하는 고주파수 선로는, 동축 커넥터를 통해 고주파수 신호를 송신하는 동축 케이블에 용이하게 접속될 수 있다. 이것은 안테나 시스템을 유연하게 관리하는 이점을 제공한다. 보다 구체적으로, 고주파수 신호는 동축 커넥터를 통해 임의의 원하는 부분에서 용이하게 취할 수 있고, 고주파수 신호가 정규적인지 여부를 검사하기 위한 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer) 또는 전력계(wattmeter) 등과 같은 측정 장치에 접속된다. 또한, 비정규성이 발견되는 경우에도, 이러한 비정규성은 단지 안테나 유닛 또는 동축 케이블을 교체함으로써 제거될 수 있다.
따라서, 사무실의 천정에 배치되고 안테나로서 기능하는 고주파수 선로를 동축 케이블을 통해 무선 LAN 마스터 유닛(액세스 포인트)의 외부 안테나 단말에 접속함으로써, 실내 천정 또는 벽이 높은 높이의 대들보 등의 존재에 의해 불규칙적으로 된다고 해도, 높은 비트 레이트 무선 통신이 사무실 내의 어떠한 위치에서도 실행될 수 있고, 본 발명의 상술된 고주파수 선로에서와 같이 통신 품질의 변동이 없는 통신 환경이 구현될 수 있다.
도 29는 본 발명의 고주파수 선로 및 동축 케이블이 조합된 방식으로 이용되 는 실시예를 도시하는 실내 공간에 대한 사시도이다. 도 29를 참조하면, 복수의 안테나 유닛(25)은 동축 케이블(40)을 통해 무선 LAN 마스터 유닛(액세스 포인트)(11)의 외부 안테나 단말에 접속된다. 보다 구체적으로, 복수의 안테나 유닛(25)은 대들보(50)의 벽 표면을 따라서 연장되도록 구부려지면서 사무실(실내 공간(10c))의 천정 위에 배치된 동축 케이블(40)에 접속된다. 각각의 안테나 유닛(25)은 동축 케이블(40)의 접속을 위해 이용되는 동축 커넥터(24) 및 동축 커넥터(24)에 접속되고 안테나로서 기능하는 고주파수 선로(1i)를 포함한다. 다음에, 안테나 유닛(25)은 실내 공간으로 또한 실내 공간으로부터 무선 LAN 고주파수 신호를 송신 및 수신한다.
동축 케이블은 특정하거나 특수한 것이 되어야 할 필요는 없다. 예를 들면, 동축 케이블은 50Ω의 임피던스 및 대략 10mm 미만의 직경을 갖는 3D 또는 5D 표준 케이블일 수 있다.
도 30은 도 29의 고주파수 신호를 송신 및 수신하는 안테나 유닛(25)의 구조에 대한 일실시예를 도시한다. 도 30(a)은 정면도이고, 도 30(b)은 측면도이다. 패치 안테나(6e)를 포함하는 안테나 유닛(25)을 구성하는 고주파수 선로(1i)는 상술된 고주파수 선로와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 보다 구체적으로, 고주파수 선로(1i)는 도전성 재료로 이루어진 접지층(3), 유전 재료로 이루어진 유전체층(2) 및 도전성 재료로 이루어지고 고주파를 유도하는 신호선(4)이 선로의 단면 방향(두께 방향)으로 연속적으로 배치된 적층형의 유연한 구조를 갖는다. 또한, 고주파수 선로(1i)에 전기적으로 접속되도록 배치된 패치 안테나(6e)는 금속 도전 성 재료로 이루어지고 고주파를 방사하는 방사 플레이트(패치)(7) 및 방사 플레이트(7)와 유전체층(2) 사이에 개재된 유전체(플레이트)(8)를 포함한다.
동축 커넥터(24)는 예를 들면, 중심 도전체(26)가 외부 표면에 형성된 나사홈(screw)(29)을 갖고, 동축 케이블(40)의 나사홈(도시되지 않음)과 맞춰지는 관형부(27)의 공동부(hollow portion)(28)를 통해 연장되도록 배치되는 구조를 갖는다. 동축 커넥터(24)는, 동축 커넥터(24)의 중심 도전체(26)의 단(26a)을 예를 들면, 솔더(solder)(30)를 이용하여 고주파수 선로(1i)의 신호선(4)의 대응하는 단에 접속하고, 동축 커넥터(24)의 단에 배치된 절연부(18)를 예를 들면, 솔더(30)를 이용하여 고주파수 선로(1i)의 접지층(3)에 접속함으로써 고주파수 선로(1i)의 각각의 대향하는 단에 접속된다. 안테나 유닛(25)의 안테나를 보호하기 위해서 플라스틱 케이스가 일반적으로 배치되기는 하지만, 도 30에는 도시되지 않았음을 유의하라.
고주파수 선로(1i)가 양쪽에서 동축 커넥터(24)의 중심 도전체(26)와 접촉하는 지점들 사이의 길이(L)는 그 사이의 접속으로 유발된 고주파의 반사 성분이 서로 상쇄하고, 악영향을 유발하지 않도록 다음의 관계식을 만족시키는 값을 선택하는 것이 바람직하다.
2 × L = (n - 1/2) × λg(여기에서 n = 1, 2, 3,...이고, λg는 고주파수 선로를 통해 송신된 고주파의 파장임)
도 31은 도 29의 고주파수 신호를 송신 및 수신하는 안테나 유닛(25)의 다른 실시예로서, 원형 편파를 송신 및 수신하는 패치 안테나를 이용한 안테나 유닛 구조를 도시한다. 도 31(a)은 정면도이고 도 31(b)은 측면도이다. 안테나 유닛(25) 의 구조는 원형 편파를 송신 및 수신하기 위해서 패치 안테나(6e)가 도 6(c)에 도시된 바와 같이 모서리가 부분적으로 절단된 실질적인 사변형 방사 플레이트(7d)를 구비한다는 것을 제외하고는 도 30에 도시된 것과 기본적으로 동일하다. 다음에 도 29에 도시된 바와 같이, 우향 원형 편파 및 좌향 원형 편파를 위한 패치 안테나(6e)는 동축 케이블(40)에 교대로 접속된다.
이러한 구성을 가지고, 고주파수 신호가 가입자에 의해 이용되는 무선 LAN 단말에 의해 수신될 때, 서로 인접한 안테나 유닛(25)으로부터 송신된 고주파(도 29의 동축 아크 형상 선로로 표시됨)가 서로 상쇄하는 것이 완전히 회피된다. 결과적으로, 통신 에러가 발생될 가능서이 적어지고, 어떠한 장소에서도 높은 비트 레이트의 데이터 통신이 실행될 수 있다.
도 32는 도 29의 본 발명의 고주파수 선로(또는 동축 케이블(40))의 단부 단말에서 이용된 안테나 유닛(25a)의 일실시예를 도시한다. 도 32(a)는 정면도이고 도 32(b)는 측면도이다. 도 32에서, 안테나 유닛(25a)은 동축 케이블(40)의 단부 단말에 접속되기 때문에, 동축 커넥터(24)가 고주파수 선로(1j)의 오로지 하나의 단에만 접속된다는 점에서 도 30 및 도 31에 도시된 안테나 유닛(25)과는 상이하다. 또한, 꼭지점이 부분적으로 절단된 실질적으로 사변형 방사 플레이트(7d)를 구비하는 패치 안테나는 고주파수 선로(1j)의 유전체층(2) 상에 직접 배치되어 안테나 유닛(25a)에 입력된 고주파가 실내 공간 내에 모두 방사될 수 있게 한다. 추가적으로, 도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서와 같이, 방사 플레이트(7d)는 적절한 임피던스 매칭으로 피더(15)를 통해 고주파수 선로(1j)의 신호선(4)에 전기적으 로 결합된다.
상술된 고주파수 마이크로-스트립 선로가 적용될 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 LAN 시스템은 도면을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도 33은 본 발명이 적용된 실내용 무선 LAN 시스템의 기본 개념을 나타낸다. 도 34는 무선 LAN 시스템에서 이용될 수 있는 무선 LAN 기지국을 위한 고주파수 선로를 나타내고, 도 1 내지 도 32에 도시된 고주파수 선로의 단순화된 형태를 나타내는 도면으로서, 특히, 도 34(a)는 고주파수 선로(1a)의 사시도이고, 도 34(b)는 고주파수 선로(1a)의 단면도이다. 도 35는 상술된 고주파수 선로가 적용될 수 있는 무선 LAN 기지국을 위한 원형 편파 안테나를 도시하는 사시도이다. 본 발명의 이러한 측면에서, 무선 LAN 이동국 단말 안테나를 제외한 구성, 즉, 무선 LAN 기지국의 세부 사항, 고주파수 마이크로-스트립 선로 및 무선 LAN 기지국의 원형 편파 안테나의 세부 사항, 및 무선 LAN 이동국의 세부 사항은 상술된 것과 기본적으로 동일하다.
가장 먼저, 본 발명의 이 측면에 따른 무선 LAN 시스템은 도 33에 도시된 바와 같이 구성된다. 도 33에 도시된 무선 LAN 시스템은 보통의 사무실 또는 사업용 구역 등과 같은 실내 공간용으로 가정된 것이다. 도 33에서, 무선 LAN 기지국 안테나를 구성하는 고주파수 선로(1a)는 예를 들면, 내부 천정을 따라서 연장되도록 배치된다. 무선 LAN 이동국 단말 안테나를 향한 우수한 가시성을 보장하기 위해서, 무선 LAN 기지국 안테나는 예를 들면, 천정 등의 실내 공간의 상부(또는 서비스 영역 내의 상부 공간)에 위치되는 것이 바람직하다.
고주파수 선로(1a)의 하나의 단은 무반사 단말기로서 형성되고, 무선 LAN 기 지국(또한 무선 LAN 마스터 스테이션 또는 무선 LAN 마스터 유닛으로 지칭됨)(111)은 동축 케이블(12)을 통해 고주파수 선로(1a)의 다른 단에 접속된다. 무선 LAN 기지국은 이더넷 케이블(113)을 통해 HUB(성형으로 접속된 단말을 갖는 다중 포트 중계기(multi-port repeater) 즉, 신호 재생성 및 중계 기능을 갖는 LAN 성분 유닛)(110)에 접속되고, 접속 선로(14)를 통해 외부 네트워크(115)에 추가적으로 접속된다.
다른 한편으로, 무선 LAN 기지국(111)과 통신하기 위한 슬레이브 유닛으로서 기능하는 복수의 무선 LAN 이동국(퍼스널 컴퓨터 등과 같은 이동국 단말)(9a, 9b, 9c)은 실내에 배치된다. 이동국(9a, 9b, 9c)은 각각의 이동국에 삽입된 단말 무선 LAN 카드(105) 내에 포함된 안테나를 이용하여 무선 LAN 기지국의 후술될 안테나(6)(6a, 6b, 6c,...)와 통신을 실행한다.
무선 LAN 기지국 안테나와 같이, 패치 안테나(6) 등과 같은 복수의 원형 편파 안테나는 이동국(9a, 9b, 9c)의 배치에 따라서 소정 간격으로 고주파수 선로(1a) 상에 교대로 배치되어 무선 LAN 이동국에 대해 우수한 통신이 보장되게 한다. 다음에, 무선 LAN 기지국 안테나 내에서, 패치 안테나(6a, 6b, 6c) 중 인접한 2개의 안테나로부터 방사되는 원형 편파의 회전 방향은 인접한 패치 안테나로부터 방사되는 고주파들 간의 누화에 의해 유발되는 다중 경로 페이딩의 영향을 제거하기 위해서 서로 상이하게 설정된다. 보다 구체적으로, 패치 안테나(6a)는 우향 회전 방향을 갖는 우향 원형 편파 안테나로서 구성되고, 패치 안테나(6a)에 인접한 패치 안테나(6b)는 좌향 회전 방향을 갖는 좌향 원형 편파 안테나로서 구성된다. 이러 한 2가지 종류의 원형 편파 안테나는 교대로 정렬된다.
다음에, 도 34는 본 발명을 기초로 한 무선 LAN 기지국 안테나의 성분을 보다 상세하게 도시한다. 이하의 설명은 무선 LAN 기지국 안테나를 구성하는 고주파수 선로의 바람직한 실시예에서와 같이, 유전체층 및 신호선이 접지층 상에 연속적으로 배치되는 고주파수 마이크로-스트립 선로의 구조에 대해 이루어진다. 본 발명에서, 무선 LAN 기지국 안테나를 구성하는 고주파수 선로는 또한 스테인레스, 강철, 구리 또는 알루미늄 등과 같은 도전성 재료로 이루어진 관형 도파관, 동축 케이블 등과 같이 관형 도파관 이외의 임의의 다른 마이크로파 전송 선로로 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 관형 도파관 및 다른 선로는 예를 들면, 두께, 유연성 및 설치 실행 가능성 등의 여러 특성에 있어서, 도 34에 도시된 고주파수 마이크로 스트립 선로(1a)에 비해 더 낮다.
도 34(a)를 참조하면, 무선 LAN 기지국 안테나를 구성하는 고주파수 선로(1a)는 서비스 영역 내의 무선 LAN 시스템용으로 요구되는 길이를 갖는 길고 얇은 플레이트의 형태를 갖는다. 도 34(a) 및 도 34(b)에 도시된 바와 같이, 단면(두께) 방향에서 고주파수 선로(1a)의 구조는 상술된 고주파수 마이크로-스트립 선로의 구조와 동일하다. 보다 구체적으로, 도전성 재료로 이루어진 접지층(3) 상에, 유전 재료로 이루어진 유전체층(2) 및 도전성 재료로 이루어지고 고주파를 유도하는 신호선(4)이 언급된 순서대로 연속적으로 배치되어 적층형 구조를 제공한다. 신호선(4)은 고주파수 선로(1a)의 길이 방향으로 연장되도록 배치된다. 그러한 구조를 가지고, 고주파수 선로(1a)를 제공한다. 추가적으로, 양면 접착 테이프 또는 시트 등과 같은 모든 공지된 접착 재료 또는 접착층은, 고주파수 선로(1a)의 설치 및 제거를 용이하게 하기 위해서 고주파수 선로(1a)의 바닥 표면에 고정될 수 있다.
도 35는 본 발명의 기초가 되는 무선 LAN 기지국 안테나의 보다 상세한 구조의 일례를 도시한다. 도 35에서, 무선 LAN 기지국 안테나는 패치 안테나로서 구성된다.
패치 안테나는 일례로서, 적층 구조로 연속적으로 배치된 유전 재료로 이루어진 유전체층(8) 및 도전성 재료로 이루어진 패치(방사 플레이트)(7)를 기본적으로 포함한다. 그러면, 패치 안테나는 도 34에 도시된 고주파수 선로(1a)의 신호선(4) 상에 배치되고, 신호선(4)에 전기적으로 결합된다.
패치(7)의 도전성 재료는 고주파수 선로의 접지층을 형성하기 위해 도전성 재료로 이용되는 금속 재료와 동일할 수 있다. 또한 유전체층(8)의 유전 재료는 고주파수 선로의 유전체를 형성하기 위한 도체 재료로서 이용되는 금속 재료와 동일하게 선택될 수 있다.
고주파수 선로(1a)의 패치 안테나(6)와 신호선(4)을 전기적으로 결합하는 수단은 신호선 상에 패치 안테나(6)를 정렬하는 것 외의 다른 적절한 방식으로 실행될 수 있다. 예를 들면, 패치 안테나(6)는 신호선(4) 옆에 정렬될 수 있고, 피더는 그 사이의 전기적 결합을 위해 배치될 수 있다.
이와 같이 구성된 패치 안테나(6)를 가지고, 안테나는 고주파수 선로에 용이하게 부착 및 탈착될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 사무실의 배치의 변경에 따라 서 무선 LAN 시스템의 안테나 구성이 변경되는 경우에도, 기본적으로 새로운 배치에 따라서 패치 안테나를 단지 부착 및 탈착하기만 하면 된다. 다시 말해서, 고주파수 선로 그 자체를 다시 설치하는 작업은, 이미 설치되어 있는 본 발명의 고주파수 선로에 의해 전체 영역이 커버되어 있는 한 필요하지 않다. 또한, 결합 비율 및 이득 등과 같은 안테나의 기본 특성에 대해 이용된 무선 주파수의 수정을 요구하는 경우에, 이러한 수정은 패치 안테나 측의 조건, 즉 방사 플레이트 또는 유전체의 재료 특성 및 두께를 조정하거나, 요구되는 조건에 적합한 다른 패치 안테나를 이용함으로써 쉽게 실행될 수 있다.
상술된 패치 안테나를 이용할 때, 다중 경로 페이딩의 영향을 감소시키기 위해서, 본 발명에의 기반이 되는 무선 LAN 기지국 측의 패치 안테나를 원형 편파 안테나로 구성하고, 예를 들면 우향 회전 방향을 갖는 우향 원형 편파 안테나와 좌향회전 방향을 갖는 좌향 원형 편파 안테나 등과 같이, 서로 편파-면 회전 방향이 다른 복수의 원형 편파 안테나를 그 사이에 간격을 두고 교대로 배치한다.
각각의 패치 안테나가 적절한 편파-면 회전 방향을 갖는 원형 편파 안테나로서 기능하게 하기 위해서는, 도 35에 도시하는 바와 같이 사각(직사각형) 형상의 패치(7)의 마주보는 2개의 각진 부분(코너)이 깎인(절단된)(참조 부호(7a)로 표시됨) 형상을 갖는다. 도 35에 있어서는, 서로 인접한 2개의 패치 안테나(6a)를 우향 회전 방향을 갖는 우향 원형 편파 안테나로 구성하고, 패치 안테나(6b)를 좌향 회전 방향을 갖는 좌향 원형 편파 안테나로 구성한다. 이를 위하여, 도 35에 도시하는 바와 같이 우향 원형 편파 안테나로서 기능하는 패치 안테나(6a)는 좌측 상부 및 우측 하부의 2개의 마주보는 코너가 도면에 도시된 바와 같이 절단된 형상을 갖고, 좌향 원형 편파 안테나인 패치 안테나(6b)는 도면에 도시된 바와 같이 우측 상부 및 좌측 하부의 2개의 마주보는 코너가 도면에 도시된 바와 같이 절단된 형상을 갖는다.
이 패치(7)가 마주보는 2개의 코너의 방향을 바꾸는 것에 의해, 각 안테나의 편파-면 회전 방향, 즉 원형 편파 안테나가 우향 원형 편파를 송신하는지 좌향 원형 편파를 송신하는지를 제어할 수 있다. 또, 이 패치(방사 플레이트)(7)의 평면 형상과 각 안테나의 편파-면 회전 방향의 제어는, 도 35로 나타낸 사각 형상 및 코너를 절단한 형상으로 한정되지 않고, 임의의 적절한 선택 사항을 갖는 원하는 원형 편파 안테나를 획득할 수도 있다. 또한, 패치는 안테나의 편파-면 회전 방향이 제어 가능하다면 적절한 형상으로 선택적으로 형성될 수 있다.
이상과 같은 무선 LAN 기지국 안테나의 구성을 전제로, 이하에서는, 도 36 내지 도 40을 참조하여, 단말 무선 LAN 카드 등의 안테나에 적용된, 본 발명에 따른 무선 LAN 이동국 단말 안테나의 실시예를 설명한다.
도 36 및 도 37은 본 발명에 따른 무선 LAN 이동국 단말 안테나의 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 38은 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나를 적용한 본 발명의 무선 LAN 시스템을 나타내는 정면도이다. 도 39는 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나의 다른 바람직한 실시예를 나타내는 정면도이다. 도 40은 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나의 다른 바람직한 실시예를 나타내는 설명도이다. 도 41은 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나의 다른 바람직한 실시형태를 나타내는 사시도이다.
우선, 도 36에 도시된 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나(110a)는, 특징적으로는, 서로 평행하게 인접 배치된 고주파수 선로(1a, 1b)와, 이 고주파수 선로 상에 각각 소정 간격으로 배치고 원형 편파 안테나로서 구성되는 복수의 패치 안테나(6a, 6b)로 기본적으로 구성된다. 이와 같이, 무선 LAN 이동국 단말안테나(110a)가 복수의 패치 안테나(6a, 6b)를 포함하기 때문에, 이동국 단말의 위치나 장소, 또는 이동국 단말의 이동 여부에 무관하게, 높은 레벨의 신호(기지국 안테나로부터 전달됨)의 수신이 가능해진다. 본 발명의 이동국 단말 안테나에 있어서, 서로 평행하게 인접 배치되는 고주파수 선로는 적어도 2개의 고주파수 선로를 필요로 한다. 2개의 고주파수 선로가 다중 경로 페이딩 억제나 이동국 단말 안테나의 위치에 따라 유발된 송신 및 수신 전력 저하의 억제 효과를 획득하기에 충분하다면, 3개 이상의 고주파수 선로를 이용할 필요는 없다.
이동국 단말 안테나(110a)의 각 고주파수 선로(1a, 1b)는, 접지층(3) 위에 유전체층(2)과 신호선(4)을 순차적으로 적층한 구조를 갖고 있다. 다시 말해서 이동국 단말 안테나의 고주파수 선로(1a, 1b)는 도 34를 참조하여 상술된 무선 LAN 기지국의 고주파수 선로(1a)와 기본적으로 동일한 구성이다.
또한, 이동국 단말 안테나의 원형 편파 안테나인 패치 안테나(6a, 6b)도, 유전 재료로 이루어지는 유전체층(8)과 도체 재료로 이루어지는 패치(방사 플레이트)(7)를 순차적으로 적층하여 형성된다. 따라서, 도 35를 참조하여 상술된 무선 LAN 기지국의 패치 안테나(6a, 6b)와 동일한 구성을 갖는다. 이들 각 패치 안테나 는, 고주파수 선로(1a, 1b)의 각각의 신호선(4) 상에 배치되고, 각각의 신호선(4)과 전기적으로 결합되어 있다. 또, 이 패치 안테나의 원형 편파 안테나에서, 패치(방사 플레이트)(7)의 평면 형상 및 각 안테나의 편파-면 회전 방향의 제어 방법(예를 들면 코너의 절단 등)은 도 35를 참조하여 상술된 무선 LAN 기지국의 패치 안테나(6a, 6b)에서와 동일하게 선택될 수 있다.
도 36에 도시된 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나(110a)는, 특징적으로 서로 편파-면 회전 방향이 다른 원형 편파안테나로 구성되는 패치 안테나(6a, 6b)가 2개의 고주파수 선로(1a, 1b) 상에서 실질적으로 동일한 위치에 서로 인접하게 배치된다. 따라서, 2개의 고주파수 선로 중의 하나(1a 또는 1b)를 관찰하면, 우향 회전 방향을 갖는 우향 원형 편파 안테나(6b)와, 좌향 원형 편파 안테나(6b)가 그 사이에 간격을 두고 교대로 배치되어 있다.
그러므로, 도 36에 있어서, 서로 인접한 패치 안테나 중에서, 안테나(6a)는 우향 회전 방향을 갖는 우향 원형 편파 안테나로 구성되고, 안테나(6b)는 좌향 회전 방향을 갖는 좌향 원형 편파 안테나로 구성된다. 그리고, 그 각각의 패치 안테나가 도 35에 도시된 바와 같이 좌향 및 우향 회전 방향을 갖는 원형 편파 안테나로서 기능하게 하기 위해서, 도 35를 참조하여 설명된 무선 LAN 기지국의 패치 안테나(6a, 6b)에서와 마찬가지로 패치(7)의 2개의 마주보는 각진 부분(코너)이 절단된 형상을 갖게 한다.
도 37은 변형예이다. 도 37에 도시된 본 발명의 이동국 단말 안테나(110b)는, 한 쌍의 패치 안테나(6a, 6b)의 배치를 교체시키고, 2개의 고주파수 선로(1a, 1b) 상에서 도 36에서와 실질적으로 동일한 위치에 있는 패치 안테나(6a, 6b)가 도 36과는 반대되는 원형 편파의 편파-면 회전 방향을 가진다는 점에서 도 36의 본 발명의 이동국 단말 안테나(110a)와 상이하다.
도 38은 예컨대, 도 36에 도시된 본 발명의 무선 LAN 이동국 단말 안테나(110a)를, 단말용 무선 LAN 카드 등의 안테나나, 무선 LAN 시스템에 적용한 다른 실시예를 나타낸다. 도 38에 있어서, 무선 LAN 기지국(111)의 구성은 도 33과 동일하다. 도 38은, 무선 LAN 기지국 안테나(6a, 6b)와 무선 LAN 이동국 단말 안테나(6a, 6b) 사이에, 가시성을 저해하는 장애물(118)이 존재한 상태를 나타낸다.
본 발명의 이러한 측면에 따르면, 편파-면 회전 방향이 다른 복수의 원형 편파 안테나가 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 단말의 양쪽에 존재한다. 이 때문에, 삼차원적인 공간으로서 본 경우, 장애물(118)이 존재하더라도, 가시성이 양호한 상태로 동일한 편파-면 회전 방향을 갖는 원형 편파 안테나가, 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 단말의 양쪽에, 반드시 존재하게 된다. 이 도 38의 경우, 무선 LAN 기지국 안테나를 향하는 방향에서 장애물(118)에 의해서 차폐되지 않는 공간(118a)을 거쳐서, 무선 LAN 기지국 측의 안테나(6b)(좌향 원형 편파)와, 무선 LAN 이동국 단말 측 안테나(110a)의 고주파수 선로(1a) 상의 안테나(6b)(좌향 원형 편파, 도면의 중앙의 점선으로 둘러싼 안테나) 사이에 우수한 가시성이 획득된다. 즉, 도 38의 이동국 단말 안테나(110a)에서, 가장 수신 전력이 높은 위치는 도면의 중앙의 점선으로 둘러싸인 안테나(6b)(좌향 원형 편파를 가짐)이다. 또, 도 38에서, 안테나의 좌향 및 우향 편파-면 회전 방향은 보는 방향에 따라 다르기 때문에, 동일한 방향에서 본 것으로 가정한다는 것을 유의하라.
도 38에 있어서, 참조 부호(116)는 다이버시티 회로를 지칭하고, 참조 부호(117)는 다이버시티 회로(116)에 접속된 무선 송 수신 회로로서, 다이버시티 회로(116)에 접속된 무선 송수신 회로를 지칭한다. 다이버시티 회로(116)는 고주파수 선로(1a)와 고주파수 선로(1b) 사이에 설치되어, 전기 회로로서 구성된다. 다이버시티 회로(116)는 무선 LAN 이동국 단말 안테나(110a)에서, 최대 수신 전력을 제공하는 패치 안테나를 선택할 수 있도록, 2개의 회로 중의 하나 즉, 2개의 고주파수 선로(1a, 1b) 중 하나가 무선 신호를 송신 및 수신하도록 전환(선택)하는 스위치로서 기능한다. 그러한 메커니즘 및 기능은, 도 33의 무선 LAN 이동국의 단말용 무선 LAN 카드(105)에 포함된다.
이 원형 편파 안테나의 송 수신을 전기적으로 제어하는 스위치에 대한 보다 구체적인 형태를, 도 39를 이용하여 이하에 설명한다. 도 39에 있어서, 참조 부호(116)는 다이버시티 회로를 지칭하고, 참조 부호(117)는 다이버시티 회로(116)에 접속된 무선 송 수신 회로를 지칭한다. 또한, 참조 부호(123)는 안테나 전환 회로, 참조 부호(124)는 안테나 제어 회로를 지칭한다. 안테나 전환 회로(123)는 제어선(122)에 의해서, 각 고주파수 선로(1a, 1b) 상의 각 무선 LAN 이동국 단말 안테나(6a, 6b)에 각각 마련된 안테나 스위치(121a, 121b)와 접속되어 있다. 이러한 구성 요소가 원형 편파 안테나의 상기 스위치를 구성한다.
전기 신호를 인가할 때, 안테나 스위치(121a, 121b)는 도통하여 턴-온되어, 전기 전도를 가능하게 하고, 안테나 스위치 상의 각 원형 편파 안테나(6a, 6b)가 동작한다. 반대로, 전기 신호를 턴-오프한 경우에는, 각 원형 편파 안테나(6a, 6b)는 동작하지 않는다. 안테나 제어 회로(124)는, 안테나 스위치(121a, 121b)를 순서대로 전환하여, 이동국 단말 안테나측에서 기지국 측으로 데이터를 보내어, 송신 프로세스에서 통신 품질을 평가하고, 통신 에러의 발생빈도가 최소인 원형 편파 안테나를 동작시키는 것을 제어하는 역할을 한다.
이러한 제어는 다음과 같이 실행된다. 이동국 단말 안테나측에서 기지국 측에의 상향 방향의 통신으로서는, 이동국 단말 안테나측의 송신 전력을, 이동국 단말의 최적 안테나에 집중할 수 있다. 또한, 기지국 측에서 이동국 단말 안테나측으로의 하향 방향의 통신으로서는, 이동국 단말 안테나측의 수신 전력을, 이동국 단말의 최적 안테나에 집중할 수 있다. 즉, 송 수신 전력이 최대가 되는 이동국 단말 안테나를 언제나 선택할 수 있는 이점이 있다.
이상으로, 본 발명의 통상의 실내용의 무선 LAN 시스템에의 적용예에 대하여 설명하였으나, 다음에, 본 발명의 공장 등의 대형 건물 내의 적용예를 설명한다. 여기에서, 도 42에 사시도로 나타낸 바와 같이, 제철소의 압연 공장이나 기계 가공 공장 등의 넓은 건물 영역 내에, 본 발명의 무선 LAN 이동국 안테나 내지 무선 LAN 시스템을 적용하는 경우를 가정한다. 이러한 경우에, 이하의 3개의 큰 문제가 존재한다.
(1) 공장(130) 내에는, 전파를 반사하기 쉬운 금속제의 구조물(천장, 벽, 압연기(31) 등의 제조 장치, 각종 기계 등)이 많이 존재한다. 따라서, 공장(130) 내에서 천장에 배치한 기지국 안테나를 통하여 무선 LAN 시스템에 의한 무선 통신을 실행하면, 송신점에서 수신점까지 직접파뿐만 아니라, 여러 가지의 전파로를 경유하여 도달하는 파장을 나타내는 다중 경로가 발생하기 쉽다. 그러므로, 기지국 안테나 및 이동국 단말 안테나로 수신할 수 있는 신호 레벨이 크게 감소하고, 다중 경로 성분이 증가하기 때문에, 수신 S/N이 저하되고, 높은 비트레이트의 통신이 어려워진다. 이러한 문제가 상술한 통상의 실내용의 무선 LAN 시스템에서와 유사하게 발생한다고 하더라도, 공장(130) 내에서는, 금속제의 구조물이 많기 때문에 더 큰 문제가 된다.
(2) 공장(130) 내에서는, 대형의 구조물(32)이 많고, 중간 높이의 돌출부도 존재한다. 또한 천정 크레인 등의 장치류의 이동에 의해서, 안테나 간의 가시성이 저해되고, 대부분의 경우에 천장에 배치한 기지국 안테나로부터의 우수한 가시성을 보장하기 어려워진다. 따라서, 무선 LAN 이동국 단말의 위치에 따라서, 수신할 수 있는 위치와, 그렇지 않은 위치가 필연적으로 발생되어 버린다. 이 문제는 상술한 통상의 실내용의 무선 LAN 시스템에서도 발생되지만, 공장(130) 내에서는, 이동국 및 이동국 단말의 위치의 변화가 크기 때문에 이러한 문제가 더욱 심각해진다.
(3) 공장(130) 내에서, 조업 또는 보수 등의 작업원이 무선 LAN 시스템을 활용하기 위한 모바일 단말을 가지고 무선 통신하여 작업을 실행하는 경우를 가정하면, 단말용 안테나는 작업원이 입고 이동할 수 있는 것(착용식)인 것이 바람직하다. 그러나, 이 경우, 이동국 단말 측 원형 편파 안테나의 속성(방위, 방향)은 작업 중이거나 이동 중인 작업원의 자세에 의해서 변화하게 된다. 이러한 경우에도, 높은 레벨로 송 수신할 수 있는 경우와 그렇지 않은 경우가 존재하게 된다. 이 자 세의 문제는 상술한 통상의 실내용의 무선 LAN 시스템에서도 일어나지만, 공장(130) 내에서는, 상기 이동국 및 이동국 단말의 위치의 변화가, 공장 내의 작업에 따라 3차원적으로도 크게 일어날 수 있는, 대형 건물 내에서의 특수한 문제라고 말할 수 있다.
이하에, 이러한 문제에 대한 해결 수단에 대하여 순서대로 설명한다.
(1)의 문제에 있어서는, 무선 LAN 기지국의 안테나를, 건물내의 위쪽, 예를 들면 천장 등에 배치하는 것과, 편파-면 회전 방향이 다른 우향 원형 편파와 좌향 원형 편파의 안테나를 교대로 배치한 고주파수 선로를 설치하는 것에 의해 해결될 수 있다. 즉, 무선 LAN 기지국 안테나를 건물 내의 위쪽에 배치하는 것에 의해, 공장 내를 이동하는 각각의 무선 LAN 이동국 단말 안테나를 향하여 우수한 가시성이 보장되어, 직접파에 의한 신호 성분이 높아진다. 또한, 무선 LAN 기지국 측의 안테나를, 직선 편파 안테나가 아니라, 좌향 또는 우향 회전 원형 편파로 전파하는 원형 편파 안테나를 사용하는 것에 의해, 구조물 등의 금속벽에서 한번 반사한 고주파의 선회 방향이 변하기 때문에, 고주파를 반사하는 구조물이 많더라도, 무선 LAN 이동국 단말 안테나에 들어가는 반사파가 감소되고 다중 경로 페이딩의 영향이 감소된다.
또한, (2)의 문제에 있어서는, 본 발명과 같이, 무선 LAN 이동국 단말 안테나를, 상술한 구조의 고주파 마이크로 스트립 선로들을 서로에 대해 실질적으로 평행하고 인접하게 배치한 구조를 갖고, 이들 각 고주파 마이크로 스트립 선로에 서로 편파-면 회전 방향이 다른 복수의 원형 편파 안테나를 서로 간격을 갖도록 교대 로 배치함과 동시에, 이들 고주파 마이크로 스트립 선로를 실질적으로 동일한 위치에, 서로 편파-면 회전 방향이 다른 원형 편파 안테나를 인접하여 배치함으로써 해결할 수 있다. 즉, 도 38을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 LAN 이동국 단말과 무선 LAN 기지국의 안테나는, 편파-면 회전 방향이 다른 복수의 원형 편파 안테나가, 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 단말의 양쪽에 존재하도록 배치된다. 이 때문에, 삼차원적인 공간으로 본 경우, 장애물(118)이 존재하더라도, 동일한 편파-면 회전 방향을 갖는 원형 편파 안테나가 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 단말의 양쪽에, 그 사이에 우수한 가시성을 가지고 반드시 존재하게 된다.
그리고, 도 38 및 도 39를 참조하여 설명된 원형 편파 안테나의 송 수신을 전기적으로 제어하는 스위치를 전환함으로써, 무선 LAN 기지국으로부터 송신되는 무선 통신, 또는 무선 LAN 기지국으로 송신되는 무선 통신의 더 높은 송 수신 신호(전력)를 제공하는 이동국 단말 안테나를 선택한다. 원형 편파 안테나는, 각각의 기지국 측과 이동국 단말 측의 복수의 위치에 배치된다. 기지국 측과 이동국 단말측 안테나 사이의 적어도 하나의 위치에서 우수한 가시성이 보장된다면, 이동국 단말의 장소(위치)에 영향받지 않고, 이동국 단말이 배치된 장소에 무관하게 높은 레벨의 통신이 가능해진다.
또한, (3)의 과제를 해결하는 실시예에 대하여 설명한다. 도 40은, 작업원의 헬멧에, 본 발명의 이동국 단말 안테나를 내장시킨 예를 나타낸다. 도 40(a)은 본 발명의 이동국 단말 안테나(110a)를 작업원(119)의 머리에 있는 헬멧(120)에 내 장시킨 상태를 나타낸다. 도 40(b)은 이 헬멧(120)에 내장된 이동국 단말 안테나(110a)를 나타낸다. 도 40(b)에서, 상술한 도 36 및 도 37에 도시된 이동국 단말 안테나(110a)(고주파수 선로(1a, 1b))는, 도 40(a)의 헬멧(120)에 내장되도록, 헬멧(120)의 내주를 따라서 원형 형상으로 감겨져 있다. 이 이동국 단말 안테나(110a)의 구조, 즉, 2개의 고주파수 선로(1a, 1b) 상의 실질적으로 동일한 위치에 서로 편파-면 회전 방향이 다른 원형 편파 안테나로 구성되는 패치 안테나(6a, 6b)가 서로 인접하게 배치되게 한 구조는, 도면 36 및 도 37과 마찬가지이다. 또, 하나의 고주파수 선로(1a 또는 1b)에서 본 경우에, 우향 회전 방향을 갖는 우향 원형 편파 안테나(6a)와 좌향 원형 편파 안테나(6b)가 교대로 배치되어 있는 점도 상기 도 36 및 도 37과 동일하다.
또, 도 40에 도시되어 있지는 않지만, 이동국 단말 안테나(110a)는 도 38과 마찬가지로 다이버시티 회로(116) 등과 같은 스위치 전환 유닛을 더 포함한다. 또한, 이들 이동국 단말 안테나(110a)의 조작을 위한 단말 장치를 작업복의 포켓이나 쉽게 액세스 가능한 위치 등과 같이 작업자의 신체 부근 또는 신체에 입혀서 작업자가 필요에 따라 단말 유닛을 쉽게 조작할 수 있게 할 수 있다.
도 40(a) 및 도 40(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이동국 단말 안테나(110a)(고주파수 선로)를 원형 형상으로 감는 것에 의해, 각 고주파수 선로(1a, 1b)에서의 원형 편파 안테나(6a, 6b)는, 서로 다른 수직 방향을 향하게 된다. 그러므로, 작업 또는 이동하는 작업원의 자세에 의해서, 이동국 단말 측 원형 편파 안테나의 자세(방위 및 방향)가 변화된 경우에도, 무선 LAN 기지국 측 안테나로부 터의 우수한 가시성을 갖는 이동국 단말 측 안테나가 항상 존재한다. 따라서, 이동국 단말 측 안테나의 자세가 변화된 경우에도, 높은 레벨로 신호를 송 수신할 수 있게 된다.
또한, 이러한 이동국 단말 안테나를 내장한 헬멧은, 작업원이 이동국 단말 안테나를 손에 들고 다닐 필요가 없어져서, 작업원이 의도된 작업을 보다 용이하게 실행하고, 작업중 더 높은 안전성이 보장된다는 이점을 제공한다.
도 41은 (3)의 문제를 해결하는 본 발명의 이동국 단말 안테나에 대한 다른 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 41은 푸시카(push car), 운반차 등의 비교적 큰 이동차에 있어서, 예를 들면 생산 관리상의 데이터를 무선 LAN 기지국 측 안테나와 주고받는 경우를 가정하고 있다. 도 41을 참조하면, 참조 부호(125)는 이동차를 지칭한다. 본 발명의 이동국 단말 안테나(110a)(고주파수 선로(1a, 1b))는 이동차(125)의 측면 주위에, 도 40에 도시된 작업원의 헬멧에서보다 예를 들면 2배 감겨 있다.
결과적으로, 도 40(b)에서와 같이, 각 고주파수 선로(1a, 1b) 상에 배치된 원형 편파 안테나(6a, 6b)는 서로 다른 수직 방향으로 배치되어 있다. 그러므로, 작업 또는 이동하는 이동차(125)의 자세에 따라서, 이동국 단말 측 원형 편파 안테나의 자세가 변화된 경우에도, 무선 LAN 기지국 측 안테나로부터의 우수한 가시성을 갖는 이동국 단말 측 안테나는 항상 이동차(125)의 어느 하나의 측면 상에 존재한다. 따라서, 이동차(125)의 안테나의 자세가 변화된 경우에도, 높은 레벨로 신호를 송 수신할 수 있게 된다.
또, 이동국 단말 안테나(110a)를 이동차(125)의 상부에 배치한다. 이동차(125)의 상부는 작업대용 또는 짐 운반용으로 확보할 필요가 있는 경우가 많기 때문에, 도 41의 경우에는, 이동차(125)의 상부 표면이 이용될 때 장애물이 되지 않도록 이동국 단말 안테나(110a)가 이동차(125)의 측면 주위에 배치되어 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 또한 도 41의 이동국 단말 안테나(110a)는 도 38에 도시된 안테나와 마찬가지로 다이버시티 회로(116) 등의 스위치 전환 장치를 포함한다.
다음으로, 상술된 무선 LAN 기지국의 고주파 마이크로 스트립 선로(1a)나, 이동국 단말 안테나(110a)의 고주파 마이크로 스트립 선로(1a, 1b), 패치 안테나 등을 구성하는 각 층의 일례에 대해 설명한다.
우선, 도 34 내지 도 37의 각 고주파수 선로의 유전체층(2)은, 신호선(4)측의 유전체층(2) 표면에 접지층이 마련되지 않고, 이 표면측을 전체적으로 개구하더라도, 고주파의 손실이 발생하지 않게 하는 조건을 만족시키도록 적절히 선택된다. 일반적으로, 고주파수 선로부터의 고주파의 손실은, 방사 손실, 도체 손실, 유전 손실로 크게 분리된다. 그 중에서, 방사 손실을 작게 하기 위해서는, 유전체층(2)의 유전 상수를 높게 하는 것이 바람직하다. 이 유전 상수는, 유전체층(2)을 구성하는 유전 재료 자체의 유전율과 유전체층(2)의 두께로부터 정해진다. 그러므로, 유전 상수를 증가시키도록 유전 재료와 유전체층의 두께를 선택하는 것이 바람직하다. 그러나, 유전율이 높은 재료나 유전체층의 두께가 두껍게 될수록 선로의 유연성이 감소된다. 이러한 조건을 감안하면, 유연성이 필요한 경우에는 이것을 고려하여 최적의 재료와 유전체층의 두께를 선택한다.
또한, 상기 도체 손실은 신호선(4)의 전기 전도도가 높을수록 작아지기 때문에, 고주파수 선로에 필요한 전기 전도도로부터, 신호선(4)의 최적 전기 전도도를 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 유전 손실은 유전체층(2)을 구성하는 유전 재료 자체에 의해서 정해지기 때문에, 낮은 유전 손실의 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 유전체층(2)의 폭과 두께는, 무선 LAN 시스템에 필요한 신호의 주파수와 고주파의 손실과의 관계를 고려할 때, 어느 정도의 폭과 두께인 것이 필요하다. 이러한 측면으로부터, 예컨대, 사무실 등에서 이용되는 표준 실내용 무선 LAN 시스템을 기초로 하여 가정하면, 대략 0.1∼2.0mm의 두께, 대략 10∼50mm의 폭을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 유전체층(2)의 유전 재료로서, 상술된 바람직한 범위 중에서 선택되는 유전체층(2)의 폭과 두께를 전제로, 고주파의 방사 손실이 발생하지 않고, 유전손실이 낮은 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 유전 재료 자체는, 테프론(등록상표), 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 비닐, 마일라 등의 수지 유전체 재료 중에서, 예컨대 유전 손실의 지수(파라미터)가 되는 0.02 미만의 낮은 유전 탄젠트를 각각 갖는 단일 재료 또는 하나 이상의 재료의 혼합 조성으로서 선택 및 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 수지 유전 재료는, 조성 등의 조건설정에 의해, 본 발명의 고주파수 선로에서 요구되는 유연성을 유지할 수 있다.
고주파수 선로의 전체의 두께는, 고주파수 선로의 단면적이나 부피를 적게 하기 위해서, 2mm이하로 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 이러한 측면으로부터, 각각의 접지층(3) 및 신호선(4)의 두께도 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 접지 층(3)의 두께는, 접지층(3)을 구성하는 얇은 플레이트의 강도가 보장된다면 0.2mm 이하의 두께로 하는 것이 바람직하다. 또한, 접지층(3)의 폭은, 유전체층(2)을 피복하여 고주파의 손실을 억제하기 위해서, 유전체층(2)의 폭에 대응하도록 설정한다.
접지층(3)을 구성하는 도전성 재료는, 구리, 알루미늄, 주석, 금, 니켈, 솔더 등의 금속 및 합금이나, 이들의 금속, 합금이 각각 복합되거나 적층형 구조 및 수지 기재 등으로 도금된 여러 가지의 형태 중 어떤 것도 우수한 도전성 금속 재료로서 적절히 선택된다. 이러한 재료 중에서, 박판에 가공이 용이하고, 유전 재료에 부합되는 유연성을 갖고 요구되는 박판 강도를 제공하는 박판을 제공할 수 있는 금속 재료가 바람직하다.
고주파 유도용의 신호선(4)도, 상술된 금속성의 우수한 도전성 재료 중에서 선택된 재료로 이루어진 얇은 배선 또는 얇은 플레이트로 형성된다. 신호선(4)은 도 34의 고주파수 선로(1a)에 도시하는 바와 같이 유전체층(2) 상에 돌출 내지 오목하게 배치되거나, 유전체층(2) 내에 매립되어 고주파수 선로(1a)의 길이 방향으로 배치할 수 있다.
이상과 같은 구성의 고주파 마이크로 스트립 선로는, 얇고 유연성을 갖기 때문에, 긴 플레이트 형태 대신에, 긴 고주파수 선로를 감을 수 있는 긴 코일 형상 등으로 하여, 제조, 운반, 설치 등의 취급이 용이할 수 있다. 추가하여, 고주파수 마이크로-스트립 선로는 예를 들면 선로를 통해 전파되는 고주파의 손실이 낮은 것 등과 같이, 고주파수 선로로서의 기본 특성에 우수하다.
이하 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 명확한 이해를 위한 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예(들)에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 실시예 및 실시예는, 본 발명을 구체화한 일례로서, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것이 아님을 유의하라.
도면을 참조하여, 상술한 바와 같은 고주파 마이크로 스트립 선로, 무선 LAN 이동국 단말 안테나, 단말용 무선 LAN 카드 및 무선 LAN 시스템에 적용 가능한 무선 통신 RF 신호 전송 장치의 일실시예에 대해 설명한다.
여기에서, 도 43은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 개략적으로 도시하고, 도 44는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 개략적으로 도시하고, 도 45는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)를 이용한 무선 LAN 시스템을 개략적으로 도시하고, 도 46은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 47은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X1) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 48은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 49는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X3) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 50은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 51은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X5) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 52는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X6) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 53은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X6) 내의 스위치의 로직 전환을 도시하는 표이고, 도 54는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X7) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 55는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X8) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 56은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X9) 내의 분기부를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 57은 일반적인 LAN 내에서 마스터 유닛과 슬레이브 유닛 사이의 전송 신호의 신호 레벨의 계산 결과에 대한 일례를 나타낸다.
먼저, 본 발명의 일실시예는 도 43을 참조하여 설명될 것이다.
도 43은 빗금으로 표시된 벽에 의해 구획된 3개의 방 내에 각각 무선 통신 RF 신호 전송 선로(204)를 설치한 모양을 상면에서 본 평면도이다.
상기 무선 통신 RF 신호 전송 선로(204)는, 각 방마다 분리되고, 3개의 무선 통신 RF 신호 전송 선로(A, B, C)로 구성되어 있다. 각 무선 통신 RF 신호 전송 선로 상에는, 분기/합체 수단과 접속용 무선 안테나를 갖춘 중계 안테나(AB)(무선 통신 RF 신호 전송 선로 A와 B를 접속함), 중계 안테나(BC)(무선 통신 RF 신호 전송 선로 B와 C를 접속함), 중계 안테나(AC)(무선 통신 RF 신호 전송 선로 A와 C를 접속함)가 설치된다. 분기/합체 수단과 접속용 무선 안테나의 세부 사항은, 이하에 자세히 설명한다. 이 무선 통신 RF 신호 전송 선로는 도 1 내지 도 39에 도시된 고주파수 선로를 이용하도록 구성될 수 있지만 이것으로 한정되지 않는다.
각 무선 통신 RF 신호 전송 선로는, 각각 각 방에 배치된 단말 등의 하위 장치 측의 안테나(도시하지 않음)를 교신하기 위한 복수의 액세스용 안테나(253)가 설치된다. 액세스용 안테나(253)로는, 지금까지 설명한 안테나(6)(6a, 6b, 6c,...)를 이용할 수 있지만 이것으로 한정되지 않는다. 이러한 액세스용 안테나(253)는 분기/합체 수단과 조합하여 이용되고 있다. 각 액세스용 안테나(253)의 통신 범위가, 각 액세스용 안테나(253)를 중심으로 하는 얇은 점선의 원으로 표시되어 있다. 하나 이상의 하위-레벨 유닛은 이러한 원 내에 존재하여 무선 통신 RF 신호 전송 선로(204) 중 어느 하나(이 실시예에서는 무선 통신 RF 신호 전송 선로(B)임)에 접속된 상위-레벨 유닛과 통신한다.
도시된 무선 통신 RF 신호 전송 장치는, 중계 안테나(BC, CB)가 길이 방향으로 서로 대향하게 쌍을 이뤄서, 무선 통신 RF 신호 전송 선로(B, C) 사이에서 무선 통신 RF 신호를 중계한다. 마찬가지로 중계 안테나(AB, BA)가 쌍을 이뤄서, 무선통신 RF 신호 전송 선로(A, B) 사이의 중계를 실행한다. 이에 따라, 3개의 무선 통신 RF 신호 전송 선로 사이에 무선 통신 RF 신호의 중계가 무선 방식으로 실행되어, 상술한 바와 같이, 무선 통신 RF 신호 전송 선로에 액세스용 안테나를 거쳐서 무선 접속된 모바일, 그 밖의 단말로 이루어지는 하위 장치와 상위 장치 사이에서 통신이 행해진다. 물론, 상위 장치와 무선 통신 RF 신호 전송 선로(B) 사이에도 무선 통신이 실행될 수 있다.
도 48에서, 굵은 점선의 선로는 서로 대향하는 중계 안테나 사이에서 무선 통신 RF 신호가 송신되는 방식을 나타낸다는 것을 유의하라.
대향하는 중계 안테나끼리의 통신 기능을 향상시키고, 노이즈의 진입을 억제하기 위해서는, 무선파가 미치는 범위를 한정하는 것이 바람직하다. 그 목적을 위하여, 대응하는 중계 안테나에 대하여 지향성을 가진 안테나를 이용하는 것이 바람직하다.
또한 같은 목적을 위하여, 무선 통신 RF 신호 전송 선로와 중계 안테나 사이에 적절한 증폭 비율을 제공할 수 있는 증폭 수단을 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 증폭 수단을 개재함으로써 무선 통신 RF 신호 전송 선로의 길이가 증가되는 경우에도 무선 통신 RF 신호의 감쇠를 방지하여 감도가 좋은 통신을 실행할 수 있다.
또한, 각 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 각각 통과하여 전파되는 무선 통신 RF 신호의 주파수를 바꾸는 것에 의해, 전체 시스템이 여러 하위 장치가 수신할 수 있는 주파수 대역의 차이에 대응할 수 있다. 이 목적을 위하여, 증폭 수단 대신에, 또는 증폭 수단에 조합하여 주파수 변환 수단을 마련하는 것이 유익하다. 이러한 주파수 변환 수단의 세부 내용에 대해서는 후술한다.
본 실시예에서는, 상위 장치가 무선 통신 RF 신호 전송 선로(B)에 접속되어 있다. 따라서, 무선 통신 RF 신호 전송 선로(A)에 접속하고 있는 하위 장치가 상위 장치와 통신을 할 때, 무선 통신 RF 신호는 상위 장치↔무선 통신 RF 신호 전송 선로(B)↔중계 안테나(BA)↔중계 안테나(AB)↔무선 통신 RF 신호 전송 선로(A)↔액세스 안테나↔하위 장치의 경로로 무선 통신 RF 신호를 전파하여 양방향 통신이 성립한다. 마찬가지로 상위 장치와 무선 통신 RF 신호 전송 선로(C)에 접속하는 하 위 장치가 통신을 할 때의 경로는, 상위 장치↔무선 통신 RF 신호 전송 선로(B)↔중계 안테나(BC)↔중계 안테나(CB)↔무선 통신 RF 신호 전송 선로(C)↔액세스 안테나↔하위 장치의 경로로 무선 통신 RF 신호를 전파하여 양방향 통신을 실행한다. 본 발명의 이러한 측면에 따르면, 무선을 거쳐서 양 방향으로 복수의 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 접속하는 것이 가능하게 되기 때문에, 벽의 관통 공사를 할 필요없이 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 확장하는 것이 가능하게 된다.
도 44는, 철도 열차의 각 차량 내에 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 1대1 관계로 부설하여, 이것을 서로 무선 중계 안테나로 접속한 예를 나타낸다. 동작은 도 43과 본질적으로 동일하다. 이와 같이 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 서로 접속하는 것으로, 차량 사이에 걸친 유선 접속 공사가 불필요하게 된다. 또한, 차량의 상호 접속 순서가 차량의 재편성 시에 변경되는 경우에도, 설치된 무선 전송 선로의 물리적 접속 관계를 변경시킬 필요가 없어서 요구되는 시간 및 노동을 감소시킬 수 있다.
도 43 및 도 44의 실시예는, 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 통해 전송되는 무선 통신 RF 신호의 주파수와, 무선 통신 RF 신호 전송 선로에 접속된 액세스용 안테나(253)로부터 출력되는 무선 통신 RF 신호의 주파수가 서로 다른지 동일한지에 무관하게 자유롭게 선택된다. 다시 말해서, 이 두 개의 실시예는 2개의 주파수가 동일한 경우뿐만 아니라, 주파수 변환 수단이 액세스용 안테나(253)와 무선 통신 RF 신호 전송 선로 사이에 개재되어, 해당된 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 통해 전송되는 무선 통신 RF 신호의 주파수와는 다른 주파수를 갖는 무선 통신 RF 신 호를 무선을 통해 액세스용 안테나(253)로부터 출력하는 경우를 모두 포함한다.
다음에, 도 45를 참조하면, 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 전송되는 무선 통신 RF 신호의 주파수와는 상이한 주파수를 갖는 무선 통신 RF 신호를 액세스용 안테나(253)로부터 무선으로 출력하는 것을 요지로 하는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)를 이용한 무선 LAN 시스템의 개략적인 구성에 대하여 설명한다. 이하에 나타내는 실시예에서는, 일례로서 하나의 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 나타내고 있지만, 상술한 도 43 또는 도 44의 실시예에서와 같이, 복수의 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 무선 통신 수단을 거쳐서 접속하는 것뿐만 아니라, 상위 장치와 이것에 접속되는 무선 통신 RF 신호 전송 선로 사이에 무선 통신 수단을 거쳐서 접속하는 것에도 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다. 이 경우에도, 전송 선로 사이 또는 전송 선로와 상위 장치를 접속하는 무선 통신 수단에 증폭 또는 감쇠 수단 및/또는 주파수 변환 수단을 마련하는 것도 가능하다. 또한 이러한 실시예에서 상기 무선 통신 수단을 지향성이 있는 안테나에 의해 구성하는 것도 바람직하다.
도 43 및 도 44에 도시된 실시예에서 이용된 각각의 액세스용의 무선 안테나의 구성은 각 중계용의 무선 안테나와 동일하다. 이러한 안테나 구조의 세부 내용은 이하의 도 45 및 그 이후의 도면에 도시된 실시예에서 상세히 설명된다. 도 45에 표시된 각각의 무선 LAN 시스템에서, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)는 스위칭 HUB(201)에 의해서 서로 접속된 복수의(도(45)의 예로서는 4대의) 무선 LAN 마스터 유닛(202a, 202b, 202c, 202d)( 이하, 총칭하여 무선 LAN 마스터 유닛(202)으로 지 칭하는데, 이는 상술된 상위 장치의 일례임)과, 해당 무선 LAN 마스터 유닛(202)과 무선 전파를 거쳐서 무선 통신을 하는 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)(상기 하위 장치의 일례) 사이에서 송 수신되는 무선 통신 RF 신호를 송신한다. 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)은, 상술된 슬레이브 유닛(9)(9a, 9b, 9c, 9d,...)과 각각 동일하다.
무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)는, 분배기(203)를 거쳐서 무선 LAN 마스터 유닛(202) 각각과 접속되는 전송 선로(204)와, 해당 전송 선로(204)의 복수의 지점에 마련되어, 해당 전송 선로(204)에 의해 전송되는 무선 통신 RF 신호를 분기하고, 전송 선로(204)에 무선 통신 RF 신호를 결합하기 위한 분기 회로(251)(분기/합체 수단의 일례임)와, 해당 분기 회로(251)마다 마련되어, 상기 무선 LAN 슬레이브 유닛(206) 에 대해 무선 전파로서 무선 통신 RF 신호를 송 수신하는 안테나(253)(무선 안테나)와, 분기 회로(251)와 안테나(253) 사이에 각각 접속되어, 무선 통신 RF 신호의 주파수 변환을 실행하는 주파수 변환 회로(252)를 구비하고 있다. 이하에서, 분기 회로(251), 주파수 변환 회로(252) 및 안테나(253)를 총칭하여 분기부(205)라고 한다.
또한, 각각의 무선 LAN 마스터 유닛(202)은, 스위칭 HUB(201)를 거쳐서 인트라넷이나 인터넷 등의 상위 네트워크(도시하지 않음)에 접속된다. 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 단말(207)은 10 베이스 T 케이블 등에 의해 각각의 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)에 접속되어 있다.
복수의 무선 LAN 마스터 유닛(202)으로부터 하위측으로 송신된 하향 신호(무 선 통신 RF 신호)는, 분배기(203)에 의해 서로 합성되어 상기 전송 선로(204)로 전송된다. 또한, 상기 전송 선로(204)를 통해 전송(전파)되는 무선 통신 RF 신호(통신 신호)는, 전송 선로(204)에 적당한 간격(예컨대, 10m 정도의 간격)으로 마련된 분기 회로(251)에 의해 탭(분기)되어, 주파수 변환 회로(252)에 의해 무선 주파수를 변환한 후, 안테나(253)로부터 서비스 구역(무선 통신 가능 구역) 내에 무선 전파로서 방사되어, 해당 서비스 구역 내에 존재하는 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)에 의해 수신된다.
한편, 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)으로부터 방사된 무선 전파(무선 통신 RF 신호)는, 안테나(253)에 의해 수신되어, 그 주파수가 주파수 변환 회로(252)에 의해 전송 선로(204)에 적합한 주파수(이하, "전송 선로 주파수"로 지칭함)로 변환된 후, 분기 회로(251)에 의해 전송 선로(204)내에 합류된다. 그 이후에, 전송 선로(204)를 통해 전송되는 상향 신호는, 분배기(203)에 의해 복수의 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 각각 분배된다.
이에 따라, 서비스 구역 내에 존재하는 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)에 접속된 정보 단말(207)은, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)를 거쳐서 인트라넷이나 인터넷 등의 상위 네트워크에 통신 가능하게 구성되어 있다.
이 실시예의 무선 LAN 시스템의 특징은, 주파수 변환 회로(252)를 구비하는 것이다. 주파수 변환 회로(252)를 구비함으로써, 각각의 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 의해 하위측(즉, 전송 선로(204) 측)에 대하여 송 수신되는 무선 통신 RF 신호의 주파수를, 대응하는 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)이 무선 전파로서 상위측 에 대하여 송 수신되는 무선 통신 RF 신호의 주파수와는 상이하게 하는 것이 가능해진다.
(무선 LAN 마스터 유닛)
복수의 무선 LAN 마스터 유닛(202)은, 예컨대 직접 확산 방식에 따라 데이터를 변조하여, TDD 방법에 따라 통신을 실행한다. 이하에서, 무선 LAN 마스터 유닛(202)으로부터 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)을 향하여 전송되는 신호(무선 통신 RF 신호)를 하향 신호로 지칭하고, 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)으로부터 무선 LAN 마스터 유닛(202)을 향하여 전송되는 신호(무선 통신 RF 신호)를 상향 신호로 지칭한다.
복수의 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 의해 이용되는 무선 통신 RF 신호는 상이한 중심 주파수(전송 선로 주파수)(fa, fb, fc, fd)를 갖고, 이러한 주파수는 서로 간섭하지 않는 주파수로 설정되어 있다. 예컨대, 22MHz의 점유 주파수 대역폭(bandwidth)을 이용하는 경우에, 중심 주파수(fa, fb, fc, fd)는, 서로 적어도 22MHz의 주파수 간격을 갖도록 배치(설정)된다. 또한, 전송 선로 주파수(fa∼fd)는 전송 선로(204) 내에서 무선 통신 RF 신호의 감쇠가 적은 주파수로 설정된다. 예컨대, 전송 선로(204)로서, 스트립 선로를 이용한 경우, fa∼fd를 2.4GHz 대역에 속하도록 설정하면 대략 1dB/m 정도의 전송 손실이 획득되고, fa∼fd를 800MHz 부근의 주파수로 설정하면, 대략 0.5dB/m 정도의 전송 손실이 획득된다. 따라서, 무선 전파의 주파수(상기 안테나(253)에 의해 무선으로 송 수신되는 무선 통신 RF 신 호의 주파수)에 무관하게, 전송 선로(204) 내의 무선 통신 RF 신호의 주파수를 저 주파수로 설정할 수 있기 때문에, 감쇠량이 작은 신호 전송이 가능해진다.
(전송 선로)
전송 선로(204)는 다양한 구조 및 재질로 형성될 수 있다. 실제적으로 무선 LAN 마스터 유닛(20)에 의해 하위측에 송 수신되는 무선 통신 RF 신호를 저손실로 전송 가능한 구조 및 재질을 선택한다.
또한, 전송 선로(204)의 제조, 탑재 등의 관점으로부터, 전송 선로(204)의 구조나 재질에 제한이 있는 경우에도, 전송 선로(204)의 구조 및 재질에 적합한 주파수를 설정(사용)하는 것이 가능하다.
예컨대, 전송 선로(204)가, 테프론 기판(테프론은 듀퐁사의 등록 상표임, 이는 이하의 설명에서도 동일하게 적용됨) 상에 스트립 선로를 형성함으로써 제조된 경우에, 그 전송 손실(loss)은, 5.2GHz 대역에서는 대략 2.7dB/m정도이고, 2.4GHz 대역에서는 대략 1.3dB/m정도이며, 800MHz에서는 대략 0.5dB/m 정도이다. 따라서, 무선 주파수로서 5.2GHz 대역을 사용하는 경우에 있어서도, 전송 선로(204)에 있어서의 전송 주파수가 800MHz 대역에 속하도록 설계함으로써, 공지된 시스템에 비해 손실을 크게 감소시킬 수 있게 된다.
이것을 바꿔 말하면, 무선 주파수와 회선 설계와 관련된 전송 선로(204)의 허용 전송 손실이 주어지면, 공지된 시스템에서와 같이, 무선 주파수가 전송 선로(204) 내의 전송 주파수와 동일한 경우에 비해서, 전송 선로(204)의 길이를 크게 증가할 수 있다.
예컨대, 무선 주파수로서 5.2 GHz 대역을 이용하고, 회선 설계와 관련된 전송 선로 손실로서 10dB까지 허용하는 있는 경우를 가정한다. 이 경우, 전송 선로(204)가 테프론 기판에 스트립 선로를 형성함으로써 제조되는 경우, 공지된 시스템에서와 같이 무선 주파수가 전송 선로(204) 내의 전송 주파수와 동일한 경우에는, 전송 선로(204)의 최대 전송 길이가 대략 4m가 된다. 이와는 반대로, 전송 선로(204) 내의 주파수로서 800MHz를 이용하면 20m의 거리에 걸친 전송이 가능하게 된다. 전송 선로로서 동축 선로(동축 케이블)를 이용하면 더 장거리에서의 전송이 가능해진다.
(분기부)
각각의 분기부(205)는 분기 회로(251), 주파수 변환 회로(252) 및 안테나(253)를 구비하고 있다. 이러한 구조는, 도 43 및 도 44에 나타낸 실시예에 있어서의 중계용 안테나 또는 액세스용 무선 안테나에도 이러한 구조가 동일하게 적용되어 있다.
분기 회로(251)는 전송 선로(204) 내의 하향 신호(전기 신호)의 일부를 결합하여, 그것을 주파수 변환 회로에 주입하고, 주파수 변환 회로부터의 상향 신호를 전송 선로(204) 내에 합류시킨다.
주파수 변환 회로(252)는, 전송 선로(204)를 통해 흐르는 하향 신호(무선 통신 RF 신호)로부터 원하는 변조파만을 주파수에 따라 식별하고, 원하는 변조파만을 선택적으로 무선 주파수로 변환한다. 또한, 주파수 변환 회로(252)는 안테나(253)에 의해 수신된 상향 신호(무선 통신 RF 신호) 중 원하는 변조파만을 주파수에 따라 식별하여, 원하는 변조파만을 선택적으로 전송 선로 주파수로 변환한다.
도 45에 도시된 무선 LAN 시스템은 3종류의 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF)(채널 주파수)를 이용하는 시스템을 나타낸다. 각 영역(A1 내지 A8)에서 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF) 중 하나를 미리 결정한다. 도 45의 실시예에서, 무선 주파수(fa_RF)는 영역(A1, A2, A7, A8)에서 이용되고, 무선 주파수(fb_RF)는 영역(A3, A4)에서 이용되며, 무선 주파수(fc_RF)는 영역(A5, A6)에서 각각 이용된다.
또한, 영역(A1∼A8)마다, 4개의 무선 LAN 마스터 유닛(202) 중 어느 것이 통신을 위해 각 영역에 접속되는지를 미리 결정한다. 도 45의 실시예에서, 영역(A1, A2)은 전송 선로 주파수(fa)를 갖는 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 통신을 위해 접속되고, 영역(A3, A4)은 전송 선로 주파수(fb)를 갖는 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 통신을 위해 접속된다. 영역(A5, A6)은 전송 선로 주파수(fc)를 갖는 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 통신을 위해 접속되고, 영역(A7, A8)은 전송 선로 주파수(fd)를 갖는 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 통신을 위해 접속된다.
즉, 주파수 변환 회로(252)는 다음과 같이 미리 설정된다. 영역(A1, A2)에 마련된 회로(252)는 전송 선로 주파수(fa)와 무선 주파수(fa_RF) 사이의 상호 변환을 실행하고, 영역(A3, A4)에 마련된 회로(252)는 전송 선로 주파수(fb)와 무선 주파수(fb_RF) 사이의 상호 변환을 실행한다. 영역(A5, A6)에 마련된 회로(252)는 전송 선로 주파수(fc)와 무선 주파수(fc_RF) 사이의 상호 변환을 실행하고, 영역(A7, A8)에 마련된 회로(252)는 전송 선로 주파수(fd)와 무선 주파수(fa_RF) 사이의 상호 변환을 실행한다.
도 45에 도시된 무선 LAN 시스템에서, 복수의 무선 LAN 마스터 유닛(202)이 서로 다른 전송 주파수(fa∼fd)를 이용하기 때문에, 전송 선로(204) 위에서 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 의해 이용되는 무선 통신 RF 신호들 간의 데이터 충돌은 발생하지 않는다. 그러므로, 무선 주파수의 종류(3개) 이상의 무선 LAN 마스터 유닛(202)(4개)을 접속하는 것이 가능하고, 전송 용량을 용이하게 증가시킬 수 있다. 물론, 하나의 무선 LAN 마스터 유닛(202)이 커버하는 영역 내의 복수의 무선 LAN 슬레이브 유닛(206)에 의해 이용되는 무선 통신 RF 신호들간의 데이터 충돌이 발생할 수 있다. 그러나 이 데이터 충돌은, 예컨대 IEEE802.11 규격에 따른 하부 구조 모드에 통신 프로토콜을 적용함으로써 용이하게 회피할 수 있다. 또한, 인접한 영역 내의 무선 주파수를 상이하게 설정함으로써, 전파 간섭의 발생도 방지할 수 있다.
또한, 각 영역에 대응시켜 통신 접속하는 무선 LAN 마스터 유닛(202)(상위 장치)이 할당되기 때문에, 통신 부하를 효과적으로 분산시키는 것이 가능해진다.
분기부(205)의 세부 사항은 이하에 설명될 것이다.
도 46은 해당 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)에서의 분기부(205)의 개략구성을 나타내는 블럭도이다. 도 46에 도시된 분기부(205)는 도 45의 영역(A1, A2)에 각각 배치된 분기부(205)의 일례를 나타낸다. 보다 구체적으로, 도 46에 도시 된 분기부(205)는 전송 선로(204)를 흐르고 4개의 채널 주파수(fa, fb, fc, fd)를 갖는 무선 통신 RF 신호 중에서 중심 주파수가 fa인 채널 신호(무선 통신 RF 신호)를 식별하여, 해당 채널 주파수(fa)와 무선 주파수(fa_RF) 사이의 상호 변환을 실행한다.
상술한 바와 같이, 분기부(205)는, 분기 회로(251), 주파수 변환 회로(252) 및 안테나(258)를 포함한다.
또한, 주파수 변환 회로(252)는, 하향 신호(하향 방향의 무선 통신 RF 신호)의 주파수 변환을 실행하는 하향 측 주파수 변환 회로(252a)(하향 주파수 변환 수단의 일례)와, 상향 신호(상향 방향의 무선 통신 RF 신호)의 주파수 변환을 실행하는 상향 측 주파수 변환 회로(252b)(상향 주파수 변환 수단의 일례)와, 분기 회로(251)와 상향 측/하향 측의 주파수 변환 회로(252a, 252b)를 접속하여 무선 통신 RF 신호의 분배 및 합성을 하는 분배기(252c)와, 안테나(253)와 상향 측/하향 측의 각 주파수 변환 회로(252a, 252b)를 접속하여 무선 통신 RF 신호의 분배 및 합성을 실향하는 분배기(252d)를 구비하고 있다.
또한, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)는, 분배기(252c)로부터의 무선 통신 RF 신호를 입력하는 주파수 혼합기(521)와, 해당 주파수 혼합기(521)로부터의 출력 신호를 입력하여 무선 주파수(fa_RF)의 대역만을 통과시키는 (즉, 다른 무선 주파수(fb_RF∼fd_RF)의 대역을 통과시키지 않는) 대역 통과 필터(522)와, 해당 대역 통과 필터(522)의 출력 신호를 증폭하는 송신 증폭기(523)를 구비하고 있다. 해당 송신 증폭기(523)에 의해 증폭된 신호(무선 통신 RF 신호)는, 안테나(253)에 의해 무선 전파로서 방사된다.
또한, 상향 측 주파수 변환 회로(252b)는, 안테나(253)에 의한 수신 신호를 증폭하는 수신 증폭기(524)와, 해당 수신 증폭기(524)의 출력 신호를 입력하는 주파수 혼합기(525)와, 해당 주파수 혼합기(521)의 출력 신호를 입력하여 채널 주파수(fa)의 대역만을 통과시키는(즉, 다른 채널 주파수(fb∼fd)의 대역을 통과시키지 않음) 대역 통과 필터(526)를 구비하고 있다. 대역 통과 필터(526)에 의해 주파수 식별이 실행된 신호(무선 통신 RF 신호)는, 분배기(252c) 및 분기 회로(251)를 거쳐서 전송 선로(204)에 합류된다.
도 46에 도시된 주파수 변환 회로(252)는 하향 및 상향의 각 주파수 변환 회로(252a, 252b)가 기준 발진 신호를 생성(출력)하기 위한 하나의 주파수 발진기(525)를 공유하고, 주파수 발진기(525)로부터의 기준 발진 신호가, 2개의 주파수 혼합기(521, 525)에 각각 입력되도록 구성되어 있다. 이와 같이 하나의 주파수 발진기(525)를 하향 및 상향의 각 주파수 변환 회로(252a, 252b)에서 공유하기 때문에 간단한 구성을 획득할 수 있다.
이하, 주파수 변환 회로(252)의 동작에 대하여 설명한다.
또한, 이러한 주파수 변환 회로(252)는 도 43 및 도44에 나타낸 실시예의 중계용 안테나 내에서 이용되는 것과 동일하다.
(하향 측 주파수 변환 회로)
분기 회로(251)에 의해 전송 선로(204)로부터 분기되어, 분배기(252c)를 거 쳐서 하향 측 주파수 변환 회로(252a)에 입력되는 무선 통신 RF 신호(입력 신호)는, 모든 채널 주파수(fa∼fd)의 신호를 포함한다. 이 입력 신호는, 주파수 혼합기(521)에 의해서 주파수 발진기(525)의 발진 신호(기준 발진 신호)와 혼합되는 것에 의해 주파수가 변환된다(출력 주파수=입력 주파수±기준 발진 신호의 주파수). 여기서, 주파수 발진기(525)에 의한 기준 발진 신호의 주파수(기준 주파수(fL0))는, 채널 주파수(fa)가 무선 주파수(fa_RF)로 변환되도록 설정된다. 즉, 대역 통과 필터(522)의 통로 특성에 의존하기도 하지만, 기준 주파수는 대략 (fL0=fa_RF-fa)(fa_RF 및 fa는 각각 중심 주파수를 나타냄)이 되도록 설정된다.
이에 따라, 전체 채널 주파수(fa∼fd)의 신호를 포함하는 무선 통신 RF 신호로부터, 채널 주파수(fa)의 신호(즉, 채널 신호)만이 식별되고, 무선 주파수(fa_RF)를 갖도록 주파수 변환된 후 안테나(253)로부터 방사된다.
(상향 측 주파수 변환 회로)
한편, 안테나(253)에 의해 수신되어, 분배기(252d) 및 수신 증폭기(524)를 거쳐서 상향 측 주파수 변환 회로(252b)에 입력되는 무선 통신 RF 신호(입력 신호)의 주파수는, 무선 주파수(fa_RF)이다. 이 입력 신호는, 주파수 혼합기(525)에 의해서 기준 주파수(fL0)의 기준 발진 신호와 혼합되는 것에 의해 주파수 변환된다. 여기서, 기준 주파수(fL0)는, 대략 (fL0=fa_RF-fa)이 되도록 설정되어 있다. 그러므로, 주파수 혼합기(525)는 fa±fL0=(fa_RF, 2fa-fa_RF)의 주파수를 갖는 신호를 출력한다. 주파수 변환 후의 신호 중에서, 채널 주파수(fa)의 대역 내의 신호만이 대역 통과 필터(526)에 의해서 식별된다.
이에 따라, 무선 주파수(fa_RF)의 무선 통신 RF 신호는 채널 주파수(fa)를 갖도록 주파수 변환된 다음 전송 선로(204)에 합류된다.
도 46에 도시된 주파수 변환 회로(252)는, 전송 선로 주파수(채널 주파수)가 fa이고, 무선 주파수가 fa_RF로 가정하여 설계되었으나, 다른 패턴의 주파수 변환에도 마찬가지로 적용된다.
예컨대, 전송 선로 주파수가 fb이고, 무선 주파수가 fb_RF인 경우에, 주파수 변환 회로(252)는 하향 대역 통과 필터(522)를 무선 주파수(fb_RF)의 대역 내의 무선 통신 RF 신호를 통과시키도록 수정하고, 상향 대역 통과 필터(526)를, 전송 선로 주파수(채널 주파수)(fb)의 대역만을 통과시키도록 수정하며, 주파수 변환 회로(252)의 발진 주파수를 그에 대응하여 설정함으로서 상술된 동작과 유사한 방식으로 동작한다.
이러한 구성에 의하면, 주파수 변환 회로(252)를 하나의 주파수 발진기(525)를 이용하여 구성할 수 있다는 점에서 유리하다.
분기부(205)에 있어서, 증폭기 등의 능동 장치는 전원 공급이 필요하게 된다. 전송 선로(204)로서 동축 케이블이나 스트립 선로를 이용한 경우에 분기부(205)에 전원을 공급하고, 전송 선로(204)에 직류 전원을 중첩 방식으로 공급함으로써, 전원 케이블을 별도 배치할 필요없이 능동 장치에 전력을 공급할 수 있게 된다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 제 1 실시예)
다음에, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X1)에 대하여 설명한다. 무선 통신 RF 신호 장치(X1)는 주파수 변환 회로(252)를 다른 구성으로 수정함으로써 생성된 것이다. 나머지 구성 및 기능은 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)에서와 같다. 이하에서, 도 47을 참조하여, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X1)에 포함되는 주파수 변환 회로(81)에 대하여 설명한다.
주파수 변환 회로(81)는, 하향 신호(하향 방향의 무선 통신 RF 신호)의 주파수 변환을 실행하는 하향 주파수 변환 회로(81a)(하향 주파수 변환 수단의 일례)와, 상향 신호(상향 방향의 무선 통신 RF 신호)의 주파수 변환을 실행하는 상향 주파수 변환 회로(81b)(상향 주파수 변환 수단의 일례)와, 분기 회로(251)와 상향 측/하향 측의 각 주파수 변환 회로(81a, 81b)를 접속하여 무선 통신 RF 신호의 분배 및 합성을 실행하는 분배기(81c)와, 안테나(253)와 상향 측/하향 측의 각 주파수 변환 회로(81a, 81b)를 접속하여 무선 통신 RF 신호의 분배 및 결합을 실행하는 분배기(81d)를 구비하고 있다.
하향 주파수 변환 회로(81a)는, 분배기(81c)로부터의 무선 통신 RF 신호를 입력하여 주파수 변환을 실행하는 1단계의 주파수 혼합기(811a)(제 1 주파수 혼합기)와, 1단계의 주파수 혼합기(811a)에 제 1 기준 발진 신호를 출력하는 1단계의 주파수 발진기(812a)와, 1단계의 주파수 혼합기(811a)의 출력 신호를 입력하여 소정의 하향 중간 주파수(fa_IFds)를 중심 주파수로 하는 소정 대역만을 통과시키는 1단계의 대역 통과 필터(813a)와, 1단계의 대역 통과 필터(813a)의 출력 신호를 입 력하여 주파수 변환을 하는 2단계의 주파수 혼합기(814a)와, 2단계의 주파수 혼합기(814a)에 제 2 기준 발진 신호를 출력하는 2단계의 주파수 발진기(815a)와, 2단계의 주파수 혼합기(814a)의 출력 신호를 입력하여 무선 주파수의 각 대역(fa_RF, fb_RF, fc_RF, fd_RF)(고주파 대역)만을 통과시키는 2단계의 대역 통과 필터(816a)와, 2단계의 대역 통과 필터(816a)의 출력 신호를 증폭하는 송신 증폭기(817a)를 구비하고 있다. 송신 증폭기(817a)에 의해 증폭된 신호(무선 통신 RF 신호)는, 안테나(253)에 의해 무선 전파로서 방사된다. 여기서, 1단계의 대역 통과 필터(813a)의 통과 주파수 대역의 폭은, 채널 주파수(fa, fb, fc, fd) 중 하나만을 통과시키는 대역폭(bandwidth)으로 설정된다. 또한, 각 주파수 발진기(812a, 815a)는 가변 발진 주파수를 갖는 합성기를 이용한다.
또한, 상향 주파수 변환 회로(81b)는, 안테나(253)에 의해 수신된 신호를 증폭하는 수신 증폭기(817b)와, 수신 증폭기(817b)의 출력 신호를 입력하여 주파수 변환을 실행하는 1단계의 주파수 혼합기(811b)(제 1 주파수 혼합기)와, 1단계의 주파수 혼합기(811b)에 제 1 기준 발진 신호를 출력하는 1단계의 주파수 발진기(812b)와, 1단계의 주파수 혼합기(811b)의 출력 신호를 입력하여 소정의 상향 중간 주파수(fa-IFus)를 중심 주파수로 하는 소정 대역만을 통과시키는 1단계의 대역 통과 필터(813b)와, 1단계의 대역 통과 필터(813b)의 출력 신호를 입력하여 주파수 변환을 실행하는 2단계의 주파수 혼합기(814b)와, 2단계의 주파수 혼합기(814b)에 제 2 기준 발진 신호를 출력하는 2단계의 주파수 발진기(815b)와, 2단계의 주파수 혼합기(814b)의 출력 신호를 입력하여 전송 선로 주파수의 대역(fa, fb, fc, fd) 중 하나만을 통과시키는 2단계의 대역 통과 필터(816b)를 구비하고 있다. 2단계의 대역 통과 필터(816b)의 출력 신호(무선 통신 RF 신호)는, 분배기(81c) 및 분기 회로(251)를 거쳐서 전송 선로(204)에 합류된다. 여기서, 1단계의 대역 통과 필터(813b)의 통과 주파수 대역의 폭은, 채널 주파수(fa, fb, fc, fd) 중 하나만을 통과시키는 대역폭(bandwidth)으로 설정된다. 또한, 각 주파수 발진기(812b, 815b)는 가변 발진 주파수를 갖는 합성기를 이용한다.
도 47에 도시된 바와 같은 주파수 변환 회로(81)의 구성에 의해, 개별 성분의 구성을 바꾸지 않고, 제 1 및 제 2 주파수 발진기(812a, 816a, 812b, 816b)의 발진 주파수의 설정을 변경하는 것만으로, 전송 선로 주파수(fa, fb, fc, fd) 중에서 선택적으로 이용되는(식별된) 채널 주파수와, 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF, fd_RF) 중에서 무선 통신에서 선택적으로 이용되는 주파수의 조합을 임의로 설정할 수 있게 된다.
하향 주파수 변환 회로(81a)를 관찰하면, 1단계의 주파수 발진기(812a)에 의한 기준 발진 신호의 주파수를, 채널 주파수(fa∼fd) 중 원하는 하나(중심 주파수)가 하향 중간 주파수(fa_IFds)로 변환되도록 설정하면, 1단계의 대역 통과 필터(813a)에 의해 원하는 채널 신호만을 식별(추출)할 수 있다. 또한, 이 주파수 식별 후의 신호(무선 통신 RF 신호)의 주파수가, 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF, fd_RF) 중 원하는 하나로 변환되도록, 2단계의 주파수 발진기(815a)에 의한 기준 발진 신호의 주파수를 설정하면, 무선 주파수를 원하는 주파수로 획득할 수 있다. 상술된 내용은 상향 주파수 변환 회로(81b)에서도 마찬가지이다.
여기서, 하향 측의 2단계의 대역 통과 필터(817a)는, 2단계의 주파수 혼합기(814a)로부터 생성되는 불필요한 하위 주파수 성분을 제거하기 위한 것이고, 사용하는 무선 주파수에 따라 다른 특성을 갖는 다른 것으로 교체해야 할 필요는 없다. 다시 말해서 2단계 대역 통과 필터(817a)는 예컨대 하이-패스 필터(high pass filter)일 수 있다. 마찬가지로, 상향 측의 2단계의 대역 통과 필터(817b)도 이용되는 전송 선로 주파수에 따라 교체할 필요는 없다. 2단계 대역 통과 필터(817b)는 예컨대 로우 패스 필터일 수 있다.
이와 같이, 1단계로 주파수 식별을 하기 위한 주파수 변환을 실행하고, 2단계로 상대측(출력측) 주파수에 맞추기 위한 주파수 변환을 실행하는 2단계의 주파수 변환을 실행하는 것에 의해, 사용하는 주파수에 따라 대역 통과 필터를 교체할 필요성이 없어진다.
결과적으로, 분기부(205)마다, 사용하는 전송 선로 주파수와 무선 주파수의 조합을 임의로 설정하는 것이 용이해지고, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X1)가 배치되는 현장에서 해당 조합을 설정하는 것도 가능해진다.
또한, 상술된 주파수 변환 회로(81)에서는 4개의 주파수 발진기(812a, 815a, 812b, 815b)를 이용하였으나, 하향 중간 주파수(fa_IFds)와 상향 중간 주파수(fa_IFus)가 동일하다면, 하향 측의 1단계의 주파수 발진기(812a)와 상향 측의 2단계의 주파수 발진기(815b)가 하나의 주파수 발진기를 공유할 수 있어서, 하향 측의 2단계의 주파수 발진기(812b)와 상향 측의 1단계의 주파수 발진기(812b)가 하나의 주파수 발진기를 공유할 수 있다.
그러나, 하향 측과 상향 측의 각 주파수 변환 회로(81a, 81b)를 동일 기판 상에 형성하는 경우, 하향과 상향의 중간 주파수(fa_IFds, fa_IFus)를 같게 하면, 불필요한 상호간섭이 발생할 수 있다. 이러한 경우에는, 도 47에 나타내는 구성에 있어서, 하향과 상향의 중간 주파수(fa_IFds, fa_IFus)가 서로 다르게 되도록 대역 통과 필터(813a, 813b)를 설정하면 하향 신호와 상향 신호의 상호간섭을 방지할 수 있다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 제 2 실시예)
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2)에 대하여 설명한다. 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2)는 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)에서의 주파수 변환 회로(252)의 일부를 다른 구성으로 대체한 것이다. 그 밖의 구성 및 기능은 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)와 동일하다. 이하에서는, 도 48을 참조하여, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2)가 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)와 상이한 점에 대하여 설명한다.
도 48에 도시하는 바와 같이 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2)는, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)의 주파수 변환 회로(252) 내의 분배기(252c, 252d)를 각각 순환기(82c, 82d)로 대체한 것이다. 보다 구체적으로, 하나의 순환기(82c)는 분기 회로(251)와, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)와, 상향 측 주파수 변환 회로(252b)를 서로 접속한다. 다른 순환기(82d)는 안테나(253)와, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)와, 상향 측 주파수 변환 회로(252b)를 서로 접속한다.
통신 방법으로서, 송신측과 수신측의 무선 주파수가 동일한 TDD 방식을 채용한 경우, 도 45에 도시된 주파수 변환 회로(252)의 구성에서는, 송신 신호(하향 방향의 무선 통신 RF 신호)가 분배기(252d)를 거쳐서 상향 측 주파수 변환 회로(252b)를 향해 크립될 가능성이 있다. 이와 같이 크립된 신호는, 또한, 분배기(252c)를 거쳐서 하향 측 주파수 변환 회로(252a)로 크립되어, 루프를 형성할 가능성이 있다. 이러한 루프가 형성되면, 다중 경로 페이딩이 발생한 경우와 같이 통신 품질이 저하된다.
반대로, 상향 및 하향 사이의 접속부에 순환기(82c, 82d)를 이용한 도 47의 구성에 의하면 루프의 발생을 방지할 수 있다.
순환기(82c)는 일방향 전송 특성을 갖고, 주로 분기 회로(251)→하향 측 주파수 변환 회로(252a)→상향 측 주파수 변환 회로(252b)→분기 회로(251)의 순환 방향으로만 신호 전송이 허용되도록 접속되어 있다.
또한, 다른 순환기(82d)는 일방향 전송 특성을 갖고, 주로 하향 측 주파수 변환 회로(252a)→안테나(253)→상향 측 주파수 변환 회로(252b)→하향 측 주파수 변환 회로(252a)의 순환 방향으로만 신호 전송이 가능하도록 접속되어 있다. 순환기(82c, 82d)는 상술된 방향에 반대되는 방향으로 신호를 전송하는 데 있어서 20dB 이상의 전송 차단 특성을 제공할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 신호한 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 크립되는 것이 방지되고, 우수한 통신 품질을 유지할 수 있다.
도 48의 예로서는, 2개의 순환기(82c, 82d)가 제공되지만, 2개의 순환기 중 오로지 하나만을 제공하는 경우에도(다른 하나는 예를 들면 분배기도 대체됨) 유사한 이점을 획득할 수 있다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 제 3 실시예)
다음에, 제 3 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X3)에 대하여 설명한다. 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X3)는, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)의 주파수 변환 회로(252)의 일부를 다른 구성으로 대체한 것이고, 그 밖의 구성 및 기능은 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)와 동일하다. 이하에서는, 도 49를 참조하여, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X3)가 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)와 다른 점에 대하여 설명한다.
도 49에 도시하는 바와 같이 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X3)는, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)의 주파수 변환 회로(252) 내의 분배기(252c, 252d)를, 각각 전송 선로측 스위치(83c) 및 안테나측 스위치(83d)로 대체하고, 이들 각 스위치(83c, 83d)의 온/오프 상태를 전환하는 스위치 제어 회로(83e)를 새롭게 제공한다. 이러한 구성에 의해, TDD 방식의 통신 동안에, 각 스위치(83c, 83d)를 적절한 타이밍으로 전환하는 것에 의해, 상향/하향의 주파수 변환 회로(252a, 252b)로부터 다른 하나로 신호가 크립되는 것을 방지할 수 있다.
TDD 방법에 따르면, 송신 및 수신 타이밍(즉, 하향-신호 및 상향-신호가 생성되는 타이밍)은 일반적으로 무선 LAN 마스터 유닛(202) 측으로부터 제어된다. 그러므로, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X3)에서, 무선 LAN 마스터 유닛(202)으로 부터 각 주파수 변환 회로(83)로 전환 신호가 출력되고, 해당 전환 신호에 따라서 스위치 제어 회로(83e)에 의해 각 스위치(83c, 83d)가 전환되도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 무선 LAN 마스터 유닛(202)이 신호 송신을 개시할 때에 신호 전송의 개시를 표시하는 전환 신호를 출력한다. 전환 신호를 수신하면, 스위치 제어 회로(83e)는 각 스위치(83c, 83d)가 분기 회로(251)와 하향 측 주파수 변환 회로(252a), 및 하향 측 주파수 변환 회로(252a)와 안테나(253)를 각각 접속하도록 전환한다. 그 이외의 경우에, 무선 LAN 마스터 유닛(202)은 신호 수신할 준비가 되었다는 것을 표시하는 전환 신호를 출력한다. 이러한 전환 신호를 수신하면, 스위치 제어 회로(83e)는 분기 회로(251)와 상향 측 주파수 변환 회로(252b), 및 상향 측 주파수 변환 회로(252b)와 안테나(253)를 각각 접속하도록 스위치를 전환한다. 결과적으로, 신호가 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 크립되는 것을 방지할 수 있다.
도 49의 실시예에서는, 2개의 스위치(83c, 83d)를 구비하고 있지만, 2개의 스위치 중 오로지 하나만을 제공하는 경우에도(다른 하나는 예를 들면 분배기도 대체됨) 유사한 이점을 획득할 수 있다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 제 4 실시예)
다음에, 도 50을 이용하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4)에 대하여 설명한다.
무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4)는, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)의 주파수 변환 회로(252) 내의 안테나(253) 부근의 분배기(252d)가, 안테나측 스위치 (84d)로 대체되고, 이 스위치(84d)의 온/오프 상태를 전환하는 스위치 제어 회로(84e)와, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)에서 무선 통신 RF 신호의 신호 강도(전력)를 검출하기 위한 신호 분기 회로(84f') 및 하향 신호 검출기(84f)를 새롭게 마련한 점에서 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X)와 상이하다. 이러한 구성은, TDD 방식의 통신 동안에 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 신호가 크립하는 것을 방지한다. 분기 회로(251)에 대한 접속은, 분배기(25c) 또는 순환기(82c)를 이용하여 획득될 수 있다.
하향 신호 검출기(84f)는, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)에서 원하는 채널 신호(전송 선로 주파수)가 식별된 후에 신호(무선 통신 RF 신호)의 신호 강도를 검출한다.
스위치 제어 회로(84e)는, 하향 신호 검출기(84f)의 검출 결과를 수신하고, 소정 레벨 이상의 하향 신호의 강도가 검출된 경우에는, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)와 안테나(253)가 서로 접속되도록 안테나측 스위치(84d)를 전환한다. 한편, 소정 레벨 이상의 하향 신호의 강도가 일정 시간 이상 검출되지 않는 경우에는, 상향 측 주파수 변환 회로(252b)와 안테나(253)가 서로 접속되도록 안테나측 스위치(84d)를 전환한다. 이 신호 강도에 따른 신호 유무의 검출은, 신호 강도의 대소뿐만 아니라, 신호 강도의 변화 등을 가미하여 검출하도록 수정될 수 있다.
안테나(253)에 의해 수신된 상향 신호가, 분배기(252c)를 거쳐서 하향 측 주파수 변환 회로(252a)로 크립되고, 하향 신호 검출기(84f)에 의해 검출될 가능성이 있다. 그러나, 통상, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)로 크립된 상향 신호의 강도는, 하향 주파수 변환기에 입력되는 하향 신호의 강도보다도 작기 때문에, 소정 레벨의 임계치 판정에 의해서 하향 신호와 상향 신호를 일반적으로 식별할 수 있다.
예를 들면, 일반적인 무선 LAN의 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛의 송신 전력은 +15dBm인 데 반하여, 수신감도는 대략 -70dBm 정도까지 갖고 있다. 실제의 레벨차의 추정 결과의 일례를 도 57에 나타낸다.
도 57은 일례를 나타내기는 하지만, 무선 LAN 마스터 유닛의 송수신 레벨로서 표준적인 것이다. 이 예에 따르면, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)에의 하향 신호의 입력 레벨 -8dBm과, 동 회로(252a)로 크립되는 상향 신호의 레벨 -32dBm의 사이에는 20dB 이상의 레벨차가 있다. 이것으로부터, 소정 레벨의 임계치 판정에 의해서 하향 신호와 상향 신호가 식별 가능한 것을 이해할 수 있다.
또한, 통신 환경에 의해서, 하향과 상향의 신호의 충분한 레벨차가 보장되지 않으면, 분기 회로(251)와의 접속을 위해서 분배기(252c)가 아니라 순환기(82c)를 이용할 수 있다. 이것은 하향 신호와 상향 신호의 분리비를 또한 20dB 이상 향상시킬 수 있다.
상술된 바와 같이, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4)에 의하면, 하향 방향의 무선 통신 RF 신호의 발생(검출)유무에 의해서 스위치가 전환되기 때문에, 무선 LAN 마스터 유닛(202)으로부터 연장된 별도의 전환 신호용의 신호선을 배치하는 일 없이, 주파수 변환기(84)에 의해 스위치를 자동적으로 전환함으로써 신호가 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 크립되는 것을 방지할 수 있다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 제 5 실시예)
다음에, 도 51을 이용하여, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X5)에 대하여 설명한다.
무선 통신 RF 신호 전송 장치(X5)에서, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4)의 신호강도에 근거하는 스위치 전환을, 상향 신호의 강도 검출 결과에 근거하여 실행하도록 구성되었다.
도 51에 도시하는 바와 같이 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X5)는, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2)의 주파수 변환 회로(82) 내에서 전송 선로(204)측의 순환기(82c)를 전송 선로측 스위치(85c)로 대체하고, 이 스위치(85c)의 온/오프 상태를 전환하는 스위치 제어 회로(85e)와, 상향 측 주파수 변환 회로(252b)에서의 무선 통신 RF 신호의 신호 강도(전력)를 검출하기 위한 분기 회로(85f') 및 상향 신호 검출기(85f)가 새롭게 제공된다는 점에서 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2)와는 상이하다. 이러한 구성은, TDD 방식의 통신에 있어서의 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 신호의 크립을 방지할 수 있다.
무선 통신 RF 신호 전송 장치(X5)에서, 스위치 제어 회로(85e)는 상향 신호 검출기(85f)의 검출 결과를 수신하고, 소정 범위 내의 레벨의 상향 신호의 강도가 검출된 경우에는, 상향 측 주파수 변환 회로(252b)와 분기 회로(251)가 접속되도록 전송 선로측 스위치(85c)를 전환한다. 한편, 소정 범위 내의 레벨의 상향 신호의 강도가 검출되지 않는 (소정의 하한 레벨 미만 또는 소정의 상한 레벨 이상인) 경우에는, 하향 측 주파수 변환 회로(252a)와 분기 회로(251)가 접속되도록 전송 선 로측 스위치(84c)를 전환한다.
단지 소정 레벨 이상인 경우에 항상 상향 측에 접속하도록 되어 있지 않은 이유는 다음의 경우에 대처하기 위한 것이다. 상술한 바와 같이, 하향 신호의 강도가 상향 신호의 강도보다 크기 때문에, 순환기(82d)에서 신호의 크립을 억제하여 하향 신호를 억제한 후에도, 상향 신호의 강도보다도 상향 측으로 크립된 하향 신호의 강도가 여전히 높은 경우를 고려한 것이다.
따라서, 하향과 상향의 신호 강도의 밸런스에 따라서는, 도 51에 도시된 구성이 실제적으로 고려할 수 있다. 일반적으로는, 도 50에 도시된 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4)의 구성이 더욱 바람직한 것으로 고려된다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 제 6 실시예)
또한, 도 52에 도시하는 바와 같이 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4)와 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X5)를 조합한 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X6)(제 6 실시예)도 생각된다.
이 실시예의 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X6)에서, 하향 신호 검출기(84f)와 상향 신호 검출기(85f)의 양쪽의 검출 결과에 근거하여 스위치 제어 회로(86e)가 전송 선로측 스위치(85c) 및 안테나측 스위치(84d)를 전환한다.
도 53은 스위치 제어 회로(86e)의 스위치를 전환하는 로직을 나타낸다. 이 로직은 스위치 제어 회로(84e, 85e)의 양쪽의 로직을 조합한 로직을 나타내지만, 하향 신호 검출기(84f)와 상향 신호 검출기가 동시에 신호를 검출한 경우에 불명확 하게 된다. 이러한 경우에 예컨대 현 상태를 유지하도록 2개의 스위치를 설정할 수 있다.
이와 같이, 하향과 상향의 양 신호가 동시에 검출되는 경우는, 무선 LAN 마스터 유닛과 슬레이브 유닛 사이에서, 상향 신호와 하향 신호의 충돌이 발생하고 있는 상태를 나타낸다. 이것은 통신 에러를 의미한다. 일반적으로, 무선 LAN 마스터 유닛과 슬레이브 유닛은 이러한 충돌 상태가 계속되지 않도록, 랜덤 백-오프 알고리즘(random back off algorithm)으로 충돌을 극복하도록 구성되어 있고, 통신에 거의 영향을 주지 않는다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 관한 제 7 실시예)
또한, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X2, X3, X4, X5, X6) 각각의 하향 측 및 상향 측의 주파수 변환 회로(252a, 252b)를, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X1) 내의 하향 및 상향 주파수 변환 회로(82a, 82b)로 대체할 수 있다.
도 54는 그 일례로서, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X6) 내의 하향 측 및 상향 측의 주파수 변환 회로(252a, 252b)를 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X1)에서의 하향 및 상향 주파수 변환 회로(82a, 82b)로 대체한 일례를 도시한다. 작동 및 이점은 상술한 것과 동일하다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 대한 제 8 실시예)
또한, 신호 검출기(84f, 85f)에 의해 검출되는 신호에 따라서, 하향 및 상향 신호 경로의 접속 상태 및 접속 해제 상태를 스위치로 전환하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4, X5, X6, X7)에 있어서, 하향 및 상향의 신호 검출기(84f, 85f) 각각으로부터, 안테나측/전송 선로측의 스위치(84d, 85c)까지 연장되는 각각의 신호 경로 상에 무선 통신 RF 신호의 전송을 지연시키는 신호 지연 수단을 배치할 수 있다.
도 55는 그 일례로서, 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X4) 내의 하향 신호 검출기(84f)로부터 안테나측 스위치(84d)까지 연장되는 신호 경로 내에, 무선 통신 RF 신호의 전송을 지연시키는 신호 소자(88g)를 배치한 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X8)를 도시한다.
각 신호 검출기(84f, 85f)에서 신호가 검출된 이후로, 각 스위치(84d, 85c)가 사전 결정된 온/오프 상태로 바뀔 때까지의 시간주기가, 신호(무선 통신 RF 신호)가 스위치(84d, 85c)에 도달하기까지의 시간보다도 길다면, 신호의 선두의 전제부는 정규적으로 전송되지 않는다.
그러나, 도 54에 도시된 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X8)의 구성에 있어서, 지연 소자(88g)에 의한 무선 통신 RF 신호 전송의 지연 시간을, 하향 신호 검출기(84f)에서 신호가 검출되고 나서, 안테나측 스위치(84d)가 사전 결정된 온/오프 상태로 전환될 때까지 요구되는 시간으로 설정하면, 신호가 안테나측 스위치(84d)에 도달하는 것과 동시 또는 그 직전에 접속 전환이 완료되고, 그에 따라 신호의 선두 부분의 손실을 방지할 수 있다.
(무선 통신 RF 신호 전송 장치에 대한 제 9 실시예)
도 45에 도시된 무선 LAN 시스템에서, 복수의 무선 LAN 마스터 유닛(202)에 의해 이용되는 무선 통신 RF 신호의 중심 주파수(전송 선로 주파수)(fa, fb, fc, fd)는 각각 다르고, 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF)와도 상이하다. 그러나, IEEE802.11 규격에 준거한 범용적인 기존의 무선 LAN 마스터 유닛을 이용하는 경우, 무선 LAN 마스터 유닛은 무선 LAN 슬레이브 유닛과 직접 무선 통신을 하도록 가정되고, 무선 LAN 마스터 유닛에 의해 이용 가능한 주파수는 무선 주파수(fa, fb, fc)이다. 또한, 사용 주파수의 선택에는 제한이 있다. 따라서, 무선 LAN 마스터 유닛(202)으로서 범용적인 무선 LAN 마스터 유닛을 이용하면, 도 45에 나타낸 무선 LAN 시스템의 구성은 전송 선로 주파수를 낮은 주파수로서 설정하는 것에 의해 전송 선로 길이를 길게 할 수 있는 (전송의 감쇠를 작게 할 수 있는) 장점을 제공할 수 없다. 또한, 전송 선로(204)로 주파수를 다중화하여 전송할 수 있는 채널수가, 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF)의 선택의 개수로 한정되어 버린다.
무선 LAN 마스터 유닛(202)과 전송 선로(204) 사이의 신호 경로 내에 무선 통신 RF 신호의 주파수를 전환하는 주파수 변환기(이하, "마스터 유닛측 주파수 변환기"로 지칭함)를 배치할 수 있다. 그 일례인 무선 LAN 시스템(제 9 실시예)의 개략적인 구성을 도 56(a)에 도시한다.
도 56(a)에 도시된 무선 LAN 시스템에서, 도 45에 도시된 무선 LAN 시스템 내의 분배기(203)와 복수의 무선 LAN 마스터 유닛(202a, 202b, 202c, 202d) 사이에 마스터 유닛측 주파수 변환기(209a, 209b, 209c, 209d)가 배치되어 있다.
도 56의 실시예에서, 무선 LAN 마스터 유닛(202a, 202b, 202c, 202d)은 각각 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF, fa_RF)(202a에 의해 이용되는 주파수는 202d에 의해 이용되는 주파수와 동일함)를 사용한다. 따라서, 각 마스터 유닛측 주파수 변환기(209a, 209b, 209c, 209d)는, 각각 fa와 fa_RF, fb와 fb_RF, fc와 fc_RF, fd와 fa_RF 사이의 상호 주파수 변환을 실행하도록 구성되어 있다. 각 마스터 유닛측 주파수 변환기(209a, 209b, 209c, 209d)는 무선 통신 RF 신호 전송 장치(X, X1∼X8) 내의 주파수 변환 회로(252, 81∼88)와 동일한 구성에 의해 각각 실현될 수 있다.
따라서, 4개의 무선 LAN 마스터 유닛(202a, 202b, 202c, 202d)은 각각, 도 56(b)에 도시하는 바와 같이 3종류의 무선 주파수(fa_RF, fb_RF 및 fc_RF) 중 어느 하나를 이용한다. 부분 중복이 발생함에도 불구하고, 전송 선로(204) 내에는 4개의 채널의 주파수 성분(fa, fb, fc, fd)이 중복이 없는(신호 충돌이 없는) 다중화된 무선 통신 RF 신호로서 맵핑된다. 무선 통신 RF 신호가 분기부(205) 내의 안테나(253)에 의해 송 수신되는 때에는, 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF) 중 어느 하나를 이용한다.
결과적으로, 기존의 무선 LAN 유닛을 그대로 사용하는 것도 가능하게 된다.
또한, 도 56(c)에 도시된 바와 같이 전송 선로 주파수(fa, fb, fc, fd) 중 인접한 2개 사이의 주파수 간격은, 무선 주파수(fa_RF, fb_RF, fc_RF) 중 인접한 2개의 사이의 주파수 간격에 무관하게 넓히는 것도 가능하다. 따라서, 주파수 변환 회로에 이용된 대역 통과 필터(522, 526, 813a, 813b)가, 급격한 컷오프 특성을 가 질 필요 없이 채널 신호(주파수)의 식별이 가능해진다. 이 것은, 대역 통과 필터의 특성의 격차에 의한 동작 불량의 발생 방지 및 대역 통과 필터의 비용 절감에 효과적이다.
또한, 상술한 실시예(들)는 복수의 채널 신호(주파수가 다른 복수의 신호)가 중첩된 무선 통신 RF 신호를 전송하는 예에 대하여 나타내었으나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 전송 선로 주파수(전송 선로(204)에 있어서의 무선 통신 RF 신호의 주파수)를 무선 주파수보다도 낮은 주파수라고 하면, 전송 선로(204)에 있어서의 무선 통신 RF 신호의 전송 손실이 억제되기 때문에, 적어도 전송 선로(204)의 길이를 길게 할 수 있다고 하는 이점을 제공한다. 결과적으로, 1대의 무선 LAN 마스터 유닛으로 커버할 수 있는 통신 영역의 확대나, 소정의 통신 구역 내에서 장해물을 피하여 전송 선로(204)를 지그재그 패턴으로 설치하는 것 등에 의해 통신 구역 내의 전파 강도의 균일화를 강화하는 것이 가능해진다.
상술된 무선 LAN 시스템은 다중 경로 페이딩의 문제뿐만 아니라, 무선 LAN 기지국 측의 측면으로부터, 각각의 무선 LAN 기지국을 중심으로 하는 복수의 독립된 네트워크 그룹을 통신 영역 내에 공간적으로 형성하는 경우에, 기지국 안테나의 방사 특성에 의해 무선 LAN 이동국이 통신 가능한 영역이 크게 제한된다고 하는 문제가 있다.
상술된 무선 LAN 시스템에 있어서, 복수의 독립된 네트워크 그룹을 공간적으로 형성하는 경우에, 일반적으로 예컨대 도 71의 사시도에 도시된 바와 같이 복수의 액세스 포인트(무선 LAN 기지국)의 안테나(302A, 302B)를 통신 영역 내에서 공 간적으로 분리되도록 설치한다. 이러한 경우에 복수의 무선 LAN 기지국으로부터 방사하는 전자파에 의한 다중 경로 페이딩을 방지하고, 명료한 구분 영역을 구성하기 위해서, 각 액세스 포인트의 안테나로부터 방사하는 전력을 작게 되도록 조정하여 무선 LAN 슬레이브 스테이션에 의해 통신 가능한 영역이 제한되게 해야 한다.
일반적으로는, 이러한 액세스 포인트(무선 LAN 기지국)의 안테나로서, 도 71에 사시도로 도시된 1/2 파장 2극 안테나(dipole antenna)(302A, 302B)를 사용한다. 이 경우, 무선 LAN 슬레이브 스테이션에 의해 통신 가능한 영역은 점선으로 도시된 원 A, 원 B와 같이, 각각 2극 안테나(302A, 302B)의 위치를 중심으로 한 원으로 주어진다.
이 때문에, 무선 LAN 슬레이브 스테이션이 어떠한 2극 안테나(302A, 302B)(액세스 포인트)에도 접속할 수 없는, 데드존(dead zone)이 필연적으로 발생한다. 또한, 2극 안테나를 이용하는 경우에는 안테나(302A, 302B)로부터의 전원 선로 및 데이터 선로가 바닥 표면 상에 배치되어야 하므로, 배선 작업을 위한 시간 및 노동이 증가한다는 문제점이 있다.
한편으로, 2극 안테나 대신에, 도 33에서 이용된 패치 안테나 등의 지향성이 높은 복수의 평면 안테나를 이용하고, 여러 방향에 향해서 배치하여, 넓은 통신 영역을 확보하는 공지된 방법이 있다.
도 72는, 이러한 평면 안테나를 이용한 공지된 예를 도시하는 사시도이다. 도 72에서는, 예컨대, 4개의 평면 안테나(302A, 302B, 302C, 302D)를 4개의 방향으로 각각 배치하여, 2개의 액세스 포인트(무선 LAN 기지국)(300A, 300B)와, 스위치 결합/분배 회로(301)를 거쳐서, 커넥터(303) 및 동축 케이블(304)에 의해서 접속한 예를 나타내고 있다.
이러한 평면 안테나를 이용하여 상술된 복수의 독립된 네트워크 그룹을 공간적으로 형성하는 경우에, 스위치 결합/분배 회로(301)를 제어하여, 2개의 액세스 포인트(300A, 300B)와, 4개의 평면 안테나(302A, 302B, 302C, 302D) 사이의 선택적인 접속의 전환을 실행한다.
도 73의 평면도는 이들 2개의 액세스 포인트(300A, 300B)에 의해 커버되는 통신 가능 영역을 원형으로 나타낸다. 도 73에서는, 예컨대, 액세스 포인트(300A)에 의해 커버되는 통신 가능 영역을 빗금친 원으로 표시하고, 액세스 포인트(300B)에 의해 커버되는 통신 가능 영역을 보통의 원으로 표시한다. 또한, 스위치 결합/분배 회로(301)는, 액세스 포인트(300A)를 도면의 상하 방향을 각각 향하는 평면 안테나(302A, 302C)에 접속되고, 액세스 포인트(300B)는 도면의 좌우 방향을 각각 향하는 평면 안테나(302B, 302D)와 접속되어 있다.
따라서, 액세스 포인트에 의해 복수의 독립된 네트워크 그룹(도 73의 예에서는 2개의 그룹)을 공간적으로 형성하여 각 커버 영역을 전환하는 경우에, 이러한 평면 안테나를 이용하는 것에 의해, 2극 안테나를 사용할 때 발생되는 데드존의 발생을 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 무선 LAN 안테나를 특히 무선 LAN 기지국에 이용함으로써 복수의 네트워크 그룹을 공간적으로 형성하는 무선 LAN 시스템에 있어서, 비용을 크게 증가시키지 않으면서 통신 가능한 영역을 제한하지 않고, 무선 LAN 이동국이 넓은 통신 영역을 확보할 수 있게 하는 무선 LAN 안테나의 구성에 대하여, 이하에 설명한다.
(복수의 네트워크 그룹을 형성하는 무선 LAN 시스템)
도 58은 복수의 독립된 네트워크 그룹을 공간적으로 형성하는 무선 LAN 기지국 측의 시스템에 대한 실시예를 나타내는 블럭도이다. 도 59는, 도 58의 무선 LAN 기지국 측의 시스템을 구체화한 안테나 구조를 나타내는 구조도이다. 도 60은 도 59의 안테나 구조를 가지고 조립한 무선 LAN 기지국 측을 도시하는 사시도이다.
도 58에서, 2개의 액세스 포인트(무선 LAN 기지국)(301A, 301B)는, 스위치 결합/분배 회로(302)를 거쳐서, 도 72에 도시된 종래 기술에서 이용되는 커넥터(303)나 동축 케이블(304) 대신에, 도 34 등에 도시된 마이크로 스트립 선로(1a)와 동일한 구조를 갖는 고주파수 선로(304)에 의해서, 4개의 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D)에 접속되어 있다.
도 59에서, 무선 LAN 기지국의 4개의 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D)는 각각 도 35에 도시된 패치 안테나와 동일한 구조의 패치 안테나로 이루어진다. 이 패치 안테나(303A, 303B, 303C, 303D)는, 고주파수 선로(304)의 하나의 단(도의 좌측의 단)에서, 고주파수 선로(304)의 신호선(4) 상에 배치되고, 신호선(4)과 전기적으로 결합되어 있다.
도 58에서, 참조 부호(305)는 스위치 결합/분배 회로(302)의 제어 회로(도 39의 안테나 제어 회로(24)와 동일함)를 지칭한다.
이러한 구성 요소들을 조립한 상태의 무선 LAN 기지국 측을 도시한 도 60에서, 두개의 액세스 포인트(무선 LAN 기지국)(301A, 301B)는, 스위치 결합/분배 회로(302)를 거쳐서, 고주파 선로(304)에 의해 그 고주파수 선로(304)의 각 단에 배치된 4개의 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D)에 접속되어 있다. 또한, 4개의 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D)는 4개의 방향(도면의 전후좌우 방향)을 향하여, 4개 방향에 향해서 넓은 통신 영역을 확보하고 있다.
상술된 구성을 가지고, 두개의 액세스 포인트(301A, 301B)로부터의 신호는, 스위치 결합/분배 회로(302)에 의해서, 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D) 중 어느 것으로부터 통신을 위해 신호를 송신할지를 선택하도록 제어된다. 그리고, 고주파수 선로(304)에 의해서 전송되어, 그 고주파수 선로(304)의 단에 배치된 4개의 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D)로부터 4개의 방향으로 방사된다. 따라서, 4 방향으로 무선 LAN의 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 정렬된 무선 LAN 기지국을 원하는 대로 조립할 수 있다.
결과적으로, 무선 LAN 이동국 측에서 데드존의 발생을 방지하여, 넓은 통신 영역을 확보할 수 있고, 복수의 네트워크 그룹을 원하는 대로 형성할 수 있게 된다. 또한, 도 72에 도시된 종래 기술에서 이용되는 커넥터(303) 및 동축 케이블(304)을 이용하지 않기 때문에, 배선의 양을 증가하는 데 필요한 비용의 증가가 회피되고, 통신 영역이 크더라도 실제적으로 현실적인 무선 LAN 시스템을 제공할 수 있다.
이 때에, 스위치 결합/분배 회로(302)에 의해, 고주파수 선로 상에 배치된 편파-면 회전 방향이 상이한 복수의 원형 편파 안테나 소자의 송/수신 상태를 전환하도록 통신 상태를 제어하는 것에 의해, 복수의 독립된 네트워크 그룹을 공간적으로 자유롭게 형성할 수 있으므로, 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 사이에서 무선 LAN 시스템용 고주파를 보다 높은 비트 레이트로, 보다 넓은 통신 영역에서 전송할 수 있다.
또한, 복수의 원형 편파 안테나 소자의 송/수신의 상태의 전환을, 서로 편파-면 회전 방향이 상이한 적어도 한 쌍의 원형 편파 안테나 소자에 의해 이루어진 세트 단위로 전환하는 것에 의해 상술된 효과가 더욱 강화된다.
(양면 안테나)
고주파수 선로(304)의 한 면측에 각각 배치된, 안테나 소자(303A∼303D)의 지향성은 대략 ±45°이고, 안테나 소자 후면을 향한 지향성은 거의 없다. 고주파수 선로(304)의 양면 상에 안테나 소자를 배치함으로써, 안테나 소자가 한 면측에 배치된 것(이하, 일면 안테나라고 지칭함)에 비하여, 고주파수 선로(304)의 양면 방향으로 지향성을 갖는 안테나를 형성할 수 있고, 보다 효율적인 안테나를 구성할 수 있다.
이 고주파수 선로의 양면측에 안테나 소자를 배치한 양면 안테나의 상세한 구조는 도 61 내지 도 63을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 61은 양면 안테나의 단면도이고, 도 62는 도 61에 도시된 양면 안테나의 사시도이고, 도 63은 양면 안테나의 별도의 형태를 나타내는 사시도이다.
도 61을 참조하면, 참조 부호(1a, 1a)는 2개의 고주파 마이크로 스트립 선로를 지칭하고, 참조 부호(305, 305)는 선로(1a, 1a)의 단말기를 지칭한다. 참조 부호(303A1, 303A2)는 선로(1a, 1a) 상에 각각 배치된 안테나 소자를 지칭하고, 참조 부호(6a, 6b)는 안테나 소자(303A1, 303A2)의 패치 안테나를 지칭한다.
도 62 및 도 63에 도시된 같이, 양면 안테나는 일면 안테나가 도 35에 각각 도시된 2개의 분리 안테나를, 안테나 소자가 바깥쪽을 향하도록 배면 관계(back-to-back relation)를 갖도록 접합한 구조를 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 도 35에 각각 도시된 2개의 고주파 마이크로 스트립 선로가 접지층(3)(도 62)을 공유하게 하고, 안테나 소자(303)가 각각의 선로 상에 실질적으로 동일한 위치 상에 배치되도록 서로 접합하고 있다.
도 62에 도시된 바와 같이, 고주파수 선로(1a)의 단면(두께) 방향의 구조는 도 34와 동일하다. 보다 구체적으로 도체 재료로 이루어지는 접지층(3) 상에는, 유전 재료로 이루어지는 유전체층(2)과 도체 재료로 이루어지는 고주파 유도용의 신호선(4)이 연속적으로 배치되어 구성된다. 또한, 안테나 소자(303A1, 303A2)의 구조는 도 59 또는 도 35에 도시된 것과 동일한 구조를 갖는 패치 안테나(6a, 6b)로 이루어진다. 보다 구체적으로, 유전 재료로 이루어지는 유전체 플레이트(8)와 도체 재료로 이루어지는 패치(방사 플레이트)(7)를 적층 구조가 되도록 순차적으로 포함한다. 그리고, 각 패치 안테나는, 신호선(4) 상에 배치되고 신호선(4)에 전기적으로 결합되어 있다.
도 63에 도시된 안테나 및 패치 안테나(6a, 6b)는 도 62에 도시된 것과 동일 한 기본 구조를 갖는다. 그러나, 각 패치 안테나가 적절한 편파-면 회전 방향을 갖는 원형 편파 안테나 소자로서 기능하게 하기 위해서, 도 35에 도시된 패치 안테나와 유사하게, 사각(직사각형) 형상의 패치(7)가 마주보는 2개의 꼭지점을 절단한 형상(7a)을 갖게 한다. 도 63에서, 양 면의 패치 안테나(6a, 6b)는 좌향 회전 방향을 갖는 좌향 원형 편파 안테나 소자로 각각 구성된다.
이러한 양면 안테나를 이용한 경우, 동일하거나 상이한 무선 LAN 액세스 포인트(예를 들면, 301A, 301B) 중에서 하나 이상의 종류의 신호를 고주파수 선로(1a, 1a)에 전송할 수 있게 된다. 양면 안테나는 도면 36 내지 도 42에서 도시된 일면 안테나 및 도 58 내지 도 60에 도시된 일면 안테나보다 더 작은 크기를 갖고, 무선 LAN 기지국 측이나 무선 LAN 이동국 단말측에서 각각 보다 소형의 안테나 소자를 구현할 수 있다는 다른 이점도 있다.
또한, 상술된 바와 같이 교대로 정렬된 원형 편파 안테나 소자로 이루어진 안테나는, 통상의 수평 및 수직 편파(직선 편파) 안테나 소자에 비하여 안테나 소자 사이의 전계 강도가 극단적으로 저하하는 지점이 없다고 하는 이점도 있다.
(양면 안테나의 사용에 대한 실시예)
도 64 및 도 65는 이들 양면 안테나를 이용한 무선 LAN 기지국에 대한 실시예를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 66 및 도 67은 이들 도 64 및 도 65의 무선 LAN 기지국에서 방사하는 전파의 패턴을 각각 도시하는 사시도이다.
도 64 및 도 65에 도시된 각각의 실시예에서, 두개의 액세스 포인트(무선 LAN 기지국)(301A, 301B)와 접속하는 고주파수 선로(304)는 서로 180°만큼 상이한 방향, 즉 도면에서 볼 때 좌우 방향으로 연장되도록 분기되어 있다. 그리고 각 분기된 고주파수 선로(304) 상에는 2개의 안테나 소자(303A1-303A2, 303B1-303B2) 또는 도 65에 도시된 추가적인 2개의 쌍(303C1-303C2, 303D1-303D2)을 포함하는 4쌍의 안테나 소자는 각 쌍 사이에 소정의 간격을 가지고 각 쌍에 대해 실질적으로 동일한 위치에 배치된다.
따라서, 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D)는 분기된 고주파수 선로(304)의 길이에 따라서, 도면의 좌우 방향으로 서러 멀어지도록 배치되어, 각 고주파수 선로(304)의 양면 방향(도의 전후 방향)을 향해 더욱 넓은 통신 영역을 확보하고 있다.
이러한 구성에 있어서, 두개의 액세스 포인트(301A, 301B)로부터의 신호는, 스위치 결합/분배 회로(302)에 의해서 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D) 중에서 어느 것으로부터 통신할 신호를 전송할지를 선택하도록 제어된다. 그리고, 신호는 분기된 고주파수 선로(304)를 통해 전송되어, 도 66(a), 도 66(b) 및 도 67(a), 도 67(b)에 사시도로 도시하는 바와 같이, 고주파수 선로(304)의 양면에 배치된 4개의 안테나 소자(303A, 803B, 303C, 303D)로부터 도면의 좌우 방향 내지 전후 방향으로 향하여 방사된다.
도 66(a), 도 66(b) 및 도 67(a), 도 67(b)은, 도 64 및 도 65의 2개의 기지국(액세스 포인트(301A, 301B))을 이용하여, 스위치 결합/분배 회로(302)에 의해 통신 영역이 전환될 때, 방사 신호의 상태를 나타낸다. 2개의 기지국이 동일한 방 향으로 송신하는 경우에, 이들은 하나의 같은 네트워크 그룹으로서 작동할 수 있다. 2개의 기지국이 서로 180° 상이한 방향으로 신호를 송신하는 경우에, 이들은 2개의 별개의 네트워크 그룹으로 작동될 수 있다.
도 66(a), 도 66(b) 및 도 67(a), 도 67(b)에서, 실선으로 나타내는 동심원형상의 넓어지는 파장은 예컨대, 액세스 포인트(301A, 301B)로부터 방사된 신호를 나타내고, 점선으로 나타내는 동심원 형상의 넓어지는 파장은 예컨대 액세스 포인트(301B)로부터의 방사 신호를 나타낸다.
다르게 말하면, 도 66(a) 및 도 67(a)은 액세스 포인트(301A, 301B)가 동일한 네트워크 그룹(일그룹을 구성함)으로서 동작하는 경우를 도시한다. 도 66(b) 및 도 67(b)은 액세스 포인트(301A)에 의해 구성되는 네트워크 그룹과, 액세스 포인트(301B)에 의해 구성되는 네트워크 그룹을 별도의 그룹으로 하여, 2그룹으로 분리하는 경우를 나타낸다.
도 68(a)은 도 66(a) 및 도 67(a)에 도시된 바와 같이 2개의 액세스 포인트가 하나의 그룹(동일 그룹)을 구성할 때, 각 액세스 포인트로부터 방사되는 신호의 전자파 패턴을 나타낸다. 도 68(b)은 도 66(b) 및 도 67(b)에 도시된 바와 같이 2개의 액세스 포인트가 2개의 그룹(상이한 그룹)을 구성할 때의 전자파 패턴을 나타낸다. 도 66(a) 및 도 67(a)에 도시된 바와 같이 2개의 액세스 포인트가 하나의 그룹(동일 그룹)을 구성하는 경우에는, 도 68(a)에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트(301A, 301B)에 의해 구성되는 동일한 네트워크 그룹에 속하는 무선 LAN 이동국이 고주파수 선로(304)의 양면측에서 통신을 실행할 수 있다.
또한, 도 66(b) 및 도 67(b)에 도시된 바와 같이 2개의 액세스 포인트가 2개의 그룹(상이한 그룹)을 구성하는 경우에, 각 액세스 포인트(301A 또는 301B)에 의해 구성되는 동일한 네트워크 그룹에 속하는 무선 LAN 이동국(No.1 그룹 또는 No.2 그룹)만이 도 68(b)에 도시된 바와 같이 고주파수 선로(304)의 양면 중 한 면 상에서 통신할 수 있다.
상술된 바와 같이, 양면 안테나를 이용하면, 서로 접합된 각각의 고주파수 선로(1a, 1a)에 동일 또는 다른 무선 LAN 액세스 포인트로부터 하나 또는 2가지의 신호를 선택적으로 전송할 수 있다. 그러므로, 본 실시예에 따른 안테나는 액세스 포인트(301A, 301B)로부터 방사되는 신호를 안테나 소자(303A, 303B, 303C, 303D) 중 어느 것으로부터 통신을 위해 송신하도록 보다 자유롭게 선택할 수 있다. 또한, 무선 LAN의 신호를 송신 및 수신할 수 있는 무선 LAN 기지국의 구성 및 특정한 무선 LAN 기지국을 중심으로 하는 무선 LAN 네트워크 그룹을 보다 자유롭게 구성할 수 있다.
상술된 양면 안테나는 도면 33에 도시된 안테나 소자로서 이용될 수 있는데, 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 단말의 양쪽에 이용하여, 통신 환경과 무선 LAN 기지국에 따라 유발된 다중 경로 페이징을 방지할 수 있다. 또한, 도면 38에 도시된 무선 LAN 시스템에 양면 안테나를 적용하면, 이동국 단말 안테나의 위치에 따라 유발된 송신 및 수신 전력 저하의 억제 효과가 획득된다. 또, 이러한 양면 안테나를, 도 33에 도시된 무선 LAN 이동국 내의 단말용 무선 LAN 카드(105) 및 도 38에 도시된 무선 LAN 시스템에 적용하는 것은, 이러한 실시예에 이용된 안테나를 양면 안테나로 대체하는 것에 의해 실현될 수 있다.
(안테나 소자 재료)
본 실시예에서 이용된 안테나 소자 및 고주파수 선로의 재료는 상술되어 있으나, 이러한 재료의 바람직한 예는 무선 LAN 안테나를 이용하여 복수의 네트워크 그룹이 공간적으로 형성되는 경우와 관련된 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 도 69는 본 실시예에 따른 일면 안테나를 단면(두께) 방향에서 도시한 단면도이고, 도 70은 실시예에 따른 양면 안테나를 단면(두께) 방향으로 도시한 단면도이다.
도 69를 참조하면, 적층 구조는 아래쪽으로부터 도체 재료로 이루어지고, 구리 호일로 형성되는 접지층(3), 유전 재료로 이루어지고 테프론 시트와 불화 탄소를 함유한 유리 천 조각의 적층으로 형성된 유전체층(2), 도체 재료로 이루어지고 구리 호일로 형성된 신호선(4)을 포함한다. 이러한 적층 구조는 고주파 마이크로 스트립 선로(고주파수 선로)(1a)를 구성한다.
도 69의 안테나 소자(6(303))에서, 유전 재료로 이루어지는 유전체 플레이트(8)는 테프론 시트의 형태를 갖고, 도체 재료로 이루어지는 패치(방사 플레이트)(7)는 구리 호일의 형태를 갖는다. 또한, 선택적으로 마련되는 탑 커버(305)는 테프론 시트의 형태를 갖는다.
도 70은 도 69에 도시된 2개의 고주파 마이크로 스트립 선로(고주파수 선로)(1a)가 서로 바깥쪽을 향하는 각 안테나 소자(6(303))의 공통층으로써 접지층(3)의 양면 상에서 배면 관계를 갖도록 접합된 구조를 도시한다. 안테나 소자(303)는 실질적으로 동일한 위치에서 각 쌍 내에 선로(1a)의 대향하는 면 상에 위치된다.
상술한 바와 같이, 실시예는 다중 경로 페이딩에 의한 무선 LAN 이동국 통신 영역 제한, 즉 무선 LAN 이동국에 의해 커버될 수 있는 통신 영역의 제한의 문제뿐만 아니라, 무선 LAN 기지국 측으로부터 무선 LAN 이동국의 통신 영역의 제한에 대한 문제를 해결하여, 무선 LAN 이동국의 통신 가능 영역을 제한하지 않는, 무선 LAN 안테나, 무선 LAN 안테나의 제어 방법, 무선 LAN 기지국 안테나, 무선 LAN 이동국 단말 안테나, 단말용 무선 LAN 카드 및 무선 LAN 시스템을 각각 제공할 수 있다. 따라서, 종래의 무선 LAN 시스템의 필연적인 큰 제한을 없앨 수 있기 때문에, 무선 LAN 시스템의 적용을 크게 확대할 수 있는 등, 그 공업적인 가치가 크게 획득될 수 있다.
본 발명은 각 건물 방마다 통신 환경이 설정되는 경우 또는 기차의 차량칸 등과 같은 분할된 단위 공간마다 통신 환경이 설정되는 경우에 적합하게 적용되는 무선 통신 RF 신호 전송 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 무선 LAN 시스템용의 고주파수 선로를 제공하는데, 이 고주파수 선로는 긴 크기로 용이하게 제조될 수 있고, 저 손실로 고주파를 전파할 수 있다는 점에서 고주파수 선로로서의 우수한 기본 특성을 갖는다. 결과적으로, 공지된 고주파수 선로의 구조에 영향을 주는 무선 LAN 시스템에 대한 제한이 제거되고, 무선 LAN 시스템의 적용 분야를 널리 증가시킬 수 있다는 점에서 큰 산업적 가치를 갖는 무선 통신 RF 신호 전송 선로를 제 공할 수 있다.

Claims (47)

  1. 무선 LAN 시스템에서 고주파 송신을 위한 고주파수 마이크로-스트립 선로(micro-strip line)로서,
    상기 고주파수 마이크로-스트립 선로는 유전 재료로 이루어진 유전체층 및 도전성 재료로 이루어진 신호선이 도전성 재료로 이루어진 접지층 상에 연속적으로 배치되는 적층형 구조를 갖고,
    상기 신호선은 적층형 구조를 이루도록 연속적으로 배치된 유전 재료로 이루어진 유전체 플레이트 및 도전성 재료로 이루어진 패치(patch)를 각각 포함하는 패치 안테나에 전기적으로 결합되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패치 안테나는 상기 신호선 바로 위에 배치되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패치 안테나는 상기 신호선 부근에 배치되고, 피더(feeder)에 의해 상 기 신호선에 결합되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사전 결정된 하나 이상의 상기 패치 안테나와 상기 신호선 사이의 결합 비율(coupling ratio)은 상기 신호선의 중심축에 대한 사전 결정된 패치 안테나의 중심축의 상대적 위치를 변경시킴으로서 조정되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사전 결정된 패치 안테나의 중심축의 상기 상대적 위치는 하나의 면 내에서 사전 결정된 패치 안테나의 방향을 변경시킴으로써 변경되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사전 결정된 패치 안테나의 방향은 상기 패치 안테나에 공급되는 고주파에 대해 위상차를 부여함으로써 제어되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 위상차는 상기 패치 안테나 중 사전 결정된 패치 안테나들 사이의 간격을 조정함으로써 부여되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 위상차는 상기 사전 결정된 패치 안테나에 대한 상기 피더의 길이를 조정함으로써 부여되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파수 마이크로-스트립 선로의 단(end)은 평면도 내에서 사전 결정된 경사각을 갖는 형상이고,
    2개의 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로는 각각 사전 결정된 경사각을 갖는 각각의 단에서 서로에 대해 겹쳐서 연결(spliced)되어 있는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파수 마이크로 스트립 선로는 서비스 영역(service area)의 형상에 부합되는 부분을 갖는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패치 안테나의 표면과 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로의 설치 표면 사이에 소정의 공간이 유지되고,
    상기 패치 안테나의 방사 구역(radiating section)은 그 주변에서 격리되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파수 마이크로 스트립 선로는 서로 다른 주파수를 갖는 고주파를 전파하고,
    상기 패치 안테나는 서로 다른 주파수를 갖는 고주파를 각각 송신 및 수신하 기 위한 2가지 이상의 종류의 패치 안테나로 구성되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파수 마이크로 스트립 선로는 서로 다른 주파수를 갖는 고주파를 전파하고,
    상기 패치 안테나는 서로 다른 주파수를 갖는 고주파를 각각 송신 및 수신하기 위한 직사각형 패치 안테나로 구성되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기적으로 결합된 상기 패치 안테나를 포함하는 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로의 대향하는 단은 동축 커넥터(coaxial connectors)를 통해 동축 케이블에 접속되고,
    접속된 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로는 상호 접속된 상기 동축 케이블 내에서 고주파수 마이크로-스트립 선로형 안테나로서 기능하는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    복수의 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로형 안테나 및 복수의 상기 동축 케이블은 교대로 접속되고,
    고주파수 단말기 또는 상기 패치 안테나는 교대로 접속된 상기 안테나 및 상기 동축 케이블의 단말 단(terminal end)에 접속되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    원형 편파(circularly polarized wave)를 생성하는 패치는 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로형 안테나를 구성하는 상기 패치 안테나 내에서 이용되고,
    우향 원형 편파(right-handed circularly polarized wave) 및 좌향 원형 편파(left-handed circularly polarized wave)를 생성하는 패치는 교대로 접속되는
    고주파수 마이크로-스트립 선로.
  17. 무선 LAN 이동국 단말 안테나용으로 무선 LAN 기지국에 대해 무선 LAN 시스템을 위한 고주파를 통신하는 무선 LAN 안테나로서,
    서로에 대해 편파-면(polarization-plane)의 회전 방향이 상이한 복수의 원 형 편파 안테나 소자로 구성되고, 상기 안테나 소자들 사이에 간격을 갖고 고주파수 선로 상에 배치되는 안테나를 포함하며,
    상기 무선 LAN 안테나는 접지층 상에 연속적으로 배치된 유전체층 및 신호선을 각각 구비하는 고주파수 마이크로-스트립 선로가 서로에 대해 실질적으로 병렬이 되도록 인접하게 배열되는 구조를 갖고,
    서로 편파-면 회전 방향이 상이한 상기 복수의 원형 편파 안테나 소자는 각각의 상기 고주파 마이크로-스트립 선로 상에서 그 사이에 간격을 두고 교대로 정렬되며,
    서로 편파-면 회전 방향이 상이한 상기 원형 편파 안테나 소자는 실질적으로 동일한 위치에서 상기 고주파수 마이크로-스트립 선로 상에 서로 인접하도록 정렬되는
    무선 LAN 안테나.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 LAN 기지국 안테나용의 상기 고주파수 선로는 유전체층 및 신호층이 접지층 상에 연속적으로 배치되는 고주파수 마이크로-스트립 선로 구조를 갖는
    무선 LAN 안테나.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 무선 LAN 기지국 안테나 내의 상기 원형 편파 안테나 소자는 서로에 대해 서로 다른 수직 방향을 향하도록 배치되는
    무선 LAN 안테나.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 LAN 시스템은 상기 원형 편파 안테나 소자의 송신/수신 상태를 전기적으로 제어하는 스위치를 포함하는
    무선 LAN 안테나.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 LAN 안테나는 무선 LAN 이동국 단말 안테나인
    무선 LAN 안테나.
  22. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 LAN 안테나는 무선 LAN 기지국 안테나인
    무선 LAN 안테나.
  23. 무선 LAN 기지국과 무선 LAN 이동국 사이에서 무선 LAN 시스템을 위해 고주파를 통신하도록 상기 무선 LAN 시스템 내에서 이용되는 무선 LAN 안테나로서,
    상기 무선 LAN 안테나는 유전체층 및 신호층이 접지층 상에 연속적으로 배치되어 있는 고주파수 마이크로-스트립 선로 구조를 갖는 고주파수 선로 및 상기 고주파수 선로 상에 배치되고, 서로에 대해 편파-면 회전 방향이 상이한 복수의 원형 편파 안테나 소자를 포함하고,
    편파-면 회전 방향이 상이한 상기 복수의 원형 편파 안테나 소자는 상기 고주파수 선로 상에서 서로 간격을 갖고 배치되며,
    상기 원형 편파 안테나 소자는 상기 고주파수 선로의 양쪽 면에 배치되는
    무선 LAN 안테나.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 고주파수 선로는 복수의 신호선이 접지층 및 유전체층으로 이루어진 베이스 플레이트(base plate) 상에 배치되는 고주파수 마이크로 스트립 선로 구조를 구비하는
    무선 LAN 안테나.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 원형 편파 안테나 소자는 상기 복수의 신호선 상에서 실질적으로 동일한 위치에 정렬되는
    무선 LAN 안테나.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 신호선 상에서 실질적으로 동일한 위치에 정렬되는 상기 원형 편파 안테나 소자는 서로 편파-면 회전 방향이 상이한 원형 편파 안테나 소자인
    무선 LAN 안테나.
  27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 LAN 시스템은 상기 복수의 상기 원형 편파 안테나 소자의 송신/수신 상태를 제어하는 제어 유닛을 포함하는
    무선 LAN 안테나.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 복수의 원형 편파 안테나 소자의 송신/수신 상태를 전환하는 제어 회로인
    무선 LAN 안테나.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 고주파수 선로는 복수의 신호선이 접지층 및 유전체층으로 이루어진 베이스 플레이트 상에 배치되는 고주파수 마이크로 스트립 선로 구조를 구비하고,
    상기 제어 유닛은 상기 베이스 플레이트 상에 배치된 상기 복수의 신호선의 접속/접속 해제 상태를 전환하는 제어 회로인
    무선 LAN 안테나.
  30. 단말용의 무선 LAN 카드로서,
    제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 기재된 단말 안테나는 상기 무선 LAN 카드 내에 포함되는
    무선 LAN 카드.
  31. 무선 LAN 시스템으로서,
    제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 기재된 단말 안테나를 포함하는 무선 LAN 이동국과, 서로 편파-면 회전 방향이 상이하고, 고주파수 선로 상에서 그 사이에 간격을 갖고 교대로 배치되는 복수의 원형 편파 안테나 소자로 구성되는 안테나를 포함하는 무선 LAN 기지국 사이에서 무선 통신 네트워크를 형성하는
    무선 LAN 시스템.
  32. 사전 결정된 상위-레벨 유닛 및 하위-레벨 유닛 사이에서 송신 및 수신된 무선 통신 RF 신호를 송신하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치로서,
    상기 상위-레벨 유닛에 접속되고 상기 무선 통신 RF 신호를 송신하는 전송 선로와,
    상기 전송 선로 상의 여러 지점에 배치되고, 상기 전송 선로에 대해 상기 무선 통신 RF 신호를 분기(branching) 및 합체(joining)하는 분기/합체 수단과,
    각각의 상기 분기/합체 수단마다 배치되고, 무선(radio)을 통해 상기 하위-레벨 유닛에 대해 상기 무선 통신 RF 신호를 송신 및 수신하는 무선 안테나와,
    각각의 상기 분기/합체 수단과 상기 대응하는 무선 안테나 사이에 접속되어, 상기 분기/합체 수단에 의해 분기된 상기 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하며, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 상기 무선 안테나에 출력하는 주파수 하향 변환 수단(frequency downconversion means)과,
    각각의 상기 분기/합체 수단과 상기 대응하는 무선 안테나 사이에 접속되어, 상기 무선 안테나에 의해 수신된 상기 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하고, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 상기 분기/합체 수단에 출력하는 주파수 상향 변환 수단(frequency upconversion means)
    을 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  33. 사전 결정된 상위-레벨 유닛 및 하위-레벨 유닛 사이에서 송신 및 수신된 무선 통신 RF 신호를 송신하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치로서,
    상기 상위-레벨 유닛에 직접 또는 간접적으로 접속되고 상기 무선 통신 RF 신호를 송신하는 하나 이상의 전송 선로와,
    상기 전송 선로 상의 여러 지점에 배치되고, 상기 전송 선로에 대해 상기 무선 통신 RF 신호를 분기 및 합체하는 분기/합체 수단과,
    각각의 상기 분기/합체 수단마다 배치되고, 무선을 통해 상기 하위-레벨 유닛에 대해 상기 무선 통신 RF 신호를 송신 및 수신하는 무선 안테나와,
    상기 사전 결정된 상위-레벨 유닛과 상기 하나 이상의 전송 선로 사이 및 그 사이에서 통신되는 무선 통신 RF 신호를 송신 및 수신하는 상기 복수의 전송 선로 사이의 하나 이상의 지점에 배치되는 무선 안테나
    를 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 상위-레벨 유닛 또는 상기 전송 선로와 상기 무선 안테나 사이에 접속된 주파수 상향 변환 수단 및/또는 상향-신호(up-signal) 증폭 또는 감쇠(attenuating) 수단과,
    상기 상위-레벨 유닛 또는 상기 전송 선로와 상기 무선 안테나 사이에 접속된 주파수 하향 변환 수단 및/또는 하향-신호(down-signal) 증폭 또는 감쇠 수단을 더 포함하고,
    상기 주파수 상향 변환 수단은 송신된 상향-신호의 상기 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하고, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 출력하며,
    상기 상향-신호 증폭 또는 감쇠 수단은 상기 상향-신호의 세기를 변경하고,
    상기 주파수 하향 변환 수단은 송신된 하향-신호의 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하고, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 출력하며,
    상기 하향-신호 증폭 또는 감쇠 수단은 상기 하향-신호의 세기를 변경하는
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  35. 사전 결정된 상위-레벨 유닛 및 하위-레벨 유닛 사이에서 송신 및 수신된 무선 통신 RF 신호를 송신하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치로서,
    상기 상위-레벨 유닛에 접속되고 상기 무선 통신 RF 신호를 송신하는 전송 선로와,
    상기 전송 선로 상의 여러 지점에 배치되고, 상기 전송 선로에 대해 상기 무선 통신 RF 신호를 분기 및 합체하는 분기/합체 수단과,
    각각의 상기 분기/합체 수단마다 배치되고, 무선을 통해 상기 하위-레벨 유닛에 대해 상기 무선 통신 RF 신호를 송신 및 수신하는 무선 안테나와,
    각각의 상기 분기/합체 수단과 상기 대응하는 무선 안테나 사이에 접속되어, 상기 분기/합체 수단에 의해 분기된 상기 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하며, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 상기 무선 안테나에 출력하는 주파수 하향 변환 수단과,
    각각의 상기 분기/합체 수단과 상기 대응하는 무선 안테나 사이에 접속되어, 상기 무선 안테나에 의해 수신된 상기 무선 통신 RF 신호의 주파수를 변환하고, 주파수 변환 무선 통신 RF 신호를 상기 분기/합체 수단에 출력하는 주파수 상향 변환 수단
    을 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  36. 제 32 항 내지 제 35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단은,
    하나의 주파수 발진기와,
    입력된 무선 통신 RF 신호 및 상기 하나의 주파수 발진기로부터의 발진 신호 (oscillation signal)를 혼합하는 별도의 주파수 혼합기와,
    상기 주파수 혼합기로부터 출력 신호를 수신하는 별도의 대역 통과 필터(separate band-pass filters)
    를 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  37. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단은,
    발진 주파수를 변경시키는 제 1 및 제 2 주파수 발진기와,
    입력된 무선 통신 RF 신호 및 상기 제 1 주파수 발진기로부터의 발진 신호를 혼합하는 제 1 주파수 혼합기와,
    상기 제 1 주파수 혼합기로부터 출력 신호를 수신하는 대역 통과 필터와,
    상기 대역 통과 필터로부터의 출력 신호 및 상기 제 2 주파수 발진기로부터의 발진 신호를 혼합하는 제 2 주파수 혼합기
    를 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  38. 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 순환기 및 제 2 순환기 중 어느 하나 또는 모두를 더 포함하고,
    상기 제 1 순환기는 상기 분기/합체 수단, 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속하며,
    상기 제 2 순환기는 상기 무선 안테나, 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속하는
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  39. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전송 선로 측 스위치(transmission line-side switch) 및 안테나 측 스위치(antenna-side switch) 중 어느 하나 또는 모두를 더 포함하고,
    상기 전송 선로 측 스위치는 상기 분기/합체 수단을 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 대해 접속하도록 전환하며,
    상기 안테나 측 스위치는 상기 무선 안테나를 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 대해 접속하도록 전환하고,
    각각의 상기 스위치는 상기 상위 레벨 유닛으로부터의 사전 결정된 전환 신호에 따라서 전환되는
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  40. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 안테나를 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 안테나 측 스위치와,
    상기 주파수 하향 변환 수단 내의 상기 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하는 신호 세기 검출 수단과,
    상기 신호 세기 검출 수단에 의해 검출된 결과에 따라서 상기 안테나 측 스위치를 전환하는 스위치 제어 수단
    을 더 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 분기/합체 수단, 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속하는 순환기를 더 포함하는
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  42. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기/합체 수단을 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 전송 선로 측 스위치와,
    상기 무선 안테나, 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단을 상호 접속하는 순환기와,
    상기 주파수 상향 변환 수단 내의 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하 는 신호 세기 검출 수단과,
    상기 신호 세기 검출 수단에 의해 검출된 결과에 따라서 상기 전송 선로 측 스위치를 전환하는 스위치 제어 수단
    을 더 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  43. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기/합체 수단을 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 전송 선로 측 스위치와,
    상기 무선 안테나를 상기 주파수 하향 변환 수단 및 상기 주파수 상향 변환 수단 중 어느 하나에 접속하도록 전환하는 안테나 측 스위치와,
    상기 주파수 하향 변환 수단 내의 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하는 제 1 신호 세기 검출 수단과,
    상기 주파수 상향 변환 수단 내의 무선 통신 RF 신호의 신호 세기를 검출하는 제 2 신호 세기 검출 수단과,
    상기 제 1 및 제 2 신호 세기 검출 수단에 의해 검출된 결과에 따라서 상기 스위치를 전환하는 스위치 제어 수단
    을 더 포함하는 무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  44. 제 38 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 하향 변환 수단과 상기 안테나 측 스위치 사이 및 상기 주파수 상향 변환 수단과 상기 전송 선로 측 스위치 사이 중 어느 하나 또는 모두에서 무선 통신 RF 신호의 전송을 지연하는 지연 수단을 더 포함하는
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  45. 제 32 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송 선로는 관형 도파관, 동축 케이블 및 스트립 선로 중 어느 하나인
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  46. 제 32 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상위-레벨 유닛과 상기 하위-레벨 유닛 사이의 통신은 TDD 방법에 기반하여 실행되는
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
  47. 제 32 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 안테나는 방향성을 갖는 안테나인
    무선 통신 RF 신호 전송 장치.
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