KR20080005454A - 안테나 방사 패턴 컨트롤 제공 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
방사 패턴 컨트롤을 제공하는 안테나는 일련의 반사 단차부와, 상기 일련의 반사 단차부 상에 위치된 적어도 하나의 로드를 갖는 안테나 하우징을 포함한다. 안테나는 또한 안테나 하우징 내에 위치된 방사 요소를 포함하여, 안테나 하우징이 방사 요소에 의해 방출된 방사 패턴을 컨트롤하게 한다.
Description
본 발명은 전반적으로 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나 방사 패턴 컨트롤 제공에 관한 것이다.
무선 산업은 증가된 데이터 용량의 필요성을 충족시키기 위해 높은 데이터 전송속도를 갖는 시스템으로 꾸준히 발전되고 있다. 더 높은 방송데이터 전송속도(즉, 더 높은 방송 데이터 전송속도 섹터화)를 달성하기 위하여, 사용되는 채널의 개수가 증가되고, 고차원 변조가 사용되었다. 또한, 처리량을 증대시키기 위해, 섹터들 사이의 교대 편파 또는 편파 다이버시티를 사용하는 것이 유용할 것이다.
공교롭게도, 데이터 전송에 사용되는 채널수의 증가로 인해, 채널들 사이의 간섭은 처리되어야 할 필요가 있다. 일예로서, 무선 통신 기술의 공급자들은 다른 주파수 대역과의 간섭을 최소화하면서, 특정 주파수 대역 내에 적절한 무선 구역을 제공하는 것이 보장되기를 원한다. 사실, 다른 주파수 대역과의 간섭은 특정한 서비스 구역 내에 통신 가용성을 제공하는 것과 관련된 라이센스의 위반을 초래할 수도 있다.
간섭을 최소화하기 위해, 기지국 안테나는 다른 방향으로 방사되는 에너지를 억제하면서, 가능한 한 균일하게 소정의 전송 영역을 방사하는 것이 요구된다. 만약 컨트롤되지 않는다면, 에너지는 측대파(sidelobe)라 불리는 작은 보조 빔을 형성하면서 원하지 않은 방향으로 방출될 수도 있다. 간섭을 최소화하기 위해서는 상기 측대파를 최소화하거나 제거하는 것이 바람직하다.
이중편파 안테나는 전형적으로 수평 및 수직이지만, +/- 45도로 좌회전 및 우회전 될 수 있는 두 개의 직교편파로 전자기 에너지를 송신한다. 수평 편파요소는 전체적으로 수평방향으로 향하고, 수직편파 요소는 전체적으로 수직방향으로 향한다. 또한, 수평 및 수직 편파 요소들은 서로 직각으로 방향이 맞춰져 있다. 공교롭게도, 수직 및 수평 편파 요소들이 금속 및 플라스틱 표면과 같은 재질의 인터페이스에서 다른 경계 조건을 경험하기 때문에. 이중편파 안테나로부터 방사된 에너지의 분포를 컨트롤하는 것은 어렵다.
다중 입출력(MIMO) 기반의 시스템들은 비교적 신형이다. 이들은 토털 시스템 처리량을 증대시키는 방식으로 다중의 신호를 결합시키기 위해 시공간(space-time) 프로세싱을 사용한다. 다양한 적용을 위해 이중편파 안테나를 사용하는 것은 이 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 예를 들어, 셀룰러 전화통신에서, 이중 편파된 +/-45도 안테나가 다양한 적용을 위해 자주 사용된다. 그러나, MIMO 기반의 시스템에서 이중 편파된 +/-45도 안테나의 사용은 널리 확산되지 않았다. 기본적인 다이버시티 기술에 사용된 안테나와는 대조적으로, 수직/수평 이중편파 안테나는 MIMO를 기본으로 하는 시스템에서 더 바람직하다. 그 이유는 대부분의 산란이 수직 또는 수평 양자의 방향으로 향하기 때문이다. 따라서, 신호 사이의 최대 차는 수직/수평 안 테나들이 사용될 때이다. 이것은 MIMO 시스템 최대 장점이다.
따라서, 본 기술 분야에서 앞에서 언급한 결점과 부적합성을 이하에서는 언급할 필요가 없다.
본 발명의 실시예들은 방사 패턴 컨트롤을 제공하는 방법과 안테나를 제공한다. 간단히 말해, 구조적으로 여러 실시 예 가운데 하나의 안테나에 대한 실시예가 이하에서 설명된다. 방사 패턴 컨트롤을 제공하는 안테나는 일련의 반사 단차부와, 상기 일련의 반사 단차부 상에 위치된 적어도 하나의 로드를 갖는 안테나 하우징을 포함한다. 안테나는 또한 안테나 하우징이 방사 요소에 의해 방출되는 방사 패턴을 컨트롤하도록 하기 위해, 안테나 하우징 내에 위치결정된 방사 요소를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 또한 방사 패턴을 컨트롤하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 여러 방법들 중의 하나의 방법과 같은 일실시예는 넓게 아래의 단계: 즉, 수직 전계요소와 수평 전계요소를 적어도 하나의 방사체에 제공하는 단계; 수직 및 수평 전계요소를 적어도 하나의 방사체를 통해 전송하는 단계; 그리고, 일련의 반사 단차부의 사용을 통한 적어도 하나의 방사체 및 적어도 하나의 로드에 의해 방사되는 방사 패턴을 컨트롤하는 단계로 요약될 수 있다.
본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징들, 장점들은 당업자에게 용이하게 이해할 수 있을 정도로 설명되는 이하의 도면들과 상세한 설명의 의해 명백해 질 것이다. 이러한 모든 부가적 시스템, 방법, 특징들은 본 발명의 설명에 포함되고 본 발명의 기술 범위에 속할 것이며, 첨부되는 청구항에 의해 보호받을 것이다.
도 1은 방사 패턴을 컨트롤할 수 있는 안테나의 상부 사시도.
도 2A는 커버부를 제거한 도 1의 안테나 하우징의 상부를 도시한 도면.
도 2B는 제 1 측벽, 제 2 측벽과 그리고 커버부를 제거한 도 1의 안테나 하우징의 상부 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 2의 안테나 하우징의 외부 몸체의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 방사 요소를 예시하는 개략도.
도 5는 도 1의 안테나 하우징의 후방부를 설명하는 개략도.
도 6은 안테나 하우징에 의해 제공된 방사 패턴 컨트롤에 의한 도 1의 내부에 로드를 갖는 안테나에 의해 생성된 수직 편파 인접 전계의 예시 도면.
도 7은 안테나 하우징에 의해 제공된 방사 패턴 컨트롤에 의한 도 1의 내부에 로드를 갖는 안테나에 의해 생성된 수직 편파 인접 전계의 예시 도면.
도 8은 안테나 하우징에 의해 제공된 방사 패턴 컨트롤에 의한 도 1의 내부에 로드를 갖는 안테나에 의해 생성된 수평 편파 인접 전계의 예시 도면.
도 9는 안테나 하우징에 의해 제공된 방사 패턴 컨트롤에 의한 도 1의 내부에 로드를 갖지 않는 안테나에 의해 생성된 수평 편파 인접 전계의 예시 도면.
본 발명의 많은 특징은 첨부 도면을 참고로 더욱 명백히 이해될 것이다. 도면의 구성요소들은 축척으로 그린 것이 아니라 본 발명의 원리를 강조하여 분명히 설명하기 위해 도시한 것이다. 또한, 도면에서의 도면 부호는 여러 도면에서 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 사용하여 나타내었다.
이하 안테나를 통하여 방사 패턴 컨트롤을 제공하는 방법과 시스템을 설명한다. 도 1은 방사 패턴을 컨트롤할 수 있는 안테나(100)의 사시도를 보여주는 개략도이다. 예를 들어, 안테나는 +/-45도의 이중편파 안테나, 좌회전 및 우회전 이중편파 안테나, 그리고/또는 단일의 수직 편파 안테나이다.
안테나(100)는 안테나 하우징(120)과 방사 요소(200)를 포함한다. 방사 요소(200)는 안테나 하우징(120)의 커버부(121) 아래에 위치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 도 2의 개략도에서 더 자세히 도시되어 있는 안테나 하우징(120)은 안테나(100)로부터 방사되는 수직 및 수평 편파요소의 방사 모두에 대한 방사 패턴을 컨트롤하게 설계되어 있다. 또한, 도 4의 개략도에 도시되어 있는 방사 요소(200)는 다수의 방사체(210)를 포함한다. 다수의 방사체는 도면에서 도시한 방사 요소(200)에 위치되어야 할 다수의 방사체(210)와는 상이할 수도 있다. 또한, 방사 요소(200) 상에 위치된 방사체(210)의 크기 그리고/또는 형상은 본 명세서의 도면에 도시된 것과는 상이할 수도 있다.
커버부(121)는 다른 등급의 ABS, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 섬유유리 강화 플라스틱뿐만 아니라 다른 등급의 직물이나 가죽과 같은 열-플라스틱으로 한정되지 않은 여러 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 상세하게, 안테나 하우징(120)의 커버부(121)는 안테나 하우징(120)에 의해 제공된 전자기 방사 패턴에 큰 간섭을 주지 않고, 전자기 에너지를 상기 커버부를 통해 방출시킬 수 있 는 재질로 이루어진다.
도 2A와 도 2B를 참조하면, 도 2A는 커버부(121)를 제거한 안테나 하우징(120)의 상부를 보여주는 도면이고, 도 2B는 커버부(121), 제 1 측벽부(140), 그리고 제 2 측벽부(142)를 제거한 도 1의 안테나 하우징의 상부 사시도를 보여주는 도면이다.
도 2A와 도 2B에 도시된 바와 같이, 안테나 하우징(120)은 일련의 단차부와, 그 안에 방사 패턴 컨트롤을 제공하기 위한 로드를 갖는 단일의 도전성 요소이다. 안테나 하우징(120)은 외부몸체(122)를 포함하며, 외부몸체(122)는 외면(124)과 내면(130)을 포함한다. 안테나 하우징(120)은 또한 제 1 측벽부(140)(도 1 참조)과 제 2 측벽부(142)(도 1)를 포함한다. 제 1 측벽부(140)(도 1)와 제 2 측벽부(142)(도 1)는 각각 외부몸체(122)의 제 1 측부(141)와 외부몸체(122)의 제 2 측벽부(143)에 연결된다. 측벽부(140,142)(도 1)의 사용은 제 1 로드(150)와 제 2 로드(152)가 외부몸체(122)의 내면(130) 상에 위치되게 하는데, 제 1 로드(150)와 제 2 로드(152)의 중심축은 외부몸체(122)가 길게 연장된 방향과 평행하다.
안테나 하우징(120)과 로드(150,152)는 다른 재질로 제작될 수도 있다. 상세하게, 안테나 하우징(120)과 로드(150,152)를 제작하기 위해 사용된 재질은 요구된 방사 패턴을 제공하기 위해 전자기 에너지를 반사할 수 있어야 한다. 일예로서, 안테나 하우징(120)과 로드(150,152)는 알루미늄, 마그네슘, 아연 도금 강철, 스테인레스 스틸 또는 도전물질로 코팅된 플라스틱으로 제작될 수도 있다. 또한, 안테나 하우징(120)과 로드(150,152)의 형상은 요구되는 방사 패턴에 따라 좌우된다. 일예로서, 비록 로드(150,152)가 원형으로 도시되어 있으나, 어떠한 다른 단면 형상이 사용될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 안테나 하우징(120)의 외부몸체(122)는 방사 요소(200)에 의해 방출된 전자기 방사를 반사시킴으로써 방사 패턴 컨트롤에 도움을 주는 일련의 단차부(이하에 상세하게 설명)들을 포함한다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 하우징(120)의 외부몸체(122)의 단면이다. 도 3 에 도시하고 이하에 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 외부몸체(122)의 내면(130)은 일련의 단차부와 중앙 고랑부(132)에 의해 형성된다. 안테나 하우징(120)의 형상은 본 명세서에 설명된 형상에 한정되지 않는다. 대신에, 안테나 하우징(120)은 외부몸체(122)의 내면(130) 상에서 연장하는 적어도 하나의 로드를 가지고 방사 패턴을 형성하도록 하며, 방사의 수직 전계요소는 적어도 하나의 로드와 상호 작용하도록 형성되며, 방사의 수평 전계요소는 적어도 하나의 로드에 의해 큰 영향을 받지 않게 형성된다. 안테나 하우징(120)은 그 내부에 두 개의 로드를 가지는 것으로 도시되고 설명되었지만, 두 개 이상이거나 두 개 이하의 로드가 안테나 하우징(120) 내부에 제공될 수도 있다.
외부몸체(122)의 내면(130)을 설명하면, 중앙 고랑(132)의 바닥면(133)에 위치된 내면(130)의 중앙점(129)에서 시작하여 좌측으로 연장하고, 제 1 단차부(134)는, 제 1 단차부의 제 1 측부(136)와 함께 내면(130)의 중앙점(129)으로부터 거리 X1을 두기 시작한다. 제 1 단차부의 제 1 측부(136)는 중앙 고랑부(132)의 바닥면(133)으로부터 거리 Y1로 수직 연장한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 1 단차부의 제 1 측부(136)는 중앙 고랑부(132)의 바닥면(133)과 대략 90도 각도로 만난다.
도 3에 도시된 바와 같이, 거리 Y1은 이하에 설명된 거리 Y2를 제외하고, 내면(130) 내에서의 다른 수직 거리 보다 더 크다. 제 1 단차부 상단부(138)는 수평으로 연장하여 제 1 단차부의 제 1 측부(136)와 만난다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 단차부의 제 1 측부(136)의 상부는 중앙 고랑부(132)로부터 떨어져 외측으로 각을 이룬다. 제 1 단차부의 제1 측부(136)의 상부에 이루어진 각은 방사 패턴 형성에 기여한다.
제 1 단차부(134)는 또한 제 1 단차부의 상단부(138)로부터 아래쪽으로 떨어져 수직으로 연장하는 제 1 단차부의 제 2 측부(140)를 포함한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 1 단차부의 제 2 측부(140)는 제 1 단차부의 상단부(138)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 1 단차부의 제 2 측부(140)는 제 2 단차부의 상단부(142)와 만나는데, 제 2 단차부의 상단부(142)는 수평으로 연장하여 제 1 단차부의 제 2 측부(140)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 2 단차부의 제 1 측부(144)는 제 2 단차부의 상단부(142)로부터 아래쪽으로 수직 연장하여 제 2 단차부의 상단부(142)와 대략 90도의 각도로 만난다.
제 2 단차부의 제 1 측부(144), 제 1 좌측 바닥면(146), 그리고 제 3 단차부의 제 1 측부(148)는 안테나 하우징(120)의 외부몸체(122) 내에 위치된 제 1 좌측 고랑부(150)를 구획형성한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 3 단차부의 제 1 측부(148)는 제 1 좌측 바닥면(146)과 대략 90도의 각도로 만난다. 제 3 단차부의 제 1 측부(148)는 위쪽으로 수직 연장하여 제 3 단차부의 상단부(151)와 만나는데, 제 3 단차부의 상단부(151)는 수평으로 연장한다. 제 3 단차부의 제 1 측부(148)는 제 3 단차부의 상단부(151)와 대략 90도의 각도로 만난다.
제 3 단차부의 제 2 측부(152)는 제 3 단차부의 상단부(151)와 만나며 아래쪽으로 수직 연장한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 3 단차부의 제 2 측부(152)는 제 3 단차부의 상단부(151)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 3 단차부 제 1 측부(148), 제 3 단차부의 상단부(151), 그리고 제 3 단차부의 제 2 측부(152)는 외부몸체(122)의 제 3 단차부(147)를 형성한다.
제 3 단차부의 제 2 측부(152), 제 2 좌측 바닥면(154), 그리고 제 4 단차부의 제 1 측부(156)는 안테나 하우징(120)의 외부몸체(122) 내에 위치된 제 2 좌측 고랑부(158)를 구획형성한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 4 단차부의 제 1 측부(156)는 제 2 좌측바닥면(154)과 대략 90도의 각도로 만난다.
제 4 단차부의 제 1 측부(156)는 위쪽으로 수직 연장하여 제 4 단차부의 상단부(160)와 만나며, 제 4 단차부의 상단부(160)는 수평 방향으로 연장한다. 제 4 단차부의 제 1 측부(156)는 제 4 단차부의 상단부(160)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 4 단차부의 제 2 측부(162)는 제 4 단차부의 상단부(160)와 만나 제 4 단차부의 상단부(160)로부터 아래쪽으로 수직 연장한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 4 단차부의 제 2 측부(162)는 제 4 단차부의 상단부(160)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 4 단차부의 제 1 측부(156), 제 4 단차부의 상단부(160), 그리고 제 4 단차부의 제 2 측부(162)는 외부몸체(122)의 제 4 단차부(155)를 구획형성한 다.
내면(130)의 중앙점(129)으로 되돌아가서, 내면(130)의 중앙점(129)의 우측의 모든 것은 위에서 설명된 바와 같이, 내면(130)의 중앙점(129)의 좌측의 모든 것의 미러 이미지(대칭 이미지)이므로, 이에 대하여 더 상세히 설명하지 않는다.
외부몸체(122)의 내면(130)을 설명하면, 중앙 고랑부(132)의 바닥면(133)에 위치된 내면(130)의 중앙점(129)으로부터 시작하여 우측으로 연장하고, 제 5 단차부(170)는 제 5 단차부의 제 1 측부(172)와 함께 내면(130)의 중앙점(129)으로부터 거리 X2를 두기 시작한다. 거리 X1은 비록 본 발명의 선택적인 실시예에 따라, 거리가 다를 수도 있지만, 거리 X2와 동일한 것이 바람직하다.
제 5 단차부의 제 1 측부(172)는 중앙 고랑부(132)의 바닥면(133)으로부터 거리 Y2로 수직 연장한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 5 단차부의 제 1 측부(172)는 중앙 고랑부(132)의 바닥면(133)과 대략 90도 각도로 만난다.
도 3에 도시된 바와 같이, 거리 Y2는 거리 Y1과 동일한 것이 바람직하다. 제 5 단차부의 상단부(174)는 수평으로 연장하여 제 5 단차부의 제 1 측부(172)와 만난다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 5 단차부의 제 1 측부(172)의 상부는 중앙 고랑부(132)로부터 떨어져 외측으로 각을 이룬다. 제 5 단차부의 제 1 측부(172)의 상부에 이루어진 각은 방사 패턴 형성에 기여한다.
제 5 단차부(170)는 또한 제 5 단차부의 제 2 측부(176)를 포함하며, 이는 제 5 단차부의 상단부(174)에서 아래쪽으로 수직 연장한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 5 단차부의 제 2 측부(176)는 제 5 단차부의 상단부(174)와 대략 90도 의 각도로 만난다. 제 5 단차부의 제 2 측부(176)는 제 6 단차부의 상단부(180)와 만나며, 제 6 단차부의 상단부(180)는 수평으로 연장하여 제 5 단차부의 제 2 측부(176)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 6 단차부의 제 1 측부(182)는 제 6 단차부의 상단부(180)로부터 아래쪽으로 수직 연장하여, 제 6 단차부의 상단부(180)와 대략 90도의 각도로 만난다.
제 6 단차부의 제 1 측부(182), 제 1 우측 바닥면(184), 그리고 제 7 단차부의 제 1 측부(186)는 안테나 하우징(120)의 외부몸체(122) 내에 위치된 제 1 우측 고랑부(190)를 구획형성한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 7 단차부의 제 1 측부(186)는 제 1 우측 바닥면(184)과 대략 90도의 각도로 만난다. 제 7 단차부의 제 1 측부(186)는 위쪽으로 수직 연장하여 제 7 단차부의 상단부(188)와 만나는데, 제 7 단차부의 상단부(188)는 수평으로 연장한다. 제 7 단차부의 제 1 측부(186)는 제 7 단차부의 상단부(188)와 대략 90도의 각도로 만난다.
제 7 단차부의 제 2 측부(191)는 제 7 단차부의 상단부(188)와 만나 아래쪽으로 수직 연장한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 7 단차부의 제 2 측부(191)는 제 7 단차부의 상단부(188)와 대략 90도 각도로 만난다. 제 7 단차부의 제 1 측부(186), 제 7 단차부의 상단부(188), 그리고 제 7 단차부의 제 2 측부(191)는 외부몸체(122)의 제 7 단차부(185)를 형성한다.
제 7 단차부의 제 2 측부(191), 제 2 우측 바닥면(192), 그리고 제 8 단차부의 측부(194)는 안테나 하우징(120)의 외부몸체(122) 내에 위치된 제 2 우측 고랑부(196)를 구획형성한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 7 단차부의 제 1 측 부(194)는 제 2 우측 바닥면(192)과 대략 90도의 각도로 만난다.
제 8 단차부의 제 1 측부(194)는 위쪽으로 수직 연장하여 제 8 단차부의 상단부(198)와 만나고, 제 8 단차부의 상단부(198)는 수평 방향으로 연장한다. 제 8 단차부의 제 1 측부(194)는 제 8 단차부의 상단부(198)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 8 단차부의 제 2 측부(197)는 제 8 단차부의 상단부(198)와 만나 제 8 단차부의 상단부(198)로부터 아래쪽으로 수직 연장한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 제 8 단차부의 제 2 측부(197)는 제 8 단차부의 상단부(198)와 대략 90도의 각도로 만난다. 제 8 단차부의 제 1 측부(194), 제 8 단차부의 상단부(198), 그리고 제 8 단차부의 제 2 측부(197)는 외부몸체(122)의 제 8 단차부(199)를 구획 형성한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1 의 방사 요소(200)를 예시하는 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 방사 요소(200)는 상부에 다수의 방사체(210)를 포함한다. 방사체(210)의 개수는 도면에 도시된 방사 요소(200) 상에 위치된 방사체(210)의 개수와 다를 수 있다는 것은 자명하다. 방사 요소(200) 상에 위치된 방사체(210)의 크기 및/또는 형상은 도면에 도시된 것과 다를 수 있다는 것은 자명하다.
본 발명의 제 1 실시예에 따라, 방사체(210)는 인쇄 회로기판(212)에 에칭되어, 방사체(210)가 수직 편파 요소의 소스 및 수평 편파요소의 소스에 의해 제공되는 전자기 방사를 방출하게 한다. 상세하게, 방사체(210)는 전계 방사를 방출할 수 있는 어떠한 물질로 이루어질 수도 있다. 또한, 방사체(210)는 에칭과는 다른 방법 을 이용하여 생성될 수도 있다. 본 기술 분야에서 통상의 기술을 가진자라면 다른 제조 방법을 잘 알 것이다. 방사체(210)는 인쇄회로기판 상에 위치된 것과는 다른 형상으로 제공될 수도 있다.
전자기 에너지는 안테나의 후방 측부 상의 컨넥터(250,252)로부터 빔을 형성하는 네트워크를 통해 방사체(210)로 분배되지만, 반드시 인쇄회로기판 상에 에칭된 구리 경로에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 방사 요소(200)는 안테나 하우징(120)의 중앙 고랑부(132) 내에 위치된다. 예를 들어, 방사 요소(200)는 중앙 고랑부(132)의 바닥면(133)에 연결되거나 부착될 수도 있다.
도 5는 도 1의 안테나 하우징(120)의 후방부를 도시하는 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 하우징(120)은 제 1 연결부(250)와 제 2 연결부(252)를 갖는다. 제 1 연결부(250)는 수직 전계 방사 요소를 안테나 하우징(120)에 들어갈 수 있게 해준다. 또한, 제 2 연결부(252)는 수평 전계 방사 요소를 안테나 하우징(120)에 들어갈 수 있게 해준다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 연결부(250)는 방사 요소(200) 상에 위치된 제 1 도전부(262)에 도전적으로 연결되고, 제 2 연결부(252)는 방사 요소(200)에 위치된 제 2 도전부(262)에 도전적으로 연결된다. 상세하게, 도전성 경로는 안테나 하우징(120) 내에 제공되어, 수직 전계요소를 제 1 연결부(250)로부터 제 1 도전부(262)까지 주행하게 하고, 수평 전계요소를 제 2 연결부(252)로부터 제 2 도전부(264)까지 주행하게 한다.
도전성 경로는 방사 요소(200) 내에서 인쇄회로기판(212) 상에 위치된 각 도전부(262, 264)로부터 특정 방사체(210)까지 위치된다. 이러한 도전성 경로에 의해, 각 방사체(210)는 서로 독립적인 수직 전계요소와 수평 전계요소를 방출한다.
상술한 바와 같이, 외부몸체(122)의 내면(130) 상에 연장하는 두 개의 로드(150, 152)는 방사 패턴을 형상화시키는데, 수직 전계 방사 요소는 로드(150, 152)와 상호 작용하게 형상화되고, 수평 전계 방사 요소는 로드(150, 152)에 의한 별다른 영향을 받지 않는다. 그 이유는 박막의 도전성 실린더의 단면부가 흩어진 것으로부터 알 수 있다. 흩어진 단면부는 수직 편파에 대해서 실린더 반지름 제곱의 로그를 취한 값의 역수만큼 줄어들고, 수평 편파에 대하여는 흩어진 단면부가 실린더 반지름을 네제곱한 만큼 줄어든다. 전자기파 파장의 1/20인 실린더 지름에 대해서는, 수직으로 편파된 산란파의 파워가 수평으로 편파된 산란파의 편파보다 여러 차수 더 높다. 로드(150, 152)를 벗어난 산란된 전계는 방사 패턴에 바로 추가하고 그리고 반사 단차부에 에너지 방향을 바꾸는 직,간접적인 방식으로 방사 패턴을 형성하여, 전계를 방사 패턴에 추가하는 제어된 방식으로 반사시킨다. 로드(150,152)의 정확한 위치는 맥스웰 방정식(Maxell equation)을 통해 전자기장을 계산하거나 또는 전자기장 측정을 기초로 한 실험식으로 결정될 수 있다.
또한, 로드(150,152)는 이하에서 상세하게 설명된 도 6 내지 도 9에서 더욱 상세히 도시되어 있는 측대파를 가압하도록 작동한다.
도 6은 내부에 로드(150,152)를 갖는 안테나 하우징(120)에 의해 제공된 방사 패턴 제어에 의해, 본 발명의 안테나(100)에 의해 생성되는 수직 편파된 인접 전계를 예시적으로 도시한다. 비교 예로, 도 7은 내부에 로드(150, 152)를 갖지 않는 안테나 하우징(120)에 의해 제공된 방사 패턴 제어에 의해, 본 발명의 안테나(100)에 의해 생성되는 수직 편파된 인접 전계를 예시적으로 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 수직 전계 방사 요소는 로드와 상호 작용하도록 형성된다.
도 8은 내부에 로드(150,152)를 갖는 안테나 하우징(120)에 의해 제공된 방사 패턴 제어에 의해, 본 발명의 안테나(100)에 의해 생성되는 수평 편파된 인접 전계를 예시하는 도면이다. 비교 예로, 도 9는 내부에 로드(150, 152)를 갖지 않는 안테나 하우징(120)에 의해 제공된 방사 패턴 제어에 의해, 본 발명의 안테나(100)에 의해 생성되는 수평 편파된 인접 전계를 예시적으로 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 수평 전계 방사 요소는 로드에 의해 거의 영향을 받지 않는다.
도 6 내지 도 9의 안테나(100) 편파 인접 전계는 +/- 30도 각도의 부분 에지에서 3dB의 파워 롤오프(ROLL-OFF)로 60도의 영역을 커버하도록 설계된 안테나로부터 얻어진다. 측대파 레벨은 전방으로부터 +/- 90도 이상의 방위각에 대하여 30dB 이상으로 억압되게 설계된다. 물론, 여기에서 언급된 설계는 단지 예시적이다. 왜냐하면, 다른 설계가 사용되어, 측대파 레벨의 다른 파워 롤오프와, 다른 억제량을 가지고서 다른 서비스 영역을 제공할 수 있기 때문이다. 로드의 사용은, 안테나의 형상 특히 안테나 전반에 걸친 형상과 로드의 설치 위치가 매우 자유롭기 때문에, 고주파수 대역폭에 걸쳐 방사 패턴을 컨트롤할 수 있게 한다.
본 발명의 상기한 실시예는 단지 본 발명의 원리를 명확히 이해하기 위하여 설정한 구성상의 예시적인 것이다. 상기한 본 발명의 실시 예에서 본 발명의 기본 원리와 기술 사상으로부터 벗어나지 않는 본 발명의 여러 변형 실시도 가능하다. 상기한 모든 변형과 변경 실시는 후술하는 청구범위에 의해 보호되며 본 발명의 공개하는 기술 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (17)
- 일련의 반사 단차부와, 상기 일련의 반사 단차부 상에 위치된 적어도 하나의 로드를 포함하는 안테나 하우징과; 및상기 안테나 하우징 내에 위치되어, 상기 안테나 하우징이 방사 요소에 의해 방출된 방사 패턴을 제어하게 하는 방사 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 방사 요소는 전자기 에너지를 방출할 수 있는 적어도 하나의 방사체를 더 포함하되, 상기 전자기 에너지는 수직 전계요소와 수평 전계요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 2항에 있어서,상기 안테나 하우징은,상기 반사 단차부 상에 위치되어, 상기 안테나의 방사 패턴에 영향을 주지 않는 커버부; 및상기 수직 전계요소와 상기 수평 전계요소를 수납하는 적어도 하나의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 3항에 있어서,상기 안테나 하우징은 상기 수직 전계요소와 상기 수평 전계요소가 상기 방사 요소에 의해 도전적으로 수납되게 하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 4항에 있어서,상기 적어도 하나의 방사체에 의해 방출된 수직 전계요소는 적어도 하나의 로드와 상호 작용하게 형성된 반면, 상기 수평 전계요소는 상기 적어도 로드 하나에 의해 영향을 받지 않게 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 일련의 반사 단차부는 제 1 반사 단차부 세트와 제 2 반사 단차부 세트를 더 포함하되, 상기 제 1 반사 단차부 세트는 제 2 반사 단차부 세트의 미러 이미지인 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 방사 요소는 인쇄회로판과, 상기 인쇄회로판 상에 위치된 적어도 하나의 방사체를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 방사체는 전자기 에너지를 방출할 수 있으며, 상기 전자기 에너지는 수직 전계요소와 수평 전계요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 7항에 있어서,상기 방사 요소는 상기 안테나 하우징의 중앙 고랑부 내에 위치된 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 안테나 하우징은 제 1 측벽부와 제 2 측벽부를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 로드는 상기 제 1 측벽부와 상기 제 2 측벽부에 연결되어, 상기 적어도 하나의 로드가 상기 일련의 반사 단차부 상에 위치되게 유지시키는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 방사 요소는 전자기 에너지를 방출할 수 있는 적어도 하나의 방사체를 더 포함하되, 상기 전자기 에너지는 수직 전계요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 방사 요소는 전자기 에너지를 방출할 수 있는 적어도 하나의 방사체를 더 포함하되, 상기 전자기 에너지는 수평 전계요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 안테나는 +/- 45도의 이중편파 안테나인 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 안테나는 좌회전 및 우회전 이중편파 안테나인 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 제 1항에 있어서,상기 안테나는 단일 수직 편파 안테나인 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
- 수직 전계요소와 수평 전계요소를 적어도 하나의 방사체에 제공하는 단계;상기 수직 전계요소와 상기 수평 전계요소를 상기 적어도 하나의 방사체를 통해 전송하는 단계; 및상기 적어도 하나의 방사체에 의해 방출된 방사 패턴을 일련의 반사 단차부와 적어도 하나의 로드를 사용하여 컨트롤하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 방사 패턴을 컨트롤하는 단계는, 상기 수평 전계요소는 영향을 받지 않게 하면서, 상기 수직 전계요소를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 방법.
- 수직 전계요소와 수평 전계요소를 전송할 수 있는 방사 수단;상기 수직 전계요소와 상기 수평 전계요소를 상기 방사 수단에 제공하는 수단; 및상기 방사 수단에 의해 방출된 방사 패턴을 일련의 반사 단차부와 적어도 하나의 로드를 사용하여 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 패턴 컨트롤 제공 안테나.
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