KR20080028408A - An improved repeater antenna - Google Patents

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KR20080028408A
KR20080028408A KR1020087000120A KR20087000120A KR20080028408A KR 20080028408 A KR20080028408 A KR 20080028408A KR 1020087000120 A KR1020087000120 A KR 1020087000120A KR 20087000120 A KR20087000120 A KR 20087000120A KR 20080028408 A KR20080028408 A KR 20080028408A
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마틴 요한슨
실비아 라파엘리
매츠 앤더슨
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텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
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Abstract

The invention discloses a repeater antenna (250) for use in telecommunications systems on the microwave range, intended to connect a first radio unit (120) at a first site to a second radio unit at a second site (A). The repeater antenna has at least a first (410) and a second (420) antenna element and a feed network for said antenna elements, the antenna elements giving rise to a first (260) and a second (270) antenna beam. The first beam can be used to connect the repeater antenna to said first radio unit, and the second beam can be used for connecting the repeater antenna to said second radio unit. Also, said first and second antenna elements are arranged on a surface (430, 620) where the distance between the two antenna elements along the surface is longer than the shortest distance between the antenna elements. ® KIPO & WIPO 2008

Description

개선된 중계기 안테나{AN IMPROVED REPEATER ANTENNA}Improved repeater antenna {AN IMPROVED REPEATER ANTENNA}

본 발명은 마이크로파 범위의 전기통신 시스템에서 사용하기 위한 중계기 안테나를 개시한다. 상기 중계기 안테나는 제1 장소의 제1 무선 유닛으로부터 제2 장소의 제2 무선 유닛으로 송신을 접속하고자 하는 것이다. The present invention discloses a repeater antenna for use in telecommunication systems in the microwave range. The repeater antenna is intended to connect a transmission from the first wireless unit at the first location to the second wireless unit at the second location.

예를 들어, 마이크로파 범위의 셀룰러 전화 시스템과 같은 전기통신 시스템에서, 기지국에 의해 커버되는 에어리어에 위치된 사용자와 통신하도록 시도할 때 기지국에 대한 다수의 문제점이 존재할 수 있고, 상기 에어리어는 "셀"이라 칭해지고, 상기 문제점은 특히 고 비트 레이트를 사용하는 시스템에서 현저하다. 도시 에어리어에서, 이와 같은 문제점의 예는 일부 서브-에어리어에 대한 가시선(ling of sight)을 방해하고 일부 서브-에어리어에서 사용자의 수가 기지국에 의해 핸들링될 수 있는 것을 초과할 수 있는 높이-올라간 건물일 수 있다. For example, in a telecommunications system, such as a cellular telephone system in the microwave range, there may be a number of problems for a base station when attempting to communicate with a user located in an area covered by the base station, where the area is a "cell". This problem is particularly pronounced in systems using high bit rates. In an urban area, an example of such a problem is a height-rise building that may interfere with the ling of sight for some sub-areas and exceed the number of users in some sub-areas that can be handled by the base station. Can be.

특히 가시선이 가려진 에어리어의 경우에, 이와 같은 문제점을 핸들링하는 하나의 방법은 소위 중계기 안테나, 즉, 기지국으로부터 도달될 수 있는 위치에 설치되고, 상기 위치로부터 또한 가려진 에어리어로의 및 상기 가려진 에어리어로부터의 송신을 중계할 수 있는 안테나를 사용하는 것이다. Particularly in the case of blinded areas, one way of handling this problem is to install a so-called repeater antenna, ie at a location reachable from the base station, from and to the covered area as well as from the covered area. It is to use an antenna that can relay the transmission.

특히, 너무 많아서 기지국에 의해 핸들링될 수 없는 사용자 량을 가진 셀 내 의 서브-에어리어의 경우에, 상술된 문제점을 핸들링하는 또 다른 방법은 해당 서브-에어리어를 커버할 수 있는 다른 기지국, 통상적으로 보다 적은 용량을 갖는 기지국, 소위, "피코-스테이션"을 설치하는 것이다. In particular, in the case of a sub-area in a cell with too many users to be handled by the base station, another way of handling the above-mentioned problems is to use another base station that can cover the sub-area, typically more than that. It is to install a base station with a small capacity, a so-called "pico-station".

그 후, 이러한 "피코-스테이션은 적절하게는 지점간 접속에서의 지점 중 하나로서 피코-스테이션을 갖는 네트워크에 어떤 방식으로 접속될 필요가 있다. 상기 지점간 접속은 기지국, 또는 네트워크 내의 또 다른 더 상위 레벨 노드로부터의 "피코-스테이션"에서 지향되는 중계기 스테이션에 의해 행해질 수 있다. This " pico-station then needs to be connected in some way to the network having the pico-station as one of the points in the point-to-point connection as appropriate. The point-to-point connection can be a base station or another further in the network. It may be done by a repeater station that is directed at the "pico-station" from the higher level node.

종래의 중계기 안테나는 통상적으로 도파관에 의해 접속되고 상이한 방향으로 향하는 2개의 반사기 안테나, 종종 포물선 접시에 의해 디자인된다. 특히 도시의 에어리어에서 이와 같은 중계기를 설치하는 것은 중계기 장소에 대한 충분한 공간을 찾아내는데 있어서의 어려움 및 미적인 고려사항과 같은 다수의 요인으로 인하여, 점점 어려워지고 있다. Conventional repeater antennas are typically designed by two reflector antennas, often parabolic dishes, connected by waveguides and pointing in different directions. The installation of such repeaters, especially in urban areas, is becoming increasingly difficult due to a number of factors, such as difficulty in finding enough space for repeater locations and aesthetic considerations.

또 다른 종류의 이전에 공지된 중계기는 단지 금속과 같은 큰 시트의 반사형 재료이다. 이와 같은 중계기는 다수의 결점, 예를 들어, 저 지향성으로 인한 높은 손실을 겪고, 일반적으로 도시 에어리어에서 사용하는데 적합하지 않다. Another type of previously known repeater is just a large sheet of reflective material, such as metal. Such repeaters suffer from high losses due to a number of drawbacks, for example low directivity, and are generally not suitable for use in urban areas.

그러므로, 상술된 바와 같이, 공지된 중계기 안테나의 상술된 결점을 극복하는 마이크로파 범위의 전기통신 시스템에서의 중계기 안테나가 필요로 된다. Therefore, as described above, there is a need for a repeater antenna in a telecommunications system in the microwave range that overcomes the aforementioned drawbacks of known repeater antennas.

이러한 요구는 마이크로파 범위의 전기통신 시스템에서 사용하기 위한 중계기 안테나를 개시한다는 점에서 본 발명에 의해 처리되며, 상기 중계기 안테나는 제1 장소의 제1 무선 유닛을 제2 장소의 제2 무선 유닛에 접속하기 위한 것이다. This need is addressed by the present invention in that it discloses a repeater antenna for use in a telecommunications system in the microwave range, the repeater antenna connecting a first wireless unit at a first location to a second wireless unit at a second location. It is to.

개시된 중계기 안테나는 적어도 제1 및 제2 안테나 소자 및 이러한 안테나 소자용 급전 네트워크를 가지며, 상기 안테나 소자는 제1 및 제2 안테나 빔을 발생시켜서, 제1 빔이 중계기 안테나를 상기 제1 무선 유닛에 접속시키는데 사용될 수 있도록 하고, 제2 빔이 중계기 안테나를 상기 제2 무선 유닛에 접속시키는데 사용될 수 있도록 한다. The disclosed repeater antenna has at least first and second antenna elements and a feed network for such antenna elements, the antenna elements generating first and second antenna beams such that the first beam transmits the repeater antennas to the first wireless unit. And may be used to connect a repeater antenna to the second wireless unit.

중계기 안테나에서, 상기 제1 및 제2 안테나 소자는 표면을 따른 2개의 안테나 소자 간의 거리가 안테나 소자들 간의 최소 거리보다 더 긴 표면, 즉, 비-평활 표면, 곡선이거나 구부러진 이와 같은 표면 상에 배열된다. In the repeater antenna, the first and second antenna elements are arranged on a surface whose distance between the two antenna elements along the surface is longer than the minimum distance between the antenna elements, ie a non-smooth surface, a curved or curved surface do.

중계기 안테나의 일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 안테나 소자 중 적어도 하나는 다수의 안테나 소자를 포함하는 어레이의 부분이다. 이 실시예의 한 버전에서, 중계기 안테나는 적절하게도, 길이방향 및 측방향 연장부를 가질 수 있고, 안테나 소자의 어레이는 안테나의 상기 방향 중 하나의 연장부와 일치하도록 배열되는 1-차원 어레이이다. 이 실시예의 또 다른 버전에서, 안테나 소자의 어레이는 2-차원 어레이이며, 상기 2 차원은 본질적으로 안테나의 상기 방향 중 하나의 연장부와 일치하도록 배열된다. In one embodiment of a repeater antenna, at least one of the first and second antenna elements is part of an array comprising a plurality of antenna elements. In one version of this embodiment, the repeater antenna may suitably have longitudinal and lateral extensions, and the array of antenna elements is a one-dimensional array that is arranged to coincide with an extension in one of the above directions of the antenna. In another version of this embodiment, the array of antenna elements is a two-dimensional array, wherein the two dimensions are arranged to essentially coincide with an extension in one of the directions of the antenna.

적절하지만 반드시 그렇지는 않게, 안테나 소자는 본질적으로 평면일 수 있고, 전기 전도성 재료의 시트 상에 생성될 수 있으며, 중계기 안테나는 부가적으로 방향성 재료에 의하여 안테나 소자로부터 이격되어 떨어진 접지 평면을 포함한다. As appropriate but not necessarily, the antenna element can be essentially planar and can be created on a sheet of electrically conductive material, the repeater antenna further comprising a ground plane spaced apart from the antenna element by the directional material. .

그러므로, 본 발명에 의하면, 빔을 다소 임의의 방위(수평) 또는 고도 각으로 지향시켜서, 자신이 기지국 안테나를 커버하는 하나의 빔, 및 기지국 안테나에 의해 제공되는 것 이외에, 부가적인 커버리지가 필요로 되는 셀 내의 에어리어를 커버하는 제2 빔을 가질 수 있는 중계기 안테나가 개시된다. 상기 제1 및 제2 빔은 다소 임의의 각도만큼 분리되어, 중계기 안테나가 매우 다재다능한 방식으로 사용될 수 있도록 한다. Therefore, according to the present invention, the beam is directed at some arbitrary orientation (horizontal) or altitude angle, requiring additional coverage in addition to being provided by one beam that covers the base station antenna and the base station antenna. A repeater antenna is disclosed that can have a second beam that covers an area within a cell to be described. The first and second beams are separated by some arbitrary angle, allowing the repeater antenna to be used in a very versatile manner.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여, 다음의 설명에서 더 상세히 설명될 것이다. The invention will be explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 중계기 안테나가 적용될 수 있는 시스템의 기본도. 1 is a basic diagram of a system that can be applied to the repeater antenna of the present invention.

도2는 본 발명의 중계기 안테나가 사용되는 도1의 시스템의 기본도. Figure 2 is a basic diagram of the system of Figure 1 in which a repeater antenna of the present invention is used.

도3은 도2의 시스템의 상면도. 3 is a top view of the system of FIG.

도4는 본 발명의 중계기 안테나의 개략적인 상면도. 4 is a schematic top view of a repeater antenna of the present invention.

도5 내지 7은 중계기 안테나의 보다 상세한 실시예를 도시한 도면. 5-7 show a more detailed embodiment of a repeater antenna.

도1은 본 발명이 사용될 수 있는 전기통신 시스템(100)의 예를 도시한다. 이 예에서 도시된 시스템(100)은 마이크로파 범위, 즉 1GHz 및 그 이상의 셀룰러 전화 시스템이다. 1 shows an example of a telecommunication system 100 in which the present invention may be used. The system 100 shown in this example is a cellular range of microwave range, i.e., 1 GHz and above.

상기 시스템(100)에서는, 상기 시스템의 더 상위 레벨에 접속되는 기지국(110)이 존재한다. 무선 기지국은 기지국인 셀룰러 시스템의 사용자로의, 그리고 상기 사용자로부터의 통신, 뿐만 아니라, 상기 사용자의 전화의 제어를 핸들링하는 어떤 에어리어, 소위 셀을 커버하기 위하여 하나 또는 여러 개의 안테나(120)를 사용한다. In the system 100, there is a base station 110 connected to a higher level of the system. The wireless base station uses one or several antennas 120 to cover communication to and from the user of the cellular system that is the base station, as well as any area, so-called cell, that controls the control of the user's telephone. do.

시스템(100)의 셀은 기지국 안테나(120)로부터 하나 이상의 에어리어로의 통신을 방해하는 하나 또는 여러 개의 높이-올라간 건물(125, 126)을 갖는 도시 에어리어에 위치된다. 그러므로, 저하된 비트 레이트로만 서비스를 받거나 기지국 안테나(120)에 의해 제공되는 커버리지에 의하여 기지국(110)에 의해 전혀 서비스를 받을 수 없는 음영 에어리어(shaded area)(A)와 같은 에어리어가 존재할 것이다. The cell of system 100 is located in an urban area with one or several height-rise buildings 125, 126 that interfere with communication from base station antenna 120 to one or more areas. Therefore, there will be an area, such as a shaded area A, which is serviced only at a reduced bit rate or cannot be serviced by the base station 110 at all by the coverage provided by the base station antenna 120.

기지국이 셀 내의 에어리어에 있는 사용자에게 서비스하는 것을 어렵게 하거나 불가능하게 하는 다수의 다른 요인이 또한 존재할 수 있고, 하나의 이와 같은 이유는 그 특정 에어리어에 있는 사용자의 수가 너무 높아서, 전체 셀의 사용자의 총 수가 기지국 용량을 초과하는 것이다. There may also be a number of other factors that make it difficult or impossible for a base station to service a user in an area within a cell, and one such reason is that the number of users in that particular area is so high that the total number of users of the entire cell The number exceeds the base station capacity.

도2는 다음에 설명되는 어떤 부가적인 장비를 가진 도1의 시스템을 도시한다. 에어리어(A)에 있는 시스템의 사용자에게 서비스하기 위하여, 이 경우에, 건물(126)의 최상부 상에 본 발명의 중계기 안테나(250)가 배치된다. 중계기 안테나(250)는 에어리어(A) 내의 장소에 있는 하나 이상의 사용자에게 기지국을 접속시키고자 하는 것이다. FIG. 2 shows the system of FIG. 1 with some additional equipment described below. In order to serve the user of the system in area A, in this case, the repeater antenna 250 of the present invention is placed on top of the building 126. The repeater antenna 250 is intended to connect the base station to one or more users at locations in area A.

도2에 도시된 바와 같이, 중계기 안테나는 제1 안테나 빔(260) 및 제2 안테나 빔(270)을 갖는다. 이하에 더 상세히 제시되는 바와 같이, 제1 빔은 기지국으로부터 신호를 수신하는데 사용될 수 있고, 제2 빔은 에어리어(A)에 수신된 신호를 그 에어리어 내의 하나 이상의 사용자에게 송신하는데 사용될 수 있다. As shown in FIG. 2, the repeater antenna has a first antenna beam 260 and a second antenna beam 270. As set forth in more detail below, the first beam can be used to receive a signal from a base station, and the second beam can be used to transmit a signal received in area A to one or more users in that area.

도3에서, 도2의 시스템(200)은 개략적인 "상면도"로 도시된다. 여기서 도시된 바와 같이, 중계기 안테나(250)는 가려진 에어리어(A)에 대한 가시선이 존재하는 건물 중 하나(126)의 최상부 상에 배치된다. 중계기 안테나는 상술된 2개의 빔(260, 270)을 가지는데, 제1 빔(260)은 기지국을 커버하도록 지향되고, 제2 빔(270)은 가려진 에어리어(A)를 커버하도록 지향된다. 그러므로, 중계기 안테나(250)는 기지국(110)을 에어리어(A) 내의 사용자에게 접속시킬 수 있는데, 만약 상기 안테나 중계기가 없다면, 에어리어(A) 내의 사용자는 특히 자신이 전형적으로 0.5Mbps 또는 그 이상과 같이 고 비트 레이트로 접속하고자 하는 경우,기지국에 접속할 수 없다. In FIG. 3, the system 200 of FIG. 2 is shown in a schematic “top view”. As shown here, the repeater antenna 250 is disposed on top of one of the buildings 126 where there is a line of sight to the obscured area A. As shown in FIG. The repeater antenna has the two beams 260, 270 described above, the first beam 260 is directed to cover the base station, and the second beam 270 is directed to cover the obscured area A. Thus, repeater antenna 250 may connect base station 110 to a user in area A. If the antenna repeater is not present, the user in area A will typically have a typical bandwidth of 0.5 Mbps or more. Similarly, when trying to connect at a high bit rate, the base station cannot be connected.

중계기 안테나의 또 다른 애플리케이션에서, 에어리어(A) 내의 사용자가 기지국으로부터의 가시선으로부터 가려지지 않는 경우, 또는 상기 사용자가 가려지는 것 이외에, 또한 기지국이 자신들을 핸들링할 수 없는 그러한 량으로 이루어지는 경우, 시스템은 서비스하는 에어리어(A)에 전용되는 부가적인 기지국을 포함하도록 확장될 수 있다. 이 부가적인 기지국은 기지국(110)과 유사한 것이거나, 소위 "피코" 기지국, 즉, 기지국(110)보다 더 적은 용량을 갖는 기지국일 수 있고, 피코 스테이션은 특히 더 큰 기지국을 돕기 위한 기지국 유형이다. 그 후, 중계기 안테나는 피코 스테이션을 기지국에 접속시키도록 설치될 것이며, 에어리어(A) 내의 사용자가 기지국에 의해 직접 핸들링되는 대신에, 상기 피코 스테이션이 에어리어(A) 내의 사용자를 핸들링할 것이다. In another application of the repeater antenna, if the user in area A is not obscured from the line of sight from the base station, or if the user is made of such an amount that the base station cannot handle them, in addition to being obscured, the system Can be extended to include additional base stations dedicated to the serving area A. This additional base station may be similar to base station 110, or may be a so-called "pico" base station, i.e., a base station with less capacity than base station 110, and a pico station is a base station type especially for helping larger base stations. . The repeater antenna will then be installed to connect the pico station to the base station, and instead of the user in area A being handled directly by the base station, the pico station will handle the user in area A.

중계기 안테나의 제1 및 제2 안테나 빔은 시스템의 요구를 충족시키기 위하 여, 다소 임의로 선택된 각도(α)로 분리된다. 이를 성취하기 위하여, 중계기 안테나(250)의 2개의 실시예가 상면도로 도시되어 있는 도4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 중계기 안테나는 표면을 따른 2개의 안테나 소자 사이의 거리가 안테나 소자들 사이에서 최단 거리보다 더 긴 표면(430) 상에 배열되는 제1 안테나 소자(410) 및 제2 안테나 소자(420)를 포함한다. 즉, 안테나 소자가 배열되는 표면은 곡선이거나 구부러진다. 이와 같이 안테나 소자는 도4a 및 4b에 각각 도시된 바와 같이, 표면의 형상을 따르거나, 즉 곡선이거나 구부러지거나, 또는 본질적으로 직선일 수 있다. The first and second antenna beams of the repeater antenna are separated at a somewhat randomly selected angle α to meet the needs of the system. To accomplish this, as shown in Figures 4A and 4B, where two embodiments of repeater antenna 250 are shown in top view, the repeater antenna has the shortest distance between the antenna elements between the two antenna elements along the surface. The first antenna element 410 and the second antenna element 420 are arranged on the surface 430 longer than the distance. In other words, the surface on which the antenna elements are arranged is curved or curved. As such, the antenna element may be along the shape of the surface, ie curved or curved, or essentially straight, as shown in FIGS. 4A and 4B, respectively.

중계기 안테나의 디자인이 더 상세히 설명되기 전에, 중계기 안테나의 하나 이상의 양상이 언급되어야 한다: 중계기 안테나는 능동 또는 수동 안테나 중 하나일 수 있다. 즉, 중계기 안테나는 하나의 빔에서 수신되었던 신호를 안테나 빔의 또 다른 빔에 의해 송신되도록 수동으로 중계하거나, 수신된 신호가 재송신되기 전에 증폭될 수 있다. 하나이며 동일한 중계기 안테나가 실제로 애플리케이션 둘 모두에 사용될 수 있다: 중계기가 수동 모드로 사용될 경우, 각각의 빔으로의 입력/출력 포트는 단순히 서로 접속될 것이며, 중계기가 능동 모드로 사용될 경우, 외부 증폭 장비를 통하여 동일한 포트가 서로 접속될 수 있다. Before the design of the repeater antenna is described in more detail, one or more aspects of the repeater antenna should be mentioned: The repeater antenna may be either an active or passive antenna. That is, the repeater antenna may be manually relayed to transmit the signal received in one beam by another beam of the antenna beam, or may be amplified before the received signal is retransmitted. One and the same repeater antenna can actually be used for both applications: if the repeater is used in passive mode, the input / output ports to each beam will simply be connected to each other, and if the repeater is used in active mode, the external amplification equipment Through the same port can be connected to each other.

당연히, 중계기 안테나는 또한 최초에 능동 또는 수동 중계기로서 디자인될 수 있다. Naturally, the repeater antenna can also be initially designed as an active or passive repeater.

이제 중계기 안테나의 더 정확한 디자인의 어떤 예로 전환하면, 안테나는 적절하지만 반드시 그렇지는 않게, 소위 "패치 안테나"로서 디자인된다. 이와 같은 안테나는 당업계에 널리 공지되어 있는 방식으로, 통상적으로 비-전도성 층 또는 기판 상에 생성되는 전기 전도성 재료의 패치를 방사 소자로서 포함한다. 안테나의 "패치" 유형은 또한 접지 평면, 즉, 통상적으로 별도의 물리적 층 형태의 유전체 재료에 의하여 방사 소자로부터 이격되어 떨어진 전기 전도성 재료의 또 다른 플레인을 포함할 것이지만, 유전체 재료의 상기 층은 또한 단지 공기 층일 수 있다. Turning now to some example of a more accurate design of a repeater antenna, the antenna is designed as a so-called "patch antenna", which is appropriate but not necessarily. Such antennas, in a manner well known in the art, typically comprise a patch of electrically conductive material produced on a non-conductive layer or substrate as a radiating element. The "patch" type of antenna will also include another plane of electrically conductive material spaced apart from the radiating element by a dielectric plane in the form of a ground plane, typically a separate physical layer, but the layer of dielectric material may also It can only be an air layer.

패치 안테나는 또한 급전 네트워크를 포함하는데, 상기 급전 네트워크에 의하여 방사 소자는 안테나의 입력/출력 포트에 접속되고, 또한 아마도 서로에, 그리고 적용 가능한 경우, 예를 들어, 위상 시프터와 같은 안테나의 다른 구성요소에 접속된다. The patch antenna also includes a feed network, whereby the radiating elements are connected to the input / output ports of the antenna and possibly also to each other and, where applicable, to other configurations of the antenna, such as, for example, phase shifters. Is connected to the element.

급전 네트워크는 방사 소자, 또는 나중에 예를 들어, 접지 평면 내의 쓰루-홀에 의하여 방사 소자에 접속될 수 있는 별도의 네트워크와 동일한 전도층에서 생성될 수 있다. The feed network can be created in the same conductive layer as the radiating element, or a separate network that can later be connected to the radiating element by, for example, a through-hole in the ground plane.

방사 소자용 급전 네트워크의 디자인은 예를 들어, 방사 소자를 접속시키는 것과 같은 많은 수의 원리로부터 선택되어, 소위 진행파 안테나를 형성하도록 하거나, 또는 급전 네트워크가 Butler 매트릭스 안테나이거나, 또는 심지어 개별적인 급전 네트워크를 갖는 개별적인 안테나 패치가 존재할 수 있다. The design of the feed network for the radiating element is chosen from a number of principles, for example connecting the radiating element, so as to form a so-called traveling wave antenna, or the feed network is a Butler matrix antenna, or even a separate feed network. There may be separate antenna patches.

진행파 안테나(500)의 예가 도5에 도시되어 있다: 안테나(500)는 서로로부터 중심 거리(D)로 직렬로 배열되는 적어도 제1 방사 소자(511) 및 제2 방사 소자(512)를 포함한다. An example of traveling wave antenna 500 is shown in FIG. 5: The antenna 500 comprises at least a first radiating element 511 and a second radiating element 512 arranged in series at a central distance D from each other. .

방사 소자가 서로 직렬로 접속되기 때문에, 안테나의 입력/출력 포트(522, 523)가 부착되는 제1 및 제2 "단부 소자"가 존재할 것이다. Since the radiating elements are connected in series with each other, there will be first and second "end elements" to which the input / output ports 522 and 523 of the antenna are attached.

도5에 도시된 바와 같이, 안테나(500)는 제1 및 제2 안테나 빔(532, 533)을 가지며, 이들 각각은 안테나 포트(522, 523) 중 하나와 관련된다. 이것은 제1 빔(532)이 제1 포트(522)에 액세스함으로써 사용될 수 있고, 유사한 방식으로 제2 빔(533)이 제2 포트(523)와 관련된다는 것을 의미한다. 빔들 사이의 각도는 안테나의 안테나 소자들 사이의 중심 거리(D)에 의해 결정된다. As shown in FIG. 5, antenna 500 has first and second antenna beams 532, 533, each associated with one of antenna ports 522, 523. This means that the first beam 532 can be used by accessing the first port 522, and in a similar manner the second beam 533 is associated with the second port 523. The angle between the beams is determined by the center distance D between the antenna elements of the antenna.

도5에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 진행파 안테나의 2개의 안테나 빔은 안테나에 수직 방향으로 확장되는 가상 선(540)에 대해 서로의 "미러 이미지"이다. 그러므로, 2개의 빔은 종종 "플러스" 또는 "마이너스"-방향이라 칭해진다. As can also be seen in Figure 5, the two antenna beams of the traveling wave antenna are "mirror images" of each other with respect to the imaginary line 540 extending in the direction perpendicular to the antenna. Therefore, two beams are often referred to as "plus" or "minus" -directions.

Butler 매트릭스 안테나는 또한 당업계에 상당히 널리 공지되어 있기 때문에, 여기서 간략하게만 설명될 것이다. Butler 매트릭스 안테나는 N개의 입력/출력 포트를 포함하며, N개의 안테나 빔을 생성한다. Bulter 매트릭스 내부의 네트워크에 의하여, 입력/출력 포트 중 어느 하나의 신호 입력안테나 포트 모두에서 동일한 진폭을 생성하고, (안테나) 포트 간에 선형 위상 진행을 생성한다. 안테나 포트가 동일하게 이격된 선형 안테나 어레이에 순차적으로 접속되는 경우, 각각의 입력/출력 포트에 대해 하나의 안테나 빔이 형성된다. Butler matrix antennas are also well known in the art and will only be described briefly here. The Butler matrix antenna includes N input / output ports and generates N antenna beams. The network inside the Bulter matrix produces the same amplitude at both the signal input antenna ports of either the input / output ports, and creates a linear phase progression between the (antenna) ports. When the antenna ports are sequentially connected to equally spaced linear antenna arrays, one antenna beam is formed for each input / output port.

내부 네트워크는 위상 시프터 및 하이브리드를 포함할 수 있고, 입력/출력 포트 중 2개 이상을 외부적으로 결합함으로써, 안테나 다이어그램이 이동되거나, 넓어지거나 또는 측면 로브 레벨 변경되어 제공될 수 있다. Internal networks may include phase shifters and hybrids, and by externally combining two or more of the input / output ports, the antenna diagram may be provided with shifted, widened, or side lobe level changes.

도6은 중계기 안테나의 바람직한 실시예(600)를 도시한다. 여기서 알 수 있 는 바와 같이, 안테나는 구부러진 표면(620), 이 경우에, 팔각형 표면 또는 몸체를 포함한다. 상기 몸체는 긴데, 즉 길이방향(y) 및 측방향(x) 연장부를 가지며, 상기 길이방향 연장부는 이 경우에 측방향 연장부를 초과하며, 360도 커버리지를 제공하기 위하여, 팔각형 몸체의 평활한 표면 각각 상에 안테나 소자(6211-621N)의 다수의 어레이(621-623)가 배열된다. 당연히, 안테나의 몸체는 육각형 또는 상이한 방향의 다수의 표면을 갖는 임의의 다른 형상이거나, 도4에 도시된 바와 같이, 원통형일 수 있다. 6 shows a preferred embodiment 600 of a repeater antenna. As can be seen here, the antenna comprises a curved surface 620, in this case an octagonal surface or body. The body is long, ie has a longitudinal (y) and a lateral (x) extension, the longitudinal extension in this case exceeding the lateral extension and the smooth surface of the octagonal body to provide 360 degree coverage. a plurality of arrays (621-623) of antenna elements (621 1 -621 N) are arranged on each. Naturally, the body of the antenna may be hexagonal or any other shape having multiple surfaces in different directions, or may be cylindrical, as shown in FIG.

도6에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(621-623)는 중계기 안테나의 상기 방향 중 하나의 연장부, 이 경우에 측방향 연장부(y)와 일치하도록 배열되는 1-차원 어레이, 즉, 컬럼 어레이이다. 그러므로, 상술된 제1 및 제2 안테나 소자는 이 실시예에서 다수의 안테나 소자를 포함하는 각각의 어레이의 부분이다. As shown in Fig. 6, the antenna arrays 621-623 are one-dimensional arrays, i.e. columns, arranged to coincide with an extension in one of the above directions of the repeater antenna, in this case a lateral extension y. It is an array. Therefore, the first and second antenna elements described above are part of each array including a plurality of antenna elements in this embodiment.

이 어레이는 도6에 도시된 바와 같이 1-차원이거나, 2-차원일 수 있고, 상기 2 차원은 중계기 안테나의 2개의 주요 방향 연장부와 본질적으로 일치하도록 배열된다. This array may be one-dimensional or two-dimensional, as shown in FIG. 6, wherein the two dimensions are arranged to essentially coincide with the two main directional extensions of the repeater antenna.

도7은 본 발명에 따른 중계기 안테나의 또 다른 실시예(700)를 도시한다. Figure 7 shows another embodiment 700 of a repeater antenna in accordance with the present invention.

이전에 도시된 안테나와 유사하게, 안테나(700)는 여기서 팔각형의 측면 상에 컬럼 어레이로서 도시된 제1 및 제2의 다수의 방사 소자(710 및 720)를 갖는다. 상기 다수의 방사 소자들 둘 모두는 2-차원 빔 형성 네트워크에 접속되며, 상기 네트워크에 의하여 다수의 빔 또는 방사 다이어그램이 방위(수평 "H") 및 고도(수직 "V") 방향 둘 모두에서 발생될 수 있다. 그러므로, 안테나(700)에 의하여, 예를 들어, 기지국 및 상술된 가려진 에어리어("A")를 커버하기 위하여 셀 내의 다수의 관련 에어리어에 대해 개별적인 빔이 형성될 수 있다. Similar to the antenna shown previously, the antenna 700 has first and second plurality of radiating elements 710 and 720 shown here as an array of columns on the octagonal side. Both of the plurality of radiating elements are connected to a two-dimensional beamforming network, whereby a plurality of beams or radiation diagrams occur in both azimuth (horizontal "H") and altitude (vertical "V") directions. Can be. Thus, by the antenna 700, individual beams can be formed for a number of related areas within a cell, for example, to cover the base station and the above-mentioned hidden area ("A").

도7에 도시된 바와 같이, 안테나(700)는 언급된 바와 같이, 2 차원, 즉, 고도 및 방위의 빔-형성 네트워크가 구비되어, 다수의 빔이 고도에서 형성될 수 있는 원통형 어레이 안테나, 이 경우에, 팔각형이다. As shown in Fig. 7, the antenna 700, as mentioned, is equipped with a two-dimensional, i.e., altitude and orientation beam-forming network, such that a cylindrical array antenna, where multiple beams can be formed at altitude, In the case, it is octagonal.

일례로서, 안테나(700)는 개별적인 급전 네트워크로 각각의 개별적인 컬럼에 급전할 수 있고, 수직 급전 네트워크(720)의 출력 포트로부터의 신호가 방위에서 2개 이상의 빔-형성 네트워크(730)를 사용하여 결합될 수 있다. As one example, the antenna 700 can feed each individual column with a separate feed network, with signals from the output port of the vertical feed network 720 using two or more beam-forming networks 730 in orientation. Can be combined.

빔 형성은 여기서 수직 및 수평(방위) 방향 둘 모두에서 실행될 수 있다. 교정이 또한 컬럼 내의 고정된 빔 형성 네트워크에 의해 단지 컬럼에 기초하여, 즉, 컬럼들 사이에서 구현될 수 있다. Beamforming can be performed here in both vertical and horizontal (orientation) directions. Calibration can also be implemented based only on the column, ie between the columns, by a fixed beamforming network in the column.

빔-형성 네트워크(예를 들어, Butler 매트릭스)는 (이중-편파된 안테나 소자의 경우에) 2개의 직교 편파 중 하나 또는 둘 모두에 적용될 수 있고, 고도에서 상이한 수의 안테나 소자에 접속될 수 있다. The beam-forming network (eg, Butler matrix) can be applied to one or both of the two orthogonal polarizations (in the case of a dual-polarized antenna element) and can be connected to different numbers of antenna elements at high altitude. .

본 발명은 상기에 제시된 실시예에 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구항의 범위 내에서 자유롭게 변화될 수 있다. 예를 들어, 상이한 안테나 빔에서 상이한 편파가 사용되거나, 안테나 소자 중 하나 이상이 이중 편파될 수 있다. The invention is not limited to the embodiments set forth above, but may be varied freely within the scope of the appended claims. For example, different polarizations may be used in different antenna beams, or one or more of the antenna elements may be dual polarized.

방사 소자 또는 안테나 소자는 전형적으로 소위 패치 안테나이지만, 또한 당업자들에게 널리 공지되어 있는 바와 같이, 다이폴 또는 임의의 다른 유형의 방사 소자일 수 있다. The radiating element or antenna element is typically a so-called patch antenna, but may also be a dipole or any other type of radiating element, as is well known to those skilled in the art.

중계기 안테나가 원하는 커버리지를 성취하기 위하여 자신이 발생시키는 임의의 수의 빔을 사용할 수 있다는 것이 또한 지적될 수 있다. 예를 들어, 4개의 빔을 갖는 중계기 안테나는 수신을 위하여 하나의 빔을 사용하고 자신이 수신한 데이터를 재송신하기 위하여 상이한 방향으로 지향되는 2개의 빔을 사용할 수 있다. It can also be pointed out that the repeater antenna can use any number of beams it generates to achieve the desired coverage. For example, a repeater antenna with four beams may use one beam for reception and two beams directed in different directions to retransmit the data it receives.

Claims (7)

마이크로파 범위의 전기통신 시스템에서 사용하기 위한 중계기 안테나(250)로서, 상기 중계기 안테나는 제1 장소의 제1 무선 유닛(120)을 제2 장소(A)의 제2 무선 유닛에 접속시키기 위한 것인, 중계기 안테나에 있어서: Repeater antenna 250 for use in a telecommunications system in the microwave range, wherein the repeater antenna is for connecting a first wireless unit 120 in a first location to a second wireless unit in a second location A. In the repeater antenna: 상기 중계기 안테나는 적어도 제1 안테나 소자(410)와 제2 안테나 소자(420), 및 상기 안테나 소자를 위한 급전 네트워크를 가지며, 상기 안테나 소자는 제1 안테나 빔(260) 및 제2 안테나 빔(270)을 발생시켜, 제1 빔이 중계기 안테나를 상기 제1 무선 유닛에 접속시키는데 사용될 수 있고 제2 안테나 빔이 중계기 안테나를 상기 제2 무선 유닛에 접속시키는데 사용될 수 있도록 하며, 상기 중계기 안테나는 또한 상기 제1 및 제2 안테나 소자가 표면을 따른 2개의 안테나 소자 사이의 거리가 안테나 소자들 간의 최단 거리보다 더 긴 표면(430, 620) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 중계기 안테나. The repeater antenna has at least a first antenna element 410 and a second antenna element 420, and a feed network for the antenna element, the antenna element having a first antenna beam 260 and a second antenna beam 270. So that a first beam can be used to connect the repeater antenna to the first wireless unit and a second antenna beam can be used to connect the repeater antenna to the second wireless unit, the repeater antenna also A repeater antenna, wherein the first and second antenna elements are arranged on a surface (430, 620) in which the distance between the two antenna elements along the surface is longer than the shortest distance between the antenna elements. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 안테나 소자 중 적어도 하나는 다수의 안테나 소자를 포함하는 어레이(621, 622, 623)의 부분인 것을 특징으로 하는 중계기 안테나. Wherein at least one of said first and second antenna elements is part of an array (621, 622, 623) comprising a plurality of antenna elements. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 길이방향(x) 및 측방향(y) 연장부를 가지며, 안테나 소자의 상기 어레이는 중계기 안테나의 상기 방향 중 하나의 연장부와 일치하도록 배열되는 1-차원 어레이인 것을 특징으로 하는 중계기 안테나. A repeater antenna having a longitudinal (x) and a lateral (y) extension, said array of antenna elements being a one-dimensional array arranged to coincide with an extension in one of said directions of repeater antennas. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 길이방향(x) 및 측방향(y) 연장부를 가지며, 안테나 소자의 상기 어레이는 2-차원 어레이이며, 상기 2 차원은 안테나 중계기의 상기 방향 중 하나의 연장부와 일치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 중계기 안테나. Characterized in that it has a longitudinal (x) and a lateral (y) extension, said array of antenna elements is a two-dimensional array, said two-dimensional being arranged to coincide with an extension in one of said directions of said antenna repeater. Repeater antenna. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4, 안테나 소자는 본질적으로 평면이고, 전기 전도성 재료의 시트 상에 생성되며, 또한 안테나는 부가적으로 유전체 재료에 의해 안테나 소자로부터 이격되어 떨어진 접지 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 안테나. The antenna element is essentially planar, produced on a sheet of electrically conductive material, and further wherein the antenna further comprises a ground plane spaced apart from the antenna element by a dielectric material. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5, 안테나 소자용 급전 네트워크의 디자인은 다음: 진행파 안테나, butler 매트릭스 안테나 또는 개별적으로 급전되는 안테나 패치 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중계기 안테나. The design of the feed network for the antenna element is a repeater antenna, characterized in that it is selected from at least one of: traveling wave antenna, butler matrix antenna or individually fed antenna patch. 제5항 또는 6항에 있어서, The method of claim 5 or 6, 안테나 소자는 평면인 것 이외에, 평활한 것을 특징으로 하는 중계기 안테 나. Repeater antenna, characterized in that the antenna element is smooth in addition to being flat.
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