KR20090004825A - 가변 분배 장치 및 이를 이용한 중계 장치 - Google Patents

가변 분배 장치 및 이를 이용한 중계 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물의 해당층 별로 신호를 가변시킴과 아울러 분배하는 가변 분배 장치와 이 신호를 전달받아 송수신하는 안테나를 일체로 구성한 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치에 관한 것으로서, 이를 위해, 건물에 사용되는 통신용 중계 장치에 있어서, 상기 건물내에 설치되어 기지국의 신호를 송수신하는 마스터 유닛과, 상기 건물의 각층별로 설치되고, 상기 마스터 유닛의 신호를 받아 해당층 별로 가변시킴과 아울러 분배하며, 상기 분배된 신호는 그 내측에 일체로 구비된 안테나 방사 소자를 통해 송수신하는 다수개의 슬레이브 유닛으로 구성되어짐을 특징으로 하며, 이에 따라, 건물내에 제품의 설치 시공을 간편하게 할 수 있고, 가변 분배 장치와 안테나를 함께 일체로 구비한 슬레이브 유닛를 구성함으로써, 기존의 안테나에 연결하던 전송 선로 및 연결 커넥터가 필요없어 제품의 제조원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
무선 통신 시스템, 건물, 마스터 유닛, 슬레이브 유닛.

Description

가변 분배 장치 및 이를 이용한 중계 장치{VARIABLE DIVIDING DEVICE AND REPEATER USING THE DEVICE}
본 발명은 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치에 관한 것으로, 특히, 건물의 해당층 별로 신호를 가변시킴과 아울러 분배하는 가변 분배 장치와 이 신호를 전달받는 송수신하는 안테나를 일체로 구성한 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 시스템은 해당 서비스 영역 내에 위치한 이동 단말기(이동국)와 통신하여 서비스를 제공하는 다수의 기지국(Base Station Transceiver System)과, 기지국 제어기(Base Station Controller), 여러 기지국 제어기를 운영 관리하는 기지국 관리 시스템(Base Station Manger System), 교환국 시스템(Mobile Switching Center) 등으로 구성된다. 이러한 이동통신 시스템은 통상 각 기지국의 적절한 배치에 의해 통화 서비스 지역을 전체적으로 커버하도록 하지만, 대형 건물의 지하 공간이나 고층 빌딩의 내부 등과 같이 통화 품질이 현저히 떨어지는 통화 음영지역(shadow area)이 발생하기도 한다. 따라서 이동통신 시스템은 지하 또는 빌딩 등에 형성되는 음영지역에 의한 통신 서비스의 질 저하를 방지하기 위해 기지 국으로부터 수신되는 신호를 증폭하여 음영지역 내의 이동 단말기(미도시 됨)로 송출하며 음영지역 내의 이동 단말기로부터 수신되는 신호를 증폭하여 기지국으로 송출하는 중계 장치(10)를 해당 음영지역에 설치하여 운용하고 있다.
도 1은 일반적인 인-빌딩 시스템에 사용되는 이동통신망 중계 장치(10)를 나타내는 전체 설치구조 및 상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1과 같이, 중계 장치의 설치 구조를 살펴보면, 중계 장치(10)는 건물(20) 내의 적절한 위치(예를 들어, 건물 최상부)에 설치되며 건물(20) 내부의 음영지역을 커버하기 위해 기지국(미도시 됨)으로부터 유선 또는 무선을 통해 알에프(Radio Frequency : RF ) 신호를 끌어오는 마스터 유닛(11)을 구비한다.
상기 마스터 유닛(11)은 상기 건물(20)의 각 층별로 설치될 수 있는 다수의 분배장치(12)와 연결하기 위해 전송 선로(유선케이블)(15)을 통해 들어온 신호를 각각의 분배장치(12)를 통해 분배되어 연결된다. 상기 분배 장치(12)는 상기 건물(20)내의 각 층에 구비된 안테나(14)와 전송 선로(15)에 의해 연결된다.
상기 분배 장치(12)는 건물(20)내의 설치된 층을 서비스 지역으로 하여 해당 서비스 지역에 위치한 이동 단말기(미도시)와 통신하여 서비스를 제공하게 된다.
상기 마스터 유닛(11)과 분배장치(12)간에는 전송 선로(유선케이블)(15)을 통해 연결되어 신호를 전송하고, 상기 분배 장치(12)에 의해 신호를 분배하여 전송 선로(15)를 통해 상기 안테나(14)에 연결되어 서비스를 제공한다.
현재 인-빌딩 등에서 널리 이용되는 상기와 같은 중계 장치(10)들은 비교적 경제적으로 음영지역을 커버할 수 있기 때문에 차세대 이동통신 시스템인 IMT-2000 에서도 상당량의 소형 중계기들이 사용될 것으로 예상되고 있다.
특히 음성 중심의 서비스에서 데이터 중심의 서비스의 비중이 날로 커짐에 따라 인-빌딩 시스템의 중계 장치의 역할이 단순히 서비스 범위의 확보가 아니라 가입자 용량(capacity)을 수용하고 스팟 셀(spot cell)의 역할을 담당하면서 그 중요성이 커지고 있다.
도 2는 일반적으로 사용되는 건물의 인-빌딩 시스템에 사용되는 중계 장치의 확대 도면이다.
마스터 유닛(11)에서 전송 선로(15)을 통해 일렬로 연결된 분배 장치(12)들로 신호를 전달하고, 상기 다수의 분배장치(12)로 전달된 신호는 해당 분배 장치(12)에 의해 분배된다.
상기 각 분배 장치(12)는 마스터 유닛(11) 및 다른 분배 장치와 연결시키기 위해 다수의 연결 커넥터(16)가 구비된다.
상기 분배 장치(12)에 들어온 신호는 주전송선로(13)을 통해 신호가 흘러가고 주전송선로(13)와 커플라인(13')의 간격에 의해 분배 신호의 비를 결정한다.
상기 첫 번째 분배 장치(12)에 의해 분배된 신호 중 하나는 상기 분배 장치(12)와 연결된 안테나(14)의 서비스 지역에 있는 단말기(미도시 됨)로 방사되며 나머지 신호는 추가로 연결된 전송 선로(15)를 통해 그 다음 분배 장치(12)로 제공된다.
그 다음 연결된 분배 장치(12)는 상기 첫 번째의 분배 장치(12)와 같이 동작하고, 또 그 다음 다른 분배 장치(12)도 마찬가지로 상기 첫 번째의 분배 장치(12) 와 같이 동작한다.
그런데, 각 층의 수신신호의 세기를 동일하게 하기 위해 상기 각각의 분배장치(12)의 분배량을 다르게 설치해야만 한다. 첫 번째 분배 장치(12)에서 분배되어 서비스를 하는 건물의 층에 따라 그 다음 분배 장치(12)를 통해 서비스하는 층의 수신신호를 같이 하기 위해서 첫 번째 분배된 신호가 그 사이의 전송 라인의 손실 및 분배된 신호의 세기을 감안하여 두 번째의 분배 장치(12)의 분배량을 첫 번째 분배 장치(12)보다 많이하여 각층의 수신신호를 동일하게 하고 있다.
그러나, 종래의 건물의 인 빌딩에 설치되는 이동통신망 중계 장치는 각 층의 서비스하는 신호의 크기를 같이 하기 위해 각층의 서로 다른 크기의 분배 장치를 사용해야하기 때문에 분배비가 다른 다수개의 분배장치를 구비해야하는 문제점이 있었다.
그리고 이러한 분배 장치들은 건물내에 해당층별로 설치된 안테나와 전송 선로 및 연결 커넥터를 이용하여 연결해야함으로 설치시 시공시간이 많이 소요되고, 이로 인해 시공에 어려움이 있었다.
또한, 상기 분배 장치와 안테나는 서로 연결하기 위해 별로로 전송 선로 및 연결 커넥터를 사용해야함으로, 제조 원가가 상승하는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 분배비를 가변시킬 수 있어 한 종류의 분배 장치로 각 층별 각기 다른 분배비에 대응할 수 있는 가변 분배 기능을 갖는 가변 분배 장치 및 이를 이용한 중계 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 건물의 해당층 별로 신호를 가변분배하는 장치와 이 신호를 전달받는 송수신하는 안테나를 일체로 구성함으로써, 건물내에 제품를 한번에 설치가능하여 시공을 간편하게 할 수 있는 가변 분배 기능을 갖는 가변 분배 장치 및 이를 이용한 중계 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 신호를 가변하는 가변 분배 장치와 안테나를 함께 내장한 슬레이브 유닛를 구성함으로써, 기존의 안테나를 연결하던 전송 선로 및 연결 커넥터가 필요없어 제품의 제조원가를 절감할 수 있도록 한 가변 분배 기능을 갖는 가변 분배 장치 및 이를 이용한 중계 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 건물에 사용되는 중계 장치에 있어서,
상기 건물내에 설치되어 기지국의 신호를 송수신하는 마스터 유닛; 및
상기 건물의 각층별로 설치되고, 상기 마스터 유닛의 신호를 받아 해당 층 별로 가변시킴과 아울러 분배하며, 상기 분배된 신호는 그 내측에 일체로 구비된 안테나 방사 소자를 통해 송수신하는 다수개의 슬레이브 유닛으로 구성되어짐을 특 징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치에 의하면,
건물의 해당층 별로 신호를 가변시킴과 아울러 분배하는 가변 분배 장치와 이 신호를 전달받는 송수신하는 안테나를 일체로 구성함으로써, 건물내에 제품의 설치 시공을 간편하게 할 수 있고, 가변 분배 장치와 안테나를 함께 구비한 슬레이브 유닛를 구성함으로써, 기존의 안테나에 연결되던 전송 선로 및 연결 커넥터가 필요없어 제품의 제조원가를 절감할 수 있으며, 분배비를 조정할 수 있으므로 하나의 제품으로 여러 층에 공통으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특성 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 3, 도 4 및 도 12와 같이, 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치(100)는 마스터 유닛(110)(master unit)과, 다수개의 슬레이브 유닛(120)(slave unit)으로 이루어져 있고, 상기 마스터 유닛(110)은 기지국(미도시 됨)의 신호를 송수신하도록 고층 건물(20)이나 인-빌딩의 최상부의 소정 위치에 설치되어 있으며, 상기 슬레이브 유닛(120)들은 상기 마스터 유닛(110)의 신호를 받아 이를 분배하고, 분배된 신호들의 위상을 가변하고, 위상 가변한 신호들을 합성하면서 그 위상차에 따른 분배비로 재분배하여 출력하고, 출력된 하나의 신호는 그 내측에 일체로 구비된 안테나 방사 소자(150)를 통해 전파하고, 또 다른 하나의 신호는 커넥터를 통해 다른 슬레이브 유닛(120)에 전달하도록 상기 건물(20)의 각층별에 설치되어 있다.
또한, 상기 마스터 유닛(110)과 상기 슬레이브 유닛(120)들간에는 전송 선로(15)(유선 케이블)을 통해 일렬로 연결되어 신호를 전송하게 되며, 상기 전송 신호는 알에프(RF) 신호 및 아이에프(Intermediate Frequency) 신호를 사용하도록 되어 있다.
도 3과 같이, 상기 슬레이브 유닛(120)은 하우징(130)과, 가변 분배 장치(140)와, 안테나 방사 소자(150)로 이루어져 있고, 상기 하우징(130)은 상기 가변 분배 장치(140)와 상기 안테나 방사 소자(150)를 함께 구비하도록 되어 있으며, 상기 가변 분배 장치(140)는 상기 마스터 유닛(110)의 신호를 전달받아 이를 분배하고, 분배된 신호들의 위상을 가변시키며, 위상가변된 두 신호의 위상차에 따른 최종 분배되는 신호의 비율을 조정하도록 상기 하우징(130)내에 설치되어 있고, 상기 안테나 방사 소자(150)는 상기 가변 분배 장치(140)와 연결됨과 아울러 상기 가변 분배 장치(140)를 통해 분배된 신호를 인가받아 송수신할 수 있도록 상기 가변 분배 장치(140)의 하부에 구비되어 있다.
도 3 및 도 12와 같이, 상기 가변 분배 장치(140)는 분배기(160)와, 제 2 하이브리드 커플러(170)와, 가변 위상기(180)로 이루어져 있고, 상기 분배기(160)는 상기 마스터 유닛(110)의 신호를 전달받도록 상기 하우징(130)에 구비된 입력 커넥터(200)를 통해 상기 신호가 입력되며, 이 신호의 전력을 반으로 분배함과 아울러 후술하는 가변 위상기(180)로 출력하도록 상기 가변 위상기(180)와 연결되어 있다.
상기 제 2 하이브리드 커플러(170)는 상기 분배기(160)에서 출력된 두 분배된 신호를 가변 위상기(180)를 통해 입력받아 그 위상차에 따른 분배기로 분배하여출력하고, 이 출력된 하나의 신호는 상기 하우징(130)에 구비된 출력 커넥터(210)에 인가하고, 다른 하나의 신호는 안테나 방사 소자(150)로 인가하도록 상기 가변 위상기(180)의 이웃한 위치에 구비되어 있다.
상기 가변 위상기(180)는 상기 분배기(160)의 분배된 신호를 전달 받아 각각 그 위상을 가변시켜 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)로 인가하도록 상기 분배기(160)와 제 2 하이브리드 커플러(170)의 사이에 구비되어 있다.
도 3 및 도 5와 같이, 상기 분배기(160)는 제 1, 2, 3, 4 마이크로 스트립 라인(161)(162)(163)(164)으로 이루어져 있다.
상기 제 1 마이크로 스트립 라인(161)은 상기 전송 선로(15)와 연결된 상기 입력 커넥터(200)와 연결됨과 아울러 상기 신호를 입력받도록 되어 있다.
상기 제 2, 3 마이크로 스트립 라인(162)(163)은 상기 제 1 마이크로 스트립 라인(161)을 통해 입력된 신호를 두개의 신호로 분리하여 상기 가변 위상기(180)로 인가하도록 되어 있다.
상기 제 4 마이크로 스트립 라인(164)은 상기 신호를 출력하지 않도록 상기 제 1 마이크로 스트립 라인(161)의 이웃한 위치에 구비되어 있다.
도 3, 도5 및 도 6와 같이, 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)는 제 1, 2, 3, 4 마이크로 스트립 라인(171)(172)(173)(174)으로 이루어져 있다.
상기 제 1 마이크로 스트립 라인(171)은 상기 가변 위상기(180)를 통해 가변 위상된 신호를 입력받도록 상기 가변 위상기(180)의 제1 연결 스트립 라인(180a)과 연결되어 있고 제4 마이크로 스트립 라인(174)은 상기 가변 위상기(180)을 통해 가변 위상된 신호를 입력받도록 상기 가변 위상기(180)의 제2 연결 스트립 라인(180b)와 연결되어 있다.
도 5, 도 6 및 도 7과 같이, 상기 제 1 인쇄회로기판(181)은 상기 분배기(160)와 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)가 내장 되어 있고 서로를 연결시킬 수 있도록 상기 분배기(160)의 제 2,3 마이크로 스트립 라인(162)(163)과 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 1,4 마이크로 스트립 라인(171)(174)이 제공되어 있다.
도 6과 같이, 상기 연결부(182)은 상기 분배기(160)의 제 2, 3 마이크로 스트립 라인(162)(163)과 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 1, 4 마이크로 스트립 라인(171)(174)을 전기적으로 연결시킴과 아울러 신호의 위상을 바꾸도록 상기 제 1 인쇄회로기판(181)이 상부에 적층으로 구비되어 있다.
도 7과 같이, 상기 연결부(182)의 하단면에는 상기 상기 분배기(160)의 제 2, 3 마이크로 스트립 라인(162)(163)과 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 1, 4 마이크로 스트립 라인(171)(174)을 전기적으로 연결시킬 수 있도록 제 1, 2 연결 스트립 라인(182a)(182b)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 분배기(160)와 상기 제 2 하이브리드 커플러(160)(170)의 특징을 도 4를 참조하여 설명하면, 다음과 같다.
상기 분배기(160)는 특정 신호전력을 일부 추출하는 기능과 하나의 신호전력을 두개 이상의 특정 신호전력으로 분배하는 기능이 있는데 본 발명에서는 특정신호전력의 분배기능을 설명한다. 제 1 마이크로 스트립 라인(161)으로 신호가 입력되면 그 신호는 전력이 반으로 분배되어 제 2, 3 마이크로 스트립 라인(162)(163)으로 출력되고(이때 본 실시예에서 분배기는 하이브리드 커플러로 구성하므로 상기출력된 신호는 90도의 위상차를 가지고 출력하고), 제 4 마이크로 스트립 라인(164)으로는 출력되지 않는다.
이와 같이 신호 전력을 분배/합성의 기능을 하는 부품으로는 하이브리드링, 브랜치라인, 방향성 커플러, 3dB방향성 커플러, 매직티등이 있다.
상기 제 2 하이브리드 커플러(170)는 특정 신호전력을 일부 추출하는 기능과 두개의 특정 신호전력을 합성하는 기능이 있는데 본 발명에서는 특정신호전력의 합성하는 기능을 설명한다. 제 1,4 마이크로 스트립 라인(171)(174)으로 같은 크기의 신호가 들어오고, 제1 마이크로 스트립 라인(171)으로 90도가 입력되고,제 4 마이크로 스트립 라인(174)으로 180도의 입력되면 제 2 마이크로 스트립 라인(172)으로는 신호가 나오지 않고, 제3 마이크로 스트립 라인(173)으로 합성된 신호가 나오게 된다.
도 7 및 도 8과 같이, 상기 분배기(160)의 제2,3 마이크로 스트립 라인(162)(163)과 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제1,4 마이크로 스트립 라 인(171)(174)의 상단에 연결부(182)을 위치하게 하여 전기적으로 연결시키고, 상하로 움직이며 전송선로의 전기적 길이를 가변시켜 전달되는 신호의 위상을 바꾸도록 되어 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하여 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 동작과정을 첨부된 도 3 내지 도 12를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 12와 같이, 건물(20)의 인-빌딩에 설치되는 중계 장치(100)는 마스터 유닛(110)과, 다수개의 슬레이브 유닛(120)으로 구성된다.
상기 건물(20) 내부의 음영지역을 커버하기 위해 건물(20) 내의 적절한 위치(예를 들어 건물(20) 최상부)에 기지국(미도시 됨)의 신호를 송수신하는 마스터 유닛(110)을 설치한다.
상기 마스터 유닛(110)의 신호는 알에프(Radio Frequency) 신호 및 아이에프(Intermediate Frequency) 신호를 사용한다.
이 상태에서, 도 12와 같이, 상기 건물(20)의 각 층별에는 슬레이브 유닛(120)이 설치되고, 상기 슬레이브 유닛(120)을 상기 마스터 유닛(110)과 전송 선로(15)에 의해 일렬로 연결된다. 이 상태에서, 상기 슬레이브 유닛(120)들은 상기 마스터 유닛(110)의 신호를 받아 해당 층별로 가변 분배시킴과 아울러 상기 분배된 신호를 그 내측에 일체로 구비된 안테나 방사 소자(150)를 통해 송수신하여 해당층별 서비스 지역에 위치한 이동 단말기(미도시 됨)와 통신하여 서비스를 제공한다.
이때, 도 3과 같이, 상기 슬레이브 유닛(120)의 하우징(130)에는 가변 분배 장치(140)와 안테나 방사 소자(150)가 일체로 구비된다.
이 상태에서, 상기 마스터 유닛(110)에 연결된 전송 선로(15)(유선 케이블)를 상기 하우징(130)에 구비된 입력 커넥터(200)에 연결한다.
이때, 상기 입력 커넥터(200)는 상기 가변 분배 장치(140)의 분배기(160)와 연결된다.
도 3, 도 5, 도 6 및 도 7과 같이, 상기 마스터 유닛(110)에서 신호를 보내면, 상기 전송 선로(15)를 통해 상기 입력 커넥터(200)에 인가하고, 이때, 상기 입력 커넥터(200)는 상기 분배기(160)를 통해 신호를 전달 받는다.
도 3과 같이, 상기 분배기(160)로 인과된 신호는 상기 분배기(160)의 제 1 마이크로 스트립 라인(161)에 입력되고, 분배기(160)는 상기 제 1 마이크로 스트립 라인(161)을 통해 입력된 신호의 전력을 반으로 분배하여 90도 위상차에 가지고 제 2, 3 마이크로 스트립 라인(162)(163)으로 출력한다. 그 출력된 신호는 가변위상기(180)로 인가된다.
상기 제 1 마이크로 스트립 라인(161)의 이웃한 위치에 구비된 제 4 마이크로 스트립 라인(164)에는 상기 신호가 출력되지 않는다.
상기 가변 위상기(180)는 상기 제 2 ,3 마이크로 스트립 라인(162)(163)을 통해 신호를 전달 받아 각 신호의 위상을 가변시키고, 상기 위상이 가변된 각각의 신호는 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 1, 4 마이크로 스트립 라인(171)(174)으로 인가한다.
상기 가변 위상기(180)에 위상이 변화할 때 분배기(160)의 제 2 마이크로 스 트립 라인(162)에서 제 2 하이브리드 커플로(170)의 제 1 마이크로 스트립 라인(171)으로 연결된 가변위상기(180)의 위상이 감소하면, 분배기(160)의 제 3 마이크로 스트립 라인(163)에서 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 4 마이크로 스트립 라인(174)으로 연결된 가변위상기(180)의 위상이 증가한다.
상세히 설명하면, 상기 가변 위상기(180)의 제1 연결 스트립 라인(182a)의 위상이 10도 감소하면, 상기 가변 위상기(180)의 제2 연결 스트립 라인(182b)의 위상이 10도 증가하게 된다. 예를 들어 분배기(160)의 제 1 마이크로 스트립 라인(161)으로 신호가 들어오면 전력은 반으로 분배되어 제 2 마이크로 스트립 라인(162)으로는 90도의 위상이 제3마이크로 스트립 라인(163)으로는 180도의 위상을 가지고 출력되고, 상기 출력된 신호는 가변 위상기(180)에서 위상이 변하게 된다. 상기와 같이 가변 위상기(180)의 제 1 연결 스트립 라인(182a)의 위상이 10도 감소하면, 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 1 마이크로 스트립 라인(171)으로 들어오는 신호의 위상이 80도가 되고, 가변 위상기(180)의 제 2 연결 스트립 라인(182b)의 위상이 10도 증가하면 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제4 마이크로 스트립 라인(174)으로 들어오는 신호의 위상이 190도가 되어 위상의 차가 110도가 차이가 난다. 반대로 상기와 같이 가변 위상기(180)의 제 1 연결 스트립 라인(182a)의 위상이 10도 증가하면 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제1 마이크로 스트립 라인(171)으로 들어오는 신호의 위상이 100도가 되고, 가변 위상기(180)의 제 2 연결 스트립 라인(182b)의 위상이 10도 감소하면 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 4 마이크로 스트립 라인(174)으로 들어오는 신호의 위상이 170도가 되어 위상의 차가 80도가 차이가 난다.
상기와 같이 위상의 변화에 따라 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 2 마이크로 스트립 라인(172)과 제 3 마이크로 스트립 라인(173)으로 출력되는 신호의 세기를 분배할수 있다.
도 9 및 도 13을 통해 신호의 분배량을 조절하는 다른 방법을 설명 하기로 한다. 도 9는 가변 위상기(280)는 제1 인쇄회로기판(281) 및 연결부(282)으로 이루어져 있다.
상기 제 1 인쇄회로기판(281)은 상기 분배기(160)와, 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)가 내장 되어 있고 서로를 연결시킬 수 있도록 상기 분배기(160)의 제 2 마이크로 스트립 라인(162)과 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 1 마이크로 스트립 라인(171)은 서로 연결 되어 있고, 상기 분배기(160)의 제 3 마이크로 스트립 라인(163)과 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 4 마이크로 스트립 라인(174)은 서로 연결하지 않고 제공한다.
이 상태에서, 상기 제 1 인쇄회로기판(281)의 상부에 적층으로 제 1 연결 스트립 라인(282a)을 형성한 연결부(282)을 구비하고, 상기 연결부(282)은 상기 분배기(160)의 제 3 마이크로 스트립 라인(163)과 상기 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제 4 마이크로 스트립 라인(174)을 상기 제 1 연결 스트립 라인(282a)을 통해 전기적으로 연결시킴과 아울러 신호의 위상을 바꾼다.
상기와 같이, 상기 제 3 마이크로 스트립 라인(163)과 제 4 마이크로 스트립 라인(174)을 전기적으로 연결시키는 소형의 연결부(282)을 구비하여 상기 신호의 위상을 바꿀수 있어 제품의 부품수를 절감하여 제조원가를 절감할 수 있다.
상기와 같이 위상의 변화가 없을 경우 0도가 변화 하면 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제1 마이크로 스트립 라인(171)으로 들어오는 신호의 위상과 제4 마이크로 스트립 라인(174)으로 들어오는 신호의 위상은 차가 90도이다. 상기와 같이 위상의 변화가 없을 경우 제 2 하이브리드 커플러(170)의 제2 마이크로 스트립 라인(172)으로 출력되는 신호는 없고, 제3 마이크로 스트립 라인(173)으로 모든 신호가 출력되게 된다.
상기의 가변 위상기(180)의 위상 변화는 -90도에서 90까지 180도 변화가 가능하며 도 13과 같이 위상의 변화에 따라 제2 하이브리드 커플러(172)의 제2,3 마이크로 스트립 라인(172)(173)으로 출력되는 신호의 세기가 변화하게 된다. 상기 설명한 바와 같이 위상의 변화에 따라 전력분배비가 다르게 이루어 진다.
상기 설명한 바와 같이 도 3과 도9와 같이, 상기 제 1 마이크로 스트립 라인(171)과 제4 마이크로 스트립 라인(174)으로 들어온 신호의 위상의 차에 의해 전력이 분배되어 제2마이크로 스트립 라인(172)과 제3마이크로 스트립 라인(173)을 통해 분배되어 제2 마이크로 스트립 라인(172)으로 출력된 신호는 상기 하우징(130)에 구비된 출력 커넥터(210)로 전달되고, 제3 마이크로 스트립 라인(173)으로 출력된 신호는 안테나 방사 소자(150)로 인가된다.
도 12와 같이, 상기 안테나 방사 소자(150)는 인가된 신호를 해당층에 송수신하여 해당층에 구비된 이동 단말기(미도시 됨)에 서비스를 제공한다.
여기서, 본 발명에 따른 상기 가변 분배 장치의 다른 실시예를 살펴보면, 다 음과 같다.
도 10 및 도 12와 같이, 상기 가변 분배 장치(400)는 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider)의 분배 장치와 하이브리드 커플러(420)로 이루어져 있다.
상기 입력 커넥터(200)로 입력된 신호는 윌킨슨 분배기를 통해 신호가 분배되고 분배된 신호는 제 1, 2 마이크로 스트립 라인(401)(402)으로 출력되어 가변 위상기(180)로 인가 된다.
상기 제 1, 2 마이크로 스트립 라인(401)(402)을 통해 입력된 각각의 신호는 상기 가변 위상기(410)를 통해 각각의 위상이 가변되며, 위상이 가변된 신호는 상기 하이브리드 커플러(420)로 입력되어 합성 및 그 위상차에 따른 분배비로 재분배되어 출력되며, 이 출력된 하나의 신호는 출력 커넥터(210)로 인가되고, 다른 하나의 신호는 안테나 방사 소자(150)로 인가된다.
상기 가변 위상기(410)는 신호를 위상을 가변시키기 위해 상기 제 1, 2 마이크로 스트립 라인(401)(402)과 상기 하이브리드 커플러(420)의 사이에 구비된다.
상기 가변 위상기(410)는 상기 윌킨슨 분배기와 제 1, 2 마이크로 스트립 라인(401)(402)이 내장 되어 있고 서로를 연결시킬 수 있도록 상기 윌킨슨 분배기의 제 1,2 마이크로 스트립 라인(401)(402)과 상기 하이브리드 커플러(420)의 제 1,4 마이크로 스트립 라인(421)(424)이 제공되어 있다.
상기 연결부(412)은 제 1 인쇄회로기판(411)의 제 1,2 마이크로 스트립 라인(401)(402)과 하이브리드 커플러(420)의 제 1, 4 마이크로 스트립 라인(421)(424)을 전기적으로 연결시킴과 아울러 신호의 위상을 바꾸도록 상기 제 1 인쇄회로기판(411)의 상부에 적층으로 구비되어 있다.
상기 제 1 인쇄회로기판(411)에는 상기 하이브리드 커플러(420)의 제 1,4 마이크로 스트립 라인(421)(424)이 제공된다.
이때, 상기 연결부(412)에는 상기 제 1 인쇄회로기판(411)의 제 1, 2 마이크로 스트립 라인(401)(402)과 상기 하이브리드 커플러(420)의 제 1, 4 마이크로 스트립 라인(421)(424)을 전기적으로 연결시키는 제 1, 2 연결 스트립 라인(412a)(412b)이 형성된다.
상기 가변 위상기의 동작은 도 3 내지 도 7에서 설명한 것과 동일하며, 상기 제 1 마이크로 스트립 라인(421)과 제4 마이크로 스트립 라인(424)으로 들어온 신호의 위상의 차에 의해 전력이 분배되어 제 2 마이크로 스트립 라인(422)과 제 3 마이크로 스트립 라인(423)을 통해 분배되어 제2 마이크로 스트립 라인(422)으로 출력된 신호는 상기 하우징(130)에 구비된 출력 커넥터(210)로 전달되고, 제 3 마이크로 스트립 라인(423)으로 출력된 신호는 안테나 방사 소자(150)로 인가된다.
여기서, 본 발명의 도 11에 도시된 가변 분배 장치의 가변 위상기의 다른 실시예를 살펴보면, 다음과 같다.
도 11과 같이, 상기 가변 분배 장치(400)의 제 1 인쇄회로기판(411)은 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider)의 분배기와 하이브리드 커플러(420)로 이루어져 있다.
상기 가변 위상기의 제 1 인쇄회로기판(411)은 상기 윌킨슨 분배기와 제 2 하이브리드 커플러가 내장 되어 있고 서로를 연결시킬 수 있도록 상기 윌킨슨 분배 기의 제 1,2 마이크로 스트립 라인(401)(402)과 상기 하이브리드 커플러(420)의 제 1,4 마이크로 스트립 라인(421)(424)이 제공되어 있다.
상기 윌킨슨 분배기의 제 1 마이크로 스트립 라인(401)과 상기 하이브리드 커플러(420)의 제 1 마이크로 스트립 라인(421)은 서로 연결되어 있고, 상기 연결부(512)은 제 1 인쇄회로기판(411)의 제 2 마이크로 스트립 라인(402)과 하이브리드 커플러(420)의 제 4 마이크로 스트립 라인(424)을 전기적으로 연결시킴과 아울러 신호의 위상을 바꾸도록 상기 제 1 인쇄회로기판(411)의 상부에 적층으로 구비되어 있다.
상기 가변 위상기의 동작은 도 9에서 설명한 것과 동일하며, 상기 하이브리드 커플러의 제 1 마이크로 스트립 라인(401)과 제4 마이크로 스트립 라인(424)으로 들어온 신호의 위상의 차에 의해 전력이 분배되어 제2마이크로 스트립 라인(402)과 제3마이크로 스트립 라인(423)을 통해 분배되어 제2 마이크로 스트립 라인(422)으로 출력된 신호는 상기 하우징(130)에 구비된 출력 커넥터(210)로 전달되고, 제3 마이크로 스트립 라인(423)으로 출력된 신호는 안테나 방사 소자(150)로 인가된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 건물에 사용되는 이동통신망 중계 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 중계 장치의 확대 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성 중 하이브리드 커플러의 작동상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성 중 가변 위상기의 제 1 인쇄회로기판을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성 중 가변 위상기의 연결부을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성 중 가변 위상기의 제 1 인쇄회로기판 및 연결부를 서로 적층시킨 상태를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성 중 가변 위상기의 길이를 조정하는 상태를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성 중 가변 위상기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 구성 중 가변 분배 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 11는 도 10의 가변 분배 장치에 구비된 가변 위상기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 12은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치를 건물에 설치시킨 상태를 나타낸 도면.
도 13는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치의 제 2 하이브리드 커플러의 제 2, 3 마이크로 스트립 라인의 위상차를 나타낸 도면.

Claims (11)

  1. 건물에 사용되는 이동통신망 중계 장치에 있어서,
    상기 건물내에 설치되어 기지국의 신호를 송수신하는 마스터 유닛; 및
    상기 건물의 각층별로 설치되고, 상기 마스터 유닛 또는 다른 슬레이브 유닛으로부터 제공된 신호를 입력 받아 이를 가변적인 분배비로 분배하고, 분배된 신호들의 위상차를 가변하고, 위상차가 가변된 신호들을 합성하면서 그 위상차에 따른 분배비로 재분배하고, 재분배되어 출력된 신호 중, 하나의 신호는 안테나 방사 소자측으로 전달하고, 다른 하나의 신호는 커넥터를 통해 다른 슬레이브 유닛에 전달하는 다수개의 슬레이브 유닛으로 구성되어짐을 특징으로 하는 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마스터 유닛과 상기 슬레이브 유닛간에는 전송 선로(유선 케이블)를 통해 연결되어 신호를 전송하게 되며, 전송 신호는 알에프(RF)신호 및 아이에프(IF) 신호를 사용함을 특징으로 하는 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬레이브 유닛는, 하우징과
    상기 하우징내에 설치되어 상기 마스터 유닛 또는 다른 슬레이브 유닛으로부터 제공된 신호를 전달받아 이를 분배하고, 분배된 신호들의 위상차를 가변하고, 위상차가 가변된 신호들을 합성하면서 그 위상차에 따른 분배비로 재분배하는 가변 분배 장치와,
    상기 가변 분배 장치의 하부에 설치되어 상기 분배 장치와 일체로 연결되는 안테나 방사 소자로 구성되어짐을 특징으로 하는 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 가변 분배 장치는, 상기 하우징에 구비된 입력 커넥터를 통해 상기 신호가 입력되며, 이 신호를 두개의 신호로 출력하는 분배기와,
    상기 분배기에서 출력된 두개의 신호들의 위상차를 가변하는 가변위상기와,
    상기 가변 위상기의 출력된 신호들을 입력받아 합성하면서 그 위상차에 따른 분배비로 재분배하고, 재분배된 신호 중 하나의 신호는 상기 하우징에 구비된 출력 커넥터에 전달하고, 다른 하나의 신호는 상기 안테나 방사 소자에 전달하는 제 2 하이브리드 커플러로 구성되어짐을 특징으로 하는 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 가변 위상기는, 상기 분배기와 상기 제 2 하이브리드 커플러를 전기적으로 연결시킴과 아울러 적어도 하나의 전송 선로의 전기적 길이를 가변하도록 구성되어 입력되는 신호들 중 적어도 하나의 위상을 가변시키므로 입력되는 신호들의 위상차를 가변하는 연결부를 포함함을 특징으로 하는 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 분배기와 상기 제 2 하이브리드 커플러는 하나의 기판에 형성되며,
    상기 연결부 중 상기 전송 선로의 전기적 길이를 가변하는 적어도 하나의 전송 선로는 다른 기판에 형성됨을 특징으로 하는 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치.
  7. 제 4 항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분배기는 하이브리드 커플러 또는 2웨이 분배기로 구성함을 특징으로 하는 가변 분배 기능을 갖는 중계 장치.
  8. 가변 분배 장치에 있어서,
    입력되는 신호를 두개의 신호로 분배하여 출력하는 분배기와,
    상기 분배기에서 출력된 두개의 신호들의 위상차를 가변하는 가변위상기와,
    상기 가변 위상기의 출력된 신호들을 입력받아 합성하면서 그 위상차에 따른 분배비로 재분배하여 출력하는 하이브리드 커플러를 포함함을 특징으로 하는 가변 분배 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가변 위상기는, 상기 분배기와 상기 하이브리드 커 플러를 전기적으로 연결시킴과 아울러 적어도 하나의 전송 선로의 전기적 길이를 가변하도록 구성되어 입력되는 신호들 중 적어도 하나의 위상을 가변시키므로 입력되는 신호들의 위상차를 가변하는 연결부를 포함함을 특징으로 하는 가변 분배 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 분배기와 상기 하이브리드 커플러는 하나의 기판에 형성되며,
    상기 연결부 중 상기 전송 선로의 전기적 길이를 가변하는 적어도 하나의 전송 선로는 다른 기판에 형성됨을 특징으로 하는 가변 분배 장치.
  11. 제 8 항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분배기는 하이브리드 커플러 또는 2웨이 분배기로 구성함을 특징으로 하는 가변 분배 장치.
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