KR20090113124A

KR20090113124A - 빔 형성기 및 빔 형성 방법

Info

Publication number: KR20090113124A
Application number: KR1020080039041A
Authority: KR
Inventors: 최성태; 최정환; 김영환; 이동현; 김홍이; 은기찬; 박철순
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-10-29
Also published as: US8577308B2; KR101490795B1; US20090270051A1

Abstract

본 발명은 빔 형성기 및 빔 형성 방법에 관한 것으로, 특히 신호의 손실을 줄이고 전체 구조를 단순화시킬 수 있는 빔 형성기 및 빔 형성 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 빔 형성기는, 입력 신호를 다수의 경로로 분배하는 다수의 디바이더; 및 다수의 기판이 적층된 다층 구조를 가지며, 각각의 기판에는 디바이더로부터 출력된 신호가 흐르는 전송 선로가 여러 개 형성되고, 전송 선로의 길이에 따라 전송 선로를 흐르는 신호의 위상을 변화시키는 위상 천이기; 를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 빔 형성 장치를 단순한 구조로 만들 수 있고, 신호의 손실을 줄일 수 있으며, 이중 편파 또는 가변 빔 폭을 발생시키는 것이 가능해 진다.

빔 형성기(Beamformer), 디바이더(Divider), 다층 기판(Multi-layer), 이중 편파(Dual-Polarization), 가변 빔 폭(Variable Beamwidth)

Description

빔 형성기 및 빔 형성 방법{Beam-formers and beam-forming methods}

본 발명은 스마트 안테나 시스템에 관한 것으로, 특히 빔 형성기 및 빔 형성 방법과 관련된다.

이동통신 시스템은 셀 간 혹은 셀 내에서 발생 되는 동일채널 간섭신호, 다중경로 페이딩, 도플러와 같은 무선 채널 특성에 의해 시스템 성능과 용량이 제한된다. 이러한 성능 저하 요소에 대응하여 전체 시스템 용량을 늘릴 수 있는 기술 중 하나가 스마트 안테나 기술이다. 스마트 안테나는 여러 개의 안테나 센서를 일정한 간격으로 둔 배열 안테나와 기저 대역에서의 신호 처리가 결합된 기술로, 시스템에 공간 처리 능력을 더함으로써 설계의 자유도를 증가시켜 전체 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

이러한 스마트 안테나 기술 중 중요한 기술로 빔 형성 기술이 있다. 빔 형성 기술은 사용자가 원하는 방향으로 특정한 방향성을 갖는 빔 패턴을 만드는 기술로, 스위칭형 빔형성(Switched Beamforming) 방식과 적응형 빔형성(Adaptive Beamforming) 방식이 있다.

스위칭형 빔형성 방식은 미리 몇 개의 방향에 대한 가중치 벡터를 설정하여 빔형성을 하는 방식이고, 적응형 빔형성 방식은 원하는 사용자 신호 대 간섭 신호의 비를 최대화하도록 원하는 사용자의 위치에 따라 가중치 벡터를 계속 갱신하는 방식이다.

또한, 빔 형성을 위한 기술로는 대표적으로 버틀러 매트릭스(Butler matrix)를 이용한 기술과 로트만 렌즈(Rotman lens)를 이용한 기술이 있다.

전자는 형성되는 빔의 개수가 적을 경우 구현이 용이한 장점이 있지만, 빔의 개수가 많아지면 많은 하이브리드 커플러(hybrid coupler), 고정 위상 변위기(fixed phase shifter), 교차 결선(crossover) 등을 필요로 하기 때문에 구조가 복잡해지고 제작 비용이 증가하는 단점이 있다.

후자는 전자에 비해 빔 형성의 개수 제약이 없으며 적은 비용과 넓은 대역으로 구현할 수 있다는 장점이 있으나, 초점 원호(focal arc), 배열 곡면(array curve), 속박 선(constrained line) 등을 설계할 때 설계의 정확도를 높이기가 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 빔 형성기 및 빔 형성 방법에 관한 것으로, 특히 신호의 손실을 줄이고 전체 구조를 단순화시킬 수 있는 빔 형성기 및 빔 형성 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 양상에 따른 빔 형성기는 입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 다수의 디바이더; 입력 신호가 다수의 디바이더 중 어느 하나로 입력되도록 다수의 디바이더 중 어느 하나를 선택하는 입력 스위치; 디바이더의 출력 신호의 위상을 변화시키는 위상 천이기; 및 위상 천이기의 출력 신호를 송수신 안테나로 전달하는 출력 스위치;를 포함할 수 있다.

이때, 위상 천이기는 다수의 기판이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있으며, 각각의 기판에는 디바이더의 출력 신호가 흐르는 전송 선로가 여러 개 형성될 수 있다. 디바이더의 출력 신호가 전송 선로를 흐르는 경우, 전송 선로의 길이에 따라 해당 전송 선로를 흐르는 신호의 위상이 변화되는 것이 가능하다. 예컨대, 각각의 디바이더가 서로 다른 층에 형성된 전송 선로에 연결되고, 여기를 통과한 신호들은 서로 상이한 위상을 갖거나 등 위상 간격을 가질 수 있다.

또한, 상기 위상 천이기에 구비된 전송 선로는 마이크로스트립(microstrip) 라인 또는 CPW(coplanar waveguide) 라인과 같은 다양한 전송 선로가 이용될 수 있다.

또한, 상기 출력 스위치는 동일한 층에 형성된 전송선로들을 통과한 신호들만 선택하여 이를 송수신 안테나로 전달하는 것이 가능하다.

또한, 상기 각각의 디바이더는 입력된 신호의 전력을 균일하게 분배하여 N개의 출력 신호를 생성하는 N-웨이 전력 분배기가 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따른 빔 형성기는 전술한 빔 형성기가 여러 개 모여서 이중 편파를 발생시키거나 빔 폭을 가변시키는 것이 가능하다. 예컨대, 전술한 빔 형성기가 2 개 이상 상하로 중첩되어 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 빔 형성기는 입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 다수의 디바이더; 및 디바이더로부터 출력된 신호가 흐르는 전송선로가 구비된 기판이 다수 개 적층되어 형성되며, 디바이더의 출력 신호의 위상을 상기 전송선로의 길이에 따라 변화시키는 위상 천이기; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 디바이더 중 어느 하나를 선택하는 입력 스위치; 및 동일한 층에 형성된 전송선로들을 통과한 신호들만 선택하여 이를 송수신 안테나로 전달하는 출력 스위치; 를 더 포함하는 것이 가능하다.

이때, 상기 각각의 디바이더는 서로 다른 층에 형성된 전송 선로에 연결되는 것이 가능하며, 각각의 디바이더는 입력된 신호의 전력을 균일하게 분배하여 N개의 출력 신호를 생성하는 N-웨이 전력 분배기가 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 빔 형성기는 다수의 기판; 상기 각 기판상에 형성되며, 입력된 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 디바이더부; 상기 각 기판상에 형성되며, 상기 디바이더부와 연결되고, 상기 디바이더부의 출력 신호의 위상을 변화시키는 위상 천이부; 및 상기 다수의 기판 중 어느 하나를 선택하는 스위치부; 를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 양상에 따른 빔 형성 방법은 입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 다수의 디바이더 중 어느 하나를 선택하는 단계; 상기 입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 단계; 및 상기 분배된 출력 신호의 위상을 변화시키는 단계; 를 포함할 수 있다. 이때, 상기 위상을 변화시키는 단계는 상기 위상이 변화된 신호를 송수신 안테나로 전달하는 과정을 포함하며, 상기 위상이 변화된 신호는 서로 다른 위상을 갖거나 등 위상 간격을 갖는 것이 가능하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성기의 개략적인 모습을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성기는, 다수의 디바이더(101), 위상 천이기(102), 입력 스위치(103), 출력 스위치(104) 및 송수신 안테나(105)를 포함한다.

고주파 신호가 입력 스위치(103)로 입력되면, 입력 스위치(103)는 다수의 디바이더(101) 중 어느 하나를 선택하여 선택된 디바이더(예컨대, 101-1)로 입력 신 호를 제공한다. 입력 스위치(103)가 디바이더(101)를 선택하는 기준은 사용자의 사용 목적에 따라 결정된다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 소정의 제어부가 사용자 명령을 받아 그 명령에 따라 상기 입력 스위치(103)를 컨트롤하는 신호를 생성하는 것이 가능하다.

예컨대, 입력 스위치(103)가 제 1 디바이더(101-1)를 선택하였다고 가정하자. 그러면, 입력 신호는 제 1 디바이더(101-1)를 거쳐 다수의 경로(예컨대, 4개의 경로)로 분배되어 위상 천이기(102)로 입력된다. 각각의 디바이더(101)는 입력된 신호의 전력을 균일하게 분배하여 N개의 출력 신호를 생성하는 N-웨이 전력 분배기(N-way power divider)가 사용될 수 있다. 따라서, 제 1 디바이더(101-1)를 거친 신호는 4개로 나누어져서 위상 천이기(102)로 각각 입력되는 것이 가능하다.

위상 천이기(102)는 디바이더(101)로부터 입력받은 신호의 위상을 변화시킨다. 이를 위해, 위상 천이기(102)에는 디바이더(101)로부터 출력된 신호가 흐르게 되는 전송선로(106)가 구비되어 있다. 디바이더(101)는 입력된 신호를 다수의 경로로 분배하기 때문에, 위상 천이기(102)에 형성된 전송선로(106) 역시 다수 개가 형성될 수 있다.

디바이더(101)에서 출력된 신호가 상기 전송선로(106)를 통과하는데 걸리는 시간은 상기 전송선로(106)가 길수록 증가하게 된다. 즉, 전송선로(106)의 길이가 길수록 여기를 통과하는 신호에 일정한 딜레이(delay)가 발생하게 되는데, 각 전송선로(106)의 길이를 서로 다르게 형성하면 결과적으로 전송선로(106)를 통과한 신호들 간에 위상 차이(phase difference)를 유발하게 된다. 이러한 원리를 이용하 여, 위상 천이기(102)에 형성된 전송선로(106)의 길이를 적절히 조절하게 되면, 전송선로(106)를 통과한 신호, 즉 위상 천이기(102)의 출력 신호들의 위상을 변화시킬 수 있다.

예컨대, 위상 천이기(102)의 출력 신호들이 각각 0°, 90°, 180°, -90°의 등 위상 간격을 갖도록 상기 전송선로(106)의 길이를 적절히 설정하는 것이 가능하다. 이때, 상기 출력 신호들은 반드시 등 위상 간격을 가질 필요는 없으며, 사용자의 목적에 따라 서로 상이한 위상의 출력 신호들로 구성될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 전송선로(106)의 길이 변화 이외에도 위상 천이기(102)에 직접적으로 신호의 위상을 변화시키는 능동 소자를 배치하여 디바이더(101)에서 출력된 신호의 위상에 변화를 가할 수도 있다.

상기 전송선로(106)의 출력측(즉, 디바이더(101)가 연결된 쪽의 반대측)에는 출력 스위치(104)가 형성되며, 이 출력 스위치(104)는 전송선로(106)의 출력 신호를 송수신 안테나(105)로 전달한다.

정리하면, 처음의 고주파 신호는 디바이더(101)를 통해 다수의 경로로 분배되고, 분배된 각 신호는 위상 천이기(102)에 의해 위상이 변화되어 서로 다른 위상을 갖는 신호로 출력되며, 소정의 위상 간격을 갖는 이러한 신호가 송수신 안테나(105)로 제공되어 특정 빔 패턴이 만들어지는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 디바이더(101)를 도시한다. 이것은 입력 신호의 전력을 분배하여 4개의 경로로 나누어 출력하는 4-웨이 전력 분배기를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 각각의 디바이더(101)는 신호가 입력되는 입력단(201), 입력된 신호를 다수의 경로로 분배하는 스트립라인(203) 및 분배된 신호를 출력하는 출력단(202)을 포함한다.

신호가 흐르게 되는 스트립라인(203)은 입력단(201)과 연결되는 입력 라인(203-1)과, 상기 입력 라인(203-1)으로부터 4개로 분기되며 출력단(202)과 연결되는 출력 라인(203-2)으로 구성될 수 있다.

입력단(201)을 통해 입력된 신호는 상기 입력 라인(203-1) 및 출력 라인(203-2)을 거치면서 전력이 균일하게 분배되어 출력단(202)으로 출력되는 것이 가능하다. 예컨대, 입력 신호의 전력이 1이라고 가정하면, 신호가 전송선로(203)를 따라 나누어지면서 1/4의 전력을 갖는 4개의 신호가 출력된다.

도 3은 상기 디바이더(101)의 다른 예를 도시한다. 도 2에서는 출력단(202)의 간격이 모두 동일한 것으로 나타내었으나 그 밖에도 도 3과 같이 출력단(202)의 간격이 상이하게 형성되는 것도 가능하다. 예컨대, 스트립라인(203)을 흐르는 전류는 디바이더(101)의 양 끝부분으로 편중되는 경향이 있으므로 이를 보완하기 위해 가운데 부분이 상대적으로 더 넓어지도록 형성할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기(102)를 도시한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 위상 천이기(102)는 다수의 기판(301)이 적층된 다층 구조(multilayer structure)를 가지며, 상기 기판(301)에는 전술한 전송선로(302)가 여러 개 형성된다.

상기 전송선로(302)는 유전체 위에 형성된 마이크로스트립 라인(microstrip line) 또는 CPW 라인(coplanar waveguide line) 등의 다양한 전송선로가 사용될 수 있다. 또한, 다층 구조의 상기 위상 천이기(102)는 다층 PCB(multilayer printed circuit board) 또는 저온 동시소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC) 공정을 이용하여 제작되는 것이 가능하다.

일 예로써, 상기 위상 천이기(102)는 4개의 기판(301)이 층층이 쌓여서 만들어지며, 각 기판(301)에는 전송선로(302)가 4개씩 형성될 수 있다. 상기 전송선로(302)의 일단은 전술한 디바이더(101)의 출력단(202, 도 2참조)과 연결된다.

이때, 같은 층에 형성된(또는 같은 기판상에 형성된) 전송선로들(302)은 모두 동일한 디바이더(101)의 출력단(202)과 연결된다. 즉 각각의 디바이더(101)는 서로 다른 층에 형성된 전송선로(302)에 연결되는 것으로 이해할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이, 각각 4개의 전송선로(302)가 형성된 4개의 기판(301)이 4개의 디바이더(101, 도 1 참조)에 연결되는 경우를 가정하자. 또한, 각 디바이더(101)는 4개의 출력단을 갖는 상태이다. 위상 천이기(102)를 구성하는 기판(301) 중 첫 번째 기판(301-1)에 형성된 전송선로들(302-1)은 도 1의 제 1 디바이더(101-1)와 연결되는 것이 가능하다. 또한, 두 번째 기판(301-2)에 형성된 전송선로들(302-2)은 도 1의 제 2 디바이더(101-2)에 연결될 수 있으며, 나머지 전송선로들(302) 및 디바이더(101)의 경우에도 마찬가지이다(도 6 참조).

각 기판(301)에 형성된 전송선로(302)들의 길이는 상기 전송선로(302)를 통과한 신호들이 등 위상 간격을 갖도록 서로 다르게 형성될 수 있다. 예컨대, 원하는 빔의 각도를 만들기 위해, 상기 전송선로(302)의 길이는 다음과 같이 계산될 수 있다.

L = d × tanθ

수학식 1에서, L은 전송선로(302)의 길이를, d는 송수신 안테나(105)의 간격을, θ는 원하는 틸트 각도(tilting angle)를 나타낸다.

앞서 입력 스위치(103)는 디바이더(101) 중 어느 하나를 선택한다고 하였다. 따라서, 입력 스위치(103)에 의해 제 1 디바이더(101-1)가 선택되면, 입력 신호는 제 1 디바이더(101-1)를 거치며 다수의 경로로 분배되고, 분배된 신호는 제 1 기판(301-1) 상의 전송선로(302-1)들을 따라 흐르게 된다. 다시 말해, 입력 스위치(103)에 의해 신호가 흐르게 되는 층(layer)이 선택되는 것으로 이해될 수 있다.

다시 도 1을 참조하여, 입력 스위치(103)와 출력 스위치(104)의 관계를 설명한다.

상기 입력 스위치(103)와 출력 스위치(104)는 소정의 스위치 제어 신호를 공유할 수 있다. 예컨대, 입력 스위치(103)가 제 1 디바이더(101-1)를 선택하였다면, 출력 스위치(104)는 제 1 디바이더(101-1)에서 출력된 신호만을 선택하도록 송수신 안테나(105)와 위상 천이기(102) 사이의 채널을 전환하는 것이 가능하다.

환언하면, 여러 개의 기판 중 어느 기판이 사용되는지 여부에 따라 최종적으로 출력되는 신호의 위상 관계가 달라질 수 있는데, 상기 입력 스위치(103)와 출력 스위치(104)가 여러 개의 기판 중 어느 하나를 선택할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 형성기를 도시한다.

도 6을 참조하면, 빔 형성기는 기판(601), 디바이더(602) 및 전송선로(603)를 포함한다.

디바이더(602)와 전송선로(603)는 기판(601) 위에 만들어진다. 또한, 상기 기판(601)은 다수 개가 적층된다. 각각의 기판(601)으로는 실리콘 기판과 같은 유전체가 사용될 수 있으며, 상기 기판(601) 위에 만들어진 디바이더(602) 및 전송선로(603)는 전기적 신호가 흐를 수 있는 금속물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 디바이더(602)는 신호의 전력을 다수의 경로로 분배하는 N-웨이 전력 분배기가 이용될 수 있고, 상기 전송선로(603)는 마이크로스트립 라인 또는 CPW 라인 등의 다양한 전송선로가 사용될 수 있다.

도 6에서 구체적으로 도시하지는 않았으나, 전술한 것과 같이, 디바이더(601)를 선택하는 입력 스위치와, 전송선로(603)의 출력 신호를 선택하여 송수신 안테나로 제공하는 출력 스위치가 구비될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 입력 스위치에 의해 최상층 디바이더(602)가 선택되면, 신호는 최상층 디바이더(602)로 입력되고 여기에서 4개의 경로를 따라 나누어져서 최상층에 형성된 전송선로(603)를 따라 흐르게 된다. 이때, 전송선로(603)의 길이는 전송선로(603)를 통과한 신호들이 등 위상 관계를 갖도록 상기 수학식 1에 의해 적절하게 설정된다. 입력 스위치가 최상층 디바이더(602)를 선택하였으므로 출력 스위치는 최상층 디바이더(602)를 통과한 신호들만 선택하여 송수신 안테나로 전달한다.

입력 스위치가 어떠한 디바이더를 선택하는지는 사용 목적에 따라 결정된다. 예컨대, 최상층 기판을 거친 신호들은 90°간격의 위상 간격을 갖도록 전송선로의 길이가 설정되고, 최하층 기판을 거친 신호들은 60°간격의 위상 간격을 갖도록 전송선로의 길이가 설정될 수 있다. 이때, 90°간격의 위상 간격을 갖는 출력신호가 필요한 경우 최상층 기판을 선택하면 되고, 60°간격의 위상 간격을 갖는 출력신호가 필요한 경우 최하층 기판을 선택하는 것이 가능하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 빔 형성기를 도시한다. 이것은 2중 편파(dual polarization) 또는 가변 빔 폭(variable beam width)을 발생시키기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성기가 2개 이상 중첩된 것과 관련된다.

도 7을 참조하면, 두 개의 빔 형성기(701)(702)는 상·하로 적층 된다. 예컨대, 상층 빔 형성기(702)는 수직 편파를 발생하고, 하층 빔 형성기(701)는 수평 편파를 발생하여, 전체적으로 2중 편파를 일으키는 것이 가능하다. 또 상층 빔 형성기(702)와 하층 빔 형성기(701)의 위상 간격을 다르게 하면, 송수신 안테나에서 빔 폭이 중첩되어 그 빔 폭이 가변 되는 것이 가능하다.

도 7에서는 2개의 빔 형성기만 예시하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 사용 목적에 따라 3개 이상의 빔 형성기가 사용될 수 있음은 물론이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성 방법을 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 먼저 디바이더를 선택한다(S701). 상기 디바이더를 선택하는 과정은 입력된 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 다수의 디바이더 중 어느 하나를 선택하는 단계이다. 예컨대, 도 1에서, 입력 스위치(103)가 소정의 컨트롤 신호에 따라 다수의 디바이더(101) 중 어느 하나를 선택하는 것이 가능하다.

상기 과정을 통해 디바이더가 선택되면, 선택된 디바이더는 입력된 신호를 다수의 경로로 분배한다(S702). 예컨대, 입력된 신호의 전력을 균일하게 분배하여 N개의 출력 신호를 생성하는 N-웨이 전력 분배기를 사용하는 경우 입력 신호를 4개로 분배하는 것이 가능하다.

이후, 분배된 신호의 위상을 가변시킨다(S703). 위상 가변은 전술한 위상 천이기(예컨대, 102, 도 1 참조)가 이용될 수 있다. 예를 들어, 4개의 경로로 분배된 입력 신호들이 위상 천이기(102)에 형성된 전송선로(302)를 통과하면서 해당 전송선로(302)의 길이에 따라 위상이 변화될 수 있다.

또한, 상기 S703 단계는 위상이 변화된 상기 신호를 송수신 안테나로 전달하는 과정을 추가적으로 포함할 수 있다.

이때 위상 변화의 정도는 사용자의 목적에 따라 다양하게 설정될 수 있는데, 각 신호가 서로 다른 위상을 갖도록 또는 각 신호가 등 위상 간격을 갖도록 위상 가변 정도를 조절하는 것이 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성기를 도시하며,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이더를 도시하며,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이더를 도시하며,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기를 도시하며,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 분해도를 도시하며,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 형성기를 도시하며,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 빔 형성기를 도시하며,

<도면의 주요부호에 대한 설명>

101 : 디바이더 102 : 위상 천이기

103 : 입력 스위치 104 : 출력 스위치

105 : 송수신 안테나 201 : 입력단

202 : 출력단 203 : 스트립라인

301 : 기판 302 : 전송 선로

Claims

입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 다수의 디바이더;

상기 입력 신호가 상기 다수의 디바이더 중 어느 하나로 입력되도록 상기 다수의 디바이더 중 어느 하나를 선택하는 입력 스위치;

상기 디바이더의 출력 신호의 위상을 변화시키는 위상 천이기; 및

상기 위상 천이기의 출력 신호를 송수신 안테나로 전달하는 출력 스위치;를 포함하는 빔 형성기.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 천이기는 다수의 기판이 적층된 다층 구조를 가지며, 상기 각각의 기판에는 상기 디바이더의 출력 신호가 흐르는 전송 선로가 여러 개 형성되는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 2 항에 있어서,

상기 위상 천이기는 상기 전송 선로의 길이에 따라 상기 디바이더의 출력 신호의 위상을 변화시키는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 2 항에 있어서,

상기 각각의 디바이더는 서로 다른 층에 형성된 전송 선로에 연결되는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 2 항에 있어서,

상기 전송 선로는 마이크로스트립(microstrip) 라인 또는 CPW(coplanar waveguide) 라인인 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 2 항에 있어서,

상기 출력 스위치는 동일한 층에 형성된 전송선로들을 통과한 신호들만 선택하여 이를 송수신 안테나로 전달하는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 1 항에 있어서,

상기 각각의 디바이더는 입력된 신호의 전력을 균일하게 분배하여 N개의 출력 신호를 생성하는 N-웨이 전력 분배기인 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 천이기의 출력 신호는 서로 상이한 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 천이기의 출력 신호는 등 위상 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 1 항에 있어서,

이중 편파를 발생시키거나 빔 폭을 가변하기 위해 상기 빔 형성기가 적어도 2개 이상 중첩되는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 10 항에 있어서,

상기 중첩은 상기 빔 형성기가 상·하로 적층되는 것으로 정의되는 빔 형성기.
입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 다수의 디바이더; 및

상기 디바이더로부터 출력된 신호가 흐르는 전송선로가 구비된 기판이 다수 개 적층되어 형성되며, 상기 디바이더의 출력 신호의 위상을 상기 전송선로의 길이에 따라 변화시키는 위상 천이기; 를 포함하는 빔 형성기.
제 12 항에 있어서,

상기 다수의 디바이더 중 어느 하나를 선택하는 입력 스위치; 및

동일한 층에 형성된 전송선로들을 통과한 신호들만 선택하여 이를 송수신 안테나로 전달하는 출력 스위치; 를 더 포함하는 빔 형성기.
제 12 항에 있어서,

상기 각각의 디바이더는 서로 다른 층에 형성된 전송 선로에 연결되는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 12 항에 있어서,

상기 각각의 디바이더는 입력된 신호의 전력을 균일하게 분배하여 N개의 출력 신호를 생성하는 N-웨이 전력 분배기인 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 12 항에 있어서,

상기 위상 천이기의 출력 신호는 서로 상이한 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 12 항에 있어서,

상기 위상 천이기의 출력 신호는 등 위상 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 12 항에 있어서,

이중 편파를 발생시키거나 빔 폭을 가변하기 위해 상기 빔 형성기가 적어도 2개 이상 중첩되는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
다수의 기판;

상기 각 기판상에 형성되며, 입력된 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 디바이더부;

상기 각 기판상에 형성되며, 상기 디바이더부와 연결되고, 상기 디바이더부의 출력 신호의 위상을 변화시키는 위상 천이부; 및

상기 다수의 기판 중 어느 하나를 선택하는 스위치부; 를 포함하는 빔 형성기.
제 19 항에 있어서,

상기 디바이더부는 입력된 신호의 전력을 균일하게 분배하여 N개의 출력 신호를 생성하는 N-웨이 전력 분배기인 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
제 19 항에 있어서,

상기 위상 천이부는 서로 다른 길이로 형성된 여러 개의 전송선로를 포함하며, 상기 전송선로의 길이에 따라 상기 디바이더부의 출력 신호의 위상을 변화시키는 것을 특징으로 하는 빔 형성기.
입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 다수의 디바이더 중 어느 하나를 선택하는 단계;

상기 입력 신호를 다수의 경로로 분배하여 출력하는 단계; 및

상기 분배된 출력 신호의 위상을 변화시키는 단계; 를 포함하는 빔 형성 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 위상을 변화시키는 단계는 상기 위상이 변화된 신호를 송수신 안테나로 전달하는 과정을 포함하며, 상기 위상이 변화된 신호는 서로 다른 위상을 갖거나 등 위상 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 빔 형성 방법.