KR20090133087A - 광대역 패치 안테나 및 그것을 이용한 중계기 - Google Patents

Abstract

중계기용 광대역 패치 안테나 및 그것을 이용한 중계기가 개시된다. 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나는, 비유전율을 갖는 다면체의 유전체 블록; 및 상기 유전체 블록의 상면에 도포되며, 외곽선이 적어도 하나의 테이퍼 곡선부분을 포함하도록 형성된 방사 패치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

광대역 패치 안테나, ICS, 방사 패치, 테이퍼 곡선, 이득, 격리 특성

Description

광대역 패치 안테나 및 그것을 이용한 중계기{Wideband patch antenna and repeater using the same}

본 발명은 광대역 패치 안테나 및 그것을 이용한 중계기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CDMA, WCDMA 서비스 등과 같이 광대역 또는 다중대역 서비스 안테나에 적용될 수 있고, 단일 패치 안테나 구조에서 동시에 서로 다른 주파수를 갖는 둘 이상의 수직편파 또는 수평편파를 구현하여 송신 및 수신 주파수로 사용할 경우에 다중대역 안테나 혹은 광대역 안테나의 이득을 개선할 수 있으며, 송신단과 수신단 전 대역의 이득을 균일하게 할 수 있고, 빔폭을 제어하여 안테나의 격리 특성을 요구하는 ICS 중계기, 광대역 서비스 이동통신 기기 등에 적합한 광대역 패치 안테나 및 그것을 이용한 중계기에 관한 것이다.

최근 무선통신의 급속한 발달로 인하여 음성 위주의 협대역 통신에서 벗어나 음성 및 데이터 등의 멀티미디어 광대역 통신으로 그 주파수 활용 범위가 넓어지고 있다. 이러한 새로운 통신 체계의 변화에 대응하기 위하여, 단일 안테나로 다양한 데이터 및 음성신호에 대한 빠른 송수신 서비스를 제공하는 광대역 안테나가 주목 받고 있다. 광대역 특성은 10% 이상의 넓은 대역폭을 갖는 단일공진 안테나, 또는 2개 이상의 표면전류 흐름을 갖는 다중공진 안테나 등에 의해 실현될 수 있다. 중계기 시장에서 최근 급속도로 관심을 갖게 된 ICS(Interference Cancellation System) 중계기는 이러한 광대역 안테나를 사용하여 무선신호를 송수신 하게 된다.

도 1은 일반적인 ICS 중계기를 개략적으로 도시한 도면이다. ICS(간섭신호 제거) 중계기는 기지국의 RF신호를 중계기를 통해 전송 받고, 원 신호 그대로를 서비스 대역으로 재송신하는 방식으로서, 이때 재송신되는 신호가 수신 안테나로 유입되는 간섭 신호를 제거하는 기술을 핵심으로 하고 있다. 일반 RF중계기는 송수신 안테나 간 궤환으로 송신출력과 통신품질이 떨어지는 단점이 있지만, ICS 중계기의 경우에는 무선 신호 중 간섭신호를 직접 찾아내어 제거함으로 도심이나 건물 밀집지역에도 충분히 설치 가능하다.

그러나 송신 신호가 원하는 방향으로 신호를 전송하지 못하고 수신안테나로 유입되는 양이 많아질수록 중계기의 성능 저하 요인이 된다. 이러한 송신 신호의 수신 안테나로의 유입 정도를 안테나의 격리도(Isolation)로 표현 하게 된다. 안테나의 격리 특성이 저조할 경우 중계기에서 최대 출력을 내보낼 수 없게 된다. 즉, 안테나의 격리 특성은 중계기의 성능을 좌우하는 가장 큰 요인이다.

두 안테나 간 격리 특성을 향상시키기 위해서는 그라운드를 최대한 넓게 확보하여 안테나의 빔폭을 좁게 유지시키는 방법이 있다. 이는 안테나의 이득 향상에도 도움을 준다. 그러나 안테나의 그라운드 면을 무한정 넓게 확장 하는 데는 기구 적인 측면에서 어려움이 따른다.

안테나의 격리 특성을 향상시키는 다른 방법은 두 안테나 간 이격 거리를 최대한 확보하는 방법이 있다. 그러나 이 방법 또한, 중계기에 내장되는 경우에는 기구적인 제한 거리가 있기 때문에 제약이 따른다.

상기와 같은 제약 조건에서 안테나의 격리 특성을 개선하기 위해서는 안테나 방사 소자의 구조에 따라 신호 빔폭을 제어할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.

또한, ICS 중계기가 많이 적용되는 CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA), PCS(Personal Communication Services) 서비스 대역은 약 10% 이상의 충분한 대역폭을 만족하거나, 다중대역의 안테나를 요구하게 된다.

보통 10%의 광대역 특성을 갖는 안테나의 경우 사용 주파수 대역에서는 반사손실 특성이 상대적으로 저조하여 안테나의 성능을 저하 시킨다. 그로 인해 이중대역 또는 다중대역의 안테나를 적용하게 된다.

중계기 안테나의 경우 보통 수직편파만을 사용하여 안테나 간 신호 전달이 이루어지는데, 일반적인 다중대역 안테나의 경우에는 표면 전류의 흐름을 2개 이상 확보하기 위해 수직과 수평의 표면 전류 경로를 이용하게 된다. 이는 서비스 대역에서 고른 이득을 확보하는데 어려움이 따른다. 다중대역 중 하나의 공진대역에서는 수직편파를 사용하여 원하는 이득을 확보하지만, 다른 공진대역에서는 수평방향의 표면전류 경로를 갖게 되어 수직편파를 사용하는 중계기에 적용할 경우 안테나의 이득이 상대적으로 많이 저하되는 특성을 보인다.

예를 들면 WCDMA와 같은 100MHz의 대역폭을 만족시키기 위하여 일반 패치 안 테나를 구현하는 경우 송신단 및 수신단에 대하여 한쪽 주파수 대역을 수직 편파를 사용하고 다른 쪽 주파수 대역에 대해서는 수평 편파를 사용해야 하므로 수평 편파를 사용하는 송신단이나 수신단의 안테나 이득이 저하되는 문제가 발생된다.

위에 언급한 바와 같이, ICS 중계기에는 다음과 같은 특성이 요구되어 진다. 먼저, 안테나 간 격리 특성을 높이기 위하여 빔폭 조절이 가능할 것이 요구된다. 안테나의 격리 특성을 높이기 위해서는 안테나의 좁은 빔폭이 필요한데, 따라서 안테나의 방사 패치의 구조에 따라 방사 빔폭을 조절할 수 있는 빔폭 조절 안테나가 요구되어 진다.

다음에, 송신단과 수신단 전 대역에서 고른 안테나 이득을 얻을 수 있어야 한다. 서비스 영역 전 대역에서 안테나의 고른 이득을 얻기 위해서는 안테나의 수직, 수평 편파 중 한 개의 편파를 이용하여 전 대역 공진이 이루어지도록 하여야 한다. 그러나 수직 및 수평 편파를 이용하여 광대역 공진 특성을 얻을 경우 안테나의 송신단이나 수신단 한쪽의 이득이 심하게 나빠지므로 전 대역에서 고른 안테나 이득 특성을 얻기 어렵다.

도 2 및 도 3은 일반적인 다중대역 안테나의 각각의 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 일반적인 다중대역 안테나의 경우 공기를 유전체로 사용한 공기 기판(Air Substrate)(10, 20)을 이용한 안테나(12, 22)에 슬릿(14) 또는 슬롯(24)을 설치하여 표면 전류의 경로를 상이하게 하거나, 주방사 소자 외에 부방사 소자를 두어 다중공진을 발생시키는 등의 방법을 사용한다.

그러나 이와 같은 종래의 다중대역 안테나는 주 공진대역과 부 공진대역 간에 전파되는 신호의 세기가 감쇄하여 안테나의 이득이 최대점 대비 약 30% 이상의 저하를 나타내어 전 대역에서 균일한 이득을 얻고자 하는데 한계가 있다.

이 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 유전체 블록(30)의 전면에 패치면(32)을 설치하고 후면에 그라운드면(34)을 설치한 유전체 세라믹 패치 안테나를 별도로 사용할 수도 있으나, 대역폭이 좁고 위와 같이 송신단 혹은 수신단 한쪽의 이득이 2dB 이상 현저하게 저하되는 문제가 있다.

또한, ICS(간섭신호제거) 중계기 등에 적용되는 안테나는 상당히 높은 안테나 간 격리 특성을 요구하게 되는데 일반적인 슬릿 부설을 통한 패치 안테나의 경우에는 원하는 빔폭을 제어할 수 없어 격리 특성을 개선하는데 한계를 나타내었다. 안테나는 방사소자의 모서리 부분에서 가장 강한 방사가 이루어지게 되며, 슬릿이 부설된 경우 모서리 양끝에서 주방사가 이루어지게 되어 넓은 빔폭을 얻게 된다. 간섭신호를 제거하기 위해서는 안테나의 빔폭을 최대한 좁게 가져가야 하기 때문에 일반 슬릿 부설 안테나로는 ICS 중계기에 적용하기 어렵게 된다.

종래의 중계기용 안테나는 송신부와 수신부를 나누어 주는 방사패치를 별도로 설계하여 각 안테나 간 빔폭을 감소시켜 안테나 간 격리도를 개선하고, 안테나의 이득을 향상하기 위해 별도로 설계된 송/수신 방사패치를 배열하는 방식으로 형성되어 있는데, 이와 같은 배열 안테나는 급전 네트워크가 별도로 추가 구현되어야 하며, 배열을 통한 안테나의 차지하는 면적이 커지게 되어 소형화 및 조립의 용이성에 큰 단점을 보인다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, CDMA, WCDMA 서비스 등과 같이 광대역 또는 다중대역 서비스 안테나에 적용될 수 있고, 단일 패치 안테나 구조에서 동시에 서로 다른 주파수를 갖는 둘 이상의 수직편파 또는 수평편파를 구현하여 송신 및 수신 주파수로 사용할 경우에 다중대역 안테나 혹은 광대역 안테나의 이득을 개선할 수 있으며, 송신단과 수신단 전 대역의 이득을 균일하게 할 수 있고, 빔폭을 제어하여 안테나의 격리 특성(isolation)을 요구하는 ICS 중계기, 광대역 서비스 이동통신 기기 등에 적합한 광대역 패치 안테나 및 그것을 이용한 중계기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나는, 비유전율을 갖는 다면체의 유전체 블록; 및 상기 유전체 블록의 상면에 도포되며, 외곽선이 적어도 하나의 테이퍼 곡선부분을 포함하도록 형성된 방사 패치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 방사 패치는 서로 길이가 상이하게 형성된 복수의 테이퍼 곡선부분을 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방사 패치는 볼록한 형상의 테이퍼 곡선부분 및 적어도 하나의 직선부분이 포함되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 방사 패치는 볼록한 복수의 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 골을 이루도록 형성될 수 있다.

또는, 상기 방사 패치는 볼록한 복수의 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 산을 이루도록 형성될 수도 있다.

또는, 상기 방사 패치는 오목한 복수의 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 산을 이루도록 형성될 수도 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 다른 실시 예는, 비유전율을 갖는 다면체의 유전체 블록; 및 상기 유전체 블록의 상면에 도포되며, 외곽선이 적어도 다섯 이상의 직선으로 연결된 다각형으로 형성된 방사 패치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 방사 패치는 외곽선에 적어도 하나의 골을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방사 패치는 외곽선에 서로 다른 길이를 갖는 둘 이상의 직선부분을 포함하도록 구현될 수 있다.

상기의 실시 예에 따른 광대역 패치 안테나는, 상기 유전체 블록의 하면에 형성된 접지 전극; 및 상기 유전체 블록을 관통하며, 상기 방사 패치에 전기적으로 연결되고 상기 및 상기 접지 전극에 개방된 피딩 핀을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 방사 패치는 서로 마주보는 두 변의 길이가 서로 다르게 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 실시 예에 따른 광대역 패치 안테나는, 상기 방사 패치 및 상기 접지 전극과 분리되어 있으며, 상기 방사 패치의 상측 또는 측면에 형성된 적어도 하나의 독립 방사체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또는, 상기의 실시 예에 따른 광대역 패치 안테나는, 상기 방사 패치와 분리되어 있으며, 상기 방사 패치의 측면에 상기 접지 전극과 연결되어 형성된 적어도 하나의 접지 판을 더 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 방사 패치와 상기 접지 전극을 전기적으로 연결하여 1/4 파장으로 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 또 다른 실시 예는, PCB 기판; 상기 PCB 기판의 상면에 동일한 형상으로 복수 개 배열되어 도포된 방사 패치; 및 각각의 상기 방사 패치를 전기적으로 연결하는 신호 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기의 광대역 패치 안테나는, 상기 PCB 기판과의 사이에 에어 갭(Air gap)이 형성되도록, 폼(foam)에 의해 고정된 접지판을 더 포함한다.

또한, 상기 접지판의 모서리 측면 중 적어도 일 측면이 상방을 향해 수직으로 연장되도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 또 다른 실시 예는, PCB 기판; 상기 PCB 기판 위에 배열된 복수의 유전체 블록; 각각의 상기 유전체 블록의 상면에 도포된 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 형상으로 도포된 방사 패치; 및 상기 PCB 기판의 하면에 각각의 상기 방사 패치를 전기적으로 연결하는 신호 라인을 포 함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중계기의 실시 예는, 복수의 안테나가 설치되는 중계기에 있어서, 상기 복수의 안테나 중 적어도 하나가 상기의 실시 예에 의한 방사 패치를 구비하며, 상기 복수의 안테나 중 상호 반대 면에 설치되는 안테나는 이득이 강한 부분이 엇갈리도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중계기의 다른 실시 예는, 복수의 안테나가 설치되는 중계기에 있어서, 제1 PCB 기판의 상면에 동일한 형상으로 복수 개 배열되어 도포된 방사 패치, 및 각각의 상기 방사 패치를 전기적으로 연결하는 신호 라인을 구비한 제1 안테나; 및 제2 PCB 기판의 상면에 복수의 유전체 블록이 배열되며, 각각의 상기 유전체 블록의 상면에 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 형상으로 제2 방사 패치가 도포되고, 각각의 상기 제2 방사 패치가 전기적으로 연결된 제2 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 안테나는, 상기 제1 PCB 기판과의 사이에 에어 갭이 형성되도록, 폼에 의해 고정된 접지판이 구비될 수 있다.

또한, 상기 제1 안테나는, 상기 접지판의 모서리 측면 중 적어도 일 측면이 상방을 향해 수직으로 연장될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나 이하에 기재된 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명의 실시 범위가 기재된 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나는, 비유전율을 갖는 다면체의 유전체 블록(10)의 상면에, 외곽선이 적어도 하나의 테이퍼 곡선부분을 포함하도록 형성된 방사 패치(20)가 구비된다. 여기서, 유전체 블록(10)은 공기(air)나 공기 상태와 동일한 폼(foam) 재질 혹은 PCB 재질을 사용하거나, 소형화를 위하여 유전율 6이상의 유전체 재질이나 혹은 유전체 세라믹 재질을 사용할 수 있다. 여기서, 유전체 블록 형상은 상면이 사각형 또는 다각형으로 구현될 수 있다. 이 경우, 제조가 쉽고 가격이 저렴하며 소형화를 위하여 비유전율 5~130로 구현이 가능한 마이크로 스트립 유전체 세라믹 패치 안테나 구조가 바람직하다. 이때, 유전체 블록 상단면의 전도성 방사체(패치)와 유전체 블록 하단면의 접지면의 일부를 전도체 라인으로 전기적으로 연결을 할 경우, 1/4 파장으로 구현할 수 있어서 반파장으로 구현된 상기 안테나보다 소형화가 가능하지만 안테나 이득이 저하되는 현상이 발생될 수 있다.

이와 같은 유전체 구조에 도시된 바와 같은 형상의 방사 패치(20)를 형성함으로써, 2개의 수직편파 혹은 2개의 수평편파를 동시에 갖는 이중 공진 설계를 통하 여 350MHz 이상의 광대역 구현 및 광대역 안테나의 이득을 개선하고, 송신단과 수신단 전 대역의 이득을 균일하도록 구현할 수 있다. 여기서, 직선 L1과 연결된 테이퍼 곡선은 수직편파에 대한 수신단의 역할을 하며, 직선 L2와 연결된 테이퍼 곡선은 수직편파에 대한 송신단의 역할을 한다.

또한, 유전체 블록(10)의 하면에는 접지 전극(30)이 형성될 수 있으며, 유전체 블록(10)을 관통하는 피딩 핀(40)이 구비될 수 있다. 이때, 피딩 핀(40)은 방사 패치(20)에는 전기적으로 연결되고, 접지 전극(30)에는 전기적으로 개방되도록 형성되는 것이 바람직하다.

도시한 바와 같이, 방사 패치(20)는 두 개의 볼록한 형상을 갖는 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 골(홈)을 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 테이퍼 곡선은 골(홈)을 기준으로 좌우의 길이 방향에 따라 곡률이 변화하는 곡선으로서, 곡선 안에서 주파수 대역폭을 증가시키며, 골(홈)에 의해 중심 주파수를 기준으로 저주파 대역과 고주파 대역을 구성하는 복수의 주파수로 분리된다.

이때, 이중 공진을 얻기 위하여 표면 전류의 경로를 곡선에서부터 아랫면까지 반파장이 되도록 각각의 테이퍼 곡선부분은 각각 직선 L1 및 L2와 연결되며, 이러한 반파장의 표면전류 경로를 둘 이상으로 형성하기 위하여 각각의 테이퍼 곡선의 길이를 서로 다르게 형성하는 것이 바람직하다.

테이퍼 곡선은 유사한 형태로 변형이 가능한데 곡선구조를 직선구조로 변형하거나 직선 혹은 한번 이상의 꺾임이 있는 연결선들로 이루어지고, 직선 또는 그 연결선들 안에 둘 이상의 주파수를 분리시키는 하나 이상의 골(홈)이 형성되어 있는 구조로 구현될 수 있지만, 전자파 신호 왜곡이 심하지 않은 곡선구조의 테이퍼 곡선구조가 바람직하다.

또한, 골을 이루는 부분의 테이퍼 곡선의 기울기를 조정하여 70도의 좁은 빔폭에서부터 최대 115도의 넓은 빔폭에 이르기까지 곡선면의 기울기를 변화시킴으로써, 최대 45도의 빔폭 조절이 가능하도록 구현될 수 있다. 즉, 곡선면의 기울기 경사를 급격하게 하면 안테나의 방사 빔폭을 줄일 수 있으므로, 빔폭이 좁은 안테나를 필요로 하는 ICS 중계기의 격리 특성을 향상시킬 수 있으며, 펨토셀(Femto cell)과 같이 넓은 빔폭을 필요로 하는 경우에는 방사 패치(20)의 테이블 곡선의 기울기가 완만한 경사를 갖도록 패턴을 구현하여 방사 빔폭을 넓게 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 테이블 곡선과 연결되는 각각의 직선의 길이(L1 및 L2)와, 골을 이루기 위해 만나는 각각의 테이블 곡선의 경사를 조정함으로써, 이중 공진의 특성 및 방사 빔폭의 조절이 가능하게 된다.

이와 같은 테이퍼 곡선부분과 직선의 연결은 이하의 다른 실시 예에도 적용되며, 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 공진은 L1, L2의 길이를 반파장으로 하는 표면전류의 흐름에 의해 형성되며 WCDMA 주파수 대역에서 안테나 이득이 높고 전 대역에 대해 고르고 일정하며 약 350MHz이상의 대역폭을 갖는다.

반파장의 표면전류 경로는, 테이퍼 곡선의 호 길이를 상이하게 하거나, 각각의 테이퍼 곡선에 연결된 서로 마주보는 외곽 변의 길이(도 5의 경우, L1 및 L2)를 서로 다르게 하거나, 테이퍼 곡선의 호 길이도 상이하고 각각의 테이퍼 곡선에 연결된 외곽 변의 길이도 상이하게 함으로써, 서로 다르게 구현될 수 있으며, 이로 써 다중 공진 주파수 대역을 나누어 구현할 수 있게 되어 광대역 특성을 갖는 패치 안테나의 구현이 가능하게 된다.

또한, 유전체 블록(10)의 상면에 테이퍼 곡선의 호를 단일로 하는 방사 패치(20)를 도포함으로써, 단일 공진 대역을 갖는 패치 안테나를 구현할 수 있음은 물론이다.

또는, 방사 패치(20)는 도 5의 경우와 같이 복수의 볼록한 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 산을 이루는 구조뿐만 아니라, 도 6에 도시한 바와 같이 복수의 오목한 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 일정 방향으로 휘어진 돌출된 산을 이루도록 형성될 수도 있다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 방사 패치(20)는 복수의 볼록한 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 일정 방향으로 휘어진 돌출된 산을 이루도록 형성될 수도 있다. 이때, 상술한 골의 경우와 같이, 산을 이루기 위해 만나는 각각의 테이퍼 곡선의 기울기를 조정하여 광대역 패치 안테나의 빔폭을 조절할 수 있다. 이와 같은 원리는 이하의 다른 실시 예에도 적용된다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 방사 패치(20)는 볼록한 테이퍼 곡선부분과 직선부분이 연결되어 골을 형성하도록 구현될 수도 있다. 이 경우, 안테나의 주파수를 결정하는 주요 인자가 되는 전도성 방사 패치(20)의 직선부분인 L1 및 L2가 결정되면, L1 및 L2 길이에 비례하여 인접한 테이퍼 곡선부분의 호의 길이 L3 및 직선길이 L4가 결정되지만, L1의 길이가 짧더라도 L3 길이가 L4의 길이보다 길게 하여 반파장의 표면전류 경로를 변화시킬 수 있다.

또한, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 방사 패치(20)는 볼록한 테이퍼 곡선부분과 연결된 각각의 직선의 길이가 서로 상이하지만 서로 평행하지 않고 하측 방향으로 좁아지거나 넓어지는 사다리꼴 형상으로 구현될 수 있으며, 도 9c에 도시한 바와 같이 서로 다른 길이의 볼록한 테이퍼 곡선부분의 조합으로만 형성될 수도 있다. 이와 같이 외곽변의 형태를 변형함으로써, 광대역 패치 안테나의 빔폭과 이득, 및 격리 특성을 조절하는 것도 가능하다.

이외에도 볼록한 테이퍼 곡선부분과 오목한 테이퍼 곡선부분이 만나 산 또는 골을 형성하는 구조, 복수의 오목한 테이퍼 곡선부분이 만나 골을 형성하는 구조 등 다양한 변형이 있을 수도 있다.

상기한 바와 같이 곡선형태의 테이퍼 구조를 갖는 광대역 패치 안테나는, 테이퍼 곡선의 형태에 따라 방사 빔폭을 변화시켜 원하는 방향으로의 빔을 형성할 수 있다. 테이퍼 구조의 두 곡선 안쪽에서 기울기를 급격히 가져갈 경우 좁은 빔폭을 형성하게 되어 안테나의 이득을 높이며 방사 빔폭은 좁은 특성을 갖게 된다. 그러나 테이퍼 구조의 두 곡선 바깥쪽에서 기울기를 급격히 가져갈 경우 넓은 빔폭을 형성하게 되어 방사 빔폭이 넓은 서비스에 적합하게 된다. 이와 같이 좁은 빔폭을 얻도록 안테나의 곡선 기울기를 안쪽에서 급격히 가져갈 경우 우수한 격리 특성을 요구하는 ICS 중계기용 안테나에 적용이 용이하며, 안테나 방사에 있어 모서리를 통한 급격한 방사가 아닌 곡선 면을 통한 자연스러운 방사를 유도하여 안테나 이득이 전 대역에 고르게 이루어지도록 하는 효과가 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나는 서비스 대역내의 고른 안테나 이득을 유도하며, 또한 방사 빔폭을 최대한 좁게 가져가도록 개발된 안테나는 ICS 중계기에 접지 전극(30)이 서로 마주 보도록 설치될 경우 안테나 간 격리 특성을 개선시키며, 안테나의 효율을 95% 이상의 높은 성능을 얻을 수 있다.

방사 패치(20)의 테이퍼 곡선부분은 도 10과 같이, 직선 형태로 대체될 수 있다. 즉, 방사 패치(20)는 그 외곽선이 다섯 이상의 직선으로 연결된 다각형으로 형성될 수도 있다. 넓은 빔폭을 필요로 하는 경우에는 도 10과 같이, 방사 패치(20)의 곡선을 최대한 줄이고, 양끝 모서리 부근에서 수직으로 패턴을 구현하여 방사 빔이 최대 빔폭을 얻을 수 있도록 하여, 펨토셀(Femto cell) 등의 넓은 빔폭을 원하는 서비스에 사용될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 광대역 패치 안테나는 최소 70도의 좁은 빔폭에서부터 최대 115도의 넓은 빔폭에 이르기 까지 곡선면의 기울기를 변화시킴으로써 최대 45도의 빔폭의 조절 가능하도록 하였다.

이로써 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나는 구조가 상이한 방사 패치(20)의 돌출 구조의 곡선을 이용하여 두개의 공진 주파수를 형성하게 되며, 이는 약 350MHz의 대역폭을 확보하여 17.5%의 광대역 특성을 갖고, 70도의 HPBW(반전력빔폭)의 상대적으로 좁은 빔폭을 갖는다.

도 11 내지 도 13은 각각 직선구조의 다각형 형상으로 이루어진 광대역 패치 안테나의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 방사 패치(20)는, 도 11에 도시된 바와 같이 양 측벽에서 경사져 내려오는 두 직선이 서로 만나 골을 형성하는 구조로 이 루어질 수 있으며, 도 12에 도시된 바와 같이 여러 각도를 이루며 꺾여 연장된 직선이 서로 만나 골을 형성하는 구조로 이루어질 수도 있다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이 양 측벽에서 경사져 올라가는 두 직선이 서로 만나 휘어져 돌출된 산을 이루는 구조로 형성될 수도 있다. 이때, 이와 같은 구조들의 반파장 표면전류 경로를 서로 다르게 하기 위하여, 양 측벽의 높이는 서로 다르게 구현되는 것이 바람직하다.

도 14는 이득 및 격리 특성을 개선하기 위하여 독립 방사체를 설치한 구조를 나타낸 도면으로서, 도 14a는 방사 패치의 상측에 설치한 구조를 나타내며, 도 14b는 방사 패치의 측면에 설치한 구조를 나타낸다. 이때, 독립 방사체(50)는 방사 패치(20) 및 접지 전극(30)과 분리되며, 방사 패치(20)와 평행하거나 일정한 각도가 되도록 설치될 수 있다.

또한, 도 15는 이득 및 격리 특성을 개선하기 위하여 접지 판을 설치한 구조를 나타낸 도면이다. 이때, 접지 판(60)은 방사 패치(20)와 분리되어 있으며, 방사 패치(20)의 측면에 접지 전극(30)과 연결되어 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 독립 방사체(50) 또는 접지 판(60)은 경우에 따라서 모두 설치되어 광대역 패치 안테나의 이득과 격리 특성을 개선할 수도 있다.

7~8dBi 이상 이득을 개선하거나 ICS 중계기 안테나로 사용하기 위해서는, 안테나 자체로 이득과 격리 특성이 제한되므로, 방사 패치(20)의 상측이나 측면에 도 14 또는 도 15와 같은 독립 방사체(50) 또는 접지 판(60)을 설치함으로써, 기존의 이득이 7dBi 이상이고 120ㅧ120mm 이상인 중소형 기존 중계기 안테나를 대체할 수 있게 된다.

또한, 광대역 패치 안테나가 상호 반대 면에 위치한 ICS 중계기(100)(도 1 참조)의 세트(SET) 내부에서 격리 특성을 개선하기 위하여 안테나 1(110)과 안테나 2(120)의 이득이 강한 방향이 서로 겹치지 않도록 안테나 이득 방향이 다른 안테나를 사용하거나, 각각의 안테나 이득이 강한 방향이 겹치지 않도록 수평면을 기준으로 회전시키거나 안테나 지향 각도를 변경해서 격리 특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 안테나 1은 위에서 도 5와 같이 단일 패치에 서로 다른 2개의 주파수(송신/수신 주파수)가 존재하는 안테나를 사용하며, 안테나 2는 도 2 또는 도 3과 같이 슬릿 또는 슬롯이 부설된 일반적인 PCB 구조의 다중 대역 안테나를 사용하면, 마주 보는 2개의 안테나 사이에서 이득이 강한 방향이 서로 겹치지 않게 되어서 상호 격리 특성을 개선 할 수 있다.

또한, ICS 중계기(100)(도 1 참조)의 세트(SET) 내부에서 세트 사이즈가 100mm이상으로 큰 경우 안테나 이득과 격리 특성을 개선하기 위하여, 안테나1(110)은 도 16 또는 도 17과 같이 슬릿 또는 슬롯이 부설된 PCB 구조의 안테나를 이득이 높고 빔폭이 우수한 1x2개 혹은 2x2개의 배열(array)로 구현한 어레이 안테나로 구성하고, 안테나2(120)는 도 18 또는 도 19와 같이 복수의 세라믹 유전체의 각각의 상면에 복수의 직선구조가 결합된 다각형 구조 또는 테이퍼 곡선 구조를 포함하는 방사패치가 각각 형성되고 그와 같은 세라믹 유전체가 PCB 기판위에 1x2개 또는 2x2개의 배열로 구현된 어레이 안테나로 구성될 수 있다. 여기서, 안테나2(120)는 일반적인 직선 편파를 구현하기 위한 세라믹 패치의 어레이 안테나 구조로 구성될 수도 있지만, 이 경우 대역폭이 협소해지므로 도 18과 같이 원형 편파나 타원 편파를 구현하기 위한 세라믹 패치의 어레이 안테나 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 어레이 안테나를 구성하는 각각의 안테나는 PCB 기판의 상면 또는 하면에 형성된 신호 라인에 의해 전기적으로 서로 연결되는 것이 바람직하다. 그러나 ICS 중계기(100)의 안테나1(110) 및 안테나2(120)의 형상은 이와 같은 어레이 구조에만 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 안테나1(110)은 도 16 또는 도 17의 PCB 구조의 어레이 안테나로 구성되고 안테나2(120)는 도 2 또는 도 3의 단일 PCB 구조의 안테나로 구성될 수 있으며, 안테나1(110)은 도 18 또는 도 19의 어레이 안테나로 구성되고 안테나2(120)는 도 2 또는 도 3의 단일 PCB 구조의 안테나로 구성될 수도 있고, 이 외에도 다양한 조합의 변형이 가능하다.

여기서, 어레이 안테나를 구현하는 방법은 도 5와 같은 안테나의 소형화가 가능하도록 비유전율이 높은 여러 개의 세라믹 패치 안테나 구조를 사용하고 패치 안테나간 신호 연결은 PCB 신호선을 사용하여 연결하게 되는데, 예를 들어, 도 18 또는 도 19와 같이 4개의 세라믹 패치 안테나가 동일 평면상에 배열된 구조의 경우, 각각의 단일 세라믹 패치 안테나의 빔폭도 좁고 유전체 상단면에 위치한 방사 전도체(20)에서 방사를 하며 패치를 제외한 주변의 유전체 세라믹(10)은 자체 유전손실에 의하여 지향 방향 외에 인접된 패치 안테나 방향이나 주변 방향(배열된 다른 패치 안테나)으로 방사되는 불필요한 신호를 감쇄 시킬 수 있으며, 안테나들 사 이에 유전 손실이 적은 에어(air) 층을 활용하므로 원하는 방향으로 이득을 올리고 빔폭을 줄일 수 있게 되어 ICS 중계기의 격리 특성을 개선할 수 있다.

또 다른 구현 방법으로, 유전체 세라믹 블록 1개에 다수의 전도성 방사 패턴을 구현하여 어레이 안테나를 만드는 방법을 생각할 수 있으나, 이 경우 안테나 소형화는 이룰 수 있지만 유전체 블록 자체의 유전체 손실에 의한 이득 저하와 협소한 대역폭 및 중량이 무거워지기 때문에 중계기 안테나로 사용하기에는 바람직하지 않다.

ICS 중계기와 같이 안테나가 모두 세트 내부에 내장되고 안테나가 서로 대향하여 설치되는 구조(즉, 안테나가 각각 세트 전면과 후면에 설치되는 구조)에서는 안테나 이득뿐만 아니라 60dB이상의 격리 특성 개선이 필요하므로, 어레이 타입의 PCB 안테나를 안테나 이득 및 격리 특성 개선을 위하여 PCB기판 상단면에 1x2개 혹은 2x2개의 전도성 방사체(패치)를 형성하고 도 20과 같이 PCB 하단에 PCB 하단면과 일정한 간격으로 접지판을 이격하여 PCB 전체 면적에 해당하는 전도성 접지판과 PCB 기판 사이에 에어 갭(Air gap)을 형성하며, 전도성 접지판의 측면에 적어도 하나 이상의 전도성 접지면을 안테나 상단면을 향해 연장시켜 설치함으로써 안테나의 격리 특성을 개선할 수 있다. 이때, 도시된 바와 같이, 가능하면 접지면의 모든 방향의 모서리 측면을 안테나 상단면을 향해 수직으로 연장시키는 것이 바람직하다.

또한, PCB 타입의 어레이 안테나와 접지면을 고정하고 전체적인 높이를 얇게 만들기 위해서는, PCB두께를 4~5mm까지 두껍게 제작하여 PCB자체의 하단면에 전 도성 접지면을 형성하거나 혹은 PCB 하단면에 위치한 전도성 접지판과 양면 전도성 테입으로 부착시킬 수 있으나, PCB기판 자체의 유전 손실에 의한 안테나 이득 저하와 제조 단가가 증가되므로 PCB 기판이 휘지 않도록 범용 두께(0.4~3mm)의 얇은 PCB기판을 사용하여 어레이 안테나를 제작하고 전도성 접지판과 PCB타입의 어레이 안테나가 일정한 에어 갭(Air gap)을 형성하며 안테나 전체 높이를 슬림(slim)하게 고정할 수 있도록 안테나 성능에 영향을 주지 않는 낮은 비유전율 수준의 양면 전도성 테입이 부착된 폼(foam)으로 고정함으로써, 안테나 성능을 개선할 수 있고 높이도 낮출 수 있다.

한편, 어레이 구조의 안테나를 사용하여 상호 반대 면에 위치한 ICS 중계기(100)(도1 참조)의 세트(SET) 내부에서 격리 특성을 개선할 경우, 안테나1(110)은 도 18 혹은 도 19의 안테나를 사용하고 안테나2(120)는 도 16 혹은 도 17의 안테나를 사용하여 이득이 강한 방향이 서로 겹치지 않도록 사용하거나, 안테나1(110)과 안테나2(120)를 형상이 비슷한 구조(예를 들면, 세라믹 패치 안테나를 사용할 경우 도 18과 도 18구조 혹은 도 19과 도 19구조를 사용하고, 얇은 PCB 안테나를 사용할 경우 도 16과 도 16 혹은 도 17과 도 17의 동일한 구조)의 안테나를 사용하고 각각의 안테나 이득이 강한 방향이 겹치지 않도록 수평면을 기준으로 회전시키거나 안테나 지향 각도를 변경해서 격리 특성을 개선하는 방법이 바람직하다.

또한, 안테나1은 이득을 향상 시키거나, 안테나2와 동일 방향으로 이득이 높은 부분이 겹치지 않도록 하기 위하여, 도 14 및 도 15에 적용한 방법과 동일하게 독립 방사체(50) 또는 접지 판(60)을 추가하여 격리 특성 및 이득을 개선할 수도 있다.

이와 같은 격리 특성 개선 방법의 원리를 설명하면 다음과 같다.

안테나 1은 지향 방향으로 안테나 이득을 갖는 반면 안테나 뒷면으로도 신호 방사(backlobe)가 일어나며, 이때 지향 방향(안테나 앞면)으로 안테나 이득이 강하면 안테나 뒷면으로도 상대적으로 강한 신호 방사(backlobe)가 일어나게 된다. 이때, 안테나 2에서 안테나 이득이 강한 동일 방향인 경우 상대편 안테나의 신호 방사를 많이 수신하면 격리 특성이 나빠지고, 안테나 1의 상대적으로 강한 신호 방사 방향에 대하여 안테나 2의 수신 방향의 이득이 낮으면 격리 특성이 좋아지는 현상을 이용한다.

동일한 안테나를 사용하고 각각의 안테나 이득이 강한 방향으로 엇갈리도록 배열하여 약간의 개선이 가능해지기는 하지만, 전 방향에 대하여 한계가 있으므로 이보다는 안테나 자체 설계를 달리하여 안테나 이득 방향이 서로 다르도록 설계를 한 후, 격리 특성이 최대가 되도록 안테나를 배열하여 개선하는 방법이 효율 적이다. 이 경우, 안테나는 중계기 앞뒤에 위치한 즉, 서로 반대방향을 향하는 구조에서 뿐만 아니라, 중계기에서 동일 평면상에 위치한 구조에서도 동일하게 격리(isolation) 특성을 향상시킬 수 있다.

35x35x10mm 크기의 유전체 블록에 도 5의 형상으로 방사 패치를 도포하고, 그와 같은 광대역 패치 안테나의 특성을 35x35x10mm 크기의 도 4와 같은 일반적인 세라믹 패치 안테나의 특성과 비교한 결과, 다음의 표 1에 나타낸 바와 같이,

	대역폭	Beam Width	송신단 이득	수신단 이득	측정Ground
기존 세라믹 패치 안테나	250MHz	82	4.5dBi 5.0dBi	3.4dBi 2.4dBi	100x100mm
광대역 패치 안테나	400MHz	97	5.5dBi 5.0dBi	5.5dBi 5.5dBi	60x60mm

본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 대역폭이 150MHz 이상 우수하였으며, V-pole 이득이 종래의 패치 안테나에 비해 2~3dBi 이상 우수하였다. 또한, 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나는 빔폭이 15도 이상 넓어서 펨토셀에 적용이 가능하며, 빔폭은 120도 까지 확장이 가능하다. 이에 따라 측정 그라운드가 60x60mm 이하로 작은 조건에서도 100x100mm 그라운드 조건의 기존 세라믹 패치 안테나에 비하여 성능이 모두 우수함을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 일반적인 ICS 중계기를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 일반적인 이중대역 안테나의 예를 나타낸 도면이다.

도 3은 일반적인 이중대역 안테나의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 4는 일반적인 유전체 세라믹 패치 안테나를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제3 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제4 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제5 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제6 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 11은 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제7 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 12는 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제8 실시 예를 나타낸 도면이 다.

도 13은 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제9 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 14는 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제10 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 15는 본 발명에 따른 광대역 패치 안테나의 제11 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 16은 어레이 안테나 구조를 갖는 광대역 패치 안테나의 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 17은 어레이 안테나 구조를 갖는 광대역 패치 안테나의 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 18은 어레이 안테나 구조를 갖는 광대역 패치 안테나의 제3 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 19는 어레이 안테나 구조를 갖는 광대역 패치 안테나의 제4 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 20은 어레이 안테나 구조를 갖는 광대역 패치 안테나의 제5 실시 예를 나타낸 도면이다.

Claims (23)

1. 비유전율을 갖는 다면체의 유전체 블록; 및

   상기 유전체 블록의 상면에 도포되며, 외곽선이 적어도 하나의 테이퍼 곡선부분을 포함하도록 형성된 방사 패치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방사 패치는 서로 길이가 상이하게 형성된 복수의 테이퍼 곡선부분을 포함하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 방사 패치는 볼록한 형상의 테이퍼 곡선부분 및 적어도 하나의 직선부분이 포함되도록 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 방사 패치는 볼록한 복수의 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 골을 이루도 록 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 골을 이루는 각각의 상기 테이퍼 곡선의 기울기를 조정하여 빔폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 방사 패치는 볼록한 복수의 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 산을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 방사 패치는 오목한 복수의 테이퍼 곡선부분이 서로 만나 산을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
8. 비유전율을 갖는 다면체의 유전체 블록; 및

   상기 유전체 블록의 상면에 도포되며, 외곽선이 적어도 다섯 이상의 직선으 로 연결된 다각형으로 형성된 방사 패치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 방사 패치는 외곽선에 적어도 하나의 골을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 방사 패치는 외곽선에 서로 다른 길이를 갖는 둘 이상의 직선부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
11. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 유전체 블록의 하면에 형성된 접지 전극; 및

    상기 유전체 블록을 관통하며, 상기 방사 패치에 전기적으로 연결되고 상기 및 상기 접지 전극에 개방된 피딩 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 방사 패치는 서로 마주보는 두 변의 길이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 방사 패치 및 상기 접지 전극과 분리되어 있으며, 상기 방사 패치의 상측 또는 측면에 형성된 적어도 하나의 독립 방사체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
14. 제 11항에 있어서,

    상기 방사 패치와 분리되어 있으며, 상기 방사 패치의 측면에 상기 접지 전극과 연결되어 형성된 적어도 하나의 접지 판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
15. 제 11항에 있어서,

    상기 방사 패치와 상기 접지 전극을 전기적으로 연결하여 1/4 파장으로 구현 하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
16. PCB 기판;

    상기 PCB 기판의 상면에 동일한 형상으로 복수 개 배열되어 도포된 방사 패치; 및

    각각의 상기 방사 패치를 전기적으로 연결하는 신호 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 PCB 기판과의 사이에 에어 갭(Air gap)이 형성되도록, 폼(foam)에 의해 고정된 접지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 접지판의 모서리 측면 중 적어도 일 측면이 상방을 향해 수직으로 연장된 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
19. PCB 기판;

    상기 PCB 기판 위에 배열된 복수의 유전체 블록;

    각각의 상기 유전체 블록의 상면에 도포된 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 형상으로 도포된 방사 패치; 및

    상기 PCB 기판의 하면에 각각의 상기 방사 패치를 전기적으로 연결하는 신호 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 패치 안테나.
20. 복수의 안테나가 설치되는 중계기에 있어서,

    상기 복수의 안테나 중 적어도 하나는 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 의한 방사 패치를 구비하며,

    상기 복수의 안테나 중 상호 반대 면에 설치되는 안테나는 이득이 강한 부분이 엇갈리도록 설치되는 것을 특징으로 하는 중계기.
21. 복수의 안테나가 설치되는 중계기에 있어서,

    제1 PCB 기판의 상면에 동일한 형상으로 복수 개 배열되어 도포된 방사 패치, 및 각각의 상기 방사 패치를 전기적으로 연결하는 신호 라인을 구비한 제1 안테나; 및

    제2 PCB 기판의 상면에 복수의 유전체 블록이 배열되며, 각각의 상기 유전체 블록의 상면에 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항의 형상으로 제2 방사 패치가 도포되고, 각각의 상기 제2 방사 패치가 전기적으로 연결된 제2 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기.
22. 제 21항에 있어서, 상기 제1 안테나는,

    상기 제1 PCB 기판과의 사이에 에어 갭이 형성되도록, 폼에 의해 고정된 접지판이 구비된 것을 특징으로 하는 중계기.
23. 제 22항에 있어서, 상기 제1 안테나는,

    상기 접지판의 모서리 측면 중 적어도 일 측면이 상방을 향해 수직으로 연장된 것을 특징으로 하는 중계기.

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