KR20120086840A - Base station antenna structure having dual-band dipole element array - Google Patents

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김정호
신형수
육태경
김중관
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A base station antenna having a dual-band dipole element array structure is provided to support a dual band in a signal base plate due to a zigzag pattern of dipole element arrays. CONSTITUTION: A base plate(100) functions as a reflector reflecting transmitting/receiving electric waves. A first dipole element array(110) provides a radiation function of a first band. A second dipole element array(120) provides a radiation function of a second band. The first and second dipole element arrays are arranged to cross each other. A power supply network provides an individualized phase control function for dipole elements(112,122).

Description

듀얼밴드의 다이폴 소자 배열 구조를 구비한 기지국 안테나{Base station antenna structure having dual-band dipole element array}Base station antenna structure having dual-band dipole element array

본 발명은 다이폴 소자가 배열된 기지국 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 듀얼밴드를 가지면서도 밴드 간의 상호간섭이 적은 다이폴 소자의 배열 구조를 갖는 기지국 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a base station antenna in which dipole elements are arranged, and more particularly, to a base station antenna having an array structure of dipole elements having dual bands and low interference between bands.

이동통신시스템에서 기지국 안테나는 RF신호를 공급하는 급전부와, RF신호를 자유공간으로 전파시키는 방사소자와, 위상을 조절하여 빔 틸팅 등 방사패턴을 제어하는 위상천이기와, 사이드로브(sidelobe)를 줄이는 반사판 등으로 구성된다.In a mobile communication system, a base station antenna includes a power supply unit for supplying an RF signal, a radiation element for propagating the RF signal in a free space, a phase shifter for controlling a radiation pattern such as beam tilting by adjusting a phase, and a sidelobe. It consists of a reflector and so on.

통상적으로 기지국 안테나의 방사소자는 다중경로 페이딩(fading) 문제를 해결하기 위해 수평편파 다이폴 소자와 수직편파 다이폴 소자가 상호 90도를 이루도록 배열된 이중 편파 안테나 형태로 제공된다.Typically, the radiating element of the base station antenna is provided in the form of a dual polarized antenna in which the horizontally polarized dipole element and the vertically polarized dipole element are arranged at 90 degrees to each other to solve the multipath fading problem.

하지만, 상기와 같은 구조를 갖는 기지국 안테나는 수평편파 다이폴 소자와 수직편파 다이폴 소자가 상호 교차하는 방사패턴을 갖게 됨으로 인해 각 방사소자의 전자계 신호가 상호 간섭하여 통신품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 방사소자들을 안테나의 길이방향으로 배열할 경우, 안테나의 이득은 방사소자의 수와 간격에 의해 결정되므로 안테나의 전체 크기가 과도하게 증가하게 되는 취약점이 있다.However, the base station antenna having the structure as described above may have a radiation pattern in which the horizontally polarized dipole element and the vertically polarized dipole element cross each other, which may cause a problem in that communication quality of each radiating element may interfere with each other, thereby degrading communication quality. . In addition, when the radiating elements are arranged in the longitudinal direction of the antenna, the gain of the antenna is determined by the number and spacing of the radiating elements, so that the overall size of the antenna is excessively increased.

상기와 같은 문제와 관련하여 제안된 기술로는 미국특허출원 제1998-172329호, 제2003-660980호 등에 개시된 안테나 구조를 들 수 있다.Techniques proposed in connection with the above problems include antenna structures disclosed in US Patent Application Nos. 1998-172329, 2003-660980, and the like.

미국특허출원 제1998-172329호에서는 지그재그 형태로 단일밴드의 방사소자를 배열하여 안테나의 길이를 단축시킨 형태를 갖는 안테나를 개시하고 있다. 그러나, 이와 같이 단일밴드의 방사소자들로만 이루어진 안테나는 듀얼밴드를 지원하고자 할 경우 이종 밴드의 송수신을 위한 안테나 배열이 상기 안테나와는 별도로 추가되어야 하므로 안테나의 크기를 줄이기가 곤란하고 경제성이 좋지 않은 문제가 있다.US Patent Application No. 1998-172329 discloses an antenna having a form in which a single band radiating element is arranged in a zigzag form to shorten the length of the antenna. However, if the antenna consisting of only a single band of the radiating element is to support the dual band, it is difficult to reduce the size of the antenna and the economy is not good because the antenna array for transmitting and receiving the heteroband must be added separately from the antenna There is.

미국특허출원 제2003-660980호에서는 안테나의 중앙에 저주파 대역 방사소자가 배열되고 그 양측에 고주파 대역 방사소자가 배열되며, 빔의 다운틸팅을 위해 이동막대에 의해 방사소자들이 일괄적으로 이동 가능하게 설치된 구조를 개시하고 있다. 그러나, 이 경우에는 방사소자들을 독립적으로 빔 틸팅하는 것이 곤란하여 위상 조절이 용이하지 않은 문제가 있다.In U.S. Patent Application No. 2003-660980, a low frequency band radiating element is arranged at the center of the antenna and a high frequency band radiating element is arranged at both sides thereof, and the radiating elements can be collectively moved by a moving rod for down tilting of the beam. The installed structure is disclosed. In this case, however, it is difficult to independently tilt the radiating elements, which makes it difficult to adjust the phase.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 하나의 베이스 플레이트 상에 듀얼밴드를 지원하는 방사소자들이 배열되고 방사소자들 간의 상호 간섭을 최소화하도록 다이폴 소자들이 지그재그(Zigzag) 형태로 이격된 구조를 가진 기지국 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and the dipole elements are arranged in a zigzag form to minimize the mutual interference between the radiators and the radiating elements supporting dual bands are arranged on one base plate. The purpose is to provide a base station antenna having a structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 지그재그 형상으로 배열되어 제1 밴드의 방사기능을 제공하는 제1 다이폴 소자 어레이; 및 상기 제1 다이폴 소자 어레이에 대하여 엇갈리는 패턴으로 상기 베이스 플레이트 상에 지그재그 형상으로 배열되어 제2 밴드의 방사기능을 제공하는 제2 다이폴 소자 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나를 개시한다.The present invention to achieve the above object is a base plate; A first dipole element array arranged in a zigzag shape on the base plate to provide a radiation function of a first band; And a second dipole element array arranged in a zigzag shape on the base plate in a staggered pattern with respect to the first dipole element array to provide a radiation function of a second band.

상기 제1 다이폴 소자 어레이 및 제2 다이폴 소자 어레이를 형성하는 다이폴 소자로는 수평 다이폴 소자와 수직 다이폴 소자가 상호 90도를 이루도록 배치된 사각 다이폴 소자가 채용될 수 있다.As a dipole element forming the first dipole element array and the second dipole element array, a rectangular dipole element in which a horizontal dipole element and a vertical dipole element are disposed at 90 degrees to each other may be employed.

상기 베이스 플레이트는 장방형의 몸체를 가지며, 상기 제1 다이폴 소자 어레이 및 제2 다이폴 소자 어레이의 다이폴 소자들은 상기 베이스 플레이트에 2열로 배열되되, 상기 지그재그 패턴에 의해 상기 제1 다이폴 소자 어레이의 다이폴 소자와 제2 다이폴 소자 어레이의 다이폴 소자가 상기 베이스 플레이트의 길이방향을 따라 교호적으로 배열될 수 있다.The base plate has a rectangular body, and the dipole elements of the first dipole element array and the second dipole element array are arranged in two rows on the base plate, and the dipole elements of the first dipole element array are arranged by the zigzag pattern. The dipole elements of the second dipole element array may be alternately arranged along the longitudinal direction of the base plate.

본 발명은 상기 베이스 플레이트의 배면에 형성되어 다이폴 소자들에 대하여 개별 위상제어 기능을 제공하는 마이크로스트립 위상천이기 구조의 급전 네트워크를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include a feed network having a microstrip phase shifter structure formed on the rear surface of the base plate to provide individual phase control functions for the dipole elements.

본 발명에 따른 기지국 안테나는 다이폴 소자들이 지그재그 패턴으로 배열되어 안테나의 전체 크기가 단축되면서도 하나의 베이스 플레이트 내에서 듀얼밴드를 지원할 수 있다.The base station antenna according to the present invention can support dual band in one base plate while dipole elements are arranged in a zigzag pattern while reducing the overall size of the antenna.

본 발명에 따르면 각 밴드마다 다이폴 소자 어레이가 지그재그 패턴으로 배열됨으로써 다이폴 소자들 간에 아이솔레이션(Isolation)이 효과적으로 이루어질 수 있으므로 동일 밴드에 속한 다이폴 소자들 간의 상호간섭이 방지될 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since dipole element arrays are arranged in a zigzag pattern for each band, isolation between dipole elements can be effectively performed, and thus, mutual interference between dipole elements belonging to the same band can be prevented.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 도 1의 배면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 안테나의 구성을 도시한 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a perspective view showing the configuration of a base station antenna according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1,
3 is a rear view of FIG. 1;
4 is a plan view illustrating a configuration of a base station antenna according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나의 구성을 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a base station antenna according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나는 베이스 플레이트(100)와, 베이스 플레이트(100)의 길이방향으로 복수개의 다이폴 소자(111)가 지그재그 형상으로 배열되어 형성된 제1 다이폴 소자 어레이(110)와, 복수개의 다이폴 소자(121)가 지그재그 형상으로 배열되어 형성되고 상기 제1 다이폴 소자 어레이(110)와는 엇갈리는 패턴을 갖는 제2 다이폴 소자 어레이(120)를 포함한다.1 and 2, a base station antenna according to an exemplary embodiment of the present invention includes a base plate 100 and a plurality of dipole elements 111 arranged in a zigzag shape in a longitudinal direction of the base plate 100. The first dipole device array 110 and the plurality of dipole devices 121 are arranged in a zigzag shape and include a second dipole device array 120 having a pattern that is different from the first dipole device array 110. .

베이스 플레이트(100)는 다이폴 소자 어레이(110,120)를 지지하는 동시에 송수신 전파를 반사하는 반사판의 기능을 제공한다. 베이스 플레이트(100)는 실질적으로 장방형 몸체를 갖는 것이 바람직하다.The base plate 100 supports the dipole element arrays 110 and 120 and provides a function of a reflecting plate that reflects transmission and reception radio waves. The base plate 100 preferably has a substantially rectangular body.

제1 다이폴 소자 어레이(110)는 베이스 플레이트(100)의 길이방향으로 지그재그 형상을 이루도록 배열되어 제1 밴드의 방사기능을 제공한다.The first dipole element array 110 is arranged to form a zigzag shape in the longitudinal direction of the base plate 100 to provide a radiation function of the first band.

제2 다이폴 소자 어레이(120)는 제1 다이폴 소자 어레이(110)의 지그재그 형상과 엇갈리는 지그재그 형상을 이루도록 배열되어 제2 밴드의 방사기능을 제공한다.The second dipole element array 120 is arranged to form a zigzag shape that is staggered with the zigzag shape of the first dipole element array 110 to provide a radiation function of the second band.

제1 다이폴 소자 어레이(110)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)가 상호 엇갈리게 배열됨에 따라 베이스 플레이트(100)에는 길이방향으로 제1 다이폴 소자 어레이(110)에 속한 다이폴 소자(111)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)에 속한 다이폴 소자(121)가 교호적으로 반복되는 2열의 다이폴 소자 어레이가 형성된다.As the first dipole element array 110 and the second dipole element array 120 are alternately arranged with each other, the base plate 100 has a dipole element 111 and a second part belonging to the first dipole element array 110 in the longitudinal direction. Two rows of dipole element arrays in which the dipole elements 121 belonging to the dipole element array 120 are alternately repeated are formed.

도 2에 도시된 바와 같이 제1 다이폴 소자 어레이(110)의 지그재그 형상과 제2 다이폴 소자 어레이(120)의 지그재그 형상은 베이스 플레이트(100)의 세로방향 중심선을 기준으로 실질적으로 상호 대칭을 이루게 된다.As shown in FIG. 2, the zigzag shape of the first dipole device array 110 and the zigzag shape of the second dipole device array 120 are substantially symmetrical with respect to the longitudinal center line of the base plate 100. .

제1 다이폴 소자 어레이(110)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)를 형성하는 각각의 다이폴 소자는 수평 다이폴(111a,121a)과 수직 다이폴(111b,121b)이 상호 직교하는 교차 다이폴 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 다이폴 소자의 수는 도면에 도시된 예에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.Each of the dipole elements forming the first dipole element array 110 and the second dipole element array 120 is configured in a cross dipole form in which the horizontal dipoles 111a and 121a and the vertical dipoles 111b and 121b are orthogonal to each other. It is preferable. In the present invention, the number of dipole elements is not limited to the example shown in the drawings and may be variously modified.

제1 다이폴 소자 어레이(110)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)에서 각각 지원하는 제1 밴드와 제2 밴드는 서로 다른 주파수 밴드이므로 제1 다이폴 소자 어레이(110)에 속한 다이폴 소자(111)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)에 속한 다이폴 소자(121)는 상이한 규격으로 구성된다. 여기서, 제1 밴드와 제2 밴드로는 통상의 이동통신시스템에서 표준화되어 있는 주파수 밴드들이 채용될 수 있으므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since the first band and the second band respectively supported by the first dipole device array 110 and the second dipole device array 120 are different frequency bands, the dipole devices 111 belonging to the first dipole device array 110 may be different from each other. The dipole elements 121 belonging to the second dipole element array 120 are configured to different standards. Here, as the first band and the second band, frequency bands that are standardized in a general mobile communication system may be employed, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 3에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(100)의 배면에는 빔 틸팅을 위하여 제1 다이폴 소자 어레이(110)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)에 대하여 위상제어와 함께 급전 기능을 제공하는 급전 네트워크(130)가 구비된다. 급전 네트워크(130)는 마이크로스트립 위상천이기 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 급전 네트워크(130)는 각각의 다이폴 소자에 대하여 독립적인 위상을 갖는 신호를 전달할 수 있으므로 개별 위상제어를 수행할 수 있다.As shown in FIG. 3, a rear surface of the base plate 100 includes a power supply network that provides a power supply function with phase control to the first dipole element array 110 and the second dipole element array 120 for beam tilting. 130 is provided. The feed network 130 is preferably configured in the form of a microstrip phase shifter. Since the power supply network 130 may transmit a signal having an independent phase for each dipole device, individual phase control may be performed.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 4에 도시된 바와 같이 제1 다이폴 소자 어레이(110)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)를 형성하는 각각의 다이폴 소자(112,122)가 사각 다이폴 형태로 구성된 기지국 안테나가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, a base station antenna in which each of the dipole elements 112 and 122 forming the first dipole element array 110 and the second dipole element array 120 is formed in a rectangular dipole form. May be provided.

사각 다이폴 형태의 다이폴 소자(112,122)는 사각의 인쇄회로기판(112a,122a) 상에 상호 교차하는 다이폴 방사 패턴(112b,122b)이 형성된 소자로서 전술한 실시예에 비해 개선된 이득 특성과 지향성을 제공한다.The dipole elements 112 and 122 of the rectangular dipole type are devices on which the dipole radiation patterns 112b and 122b intersect each other on the rectangular printed circuit boards 112a and 122a and have improved gain characteristics and directivity compared to the above-described embodiment. to provide.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 기지국 안테나는 베이스 플레이트(100) 상에 제1 다이폴 소자 어레이(110)와 제2 다이폴 소자 어레이(120)가 상호 엇갈리는 패턴으로 지그재그 형상으로 배열된 구조에 의해 안테나의 크기가 단축되면서도 듀얼밴드의 방사특성을 지원하고 각 다이폴 소자 어레이를 이루는 다이폴 소자들 간에 상호간섭이 발생하지 않는 현저한 효과를 제공할 수 있다.The base station antenna according to the present invention having the above configuration has a structure in which the first dipole element array 110 and the second dipole element array 120 are arranged in a staggered pattern in a staggered pattern on the base plate 100. While the size of the antenna is shortened, it can support the dual band radiation characteristics and provide a remarkable effect that no interference occurs between the dipole elements of each dipole element array.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

100: 베이스 플레이트 110: 제1 다이폴 소자 어레이
111,121,112,122: 다이폴 소자 120: 제2 다이폴 소자 어레이
130: 급전 네트워크100: base plate 110: first dipole element array
111,121,112,122: dipole element 120: second dipole element array
130: feeding network

Claims (4)

다이폴 소자의 배열구조를 갖는 기지국 안테나에 있어서,
베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트 상에 지그재그 형상으로 배열되어 제1 밴드의 방사기능을 제공하는 제1 다이폴 소자 어레이; 및
상기 제1 다이폴 소자 어레이에 대하여 엇갈리는 패턴으로 상기 베이스 플레이트 상에 지그재그 형상으로 배열되어 제2 밴드의 방사기능을 제공하는 제2 다이폴 소자 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나.A base station antenna having an array structure of dipole elements,
Base plate;
A first dipole element array arranged in a zigzag shape on the base plate to provide a radiation function of a first band; And
And a second dipole element array arranged in a zigzag shape on the base plate in a staggered pattern with respect to the first dipole element array to provide a radiation function of a second band. 제1항에 있어서,
상기 제1 다이폴 소자 어레이 및 제2 다이폴 소자 어레이를 형성하는 다이폴 소자는 수평 다이폴 소자와 수직 다이폴 소자가 상호 90도를 이루도록 배치된 사각 다이폴 소자인 것을 특징으로 하는 기지국 안테나.The method of claim 1,
And a dipole element forming the first dipole element array and the second dipole element array is a rectangular dipole element arranged such that a horizontal dipole element and a vertical dipole element form 90 degrees to each other. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 장방형의 몸체를 가지며,
상기 제1 다이폴 소자 어레이 및 제2 다이폴 소자 어레이의 다이폴 소자들은 상기 베이스 플레이트에 2열로 배열되되, 상기 지그재그 패턴에 의해 상기 제1 다이폴 소자 어레이의 다이폴 소자와 제2 다이폴 소자 어레이의 다이폴 소자가 상기 베이스 플레이트의 길이방향을 따라 교호적으로 배열된 것을 특징으로 하는 기지국 안테나.The method according to claim 1 or 2,
The base plate has a rectangular body,
The dipole elements of the first dipole element array and the second dipole element array are arranged in two rows on the base plate, and the dipole elements of the first dipole element array and the dipole elements of the second dipole element array are arranged by the zigzag pattern. A base station antenna, characterized in that alternately arranged along the longitudinal direction of the base plate. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 베이스 플레이트의 배면에 형성되어 다이폴 소자들에 대하여 개별적인 위상제어 기능을 제공하는 마이크로스트립 위상천이기 구조의 급전 네트워크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나.The method according to claim 1 or 2,
And a feeding network having a microstrip phase shifter structure formed on a rear surface of the base plate to provide individual phase control functions for the dipole elements.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517777B1 (en) * 2014-01-29 2015-05-07 주식회사 굿텔 Multi band dipole antenna system

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