KR20140052409A - Ｍｉｍｏ용 수평 편파 무지향성 안테나 - Google Patents

Ｍｉｍｏ용 수평 편파 무지향성 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR20140052409A
KR20140052409A KR1020120118489A KR20120118489A KR20140052409A KR 20140052409 A KR20140052409 A KR 20140052409A KR 1020120118489 A KR1020120118489 A KR 1020120118489A KR 20120118489 A KR20120118489 A KR 20120118489A KR 20140052409 A KR20140052409 A KR 20140052409A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
port
radiating element
signal terminal
phase
Prior art date
Application number
KR1020120118489A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101412135B1 (ko
Inventor
김상기
최홍기
차이링즈
Original Assignee
주식회사 감마누
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 감마누 filed Critical 주식회사 감마누
Priority to KR1020120118489A priority Critical patent/KR101412135B1/ko
Publication of KR20140052409A publication Critical patent/KR20140052409A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101412135B1 publication Critical patent/KR101412135B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/062—Two dimensional planar arrays using dipole aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

본 발명은 MIMO용 수평 편파 무지향성 안테나에 관한 것으로서, 수평 편파 무지향 안테나에 있어서, 제1신호단 및 제1접지단을 포함하는 제1방사소자; 상기 제1방사소자와 수직으로 배치되며, 제2신호단 및 제2접지단을 포함하는 제2방사소자; 및 상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자에 신호를 급전하는 급전부를 포함하되, 상기 급전부는 각 신호단에 복수의 포트(port) 신호를 급전하고,상기 복수의 포트(port) 신호는 서로 다른 위상 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

ＭＩＭＯ용 수평 편파 무지향성 안테나{Horizontal polarized omni-directional antenna for MIMO}
본 발명은 MIMO용 수평 편파 무지향성 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안테나의 개수를 늘리거나 편파의 개수를 늘리지 않더라도 복수의 독립적인 안테나 포트를 구현할 수 있고, 이를 통해 MIMO(Multiple Input Multiple Output)용으로 이용될 수 있는 수평 편파 무지향성 안테나에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발달에 따라 4세대 이동통신이라고 불리는 LTE(Long Term Evolution)에서는 전파의 공간적인 산란을 이용하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기법이 적극적으로 사용되어 지고 있다. 2010년에 발표된 3GPP Release 10 규격의 LTE Advanced 에서는 8 x 8 MIMO까지 지원하고 있다.
MIMO 기법은 송수신용 안테나를 여러 개 이용하여 전송속도를 증가하는 기술로서, 이를 구현하기 위해서는 복수의 독립적인 안테나 포트가 필요하게 된다. 2 x 2 MIMO의 경우 2개의 독립적인(엄밀히는 상관 관계 즉, Correlation이 적은) 안테나 포트(port)가 필요하며, 4 x 4 및 8 x 8 MIMO의 경우 각각 4개와 8개의 독립적인 안테나 포트가 필요하다.
한편, 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성하기 위한 기술들은 여러 가지가 존재하는데, 대표적으로 공간 다이버시티 기술, 편파 다이버시티 기술 등이 MIMO 구현을 위해 이용되고 있다.
먼저, 공간 다이버시티(space diversity) 기술이란, 일정한 거리로 이격된 복수의 안테나를 이용하여 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성하는 기술이다.
다음으로, 편파 다이버시티(polarization diversity) 기술이란, 하나의 안테나에서 서로 직교하는 편파를 구현하여 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성하는 기술이다. 즉, 편파의 독립성(orthogonality)을 이용하여 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성하는 기술이다.
하지만, 이러한 종래의 기술들은, 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성하기 위하여 복수의 안테나를 설치하는 것이 필요했으며, 복수의 안테나를 설치하지 않더라도 하나의 안테나에서 복수의 편파를 구현하는 것이 필요했다.
따라서, 이렇게 복수의 안테나를 설치(공간 다이버시티)하거나 복수의 편파를 구현(편파 다이버시티)하지 않더라도, 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성할 수 있는 새로운 개념의 MIMO용 안테나가 요구되고 있다.
본 발명은 단일 안테나와 단일 편파를 이용하여 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성하는 것을 해결과제로 한다. 특히, 하나의 안테나에서 하나의 수평 편파(horizontal polarization)만을 이용하여 복수의 안테나 포트를 형성하는 것을 해결과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나는, 제1신호단 및 제1접지단을 포함하는 제1방사소자; 상기 제1방사소자와 수직으로 배치되며, 제2신호단 및 제2접지단을 포함하는 제2방사소자; 및 상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자에 신호를 급전하는 급전부를 포함하되, 상기 급전부는 각 신호단에 복수의 포트(port) 신호를 급전하고, 상기 복수의 포트(port) 신호는 서로 다른 위상 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나는, 수평 편파 만을 이용하여, 복수의 안테나 포트를 형성할 수 있다.
또한, 상기 복수의 포트 신호는, A 포트 신호 및 B 포트 신호일 수 있고, 상기 급전부는 1) 상기 A 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 앞서게 하고, 2) 상기 B 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 지연시킬 수 있다.
또한, 상기 복수의 포트 신호는, A 포트 신호 및 B 포트 신호일 수 있고, 상기 급전부는 1) 상기 A 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 지연시키고, 2) 상기 B 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 앞서게 할 수 있다.
또한, 상기 급전부는 90도 하이브리드 회로를 포함하며, 각 포트 신호에 대하여 90도의 위상 차가 나는 2개의 신호들을 생성한 뒤에 급전에 이용할 수 있다.
또한, 상기 A 포트 신호 및 상기 B 포트 신호는 동일한 무지향의 방사 패턴을 갖지만, 전계의 회전 방향이 서로 반대방향일 수 있다.
또한, 상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자는 다이폴(dipole) 소자로 구성될 수 있으며, 턴스타일(turnstile) 안테나의 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자는 중앙에 슬롯이 형성된 방사소자로 구성될 수 있으며, 크로스 슬롯(cross-slot) 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 슬롯은, 수직 방향으로 형성되며, 0.5 내지 1 파장의 길이로 형성될 수 있다.
본 발명은 복수의 안테나를 이용하거나 복수의 편파를 이용하지 않아도 복수의 안테나 포트를 형성할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 하나의 안테나 및 하나의 편파만을 이용하더라도 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성할 수 있으며, 이러한 독립적인 안테나 포트들을 통해 MIMO를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 수평 편파 무지향 안테나만을 이용하여, 복수의 독립적인 안테나 포트를 형성할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 하나의 수평 편파 무지향 안테나만을 이용하여, 동일한 옴니(무지향) 방사 패턴을 갖지만 위상 특성이 서로 달라 독립될 수 있는 2개의 독립적인 안테나 포트를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 수평 편파 무지향 안테나를 통해 형성되는 2개의 독립적인 안테나 포트가 위상 특성만 다를 뿐 서로 동일한 크기의 방사 패턴을 가지고 있으므로, 2개의 안테나 포트의 커버리지(coverage)가 동일하다. 따라서, 본 발명은 MIMO 구현을 위한 다이버시티 효과가 방향(전파의 입사 방향)에 관계없이 일정하다.
또한, 본 발명은 수직방향의 슬롯이 형성된 방사소자들을 이용하여 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나를 형성할 수도 있으며, 이러한 구조를 통해 수평 편파 무지향 안테나의 수평 방향의 사이즈를 축소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 급전부가 포함할 수 있는 하이브리드 회로를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도그본(dog-bone) 형상의 슬롯이 형성된 방사소자를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수평 편파 무지향 안테나에 포함될 수 있는, 제1방사소자 및 제2방사소자의 개별적인 방사 패턴(magnitude)을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 수평 편파 무지향 안테나를 통해 방사되는, 2개의 포트 신호(포트 A, 포트 B)의 방사 패턴(magnitude)을 나타내는 그래프이다.
도 7은, 포트 A 신호의 방사 패턴(magnitude)의 순시 값을 나타내는 그래프이다.
도 8은, 포트 B 신호의 방사 패턴(magnitude)의 순시 값을 나타내는 그래프이다.
도 9는, 포트 A 신호 및 포트 B 신호의 방사 패턴의 위상 값을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 9를 직각 좌표계로 표현한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, '제1, 제2, 제3' 또는 A, B, C, D 등과 같은 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 상기 구성요소들의 속성이 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명은 수평 편파 무지향 안테나에 관한 발명이다. 여기서 수평 편파 무지향 안테나란, 전계가 대지에 대해서 수평인 전자파(수평 편파, horizontal polarization)를 방사 하고, 수평 방향에 대하여 무지향의 옴니(omni-directional) 방사 패턴을 가지는 안테나를 의미한다.
이러한 수평 편파 무지향 안테나는 당업자에게 자명한 범위내에서 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나를 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나는, 제1신호단 및 제1접지단을 포함하는 제1방사소자(100), 상기 제1방사소자와 수직으로 배치되며 제2신호단 및 제2접지단을 포함하는 제2방사소자(200), 상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자에 신호를 급전하는 급전부(300)를 포함한다.
또한, 상기 제1방사소자(100) 및 상기 제2방사소자(200)는 턴스타일(turnstile) 안테나의 형태로 배치될 수 있다.
상기 제1방사소자(100)는, 바람직하게는 다이폴(dipole)의 형태로 구성되며, 제1신호단(110)과 제1접지단(120)을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제1신호단(110)은 상기 급전부(300)와 연결되어서 신호를 송수신하며, 상기 제1접지단(120)은 접지판 또는 접지봉 등과 연결되어서 접지상태를 유지한다.
이러한 상기 제1방사소자(100)는, 도체 막대, 도체 판, 마이크로스트립 등 다양한 도체의 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2방사소자(200)도 마찬가지로 다이폴(dipole)의 형태로 구성되며, 제2신호단(210)과 제2접지단(220)을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제2신호단(210)은 상기 급전부(300)와 연결되어서 신호를 송수신하며, 상기 제2접지단(220)은 접지판 또는 접지봉 등과 연결되어서 접지 상태를 유지한다.
이러한 상기 제2방사소자(200)도 마찬가지로 도체 막대, 도체 판, 마이크로스트립 등 다양한 도체의 형태로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1방사소자(100)와 상기 제2방사소자(200)는, 지면에 수평인 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 수평 배치에 의해 상기 제1방사소자(100) 및 상기 제2방사소자(200) 모두 수평 편파를 가지게 된다.
또한, 상기 제1방사소자(100) 및 상기 제2방사소자(200)는 서로 수직인 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 도 1과 같이 서로 수직인 상태로 배치되는 것이 바람직한데, 이러한 수직 배치에 의해 수평 방향으로 무지향의 방사 패턴을 형성할 수 있기 때문이다.
상기 급전부(300)는, 상기 제1방사소자(100) 및 상기 제2방사소자(200)에 신호를 급전하는 구성이다. 구체적으로, 상기 급전부(300)는 상기 제1신호단(110) 및 상기 제2신호단(210)에 신호를 급전한다.
여기서 상기 급전부(300)는, 상기 각 신호단에 복수의 포트(port) 신호를 급전할 수 있는데, 예를 들어, 상기 제1신호단(110)에 A 포트 신호 및 B 포트 신호를 급전하고, 상기 제2신호단(210)에도 A 포트 신호 및 B 포트 신호를 급전할 수 있다. (바꾸어 말하면, A 포트 신호가 상기 제1신호단(110) 및 상기 제2신호단(210)에 급전되고, B 포트 신호도 상기 제1신호단(110) 및 상기 제2신호단(210)에 급전될 수 있다.)
이 경우 상기 복수의 포트 신호 신호들은, 상기 제1신호단(110) 및 상기 제2신호단(210)과의 관계에서 서로 다른 위상 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 1) 상기 A 포트 신호가 상기 제1신호단(110)에 위상이 90도 앞선 상태(0도)로 급전되고 상기 제2신호단(210)에 위상이 90도 지연된 상태(-90도, 위상 지연을 음수로 표시함)로 급전되면, 상기 B 포트 신호는 상기 제1신호단(110)에 위상이 90도 지연된 상태(-90도)로 급전되고 상기 제2신호단(210)에 위상이 90도 앞선 상태(0도)로 급전되는 것이 바람직하다. 또한, 반대로 2) 상기 A 포트 신호가 상기 제1신호단(110)에 위상이 90도 지연된 상태(-90도)로 급전되고 상기 제2신호단(210)에 위상이 90도 앞선 상태(0도)로 급전되면, 상기 B 포트 신호는 상기 제1신호단(110)에 위상이 90도 앞선 상태(0도)로 급전되고 상기 제2신호단(210)에 위상이 90도 지연된 상태(-90도)로 급전되는 것이 바람직하다.(참고로, 위상의 비교는 상기 제1신호단(110)과 상기 제2신호단(210) 사이에서 상대적으로 이루어지는 것을 전제한다. 예를 들어, 상기 제1신호단(110)에 위상이 90도 앞선 신호가 급전된다는 것은, 상기 제2신호단(210)에 급전되는 신호의 위상과 비교할 때 90도 앞선 신호가 급전된다는 의미이다. 또한, 상기 제2신호단(210)에 위상이 90도 지연된 신호가 급전된다는 것은, 상기 제1신호단(110)에 급전되는 신호의 위상과 비교할 때 90도 지연된 신호가 급전된다는 의미이다.)
이렇게 위상 특성에 차이를 두는 이유는, 이러한 위상 특성을 달리하는 급전 방식을 통해 상기 A 포트 신호의 방사 패턴과 상기 B 포트 신호의 방사 패턴이 서로 구분(독립)될 수 있기 때문이다. 구체적으로, 위에서 살펴본 급전 방식에 의해 A 포트 신호의 방사 패턴 및 B 포트 신호의 방사 패턴 모두 동일한 무지향의 방사 패턴으로 형성되지만, 전계의 방향이 시간적으로 서로 다른 상태로 형성된다. 따라서, 이러한 전계 방향의 시간상의 차이에 의해 상기 A 포트 및 상기 B 포트가 서로 구분되고 독립(엄밀히 말하면, 상관관계 즉 correlation이 적은 상태로)될 수 있다.
한편, 상기 급전부(300)는 90도 하이브리드 회로를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 2와 같은 90도 하이브리드 회로(310)를 포함할 수 있다.
위에서 살펴본 것처럼, 상기 급전부(300)는 각 포트 신호(A 포트 신호, B 포트 신호)들에 대하여 90도 위상 차가 나는 2개의 신호들을 생성한 뒤에 급전에 이용해야 하는데, 상기 90도 하이브리드 회로(310)를 이용하면 이러한 신호들을 용이하게 생성한 뒤에 급전에 이용할 수 있기 때문이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 일 실시예를 살펴보면, 90도 하이브리드 회로(310)의 두 입력단으로 A 포트 신호와 B 포트 신호가 입력된다. 1) 상기 A 포트 신호는 상기 90도 하이브리드 회로(310)를 통해, 상대적으로 위상이 90도 앞선 A 포트 신호(0도)와 상대적으로 위상이 90도 지연된 A 포트 신호(-90)로 분배되는데, 위상이 90도 앞선 A 포트 신호(0도)는 상기 제1신호단(110)으로 급전되고, 위상이 90도 지연된 A 포트 신호(-90도)는 상기 제2신호단(210)으로 급전된다. 2) 또한, 상기 B 포트 신호도 마찬가지로 상기 90도 하이브리드 회로(310)를 통해, 상대적으로 위상이 90도 앞선 B 포트 신호(0도)와 상대적으로 위상이 90도 지연된 B 포트 신호(-90)로 분배되는데, 위상이 90도 앞선 B 포트 신호(0)는 상기 제2신호단(210)으로 급전되고, 위상이 90도 지연된 B 포트 신호(-90)는 상기 제1신호단(110)으로 급전된다. 따라서, 이러한 90도 하이브리드 회로(310)를 통하여, 상기 A 포트 신호 및 상기 B 포트 신호가 서로 다른 위상 특성을 가진 상태로 급전될 수 있다.
이상에서 살핀 바와 같이 본 발명은, 하나의 수평 편파 무지향 안테나를 이용하여 복수의 포트 신호(예: A 포트, B 포트)를 서로 독립시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 안테나를 추가하거나 편파를 추가하지 않더라도, MIMO 환경을 구현할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나를 살펴본다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나는, 제1방사소자(400) 및 제2방사소자(500)가 중앙에 슬롯이 형성된 방사소자로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1방사소자(400) 및 상기 제2방사소자(500)는 도 3과 같이 서로 수직인 상태로 결합 될 수 있으며, 이러한 결합에 의해 크로스 슬롯(cross-slot) 구조를 형성할 수 있다.
한편, 상기 제1방사소자(400) 및 상기 제2방사소자(500)에 형성된 슬롯은 수직 방향으로 형성되는 것이 바람직하며, 0.5 내지 1 파장의 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 슬롯의 형상은 임피던스 매칭을 좋게 하기 위하여 도 4와 같이 도그본(dog-bone)의 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나는, 상기 제1방사소자(400) 및 상기 제2방사소자(500)를 크로스 슬롯(cross-slot) 구조로 형성한 구조적인 차이 이외에는, 위에서 살펴본 본 발명이 일 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 안테나와 실질적으로 동일한 특징을 갖는다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나는, 제1신호단(410), 제1접지단(420), 제2신호단(510) 및 제2접지단(520)을 포함하고 있으며, 위에서 살펴본 실시예와 동일한 특징을 갖는 급전부(300)도 포함하고 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나도 위에서 살펴본 것처럼, 단일 안테나 및 단일 편파(수평 편파) 조건에서 서로 독립된 복수의 안테나 포트(예: A 포트, B 포트)를 형성할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 10을 추가적으로 참조하여, 하나의 수평 편파 무지향 안테나에서 2개의 독립적인 안테나 포트가 형성되는 일 실시예를 상세하게 살펴본다.
이하에서 살펴볼 실시예는 다음과 같은 상태라고 가정한다.
1) 먼저, 급전의 정방향은 도 1 및 도 3에 표시되어 있는 X축 및 Y축 방향으로 하기로 한다.
2) 또한, 관찰자의 각도는 X축으로부터 Y축 방향으로 반시계 방향으로 정의한다.
3) 또한, A 포트의 신호는 제1방사소자(100, 400, y축 방향)에는 상대적으로 90도 빠른 상태(0도)로 급전되고, 제2방사소자(200, 500, x축 방향)에는 상대적으로 90도 지연된 상태(-90도)로 급전된다고 가정한다.
4) 또한, B 포트의 신호는 제1방사소자(100, 400, y축 방향)에는 상대적으로 90도 지연된 상태(-90도)로 급전되고, 제2방사소자(200, 500, x축 방향)에는 상대적으로 90도 앞선 상태(0도)로 급전된다고 가정한다.
도 5를 참조하면, 제1방사소자(100, 400, y축 방향) 및 제2방사소자(200, 500, x축 방향)의 방사 패턴(magnitude)을 확인할 수 있다.
구체적으로, 도 5의 상부 그래프를 참조하면, y축 방향으로 놓인 상기 제1방사소자가 형성하는 방사 패턴을 확인할 수 있고, 도 5의 하부 그래프를 참조하면 x축 방향으로 놓인 상기 제2방사소자가 형성하는 방사 패턴을 확인할 수 있다.
각 포트 신호(A 포트, B 포트)들이 90도의 위상 차가 있는 상태로 상기 제1방사소자(100, 400, y축 방향) 및 상기 제2방사소자(200, 500, x축 방향)에 급전되므로, 각 포트 신호(A 포트, B 포트)의 방사패턴은 도 6과 같이 무지향의 옴니 패턴으로 형성된다.
다만, 상기 A 포트 신호 및 상기 B 포트 신호는 위상 특성이 다른 상태로 급전되기 때문에, 전계의 회전 방향이 서로 반대 방향으로 형성된다.
구체적으로, 상기 제1방사소자(100, 400, y축 방향)의 위상이 상기 제2방사소자(200, 500, x축 방향)의 위상보다 90도 빠른, 상기 A 포트 신호의 경우에는, 전계가 도 6의 상부 그래프와 같이 시계 방향으로 회전하는 형태로 형성된다. 또한, 상기 제1방사소자(100, 400, y축 방향)의 위상이 상기 제2방사소자(200, 500, x축 방향)의 위상보다 90도 지연된, 상기 B 포트 신호의 경우에는, 전계가 도 6의 하부 그래프와 같이 반시계 방향으로 회전하는 형태로 형성된다. (도면에 표시된 화살표는 전계의 방향을 나타낸다. 또한, 화살표 부근의 숫자는 시간적인 순서를 표시하고 있다.)
따라서, 이러한 전계 방향의 차이에 의해 상기 A 포트 및 상기 B 포트가 서로 구분되고 독립(엄밀히 말하면, 상관관계 즉 correlation이 적은 상태로)될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 A 포트 신호의 방사 패턴을 순시적으로 살펴볼 수 있다. 또한, 도 8을 참조하면, 상기 B 포트 신호의 방사 패턴을 순시적으로 살펴볼 수 있다. (참고로, 여기서 도면에 표시된 화살표는 전계의 방향을 나타낸다. 그리고 wt에서 w는 각 주파수(angular frequency), t는 시간(time)이다.)
한편, 상기 A 포트 신호의 방사 패턴의 위상을 관측해보면 다음의 표 1과 같다.
관측점
(도)		 0 45 90 135 180 225 270 315
위상각
(도)		 0 315 270 225 180 135 90 45
또한, 도 9의 상부 그래프를 참조하면, 이러한 상기 A 포트 신호의 방사 패턴의 위상을 살펴볼 수 있다.
다음으로, 상기 B 포트 신호의 방사 패턴의 위상을 관측해보면 다음의 표 2와 같다.
관측점
(도)		 0 45 90 135 180 225 270 315
위상각
(도)		 90 135 180 225 270 315 0 45
또한, 도 9의 하부 그래프를 참조하면 이러한 상기 B 포트 신호의 방사 패턴의 위상을 살펴볼 수 있다.
이러한 상기 표 1, 표 2 및 도 9를 참조하면, 상기 포트 A의 위상과 상기 포트 B의 위상이 서로 반대 방향으로 증가함을 알 수 있다. 따라서, 이러한 위상 특성의 차이에 의해 2개의 방사 패턴들이 서로 구분될 수 있으며, 이를 통해 복수의 안테나 포트가 형성될 수 있다.
도 10은 도 9의 그래프를 직각 좌표계로 변환한 그래프이다.
도 10을 참조하면, 두 그래프(A 포트의 위상 변화, B 포트의 위상 변화)는 직선을 나타내고 있으며, 반대의 기울기를 가진다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, MIMO 환경에서와 같이 산란에 의해 여러 방향에서 신호가 올 때, 각 포트의 신호 간에는 상관관계(correlation)이 작아지게 되어 MIMO 동작이 가능(복수의 독립적인 안테나 포트가 형성)할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 제1방사소자 200 : 제2방사소자
110 : 제1신호단 120 : 제1접지단
210 : 제2신호단 220 : 제2접지단
300 : 급전부 310 : 90도 하이브리드 회로
400 : 제1방사소자 500 : 제2방사소자
410 : 제1신호단 420 : 제1접지단
510 : 제2신호단 520 : 제2접지단

Claims (9)

  1. 수평 편파 무지향 안테나에 있어서,
    제1신호단 및 제1접지단을 포함하는 제1방사소자;
    상기 제1방사소자와 수직으로 배치되며, 제2신호단 및 제2접지단을 포함하는 제2방사소자; 및
    상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자에 신호를 급전하는 급전부;
    를 포함하되,
    상기 급전부는 각 신호단에 복수의 포트(port) 신호를 급전하고,
    상기 복수의 포트(port) 신호는 서로 다른 위상 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수평 편파 만을 이용하여, 복수의 안테나 포트를 형성하는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 포트 신호는, A 포트 신호 및 B 포트 신호이고,
    상기 급전부는 상기 A 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 앞서게 하고,
    상기 급전부는 상기 B 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 지연시키는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 포트 신호는, A 포트 신호 및 B 포트 신호이고,
    상기 급전부는 상기 A 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 지연시키고,
    상기 급전부는 상기 B 포트의 신호를 상기 제1신호단 및 상기 제2신호단에 급전하되, 상기 제1신호단에 급전되는 신호의 위상을 상기 제2신호단에 급전되는 신호의 위상보다 90도만큼 앞서게 하는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 급전부는 90도 하이브리드 회로를 포함하며, 각 포트 신호에 대하여 90도의 위상 차가 나는 2개의 신호들을 생성한 뒤에 급전에 이용하는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 A 포트 신호 및 상기 B 포트 신호는 동일한 무지향의 방사 패턴을 갖지만, 전계의 회전 방향이 서로 반대방향인 것을 특징으로 하는 MIMO 수평 편파 무지향 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자는 다이폴(dipole) 소자이며,
    턴스타일(turnstile) 안테나의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1방사소자 및 상기 제2방사소자는 중앙에 슬롯이 형성된 방사소자이며, 크로스 슬롯(cross-slot) 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬롯은,
    수직 방향으로 형성되며, 0.5 내지 1 파장의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 MIMO용 수평 편파 무지향 안테나.









KR1020120118489A 2012-10-24 2012-10-24 Ｍｉｍｏ용 수평 편파 무지향성 안테나 KR101412135B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120118489A KR101412135B1 (ko) 2012-10-24 2012-10-24 Ｍｉｍｏ용 수평 편파 무지향성 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120118489A KR101412135B1 (ko) 2012-10-24 2012-10-24 Ｍｉｍｏ용 수평 편파 무지향성 안테나

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140052409A true KR20140052409A (ko) 2014-05-07
KR101412135B1 KR101412135B1 (ko) 2014-06-27

Family

ID=50885652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120118489A KR101412135B1 (ko) 2012-10-24 2012-10-24 Ｍｉｍｏ용 수평 편파 무지향성 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101412135B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108666749A (zh) * 2018-02-11 2018-10-16 康凯科技（杭州）股份有限公司 一种天线单元及mimo天线系统
CN109378594A (zh) * 2018-11-23 2019-02-22 西安电子科技大学 基于辐射散射一体化的微带阵列天线
KR20190020501A (ko) 2017-08-21 2019-03-04 국방과학연구소 지향/무지향 복합 안테나 기반 기지국 장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230094897A (ko) * 2021-12-21 2023-06-28 엘지이노텍 주식회사 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100895851B1 (ko) * 2006-09-22 2009-05-06 민상보 안테나 임피던스 측정을 위한 큐에이치에이 급전 회로
KR101105444B1 (ko) * 2009-11-10 2012-01-17 한국항공대학교산학협력단 견고한 구조의 원형 편파 턴스타일 안테나
KR101169932B1 (ko) * 2010-09-10 2012-07-30 주식회사 이엠따블유 다중 대역 ｍｉｍｏ안테나

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190020501A (ko) 2017-08-21 2019-03-04 국방과학연구소 지향/무지향 복합 안테나 기반 기지국 장치
CN108666749A (zh) * 2018-02-11 2018-10-16 康凯科技（杭州）股份有限公司 一种天线单元及mimo天线系统
CN109378594A (zh) * 2018-11-23 2019-02-22 西安电子科技大学 基于辐射散射一体化的微带阵列天线
CN109378594B (zh) * 2018-11-23 2020-09-08 西安电子科技大学 基于辐射散射一体化的微带阵列天线

Also Published As

Publication number Publication date
KR101412135B1 (ko) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101920748B1 (ko) 무선통신 모듈
US10008782B2 (en) Low coupling full-duplex MIMO antenna array with coupled signal cancelling
JP6981475B2 (ja) アンテナ、アンテナの構成方法及び無線通信装置
JP5206672B2 (ja) マルチビームアンテナ
JP6556118B2 (ja) アンテナ構成
JP4952789B2 (ja) 二偏波アンテナ
JPWO2012053223A1 (ja) アンテナ装置
US20140354510A1 (en) Antenna system providing simultaneously identical main beam radiation characteristics for independent polarizations
JP2011030189A (ja) 移動通信用基地局アンテナ
US20090267857A1 (en) Multiple input multiple output antenna
US9331396B2 (en) Antenna structure having orthogonal polarizations
CN104600422A (zh) 一种双极化共轴八木天线系统
KR101412135B1 (ko) Ｍｉｍｏ용 수평 편파 무지향성 안테나
CN102544772B (zh) 多波束天线的系统
KR20140118388A (ko) 안테나 장치 및 그를 구비하는 전자 기기
EP3642906B1 (en) Wideband antenna array
JP4308298B2 (ja) 三重偏波スロットアンテナ
US20180287671A1 (en) Directional mimo antenna
US11949165B2 (en) Antenna device and communication method
US11322845B2 (en) Communication device and communication method
US9397394B2 (en) Antenna arrays with modified Yagi antenna units
KR101367206B1 (ko) 급전 구조가 개선된 옴니 안테나
US9761956B2 (en) Antenna systems providing simultaneously identical main beam radiation characteristics
JP2018056772A (ja) アンテナ装置
JP2017085513A (ja) アンテナ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170421

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180524

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190524

Year of fee payment: 6