KR20140109986A

KR20140109986A - 교차 극성 다중 대역 패널 안테나

Info

Publication number: KR20140109986A
Application number: KR1020147020207A
Authority: KR
Inventors: 스테판느 도게; 장삐에르 아렐
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-09-16
Also published as: WO2013092908A1; JP2015507869A; FR2985099A1; CN104067442A; US20140368395A1; FR2985099B1; EP2795722A1; EP2795722B1; KR101583180B1; JP5947399B2; CN104067442B

Abstract

본 발명의 목적은, 단일 섀시 내에, 상이한 주파수 대역들 내에서 작동하는 적어도 안테나 배열을 포함하는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나를 제공하는 것인데, 각각의 안테나 배열은 소자들 간 거리만큼 떨어진 적어도 2개의 교차 분극 방사 소자를 포함하고, 각각의 방사 소자는 제1 분극 및 제2 분극을 포함하고, 제2 분극은 제1 분극과 직교한다. 각각의 안테나 배열의 제1 분극 및 제2 분극은 소자들 간 거리와 동등한 또는 그보다 큰 거리만큼 물리적으로 떨어져 있다. 각각의 안테나 배열의 제1 분극들 및 제2 분극들은 각각 소자들 간 거리만큼 서로 떨어져 있다.

Description

교차 극성 다중 대역 패널 안테나{CROSSPOLAR MULTIBAND PANEL ANTENNA}

[교차 참조]

본 출원은 2011년 12월 23일에 출원된 프랑스 출원 번호 제11,62,388호에 기초한 것인데, 이 출원의 개시는 그 전체가 이것에 대한 참조에 의해 여기 통합되고, 이 출원에 의한 우선권이 35 U.S.C.§119에 의해 여기에 청구된다.

본 발명은 방사 소자들을 이용하여, 하이퍼주파수(hyperfrequency) 범위에서 무선 파들을 송신하는 원격 통신 안테나 분야와 관련된다. 본 발명은 교차 극성 다중 대역 패널 안테나들(crosspolar multiband panel antennas)로 불리는 안테나들과 특히 관련된다. 패널 안테나는 주어진 주파수 대역에서 작동하고 또한 더 특정적으로는 셀 방식 전화통신 응용들에 대해 더 특정적으로 의도된 주어진 주파수 대역 내에 있는 패치 안테나 배열들 또는 쌍극 배열들과 같은 다중 안테나 배열로 구성된다.

원격 통신 안테나, 예를 들어 이동 전화 네트워크의 기지국에 설치된 안테나는 해당 안테나에 의해 운용되는 원격 통신 시스템에 특유한 주파수들을 따라 무선 파들을 보내고 수신한다. 이렇게 하기 위하여, 기지국은, 예를 들어, GSM(Global System for Mobile communications)(870-960 MHz), DCS(Digital Cellular System)(1710-1880 MHz), UMTS(Universal Mobile Telephone Service)(1900-2170 MHz) 및 700 MHz 및 2600MHz 주파수들에 대한 LTE(Long Term Evolution)와 같은, 자신이 운용하는 주파수 대역 내의 주파수 파들을 각각의 패널 안테나에 공급한다. 이미 설치된 안테나들의 수를 증가시키는 것을 회피하기 위해, 다중 대역 패널 안테나가 이용되는데, 이 다중 대역 패널 안테나들은 단일 레이돔에 의해 보호받는 공유 반사기로 형성된 단일 섀시가 되도록 그룹화된 별개의 원격 통신 시스템들에 제각기 속하는, 바로 그 만큼의 개수의 안테나 배열들을 형성하는 다중의 방사 소자들의 시리즈를 결합하여 산출된다.

별개의 주파수 대역들에서 작동하는 직교 분극 안테나 배열들로 구성되는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나를 구축하기 위한 여러 구성이 제안되었는데, 여기서 방사 소자들은 동일 섀시 내부에 있다. "사이드 바이 사이드(side by side)"라고 불리는 구성은, 최고 주파수 대역에 대해 적어도 반파장 떨어져서 배치된, 방사 소자들의 2개의 평행한 행을 포함한다. "공선형(colinear)" 또는 "동심원"으로 불리는 또 다른 구성에서는, 제1 주파수 대역상에서 작동하는 직교 분극 방사 소자들이 제2 주파수 대역상에서 작동하는 직교 분극 방사 소자들 주위에 동심원적으로 배치되고, 이런 모든 직교 분극 방사 소자들은 단일 축을 따라 정렬되어 있다. 또 다른 구성은 서로에 대해 방사 소자들의 정렬들을 모두 한 라인에 배치하는 것으로 이루어진다. 동일 주파수 대역 내에서 작동하는 방사 소자들 간의 상호작용들을 감소시키기 위해, 급전되지 않는 기생 소자들이 추가될 수 있다.

모든 이러한 구성들은 고정되고 제한된 부피를 갖는 단일 섀시 내에 상이한 주파수 대역들에서 작동하는 안테나 배열들을 결합시키는 것을 목표로 하는데, 각각의 안테나 배열은 자신의 운용 주파수 대역에 적응된 자신의 급전을 갖는다. 이 그룹화는 안테나들의 시각적 효과를 감소시키고, 파일론(pylon)의 부하를 감소시키고, 기타 등등과 같은 고려들에 따라 인도된다. 그러나, 주파수 대역들의 수의, 및 그러므로 단일 부피 내의 안테나 배열들의 수의 증가에 따라, 그와 같은 구성들은 그런 안테나 배열들의 각각 내에서 작동하는 방사 소자들 사이의 커플링의 증가로 이어지고, 이는 특히 MIMO 응용 및 신호들의 다이버시티를 요구하는 응용에 대해 단점이 된다.

교차 극성 다중 대역 패널 안테나에 있어서, MIMO 응용 및 신호들의 다이버시티를 요구하는 응용에서의 효율성은 각각의 주파수 대역 내에서의 방사 소자들의 분극(polarization)들 간의 디커플링(decoupling)과 관련된다. 방사 소자들의 분극들 간의 디커플링은, 안테나 배열들에 의해 공유되는 반사기 상의 방사 소자들의 기하 배치에 의해서뿐만 아니라 이러한 커플링 파라미터들에 영향을 미치는 것을 가능하게 하는 특정 기생 소자들의 존재에 의해서 산출된다. 별개의 작동 주파수 대역들을 갖는 복수의 안테나 배열(적어도 2개이고, 5개까지 또는 그 이상까지 이름) - 각각의 안테나 배열은 단일 레이돔 아래에 놓이고 동일 반사기가 수용하는 정렬된 방사 소자들로 이루어짐 - 을 포함하는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나를 가정하면 , 이러한 디커플링 기술들이 구현하기에 점점 더 복잡하게 된다는 것을 알 수 있는데, 그 이유는 적어도 2개의 구별되는 주파수 대역에서 작동하는 전통적 패널 안테나들과 동일한 범용 폼 팩터를 유지할 수 있도록 섀시의 전체적 부피 내의 이용가능한 충분한 물리적 공간이 없기 때문이다.

그러므로 본 발명의 목적은, 교차 극성 다중 대역 패널 안테나의 크기를 상당한 정도로 증가시키지도 않고 또한 그와 관련된 중량 또는 비용도 증가시키지 않으면서, 동일 주파수 대역 내에서 작동하는 안테나 배열의 방사 소자들의 2개의 분극 간의 디커플링을 향상시키는 것이다.

본 발명의 목적은, 단일 섀시 내에, 상이한 주파수 대역들 내에서 작동하는 적어도 2개의 안테나 배열을 포함하는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나인데, 각각의 안테나 배열은 소자들 간 거리(a distance inter-elements)만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 교차 분극 방사 소자를 포함하고, 각각의 방사 소자는 제1 분극 및 제2 분극을 포함하고, 제2 분극은 제1 분극과 직교하고, 동일 방사 소자에 속하는 제1 분극 및 제2 분극은 소자들 간의 거리와 동등하거나 또는 그보다 큰 거리만큼 물리적으로 떨어져 있다.

방사 소자는 안테나 배열을 형성하는 정렬에서 하나의 행에 의해 정의된다. 이중 분극 방사 소자는, 예를 들어 각각이 주어진 분극을 갖는 2개의 독립적 쌍극으로 형성된다. 여기서, "분극"은 쌍극 및 "패치" 안테나로 알려진 평면 안테나 모두를 표시한다.

이것은, 방사 소자들의 각각에 있어서, 물리적 디커플링이 전통적으로 사용된 분극 디커플링과 결합되고, 그에 의해 이 방사 소자들이 MIMO 응용 및 신호들의 다이버시티를 요구하는 응용들을 향상시키도록 허용하는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나의 새로운 아키텍처이다.

본 발명의 주요 아이디어는 안테나 배열의 동일 행의 하나의 방사 소자에 대응하는 2개의 교차 분극을 물리적으로 공동 위치(co-locate)시키지 않는 것이다. 이것은 다중 대역 패널 안테나(이중 대역, 3중 대역, 4중 대역, 기타 등등)를 형성하는 안테나 배열들의 일부 또는 전부에 적용될 수 있다.

한 양태에 따라, 하나의 안테나 배열에 속하는 제1 분극들은 제1 정렬을 형성하고, 동일 안테나 배열에 속하는 제2 분극들은 제2 정렬을 형성하고, 동일 방사 소자에 속하는 제1 및 제2 분극들의 위치들은 제각기 제1 및 제2 정렬 내에서 유사하다.

또 다른 양태에 따라, 단일 안테나 배열의 제1 분극들 및 제2 분극들은 그들 각자의 정렬들 내의 소자들 간 거리만큼 서로 떨어져 있다.

또 다른 양태에 따라, 제1 안테나 배열 내의 소자들 간 거리는 제2 안테나 배열에서의 소자들 간 거리와 동일하다.

하나의 변형 양태에 따라, 제1 안테나 배열에 속하는 제1 분극은 제2 안테나 배열에 속하는 제2 분극과 교차될 수 있다.

또 다른 변형 양태에 따라, 안테나 배열에 속하는 분극은 기생 소자와 교차될 수 있다.

일 실시예에 따라, 하나의 안테나 배열에 속하는 모든 제1 분극들 및 동일 안테나 배열에 속하는 모든 제2 분극들은 단일 방사 소자의 제2 분극으로부터 제1 분극을 분리하는 거리를 증가시키는 방식으로 서로에 대하여 배치된다.

또 다른 실시예에 따라, 분극들은 패널 안테나의 섀시 내의 모든 이용 가능한 공간을 점유하는 방식으로 배치된다.

본 발명의 한 가지 장점은, 신호 다이버시티 알고리즘들과 MIMO를 위한 더 좋은 결과들을 얻도록, 각각의 방사 소자를 위한 분극 디커플링과 공간 디커플링을 결합하여 다중 대역 패널 안테나를 구성하는 안테나 배열들의 교차 분극 방사 소자들 간의 디커플링을 향상시키는 것이다. 이것은 또한, 물리적으로 분극들을 분리하는 거리 덕분에 2개의 분극 사이의 추가적 디커플링을 제공하는 한편으로, 섀시의 치수들을 증가시키지 않고서 교차 극성 다중 대역 패널 안테나의 설계 및 전체적 내부 구조를 단순화하는 것을 가능하게 한다. 그에 의해 이것은 각각의 주파수 대역에 대한 분극들 간의 디커플링을 증가시키는 것을 가능하게 한다(5-10 dB만큼 향상됨).

본 발명은 분극 각(polarization angle)에 상관없이, 안테나 배열들로 구성된 임의 종류의 교차 극성 다중 대역 패널 안테나에 적용된다. 본 발명은 또한 안테나 배열들의 수, 즉 관심 대상인 주파수 대역들의 수에 대한 어떤 제한도 없이 이용될 수 있다.

본 발명의 기타 특징 및 장점들은 당연히 비제한적 예에 의해서 그리고 첨부 도면에서 주어지는 일 실시예의 하기 기술을 읽어볼 때에 분명하게 될 것이다.
- 도 1a 및 도 1b는 3중 대역 배열의 제1 실시예를 묘사한다.
- 도 2a 및 도 2b는 3중 대역 배열의 제2 실시예를 묘사한다.
- 도 3a 및 도 3b는 이중 대역 배열의 실시예를 묘사한다.
- 도 4a 및 도 4b는 4중 대역 배열의 실시예를 묘사한다.
- 도 5a 및 도 5b는 5중 대역 배열의 실시예를 묘사한다.

단일 안테나 배열의 방사 소자들은 단일 주파수 대역상에서의 송수신에 전용된다. 이중 분극 방사 소자는, 보통은 각각이 무선 신호들을 보내고 수신하기 위해 양 또는 음의 주어진 분극을 갖는 2개의 공선형 도전체 암을 포함하는 2개의 독립적 쌍극으로 형성된다. 여기서 쌍극에 의해 표현되는, 각각의 분극에 대해 기술되는 것은 분극이 평면 안테나 또는 "패치" 안테나에 의해 표현되는 경우에도 적용된다. 방사 소자들은 반사기 위에 종으로 정렬되어 설치된다. 공간 내에서의 그들의 배향에 따라, 쌍극들은 2개의 분극 채널, 예를 들면 수평 분극 채널 및 수직 분극 채널, 또는 수직에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 분극 채널을 따라 전자파를 방사하거나 수신할 수 있다. 방사 소자들의 각각의 쌍극은 그 위상 및 진폭을 규정하는 외부 전원에 급전선에 의해 연결된다.

도 1a에 도시된 알려진 구성에서, 3중 대역 교차 분극 패널 안테나(1)는 고주파 대역 Fa-Fb에서 작동하는 제1 안테나 배열(2), 또 다른 고주파 대역 Fc-Fd에서 작동하는 제2 안테나 배열(3), 및 저주파 대역 Fe-Ff에서 작동하는 제3 안테나 배열(4)을 포함한다. 제1 안테나 배열(2)은 제1 안테나 배열(2)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 5개의 방사 소자(5, 6, 7, 8, 9)의 정렬을 포함한다. 제2 안테나 배열(3)은, 제1 안테나 배열(2)의 길이를 따라, 제2 안테나 배열(3)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 5개의 방사 소자(10, 11, 12, 13, 14)의 정렬을 포함한다. 최종적으로, 제3 안테나 배열(4)은 제1 안테나 배열(2)에 및 제2 안테나 배열(3)에 속하는 특정 방사 소자들(6, 8, 10, 12, 14) 주위에 동심원적으로 배치되는 5개의 방사 소자(15, 16, 17, 18, 19)를 포함한다.

3중 대역 패널 안테나(20)의 제1 모드 실시예가 도 1b에 도시된다. 제1 안테나 배열(2)의 방사 소자들(5, 6, 7, 8, 9)의 -45°극성을 가진 쌍극들(5a, 6a, 7a, 8a, 9a)은, 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 5배에 대응하는 거리만큼 3중 대역 패널 안테나(20)의 대향 단부를 향하여 이동된다. 그러나, 제1 안테나 배열(2)의 방사 소자들(5, 6, 7, 8, 9)의 +45°극성을 가진 쌍극들(5b, 6b, 7b, 8b, 9b)의 위치는 변하지 않은 채로 유지된다. 역방향에서, 제2 안테나 배열(3)의 방사 소자들(10, 11, 12, 13, 14)의 -45°극성을 가진 쌍극들(10a, 11a, 12a, 13a, 14a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 5배에 대응하는 거리만큼 3중 대역 패널 안테나(20)의 다른 단부를 향하여 이제 이동된다. 그러나, 제2 안테나 배열(3)의 방사 소자들(10, 11, 12, 13, 14)의 +45°극성을 가진 쌍극들(10b, 11b, 12b, 13b, 14b)의 위치는 변하지 않은 채로 유지된다. 이러한 이동들이 가능하기 위해서, 제1 안테나 배열(2)에서의 소자들 간 거리는 제2 안테나 배열(3)에서의 소자들 간 거리와 동일하다.

이러한 이동들의 목적은 제1 안테나 배열(2)의 및 제2 안테나 배열(3)의 각각의 방사 소자의 2개의 분극 사이의 최대 물리적 거리를 획득하는 것이다. 제3 안테나 배열(4)의 방사 소자들(15, 16, 17, 18, 19)은 이동되지 않는다. 따라서 제1 안테나 배열(2)에 속하는 제1 분극들(5a, 6a, 7a, 8a, 9a)은 제2 안테나 배열(3)에 속하는 제2 분극들(10b, 11b, 12b, 13b, 14b)과 교차된다. 마찬가지로, 제2 안테나 배열(3)에 속하는 제1 분극들(10a, 11a, 12a, 13a, 14a)은 그에 따라 제1 안테나 배열(2)에 속하는 제2 분극들(5b, 6b, 7b, 8b, 9b)과 교차된다.

실용적인 관점으로부터, 이러한 쌍극 이동들은 이동될 쌍극들의 각각에 연결된 급전선들의 분기(branching)를 변경하는 것으로 구성된다. 방금 기술된 -45°극성을 가진 쌍극들의 이동이 +45°극성에 대해서 기술되었을 수도 있고, 이 경우에 -45°극성을 가진 쌍극들의 위치들은 변하지 않은 채로 유지되었을 것이라는 점이 이해된다.

도 2a는 고주파 대역 Fa-Fb 내에서 작동하는 제1 안테나 배열(31), 또 다른 고주파 대역 Fc-Fd 내에서 작동하는 제2 안테나 배열(32), 및 저주파 대역 Fe-Ff 내에서 작동하는 제3 안테나 배열(33)을 포함하는 3중 대역 패널 안테나(30)의 또 다른 알려진 구성을 묘사한다. 제1 안테나 배열(31)은 제1 안테나 배열(31)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 4개의 방사 소자(34, 35, 36, 37)의 정렬을 포함한다. 제2 안테나 배열(32)은, 제1 안테나 배열(31)의 길이를 따라, 제2 안테나 배열(32)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 4개의 방사 소자(38, 39, 40, 41)의 정렬을 포함한다. 최종적으로, 제3 안테나 배열(33)은 5개의 방사 소자(42, 43, 44, 45, 46)의 정렬을 포함하고, 제3 안테나 배열(33)의 4개의 방사 소자(42, 43, 44, 45)는 제1 안테나 배열(31)에 및 제2 안테나 배열(32)에 속하는 방사 소자들(34, 36, 38, 40)의 주위에 동심원적으로 배치된다. 3중 대역 패널 안테나(30)의 섀시에서, 2개의 위치가 점유되지 않는다: 하나는 제3 안테나 배열(33)의 방사 소자(46)의 중심에 위치하고, 다른 하나는 그것과 연속하여 있다.

3중 대역 패널 안테나(47)의 제2 모드 실시예가 도 2b에 도시된다. 제1 안테나 배열(31)의 방사 소자들(34, 35, 36, 37)의 -45°극성을 가진 쌍극들(34a, 35a, 36a, 37a)이 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 6배에 대응하는 거리만큼 3중 대역 패널 안테나(47)의 대향 단부를 향하여 이동된다. 그러나, 제1 안테나 배열(31)의 방사 소자들(34, 35, 36, 37)의 +45°극성을 가진 쌍극들(34b, 35b, 36b, 37b)의 위치들은 변하지 않은 채로 유지된다. 제2 안테나 배열(32)의 방사 소자들(38, 39, 40, 41)의 -45°극성을 가진 쌍극들(38a, 39a, 40a, 41a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 3배에 대응하는 거리만큼 3중 대역 패널 안테나(47)의 다른 단부를 향하여, 역방향으로 이제 이동된다. 그러나, 제2 안테나 배열(32)의 방사 소자들(38, 39, 40, 41)의 +45°극성을 가진 쌍극들(38b, 39b, 40b, 41b)은, 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 자유 위치들을 점유하기 위해, 제1 안테나 배열(31)에 속하는 쌍극들(34a, 35a, 36a, 37a)과 동일한 방향으로 소자들 간 거리만큼 시프트되었다. 이러한 이동들의 목적은 모든 이용 가능한 공간을 점유함으로써 제1 안테나 배열(31)과 제2 안테나 배열(32)의 각각의 방사 소자의 2개의 분극 사이의 최대 물리적 거리를 획득하는 것이다. 제3 안테나 배열(33)의 방사 소자들(42, 43, 44, 45, 46)은 이동되지 않는다. 당연히, 이러한 이동들은 제1 안테나 배열(31) 내의 소자들 간 거리가 제2 안테나 배열(32)에서의 소자들 간 거리와 동일할 경우에만 실행될 수 있다.

기생 소자들은 종종 방사 소자들 사이의 디커플링을 향상시키기 위하여 안테나 배열들에 추가된다. 여기서, 용어 기생 소자는 쌍극에 의해서 직접적으로든 또는 간접적으로든 급전되지 않는 도전성 소자를 지칭한다. 이것은 종종 용어 "디렉터(director)"로 지정된다. 단일 방사 소자의 쌍극들 간의 물리적 거리는 필요한 기생 소자들의 수를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 쌍극들(34b, 41a, 38b, 37a)에 인접한 자유 위치들은 급전되지 않는 기생 소자들(48)에 의해 점유될 수 있다. 이런 경우에, 제1 안테나 배열(31)에 및 제2 안테나 배열(32)에 속하는 분극들(34b, 41a, 38b, 37a)은 기생 소자와 교차된다.

도 3a는 알려진 구성의 이중 대역 패널 안테나(50)를 묘사한다. 이중 대역 패널 안테나(50)는 고주파 대역 Fc-Fd 내에서 작동하는 제1 안테나 배열(51) 및 저주파 대역 Fe-Ff 내에서 작동하는 제2 안테나 배열(52)을 포함한다. 제1 안테나 배열(51)은 제1 안테나 배열(51)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 14개의 방사 소자(53-66)의 정렬을 포함한다. 제2 안테나 배열(52)은, 제1 안테나 배열(51)과 동축으로, 10개의 방사 소자(67-76)의 정렬을 포함하는데, 제2 안테나 배열(52)의 방사 소자들(67, 68, 69, 70, 71, 72, 73)은 제1 안테나 배열(51)에 속하는 특정 방사 소자들(53, 55, 57, 59, 61, 63, 65) 주위에 동심원적으로 배치된다. 이중 대역 패널 안테나(50)의 섀시에서, 다수의 위치가 점유되지 않았다: 일부는 제2 안테나 배열(52)의 방사 소자들(74, 75, 76)의 중심에 위치하고, 다른 것들은 방사 소자들 (74)와 (75) 사이에 및 방사 소자들 (75)와 (76) 사이에 위치한다.

이중 대역 패널 안테나(77)의 일 실시예가 도 3b에 도시된다. 제1 안테나 배열(51)의 방사 소자들(53-66)의 -45°극성을 가진 쌍극들(53a-66a)이 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 자유 위치들을 점유하기 위해 여기서 소자들 간 거리의 5배와 동일한 거리만큼 이중 대역 패널 안테나(77)의 대향 단부를 향하여 이동된다. 그러나, 제1 안테나 배열(51)의 방사 소자들 (53-66)의 +45°극성을 가진 쌍극들(53b-66b)의 위치들은 변하지 않은 채 유지된다. 제2 안테나 배열(52)의 방사 소자들(67-76)은 이동되지 않는다. 이 실시예는 2개의 분극 사이의 높은 총 디커플링 레벨로 이어진다. 이것은 3중 대역 패널 안테나(47)의 경우와 동일하다. 쌍극들(53b, 54b, 55b, 56b, 57b, 62a, 63a, 64a, 65a, 66a)에 인접한 자유 위치들이 급전되지 않는 기생 소자들에 의해 점유될 수 있다. 극성들(53b, 54b, 55b, 56b, 57b, 62a, 63a, 64a, 65a, 66a)은 그러면 기생 소자들과 교차된다.

도 4a에 도시된 알려진 구성에서, 4중 대역 패널 안테나(80)는 고주파 대역 Fa-Fb 내에서 작동하는 제1 안테나 배열(81), 또 다른 고주파 대역 Fc-Fd 내에서 작동하는 제2 안테나 배열(82), 저주파 대역 Fe-Ff 내에서 작동하는 제3 안테나 배열(83), 및 고주파 대역 Fg-Fh 내에서 작동하는 제4 안테나 배열(84)을 포함한다. 제1 안테나 배열(81)은 제1 안테나 배열(81)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 5개의 방사 소자(85, 86, 87, 88, 89)의 정렬을 포함한다. 제2 안테나 배열(82)은, 제1 안테나 배열(81)의 길이를 따라, 제2 안테나 배열(82)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 5개의 방사 소자(90, 91, 92, 93, 94)의 정렬을 포함한다. 제3 안테나 배열(83)은 제1 안테나 배열(81)에 및 제2 안테나 배열(82)에 속하는 특정 방사 소자들(86, 88, 90, 92, 94)의 주위에 동심원상으로 배치된 5개의 방사 소자(95, 96, 97, 98, 99)의 정렬을 포함한다. 최종적으로, 제4 안테나 배열(84)은, 3개의 다른 안테나 배열(81, 82, 83)과 평행하게, 제4 안테나 배열(84)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 10개의 방사 소자(100-109)의 정렬을 포함한다.

4중 대역 패널 안테나(110)의 일 실시예가 도 4b에 도시된다. 제1 안테나 배열(81)의 방사 소자들(85, 86, 87, 88, 89)의 -45°극성을 가진 쌍극들(85a, 86a, 87a, 88a, 89a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 5배에 대응하는 거리만큼 4중 대역 패널 안테나(110)의 대향 단부를 향하여 이동된다. 그러나, 제1 안테나 배열(81)의 방사 소자들(85, 86, 87, 88, 89)의 +45°극성을 가진 쌍극들(85b, 86b, 87b, 88b, 89b)의 위치들은 변하지 않은 채 유지된다. 역방향에서, 제2 안테나 배열(82)의 방사 소자들(90, 91, 92, 93, 94)의 -45°극성을 가진 쌍극들(90a, 91a, 92a, 93a, 94a)이 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 5배에 대응하는 거리만큼 3중 대역 패널 안테나(110)의 다른 단부를 향하여 이제 이동된다. 그러나, 제2 안테나 배열(82)의 방사 소자들(90, 91, 92, 93, 94)의 +45°극성을 가진 쌍극들(90b, 91b, 92b, 93b, 94b)의 위치들은 변하지 않은 채 유지된다. 제3 안테나 배열(83)의 방사 소자들(95, 96, 97, 98, 99)은 이동되지 않는다. 제1 안테나 배열(81)에서의 소자들 간 거리는 제2 안테나 배열(82)에서의 소자들 간 거리와 동일하다.

제4 안테나 배열(84)의 방사 소자들(100-109)의 -45°극성을 가진 쌍극들(100a, 101a, 102a, 103a, 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 2배에 대응하는 거리만큼, 제1 안테나 배열(81)의 방사 소자들(85, 86, 87, 88, 89)의 쌍극들(85a, 86a, 87a, 88a, 89a)의 이동과 동일한 방향으로 및 평행 배향으로 이제 이동된다. 앞에서와 같이, 제4 안테나 배열(84)의 방사 소자들(100-109)의 +45°극성을 가진 쌍극들(100b, 101b, 102b, 103b, 104b, 105b, 106b, 107b, 108b, 109b)의 위치들은 변하지 않은 채 유지된다. 이 경우에, 극성들(100b, 101b, 108a, 109a)은 기생 소자들과 교차될 수 있다.

도 5a는 알려진 구성의 5중 대역 패널 안테나(120)를 묘사한다. 5중 대역 패널 안테나(120)는 고주파 대역 Fa-Fb 내에서 작동하는 제1 안테나 배열(121), 또 다른 고주파 대역 Fc-Fd 내에서 작동하는 제2 안테나 배열(122), 저주파 대역 Fe-Ff 내에서 작동하는 제3 안테나 배열(123), 고주파 대역 Fg-Fh 내에서 작동하는 제4 안테나 배열(124), 및 고주파 대역 Fi-Fj 내에서 작동하는 제5 안테나 배열(125)을 포함한다. 제1 안테나 배열(121)은, 제1 안테나 배열(121)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 5개의 방사 소자(126, 127, 128, 129, 130)의 정렬을 포함한다. 제2 안테나 배열(122)은, 제1 안테나 배열(121)의 길이 방향를 따라, 제2 안테나 배열(122)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 5개의 방사 소자(131, 132, 133, 134, 135)의 정렬을 포함한다. 제3 안테나 배열(123)은 제1 안테나 배열(121)에 및 제2 안테나 배열(122)에 속하는 특정 방사 소자들(127, 129, 131, 133, 135)의 주위에 동심원상으로 배치되는 5개의 방사 소자(136, 137, 138, 139, 140)의 정렬을 포함한다. 제4 안테나 배열(124)은, 처음 3개의 안테나 배열들(121, 122, 123)에 평행하게, 제4 안테나 배열(124)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 6개의 방사 소자(141, 142, 143, 144, 145, 146)의 정렬을 포함한다. 최종적으로, 제5 안테나 배열(125)은, 제4 안테나 배열(124)의 길이를 따라 및 처음의 3개의 안테나 배열(121, 122, 123)에 평행하게, 제5 안테나(125)의 축에 대하여 +45°및 -45°로 배향된 2개의 교차 분극을 가진 6개의 방사 소자(147, 148, 149, 150, 151, 152)의 정렬을 포함한다.

5중 대역 패널 안테나(153)의 일 실시예가 도 5b에 도시된다. 제1 안테나 배열(121)의 방사 소자들(126, 127, 128, 129, 130)의 -45°극성을 가진 쌍극들(126a, 127a, 128a, 129a, 130a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 5배에 대응하는 거리만큼 5중 대역 패널 안테나(153)의 대향 단부를 향하여 이동된다. 그러나, 제1 안테나 배열(121)의 방사 소자들(126, 127, 128, 129, 130)의 +45°극성을 가진 쌍극들(126b, 127b, 128b, 129b, 130b)의 위치들은 변하지 않은 채 유지된다. 제2 안테나 배열(122)의 방사 소자들(131, 132, 133, 134, 135)의 -45°극성을 가진 쌍극들(131a, 132a, 133a, 134a, 135a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 5배에 대응하는 거리만큼 5중 대역 패널 안테나(153)의 다른 단부를 향하여 이제 이동된다. 그러나, 제2 안테나 배열(122)의 방사 소자들(131, 132, 133, 134, 135)의 +45°극성을 가진 쌍극들(131b, 132b, 133b, 134b, 135b)의 위치들은 변하지 않은 채 유지된다. 제3 안테나 배열(123)의 방사 소자들(136, 137, 138, 139, 140)은 이동되지 않는다. 제1 안테나 배열(121)에서의 소자들 간 거리는 제2 안테나 배열(122)에서의 소자들 간 거리와 동일하다.

게다가, 제4 안테나 배열(124)의 방사 소자들(141, 142, 143, 144, 145, 146)의 -45°극성을 가진 쌍극들(141a, 142a, 143a, 144a, 145a, 146a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 6배에 대응하는 거리만큼, 평행 배향으로 및 제1 안테나 배열(121)의 방사 소자들(126, 127, 128, 129, 130)의 쌍극들(126a, 127a, 128a, 129a, 130a)의 이동과 동일한 방향으로 이제 이동된다. 제4 안테나 배열(124)의 방사 소자들(141, 142, 143, 144, 145, 146)의 +45°극성을 가진 쌍극들(141b, 142b, 143b, 144b, 145b, 146b)의 위치들은 변하지 않은 채로 유지된다. 최종적으로, 제5 안테나 배열(125)의 방사 소자들(147, 148, 149, 150, 151, 152)의 -45°극성을 가진 쌍극들(147a, 148a, 149a, 150a, 151a, 152a)은 그들의 상대적 위치 설정이 변경되지 않고서, 여기서 소자들 간 거리의 6배에 대응하는 거리만큼, 평행 배향으로 및 제2 안테나 배열(122)의 방사 소자들(131, 132, 133, 134, 135)의 쌍극들(131a, 132a, 133a, 134a, 135a)의 이동과 동일한 방향으로 이제 이동된다. 제5 안테나 배열(125)의 방사 소자들(147, 148, 149, 150, 151, 152)의 +45°극성을 가진 쌍극들(147b, 148b, 149b, 150b, 151b, 152b)의 위치들은 변하지 않은 채 유지된다. 제4 안테나 배열(124)에서의 소자들 간 거리는 제5 안테나 배열(125)에서의 소자들 간 거리와 동일하다. 이 소자들 간 거리는 제1 안테나 배열(121) 및 제2 안테나 배열(122)과 동등하거나 또는 다를 수 있다.

당연히, 본 발명은 기술된 실시예들로만 제한되지 않으며, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고서 당업자가 접근할 수 있는 많은 변형들을 가질 수 있다. 특히, 지금까지 쌍극들에 대해 기술된 것은 패치 안테나로 알려진 평면 안테나에도 마찬가지로 바로 적용된다.

Claims

단일 섀시 내에, 상이한 주파수 대역들 내에서 작동하는 적어도 하나의 제1 안테나 배열 및 제2 안테나 배열 - 각각의 안테나 배열은 소자들 간 거리만큼 떨어진 적어도 2개의 교차 분극 방사 소자를 포함하고, 각각의 방사 소자는 제1 분극 및 제2 분극을 포함하고, 상기 제2 분극은 상기 제1 분극과 직교함 - 을 포함하는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나로서,
동일 방사 소자에 속하는 상기 제1 분극 및 상기 제2 분극은 상기 소자들 간 거리와 동등한 또는 그보다 큰 거리만큼 물리적으로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.
제1항에 있어서, 하나의 안테나 배열에 속하는 상기 제1 분극들은 제1 정렬을 형성하고, 상기 동일 안테나 배열에 속하는 상기 제2 분극들은 제2 정렬을 형성하고, 상기 동일 방사 소자에 속하는 상기 제1 및 제2 분극들의 위치들은 각각 상기 제1 및 제2 정렬 내에서 유사한 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.
제2항에 있어서, 단일 안테나 배열의 상기 제1 분극들 및 상기 제2 분극들은 그들 각자의 정렬들 내에서 소자들 간 거리만큼 서로 떨어져 있는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 안테나 배열에서의 소자들 간 거리는 상기 제2 안테나 배열에서의 소자들 간 거리와 동등한 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 안테나 배열에 속하는 제1 분극은 제2 안테나 배열에 속하는 제2 분극과 교차될 수 있는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 한 안테나 배열에 속하는 한 분극이 한 기생 소자와 교차될 수 있는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 안테나 배열에 속하는 모든 상기 제1 분극들 및 상기 동일 안테나 배열에 속하는 모든 상기 제2 분극들은 단일 방사 소자의 상기 제2 분극으로부터 상기 제1 분극을 분리하는 상기 거리를 증가시키는 방식으로 서로에 대하여 배치되는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분극들은 상기 패널 안테나의 섀시 내에 모든 이용 가능한 공간을 점유하는 방식으로 배치되는 교차 극성 다중 대역 패널 안테나.