KR20150011985A - 안테나 위상변환장치 및 이를 구비한 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 위상변환장치 및 이를 구비한 안테나에 관한 것이다. 본 발명에 따른 안테나 위상변환장치는 안테나의 방사빔 각도를 조절하기 위하여 복수의 방사소자로 공급되는 복수의 출력신호의 위상을 선택적으로 변화시키는 제1 위상변환기, 상기 제1 위상변환기에 대응하여 상기 각 방사소자로 공급되는 출력신호의 위상을 변화시키는 제2 위상변환기 및 상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기의 공통접지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

안테나 위상변환장치 및 이를 구비한 안테나 {Antenna phase shifting device and antenna having the same}
본 발명은 안테나 위상변환장치 및 이를 구비한 안테나에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 종래와 동일한 위상변환효과를 유지하면서도 체적을 현저히 줄인 안테나 위상변환장치 및 이를 구비한 안테나에 관한 것이다.
모바일 통신은 통신 기능을 구비한 모바일 단말기와 기지국 안테나를 통해 통화 또는 데이터 통신이 가능하다. 옥외에 설치되는 통신용 안테나는 일정한 예측을 통해 커버리지 또는 통신 부하를 예측하여 사업자별로 설치될 수 있다. 그러나, 이러한 예측이 빗나가거나 주변 환경이 변경되는 등의 변경 사항이 발생될 수 있다. 또한, 최근 데이터 통신 등이 폭증하면서 모바일 통신 시스템에서는 지역별 및 시간대별로 통신 부하가 가변되는 경우가 많다. 이러한 경우, 통신 사업자는 특정 안테나의 방사빔 각도를 조절하여 커버리지 또는 통신 부하를 분산시키는 등의 수정작업을 수행해야 한다.
종래에는 안테나의 방사빔 각도를 조절하기 위한 방법으로, 물리적으로 안테나의 기울기 등을 조절하였으나, 안테나의 기울기를 직접 조절하여 안테나의 방사빔을 조절하는 작업은 번거롭고 작업의 난이도가 컸다.
최근에는 안테나의 기울기 등을 직접 조절하지 않고, 안테나에 구비된 각각의 방사소자로 공급되는 신호의 위상을 조절하여 전체적인 방사빔의 각도를 조절하는 방법이 소개되었다. 즉, 통신 신호를 분배하는 분배기 역할과 각각의 방사소자로 분배되는 신호의 위상을 조절하기 위한 위상변환기를 채용하여 안테나를 기울이는 등의 작업 없이 방사빔의 방사각도를 조절할 수 있다. 이러한 위상변환기는 방사빔 각도 조절을 위한 위상 변화뿐만 아니라, 각각의 방사소자에 인가되는 전력비를 조절하는 전력분배기의 역할도 함께 수행한다.
상기 위상변환기는 입력신호를 지연시키기 위해 전송선로의 길이를 물리적으로 조절하게 된다. 즉, 입력신호와 출력신호 간에 임의의 위상차가 발생하도록 하여, 방사빔의 틸팅 범위를 넓어지게 한다. 하지만, 위상변환기에 있어서 필요한 위상 변화량이 많아지면 위상변환기의 크기가 비례적으로 커지고 안테나 내부의 많은 물리적공간을 차지하게 되는 문제점이 있다.
또한, 현재의 이동통신 환경은 2G, 3G의 상용화 전개뿐만 아니라 차세대 4G LTE 시스템의 상용화가 진행되는 가운데, 통신 시스템 또는 통신 사업자 그리고 여러 국가에 따라 다양한 이동통신 서비스 주파수대역이 혼재되어 있고 기지국 환경도 그에 따라 다양화 되고 있다. 이러한 경향에 따라 기지국 운영자는 CAPEX/OPEX 절감을 위해 여러 통신 시스템을 단일 기지국에서 운영할 수 있는 기지국 공유화 기술[Co-Site]에 초점을 맞추고 있다. 상기 기지국 공유화 이슈 중, 특히 다중대역에서 동작하는 다중대역 빔틸팅 안테나가 새로운 경향으로 자리잡고 있다. 이에 따라 종래 단일대역 빔틸팅 안테나의 경우 +45˚와 -45˚ 편파를 위한 2개의 위상변환기가 구비되었으나, 다중대역 빔틸팅 안테나는 주파수 대역의 개수에 따라 위상변환기의 수량이 배수로 요구된다. 예를 들어 이중대역 안테나는 4개의 위상변환기가 필요하며, 삼중대역 안테나의 경우 6개의 위상변환기를 필요로 한다. 이와 같이, 다중대역 빔틸팅 안테나를 설치하는 경우에 필요한 주파수 대역에 따라 위상변환기의 숫자가 비례하여 증가하게 되므로, 위상변환기의 소형화에 대한 기술 개발이 절실해졌다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 위상변환장치의 체적을 현저히 줄일 수 있는 위상변환장치 및 이를 구비한 안테나를 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 다중대역 빔틸팅 안테나와 같이 다수의 위상변환기를 필요로 하는 경우에 그 체적을 현저히 줄일 수 있는 위상변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가, 상기와 같이 복수의 위상변환기를 구비하는 경우에 각 위상변환기에 전위차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 위상변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 안테나의 방사빔 각도를 조절하기 위하여 복수의 방사소자로 공급되는 복수의 출력신호의 위상을 선택적으로 변화시키는 제1 위상변환기, 상기 제1 위상변환기에 대응하여 상기 각 방사소자로 공급되는 출력신호의 위상을 변화시키는 제2 위상변환기 및 상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기의 공통접지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 위상변환장치는 상기 공통접지부가 내측에 구비되며 상하부가 개방된 하우징 및 상기 개방된 상하부를 폐쇄하는 커버를 구비하고, 상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기는 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되어 상기 공통접지부의 상하면에 대칭적으로 구비될 수 있다.
한편, 상기 제1 위상변환기는 급전부와 복수개의 출력부가 구비되어 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제1 고정기판, 상기 급전부와 상기 출력부를 서로 연결시키며 상기 출력부 중에 적어도 하나로 출력되는 신호의 위상을 변화시키는 제1 위상변환부를 구비하고, 상기 제2 위상변환기는 급전부와 복수개의 출력부가 구비되어 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제2 고정기판, 상기 급전부와 상기 출력부를 서로 연결시키며 상기 출력부 중에 적어도 하나로 출력되는 신호의 위상을 변화시키는 제2 위상변환부를 구비한다.
또한, 상기 제1 위상변환기는 급전부를 구비하여 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제1 기판과, 상기 급전부에서 출력신호를 공급받아 출력하는 출력부를 구비고 상기 제1 기판에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구비되어 상기 제1 기판과 상대적인 이동에 의해 상기 출력부와 급전부의 연결길이를 변화시키는 제2 기판을 구비하고, 상기 제2 위상변환기는 급전부를 구비하여 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제3 기판과, 상기 급전부에서 출력신호를 공급받아 출력하는 출력부를 구비고 상기 제3 기판에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구비되어 상기 제3 기판과 상대적인 이동에 의해 상기 출력부와 급전부의 연결길이를 변화시키는 제4 기판을 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 제2 기판 및 제4 기판은 상기 제1 기판 및 제3 기판에 대해 상대적으로 회전 가능하게 구비된다. 나아가, 상기 제2 기판 및 제4 기판의 상부에 구비되어 상기 제2 기판 및 제4 기판을 소정 압력으로 가압하는 스프링부재를 더 구비할 수 있다.
한편, 상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기는 단일 구동수단에 의해 구동할 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 전술한 안테나 위상변환장치를 적어도 1개 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나에 의해 달성된다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면 제1 위상변환기와 제2 위상변환기의 전위차를 방지하기 위하여 공통 접지부를 사용함으로써, 각 위상변환기에서 전위차가 발생하는 것을 방지하여 빔틸팅을 보다 정확하게 수행할 수 있다.
나아가, 상기 공통접지부를 중심으로 상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기를 상기 공통접지부의 상하면에 대칭적으로 구비함으로써 위상변환장치의 체적을 현저히 줄일 수 있다.
나아가, 종래 구조에 비하여 신호의 위상변화량을 동일하게 유지하면서도 한 쌍의 평행한 스트립에 의해 체적을 현저히 줄일 수 있게 되어 안테나 등에 설치하는 경우에 안테나의 소형화가 가능하게 된다. 특히, 다중대역 안테나 등에서 필요한 주파수 대역에 따라 위상변환기를 구비하는 경우에도 위상변환장치의 설치면적을 최소한으로 줄일 수 있게 되어 종래에 비해 체적을 줄이면서도 주파수 대역을 늘릴 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나의 외관 사시도,
도 2는 도 1에서 커버가 분리된 상태를 도시한 분해사시도,
도 3은 도 1에서 방사판의 배면을 도시한 배면도,
도 4는 일 실시예에 따른 위상변환기의 구성을 도시한 정면도,
도 5는 도 4에 따른 위상변환기에서 스트립과 위상변환부를 중심으로 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 도 5에서 위상변환부의 회전에 따른 각 출력부를 통한 출력신호의 위상변화를 도시한 개략도,
도 7은 다른 실시예에 따른 위상변환기를 구비한 위상변환장치의 분해사시도,
도 8은 도 7의 결합사시도,
도 9는 도 7에서 제1 기판과 제2 기판을 도시한 평면도,
도 10은 도 9에서 제1 기판과 제2 기판을 중첩하여 표시한 평면도,
도 11은 도 7에서 제2 기판을 회전시키기 위한 구동수단을 도시한 개략도,
도 12는 위상변환장치를 구비한 안테나의 구성을 도시한 개략도,
도 13은 또 다른 실시예에 따른 위상변환장치의 결합사시도,
도 14는 도 13의 분해사시도,
도 15는 도 13에서 위상변환장치를 구동시키는 구동수단을 도시한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 위상변환장치를 구비한 안테나(100)의 사시도이며, 도 2는 도 1에서 안테나(100)의 커버(10)가 분리된 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 통신용 기지국 안테나(100)는 건물 옥상 등에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 안테나(100)는 복수개의 방사소자(50)가 구비되는 방사판(40)과 상기 방사판(40)을 차폐하는 커버(10)를 구비할 수 있다.
상기 방사소자(50)는 전파의 송신과 수신 그리고 고주파와 저주파 신호의 방사를 위하여 구비된다. 이 경우, 안테나(100)의 설치공간을 최소화하기 위하여 상기 안테나(100)는 상기 방사소자(50)가 일렬로 배치되도록 상하 방향 또는 좌우 방향으로 길고 얇은 박스 형태를 갖는다.
상기 안테나(100) 하부에는 각각 송신데이터 케이블과 수신데이터 케이블이 각각 인입되는 송신데이터 케이블 장착부(20) 및 수신데이터 케이블 장착부(30)가 구비될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 안테나가 다중 주파수 대역을 지원하는 경우에 상기 장착부는 다중 대역에 대응하는 송신데이터 케이블 또는 수신데이터 케이블의 어느 하나만이 연결되도록 구성될 수 있으며, 케이블 장착부가 더 늘어날 수 있다. 이하에서는 송신데이터 케이블 장착부(20) 및 수신데이터 케이블 장착부(30)를 하나씩 구비한 경우를 상정하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 안테나(100)는 전면이 커버(10)로 차폐되어 있으며, 안테나(100)를 통해 방사되는 방사빔은 후술하는 위상변환기(200)에 의하여 제1 방사각을 갖는 방사빔(A)에서 제2 방사각을 갖는 방사빔(A')으로 방사되도록 각각의 방사소자의 출력신호의 위상이 변경될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 안테나(100)는 커버(10) 내부에 복수 개의 방사소자(50)가 구비되며, 그 후방에 방사판(40)이 구비될 수 있다. 즉, 방사판(40)에 복수개의 방사소자(50)가 구비되며, 설치 공간을 줄이기 위하여 방사판(40)의 길이 방향을 따라 상기 복수개의 방사소자(50)가 일렬로 배치될 수 있다.
도 3은 방사판(40)의 배면을 도시한 배면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 방사판(40) 배면에는 후술하는 안테나 위상변환기(200)가 복수개 구비된다. 예를 들어, 상기 안테나 위상변환기(200)는 2개 구비될 수 있으며, 하나는 전술한 송신데이터 케이블 장착부(20)와 송신라인(60)으로 연결되어 출력신호를 분배 및/또는 위상변화를 하게 되며, 나머지 하나는 수신데이터 케이블 장착부(30)와 수신라인(62)으로 연결되어 수신신호를 수집하게 된다. 물론, 전술한 바와 같이 다중 주파수 대역을 지원하는 안테나의 경우에 상기 복수의 안테나 위상변환기(200)는 모두 송신데이터 케이블 장착부(20)와 송신라인(60)으로 연결되어 출력신호를 분배 및/또는 위상변화를 하거나, 또는 모두 수신데이터 케이블 장착부(30)와 수신라인(62)으로 연결되어 수신신호를 수집할 수도 있다. 이하에서는 송신데이터 케이블 장착부(20)와 연결되어 출력신호를 분배 및/또는 위상을 변화시키는 안테나 위상변환기(200)에 대해서 살펴보기로 한다.
상기 안테나 위상변환기(200)는 상기 방사소자(50)로 출력신호를 분배하며 상기 방사소자(50) 중에 적어도 하나로 전달되는 출력신호의 위상을 변화시키게 된다. 즉, 상기 위상변환기(200)는 급전부(230, 도 4 참조)를 통해 공급된 급전신호(또는 출력신호)를 각 방사소자(50)로 분배하는 동시에 후술하는 위상변환부(220, 도 4 참조)에 의해 각각 신호의 위상을 변경하는 역할을 수행할 수 있다. 위상변환기(200)는 각각의 방사소자(50)에 공급되는 신호의 위상을 변경하여 안테나 전체에서 방사되는 방사빔의 방사각도를 조절할 수 있다. 여기서, 위상변환기(200)는 각 방사소자(50)에 공급되는 신호의 위상을 변화시키기 위해 각 방사소자(50)로 신호를 급전하는 급전경로의 길이를 조절할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 위상변환장치의 구성에 대해서 구체적으로 살펴본다.
도 4는 일 실시예에 따른 위상변환기(200)의 구성을 도시한 정면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 안테나 위상변환기(200)의 한가지 예를 도시한다.
도 4를 참조하면, 위상변환기(200)는 급전부(230)와 복수개의 출력부(240, 242, 244, 246, 248)가 구비된 고정기판(210), 상기 급전부(230)와 상기 출력부(240, 242, 244, 246, 248)를 서로 연결시키며, 상기 출력부(240, 242, 244, 246, 248) 중에 적어도 하나로 출력되는 신호의 위상을 변화시키는 위상변환부(220)를 구비할 수 있다.
고정기판(210)에는 적어도 하나의 급전부(230)가 구비되어 출력신호를 전달받는다. 한편, 상기 고정기판(210) 상에는 각각의 일단부 또는 양단부에 출력부(240, 242, 244, 246, 248)가 구비된 적어도 하나 이상의 스트립(252, 254)과, 일측이 상기 급전부(230)와 전기적으로 연결되며 회전 가능하게 상기 고정기판(210)에 장착되며, 각각의 스트립(251, 252, 254)에 접촉되는 위상변환부(220)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 스트립은 '스트립라인' 또는 '마이크로스트립'으로 구성될 수 있으며, 본 명세서에서는 어느 하나로 한정하지 않는다.
구체적으로, 상기 위상변환부(220)는 급전부(230)가 구비된 고정기판(210) 상에 회전축(222)을 중심으로 회전 가능하게 구비되며, 상기 고정기판(210) 상에 구비된 급전부(230)에 일측이 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 고정기판(210) 상에는 적어도 1 개 이상의 스트립(251, 252, 254)이 구비될 수 있다. 상기 스트립(251, 252, 254) 중에 적어도 하나는 예를 들어, 원호 형태의 영역을 포함할 수 있으며, 상기 스트립(251, 252, 254)은 상기 위상변환부(220)의 회전축(222)이 장착된 지점을 중심으로 하는 동심원 형태로 구성될 수 있으며, 각각 도체로 구성될 수 있다.
상기 스트립(251, 252, 254) 양단에는 각각의 방사소자(50)와 전기적으로 연결되는 출력부(240, 242, 244, 246, 248)가 각각 구비될 수 있다. 각각의 출력부(240, 242, 244, 246, 248)는 케이블 등에 의해 각각의 방사소자(50)에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 복수개의 출력부(240, 242, 244, 246, 248)는 적어도 하나의 고정출력부(240)와, 적어도 한 쌍의 가변출력부(242, 244, 246, 248)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 안테나 위상변환기(200)는 2개의 스트립(252, 254)이 구비되어 있으며, 상기 스트립(252, 254)은 양단에 각각 출력부(242, 244, 246, 248)가 구비될 수 있다. 결국, 도 4에 도시된 안테나 위상변환기(200)의 고정기판(210)에는 1개의 급전부(230), 2개의 스트립(252, 254)의 양단에 구비되는 4개의 출력부(242, 244, 246, 248), 상기 급전부(230)에서 직접 연결되는 하나의 출력부(240)를 포함하여, 총 5개의 출력부를 구비하는 것으로 도시된다. 즉, 급전부(230)에서 공급되는 출력신호는 위상변환부(220)를 통해 위상이 가변될 수 있는 4개의 가변출력부(242, 244, 246, 248)와 위상이 고정되는 1개의 고정출력부(240)를 구비할 수 있다.
상기 위상변환부(220)는 상기 고정기판(210) 상에 구비되는 급전부(230)와 각각의 스트립(252, 254)을 연결하며, 나아가 스트립(252, 254)의 양단의 출력부(242, 244, 246, 248)에 위상이 변화하는 출력신호를 공급하기 위하여 출력신호의 위상을 변경하는 역할을 하게 된다.
상기 위상변환부(220)는 상기 고정기판(210)에 회전축(222)을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 상기 위상변환부(220)의 회전축(222)은 상기 기판의 급전부(230)와 급전스트립(250)에 의하여 연결될 수 있다. 상기 급전부(230)와 고정출력이 공급되는 고정출력부(240)는 제1 스트립(251)에 의하여 연결될 수 있다. 이 경우, 4개의 가변출력부, 즉 두 쌍의 가변출력부(242, 244, 246, 248)와 각각 연결되는 스트립(252, 254)은 제2 스트립(252) 및 제3 스트립(254)으로 정의될 수 있다.
상기 위상변환부(220)는 상기 스트립과 동일한 재질로 구성되거나, 별도의 기판에 스트립이 구비된 상태로 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예는 상기 위상변환부(220) 상에 스트립(224)이 구비된 형태로 제공됨이 도시된다.
상기 위상변환부(220)가 고정기판(210) 상에서 회전하는 경우에 상기 위상변환부(220)와 제2 스트립(252) 및 제3 스트립(254)의 접촉점이 달라질 수 있다. 제2 스트립(252)의 양단부에 연결되는 출력부를 제1 가변출력부(242) 및 제4 가변출력부(248)로 정의하는 경우에 위상변환부(220)의 회전에 따라 상기 제1 가변출력부(242) 및 제4 가변출력부(248)와 급전부(230)를 연결하는 급전경로가 달라지게 된다. 또한, 마찬가지로, 제3 스트립(254)의 양단부에 연결되는 출력부를 제2 가변출력부(244) 및 제3 가변출력부(246)로 정의하는 경우에 위상변환부(220)의 회전에 따라 상기 제2 가변출력부(244) 및 제3 가변출력부(246)와 급전부(230)를 연결하는 급전경로가 달라지게 된다
도 5는 전술한 도 4에 따른 구성을 가지는 위상변환기(200)의 구성을 스트립(252, 254)과 위상변환부(220)를 중심으로 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5(A)를 참조하면, 상기 제2 스트립(252)은 상기 위상변환부(220)의 회전축(222)을 중심으로 원호 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제2 스트립(252)은 상기 위상변환부(220)의 회전축(222)에서 거리 '2r' 만큼 이격되어 구성되며, 바꾸어 말하면 상기 제2 스트립(252)의 원호의 반경이 '2r'에 해당한다. 한편, 상기 제3 스트립(254)은 상기 위상변환부(220)의 회전축(222)을 중심으로 마찬가지로 원호 형상을 가질 수 있으며, 이 경우, 상기 제3 스트립(254)은 상기 위상변환부(220)의 회전축(222)에서 거리 'r' 만큼 이격되어 구성된다. 즉, 바꾸어 말하면 상기 제3 스트립(254)의 원호의 반경이 'r' 에 해당한다.
도 5(A)에 같은 상태에서 급전부(230)와 각 가변출력부에 도달하는 급전경로의 길이를 살펴보면 다음과 같다.
예를 들어, 제2 스트립(252)의 양단부에 구비된 제1 가변출력부(242) 및 제4 가변출력부(248)와 급전부(230) 사이의 급전경로의 거리를 비교해보면 동일함을 알 수 있다. 즉, 도 5(A)에서는 위상변환부(220)가 제2 스트립(252)의 원호경로를 따라 중앙부에 위치하므로 제2 스트립(252)을 따라 양단부의 제1 가변출력부(242) 및 제4 가변출력부(248)에 이르는 길이가 동일하게 된다. 따라서, 급전부(230)에서 위상변환부(220)를 거쳐 제1 가변출력부(242) 및 제4 가변출력부(248)에 각각 도달하는 급전경로의 길이는 동일하게 된다. 따라서, 상기와 같은 상태에서 제1 가변출력부(242) 및 제4 가변출력부(248)는 동일한 위상의 출력신호를 출력하게 된다. 한편, 제3 스트립(254)의 양단부에 구비된 제2 가변출력부(244) 및 제3 가변출력부(246)와 급전부(230)의 급전경로의 길이를 비교해보아도 동일함을 알 수 있다.
결국, 도 5(A)와 같이 위상변환부(220)가 회전을 하지 않고 제2 스트립(252)의 원호 경로를 따라 중앙부, 또는 제3 스트립(254)의 원호 경로를 따라 중앙부에 위치하게 되면, 각 스트립의 양단부에 위치한 한 쌍의 가변출력부로 출력되는 출력신호는 동일한 위상을 가지게 됨을 알 수 있다.
상기와 같은 구성에서 도 5(B)와 같이 위상변환부(220)가 시계방향으로 소정의 각도, 'θ' 만큼 회전한 경우를 상정해본다.
도 5(B)에 도시된 바와 같이, 위상변환부(220)가 시계방향으로 'θ' 만큼 회전하게 되면, 위상변환부(220)와 제2 스트립(252) 및 제3 스트립(254)과의 접촉지점이 달라지게 된다. 이와 같이 접촉지점이 달라지게 되면 결국 급전부(230)에서 위상변환부(220)를 거쳐 각 가변출력부에 이르는 급전경로의 거리가 달라지게 되어 위상변환이 이루어지게 된다.
구체적으로, 제2 스트립(252)을 살펴보게 되면 위상변환부(220)의 회전에 따라 위상변환부(220)와 제2 스트립(252)의 접촉지점은 제1 가변출력부(242)와 거리 'L1' 만큼 가까워지고, 반면에 제4 가변출력부(248)와 거리 'L1' 만큼 멀어짐을 알 수 있다. 여기서, 상기 거리 'L1'은 하기 [수학식 1]로 계산된다.
Figure pat00001
따라서, 상기 급전부(230)와 제1 가변출력부(242) 사이의 급전경로의 거리는 도 5(A)와 비교해서 거리 'L1' 만큼 줄어들게 되어 위상변화가 발생하게 되며, 반면에 급전부(230)와 제4 가변출력부(248) 사이의 급전경로의 거리는 도 5(A)와 비교해서 거리 'L1' 만큼 늘어나게 되어 위상변화가 발생하게 된다.
한편, 제3 스트립(254)을 살펴보게 되면 위상변환부(220)의 회전에 따라 위상변환부(220)와 제3 스트립(254)의 접촉지점은 제2 가변출력부(244)와 거리 'L2' 만큼 가까워지고, 반면에 제3 가변출력부(246)와 거리 'L2' 만큼 멀어짐을 알 수 있다. 여기서, 상기 거리 'L2' 는 하기 [수학식 2]로 계산된다.
Figure pat00002
결국, 위상변환부(220)의 회전에 따라 급전부(230)와 각 가변출력부를 연결하는 급전경로의 물리적인 길이에 변화가 발생하게 되며, 이러한 길이변화에 의해 각 가변출력부를 통해 공급되는 출력신호의 위상변화가 발생하게 된다. 나아가, 상기 거리 'L1'과 'L2'를 비교해보면, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 도시된 바와 같이 'L1'의 길이가 'L2'의 2배에 해당함을 알 수 있다.
한편, 도 5(B)와 같이 위상변환부(220)가 소정각도(θ)로 회전하여도 고정출력부(240)와 급전부(230) 사이의 급전경로의 길이에는 변화가 없게 된다. 급전부(230)와 고정출력부(240)는 위상변환부(220)의 회전과 무관하게 제1 스트립(251)에 의해 직접 연결되어 있기 때문이다.
도 6은 전술한 도 5(A)와 도 5(B)에 따른 상태에서 각 출력부를 통해 공급되는 위상변화를 가시화하여 도시한 개략도이다. 도 6(A)는 도 5(A)에 대응하며 도 6(B)는 도 5(B)에 대응한다.
도 6(A)를 참조하면, 도 5(A)와 같이 위상변환부(220)가 제2 스트립(252)의 원호 경로를 따라 중앙부, 또는 제3 스트립(254)의 원호 경로를 따라 중앙부에 위치하게 되면 각 가변출력부(242, 244, 246, 248) 및 고정출력부(240)로 공급되는 출력신호의 위상에 있어 변화가 없게 된다.
상기와 같은 상태에서 도 5(B)와 같이 위상변환부(220)가 회전을 하게 되면 도 6(B)에 도시된 바와 같이 급전부(230)와 각 가변출력부(242, 244, 246, 248)를 연결하는 급전경로의 길이에 변화가 생기게 되어 출력신호의 위상에 변화가 발생하게 된다.
전술한 바와 같이, 제1 가변출력부(242)와 제4 가변출력부(248)의 위상변화는 거리 'L1'에 대응하여 발생하게 되며, 구체적으로 제1 가변출력부(242)는 거리 'L1' 만큼 급전경로가 짧아지게 되어 출력신호의 위상이 빨라지게 되며, 반면에 제4 가변출력부(248)는 거리 'L1' 만큼 급전경로가 길어지게 되어 출력신호의 위상이 늦어지게 된다.
한편, 제2 가변출력부(244)와 제3 가변출력부(246)의 위상변화는 거리 'L2'에 대응하여 발생하게 되며, 구체적으로 제2 가변출력부(244)는 거리 'L2' 만큼 급전경로가 짧아지게 되어 출력신호의 위상이 빨라지게 되며, 반면에 제3 가변출력부(246)는 거리 'L2' 만큼 급전경로가 길어지게 되어 출력신호의 위상이 늦어지게 된다.
여기서, 상기 거리 'L1'과 'L2'를 비교해보면, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 도시된 바와 같이 'L1'의 길이가 'L2'의 2배에 해당함을 알 수 있다. 즉, 위상변환부(220)가 소정각도(θ)로 회전하는 경우에 제1 가변출력부(242) 및 제4 가변출력부(248)에 발생하는 위상변화는 제2 가변출력부(244)와 제3 가변출력부(246)에 발생하는 위상변화의 2배에 해당함을 알 수 있다. 이는 제2 스트립(252)과 위상변환부(220)의 회전축(222) 사이의 거리(반경)가 '2r'에 해당하여, 제3 스트립(254)과 위상변환부(220)의 회전축(222) 사이의 거리(반경)인 'r'의 2배이기 때문이다.
한편, 도 5(B)와 같이 위상변환부(220)가 소정각도(θ)로 회전하여도 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 고정출력부(240)를 통하여 출력되는 출력신호에는 위상변화가 없게 된다. 이는 전술한 바와 같이, 고정출력부(240)는 위상변환부(220)의 회전과 무관하게 제1 스트립(251)에 의해 직접 연결되어 있어 고정출력부(240)와 급전부(230) 사이의 급전경로의 길이에 변화가 없기 때문이다.
한편, 상기와 같은 구성을 가지는 위상변환기(200)는 회전 가능하게 구비되는 위상변환부(220)와 상기 위상변환부(220)의 회전중심에서 서로 다른 거리(반경)에 위치하는 복수의 스트립을 구비하고, 상기 스트립의 양단부에 가변출력부를 구비하게 된다. 따라서, 위상변환부(220)의 회전에 따라 각 가변출력부와 급전부(230)를 연결하는 급전경로의 물리적인 길이에 변화가 발생하여 각 가변출력부를 통하여 공급되는 출력신호에 위상변화가 발생하게 된다.
그런데, 상기와 같은 구성을 가지는 위상변환기(200)를 살펴보면 위상변환부(220)의 회전중심에서 서로 다른 반경을 가지는 복수의 스트립을 구비하게 된다. 이는 가변출력부를 통하여 공급되는 출력신호의 위상변화를 크게 하기 위해 물리적인 급전경로의 길이에 변화를 가져오려면 스트립과 회전축 사이의 반경을 크게 해야 하기 때문이다. 따라서, 각 스트립과 위상변환부의 회전중심 사이의 반경이 커짐에 따라 이에 비례하여 위상변환기(200)의 체적도 커지게 된다. 이와 같이 위상변환기(200)의 체적이 커지게 되면, 상기 위상변환기(200)를 설치하기 위하여 안테나(100)에 보다 넓은 설치공간을 필요로 하게 된다. 또한, 전술한 바와 같이 최근에는 다중 대역 안테나에 대한 필요성이 커지고 있으며, 이 경우, 각 주파수 대역에 대응하여 한 쌍의 위상변환기를 필요로 하게 된다. 따라서, 필요로 하는 주파수 대역이 증가함에 따라 단일 안테나에 구비되어야 하는 위상변환기의 숫자도 비례하여 증가하게 된다. 결국, 단일 안테나에 설치해야 하는 위상변환기의 숫자가 증가함에 따라 안테나의 슬림화 및 소형화를 위하여 종래와 동일한 정도의 위상변화를 제공하면서도 위상변환기의 체적을 줄일 수 있는 소형화에 대한 기술개발이 필요하게 되었다.
이하에서는 도면을 참조하여 종래와 동일한 정도의 위상변화를 제공하면서도 위상변환장치의 체적을 줄일 수 있는 다른 실시예에 따른 위상변환기의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 위상변환기(2010)를 구비한 위상변환장치(2000)의 구성을 도시하기 위한 분해사시도이고, 도 8은 결합사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 위상변환기(2010)는 급전부(2110, 도 9 참조)와 각종 출력부가 구비된 제1 기판(2100) 및 상기 제1 기판(2100)에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구비되는 제2 기판(2500)을 구비할 수 있다. 나아가, 상기 위상변환장치(2000)는 상기 위상변환기(2010)를 수용하는 하우징(2600)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 위상변환장치(2000)는 상기 제1 기판(2100)을 수용하고, 상기 제2 기판(2500)이 이동 가능하게 구비되며 상부가 개방된 하우징(2600), 상기 제2 기판(2500)의 상부에 구비되는 스프링부재(2700) 및 상기 하우징(2600)의 개방된 상부를 폐쇄하는 커버(2800)를 더 구비할 수 있다.
상기 하우징(2600)은 위상변환장치(2000)의 외관을 형성하며 내부에 위상변환기(2010)를 이루는 제1 기판(2100) 및 제2 기판(2500)을 수용할 수 있는 공간을 형성하고, 상부가 개방된 형태를 가지게 된다. 나아가, 상기 하우징(2600)의 내측에는 상기 위상변환기(2010)와 전기적으로 연결되는 접지부(2650)을 구비한다.
상기 제1 기판(2100)은 상기 하우징(2600)의 내측에 수용되며, 상기 제1 기판(2100)과 제2 기판(2500)은 상대적으로 이동 가능하게 구비된다. 예를 들어, 상기 제2 기판(2500)은 상기 제1 기판(2100)에 대해 상대적으로 회전 가능하게 구비될 수 있다. 이하에서는 상기 제2 기판(2500)이 상기 제1 기판(2100)에 대해 회전 가능하게 구비된 경우를 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지는 않으며 본 발명의 기술적 사상 범주 내에서 다른 변형예가 있을 수 있다.
한편, 상기 제2 기판(2500)이 상기 제1 기판(2100)에 대해 상대적으로 회전 가능하게 구비되는 경우, 상기 제1 기판(2100)이 상기 하우징(2600)의 내측에 고정되고 상기 제2 기판(2500)이 회전 가능하게 구비되거나, 또는 제1 기판(2100)이 상기 하우징(2600)의 내측에 회전 가능하게 구비되고 상기 제2 기판(2500)이 고정되어 구비될 수 있다. 나아가, 상기 제1 기판(2100) 및 제2 기판(2500)이 상기 하우징(2600)에 모두 회전 가능하게 구비될 수 있다. 이하에서는 상기 제1 기판(2100)이 상기 하우징(2600)의 내측에 고정되어 구비되고, 상기 제1 기판(2100)의 상부에 상기 제2 기판(2500)이 회전 가능하게 구비되는 경우를 상정하여 설명한다.
상기 제1 기판(2100)은 상기 하우징(2600)에 고정되어 구비될 수 있으며, 상기 제1 기판(2100)은 출력신호를 공급하는 급전부(2110)와 각종 출력부를 구비하게 된다. 한편, 제2 기판(2500)은 상기 제1 기판(2100)의 상부에 상기 하우징(2600)에 대해 회전 가능하게 구비될 수 있다. 상기 제2 기판(2500)의 회전에 따라 상기 제1 기판(2100)의 급전부(2110)와 각종 출력부를 연결하는 급전경로의 길이에 변화가 생기는 바, 이에 대해서는 이후에 상세히 살펴본다.
상기 제2 기판(2500)의 상부에는 상기 제2 기판(2500)이 회전할 수 있는 정도의 소정의 압력으로 가압하는 스프링부재(2700)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 스프링부재(2700)는 프레스링 등으로 구성될 수 있다. 상기 스프링부재(2700)는 상기 제2 기판(2500)이 회전하는 중에 이탈하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 커버(2800)는 상기 하우징(2600)의 개방된 상부를 폐쇄하게 된다. 도 8에서는 내부 구성을 도시하기 위하여 커버(2800)를 생략한 상태로 도시하였음을 밝혀둔다.
본 실시예에 따른 위상변환장치(2000)는 제1 기판(2100)과 제2 기판(2500)의 상대적인 회전 운동에 의해 급전부와 출력부를 연결하는 급전경로의 물리적인 길이를 변화시키게 되며, 나아가, 상기 제1 기판(2100)에 형성된 가변출력스트립의 형상에 의해 그 체적을 현저히 줄일 수 있게 된다. 이하, 도 9를 참조하여 구체적으로 살펴본다.
도 9는 도 7에서 위상변환기(2010)를 도시한 평면도이며, 도 9(A)는 제1 기판(2100)을 도시하며 도 9(B)는 제2 기판(2500)을 도시한다.
도 9를 참조하면, 위상변환기(2010)는 급전부(2110)를 구비한 제1 기판(2100), 상기 제1 기판(2100) 상에 구비되어 상기 급전부(2110)에서 출력신호를 공급받는 적어도 한 쌍 이상의 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B), 상기 제1 기판(2100) 상에 구비되어 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 분리되어 있으며 일단에 출력부(2410, 2440)를 구비한 적어도 한 쌍 이상의 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B), 상기 제1 기판(2100)에 대해 상대적으로 회전 가능하게 구비되는 제2 기판(2500) 및 상기 제2 기판(2500) 상에 구비되어 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)을 전기적으로 연결시키며, 상기 제2 기판(2500)의 회전 정도에 따라 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)의 연결길이를 변화시키는 적어도 하나의 제1 중간스트립(2550A, 2550B)을 구비할 수 있다.
본 실시예에 따른 위상변환장치(2000)에서 제1 기판(2100)에 구비된 가변출력스트립은 급전부에서 출력부까지 연속되어 연결되지 않고 중간에 절단된 형태를 가지게 된다. 예를 들어, 제1 가변출력부(2410)와 급전부(2110)를 연결하는 가변출력스트립은 상기 급전부(2110)에서 출력신호를 공급받는 제1 가변출력스트립(2200A)과 상기 제1 기판(2100) 상에 구비되어 상기 제1 가변출력스트립(2200A)과 분리되어 있으며 일단에 제1 가변출력부(2410)를 구비한 적어도 하나의 제2 가변출력스트립(2210A)을 구비할 수 있다. 상기 제1 가변출력스트립(2200A)과 제2 가변출력스트립(2210A)은 상기 제1 기판(2100) 상에 분리되어 있지만, 상기 제2 기판(2500)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 상기 제2 기판(2500)에는 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)을 전기적으로 서로 연결시키는 제1 중간스트립(2550A, 2550B)을 구비하게 된다.
결국, 제2 기판(2500)이 회전하는 경우에 상기 제1 중간스트립(2550A, 2550B)은 상기 제2 기판의 회전 정도에 따라 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)과 각각 접촉하는 지점이 달라지게 되며, 이에 따라 급전부(2110)와 출력부를 연결하는 급전경로의 물리적인 길이를 변화시킬 수 있게 된다. 한편, 상기 가변출력스트립 및 중간스트립은 전술한 바와 같이 '스트립' 또는 '마이크로스트립'으로 구성될 수 있으며, 본 명세서에서는 어느 하나로 한정하지 않는다. 이하, 구체적으로 살펴본다.
본 실시예에 따른 위상변환기(2010)는 상기 제1 기판(2100)에 급전부(2110)와, 적어도 하나의 고정출력부(2500)와, 적어도 한 쌍의 가변출력부(2410, 2420, 2430, 2440)를 구비하게 된다. 예를 들어, 도 9에서는 급전부(2110)와 하나의 고정출력부(2500)와 두 쌍의 가변출력부(2410, 2420, 2430, 2440)를 구비한 경우를 도시하지만, 이는 하나의 예에 불과하며 상기 고정출력부의 숫자와 가변출력부의 쌍의 숫자는 적절히 변형될 수 있음은 물론이다.
제1 기판(2100)은 대략 원형의 형상을 가지며, 급전부(2110)를 구비한다. 상기 급전부(2110)는 급전라인(2112)을 통해 중앙부의 회전축(2105)과 연결되며, 나아가 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 연결된다. 예를 들어, 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)은 한 쌍 구비될 수 있다. 나아가, 상기 제1 기판(2100)에는 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)에 대응하는 한 쌍의 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)을 구비할 수 있다. 상기 한 쌍의 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)은 각각 제1 가변출력부(2410)와 제4 가변출력부(2440)와 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)은 제1 기판(2100)의 형상에 따라 원호 형태를 가질 수 있으며, 나아가 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)은 상기 제1 기판(2100) 상에 평행하게 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)은 상기 제1 기판(2100) 상에 외곽을 향해 중첩되어 구비될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)은 대략 원호 형상을 가지며 평행하게 구비되어 서로 동일한 방향을 향해 개방되어 있다. 나아가, 제1 기판(2100)의 외곽을 향해 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)이 서로 중첩되어 배치된다.
한편, 상기와 같은 구성에서 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)의 이격 거리의 중앙부(A)와 상기 제1 기판(2100)의 중심까지의 거리는 'r'에 대응하며, 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)은 상기 중앙부(A)에서 동일한 거리(d)만큼 떨어져 구비된다. 즉, 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)의 원호 형상은 상기 제1 기판(2100)의 중심에서 'r-d'의 반경을 가지게 되며, 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)의 원호 형상은 상기 제1 기판(2100)의 중심에서 'r+d'의 반경을 가지게 된다.
전술한 도 4 및 도 5의 실시예의 경우, 중심에서 반경 '2r'을 가지는 제2 스트립(252)을 구비하게 되어 그 반경의 크기에 따라 체적이 커지게 된다. 하지만, 본 실시예에서는 급전부(2110)와 하나의 가변출력부를 연결하는 급전경로를 구성하는 경우에 대략 평행하게 중첩되어 형성되는 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)을 구비하고, 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)의 반경을 'r'에서 동일한 거리(d)만큼 이격시켜 구비하게 되어 그 체적을 현저히 줄일 수 있다. 즉, 도 9(A)에서 제1 기판(2100)의 최외곽에 구비되는 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)은 중심부에서 거리(반경)가 'r+d'에 해당하지만, 상기 거리 'd'를 충분히 작게 하면 상기 제1 기판(2100)의 전체 반경은 '2r'의 반경을 가지는 경우와 비교해서 상대적으로 현저히 작은 반경을 가지게 된다. 따라서, 본 실시예의 경우에 전술한 도 4 및 도 5의 실시예와 비교하여 상대적으로 현저히 작은 체적을 가지는 위상변환장치를 구현하는 것이 가능해진다.
한편, 상기 제1 중간스트립(2550A, 2550B)은 상기 제2 기판(2500)의 회전 정도에 따라 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)과 각각 접촉하는 지점이 달라지게 된다.
구체적으로, 상기 제2 기판(2500)은 서로 연동하여 동일한 각도로 회전하는 상부 제2 기판(2505)과 하부 제2 기판(2507)을 구비할 수 있다. 상기 상부 제2 기판(2505)과 하부 제2 기판(2507)은 도면에 도시되지 않았지만, 연결수단(미도시)에 의해 서로 연결되어 어느 하나가 회전하게 되면 서로 연동하여 회전하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 기판은 도면에 도시되지 않았지만 제1 기판(2100)과 유사한 형태로 원 형상을 가지도록 구비될 수 있으며, 제1 중간스트립과 제2 중간스트립이 모두 하나의 기판에 구비될 수도 있다.
한편, 상기 제1 중간스트립(2550A, 2550B)은 상기 제2 기판(2500)의 하면에 구비되며, 구체적으로 상부 제2 기판(2505)의 하면에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 중간스트립(2550A, 2550B)은 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B) 및 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)과 각각 연결되는 제1 연장부(2510A, 2510B) 및 제2 연장부(2530A, 2530B)와, 상기 제1 연장부(2510A, 2510B)와 제2 연장부(2530A, 2530B)를 연결시키는 절곡부(2540A, 2540B)를 구비할 수 있다.
상기 제1 연장부(2510A, 2510B)와 제2 연장부(2530A, 2530B)는 각각 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)에 전기적으로 연결되도록 구성되며, 나아가 상기 제1 연장부(2510A, 2510B)와 제2 연장부(2530A, 2530B)는 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)에 각각 평행하도록 상기 제2 기판(2500)에 구비될 수 있다. 결국, 제2 기판(2500)이 상기 제1 기판(2100)의 상부에 구비되는 경우에 상기 제2 기판(2500)의 하면에 구비된 제1 중간스트립(2550A, 2550B)이 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)에 전기적으로 연결되도록 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 중간스트립(2550A, 2550B)의 제1 연장부(2510A, 2510B)와 제2 연장부(2530A, 2530B)가 각각 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)에 전기적으로 연결되도록 배치된다.
결국, 상기 제2 기판(2500)의 회전 정도에 따라 상기 제1 연장부(2510A, 2510B)와 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)의 접촉지점과 상기 제2 연장부(2530A, 2530B)와 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)의 접촉지점이 달라지게 되어 급전경로의 길이가 달라지게 되며, 이에 의해 위상변화를 일으키게 된다. 이에 대해서는 이후에 상세히 살펴본다.
한편, 상기 제1 기판(2100)에는 양단부에 가변출력부를 구비하는 적어도 하나의 제3 가변출력스트립(2300)을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 제3 가변출력스트립(2300)은 양단부에 제2 가변출력부(2420)와 제3 가변출력부(2430)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 가변출력스트립(2300)은 제1 기판(2100)의 중심부의 하부에 구비될 수 있으며, 상기 제3 가변출력스트립(2300)의 원호 형상은 상기 제1 기판(2100)의 중심부인 회전축(2105)에서 반경 'r'의 크기를 가지게 된다.
나아가, 상기 제2 기판(2500)에는 상기 급전부(2110)와 전기적으로 연결되며 상기 제2 기판(2500)의 회전에 따라 상기 제3 가변출력스트립(2300)을 따라 접촉지점이 달라지는 제2 중간스트립(2562)을 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기판(2500) 중에 하부 제2 기판(2507)의 하면에 제2 중간스트립(2562)을 구비할 수 있다. 상기 제2 중간스트립(2562)은 제2 기판(2500)의 회전축(2503)을 통해서 제1 기판(2100)의 급전부(2110)와 전기적으로 연결될 수 있다.
결국, 제2 기판(2500)이 회전하는 경우에 제1 중간스트립(2550A, 2550B)과 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B) 및 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)이 각각 접촉하는 지점이 달라지게 되어 제1 가변출력부(2410)와 제4 가변출력부(2440)를 통해 출력되는 출력신호의 위상변화를 수반하며, 나아가 제2 중간스트립(2562)과 제3 가변출력스트립(2300)의 접촉지점이 달라지게 되어 제2 가변출력부(2420)와 제3 가변출력부(2430)를 통해 출력되는 출력신호의 위상변화를 수반하게 된다.
한편, 도 9에서 설명되지 않은 도면부호 '2590'은 연결홀을 도시하며, 이는 이후에 상세히 살펴본다.
한편, 상기 제1 기판(2100)에는 상기 급전부(2110)와 전기적으로 연결되어 출력부를 구비하는 적어도 하나의 고정출력스트립(2510)을 더 구비할 수 있다. 즉, 고정출력스트립(2510)은 급전부(2110)와 전기적으로 연결되어 고정출력부(2500)로 일정한 위상의 출력신호를 출력하게 된다.
도 10은 본 실시예의 위상변환기(2010)에서 제1 기판(2100)과 제2 기판(2500)이 중첩되어 구성된 경우를 도시한 평면도이다. 설명의 편의를 위하여 제2 기판(2500)에 의해 가려진 제1 기판(2100), 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B), 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B) 및 제3 가변출력스트립(2300)의 일부를 도시하였음을 밝혀둔다. 도 10(A)는 제2 기판(2500)이 회전하지 않은 상태를 도시하며, 도 10(B)와 도 10(C)는 각각 제2 기판(2500)이 반시계방향 및 시계방향으로 소정각도(θ)만큼 회전한 상태를 도시한다.
도 10(A)에 도시된 바와 같이, 제2 기판(2500)이 회전하지 않은 상태의 경우에 제1 가변출력부(2410)와 제4 가변출력부(2440)를 통해 출력되는 출력신호의 위상에 차이가 없게 된다. 즉, 도 10(A)의 경우에 급전부(2110)에서 공급된 출력신호가 제1 기판(2100)의 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B), 제2 기판(2500)의 제1 중간스트립(2550A, 2550B) 및 제1 기판(2100)의 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)을 통해 제1 가변출력부(2410)와 제4 가변출력부(2440)로 각각 연결되는 급전경로의 물리적인 길이가 동일하게 된다. 또한, 제2 가변출력부(2420)와 제3 가변출력부(2430)를 통해 출력되는 출력신호도 위상에 차이가 없게 된다. 도 10(A)에 도시된 바와 같이 제2 기판(2500)의 제2 중간스트립(2562)은 제3 가변출력스트립(2300)의 중앙부에 연결되므로 양단부의 제2 가변출력부(2420)와 제3 가변출력부(2430)와 동일한 길이의 급전경로를 가지기 때문이다.
상기 도 10(A)의 상태에서 도 10(B)와 같이 반시계방향으로 소정각도(θ)만큼 제2 기판(2500)이 회전한 경우, 또는 도 10(C)와 같이 시계방향으로 소정각도(θ)만큼 제2 기판(2500)이 회전하게 되면 각 가변출력부를 통해 공급되는 출력신호에 위상변화가 발생하게 된다.
구체적으로, 제1 가변출력부(2410)에 대해서 살펴보면, 도 10(B)와 같이 반시계방향으로 소정각도(θ)만큼 제2 기판(2500)이 회전한 경우, 제2 기판(2500)의 회전에 따라 제1 중간스트립(2550A, 2550B)과 제1 기판(2100)의 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B) 및 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)의 접촉지점이 달라지게 된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 제2 기판(2500)의 회전에 따라 제1 중간스트립(2550A)의 제1 연장부(2510A)의 말단부와 제1 가변출력스트립(2200A)의 말단부가 접촉하게 되고, 마찬가지로 제1 중간스트립(2550A)의 제2 연장부(2530A)의 말단부와 제2 가변출력스트립(2210A)의 말단부가 접촉하게 된다. 이에 따라, 급전부(2110)에서 제1 가변출력스트립(2200A), 제1 중간스트립(2550A) 및 제2 가변출력스트립(2210A)을 통해 제1 가변출력부(2410)와 연결되는 급전경로는 도 10(A)와 비교해서 대략 거리 'L3 + L4'만큼 증가하게 된다. 여기서, 'L3'는 제1 가변출력스트립(2200A)과 제1 연장부(2510A)를 연결하는 급전경로의 증가길이에 대응하며, 'L4'는 제2 가변출력스트립(2210A)과 제2 연장부(2530A)를 연결하는 급전경로의 증가길이에 대응한다.
반면에, 제4 가변출력부(2440)에 대해서 살펴보면, 도 10(B)와 같이 반시계방향으로 소정각도(θ)만큼 제2 기판(2500)이 회전한 경우, 제2 기판(2500)의 회전에 따라 제1 중간스트립(2550B)의 제1 연장부(2510B)와 제1 가변출력스트립(2200B)이 거의 중첩되며, 마찬가지로 제1 중간스트립(2550B)의 제2 연장부(2530B)와 제2 가변출력스트립(2210B)이 거의 중첩하게 된다. 이에 따라, 급전부(2110)에서 제1 가변출력스트립(2200B), 제1 중간스트립(2550B) 및 제2 가변출력스트립(2210B)을 통해 제4 가변출력부(2440)와 연결되는 급전경로는 도 10(A)와 비교해서 대략 거리 'L3 + L4' 만큼 짧아지게 된다.
여기서, 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제1 연장부(2510A, 2510B)를 연결하는 급전경로의 변화길이(L3)는 하기 [수학식 3]과 같이 계산된다.
Figure pat00003
상기 [수학식 3]에서 'r-d'의 거리는 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B)과 제1 기판(2100)의 중심부까지의 반경을 의미한다.
또한, 상기 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)과 제2 연장부(2530A, 2530B)를 연결하는 급전경로의 변화길이(L4)는 하기 [수학식 4]와 같이 계산된다.
Figure pat00004
상기 [수학식 4]에서 'r+d'의 거리는 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B)과 제1 기판(2100)의 중심부까지의 반경을 의미한다.
결국, 도 10(B)에서 급전부(2110)와 제1 가변출력부(2410), 또는 제4 가변출력부(2440)을 연결하는 급전경로의 총변화길이(L3 + L4)는 하기 [수학식 5]로 계산된다.
Figure pat00005
상기 [수학식 5]에 따른 총변화길이는 전술한 도 4에 따른 실시예에서 위상변환부가 소정각도(θ)로 회전하는 경우에 제2 스트립을 따라 급전경로의 변화된 길이에 해당하는 [수학식 1]과 동일함을 알 수 있다.
한편, 도 10(C)와 같이 제2 기판(2500)이 시계방향으로 소정각도(θ)로 회전하는 경우에는 도 10(B)와 비교해서 제1 가변출력부(2410)의 급전경로가 짧아지고, 제4 가변출력부(2440)의 급전경로가 길어진다는 점에서 차이가 있을 뿐, 각 급전경로의 변화길이(L3 + L4)는 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
한편, 도 10(B)와 같은 경우에 제2 가변출력부(2420) 또는 제3 가변출력부(2430)와 급전부(2110)를 연결하는 급전경로의 길이 변화에 대해서 살펴보면 다음과 같다. 도 10(B)에 도시된 바와 같이, 제2 기판(2500)이 반시계방향으로 소정각도(θ)만큼 회전하게 되면 제3 가변출력부(2430)와 급전부(2110)를 연결하는 급전경로는 도 10(A)와 비교해서 거리 'L5' 만큼 짧아지게 되며, 제2 가변출력부(2420)와 급전부(2110)를 연결하는 급전경로는 도 10(A)와 비교해서 거리 'L5' 만큼 증가하게 된다. 여기서, 상기 변화길이 'L5'는 하기 [수학식 6]과 같이 계산된다.
Figure pat00006
상기 [수학식 6]에서 'r'의 거리는 제3 가변출력스트립(2300)과 제1 기판(2100)의 중심부까지의 반경을 의미한다.
상기 [수학식 6]에 따른 거리 'L5'는 전술한 도 4에 따른 실시예에서 위상변환부가 소정각도(θ)로 회전하는 경우에 제3 스트립을 따라 급전경로의 변화된 길이에 해당하는 [수학식 2]와 동일함을 알 수 있다.
한편, 도 10(C)와 같이 제2 기판(2500)이 시계방향으로 소정각도(θ)로 회전하는 경우에는 도 10(B)와 비교해서 제2 가변출력부(2420)의 급전경로가 짧아지고, 제3 가변출력부(2430)의 급전경로가 길어진다는 점에서 차이가 있을 뿐, 각 급전경로의 변화길이(L5)는 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다
결국, 상기 제2 기판(2500)이 소정각도(θ)로 회전하는 경우에 상기 제1 가변출력스트립(2200A, 2200B), 제2 가변출력스트립(2210A, 2210B) 및 제1 중간스트립(2550A, 2550B)에 의한 급전경로의 변화길이는 상기 제3 가변출력스트립(2300)에 의한 급전경로의 길이변화의 2배 이상이 될 수 있다.
나아가, 본 실시예에서 제2 기판(2500)이 소정각도(θ)로 회전하는 경우에 가변출력부와 급전부를 연결하는 급전경로의 길이의 변화는 전술한 도 4에 따른 실시예와 동일함을 알 수 있다. 이는 본 실시예에 따른 위상변환기를 구비한 위상변환장치가 전술한 도 4에 따른 실시예와 비교하여 동일한 위상변화효과를 제공함과 동시에 상대적으로 체적이 현저히 작아져서 슬림화 및 소형화를 달성할 수 있음을 의미한다.
한편, 도 11은 전술한 구성을 가지는 위상변환기(2010)를 구동시키기 위한 구동수단을 도시한다.
도 11을 참조하면, 상기 구동수단은 구동부(3000)와 상기 구동부(3000)의 구동에 의해 직선 왕복 운동을 수행하는 추진바(3100) 및 일단이 상기 추진바(3100)에 체결되고 타단은 상기 제2 기판(2500)의 연결홀(2590)에 연결되어 상기 추진바(3100)의 직선 왕복 운동시 상기 제2 기판(2500)을 회전시키는 회전바(3200)를 포함할 수 있다.
상기 추진바(3100)는 구동부(3000)에 의하여 왕복 구동될 수 있다. 상기 구동부(3000)는 모터를 포함하는 엑츄에이터 형태일 수 있으며, 기어 조립체 등에 의하여 모터의 회전 시 모터의 회전력을 상기 추진바의 직선 구동력으로 변환하여 상기 추진바(3100)를 왕복 구동할 수 있다.
상기 추진바(3100)의 전단에는 상기 회전바(3200)의 일단이 힌지(3110)에 의하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 회전바(3200)의 타단은 상기 제2 기판(2500)의 연결홀(2590)에 연결될 수 있으며, 이 연결을 위하여 상기 회전바(3200)의 타단부에 연결바(3300)를 구비할 수 있다. 한편, 상기 회전바(3200)는 중심축(3210)을 중심으로 회전 가능하게 구비된다.
상기 회전바(3200)의 연결바(3300)는 상기 회전바(3200)의 회전 시 상기 제2 기판(2500)에 구비된 장공 형태의 연결홀(2590)에 의하여 가이드되어 상기 제2 기판(2500)을 회전시키게 된다.
따라서, 도 11(A) 및 도 11(B)와 같이 상기 구동부(3000)에 의하여 상기 추진바(3100)가 구동되면 상기 회전바(3200)가 회전되고 상기 회전바(3200)의 타단에 결합된 상기 제2 기판(2500)이 회전되어 상기 급전부(2110)와 출력부를 연결하는 급전경로의 길이를 변화시키게 된다.
한편, 도 12는 전술한 도 7에 따른 위상변환장치(2000)를 적어도 1개 이상 구비한 안테나의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 12를 참조하면, 상기 안테나(4000)는 다중대역 안테나에 해당하며, 예를 들어 5개의 복사소자(4100, 4200, 4300, 4400, 4500)를 구비할 수 있다. 상기 안테나(4000)는 ±45˚의 이중편파를 사용하며 각 복사소자(4100, 4200, 4300, 4400, 4500)는 두 개의 편파를 가질 수 있다. 따라서, 하나의 편파에 대응하여 하나의 위상변환장치(2000)를 구비하게 되며, 도면에 도시된 안테나(4000)는 두 개의 편파를 가지게 되므로 각 편파에 대응해서 2개의 위상변환장치(2000A, 2000B)를 구비하게 된다. 즉, 도면에는 도시되지 않았지만, 사용하는 편파의 수가 늘어날수록 이에 비례하여 안테나에 구비되는 위상변환장치의 숫자도 늘어나게 된다.
한편, 제1 위상변환장치(2000A)의 고정출력부(2500)는 안테나의 중앙부에 위치한 제3 복사소자(4100)에 연결되며, 제1 가변출력부(2410) 및 제4 가변출력부(2440)는 중앙부의 제3 복사소자(4100)에서 이격된 제1 복사소자(4400) 및 제5 복사소자(4500)에 각각 연결된다. 또한, 제2 가변출력부(2420) 및 제3 가변출력부(2430)는 중앙부의 제3 복사소자(4100)에 인접한 제2 복사소자(4200) 및 제4 복사소자(4300)에 각각 연결된다.
마찬가지로, 제2 위상변환장치(2000B)의 고정출력부(2500)는 안테나의 중앙부에 위치한 제3 복사소자(4100)에 연결되며, 제1 가변출력부(2410) 및 제4 가변출력부(2440)는 중앙부의 제3 복사소자(4100)에서 이격된 제1 복사소자(4400) 및 제5 복사소자(4500)에 각각 연결된다. 또한, 제2 가변출력부(2420) 및 제3 가변출력부(2430)는 중앙부의 제3 복사소자(4100)에 인접한 제2 복사소자(4200) 및 제4 복사소자(4300)에 각각 연결된다.
결국, 상기 제1 및 제2 위상변환장치(2000A, 2000B)에서 출력이 가장 강한 고정출력부(2500)에서 출력되는 출력신호는 안테나(4000)이 중앙부에 위치한 제3 복사소자(4100)로 공급된다. 또한, 상기 제1 및 제2 위상변환장치(2000A, 2000B)에서 출력신호의 위상변화가 가장 큰 제1 가변출력부(2410) 및 제4 가변출력부(2440)는 상기 제3 복사소자(4100)에서 이격되어 가장자리에 구비되는 제1 복사소자(4400)와 제5 복사소자(4500)에 연결된다. 나아가, 상기 제1 가변출력부(2410) 및 제4 가변출력부(2440)의 위상변화의 절반의 위상변화를 제공하는 제2 가변출력부(2420)와 제3 가변출력부(2430)는 중앙부의 제3 복사소자(4100)에 인접한 제2 복사소자(4200) 및 제4 복사소자(4300)에 각각 연결된다.
따라서, 상기 제1 위상변환장치(2000A) 및 제2 위상변환장치(2000B)의 각 가변출력부에서 제공되는 출력신호의 위상변화에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 안테나(100)를 통해 방사되는 방사빔은 제1 방사각을 갖는 방사빔(A)에서 제2 방사각을 갖는 방사빔(A')으로 방사되도록 방사빔 패턴이 변경될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 단일대역 빔틸팅 안테나의 경우 +45˚와 -45˚ 편파를 위한 2개의 위상변환기를 필요로 하였으나, 다중대역 빔틸팅 안테나는 주파수 대역의 개수에 따라 위상변환기의 수량이 배수로 요구된다. 예를 들어 이중대역 안테나는 4개의 위상변환기가 필요하며, 삼중대역 안테나의 경우 6개의 위상변환기를 필요로 한다. 이와 같이, 다중대역 빔틸팅 안테나를 설치하는 경우에 필요한 주파수 대역에 따라 위상변환기의 숫자가 비례하여 증가하게 되므로, 위상변환기 자체의 소형화뿐만 아니라 위상변환기를 복수개 구비하는 경우에 위상변환기의 배치에 따른 위상변환장치의 소형화에 대한 기술 개발도 필요해졌다. 즉, 위상변환기를 복수개 구비하는 경우에 위상변환기의 증가에 따라 그 설치면적이 증가하게 되므로, 안테나에 상기 위상변환장치를 설치하는 경우에 공간이 부족할 수 있기 때문이다.
한편, 상기와 같이 하나의 위상변환장치에 복수개의 위상변환기를 구비하는 경우에 각 위상변환기에 전위차가 발생한다면 각 위상변환기를 통하여 방사소자로 공급되는 출력신호에 차이가 발행하여 안테나의 방사빔을 틸팅하는 경우에 정확한 틸팅이 곤란할 수 있다. 따라서, 복수의 위상변환기를 구비하는 경우에 전위차 발생을 방지하기 위한 구성이 필요하다.
이하에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 위상변환장치를 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 위상변환장치(4000)의 결합사시도이고, 도 14는 분해사시도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 위상변환장치(4000)는 안테나의 방사빔 각도를 조절하기 위하여 복수의 방사소자로 공급되는 복수의 출력신호의 위상을 선택적으로 변화시키는 제1 위상변환기(4010), 상기 제1 위상변환기(4010)에 대응하여 상기 각 방사소자로 공급되는 출력신호의 위상을 변화시키는 제2 위상변환기(4020) 및 상기 제1 위상변환기(4010)와 제2 위상변환기(4020)의 공통접지부(4650)를 구비할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 위상변환장치(4000)는 복수의 위상변환기, 예를 들어 2개의 위상변환기를 구비하는 경우에 상기 각 위상변환기를 공통으로 접지시키는 접지부를 구비하게 된다. 복수의 위상변환기는 하나의 공통접지부를 통해 접지되므로 각 위상변환기에 발생할 수 있는 전위차를 방지할 수 있게 된다. 이하, 구체적으로 살펴본다.
상기 제1 위상변환기(4010)와 제2 위상변환기(4020)는 상기 공통접지부(4650)와 전기적으로 연결되어 상기 공통접지부(45650)의 상하면에 대칭적으로 구비될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 위상변환장치(4000)는 공통접지부(4650)를 중심으로 상하부가 대칭적인 구조를 갖는다. 상기 공통접지부(4650)의 상면, 또는 제1 면에 제1 위상변환기(4010)가 전기적으로 연결되어 배치되며, 나아가 상기 공통접지부(4650)의 하면, 또는 제2 면에 제2 위상변환기(4020)가 전기적으로 연결되어 배치된다. 따라서, 공통접지부(4650)를 중심으로 공통접지부(4650)의 상하면, 또는 제1 면과 제2 면에 상기 제1 위상변환기(4010)와 제2 위상변환기(4020)가 대칭적으로 배치됨으로써 상기 위상변환장치(4000)를 안테나 등에 설치하는 경우에 그 설치면적은 종래의 단일 위상변환기를 구비한 위상변환장치의 면적에 비해 동일하거나 더 작게 된다. 결국, 복수의 위상변환기를 구비하는 위상변환장치의 설치면적을 줄임으로써 안테나의 소형화 및/또는 슬림화가 가능하게 된다.
상기 하우징(4600)은 상하부가 개방되어 내측에 공통접지부(4650)를 구비한다. 구체적으로 상기 공통접지부(4650)가 중앙부에 구비되고 상기 공통접지부(4650)의 상하면을 따라 소정의 공간을 구비하여 위상변환기가 설치될 수 있는 공간을 제공한다. 이 경우, 상기 위상변환기를 설치하는 경우에 상기 하우징((4600)의 개방된 상하부를 폐쇄하도록 커버(4800A, 4800B)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 각 위상변환기는 전술한 도 7의 실시예와 동일한 구조를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 실시예의 위상변환기를 구비하는 것도 가능하다. 즉, 본 실시예에 다른 위상변환장치는 둘 이상의 위상변환기를 구비하는 경우에 공통접지부를 구비하게 되므로 상기 위상변환기의 구체적인 구성은 도 7를 비롯하여 다양하게 적용이 가능하다.
예를 들어, 상기 제1 위상변환기(4010)는 급전부를 구비하여 상기 공통접지부(4650)와 전기적으로 연결되는 제1 기판(4100A)과, 상기 급전부에서 출력신호를 공급받아 출력하는 출력부를 구비고 상기 제1 기판(4100A)에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구비되어 상기 제1 기판(4100A)과 상대적인 이동에 의해 상기 출력부와 급전부의 연결길이를 변화시키는 제2 기판(4500A)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 제2 위상변환기(4020)는 급전부를 구비하여 상기 공통접지부(4650)와 전기적으로 연결되는 제3 기판(4100B)과, 상기 급전부에서 출력신호를 공급받아 출력하는 출력부를 구비고 상기 제3 기판(4100B)에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구비되어 상기 제3 기판(4100B)과 상대적인 이동에 의해 상기 출력부와 급전부의 연결길이를 변화시키는 제4 기판(4500B)을 구비할 수 있다.
여기서, 후술하는 바와 같이 단일 구동수단에 의해 제2 기판(4500A)과 제4 기판(4500B)이 구동하는 경우에 각 출력부로 출력되는 출력신호가 동일한 위상을 가지도록 제1 기판(4100A)과 제3 기판(4100B)은 공통접지부(4650)를 사이에 두고 대칭적으로 배치되며, 보다 구체적으로 소위 '거울 대칭'으로 배치된다. 이는 제1 위상변환기(4010)의 제1 기판(4100A)의 각 출력부 방향과 제2 위상변환기(4020)의 제1 기판(4100B)의 각 출력부 방향이 일치하도록 하기 위함이다. 한편, 제2 기판(4500A)을 형성하는 상부 제2 기판(4505A)와 하부 제2 기판(4560A)은 도 9에 도시된 바와 같이 좌우대칭의 형상을 가지게 되므로 설치를 하는 경우에 좌우방향의 제약이 없다. 마찬가지로 제4 기판(4500B)을 형성하는 상부 제4 기판(4505B)와 하부 제4 기판(4560B)도 좌우대칭의 형상을 가지게 된다. 따라서, 상기와 같이 제1 기판(4100A)과 제3 기판(4100B)이 배치되고 상기 제2 기판(4500A)과 제4 기판(4500B)이 구동하는 경우에 각 출력부에 대해 동일한 위상으로 출력신호를 출력하는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 제2 기판(4500A) 및 제4 기판(4500B)은 각각 상기 제1 기판(4100A) 및 제3 기판(4100B)에 대해 상대적으로 회전 가능하게 구비될 수 있으며, 구체적으로 상기 하우징(4600)의 공통접지부(4650)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
한편, 상기 위상변환장치(4000)는 상기 제2 기판(4500A) 및 제4 기판(4500B)의 상부에 구비되어 상기 제2 기판(4500A) 및 제4 기판(4500B)을 소정 압력으로 가압하는 스프링부재(4700A, 4700B)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 스프링부재(4700A, 4700B)는 프레스링 등으로 구성될 수 있다. 상기 스프링부재(4700A, 4700B)는 상기 제2 기판 제2 기판(4500A) 및 제4 기판(4500B)이 회전하는 중에 이탈하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 한편, 도 14에서 설명되지 않은 도면부호 '4590' 은 연결홀을 도시하며, 이는 이후에 상세히 살펴본다.
한편, 도 13 및 도 14에서 상기 위상변환장치(4000)에 구비되는 제1 위상변환기(4010)와 제2 위상변환기(4020)는 전술한 도 7에 따른 실시예로 도시되지만, 이에 한정되지 않으며 전술한 도 4에 따른 위상변환기를 구비하는 것도 물론 가능하다.
예를 들어, 도면에는 도시되지 않았지만 상기 제1 위상변환기는 도 4의 실시예와 유사하게, 급전부와 복수개의 출력부가 구비되어 상기 공통접지부(4650)와 전기적으로 연결되는 제1 고정기판, 상기 급전부와 상기 출력부를 서로 연결시키며 상기 출력부 중에 적어도 하나로 출력되는 신호의 위상을 변화시키는 제1 위상변환부를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제2 위상변환기도 상기 제1 위상변환기와 마찬가지로 급전부와 복수개의 출력부가 구비되어 상기 공통접지부(4650)와 전기적으로 연결되는 제2 고정기판, 상기 급전부와 상기 출력부를 서로 연결시키며 상기 출력부 중에 적어도 하나로 출력되는 신호의 위상을 변화시키는 제2 위상변환부를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 고정기판 및 위상변환부에 대해서는 도 4에 대한 설명에서 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략한다.
한편, 상기 위상변환장치(4000)와 같이 복수의 위상변환기, 예를 들어 2개의 위상변환기를 구비하는 경우에 출력신호의 위상차를 유발하기 위해서는 전술한 위상변환부 또는 제2 기판 및 제4 기판을 회전시키는 것이 필요하다. 그런데, 각 위상변환기를 구동시키기 위하여 별개의 구동수단을 구비하게 되면 위상변환장치의 구성이 매우 복잡해질 수 있다. 나아가, 각 위상변환기에 의한 위상차를 동일하게 유지하기 위하여 개별적인 구동수단을 제어하는 것은 매우 어려운 작업이 될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 위상변환장치(4000)는 복수의 위상변환기, 예를 들어 제1 위상변환기(4010)와 제2 위상변환기(4020)를 구비하는 경웅 상기 두 개의 위상변환기를 구동시키는 단일 구동수단을 구비할 수 있다. 즉, 단일 구동수단에 의해 복수의 위상변환기를 구동시킴으로써 위상변환장치의 구성을 단순화하고, 나아가 각 위상변환기에서 유발되는 위상차를 동기화하여 안테나의 방사빔 틸팅을 보다 정확하게 수행할 수 있다.
도 14는 본 실시예에 따른 위상변환장치(4000)를 구동시키는 구동수단을 도시한 개략도이다.
도 14를 참조하면, 상기 구동수단은 구동부(3000)와 상기 구동부(3000)의 구동에 의해 직선 왕복 운동을 수행하는 추진바(3100) 및 일단이 상기 추진바(3100)에 체결되고 타단은 상기 제2 기판(4500A)의 연결홀(4590A) 및 제4 기판(4500B)의 연결홀(4590B)에 연결되어 상기 추진바(3100)의 직선 왕복 운동시 상기 제2 기판(4500A) 및 제4 기판(4500B)을 회전시키는 회전바(3200)를 포함할 수 있다.
상기 추진바(3100)는 구동부(3000)에 의하여 왕복 구동될 수 있으며, 상기 추진바(3100)의 전단에는 상기 회전바(3200)의 일단이 힌지(3110)에 의하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 회전바(3200)는 중심축(3210)을 중심으로 회전 가능하게 구비된다.
상기 위상변환장치(4000)를 구동시키는 구동수단의 구성에 대해서는 도 11에서 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략한다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
2000...위상변환장치
2100...제1 기판
2200...제1 가변출력스트립
2210...제2 가변출력스트립
2300...제3 가변출력스트립
2500...제2 기판
2550...제1 중간스트립
2562...제2 중간스트립

Claims (8)

  1. 안테나의 방사빔 각도를 조절하기 위하여 복수의 방사소자로 공급되는 복수의 출력신호의 위상을 선택적으로 변화시키는 제1 위상변환기;
    상기 제1 위상변환기에 대응하여 상기 각 방사소자로 공급되는 출력신호의 위상을 변화시키는 제2 위상변환기; 및
    상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기의 공통접지부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공통접지부가 내측에 구비되며 상하부가 개방된 하우징 및 상기 개방된 상하부를 폐쇄하는 커버를 구비하고,
    상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기는 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되어 상기 공통접지부의 상하면에 대칭적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 위상변환기는 급전부와 복수개의 출력부가 구비되어 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제1 고정기판, 상기 급전부와 상기 출력부를 서로 연결시키며 상기 출력부 중에 적어도 하나로 출력되는 신호의 위상을 변화시키는 제1 위상변환부를 구비하고,
    상기 제2 위상변환기는 급전부와 복수개의 출력부가 구비되어 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제2 고정기판, 상기 급전부와 상기 출력부를 서로 연결시키며 상기 출력부 중에 적어도 하나로 출력되는 신호의 위상을 변화시키는 제2 위상변환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 위상변환기는 급전부를 구비하여 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제1 기판과, 상기 급전부에서 출력신호를 공급받아 출력하는 출력부를 구비고 상기 제1 기판에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구비되어 상기 제1 기판과 상대적인 이동에 의해 상기 출력부와 급전부의 연결길이를 변화시키는 제2 기판을 구비하고,
    상기 제2 위상변환기는 급전부를 구비하여 상기 공통접지부와 전기적으로 연결되는 제3 기판과, 상기 급전부에서 출력신호를 공급받아 출력하는 출력부를 구비고 상기 제3 기판에 대해 상대적으로 이동 가능하게 구비되어 상기 제3 기판과 상대적인 이동에 의해 상기 출력부와 급전부의 연결길이를 변화시키는 제4 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 기판 및 제4 기판은 상기 제1 기판 및 제3 기판에 대해 상대적으로 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 기판 및 제4 기판의 상부에 구비되어 상기 제2 기판 및 제4 기판을 소정 압력으로 가압하는 스프링부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위상변환기와 제2 위상변환기는 단일 구동수단에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 안테나 위상변환장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중에 어느 한 항에 따른 안테나 위상변환장치를 적어도 1개 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나.

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