KR20150080932A - 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나에 있어서; 반사판과; 반사판 상에 설치되는 제1대역의 적어도 하나의 제1 방사모듈과; 반사판 상에 설치되는 제2대역 또는 제3대역의 적어도 하나의 제2 또는 제3 방사모듈을 포함하며; 제1 방사모듈은 다이폴 구조의 제1 내지 제4 방사소자를 포함하여 구성되며, 제1 내지 제4 방사소자는 각각 2개의 방사 암이 'ㄱ'자 형태로 연결되도록 구성되며, 2개의 방사 암 중 하나는 반사판의 측면을 따라 나란히 놓여지게 구성되며; 제2 또는 제3 방사모듈은 제1 방사모듈의 설치 범위 내에 포함되게 설치됨을 특징으로 한다.

Description

다중대역 다중편파 무선 통신 안테나{MULTI-BAND MULTI-POLARIZED　WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA}
본 발명은 무선 통신(PCS, Cellular, CDMA, GSM, LTE 등) 통신 시스템에서 기지국이나 중계기 등에 사용되는 무선 통신 안테나에 관한 것으로, 특히 다중대역 다중편파 안테나(이하 '안테나'라 약칭함)에 관한 것이다.
무선 통신 시스템의 중계기를 비롯한 기지국에 사용되는 안테나는 다양한 형태와 구조가 있을 수 있으며, 최근, 무선 통신 안테나는 편파 다이버시티 방식을 적용하여 통상 이중편파 안테나 구조를 일반적으로 사용하고 있다.
이중편파 안테나는 통상, 예를 들어, 4개의 다이폴 형태의 방사소자들이 하나의 방사모듈로서, 길이방향으로 직립하는 적어도 하나의 반사판 상에 사각형 형태나 마름모 형태로 적절히 배치되는 구조를 가진다. 4개의 방사소자들은, 예를 들어, 서로 대각선 방향에 위치하는 방사소자들끼리 짝을 지어, 각 방사소자 쌍들이, 예를 들어, 수직(또는 수평)에 대하여 +45도와 -45도로 정렬되는, 서로 직교하는 2개의 선형 편파 중 대응하는 하나의 선형 편파를 송신(또는 수신)하는데 사용된다. 또한 이러한 4개의 다이폴 형태의 방사소자들로 이루어진 방사모듈이 반사판 상에 다수 개가 통상, 수직으로 배열되는 구조를 가져서 하나의 안테나 어레이를 형성한다.
이러한 이중편파 안테나에 대해서는 카트라인-베르케 카게에 의해 국내 선출원된 특허 출원번호 제2000-7010785호(명칭: "이중편파 다중대역 안테나", 출원일: 2000년 9월 28일), 또는 본 출원인에 의해 국내 선출원된 특허 출원번호 제2008-92963호(명칭: "이동통신 기지국용 이중대역 이중편파 안테나", 출원일: 2008년 9월 22일)에 개시된 바를 예로 들 수 있다.
다중대역 안테나에서는, 각 대역에 따른 다수의 안테나 어레이가 하나의 반사판 상에 설치되는데, 예를 들어, 삼중대역 안테나를 구현하기 위해서는 각 대역별 하나씩, 총 3개의 안테나 어레이들이 설치되어야 한다. 이와 같이 다중으로 안테나 어레이들을 설치하기 위하여, 각 대역별 안테나 어레이의 배치 구조, 각 대역별 안테나 어레이들을 구성하는 각각의 방사모듈의 구조, 및 각 대역별 안테나 어레이들 상호간의 간섭에 의한 영향 등이 모두 종합적으로 고려하여 최적의 방안을 간구하여야 한다. 이때, 전체 안테나 사이즈가 가능한 작은 사이즈가 되도록 하면서, 각 대역별 안테나 어레이들의 방사 성능을 보장하여야 하며, 한정된 공간(하나의 반사판) 상에서 이러한 조건을 만족시키기 위한 안테나 설계는 상당한 어려움을 가진다.
따라서, 다중대역 다중편파 안테나의 보다 최적화된 구조 및 안테나 사이즈의 최적화, 안정적인 방사 특성, 빔폭 조정의 용이성 및 안테나 설계의 용이성 등을 위해 현재 다양한 연구가 진행되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 보다 최적화된 구조 및 안테나 사이즈의 최적화, 안정적인 방사 특성, 빔폭 조정의 용이성 및 안테나 설계의 용이성을 가질 수 있도록 하기 위한 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나에 있어서; 반사판과; 상기 반사판 상에 설치되는 제1대역의 제1 방사모듈과, 제2 또는 제3대역의 제2 또는 제3 방사모듈을 포함하며; 상기 제1 방사모듈은 다이폴 구조의 제1 내지 제4 방사소자를 포함하여 구성되며, 상기 제1 내지 제4 방사소자는 각각 2개의 방사 암이 서로 'ㄱ'자 형태로 연결되도록 구성되며, 상기 2개의 방사 암 중 하나는 상기 반사판의 측면을 따라 나란히 놓여지게 구성되며; 상기 제2 또는 제3 방사모듈은 상기 제1 방사모듈의 설치 범위 내에 포함되게 설치됨을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 제1 방사모듈의 내측에는 각각 2개의 방사 암이 서로 'ㄱ'자 형태로 연결되도록 구성되는 제5 내지 제8 방사소자 중 적어도 하나가 구성되며, 상기 제5 내지 제8 방사소자는 전체적으로+자 형태로 구조를 형성하게 설치될 수 있다.
상기에서, 상기 반사판 상에 설치되는 상기 제1 대역의 적어도 하나의 제1-2 방사모듈을 더 포함하며; 상기 적어도 하나의 제1-2의 방사모듈은 상기 제1 방사모듈과 조합되어 제1 대역의 안테나 어레이를 구현할 수 있다.
상기에서, 상기 제1 방사모듈에서 대각선 방향에 배치된 방사소자들 중 적어도 일부와 연동하여 X편파 중 각각 일 편파를 발생하도록 급전망을 형성할 수 있다.
상기에서, 상기 제1 방사모듈에서 대각선 방향에 배치된 방사소자들 중 적어도 일부와 연동하여 각각 제1 내지 제4 편파를 발생하도록 급전망을 형성할 수 있다.
상기에서, 상기 제1 방사모듈의 상기 제1 내지 제4 방사소자는 각각 제1 내지 제4 편파를 발생하도록 급전망을 형성할 수 있다.
상기에서, 상기 제5 내지 제8 방사소자가 상기 제1 내지 제4 방사소자와 각각 대응되게 설치될 경우에, 상기 제1 및 제5 방사소자가 제1 편파를 발생하며, 상기 제2 및 제6 방사소자가 제2 편파, 제3 및 제7 방사소자가 제3 편파, 제4 및 제8 방사소자가 제4 편파를 발생하도록 구성할 수 있다.
상기에서, 상기 제1 및 제7 방사소자가 제1 편파를 발생하며, 제2 및 제8 방사소자가 제2 편파, 제3 및 제5 방사소자가 제3 편파, 제4 및 제6 방사소자가 제4 편파를 발생하도록 구성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나는 보다 최적화된 구조 및 안테나 사이즈의 최적화, 안정적인 방사 특성, 빔폭 조정의 용이성 및 안테나 설계의 용이성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나의 평면 구조도
도 2는 도 1의 무선 통신 안테나의 사시도
도 3 및 도 4는 도 1의 무선 통신 안테나 중 제1 방사모듈의 특성 그래프들
도 5 내지 도 7은 도 1의 무선 통신 안테나의 변형 구조들에 대한 평면도
도 8 및 도 9는 도 7의 무선 통신 안테나 중 제1 방사모듈의 특성 그래프들
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나의 평면 구조도
도 11은 도 10의 무선 통신 안테나의 측면도
도 12 및 도 13은 도 10의 무선 통신 안테나의 변형 구조들에 대한 평면도
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나의 평면 구조도
도 15는 도 14의 무선 통신 안테나의 사시도
도 16은 도 14의 무선 통신 안테나 중 제1 방사모듈의 특성 그래프
도 17 내지 도 19는 도 14의 무선 통신 안테나의 변형 구조들에 대한 평면도
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 도면들에서 동일한 구성 요소에 대해서는 가능한 동일한 참조 번호를 부여하였다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나의 평면 구조도이며, 도 2는 도 1의 무선 통신 안테나의 사시도이며, 도 3 및 도 4는 도 1의 무선 통신 안테나 중 제1 방사모듈에 대한 특성 그래프들로서, 각각 S-파라미터와, 방사 패턴 특성을 나타내고 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나는 하나의 반사판(10) 상에, 비교적 저주파 대역인 제1 주파수 대역(예를 들어, 약 700~900MHz 대역)의 제1 방사모듈(11: 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)과, 비교적 고주파 대역인 제2 주파수 대역(예를 들어, 약 2GHz 대역) 및 제3 주파수 대역(예를 들어, 약 2.5GHz 대역)의 제2 및 제3 방사모듈(12, 13)들이 적어도 하나 이상 다수개 배치된 구조를 가진다. 이때, 각각의 제1 내지 제3방사모듈(11, 12, 13)은 각각 해당 대역의 X편파를 발생하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 및 제3 방사모듈(12, 13)은 일반적인 다이폴 형태의 방사소자를 비롯하여 일반적으로 사용되는 다양한 구조 및 형태의 방사소자들을 구성된 방사모듈로서 구현가능하다. 그런데, 제1 방사모듈(11)은 본 발명의 일 실시예에 따른 특징적인 구조를 가지게 된다.
제1 방사모듈(11)은 8개의 다이폴 구조의 제1 내지 제8 방사소자(11-1 내지 11-8)로 구성된다. 이때, 외측의 4개의 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 제11-4)는 일반적인 다이폴 구조와 유사하게 각각 발룬 구조의 지지대(b)에 의해 지지되는 2개의 방사 암(a1, a2)으로 구성되는데, 2개의 방사 암(a1, a2)은 서로 예를 들어, 서로 직각을 이루도록 연결되며, 2개의 방사 암(a1, a2) 중 하나는 해당 방사소자가 설치된 반사판(10)의 측면 모서리를 따라 나란히 놓여지는 방향으로 구성된다. 즉, 이러한 구성에 따라, 4개의 방사소자(11-1 내지 11-4) 각각의 평면 구조는 'ㄱ'자 형태로 구성되며, 4개의 방사소자(11-1 내지 11-4)의 전체적인 외측 구조는 좌우 변이 반사판(10)의 측면과 평행하는 사각형 형태를 가지게 된다.
또한, 제1 방사모듈(11)의 내측의 4개의 제5 내지 제8 방사소자(11-5 내지 제11-8) 각각은 상기 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 11-4)와 마찬가지로 구성될 수 있다. 다만, 제5 내지 제8 방사소자(11-5 내지 11-8)는 해당 제1 방사모듈(11)의 전체 중심을 기준으로 전체적으로 +자 형태로 배치된다. 즉, 제5 내지 제8 방사소자(11-5 내지 11-8)는 서로 서로 인접하는 방사소자들끼리 각각의 대응되는 방사 암들이 나란히 배치된다.
상기한 구조에서, 전체적으로 외측이 사각형 형태를 가지는 제1 방사모듈(11)에서 각 대각선 방향에 배치되는 방사소자들끼리 연동하여, X편파 중에 각각 일 편파를 발생하도록 급전망(미도시)이 형성된다. 즉, 제1, 제3, 제5, 제7 방사소자(11-1, 11-3, 11-5, 11-7)가 연동되며, 제2, 제4, 제6, 제8 방사소자(11-2, 11-4, 11-6, 11-8)가 연동되도록 급전망이 형성된다.
상기한 구조를 살펴보면, 반사판(10)은 상기 제1 방사모듈(11)의 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 11-4)의 설치 영역을 벗어나서 실질적으로 외측으로 연장되는 영역이 없이, 최소한의 사이즈를 갖도록 설계될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 구조는 전체적인 사이즈가 큰 저주파수 대역의 제1 방사모듈(11)의 구조가 그라운드 역할을 하는 반사판(10)의 면적을 최대한 활용하는 구조로서, 제1 방사모듈(11)의 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 11-4)의 이격 거리를 극대화시키고, 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 11-4)의 방사 암들의 형태를 반사판(40)의 측면 모서리 부분 형태에 맞춤으로써, 좁은 빔폭(약 60도 이하의 빔폭)을 가지는 안테나를 형성하는 구조임을 알 수 있다. 즉, 도 4에 보다 구체적으로 나타낸 바와 같이, 제1 방사모듈(11)은 일반적인 구조의 방사모듈의 빔폭(약 65도의 빔폭 또는 70도 이상의 넓은 빔폭)보다 좁은 빔폭 특성을 가짐을 알 수 있다.
이때, 내측에 배치되는 제5 내지 제8 방사소자(11-5 내지 11-8) 사이의 상호결합을 이용하여 광대역 특성의 구현이 가능하게 된다. 또한, 외곽에 배치되는 제1 내지 제4 방사소자(11-1, 내지 11-4)와 내측에 배치되는 제5 내지 제8 방사소자(11-5 내지 11-8) 간의 배치되는 간격을 적절히 조정하여 설계함으로써, 수평 빔폭을 성형할 수 있게 된다.
한편, 도 1 및 도 2에서와 같이, 제2 및 제3 방사모듈(12, 13)은 수직으로 다수개 배열되어 각각 해당 대역의 안테나 어레이를 형성할 경우에, 제1 방사모듈(11)의 설치 공간을 공유하며, 각각 2개씩 제1 방사모듈(11)의 설치 범위 내에 포함되게 설치된다. 이때, 제1 내지 제8 방사소자(11-1 내지 11-8)로 구성되는 제1 방사모듈(11)은 그 구조상 우측 상하면과, 좌측 상하면으로, 사분면의 빈 영역이 형성되는데, 이러한 빈 영역에, 예를 들어, 우측 상하면에는 각각 제2 방사모듈(12)이 하나씩(도 1의 예에서는 12-2, 12-3) 설치되며, 좌측 상하면에는 각각 제3 방사모듈(13)이 하나씩(도 1의 예에서는 13-2, 13-3) 설치되도록 구성될 수 있다.
이러한 제1 내지 제3 방사모듈(11, 12, 13)의 배치 구조는, 전체적인 배치 공간의 사이즈를 최소화하면서, 다른 대역의 방사모듈의 방사소간에 영향을 최소화하는 구조가 가능하게 된다.
도 5 내지 도 7은 도 1의 무선 통신 안테나의 변형 구조들에 대한 평면도이다. 먼저, 도 5에 도시된 변형 구조에서 제1 내지 제3 방사모듈(11, 12, 13)의 구조는 상기 도 1에 도시된 구조와 동일하나, 도 5에 도시된 구조에서는 전체적인 안테나를 형성하기 위하여, 예를 들어, 제1 방사모듈(11)이 반사판(10) 상에 5개 구비되어, 전체적으로 하나의 안테나 어레이를 형상하는 구조가 도시된다.
도 6에 도시된 변형 구조는 제1 방사모듈(11)이 도 5에 도시된 구조와는 달리, 외측의 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 11-4)로만 구현되며, 내측의 제5 내지 제8 방사소자(11-5 내지 11-8)는 구비하지 않는 구조가 도시된다. 이 경우에는, 전체적으로 사각형 형태를 가지는 제1 방사모듈(11)에서 각 대각선 방향에 배치되는 방사소자들끼리, 즉, 제1 및 제3 방사소자(11-1, 11-3)가 연동되며, 제2 및 제4 방사소자(11-2, 11-4)가 연동되도록 급전망이 형성됨으로써, X편파를 발생한다.
도 7에 도시된 변형 구조는 제1 방사모듈(11)이 도 5에 도시된 구조와는 달리, 외측의 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 11-4)와 더불어, 내측의 제5 및 제8 방사소자(11-5, 11-8)만 구비하며, 제6 및 제7 방사소자(11-6, 11-7)는 구비하지 않는 구조가 도시된다. 이 경우에는, 제1, 제3, 제5 방사소자(11-1, 11-3, 11-5)가 연동되며, 제2, 제4, 제8 방사소자(11-2, 11-4, 11-8)가 연동되도록 급전망이 형성된다.
도 8 및 도 9는 도 7의 무선 통신 안테나 중 제1 방사모듈의 특성 그래프들로서, 각각 S-파라미터와 방사 패턴 특성을 나타내고 있는데, 도 8 및 도 9에서와 같이, 이러한 변형 구조도 충분히 만족할 만한 특성을 가지고 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제1 방사모듈(11)의 내측 방사소자들을 적절히 달리 배치 또는 구비함으로써, 방사패턴의 수평 빔폭 등의 특성을 성형하도록 설계할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나의 평면 구조도이며, 도 11은 도 10의 무선 통신 안테나의 측면도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나는 상기 도 1에 도시된 제1 실시예의 구조와 유사하게, 하나의 반사판(10) 상에, 제1 주파수 대역의 제1 방사모듈(11: 11-1, 11-2, 11-3, 11-4)과, 제2 및 제3 주파수 대역의 제2 및 제3 방사모듈(12, 13)들이 배치된 구조를 가진다. 이때, 상기 제1 방사모듈(11)은 도 6에 도시된 제1 실시예의 변형 구조와 마찬가지로, 외측의 제1 내지 제4 방사소자(11-1 내지 11-4)만으로 구성될 수 있다. 물론 이외에도, 도 10에 도시된 제1 방사모듈(11)은 상기 도 1 및 도 7에 도시된 제1 실시예 및 이의 변형 구조와 유사하게 구현할 수도 있다.
상기한 구조에서, 제2 및 제3 방사모듈(12, 13) 수직으로 다수개 예를 들어 5개(12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5 및 13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5)가 배열되어 각각 해당 제2 및 제3 대역별 안테나 어레이를 형성함이 하며, 그들 중 일부(예를 들어, 12-3, 12-4 및 13-3, 13-4)는 제1 방사모듈(11)의 설치 공간 내에 포함되게 설치된다.
그런데, 제1 대역의 안테나 어레이를 구현함에 있어서는, 제1 대역의 안테나 어레이는 본 발명의 실시예적인 구조를 가지는 제1 방사모듈(11)만으로 구현되는 것이 아니라, 제1 방사모듈(11)과 더불어 수직으로 배열되며, 제1 방사모듈(11)과는 다른 구조를 가지는 제1-2 방사모듈(21)을 통해 구현된다. 이러한 제1-2 방사모듈(21)은 일반적인 다이폴 형태의 방사소자를 비롯하여 일반적으로 사용되는 다양한 구조 및 형태의 방사소자들을 구성된 방사모듈로서 구현가능하다.
이와 같은 구조는, 제1 대역의 안테나 어레이의 빔폭 특성을 적절히 조정가능하도록 설계하기 위함이다. 즉, 예를 들어 비교적 넓은 빔폭(예를 들어, 70도 이상)을 가질 수 있는 일반적인 구조의 제1-2 방사모듈(21)과, 비교적 좁은 빔폭을 가지도록 설계되는 제1 방사모듈(11)을 서로 조합하여 하나의 제1 대역의 안테나 어레이를 형성함으로써, 제1 대역의 안테나 어레이의 전체적인 빔폭을 원하는 빔폭 특성을 갖도록 적절히 조정하여 설계함이 가능하게 된다.
도 12 및 도 13은 도 10의 무선 통신 안테나의 변형 구조들에 대한 평면도이다. 먼저, 도 12를 참조하면, 도 12에 도시된 변형 구조에서는, 하나의 반사판 상에 제1대역의 안테나 어레이를 형성하기 위하여, 제1 방사모듈(11)은 2개가 구비되며, 제1-2 방사모듈(21)은 5개가 구비됨이 도시되고 있다. 도 13에 도시된 변형 구조에서는, 하나의 반사판 상에 제1대역의 안테나 어레이를 형성하기 위하여, 제1 방사모듈(11)은 3개가 구비되며, 제1-2 방사모듈(21)은 4개가 구비됨이 도시되고 있다. 상기한 구조에서, 도 13에 도시된 변형 구조가 도 12에 도시된 변형 구조에 비해 제1 대역의 안테나 어레이의 전체 수평빔폭이 보다 더 좁게 형성된다.
상기 도 10 내지 도 13에 도시된 제2 실시예의 구조를 살펴보면, 예를 들어, 동일한 대역 ,즉 제1 대역의 안테나 어레이를 구현하기 위하여, 두 종류의 방사모듈(즉 제1 방사모듈 및 제1-2 방사모듈)이 임의의 구성비로 조합됨을 알 수 있다. 이때, 한 종류의 방사모듈(즉, 제1-2 방사모듈)이 넓은 수평빔폭(70도 이상) 특성을 갖고, 다른 종류의 방사모듈(즉, 제1 방사모듈)이 좁은 수평빔폭(60˚ 이하) 특성을 갖도록 설계될 경우에, 이 두 종류의 방사모듈들의 구성비를 조정하여 원하는 수평빔폭을 구현할 수 있게 되며, 제한된 공간상에서 비교적 간단하게 방사패턴의 형태를 설계할 수 있게 된다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나의 평면 구조도이며, 도 15는 도 14의 무선 통신 안테나의 사시도이며, 도 16은 도 14의 무선 통신 안테나 중 제1 방사모듈의 특성 그래프로서, 방사 패턴 특성을 나타내고 있다. 도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나는 상기 도 1에 도시된 제1 실시예의 각각의 방사모듈의 구조 및 이의 배치 구조와 유사하게, 하나의 반사판(10) 상에, 제1 주파수 대역의 제1 방사모듈(24-1, 24-2, 25-1, 25-2, 26-1, 26-2, 27-1, 27-2)과, 비교적 고주파 대역인 제2 및 제3 주파수 대역의 제2 및 제3 방사모듈(12, 13)들이 적어도 하나 이상 다수개 배치된 구조를 가진다.
제1 주파수 대역의 제1 방사모듈을 형성하는 다수의 방사소자(24-1, 24-2, 25-1, 25-2, 26-1, 26-2, 27-1, 27-2) 각각은 상기 제1 실시예의 구조와 유사하게, 각각 2개의 방사 암들이 서로 예를 들어, 직각을 이루며 전체적인 평면 구조가 'ㄱ'자 형태로 구성된다. 또한, 제1 실시예의 구조와 유사하게 제1 방사모듈의 전체 구조에서 외측에는 제1-1, 제2-1, 제3-1, 제4-1 방사소자(24-1, 25-1, 26-1, 27-1)가 전체적으로 사각형을 구조를 형성하도록 배치되며, 제1 방사모듈의 중심부에는 제1-2, 제2-2, 제3-2, 제4-2 방사소자(24-2, 25-2, 26-2, 27-2)가 전체적으로 +자 형태로 배치된다.
이때, 도 14에 도시된 제3 실시예의 구조에서는, 제1 방사모듈을 형성하는 다수의 방사소자(24-1, 24-2, 25-1, 25-2, 26-1, 26-2, 27-1, 27-2)가 예를 들어, 각각 발생하는 편파를 기준으로 제1-1 및 제1-2 방사소자(24-1, 24-2)와, 제2-1 및 제2-2 방사소자(25-1, 25-2)와, 제3-1 및 제3-2 방사소자(26-1, 26-2)와, 제4-1 및 제4-2 방사소자(27-1, 27-2)로 구분하여 구성된다.
보다 상세히 설명하면, 상기의 구조에서, 제1-1 및 제1-2 방사소자(24-1, 24-2)가 연동하여 급전되게 구현되어, 제1 편파를 발생하도록 구성되며, 마찬가지로 제2-1 및 제2-2 방사소자(25-1, 25-2)는 제2 편파를 발생하며, 제3-1 및 제3-2 방사소자(26-1, 26-2)는 제 3편파를 발생하며, 제4-1 및 제4-2 방사소자(27-1, 27-2)는 제4 편파를 발생하도록 구성된다. 이러한 구조는 논리적으로는 제1 내지 제4 편파가 각각 그 특성에서 모두 차이가 있도록 설계하는 것도 가능하다. 그러나, 도 14의 실시예에서는, 이러한 구성을 이용하여 제1 주파수 대역을 제1 및 제2 서브 대역으로 구분하여 각각 제1 및 제2 서브 X편파를 발생하도록 구성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 제1-1 및 제1-2 방사소자(24-1, 24-2)는 제1 대역에 해당하는 제1 서브 X편파 중에서 일 편파를 발생하도록 구성되며, 제4-1 및 제4-2 방사소자(27-1, 27-2)는 상기 제1 서브 X편파 중에서 다른 편파를 발생하도록 구성할 수도 있다. 이 경우에, 제1-1 및 제1-2 방사소자(24-1, 24-2)와 제4-1 및 제4-2 방사소자(27-1, 27-2)가 전체적으로 상기 제1 서브 X편파 형성하도록 구성된다.
마찬가지로, 예를 들어, 상기 제2-1 및 제2-2 방사소자(25-1, 25-2)는 제1 대역에 해당하는 제2 서브 X편파 중에서 일 편파를 발생하도록 구성되며, 제3-1 및 제3-2 방사소자(26-1, 26-2)는 상기 제2 서브 X편파 중에서 다른 편파를 발생하도록 구성할 수도 있다. 이 경우에, 제2-1 및 제2-2 방사소자(25-1, 25-2)와 제3-1 및 제3-2 방사소자(26-1, 26-2)가 전체적으로 상기 제2 서브 X편파 형성하도록 구성된다.
이와 같이 구성할 경우에, 제1 서브 X편파를 형상하는 방사소자들(24-1, 24-2, 27-1, 27-2)과 제2 서브 X 편파를 형성하는 방사소자들(25-1, 25-2, 26-1, 26-2) 사이의 다이폴 구조의 설계시 상세 구조는 각각의 해당하는 제1 및 제2 서브 대역 특성에 맞게 그 치수 등에서 약간의 차이를 가질 수도 있다. 만약, 이 경우에 제1 방사모듈을 구현하는 상기한 방사모듈들(24-1, 24-2, 25-1, 25-2, 26-1, 26-2, 27-1, 27-2)의 각각의 다이폴 구조의 상세 구조를 모두 동일하게 구현할 경우에, 상기 도 1 등에 도시된 실시예와 동일한 방사 특성을 가질 수 있음을 이해할 것이다.
도 17 내지 도 19는 도 14의 무선 통신 안테나의 변형 구조들에 대한 평면도이다. 먼저, 도 17에 도시된 변형 구조에서 제1 방사모듈의 구조는 상기 도 14에 도시된 구조와 동일하나, 도 17에 도시된 구조에서는 전체적인 안테나를 형성하기 위하여, 예를 들어, 제1 방사모듈이 반사판(10) 상에 5개 구비되어, 전체적으로 하나의 안테나 어레이를 형상하는 구조가 도시된다.
도 18에 도시된 변형 구조에서, 제1 방사모듈의 구조는 상기 도14에 도시된 구조와는 달리, 외측의 제1-1, 제2-1, 제3-1, 제4-1 방사소자(24-1, 25-1, 26-1, 27-1)로만 구현되며, 내측의 제1-2, 제2-2, 제3-2, 제4-2 방사소자(24-2, 25-2, 26-2, 27-2)는 구비하지 않는 구조가 도시된다. 이 경우에는, 전체적으로 사각형 형태를 가지는 제1 방사모듈에서 제1-1, 제2-1, 제3-1, 제4-1 방사소자(24-1, 25-1, 26-1, 27-1) 각각이 제1, 제2, 제3, 제4 편파를 발생하도록 구성된다.
도 19에 도시된 변형 구조에서, 제1 방사모듈의 구조는 상기 도14에 도시된 구조와 대부분 유사하게, 제1 방사모듈의 전체 구조에서 외측에는 제1-1, 제2-1, 제3-1, 제4-1 방사소자(24-1, 25-1, 26-1, 27-1)가 전체적으로 사각형을 구조를 형성하도록 배치되며, 제1 방사모듈의 중심부에는 제1-3, 제2-3, 제3-3, 제4-3 방사소자(24-3, 25-3, 26-3, 27-3)가 전체적으로 +자 형태로 배치된다.
이때, 도 19에 도시된 제3 실시예의 구조에서는, 제1 방사모듈을 형성하는 다수의 방사소자(24-1, 24-3, 25-1, 25-3, 26-1, 26-3, 27-1, 27-3)가 예를 들어, 각각 발생하는 편파를 기준으로 제1-1 및 제1-3 방사소자(24-1, 24-3)와, 제2-1 및 제2-3 방사소자(25-1, 25-3)와, 제3-1 및 제3-3 방사소자(26-1, 26-3)와, 제4-1 및 제4-3 방사소자(27-1, 27-3)로 구분하여 구성된다. 즉, 상기의 구조에서, 제1-1 및 제1-3 방사소자(24-1, 24-3)가 연동하여 급전되게 구현되어, 제1 편파를 발생하도록 구성되며, 마찬가지로 제2-1 및 제2-3 방사소자(25-1, 25-3)는 제2 편파를 발생하며, 제3-1 및 제3-3 방사소자(26-1, 26-3)는 제 3편파를 발생하며, 제4-1 및 제4-3 방사소자(27-1, 27-3)는 제4 편파를 발생하도록 구성된다.
상기 도 14 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예 및 이의 변형 예들에 따른 구조에서는, 제1방사모듈이 4개의 편파를 발생하는 것이 가능하며, 이와 같이, 4 개의 편파를 발생하는 안테나는 주어진 공간내에서, 예를 들어 2개의 편파를 발생하는 이중편파의 안테나에 비해 더 많은 편파를 제공함으로써, 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 이로 인해 안테나의 특성측면에서 우수한 집적도를 가질 수 있다.
또한, 도 14 내지 도 19에 도시된 구조에서는, 본 발명의 실시예들에 따라 4개의 편파를 발생하는 제1방사모듈이 구성될 경우에 그 설치 범위 내부에 제2 및 제3 방사모듈이 구성되는 것으로 설명하였으나, 이외의 다른 실시예에서는 상기 제2 및/또는 제3 방사모듈이 구비되지 않은 구조도 충분히 가능할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.
예를 들어, 도 14의 제3 실시예의 변형 구조로서, 예를 들어 도 7에 도시된 제1 실시예의 변형 구조와 유사하게, 제1 방사모듈의 내측에는 2개의 방사소자만 구성하는 것도 가능하다. 또한, 이외에도 제1 방사모듈의 내측에는 1개의 방사소자 또는 3개의 방사소자가 구비되는 구성도 가능할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 제1, 제2 및 제3 실시예를 구분하여 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 이러한 실시예들의 적어도 일부 특징을 서로 조합하는 것도 가능할 수 있다.
또한, 상기한 실시예들의 각 구조에서, 제1 방사모듈을 구성하는 각 방사소자의 상부에는 해당 방사소자와 이격되는 위치에서 각각의 빔이 방사되는 방향에 각각 도전성 재질의, 예를 들어 막대 형태의 디렉터를 추가로 더 설치하여, 빔폭 등 방사 특성을 조정하도록 구성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나에 있어서,
    반사판과;
    상기 반사판 상에 설치되는 제1대역의 적어도 하나의 제1 방사모듈과;
    상기 반사판 상에 설치되는 제2대역 또는 제3대역의 적어도 하나의 제2 또는 제3 방사모듈을 포함하며;
    상기 제1 방사모듈은 다이폴 구조의 제1 내지 제4 방사소자를 포함하여 구성되며, 상기 제1 내지 제4 방사소자는 각각 2개의 방사 암이 서로 'ㄱ'자 형태로 연결되도록 구성되며, 상기 2개의 방사 암 중 하나는 상기 반사판의 측면을 따라 나란히 놓여지게 구성되며;
    상기 제2 또는 제3 방사모듈은 상기 제1 방사모듈의 설치 범위 내에 포함되게 설치됨을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 또는 제3 방사모듈은 상기 제1 방사모듈의 설치 범위 내부에서, 우측 상하면과, 좌측 상하면에 설치됨을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반사판은 상기 제1 방사모듈의 상기 제1 내지 제4 방사소자의 설치 영역을 벗어나서 실질적으로 외측으로 연장되는 영역이 없도록 설계됨을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 방사모듈의 내측에는 각각 2개의 방사 암이 서로 'ㄱ'자 형태로 연결되도록 구성되는 제5 내지 제8 방사소자 중 적어도 하나가 구성되며, 상기 제5 내지 제8 방사소자는 전체적으로 +자 형태로 구조를 형성하게 설치됨을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판 상에 설치되는 상기 제1 대역의 적어도 하나의 제1-2 방사모듈을 더 포함하며.
    상기 적어도 하나의 제1-2의 방사모듈은 상기 제1 방사모듈과 조합되어 제1 대역의 안테나 어레이를 구현함을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서 있어서, 상기 제1 방사모듈에서 대각선 방향에 배치된 방사소자들 중 적어도 일부와 연동하여 X편파 중 각각 일 편파를 발생하도록 급전망을 형성함을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  7. 제1항에서 있어서, 상기 제1 방사모듈의 상기 제1 내지 제4 방사소자는 각각 제1 내지 제4 편파를 발생하도록 급전망을 형성함을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  8. 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나에 있어서,
    반사판과;
    상기 반사판 상에 설치되며, 다이폴 구조의 제1 내지 제4 방사소자를 포함하여 구성되며, 상기 제1 내지 제4 방사소자는 각각 2개의 방사 암이 서로 'ㄱ'자 형태로 연결되도록 구성되며, 상기 2개의 방사 암 중 하나는 상기 반사판의 측면을 따라 나란히 놓여지게 구성되는 제1 방사모듈을 포함하며;
    상기 제1 방사모듈의 상기 제1 내지 제4 방사소자는 각각 제1 내지 제4 편파를 발생하도록 급전망을 형성함을 특징으로 하는 무선 통신 안테나
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 방사모듈의 내측에는 각각 2개의 방사 암이 'ㄱ'자 형태로 연결되도록 구성되는 제5 내지 제8 방사소자 중 적어도 하나가 구성되며, 상기 제5 내지 제8 방사소자는 전체적으로 +자 형태로 구조를 형성하게 설치됨을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  10. 제9항에서 있어서, 상기 제5 내지 제8 방사소자가 상기 제1 내지 제4 방사소자와 각각 대응되게 설치될 경우에, 상기 제1 및 제5 방사소자가 연동하여 상기 제1 편파를 발생하며, 상기 제2 및 제6 방사소자가 연동하여 상기 제2 편파를 발생하며, 상기 제3 및 제7 방사소자가 연동하여 상기 제3 편파를 발생하며, 상기 제4 및 제8 방사소자가 연동하여 상기 제4 편파를 발생함을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
  11. 제9항에서 있어서, 상기 제5 내지 제8 방사소자가 상기 제1 내지 제4 방사소자와 각각 대응되게 설치될 경우에, 상기 제1 및 제7 방사소자가 연동하여 상기 제1 편파를 발생하며, 상기 제2 및 제8 방사소자가 연동하여 상기 제2 편파를 발생하며, 상기 제3 및 제5 방사소자가 연동하여 상기 제3 편파를 발생하며, 상기 제4 및 제6 방사소자가 연동하여 상기 제4 편파를 발생함을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
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