KR20190117965A - Uniform circular array antenna for milimeter wave - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 빔포밍 해상도(resolution)를 향상시키고, 다수의 안테나로 패치 조합된 다수의 소자 어레이의 개별 제어를 통한 다양한 조합의 빔 각도 형성이 가능하도록 함으로써 빔포밍 특성을 향상시킬 수 있는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a uniform circular array antenna for millimeter wave, and more particularly, to improve beamforming resolution and to form various combinations of beam angles through individual control of multiple element arrays patched with multiple antennas. The present invention relates to a millimeter wave uniform circular array antenna capable of improving beamforming characteristics.
일반적으로, 이동통신시스템의 성능 및 용량은 송수신 경계 영역인 셀(Cell) 간 혹은 셀 내에서 발생되는 동일채널 간섭신호와 경로손실, 다중경로 페이딩(fading), 신호의 지연 및 또는 이동 중 송, 수신장치에서의 도플러 확산 효과 등의 무선 전파 채널 특성에 의해 근본적으로 제한 된다. 따라서, 현재의 이동 통신 시스템은 이러한 성능 및 용량 제한현상에 대한 보상기술로 다양한 채널특성 수신을 위한 다이버시티 안테나, 셀의 섹터화, 주파수 분할, 대역확산 등의 기술을 총망라하여 응용하고 있는 실정이다. 그러나, 이동통신 서비스에 관한 욕구의 다양화로 인해 그 수요도 늘어남에 따라 기존의 기술만으로는 증대되는 고성능, 고용량의 수요를 충족시키기에는 한계가 있으며, 이러한 한계를 극복하기 위한 기술로 IMT-2020의 실시가 확실시 된다. 그 외에도 근미래의 이동 통신 시스템은 기존의 셀룰러 및 개인 휴대통신과 비교할 때 고품질의 훨씬 높은 용량을 필요로 하는 멀티미디어 통신 서비스 환경이 구축될 것이다.In general, the performance and capacity of a mobile communication system include co-channel interference signals, path loss, multipath fading, signal delay, and / or transmission during movement. It is fundamentally limited by the radio propagation channel characteristics such as the Doppler spreading effect in the receiver. Therefore, the current mobile communication system is applying a variety of techniques such as diversity antenna, cell sectorization, frequency division, spread spectrum, etc. to receive various channel characteristics as a compensation technique for performance and capacity limitation. . However, as the demand increases due to the diversification of the demand for mobile communication services, there is a limit to meet the demand for high performance and high capacity, which is increased only by the existing technology, and the implementation of IMT-2020 as a technology for overcoming these limitations. Is sure. In addition, mobile communication systems in the near future will establish a multimedia communication service environment that requires much higher quality and higher capacity compared to conventional cellular and personal mobile communication.
이에 따라 장차 여러 가지 서비스 신호가 혼재하게 될 셀 환경에서는 송신출력과 전송 대역폭이 상대적으로 큰 고속 데이터에 의한 강한 간섭신호(干涉信號)의 영향을 감쇄시키는 것이 필수적일 것이며 이의 해결책으로 스마트 안테나(Smart Antenna) 기술이 제안되고 있다. 이러한 스마트 안테나 기술은 기존의 다수개의 다이버시티 안테나(Diversity Antenna)를 사용하여 다중 경로를 결합하는 경우와 달리 배열 안테나와 무선 신호 환경의 변화에 따른 각기 다른 적응적 안테나 빔 패턴을 제어에 의해 송,수신 성능 및 용량의 극대화를 가능케 하는 기술이다.Accordingly, in a cell environment where various service signals will be mixed in the future, it is essential to attenuate the influence of strong interference signals caused by high-speed data having a relatively high transmission power and transmission bandwidth. Antenna) technology has been proposed. Unlike the case of combining multiple paths using a plurality of diversity antennas, the smart antenna technology transmits and controls different adaptive antenna beam patterns according to changes in an array antenna and a wireless signal environment. This technology enables the maximum reception performance and capacity.
스마트 안테나의 기술 분야에서 가장 유력시 되는 상용화 기술로는 스위치 빔 시스템(Switched-Beam System)이 있다. 이러한 스위치 빔 시스템의 원리는 빔 폭이 20-30도 정도되는 배열안테나를 여러 개 사용하여 360도 전 방향으로 방사시켜 각 안테나에 수신되는 신호를 선택적으로 수신하는 구조를 갖는다. 상기 스위치 빔 시스템은 실내환경에 적용될 것이 유력시 되며 특히, 이러한 실내환경에서는 전파특성이 한정된 실내공간 내에서 각 공간을 형성하는 벽,천장,문 등의 구조에 의해 전파의 산란 및 회절, 반사가 매우 클 것으로 예상된다.The most prominent commercialization technology in the technical field of smart antennas is the Switched-Beam System. The principle of such a switch beam system has a structure that selectively receives a signal received at each antenna by radiating 360 degrees in all directions using a plurality of array antennas having a beam width of about 20-30 degrees. The switch beam system is likely to be applied to an indoor environment. In particular, in such an indoor environment, scattering, diffraction, and reflection of radio waves are very high due to the structure of walls, ceilings, and doors that form each space within an indoor space having limited propagation characteristics. It is expected to be large.
그러나, 현재 개발되어지는 스마트 안테나의 경우 동일한 편파 특성을 갖는 배열 안테나를 적용하는 구조로 되어 있어 배열 안테나의 각 배열 소자에서 수신된 신호는 안테나 간 거리의 함수로 표현되는 공간 다이버시티 특성만 갖게 되는 단점을 갖는다.However, currently developed smart antennas have a structure in which array antennas having the same polarization characteristics are applied, so that signals received at each array element of the array antennas have only spatial diversity characteristics expressed as a function of the distance between antennas. Has disadvantages.
대한민국 공개특허 제10-2002-0055231호(2002.07.08.공개)(이하, '선행기술 1'이라 한다)는 편파 다이버시티 기법 적용이 가능한 스마트 안테나를 개시하고 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2002-0055231 (published Jul. 8, 2002) (hereinafter referred to as “
상기 선행기술 1은, 빔 폭이 일정한 배열 안테나들을 여러 개 사용하여 360도 전 방향으로 방사시켜 각 안테나에 수신되는 신호를 선택적으로 수신하도록, 이중편파 마이크로스트립 안테나를 다수개 배열블록으로 형성하는 구조를 개시하고 있다.The
그러나, 선행기술 1은, 동일한 각도의 편파특성을 나타내는 이중편파 마이크로스트립 안테나 소자들이 상하로 길게 배열되고, 그 주위에 인접하게 다른 각도의 편파특성을 나타내는 이중편파 마이크로스트립 안테나 소자들이 각각 배열되는 4배수 배열 구조를 채택하는 바, 45도, -45도, 수평 및 수직의 편파특성을 나타내는 편파 그룹의 수평 범위가 넓어 편파 빔 각도 형성의 조합에 있어서 한계가 있다.However, in the
특히, 선행기술 1은 6GHz 이하의 셀룰러 통신에 국한된 급전 구조, 특히 수직 편파특성 임피던스값을 갖는 급전 선로와, 수평 편파특성 임피던스값을 갖는 급전 선로가 별도로 형성함으로써 선택적인 급전 제어가 불가능하여, 최근 실용화되고 있는 5G 통신의 28GHz 등 밀리미터파 주파수 대역에서는 부적합한 문제점이 있다.In particular, the
한편, 대한민국 공개특허 제10-2011-0051091호(2011.05.17.공개)(이하, '선행기술 2'라 한다)는 안테나 빔 조향 없이 항상 위성 접속이 가능하도록 방사소자를 원형으로 배치하고, 방사소자들 중 하나를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 방사소자들의 배치 각도를 조절하여 전방위 방사패턴을 형성하는 평판 원형 배열 안테나를 제시하고 있다.On the other hand, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0051091 (published May 17, 2011) (hereinafter referred to as 'prior art 2') is a radiation element is arranged in a circle so that the satellite connection at all times without the antenna beam steering, radiation A flat circular array antenna is disclosed which forms an omnidirectional radiation pattern by adjusting an arrangement angle of radiating elements clockwise or counterclockwise with respect to one of the elements.
그러나, 선행기술 2는 안테나 소자들만을 원형으로 배열하는 것일 뿐 평판 기판에 배열하는 것이어서 실질적으로 지상의 모바일 단말기 사용자를 위한 이동형 터미널의 역할 수행에 한계가 있다.However, the prior art 2 is to arrange only the antenna elements in a circular shape, but to arrange them on a flat substrate, thereby substantially limiting the role of a mobile terminal for a mobile terminal user on the ground.
본 발명의 목적은, 5G 통신에 적합한 28GHz 등 밀리미터파 주파수 대역에서 사용될 수 있도록 개별 소자 어레이별로 RF IC와의 정합을 통한 급전 구조가 채택되어 다양한 빔포밍 특성을 구현할 수 있는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a millimeter wave uniform circular array antenna that can implement a variety of beamforming characteristics by adopting a feed structure through matching with the RF IC for each element array to be used in the millimeter wave frequency band, such as 28GHz suitable for 5G communication In providing.
본 발명의 다른 목적은, PCB의 전/후면에 각각 빔 포밍을 구현하기 위한 다수의 소자 어레이와 RF IC가 1 대 1 대응되는 일체형 구조로 구비되어 최소의 삽입 손실(Insertion loss)를 가지도록 하는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a plurality of device arrays and RF ICs in a one-to-one correspondence structure for implementing beamforming on the front and rear surfaces of a PCB so as to have a minimum insertion loss. It is to provide a uniform circular array antenna for millimeter wave.
본 발명의 또 다른 목적은, 상하로 길게 배치된 단위 소자 부착 바에 4개의 소자 어레이가 상호 90도의 편파를 형성하는 2개의 단위 소자 어레이를 가지도록 적어도 2개의 90도 편파 그룹을 형성하고, 원주방향으로 다수의 소자 부착 바 각각의 소자 어레이에의 독립적인 급전 구조 및 제어 구조를 채택하여 빔 각도를 형성하기 위한 다양한 조합이 가능하도록 하는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to form at least two 90 degree polarization groups in a unit element attachment bar arranged vertically and long such that the four element arrays have two unit element arrays forming mutually 90 degree polarizations. The present invention provides a uniform circular array antenna for a millimeter wave that adopts an independent feeding structure and a control structure to each element array of a plurality of element attachment bars to enable various combinations to form beam angles.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following descriptions.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나는, 하부에 배치된 실린더 베이스, 상기 실린더 베이스의 상부에 이격되게 평행 배치된 실린더 커버 및 하단은 상기 실린더 베이스의 둘레 상면에 결합되고 상단은 상기 실린더 커버의 둘레 하면에 결합되며, 다수의 안테나 소자들로 패치 조합된 다수의 소자 어레이가 외측면에 부착되는 다수개의 소자 부착 바를 포함하고, 상기 다수개의 소자 부착 바는, 상기 실린더 베이스 및 상기 실린더 커버의 원주방향을 따라 다수개가 등간격으로 이격되게 배치된다.In order to achieve the above object, a millimeter wave uniform circular array antenna according to an embodiment of the present invention includes a cylinder base disposed at a lower portion, a cylinder cover disposed parallel to an upper portion of the cylinder base, and a lower end of the cylinder base. A plurality of device attachment bars coupled to an upper periphery and having an upper end coupled to the periphery of the cylinder cover, wherein a plurality of device arrays patched with a plurality of antenna elements are attached to the outer surface; Is arranged in the circumferential direction of the cylinder base and the cylinder cover are spaced apart at equal intervals.
여기서, 상기 다수개의 소자 부착 바는, 각각에 부착된 상기 다수의 안테나 소자에 따른 밀리미터파 대역 주파수 상에서 형성되는 빔포밍 각도를 고려하되, 상기 다수의 안테나 소자들이 서로 캐리어 주파수의 반 파장(λ/2) 이상의 간격 유지가 가능한 개수로 배치될 수 있다.Here, the plurality of element attachment bars consider a beamforming angle formed on a millimeter wave band frequency according to the plurality of antenna elements attached to each of the plurality of element attachment bars, wherein the plurality of antenna elements are half-wavelength (λ / 2) can be arranged in a number capable of maintaining the above intervals.
또한, 상기 실린더 베이스 및 실린더 커버는 원형으로 형성될 수 있다.In addition, the cylinder base and the cylinder cover may be formed in a circular shape.
또한, 상기 실린더 베이스 및 실린더 커버는 반원형으로 형성될 수 있다.In addition, the cylinder base and the cylinder cover may be formed in a semicircular shape.
또한, 다수의 소자 어레이는, 상기 단일 소자 부착 바의 외측면에 상하 방향으로 복수 개 배치되되, 상기 복수의 소자 어레이는 상호 90도 편파를 형성하는 인접하는 2개의 단위 어레이를 하나의 90도 편파 그룹으로 그룹핑될 수 있다. In addition, a plurality of element arrays are arranged in a plurality in the vertical direction on the outer surface of the single element attachment bar, the plurality of element arrays one 90 degree polarization of two adjacent unit arrays forming a 90 degree polarization mutually Can be grouped into groups.
또한, 상기 다수의 소자 어레이는, 상기 단일 소자 부착 바의 외측면에 상하 방향으로 4개소에 배치되되, 상기 4개의 소자 어레이가 2개의 90도 편파 그룹을 형성할 수 있다.The plurality of device arrays may be disposed at four locations in the vertical direction on the outer surface of the single device attachment bar, and the four device arrays may form two 90 degree polarization groups.
또한, 상기 4개소에 배치된 다수의 소자 어레이는, 인접하는 소자 어레이끼리 90도의 편파 특성을 갖도록 상기 단일 소자 부착 바의 범위 내에서 혼용 배치 가능할 수 있다.In addition, the plurality of element arrays arranged at the four places may be mixed and arranged within the range of the single element attachment bar so that adjacent element arrays have a polarization characteristic of 90 degrees.
또한, 상기 4개의 소자 어레이는, 최상측에 구비된 제1소자 어레이, 상기 제1소자 어레이의 하부에 구비된 제2소자 어레이, 상기 제2소자 어레이의 하부에 구비된 제3소자 어레이 및 상기 제3소자 어레이의 하부에 구비된 제4소자 어레이를 포함하고, 상기 제1소자 어레이는 0도, 상기 제2소자 어레이는 90도, 상기 제3소자 어레이는 45도 및 상기 제4소자 어레이는 135도의 편파 특성을 구현할 수 있다.The four device arrays may include a first device array disposed on an uppermost side, a second device array disposed below the first device array, a third device array disposed below the second device array, and And a fourth device array provided below the third device array, wherein the first device array is 0 degrees, the second device array is 90 degrees, the third device array is 45 degrees, and the fourth device array is A polarization characteristic of 135 degrees can be realized.
또한, 상기 다수개의 소자 부착 바의 내측면에는, 상기 다수의 소자 어레이에 각각 대응되는 다수의 RF IC가 연결될 수 있다.In addition, a plurality of RF ICs corresponding to the plurality of device arrays may be connected to inner surfaces of the plurality of device attachment bars.
또한, 상기 다수의 소자 어레이와 상기 다수의 RF IC 사이에는 상호 정합을 통한 급전 라인이 구축되고, 상기 다수의 소자 어레이들의 선택적 활성화 및 빔 각도 조정이 가능할 수 있다.In addition, a power supply line is formed through mutual matching between the plurality of device arrays and the plurality of RF ICs, and the selective activation and beam angle adjustment of the plurality of device arrays may be possible.
본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.According to the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention, various effects as follows can be achieved.
첫째, 안테나 소자 어레이가 구비된 단위 소자 부착 바를 실린더 베이스의 원주방향을 따라 배치함으로써 360도 전방향의 전파 송수신이 가능함과 동시에 빔포밍 해상도(resolution)를 향상시키는 효과가 있다.First, by placing the unit element attachment bar provided with the antenna element array along the circumferential direction of the cylinder base, it is possible to transmit and receive radio waves in 360-degree directions and improve the beamforming resolution.
둘째, 단위 소자 부착 바에 적어도 2개의 90도 편파 그룹을 형성하도록 개별 소자 어레이들을 구비하고, RF IC와의 정합을 통한 급전 구조가 채택되도록 함으로써, 다양한 조합의 빔 각도 형성이 가능한 바, 빔포밍 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.Second, individual element arrays are formed to form at least two 90 degree polarization groups in the unit element attachment bar, and a feeding structure through matching with the RF IC is adopted to enable various combinations of beam angle formation. It has an effect that can be improved.
셋째, 단위 소자 부착 바를 구성하는 PCB의 전면 및 후면에 각각 소자 어레이와 대응되는 RF IC가 일체형 구조로 구현됨으로써 삽입 손실(Insertion loss)을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.Third, RF ICs corresponding to the element arrays are integrally formed on the front and rear surfaces of the PCB constituting the unit element attachment bar, thereby minimizing insertion loss.
도 1은 5세대 Xhaul 네트워크 시스템의 개념을 나타낸 개요도이고,
도 2는 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2의 정면도이고,
도 4는 도 2의 소자 어레이의 기본적인 배치도이고,
도 5는 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며,
도 6은 도 5의 소자 어레이의 기본적인 배치도이고,
도 7은 단위 소자 부착 바를 구성하는 PCB의 일면 및 타면의 소자 어레이 및 RF IC의 배치 모습을 투영한 도면이며,
도 8은 도 7의 구조에 따른 빔포밍 프로세싱을 나타낸 블록도이다.1 is a schematic diagram showing the concept of the fifth generation Xhaul network system,
Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of a millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention,
3 is a front view of FIG. 2,
4 is a basic layout view of the device array of FIG. 2;
5 is a perspective view showing another embodiment of a uniform circular array antenna for millimeter waves according to the present invention;
FIG. 6 is a basic layout view of the device array of FIG. 5;
FIG. 7 is a view showing a layout of device arrays and RF ICs on one side and the other side of the PCB constituting the unit element attachment bar.
FIG. 8 is a block diagram illustrating beamforming processing according to the structure of FIG. 7.
이하, 본 발명의 일부 실시예를 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Some embodiments of the invention will now be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function interferes with the understanding of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 ‘포함’, ‘구비’ 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include", "includes" a certain component, it means that it can further include other components, not to exclude other components unless otherwise stated. .
도 1은 5세대 Xhaul 네트워크 시스템의 개념을 나타낸 개요도이다.1 is a schematic diagram showing the concept of a fifth generation Xhaul network system.
본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예는, 5세대 Xhaul 네트워크 시스템(10)을 기반으로 한다. 5세대 Xhaul 네트워크 시스템(10)은, 도 1에 참조된 바와 같이, 허브 시스템(Hub system,40)으로부터 전송된 20Gbps 주파수 대역의 신호를 수신하거나 10Gbps 주파수 대역으로 전환하여 허브 시스템(40)으로 송신할 수 있는 터미널(Terminal)을 포함할 수 있다.One embodiment of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention is based on the fifth generation
보다 상세하게는, 5세대 Xhaul Transport Network System(10)은, 이동통신 네트워크의 콘트롤타워 역할을 하는 코어 네트워크 에뮬레이터(Core Network Emulator,20)와 엑스홀 이동성 제어기(30)의 조합으로 구축되고, 허브 시스템(40)을 전체적으로 제어하도록 구비된다.More specifically, the fifth generation Xhaul
여기서, 하나의 허브 시스템(40)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 터미널 시스템(50a,50b)과 연동되도록 구비될 수 있다. 허브 시스템(40)과 후술하는 각 터미널(50a,50b) 당 최대 10Gbps의 광대역 무선 전송이 제공될 수 있다.Here, one
터미널(50a,50b)은, 다수의 모바일 단말기 사용자가 많은 일정한 지역에 고정된 상태로 구비되어 해당 지역의 데이터 송수신을 커버링하는 고정형 터미널(50a)이 대표적이다.
그러나, 최근에는, 차량 등에 탑재되어, 전술한 고정형 터미널(50a) 대비 이동성을 제공함으로써 유연한 네트워크 구성과 광대역 트래픽 수용을 가능케 하기 위해 새롭게 제안된 이동 전송망 기술로서 이동형 터미널(50b)이 널리 상용화되고 있다.Recently, however, the
특히, 이동 터미널(50b)에 의한 이동 Xhaul 네트워크 시스템(10)은, 무선(동적) 기반의 네트워크로서, 다양한 트래픽 환경에 동적으로 네트워크를 운용 가능하게 함으로써, CAPEX/OPEX 절감을 달성할 수 있다. 아울러, 셀(소형셀 포함)에 이동성을 제공함으로써 폭주하는 트래픽을 발생시키는 이동체(차량, 기차, 선박 등)나 재난상황에 필요한 임시적인 셀 구축을 효과적으로 제공할 수 있게 된다.In particular, the mobile
5세대 Xhaul 네트워크 시스템(10)은, 이동 Xhaul 네트워크를 구축하기 위한 밀리미터파 대역 기반의 고속(링크당 10Gbps) 무선전송 장치에 해당한다.The fifth generation
여기서, 각각의 터미널(50a,50b) 내에 구비된 복수의 안테나 소자로 패치 조합된 다수의 소자 어레이는, 허브 시스템 또는 다수의 모바일 단말기와의 데이터 송수신을 위해 소정 방향으로의 지향성을 가진 빔포밍을 생성하도록 어레이 배치될 수 있고, 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예는 보다 향상된 빔포밍 해상도를 확보할 수 있도록 최적 설계된 다수의 소자 어레이의 균일 원형 배열(Uniform Circular Array) 형태와 관련된다.Here, a plurality of element arrays patch-combined with a plurality of antenna elements provided in each terminal 50a or 50b may perform beamforming having directivity in a predetermined direction for data transmission and reception with a hub system or a plurality of mobile terminals. An embodiment of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention, which can be arranged to produce an array, is characterized in that it has a uniform circular array form of a plurality of element arrays optimally designed to ensure improved beamforming resolution. Related.
도 2는 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1의 정면도이며, 도 4는 도 2의 소자 어레이의 기본적인 배치도이고, 도 5는 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5의 소자 어레이의 기본적인 배치도이다.Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of a millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention, Figure 3 is a front view of Figure 1, Figure 4 is a basic layout of the element array of Figure 2, Figure 5 is a present invention FIG. 6 is a perspective view illustrating another example of the uniform circular array antenna for millimeter wave, and FIG. 6 is a basic layout view of the device array of FIG. 5.
본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예(100)는, 도 2 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 하부에 배치된 실린더 베이스(101), 실린더 베이스(101)의 상부에 이격되게 평행 배치된 실린더 커버(103) 및 하단은 실린더 베이스(101)의 둘레 상면에 결합되고 상단은 실린더 커버(103)의 둘레 하면에 결합되며, 다수의 안테나 소자로 패치 조합된 다수의 소자 어레이(130)가 부착되는 다수개의 소자 부착 바(110)를 포함한다.One
여기서, 다수개의 소자 부착 바(110)는, 상술한 다수의 소자 어레이(130)가 직접 실장될 수 있는 PCB로 구비될 수 있다. 다수개의 단위 소자 부착 바(110)는, 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)의 원주방향을 따라 다수개가 등간격으로 이격되게 배치될 수 있다.Here, the plurality of device attachment bars 110 may be provided as a PCB on which the above-described plurality of
실린더 베이스(101)와 실린더 커버(103)는 동일한 크기 및 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 아울러, 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)는 원형의 플레이트 형상으로 형성될 수 있지만, 반드시 실린더 베이스(101)와 실린더 커버(103)가 원형의 플레이트로 형성될 필요는 없고, 다각형으로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 실린더 베이스(101)와 실린더 커버(103)는 그 구성요소의 명칭에 '실린더'라는 기재를 포함하고 있지만, 이는 원형 뿐 아니라 다각형의 형태를 포함한다.The
다수개의 소자 부착 바(110)는, 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)의 둘레(테두리)를 따라 다수개가 등간격으로 배치됨으로써 전체적으로 원판으로 형성된 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)와 함께 원통 형상의 다각형 외주면을 이룰 수 있다.The plurality of element attachment bars 110 are arranged at equal intervals along a circumference (border) of the
아울러, 다수개의 소자 부착 바(110)의 외측면 및 내측면은, 도 2 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 다각형의 기둥 면을 이루도록 평면으로 형성됨이 바람직하다.In addition, the outer surface and the inner surface of the plurality of
그러나, 반드시 다수개의 소자 부착 바(110)의 외측면 및 내측면이 평면 형태로 형성되는 것으로 제한되는 것은 아니고, 외측면에 부착되는 다수의 안테나 소자들의 편파 특성을 위한 어레이 조합이 가능한 한도에서 소자 어레이(130)들로/들로부터 출력되는 신호의 형태에 따라 곡면 형상으로 형성되는 것도 가능하다고 할 것이다.However, the outer side and the inner side of the plurality of element attachment bars 110 are not necessarily limited to being formed in a planar shape, and the arrangement of the elements for polarization characteristics of the plurality of antenna elements attached to the outer side is possible. It will also be possible to form a curved shape depending on the shape of the signal output to / from the
본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예에서는 도 2에 참조된 바와 같이, 다수의 안테나 소자들을 2X2 어레이 형태로 패치 조합된 소자 어레이(130)를 단위 소자 부착 바(110)에 상하 방향으로 부착할 수 있다. In an embodiment of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention, as shown in FIG. 2, a
도 2를 참조하면, 소자 어레이(130)에는 4개의 안테나 소자가 배열될 수 있고, 각 안테나 소자들 사이는 적어도 캐리어 주파수의 반 파장(λ/2)의 간격이 유지된다. 이는 패치 조합된 안테나 소자들 간 간격이 주파수의 반 파장 미만의 간격으로 배치될 경우 발생하는 신호 간섭을 회피하기 위함이며, 캐리어 주파수의 반 파장(λ/2) 보다 크게 배치하는 경우 신호 간섭은 피할 수 있으나 안테나의 크기가 커지는 문제가 있어, 각 안테나 소자들 간 간격은 캐리어 주파수의 반 파장(λ/2)으로 설정하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, four antenna elements may be arranged in the
한편, 다수개의 소자 부착 바(110)는, 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)의 가운데(원심)를 기준으로 다수의 섹터로 구분되도록 배치되되, 특정 소자 부착 바의 소자 어레이(130)에 배열된 안테나 소자와, 인접하는 소자 부착 바의 소자 어레이(130)에 배열된 안테나 소자 간의 간격은 캐리어 주파수의 반 파장(λ/2) 이상으로 유지하도록 하여 신호 간섭을 회피하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the plurality of device attachment bars 110 are arranged to be divided into a plurality of sectors based on the center (centrifugal) of the
본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예에서는, 2X2 어레이 형태로 패치 조합된 소자 어레이(130)를 단위 소자 부착 바(110)에 상하 방향으로 부착함과 아울러, 각각의 단위 소자 부착 바(110)를 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)의 원주방향을 따라 최적의 개수의 섹터로 구분하여 배치함으로써, 빔포밍 해상도(resolution)를 개선시킬 수 있다. In one embodiment of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention, the
보다 구체적으로는, 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 형태가 원통 형태로 구비된 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상술한 안테나 소자들 간의 간격 조건을 만족하는 한도에서 24개 섹터를 가지도록 인접하는 단위 소자 부착 바(110)를 배치할 수 있다.More specifically, referring to FIGS. 2 to 4 in which the shape of the millimeter wave uniformly circular array antenna according to the embodiment of the present invention is provided in a cylindrical shape, 24 pieces in a limit that satisfies the above-described spacing condition between the antenna elements are provided. Adjacent unit element attachment bars 110 may be disposed to have sectors.
가령, 섹터의 수가 24개인 구조를 채택하는 경우, 종래 360도 방향의 전파 송수신을 위해 사각형 구조의 4개 섹터에 안테나 소자 어레이를 배치한 구조에 비해 빔포밍 해상도(resolution)를 6배 향상시키는 효과가 있다.For example, in the case of adopting a structure having 24 sectors, the beamforming resolution is improved by 6 times compared to the structure in which an antenna element array is arranged in four sectors of a rectangular structure to transmit and receive radio waves in the 360 degree direction. There is.
또한, 5G 통신에 적합한 28GHz 등 밀리미터파 주파수 특성은, Cellular 대역(3GHz 이하) 주파수에 비해 직진성이 강하지만, 회절 및 반사 특성이 부족하여, LOS(line-of-sight)를 최대한 확보하여야 원하는 성능을 얻을 수 있는데, 종래 사각형 구조의 4개 섹터에 안테나 소자 어레이를 배치한 구조에 비해 균일한 원형의 안테나 배열(Uniform Circular Array)을 통해 적응형 빔포밍 특성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the millimeter wave frequency characteristics suitable for 5G communication, such as 28GHz or less, the linearity is stronger than the cellular band (3GHz or less) frequency, but lacks the diffraction and reflection characteristics, the line-of-sight (LOS) to maximize the desired performance However, compared to the structure in which the antenna element arrays are arranged in four sectors of the conventional rectangular structure, the beamforming characteristics can be improved through a uniform circular array.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 형태가 반원통 형태로 구비된 후술하는 도 5 및 도 6의 실시예를 참조하면, 동일한 원리로 상술한 안테나 소자들 간의 간격 조건을 만족하는 한도에서 12개 섹터를 가지도록 인접하는 단위 소자 부착 바(110)를 배치할 수 있다.In addition, referring to the embodiments of FIGS. 5 and 6 to be described later, in which the form of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the embodiment of the present invention is provided in a semi-cylindrical shape, the spacing condition between the antenna elements described above is the same principle. Adjacent unit element attachment bars 110 may be disposed to have 12 sectors to a satisfactory limit.
그러나, 반드시 단위 소자 부착 바(110)에 의하여 형성되는 섹터의 개수가 상술한 24개 및 12개로 한정되는 것은 아니다. 즉, 상술한 주파수 반 파장 이상의 간격을 두는 이유는 동일한 특성을 가지는 안테나가 주파수 반 파장 이내의 간격에 배치되게 되면 안테나 간의 패턴 유사도 등의 이유로 채널 특성이 유사하게 되어 다이버시티 이득 또는 다중화 이득이 줄어드는 문제를 해소하기 위함이므로, 상기 다수의 안테나 소자 간의 간격 조건을 만족하는 한도에서는 24개 및 12개의 섹터의 개수에 한정되어서는 아니된다.However, the number of sectors formed by the unit
도 5는 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 소자 어레이의 기본적인 배치도이다.Figure 5 is a perspective view showing another embodiment of a millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention, Figure 6 is a basic layout of the element array of FIG.
도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)가 원형의 플레이트 형상으로 이루어지고, 이의 외측면을 형성하는 소자 부착 바(110)들의 개수가 24개로써 주변 360도를 완전 커버하도록 하는 일 실시예에 관한 것인 바, 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)의 명칭에도 불구하고 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 실린더 베이스(101) 및 실린더 커버(103)는 반원형의 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 인접하는 소자 부착 바(110)끼리 형성하는 각도는 다수의 안테나 소자들 간 간격이 캐리어 주파수의 반 파장(λ/2) 이상의 간격 유지가 가능한 한도에서 12개의 소자 부착 바(110)가 주변 180도를 커버하도록 하는 다른 실시예(100a)로 구현될 수 있다.2 to 4, the number of element attachment bars 110 having a
빔포밍 해상도 등 빔포밍 특성을 최대로 향상시키기 위한 실시예로는 360도 전방위를 커버하는 전술한 일 실시예(100)가 적당하나, 소자 부착 바(110)의 내측에 구비되는 결합 부품의 조립 작업 측면을 고려하면 180도를 커버하도록 반원형으로 형성된 다른 실시예(100a)가 유리할 수 있으며, 도면에 도시되지 않았으나, 필요에 따라 본 실시예(100a)에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나 2개를 합쳐서 전술한 실시예(100)와 유사한 형태로 구현하는 것도 가능하다. As an embodiment for improving beamforming characteristics such as beamforming resolution to the maximum, the above-described
도 7은 단위 소자 부착 바를 구성하는 PCB의 일면 및 타면의 소자 어레이 및 RF IC의 배치 모습을 투영한 도면이고, 도 8은 도 7의 구조에 따른 빔포밍 프로세싱을 나타낸 블록도이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a layout of device arrays and RF ICs on one and other surfaces of a PCB constituting a unit device attachment bar, and FIG. 8 is a block diagram illustrating beamforming processing according to the structure of FIG. 7.
전술한 일 실시예(100) 및 다른 실시예(100a)에서 개시되는 상기 다수개의 소자 부착 바(110) 각각은, 도 7 및 도 8에 참조된 바와 같이, 다수의 안테나 소자들로 패치 조합된 소자 어레이(130)가 부착되는 부착면을 제공하는 역할을 한다.Each of the plurality of element attachment bars 110 disclosed in one
즉, 도 7에 참조된 바와 같이, PCB로 구성된 다수개의 소자 부착 바(110)의 외측면에는, 다수의 소자 어레이(130; 131 내지 134)가 각각의 편파 특성을 구현할 수 있도록 실장되고, 다수개의 소자 부착 바(110)의 내측면에는, 하나의 편파 특성을 구현하는 단일 소자 어레이(130)를 독립적으로 제어하는 다수의 RF IC(Radio Frequency Integrated Circuit, 231~234)가 일체형으로 실장될 수 있다.That is, as shown in FIG. 7, a plurality of device arrays 130 (131 to 134) are mounted on the outer surface of the plurality of device attachment bars 110 configured as PCBs to implement respective polarization characteristics. On the inner surface of the two element attachment bars 110, a plurality of RF ICs (231 to 234) that independently control a
RF IC(231~234)는 RF 신호에 대하여 증폭(amplifying), 필터링(filtering) 등의 처리를 수행하는 수단으로서, 다른 명칭으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, RF IC(231~234)는, 트랜시버(transceiver), RF 처리부 등으로 지칭될 수 있다.The
여기서, 다수의 소자 어레이(130)는, 하나의 소자 부착 바(110)(이하, ‘단일 소자 부착 바(110)’라 칭한다)의 외측면에 상하 방향으로 복수 개 배치되되, 상기 복수의 소자 어레이(130)는 상호 90도 편파를 형성하는 인접하는 2개의 단위 어레이(가령, 도면번호 131,132)를 하나의 90도 편파 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 도 7을 참조하면, 다수의 소자 어레이(130)는, 단일 소자 부착 바(110)의 외측면에 상하 방향으로 4개가 이격되게 부착되되, 4개의 소자 어레이(130)는 2개의 90도 편파 그룹(140,150)을 형성할 수 있다.Here, the plurality of
보다 상세하게는, 4개의 소자 어레이(130)는, 최상측에 구비된 제1소자 어레이(131), 제1소자 어레이(131)의 하부에 구비된 제2소자 어레이(132), 제2소자 어레이(132)의 하부에 구비된 제3소자 어레이(133) 및 제3소자 어레이(133)의 하부에 구비된 제4소자 어레이(134)를 포함한다.In more detail, the four
여기서, 상하 수직선을 기준으로 시계방향상 제1소자 어레이(131)는 0도, 제2소자 어레이(132)는 90도, 제3소자 어레이(133)는 45도 및 제4소자 어레이(134)는 135도의 편파 특성을 구현하도록 구비될 수 있다.Here, the
따라서, 제1소자 어레이(131)와 제2소자 어레이(132)는 각각 90도의 편파 특성을 구현하는 제1편파 그룹(140)을 형성하고, 제3소자 어레이(133)와 제4소자 어레이(134)는 각각 90도의 편파 특성을 구현하는 제2편파 그룹(150)을 형성할 수 있다.Accordingly, the
아울러, 도 7에 참조된 바와 같이, PCB로 구성된 다수개의 소자 부착 바(110)의 내측면에는, 전술한 제1소자 어레이 내지 제4소자 어레이 (131~134)에 대응되는 제1 RF IC 내지 제4 RF IC(231~234)가 실장될 수 있다. 이와 같이, 다수개의 소자 부착 바(110)의 내,외측면에 각각 다수의 소자 어레이(130) 및 이에 대응되는 다수의 RF IC(230)가 일체형으로 구비되며, 특히 RF IC(231~234)가 단위 소자 어레이에 1 대 1 대응되는 일체형 구조를 가짐에 따라, 단위 소자 어레이(130)를 형성하는 2X2 어레이 형태의 개별 안테나 소자들, 가령 도 7의 제1소자 어레이(131)를 구성하는 4개의 안테나 소자들마다 RF IC가 각각 대응 삽입되는 경우 발생하는 전력 손실, 즉 삽입 손실(Insertion loss)을 크게 줄일 수 있는 이점을 가진다.In addition, as shown in FIG. 7, the inner surface of the plurality of device attachment bars 110 including the PCB may include a first RF IC corresponding to the above-described first to
각각의 RF IC(231~234)는 독립적으로 제1소자 어레이 내지 제4소자 어레이(131~134)들의 송수신 주파수 신호를 처리하도록 구비될 수 있다. 따라서, 다수의 소자 어레이(130)의 개별 제어를 통해 다양한 빔각도 형성으로 보다 높은 해상도의 구현이 가능함은 당연하다.Each of the
비교적으로, 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 일 실시예와 전술한 '발명의 배경이 되는 기술' 항목에서 설명한 '선행기술 1'이 각각 동일한 크기 및 동일한 간격으로 안테나 소자들을 동일한 크기의 소자 부착 바(110)에 배열할 경우, 선행기술 1은 원주방향으로 4배수 배열되어야 하는 점에서 결과적으로 본 발명의 일 실시예보다 기결정된 방향(여기서의 '기 결정된 방향'은 다수의 단말기 사용자 중 임의의 1인이 위치한 점을 지칭하는 의미이다)에 대한 빔 각도 형성이 클 수 밖에 없다.In comparison, the embodiment of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention and the 'prior art 1' described in the above-mentioned 'Background art of the invention' item, respectively, have the same size and the same size. In the case of arranging the
즉, 기결정된 방향에 대한 빔 포밍을 형성함에 있어서, 본 발명의 실시예들은 다수의 소자 어레이(130) 각각의 편파 각도 제어가 가능하므로 다수의 단말기 사용자들에 대한 적응성을 높일 수 있다.That is, in forming the beamforming for the predetermined direction, embodiments of the present invention can control the polarization angle of each of the plurality of
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 실시예들(100a,100b)들은, 도 8에 참조된 바와 같이, 5G 통신에 적합한 28GHz 등 밀리미터파 주파수 대역에 사용될 수 있도록 다수의 소자 어레이(130)와 다수의 RF IC(231~234) 사이에 상호 정합을 통한 급전 라인을 구축할 수 있다.More specifically, the
따라서, 도 8에 참조된 바와 같이, 모뎀(Modem)으로부터 Weight 및 Calibration 정보를 이용하여 전술한 다수의 소자 어레이(130)들을 개별 제어하여 다양한 빔포밍 특성을 구현할 수 있게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 8, various beamforming characteristics may be implemented by individually controlling the above-described plurality of
여기서, 상하향 주파수변환부(Up/Down Converter, UDCU)는, 크게 송신 Path와 수신 Path로 나누어지고, 송신 Path의 주요 기능으로서 입력된 기저 대역의 I/Q 신호를 설정 주파수 대역의 신호로 만드는 Up Conversion 기능과 설정 dB의 가변 Attenuation을 가지는 이득 조정 기능을 가지며, 수신 Path의 주 기능은 수신된 설정 주파수 대역의 RF 신호를 I/Q 기저 대역 신호로 만드는 Down Conversion 기능과 고주파 신호 Level을 일정하게 유지하는 AGC 기능을 가질 수 있다. 구체적인 UDCU의 기능은 본 발명의 실시예들의 본질과는 큰 관련이 없으므로 자세한 설명은 생략한다.Here, the up / down frequency converter (UpCU) is divided into a transmission path and a reception path, and the up / down converter converts the input baseband I / Q signal into a set frequency band signal as a main function of the transmission path. It has conversion function and gain adjustment function with variable attenuation of set dB, and main function of receive path keeps down conversion function and high frequency signal level which make RF signal of received set frequency band into I / Q baseband signal. May have an AGC function. Since the function of the specific UDCU is not strongly related to the nature of the embodiments of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
다만, 앞서 소개한 종래의 기술의 경우 하나의 상하로 길게 배열된 단일 섹터 내에 동일한 각도의 편파특성을 나타내는 안테나 소자들이 배열되는 바, 급전 라인이 단일 방향으로 구축될 수 밖에 없는 제한적인 점과는 달리, 본 발명의 일 실시예의 경우에는, 다수의 소자 어레이(130)들이 하나의 섹터에 상하 방향으로 모두 구비되어 있고, 도 8에 참조된 바와 같이, UDCU에 의한 RF IC의 제어가 독립적 및 선택적으로 이루어지는 점에서, 도면 상 Weight & Calibration Process와 연계된 다양한 빔 포밍 제어가 가능할 수 있다.However, in the conventional technology introduced above, antenna elements exhibiting the same angle polarization characteristics are arranged in one vertically arranged long sector, which is a limitation in that the power supply line must be constructed in a single direction. Alternatively, in the case of one embodiment of the present invention, a plurality of
즉, 다수의 소자 어레이(130)들 중 필요한 소자 어레이들에 대한 선택적 활성화 및 빔 각도를 조정함으로써 다양한 빔포밍 특성의 구현이 가능하다. 이로써 다수의 소자 어레이(130)의 개별적 출력 조절을 통해 주변 환경에 따른 전파 간섭 회피 등을 고려하거나, 허브 시스템(40)의 위치를 고려하여 허브 지향성 제어가 가능하여 데이터 통신 성능을 크게 향상시킬 수 있다.That is, various beamforming characteristics may be realized by adjusting selective activation and beam angles of the required device arrays among the plurality of
이와 같이 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 실시예들은, 셀룰러 통신에 국한된 급전 구조를 갖는 '발명의 배경이 되는 기술' 항목에서 소개하고 있는 '선행기술 1' 대비 다양한 빔포밍 특성 구현이 가능함은 물론, 5G 통신의 밀리미터파 주파수 대역에서 매우 유리한 구성을 개시한다.As described above, embodiments of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention have various beamforming characteristics as compared to the 'prior art 1' introduced in the 'Technological Background of the Invention' having a power supply structure limited to cellular communication. Of course, it also discloses a very advantageous configuration in the millimeter wave frequency band of 5G communication.
즉, 기존의 스마트 안테나의 경우에는, 상하 수직으로 일정 각도의 편파 안테나 소자가 다수개 배열되고, 그에 인접하도록 다른 각도의 편파 안테나 소자가 다수개 배열되므로, 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 구성 중 소자 어레이(130) 별 제어가 가능한 것과 대조된다.That is, in the conventional smart antenna, a plurality of polarization antenna elements of a predetermined angle are arranged vertically and vertically, and a plurality of polarization antenna elements of different angles are arranged adjacent thereto, so that the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention. The configuration of the
또한, 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 실시예들은, '발명의 배경이 되는 기술' 항목에서 소개하고 있는 '선행기술 2'가 이동체의 루프에 설치되어 상부의 목표 위성과의 무선접속이 가능하게 단지 방사 패턴만을 형성하는 것과는 달리, 단일 소자 부착 바(110)로 구현되는 단일 섹터 내에서 각각 상이한 4개의 편파 특성을 가진 빔 각도 형성이 가능한 점에서 마찬가지로 빔포밍 특성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, embodiments of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention, the 'prior technology 2' introduced in the 'Background technology of the invention' item is installed in the loop of the moving object and the wireless connection with the target satellite on the upper Unlike this possible formation of only a radiation pattern, the beamforming characteristics can be greatly improved in that beam angles having four different polarization characteristics can be formed in a single sector implemented by a single
이상, 본 발명에 따른 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 의하여 한정되어야 하는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.In the above, embodiments of the millimeter wave uniform circular array antenna according to the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention are not necessarily limited to the above-described embodiments, and it is natural that various modifications and equivalents can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. something to do. Therefore, the true scope of the present invention will be determined by the claims described below.
100: 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나
101: 실린더 베이스
103: 실린더 커버
110: 소자 부착 바
110a: 외측면
110b: 내측면
130: 소자 어레이
131: 제1소자
132: 제2소자
133: 제3소자
134: 제4소자
140: 제1편파 그룹
150: 제2편파 그룹
231~234: RF IC100: uniformly circular array antenna for millimeter wave
101: cylinder base 103: cylinder cover
110:
110b: inner side 130: element array
131: first element 132: second element
133: third device 134: fourth device
140: first polarization group 150: second polarization group
231-234: RF IC
Claims (10)
상기 실린더 베이스의 상부에 이격되게 평행 배치된 실린더 커버; 및
하단은 상기 실린더 베이스의 둘레 상면에 결합되고 상단은 상기 실린더 커버의 둘레 하면에 결합되며, 다수의 안테나 소자들로 패치 조합된 적어도 하나의 소자 어레이가 외측면에 부착되는 다수개의 소자 부착 바; 를 포함하고,
상기 다수개의 소자 부착 바는, 상기 실린더 베이스 및 상기 실린더 커버의 원주방향을 따라 다수개가 등간격으로 이격되게 배치되는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.A cylinder base disposed below;
A cylinder cover disposed parallel to an upper portion of the cylinder base; And
A plurality of element attachment bars having a lower end coupled to an upper circumferential surface of the cylinder base and an upper end coupled to a circumferential lower surface of the cylinder cover and having at least one element array patched with a plurality of antenna elements attached to an outer side; Including,
And the plurality of element attachment bars are arranged in the circumferential direction of the cylinder base and the cylinder cover with a plurality of equally spaced circular array antennas for millimeter waves.
상기 다수개의 소자 부착 바는, 각각에 부착된 상기 다수의 안테나 소자들에 따른 밀리미터파 대역 주파수 상에서 형성되는 빔포밍 각도를 고려하되, 상기 다수의 안테나 소자들이 서로 캐리어 주파수의 반 파장(λ/2) 이상의 간격 유지가 가능한 개수로 배치된 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 1,
The plurality of element attachment bars consider a beamforming angle formed on a millimeter wave band frequency according to the plurality of antenna elements attached to each of the plurality of element attachment bars, wherein the plurality of antenna elements are mutually half-wavelength (λ / 2) of the carrier frequency. A uniform circular array antenna for millimeter waves arranged in a number capable of maintaining a distance of more than).
상기 실린더 베이스 및 실린더 커버는 원형으로 형성된 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 1,
The cylinder base and the cylinder cover is a circular circular array antenna for millimeter wave formed in a circular shape.
상기 실린더 베이스 및 실린더 커버는 반원형으로 형성된 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 1,
The cylinder base and the cylinder cover is a semi-circular uniform circular array antenna for millimeter wave.
상기 다수의 소자 어레이는, 상기 단일 소자 부착 바의 외측면에 상하 방향으로 복수 개 배치되되, 상기 복수의 소자 어레이는 상호 90도 편파를 형성하는 인접하는 2개의 단위 어레이를 하나의 90도 편파 그룹으로 그룹핑되는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to any one of claims 1 to 4,
The plurality of device arrays may be disposed in a plurality of device arrays in an up and down direction on an outer surface of the single device attachment bar, and the plurality of device arrays may include two adjacent unit arrays that form a 90 degree polarization to each other as one 90 degree polarization group. Uniform circular array antennas for millimeter waves grouped together.
상기 다수의 소자 어레이는, 상기 단일 소자 부착 바의 외측면에 상하 방향으로 4개소에 배치되되, 상기 4개의 소자 어레이는 2개의 90도 편파 그룹을 형성하는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 5,
And said plurality of element arrays are arranged in four places in an up and down direction on an outer surface of said single element attachment bar, said four element arrays forming two 90 degree polarization groups.
상기 4개소에 배치된 다수의 소자 어레이는, 인접하는 소자 어레이끼리 90도의 편파 특성을 갖도록 상기 단일 소자 부착 바의 범위 내에서 혼용 배치 가능한 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 6,
A plurality of element arrays arranged in the four places, the millimeter wave uniform circular array antenna can be mixed in the range of the single element attachment bar so that adjacent element arrays have a polarization characteristic of 90 degrees.
상기 4개의 소자 어레이는, 최상측에 구비된 제1소자 어레이, 상기 제1소자 어레이의 하부에 구비된 제2소자 어레이, 상기 제2소자 어레이의 하부에 구비된 제3소자 어레이 및 상기 제3소자 어레이의 하부에 구비된 제4소자 어레이;를 포함하고,
상기 제1소자 어레이는 0도, 상기 제2소자 어레이는 90도, 상기 제3소자 어레이는 45도 및 상기 제4소자 어레이는 135도의 편파 특성을 구현하는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 7,
The four device arrays may include a first device array provided at an uppermost side, a second device array provided below the first device array, a third device array provided below the second device array, and the third device array. And a fourth device array provided under the device array.
The first element array is 0 degrees, the second element array is 90 degrees, the third element array 45 degrees and the fourth element array is a uniform circular array antenna for millimeter wave for implementing a polarization characteristic of 135 degrees.
상기 다수개의 소자 부착 바의 내측면에는, 상기 다수의 소자 어레이에 각각 대응되는 다수의 RF IC가 연결되는 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 1,
Millimeter wave uniform circular array antenna is connected to the inner surface of the plurality of element attachment bars, a plurality of RF ICs respectively corresponding to the plurality of element arrays.
상기 다수의 소자 어레이와 상기 다수의 RF IC 사이에는 상호 정합을 통한 급전 라인이 구축되고,
상기 다수의 소자 어레이들의 선택적 활성화 및 빔 각도 조정이 가능한 밀리미터파용 균일 원형 배열 안테나.The method according to claim 9,
A power supply line through mutual matching is established between the plurality of device arrays and the plurality of RF ICs,
A uniform circular array antenna for millimeter waves capable of selective activation of the plurality of device arrays and beam angle adjustment.
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