KR20220072795A - 에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로를 포함하는 안테나 조립체 및 이를 이용한 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로를 포함하는 안테나 조립체 및 이를 이용한 안테나 장치를 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 베이스; 베이스 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자를 포함하는 안테나 군; 및 복수의 방사소자에 급전하도록 구성된 급전 선로로서, 에어 스트립(air-strip) 구조를 가지는 급전 선로를 포함하되, 급전 선로는, 일단이 복수의 방사소자의 각 방사소자와 연결되도록 구성된 복수의 연결 선로영역; 및 연결 선로영역의 타단에서 소정의 각도로 절곡되고, 안테나 군의 측면에서 제1방향을 따라 형성된 메인 선로영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체를 제공한다.

Description

에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로를 포함하는 안테나 조립체 및 이를 이용한 안테나 장치{Antenna Assembly Including Feed Line Having Air-Strip Structure and Antenna Apparatus Using the Same}
본 개시는 에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로를 포함하는 안테나 조립체 및 이를 이용한 안테나 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
배열 안테나의 구성은 크게 방사소자와 방사소자를 급전하는 급전 선로(feed line)로 구성된다. 방사소자의 크기는 사용 주파수에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 동작 주파수가 커질수록 방사소자의 크기는 작아진다.
급전 선로는 크게 RF 케이블과 PCB형태로 나눌 수 있다. RF 케이블과 PCB형태의 전송 선로는 동작 주파수에 따라 그 크기가 변하지 않는다. 즉, 동작 주파수가 커지더라도 그 급전 선로의 크기는 유사하다.
한편, 급전 선로에 있어서 손실은 신호가 흐르는 도체에서의 도체 손실과 도체 주변을 둘러싼 유전체로 인한 유전체 손실로 나눌 수 있다. 이러한 손실은 안테나의 이득(gain)을 직접적으로 저하시키게 된다. 안테나의 이득을 개선하기 위해서는 손실 부분을 개선해야 하는데, 매질의 변경 내지 변형이 유리한 유전체 손실 부분을 개선하는 게 더 효과적이다.
유전체 손실 부분을 개선하기 위해 사용되는 PCB 형태의 전송 선로 중 대표적인 것이 에어 스트립(air-strip) 구조이다. 에어 스크립 구조란, 일반적인 스트립라인(stripline) 구조에서, 유전체 부분이 공기(air)로 구현된 구조를 의미한다.
에어 스트립 구조의 전송 선로는, 도체 주변이 공기이므로 유전체 손실이 '0'에 가깝다. 따라서, 전송 선로를 에어 스트립으로 구현할 경우, 유전체 손실을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해, 안테나의 이득을 증가시킬 수 있다.
하지만 에어 스트립 구조는, 동일 임피던스로 설계하는 경우 전송 선로의 폭이 넓어진다. 따라서, 에어 스트립 구조의 전송 선로는, 방사소자의 크기와 비교하여, 상대적으로 큰 면적을 가지게 된다. 또한, 동작 주파수가 커질수록 방사소자의 크기는 작아지는데 전송 선로의 크기는 동일하므로, 동작 주파수가 커질수록 상대적인 전송 선로의 면적은 더욱 커지게 된다.
전송 선로의 면적이 커지게 되면 전송 선로와 방사소자 사이의 간섭량이 커질 수 있으며, 이 경우, 안테나의 방사 특성 및 이중 편파 안테나에서의 분리도(isolaition)도 열화될 수 있다. 또한, 수평 배열이 적용된 안테나, 예컨대, 다중 입출력 안테나(Massive MIMO Antenna)의 경우 각 열의 안테나가 수평 방향으로 통상 0.5
Figure pat00001
로 배열되는데, 전송 선로의 면적이 커지게 되면 이러한 배치가 어려워진다.
이에, 본 개시는 에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로와 방사소자 사이의 간섭량을 줄이면서, 동시에, 안테나의 수평 배열이 가능하도록 하는 안테나 조립체를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 베이스; 베이스 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자를 포함하는 안테나 군; 및 복수의 방사소자에 급전하도록 구성된 급전 선로로서, 에어 스트립(air-strip) 구조를 가지는 급전 선로를 포함하되, 급전 선로는, 일단이 복수의 방사소자의 각 방사소자와 연결되도록 구성된 복수의 연결 선로영역; 및 연결 선로영역의 타단에서 소정의 각도로 절곡되고, 안테나 군의 측면에서 제1방향을 따라 형성된 메인 선로영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로와 방사소자 사이의 간섭량을 줄이면서, 안테나의 수평 배열이 가능하도록 하는 안테나 조립체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 조립체의 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 조립체의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 V-V' 방향으로 자른 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 횡단면도이다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이다.
도 7은 도 6의 일부 영역을 확대 도시한 것이다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 횡단면도이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 상면도이다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 횡단면도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 상면도이다.
도 12는 도 11의 일부 영역을 확대 도시한 것이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(1)의 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(1)의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나 장치(1)는 상부 하우징(11), 하부 하우징(12), 안테나 조립체(13), 플레이트(14), 및 격벽(15)을 포함할 수 있다.
상부 하우징(11) 및 하부 하우징(12)은 서로 결합할 수 있으며, 안테나 장치(1)의 외형을 형성할 수 있다. 상부 하우징(11) 및 하부 하우징(12)은 내부에 수용공간을 정의할 수 있으며, 그 수용공간 내에는 안테나 조립체(13) 등의 부품들이 수용될 수 있다.
상부 하우징(11)은 안테나 조립체(13)의 정면에 배치될 수 있다. 이를 통해, 외부의 충격으로부터 안테나 조립체(13)를 보호하고, 아울러, 외부의 이물질이 안테나 조립체(13)에 유입되는 것을 차단할 수 있다. 즉, 상부 하우징(11)은 안테나 장치(1)의 레이돔(radome)으로서 기능할 수 있다.
적어도 하나의 안테나 조립체(13)는 모듈화되어 플레이트(14) 상에 안착될 수 있다. 안테나 조립체(13)는 모듈화될 경우, 각 안테나 조립체(13)에 대한 유지 보수가 용이해짐은 물론, 안테나 장치(1)의 설계 변경 또한 용이해질 수 있다.
복수의 안테나 조립체(13)는 제1방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 안테나 조립체(13)는 하나의 안테나 열(antenna column)을 형성할 수 있다. 여기서, 제1방향은 안테나 장치(1)의 길이 방향을 지칭한다. 예를 들어, 제1방향은 도 1 및 도2를 기준으로 X축과 평행한 방향이다.
복수의 안테나 조립체(13)는 복수의 방사소자(도 4의 1321)를 포함하므로, 하나의 안테나 열 또한 복수의 방사소자(1321)를 포함할 수 있다.
한편, 동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00002
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열 내에서, 하나의 방사소자(1321)와 이와 이웃하는 방사소자(1321) 사이의 간격이 1
Figure pat00003
이상이 될 경우, 방사 패턴(radiation pattern)에서 바람직하지 않은 그레이팅 로브(grating lobe)가 발생할 수 있다.
따라서, 하나의 방사소자(1321)와 이와 이웃하는 방사소자(1321) 사이의 제1방향 간격은 0.8
Figure pat00004
내지 0.9
Figure pat00005
인 것이 바람직하다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 두 방사소자(1321) 사이의 제1방향 간격은 상술한 범위 이외의 값을 가질 수도 있다.
안테나 장치(1)는 복수의 안테나 열을 포함할 수 있다. 복수의 안테나 열은 플레이트(14) 상에서 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치될 수 있다. 여기서, 제2방향은 안테나 장치(1)의 폭방향을 지칭한다. 예를 들어, 제2방향은 도 1 및 도 2를 기준으로 Y축과 평행한 방향이다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00006
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열과 이와 이웃하는 안테나 열 사이의 제2방향 간격은 0.5
Figure pat00007
일 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
플레이트(14) 상에는 적어도 하나의 안테나 조립체(13)가 배치될 수 있다. 플레이트(14)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 안테나 조립체(13)의 방사소자(도 4의 1321)에 그라운드 면(ground plane)을 제공할 수 있다.
격벽(15)은 플레이트(14)로부터 플레이트(14)와 수직한 방향으로 기립할 수 있다. 구체적으로, 격벽(15)은 플레이트(14)로부터 수직한 방향, 즉, 도 1 및 도2의 Z축과 평행한 방향으로 기립할 수 있다.
격벽(15)은 두 개의 안테나 열 사이에서 제1방향을 따라 길게 연장될 수 있다. 격벽(15)은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 격벽(15)의 양측면에 인접한 두 개의 메인 선로영역(도 3의 1331)에 그라운드 면을 제공할 수 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 도 5와 관련하여 기술된다.
플레이트(14)와 격벽(15)은 일체로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트(14)와 격벽(15)은 단일 금형을 통해 일체형으로 제조될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 플레이트(14)와 격벽(15)은 열 융착(heat welding) 방식을 통해 일체로서 형성될 수도 있다.
플레이트(14)와 격벽(15)이 일체로서 형성됨으로써, 이종금속 사이의 접합 등을 원인으로 하는 PIMD(passive intermodulation distortion) 성분의 발생이 최소화될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 하부 하우징(12)과 플레이트(14)가 별개의 부재인 것으로 도시되어 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 안테나 장치(1)는, 하부 하우징(12)에 대응되는 별도의 부재없이, 플레이트(14)가 하부 하우징(12)으로서 기능하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상부 하우징(11)은 플레이트(14)와 결합함으로써, 내부에 수용공간을 정의할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 조립체(13)의 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 조립체(13)의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 안테나 조립체(13)는 베이스(131), 안테나 군(132), 급전 선로(133), 및 디렉터(136)를 포함할 수 있다.
베이스(131)는 플레이트(14) 상에 안착될 수 있으며, 베이스(131) 상에 안테나 군(132), 급전 선로(133) 등이 결합될 수 있다.
베이스(131)는 유전체, 예컨대, 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 방사소자(1321)는 방사 특성을 확보하기 위해 플레이트(14)로부터 일정 간격 이격될 필요가 있다. 베이스(131)는 방사소자(1321)와 플레이트(14) 사이에 배치됨으로써, 방사소자(1321)를 플레이트(14)로부터 이격시킬 수 있다.
안테나 군(132)은 베이스(131) 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자(1321)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 군(132)은 세 개의 방사소자(1321A, 1321B, 1321C)를 포함할 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 안테나 군(132)은 두 개 또는 네 개 이상의 방사소자(1321)를 포함할 수도 있다.
복수의 방사소자(1321)의 각 방사소자(1321)는 이중편파를 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 방사소자(1321)로부터 +45도 및 -45도의 두 종류의 편파 신호가 방사될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 방사소자(1321)는 단일 편파 또는 4중 편파를 구현하도록 구성될 수도 있다.
급전 선로(133)는 안테나 군(132)에 포함된 복수의 방사소자(1321)에 급전하도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 방사소자(1321)는 급전 선로(133)를 통해, 신호를 송수신하거나 전력을 공급받을 수 있다.
급전 선로(133)는 에어 스트립(air-strip) 구조를 가질 수 있다. 에어 스트립 구조는 일반적인 스트립라인(stripline) 구조에서, 유전체 부분이 공기(air)로 구현된 구조를 의미한다.
에어 스트립 구조를 가지는 전송 선로는, 도체 주변이 공기이므로 유전체 손실이 '0'에 가깝다. 따라서, 전송 선로를 에어 스트립으로 구현할 경우, 유전체 손실을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해, 안테나의 이득(gain)을 증가시킬 수 있다.
급전 선로(133)는 메인 선로영역(1331), 복수의 연결 선로영역(1332), 및 입출력 영역(1334)을 포함할 수 있다.
메인 선로영역(1331)은 안테나 군(132)의 측면, 예컨대, 안테나 군(132)양측면에 배치될 수 있으며, 제1방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
복수의 연결 선로영역(1332)은 일단이 복수의 방사소자(1321)에 연결되고 타단이 메인 선로영역(1331)에 연결될 수 있다. 메인 선로영역(1331)은 연결 선로영역(1332)의 타단에서 소정의 각도로 절곡될 수 있다. 예를 들어, 메인 선로영역(1331)은 베이스(131)에 대하여 수직한 방향, 즉, 도 3 및 도 4를 기준으로 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 선로영역(1331)은 베이스(131)에 대하여 비스듬하게 형성될 수도 있다.
메인 선로영역(1331)은 격벽(15)과 이격될 수 있다. 메인 선로영역(1331)은 에어 스트립 구조를 가지므로, 메인 선로영역(1331)과 격벽(15) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다.
한편, 에어 스트립 구조는, 동일 임피던스로 설계하는 경우 전송 선로의 폭이 넓어진다. 따라서, 에어 스트립 구조의 전송 선로는 방사소자의 크기와 비교하여 상대적으로 큰 면적을 가지게 되며, 이에 따라, 방사소자 사이의 수평방향 간격을 좁히기 어려운 문제점이 있다.
본 개시에 따른 급전 선로(133)는, 이러한 에어 스트립 구조의 단점을 극복하기 위해, 베이스(131)에 대하여 수직 또는 소정의 각도로 형성된 영역, 즉, 메인 선로영역(1331)을 포함하도록 구성한 것에 기술적 특징이 있다.
구체적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 급전 선로(133)는, 에어 스트립 구조의 급전 선로(1331) 일부를 절곡(bending)하여 메인 선로영역(1331)을 형성하고, 이를 통해, 베이스(131) 상에서 급전 선로(133)가 차지하는 영역을 최소화한 것에 기술적 특징이 있다. 이를 통해, 방사소자(1321) 대비 급전 선로(133)의 면적이 커지더라도 방사소자(1321) 사이의 제2방향 간격은 충분히 좁혀질 수 있다.
복수의 연결 선로영역(1332)은 메인 선로영역(1331)과 복수의 방사소자(1321)의 각 방사소자(1321)를 연결할 수 있다.
복수의 연결 선로영역(1332)은 메인 선로영역(1331)으로부터 분기될 수 있으며, 각 연결 선로영역(1332)은 그와 대응되는 방사소자(1321)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3연결 선로영역(1332A, 1332B, 1332C)는 제1, 제2, 제3방사소자(1321A, 1321B, 1321C)와 각각 연결될 수 있다.
복수의 연결 선로영역(1332)은 메인 선로영역(1331)으로부터 절곡(bending)된 상태에서 연장될 수 있다. 이 경우, 복수의 연결 선로영역(1332)은 베이스(131)와 평행할 수 있다.
입출력 영역(1334)은 RF 회로와 메인 선로영역(1331)을 연결할 수 있다.
구체적으로, 입출력 영역(1334)의 일단은 메인 선로영역(1331)과 연결될 수 있으며, 입출력 영역(1334)의 타단은 필터(filter), 전력 증폭기(power amplifier), 전원 공급부(power supply unit) 등이 구비된 RF 회로와 연결될 수 있다.
RF 회로는 안테나 장치(1) 내부에 구비될 수도 있으나, 안테나 장치(1) 외부의 장치, 예컨대, RRH(remote radio head)에 구비될 수도 있다. RF 회로가 RRH 등의 외부 장치에 구비된 경우, 안테나 장치(1)와 RF 회로가 구비된 외부 장치는 RF 케이블 또는 커넥터 등을 통해 연결될 수 있다.
입출력 영역(1334)은, 메인 선로영역(1331) 및 연결 선로영역(1332)을 통해, RF 회로로부터 송신된 신호를 복수의 방사소자(1321)로 전달하거나, 복수의 방사소자(1321)로부터 수신된 신호를 RF 회로로 전달할 수 있다. 또한, 입출력 영역(1334)은, 메인 선로영역(1331) 및 연결 선로영역(1332)을 통해, 복수의 방사소자(1321)에 전력을 공급할 수 있다.
전송 선로의 길이가 길어짐으로써 발생할 수 있는 위상차 내지 전력 손실을 최소화하기 위해, 입출력 영역(1334)은 메인 선로영역(1331)의 중간 영역 부근에 배치될 수 있다.
한편, 에어 스트립 구조는 유전체 부분이 공기로 구현되므로, 복수의 방사소자(1321)에 동일한 위상을 입력하기 위한 급전 선로(133)의 길이는 상대적으로 길어질 수 있다.
예컨대, 동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00008
라고 하였을 때, 제1방사소자(1332A)와 제2방사소자(1332B)에 동일한 위상의 신호를 입력하기 위해 필요한 급전 선로(133)의 길이는 1
Figure pat00009
일 수 있다. 즉, 제1연결 선로영역(1332A)으로부터 제2연결 선로영역(1332B)까지의 급전 선로(133)의 길이는 1
Figure pat00010
일 수 있다.
그러나 도 1 및 도 2에서 상술한 바와 같이, 그레이팅 로브(grating lobe)의 발생을 최소화하기 위해, 두 방사소자(1321) 사이의 제1방향 간격은 0.8
Figure pat00011
내지 0.9
Figure pat00012
의 값을 가질 수 있다. 이 경우, 두 방사소자(1321) 사이를 연결하는 급전 선로의 길이가 두 방사소자(1321) 사이의 간격보다 더 길어져서 문제될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 메인 선로영역(1331)은 딜레이 라인(1333)을 포함할 수 있다. 딜레이 라인(1333)은 메인 선로영역(1331)의 일부를 절곡하여 형성된 영역으로서, 길어진 급전 선로(133)의 길이를 일부 보상할 수 있다.
딜레이 라인(1333)은 제1연결 선로영역(1332A) 및 제2연결 선로영역(1332B) 사이를 연결하는 메인 선로영역(1331)의 적어도 일부에 형성될 수 있다.
딜레이 라인(1333)은 베이스(131)를 향해 오목한 형상을 가지거나 베이스(131)와 멀어지도록 볼록한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 딜레이 라인(1333)은 'ㄷ' 자 형상을 가질 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
메인 선로영역(1331)은 딜레이 라인(1333)을 포함함으로써, 두 방사소자(1321) 사이의 제1방향 간격이 부득이하게 멀어지는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(1)는 더 콤팩트(compact)해질 수 있으며, 바람직하지 않은 그레이팅 로브의 발생을 최소화할 수 있다.
한편, 복수의 방사소자(1321)는 패치 안테나(patch antenna) 구조를 가질 수 있다. 패치 안테나는 상대적으로 낮은 두께를 가지므로, 안테나 장치(1)의 전체 두께를 감소시키는 데 유리할 수 있다.
그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 방사소자(1321)는 패치 안테나 이외의 구조, 예컨대, 다이폴 안테나(dipole antenna) 구조를 가질 수도 있다.
복수의 방사소자(1321)가 패치 안테나 구조를 가질 경우, 복수의 연결 선로영역(1332)은 패치 안테나 구조를 가지는 복수의 방사소자(1321)와 일체로서 형성될 수 있다.
그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 선로영역(1332)과 방사소자(1321)는 별개의 부재로서 구성될 수도 있다. 이 경우, 연결 선로영역(1332)과 방사소자(1321)는 별도의 연결선로(미도시)를 통해 연결될 수 있다.
복수의 디렉터(136)의 각 디렉터(136)는 복수의 방사소자(1321)의 각 방사소자(1321)의 상부에 배치될 수 있다. 디렉터(136)는 방사소자(1321)의 방사방향 전면에 배치됨으로써, 동작 주파수 대역을 넓힐 수 있으며, 아울러, 안테나 이득을 개선할 수 있다.
안테나 조립체(13)는 추가적으로 제1지지 구조체(134) 및 제2지지 구조체(135)를 포함할 수 있다.
메인 선로영역(1331)은 적어도 하나의 제1지지 구조체(134)에 의해 지지될 수 있다.
적어도 하나의 제1지지 구조체(134)는 베이스(131)와 일체로서 형성되며 베이스(131)로부터 돌출될 수 있다. 구체적으로, 복수의 제1지지 구조체(134)는, 베이스(131)의 양측 영역에서, 제1방향을 따라 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제1지지 구조체(134)는 베이스(131)의 양측 영역에서 두 개의 열을 형성할 수 있다.
메인 선로영역(1331)은 제1방향을 따라 길게 연장된 형상을 가진다. 따라서, 메인 선로영역(1331)은 제1방향을 따라 일렬로 배치되는 복수의 제1지지 구조체(134)와 결합할 수 있다.
제1지지 구조체(134)의 일단에는 메인 선로영역(1331)이 결합하기 위한 홈(groove)이 형성될 수 있다. 메인 선로영역(1331)은 제1지지 구조체(134)의 홈에 끼워짐으로써 제1지지 구조체(134)와 결합할 수 있다.
메인 선로영역(1331)은 에어 스트립 구조를 가지므로 고정에 취약할 수 있다. 이러한 측면에서, 제1지지 구조체(134)는 메인 선로영역(1331)을 베이스(131) 상에 견고히 고정시키는 역할을 할 수 있다.
복수의 디렉터(136)는 제2지지 구조체(135)를 통해 지지될 수 있다.
복수의 제2지지 구조체(135)는 베이스(131)와 일체로서 형성되며 베이스(131)로부터 돌출될 수 있다.
복수의 제2지지 구조체(135)는 방사소자(1321)와 인접하거나 방사소자(1321)와 중첩(overlap)되어 배치될 수 있다. 제2지지 구조체(135)가 방사소자(1321)와 중첩되는 경우, 제2지지 구조체(135)는 방사소자(1321)를 관통할 수 있다.
도 5는 도 2의 V-V' 방향으로 자른 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(1)의 횡단면도이다.
도 5를 참조하면, 안테나 장치(1)는 제1안테나 조립체(13A) 및 제2안테나 조립체(13B)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1안테나 조립체(13A) 및 제2안테나 조립체(13B)는 설명의 편의를 위해 서로 이웃하는 두 개의 안테나 조립체(13)를 임의로 지정한 것이다. 따라서, 후술되는 내용이 특정한 위치의 안테나 조립체(13)에만 한정되어 적용되는 것은 아니다.
제1안테나 조립체(13A) 및 제2안테나 조립체(13B)는 플레이트(14) 상에서 제2방향으로 나란히 안착될 수 있다.
제1안테나 조립체(13A)의 급전 선로(133)는 제2안테나 조립체(13B)와 인접한 제1메인 선로영역(1331A)을 포함할 수 있으며, 제2안테나 조립체(13B)의 급전 선로(133)는 제1안테나 조립체(13A)와 인접한 제2메인 선로영역(1331B)을 포함할 수 있다.
격벽(15)은 제1안테나 조립체(13A)와 제2안테나 조립체(13B) 사이에서 플레이트(14)로부터 기립할 수 있다. 또한, 격벽(15A)은 제1메인 선로영역(1331A) 및 제2메인 선로영역(1331B) 사이에 배치될 수 있다.
제1메인 선로영역(1331A) 및 제2메인 선로영역(1331B)은 에어 스트립 구조를 가지므로, 격벽(15A)과 제1, 제2메인 선로영역(1331A, 1331B) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다.
격벽(15A)은 제1메인 선로영역(1331A) 및 제2메인 선로영역(1331B) 사이에 배치됨으로써, 제1메인 선로영역(1331A) 및 제2메인 선로영역(1331B)에 동시에 그라운드 면을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(1)는 하나의 격벽(15A)을 통해 격벽(15A)의 양측면에 인접하는 두 개의 메인 선로영역(1331A, 1331B)에 동시에 그라운드 면을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 두 개의 격벽(15)을 이용하여 두 개의 메인 선로영역(1331) 각각에 그라운드 면을 제공하는 경우와 비교하여, 보다 높은 격리도(isolation)를 제공할 수 있는 효과가 있다.
후술될 도 6 내지 도 7에 도시된 본 개시의 다른 실시예는, 안테나 조립체가 모듈화 되어있지 않다는 점에서, 도 1 내지 도 5에 도시된 본 개시의 일 실시예와 차이점을 가진다. 이하에서는 본 개시의 다른 실시예와의 차별적 특징을 위주로 설명하고, 본 개시의 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략된다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(2)의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 안테나 장치(2)는 안테나 조립체(23), 플레이트(24), 및 격벽(25)을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 안테나 조립체(23)는 복수의 방사소자(도7의 2321)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 안테나 조립체(23)는 10개의 방사소자(2321)를 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(2)는, 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(1)와 달리, 하나의 안테나 조립체(23)가 하나의 안테나 열(antenna column)을 형성할 수 있다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00013
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열 내에서, 하나의 방사소자(2321)와 이와 이웃하는 방사소자(2321) 사이의 제1방향 간격은 0.8
Figure pat00014
내지 0.9
Figure pat00015
일 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
안테나 장치(2)는 복수의 안테나 열을 포함할 수 있다. 복수의 안테나 열은 플레이트(24) 상에서 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치될 수 있다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00016
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열과 이와 이웃하는 안테나 열 사이의 제2방향 간격은 0.5
Figure pat00017
일 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
플레이트(24) 상에는 적어도 하나의 안테나 조립체(23)가 배치될 수 있다. 플레이트(24)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 안테나 조립체(23)의 방사소자(도 7의 2321)에 그라운드 면(ground plane)을 제공할 수 있다.
격벽(25)은 플레이트(24)로부터 플레이트(24)와 수직한 방향으로 기립할 수 있다. 구체적으로, 격벽(25)은 플레이트(24)로부터 도 6의 Z축과 평행한 방향으로 기립할 수 있다.
격벽(25)은 안테나 열 사이에서 제1방향을 따라 길게 연장될 수 있다. 격벽(25)은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 그 격벽(25)의 양측면에 인접한 두 개의 메인 선로영역(도 7의 2331)에 그라운드 면을 제공할 수 있다.
플레이트(24)와 격벽(25)은 일체로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트(24)와 격벽(25)은 단일 금형을 통해 일체형으로 제조될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 도 6의 일부 영역을 확대 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 안테나 조립체(23)는 베이스(231), 안테나 군(232), 급전 선로(233), 및 디렉터(236)를 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 베이스(231)는 플레이트(24) 상에 사출(injection)되어 형성될 수 있다. 이때, 베이스(231)는 유전체, 예컨대, 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
복수의 베이스(231)는 제1방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 베이스(231)는 하나의 베이스 열(base column)을 형성할 수 있다. 복수의 베이스(231)는 제2방향으로 나란히 배치되는 복수의 베이스 열을 형성할 수 있다.
베이스(231) 상에는 안테나 군(232), 급전 선로(233) 등이 배치될 수 있다. 복수의 베이스(231)의 각 베이스(231) 상에는 하나의 방사소자(2321)가 배치될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 베이스(231) 상에 두 개 이상의 방사소자(2321)가 배치될 수도 있다.
베이스(231)는 방사소자(2321)와 플레이트(24) 사이에 배치됨으로써, 방사소자(2321)를 플레이트(24)로부터 이격시킬 수 있다.
안테나 군(232)은 베이스(231) 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자(2321)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 군(232)은 10개의 방사소자(2321)를 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 방사소자(2321)의 각 방사소자(2321)는 이중편파를 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 방사소자(2321)로부터 +45도 및 -45도의 두 종류의 편파 신호가 방사될 수 있다.
급전 선로(233)는 안테나 군(232)에 포함된 복수의 방사소자(2321)에 급전하도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 방사소자(2321)는 급전 선로(233)를 통해, 신호를 송수신하거나 전력을 공급받을 수 있다.
급전 선로(233)는 에어 스트립(air-strip) 구조를 가질 수 있다.
급전 선로(233)는 메인 선로영역(2331), 복수의 연결 선로영역(2332), 및 입출력 영역(도 6의 2334)을 포함할 수 있다.
메인 선로영역(2331)은 안테나 군(232)의 측면, 예컨대, 안테나 군(232)양측면에 배치될 수 있으며, 제1방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
복수의 연결 선로영역(2332)은 일단이 복수의 방사소자(2321)에 연결되고 타단이 메인 선로영역(2331)에 연결될 수 있다. 메인 선로영역(2331)은 연결 선로영역(2332)의 타단에서 소정의 각도로 절곡될 수 있다. 예를 들어, 메인 선로영역(2331)은 베이스(231)에 대하여 수직한 방향, 즉, 도 7을 기준으로 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 선로영역(2331)은 베이스(231)에 대하여 비스듬하게 형성될 수도 있다.
메인 선로영역(2331)은 격벽(25)과 이격될 수 있다. 메인 선로영역(2331)은 에어 스트립 구조를 가지므로, 메인 선로영역(2331)과 격벽(25) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다.
다만, 메인 선로영역(2331)의 고정을 위해, 격벽(25)과 메인 선로영역(2331) 사이에는 절연 지지체(미도시)가 일부 형성될 수도 있다.
복수의 연결 선로영역(2332)은 메인 선로영역(2331)으로부터 분기될 수 있으며, 각 연결 선로영역(2332)은 그와 대응되는 방사소자(2321)와 연결될 수 있다.
이를 통해, 복수의 연결 선로영역(2332)은 메인 선로영역(2331)과 복수의 방사소자(2321)의 각 방사소자(2321)를 연결할 수 있다.
복수의 연결 선로영역(2332)은 메인 선로영역(2331)으로부터 절곡(bending)된 상태에서 연장될 수 있다. 이 경우, 복수의 연결 선로영역(2332)은 베이스(231)와 평행할 수 있다.
입출력 영역(2334)은 RF 회로와 메인 선로영역(2331)을 연결할 수 있다.
구체적으로, 입출력 영역(2334)의 일단은 메인 선로영역(2331)과 연결될 수 있으며, 입출력 영역(2334)의 타단은 필터, 전력 증폭기, 전원 공급부 등이 구비된 RF 회로와 연결될 수 있다.
RF 회로는 안테나 장치(2) 내부에 구비될 수도 있으나, 안테나 장치(2) 외부의 장치, 예컨대, RRH(remote radio head)에 구비될 수도 있다. RF 회로가 RRH 등의 외부 장치에 구비된 경우, 안테나 장치(2)와 RF 회로가 구비된 외부 장치는 RF 케이블 또는 커넥터 등을 통해 연결될 수 있다.
입출력 영역(2334)은, 메인 선로영역(2331) 및 연결 선로영역(2332)을 통해, RF 회로로부터 송신된 신호를 복수의 방사소자(2321)로 전달하거나, 복수의 방사소자(2321)로부터 수신된 신호를 RF 회로로 전달할 수 있다. 또한, 입출력 영역(2334)은, 메인 선로영역(2331) 및 연결 선로영역(2332)을 통해, 복수의 방사소자(2321)에 전력을 공급할 수 있다.
전송 선로의 길이가 길어짐으로써 발생할 수 있는 위상차 내지 전력 손실을 최소화하기 위해, 입출력 영역(2334)은 메인 선로영역(2331)의 중간 영역 부근에 배치될 수 있다.
메인 선로영역(2331)은 딜레이 라인(2333)을 포함할 수 있다. 딜레이 라인(2333)은 메인 선로영역(2331)의 일부를 절곡하여 형성된 영역으로서, 길어진 급전 선로(233)의 길이를 일부 보상할 수 있다.
딜레이 라인(2333)은 이웃하는 두 연결 선로영역(2332) 사이를 연결하는 메인 선로영역(2331)의 적어도 일부에 형성될 수 있다.
딜레이 라인(2333)은 베이스(231)를 향해 오목한 형상을 가지거나 베이스(231)와 멀어지도록 볼록한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 딜레이 라인(2333)은 'ㄷ' 자 형상을 가질 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 방사소자(2321)는 패치 안테나(patch antenna) 구조를 가질 수 있다. 복수의 연결 선로영역(2332)은 패치 안테나 구조를 가지는 복수의 방사소자(2321)와 일체로서 형성될 수 있다.
복수의 디렉터(236)의 각 디렉터(236)는 복수의 방사소자(2321)의 각 방사소자(2321)의 상부에 배치될 수 있다.
안테나 조립체(23)는 추가적으로 제2지지 구조체(235)를 포함할 수 있다.
복수의 디렉터(236)는 제2지지 구조체(235)를 통해 지지될 수 있다.
복수의 제2지지 구조체(235)는 베이스(231)와 일체로서 형성되며 베이스(231)로부터 돌출될 수 있다.
복수의 제2지지 구조체(235)는 방사소자(2321)와 중첩되어 배치될 수 있다. 이 경우, 제2지지 구조체(235)는 방사소자(2321)를 관통할 수 있다.
복수의 디렉터(236)는 제2지지 구조체(235)에 안착된 상태에서 융착(welding)될 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
안테나 장치(2)는 레이돔으로서 기능하는 상부 하우징(미도시) 및 상부 하우징과 결합하는 하부 하우징(하우징)을 추가적으로 포함할 수 있다.
상부 하우징 및 하부 하우징은 안테나 장치(2)의 외형을 형성할 수 있다. 상부 하우징 및 하부 하우징은 내부에 수용공간을 정의할 수 있으며, 그 수용공간 내에는 안테나 조립체(23) 등의 부품들이 수용될 수 있다.
한편, 안테나 장치(2)는 별도의 하부 하우징 없이, 플레이트(24)가 하부 하우징으로서 기능할 수도 있다. 이 경우, 상부 하우징은 플레이트(24)와 결합함으로써, 내부에 수용공간을 형성할 수 있다.
후술될 도 8 내지 도 9에 도시된 본 개시의 또 다른 실시예는, 에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로가 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치된다는 점에서, 도 1 내지 도 5에 도시된 본 개시의 일 실시예와 차이점을 가진다. 이하에서는 본 개시의 또 다른 실시예와의 차별적 특징을 위주로 설명하고, 본 개시의 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략된다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(3)의 횡단면도이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(3)의 상면도이다. 도 9에서는, 설명의 편의를 위해, 커버 플레이트(337)를 생략하여 도시하였다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 안테나 장치(3)는 베이스 플레이트(331), 커버 플레이트(337), 안테나 군(332), 급전 선로(333), 및 디렉터(336)를 포함한다.
베이스 플레이트(331) 상에는 안테나 군(332)이 배치될 수 있다. 베이스 플레이트(331)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 방사소자(3321) 및 급전 선로(333)의 제1선로영역(3331)에 그라운드 면(ground plane)을 제공할 수 있다.
커버 플레이트(337)는 베이스 플레이트(331)와 대면하는 커버 플레이트(337)로서, 베이스 플레이트(331)와 이격되어 배치된다.
커버 플레이트(337)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 베이스 플레이트(331)와 함께, 방사소자(3321) 및 급전 선로(333)의 제1선로영역(3331)에 그라운드 면을 제공할 수 있다.
안테나 군(332)은 커버 플레이트(337) 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자(3321)를 포함한다. 예를 들어, 안테나 군(332)은 10개의 방사소자(3321)를 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00018
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열 내에서, 하나의 방사소자(3321)와 이와 이웃하는 방사소자(3321) 사이의 제1방향 간격은 0.8
Figure pat00019
내지 0.9
Figure pat00020
일 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
안테나 장치(3)는 복수의 안테나 열을 포함할 수 있다. 복수의 안테나 열은 커버 플레이트(337) 상에서 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치될 수 있다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00021
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열과 이와 이웃하는 안테나 열 사이의 제2방향 간격은 0.5
Figure pat00022
일 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 방사소자(3321)의 각 방사소자(3321)는 이중편파를 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 방사소자(3321)로부터 +45도 및 -45도의 두 종류의 편파 신호가 방사될 수 있다.
급전 선로(333)는 복수의 방사소자(3321)에 급전하도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 방사소자(3321)는 급전 선로(333)를 통해, 신호를 송수신하거나 전력을 공급받을 수 있다.
급전 선로(333)는 제1선로영역(3331), 제2선로영역(3332), 및 입출력 영역(3334)을 포함할 수 있다.
제1선로영역(3331)은 베이스 플레이트(331)와 커버 플레이트(337) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 두 개의 제1선로영역(3331)이 베이스 플레이트(331)와 커버 플레이트(337) 사이에서 서로 나란하게 배치될 수 있으며, 두 개의 제1선로영역(3331)은 제1방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
제1선로영역(3331)은 베이스 플레이트(331) 및 커버 플레이트(337)와 각각 이격된 에어 스트립(air strip) 구조를 가질 수 있다.
따라서, 제1선로영역(3331)은 베이스 플레이트(331)와 커버 플레이트(337)에 각각 이격될 수 있으며, 제1선로영역(3331)과 각 플레이트(331, 337) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(3)는 베이스 플레이트(331) 및 커버 플레이트(337) 사이에 제1선로영역(3331)을 배치함으로써, 제1선로영역(3331)의 적어도 일부를 방사소자(3321)와 중첩시킬 수 있다.
이를 통해, 방사소자(3321) 대비 급전 선로(333)의 면적이 커지더라도 방사소자(3321) 사이의 제2방향 간격은 충분히 좁혀질 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(3)는 방사소자(3321)와 제1선로영역(3331) 사이에 커버 플레이트(337)를 배치함으로써, 방사소자(3321)와 제1선로영역(3331)을 공간적으로 분리할 수 있다. 이를 통해, 방사소자(3321)와 제1선로영역(3331) 사이의 간섭량을 감소시킬 수 있다.
제2선로영역(3332)은 커버 플레이트(337)를 관통할 수 있으며, 제1선로영역(3331)과 복수의 방사소자(3321)의 각 방사소자(3321)를 연결할 수 있다.
입출력 영역(3334)은 RF 회로와 제1선로영역(3331)을 연결할 수 있다.
입출력 영역(3334)의 일단은 제1선로영역(3331)과 연결될 수 있으며, 입출력 영역(3334)의 타단은 필터, 전력 증폭기, 전원 공급부 등이 구비된 RF 회로와 연결될 수 있다.
RF 회로는 안테나 장치(3) 내부에 구비될 수도 있으나, 안테나 장치(3) 외부의 장치, 예컨대, RRH(remote radio head)에 구비될 수도 있다. RF 회로가 RRH 등의 외부 장치에 구비된 경우, 안테나 장치(3)와 RF 회로가 구비된 외부 장치는 RF 케이블 또는 커넥터 등을 통해 연결될 수 있다.
입출력 영역(3334)은, 제1선로영역(3331) 및 제2선로영역(3332)을 통해, RF 회로로부터 송신된 신호를 복수의 방사소자(3321)로 전달하거나, 복수의 방사소자(3321)로부터 수신된 신호를 RF 회로로 전달할 수 있다. 또한, 입출력 영역(3334)은, 제1선로영역(3331) 및 제2선로영역(3332)을 통해, 복수의 방사소자(3321)에 전력을 공급할 수 있다.
전송 선로의 길이가 길어짐으로써 발생할 수 있는 위상차 내지 전력 손실을 최소화하기 위해, 입출력 영역(3334)은 제1선로영역(3331)의 중간 영역 부근에 배치될 수 있다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00023
라고 하였을 때, 제1방향으로 이웃하는 두 방사소자(3321)에 동일한 위상의 신호를 입력하기 위해 필요한 급전 선로(333)의 길이는 1
Figure pat00024
일 수 있다. 즉, 이웃하는 두 제2선로영역(3332)까지의 급전 선로(333)의 길이는 1
Figure pat00025
일 수 있다.
그러나 상술한 바와 같이, 두 방사소자(3321) 사이의 제1방향 간격은 0.8
Figure pat00026
내지 0.9
Figure pat00027
의 값을 가질 수 있으며, 이 경우, 두 방사소자(3321) 사이를 연결하는 급전 선로의 길이가 두 방사소자(3321) 사이의 간격보다 더 길어져서 문제될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 제1선로영역(3331)은 딜레이 라인(3333)을 포함할 수 있다. 딜레이 라인(3333)은 제1선로영역(1331)의 일부를 절곡하여 형성된 영역으로서, 길어진 급전 선로(333)의 길이를 일부 보상할 수 있다.
딜레이 라인(3333)은 이웃하는 두 연결 선로영역(3332) 사이를 연결하는 제1선로영역(3331)의 적어도 일부에 형성될 수 있다.
딜레이 라인(3333)은 내측으로 오목한 형상을 가지거나 외측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 딜레이 라인(3333)은 'ㄷ' 자 형상을 가질 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 방사소자(3321)는 패치 안테나(patch antenna) 구조를 가질 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 방사소자(3321)는 패치 안테나 이외의 구조, 예컨대, 다이폴 안테나(dipole antenna) 구조를 가질 수도 있다.
복수의 디렉터(336)의 각 디렉터(336)는 복수의 방사소자(3321)의 각 방사소자(3321)의 상부에 배치될 수 있다. 디렉터(336)는 방사소자(3321)의 방사방향 전면에 배치됨으로써, 동작 주파수 대역을 넓힐 수 있으며, 아울러, 안테나 이득을 개선할 수 있다.
안테나 장치(3)는 레이돔으로서 기능하는 상부 하우징(미도시) 및 상부 하우징과 결합하는 하부 하우징(하우징)을 추가적으로 포함할 수 있다.
상부 하우징 및 하부 하우징은 안테나 장치(3)의 외형을 형성할 수 있다. 상부 하우징 및 하부 하우징은 내부에 수용공간을 정의할 수 있으며, 그 수용공간 내에는 베이스 플레이트(331), 커버 플레이트(337), 안테나 군(332), 급전 선로(333), 디렉터(336) 등의 부품들이 수용될 수 있다.
한편, 안테나 장치(3)는 별도의 하부 하우징 없이, 베이스 플레이트(331)가 하부 하우징으로서 기능할 수도 있다. 이 경우, 상부 하우징(미도시)은 베이스 플레이트(331)와 결합함으로써, 내부에 수용공간을 정의할 수 있다.
후술될 도 10 내지 도 12에 도시된 본 개시의 또 다른 실시예는, 에어 스트립 구조를 가지는 급전 선로가 방사소자와 물리적으로 연결되지 않고 커플링 방식을 이용한다는 점에서, 도 1 내지 도 5에 도시된 본 개시의 일 실시예와 차이점을 가진다. 이하에서는 본 개시의 또 다른 실시예와의 차별적 특징을 위주로 설명하고, 본 개시의 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략된다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(4)의 횡단면도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(4)의 상면도이다.
도 12는 도 11의 일부 영역을 확대 도시한 것이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 안테나 장치(4)는 베이스 플레이트(431), 안테나 군(432), 급전 선로(433) 및 제2 지지 구조체(435)를 포함한다.
베이스 플레이트(431) 상에는 안테나 군(432)이 배치될 수 있다. 베이스 플레이트(331)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 방사소자(4321) 및 급전 선로(433)에 그라운드 면(ground plane)을 제공할 수 있다.
안테나 군(432)은 베이스 플레이트(431) 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자(4321)를 포함한다. 예를 들어, 안테나 군(432)은 10개의 방사소자(4321)를 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00028
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열 내에서, 하나의 방사소자(4321)와 이와 이웃하는 방사소자(4321) 사이의 제1방향 간격은 0.8
Figure pat00029
내지 0.9
Figure pat00030
일 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
안테나 장치(4)는 복수의 안테나 열을 포함할 수 있다. 복수의 안테나 열은 베이스 플레이트(431) 상에서 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치될 수 있다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00031
라고 하였을 때, 하나의 안테나 열과 이와 이웃하는 안테나 열 사이의 제2방향 간격은 0.5
Figure pat00032
일 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 방사소자(4321)의 각 방사소자(4321)는 이중편파를 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 방사소자(3321)로부터 +45도 및 -45도의 두 종류의 편파 신호가 방사될 수 있다.
급전 선로(433)는 복수의 방사소자(4321)에 급전하도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 방사소자(4321)는 급전 선로(433)를 통해, 신호를 송수신하거나 전력을 공급받을 수 있다. 도 12를 참조하면, 복수의 방사소자(4321)는 지지 구조체(435) 상에 배치되나 급전 선로(433)와 물리적으로 연결되지 않고, 커플링(coupling) 방식에 의해 급전되도록 구성될 수 있다.
급전 선로(433)는 베이스 플레이트(431)와 안테나 군(432) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 두 개의 급전 선로(433)는 베이스 플레이트(431)와 안테나 군(432) 사이에서 서로 나란하게 배치될 수 있으며, 두 개의 급전 선로(433)는 제1방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
지지 구조체(435)는 급전 선로(433) 및 안테나 군(432)을 지지할 수 있다. 지지 구조체(435)는 베이스 플레이트(431)상에 결합될 수도 있고, 베이스 플레이트(431)와 일체로 형성될 수 있다. 지지 구조체(435)는 안테나 군(432) 및 급전 선로(433)와 연결될 수 있는 복수의 돌출부를 포함할 수 있다. 지지 구조체(435)는 급전 선로(433)를 지지하는 계단 형상의 제1 지지부 및 안테나 군(432)을 지지하는 원통 형상의 제2 지지부를 포함할 수 있다.
급전 선로(433)는 지지 구조체(435)에 의해 지지되되, 베이스 플레이트(431) 및 안테나 군(432)과 각각 이격된 에어 스트립(air strip) 구조를 가질 수 있다. 급전 선로(433)는 지지 구조체(435)에 의해 지지될 수 있도록 지지 구조체(435) 형상에 대응하도록 절곡된 부분을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(4)는 베이스 플레이트(431) 및 안테나 군(432) 사이에 급전 선로(433)를 배치함으로써, 급전 선로(433)의 적어도 일부를 방사소자(4321)와 중첩시킬 수 있다.
이를 통해, 방사소자(4321) 대비 급전 선로(433)의 면적이 커지더라도 방사소자(4321) 사이의 제2방향 간격은 충분히 좁혀질 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치(4)는 방사소자(4321)는 급전 선로(433)와 물리적으로 연결되지 않고, 커플링(coupling) 방식에 의해 급전되도록 구성함으로써, 방사소자(4321)와 급전 선로(433)를 공간적으로 분리할 수 있다. 이를 통해, 방사소자(4321)와 급전 선로(433) 사이의 간섭량을 감소시킬 수 있다.
입출력 영역(4334)은 RF 회로와 급전 선로(433)를 연결할 수 있다.
입출력 영역(4334)의 일단은 급전 선로(433)와 연결될 수 있으며, 입출력 영역(4334)의 타단은 필터, 전력 증폭기, 전원 공급부 등이 구비된 RF 회로와 연결될 수 있다.
RF 회로는 안테나 장치(4) 내부에 구비될 수도 있으나, 안테나 장치(4) 외부의 장치, 예컨대, RRH(remote radio head)에 구비될 수도 있다. RF 회로가 RRH 등의 외부 장치에 구비된 경우, 안테나 장치(4)와 RF 회로가 구비된 외부 장치는 RF 케이블 또는 커넥터 등을 통해 연결될 수 있다.
입출력 영역(4334)은 급전 선로(433)를 통해 RF 회로로부터 송신된 신호를 복수의 방사소자(4321)로 전달하거나, 복수의 방사소자(4321)로부터 수신된 신호를 RF 회로로 전달할 수 있다. 또한, 입출력 영역(4334)은 급전 선로(433)를 통해 복수의 방사소자(4321)에 전력을 공급할 수 있다.
전송 선로의 길이가 길어짐으로써 발생할 수 있는 위상차 내지 전력 손실을 최소화하기 위해, 입출력 영역(4334)은 급전 선로(433)의 중간 영역 부근에 배치될 수 있다.
동작 주파수 대역의 중간 주파수를
Figure pat00033
라고 하였을 때, 제1방향으로 이웃하는 두 방사소자(4321)에 동일한 위상의 신호를 입력하기 위해 필요한 급전 선로(433)의 길이는 1
Figure pat00034
일 수 있다.
복수의 방사소자(4321)는 패치 안테나(patch antenna) 구조를 가질 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 방사소자(4321)는 패치 안테나 이외의 구조, 예컨대, 다이폴 안테나(dipole antenna) 구조를 가질 수도 있다.
안테나 장치(4)는 레이돔으로서 기능하는 상부 하우징(미도시) 및 상부 하우징과 결합하는 하부 하우징(하우징)을 추가적으로 포함할 수 있다.
상부 하우징 및 하부 하우징은 안테나 장치(4)의 외형을 형성할 수 있다. 상부 하우징 및 하부 하우징은 내부에 수용공간을 정의할 수 있으며, 그 수용공간 내에는 베이스 플레이트(431), 안테나 군(432), 급전 선로(433) 부품들이 수용될 수 있다.
한편, 안테나 장치(4)는 별도의 하부 하우징 없이, 베이스 플레이트(431)가 하부 하우징으로서 기능할 수도 있다. 이 경우, 상부 하우징(미도시)은 베이스 플레이트(431)와 결합함으로써, 내부에 수용공간을 정의할 수 있다. 이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 안테나 장치
13: 안테나 조립체
14: 플레이트
15: 격벽
131: 베이스
132: 안테나 군
133: 급전 선로
134: 제1지지 구조체
135: 제2지지 구조체
136: 디렉터
1321: 방사소자
1331: 메인 선로영역
1332: 연결 선로영역
1333: 딜레이 라인

Claims (16)

  1. 베이스;
    상기 베이스 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자를 포함하는 안테나 군; 및
    상기 복수의 방사소자에 급전하도록 구성된 급전 선로로서, 에어 스트립(air-strip) 구조를 가지는 급전 선로를 포함하되,
    상기 급전 선로는,
    일단이 상기 복수의 방사소자의 각 방사소자와 연결되도록 구성된 복수의 연결 선로영역; 및
    상기 연결 선로영역의 타단에서 소정의 각도로 절곡되고, 상기 안테나 군의 측면에서 상기 제1방향을 따라 형성된 메인 선로영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 선로영역은 상기 베이스에 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 선로영역은 상기 연결 선로영역에 수직한 방향으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사소자는 제1방사소자 및 상기 제1방사소자와 인접한 제2방사소자를 포함하고,
    상기 복수의 연결 선로영역은 상기 제1방사소자와 연결되는 제1연결 선로영역 및 상기 제2방사소자와 연결되는 제2연결 선로영역을 포함하되,
    상기 메인 선로영역은,
    상기 제1연결 선로영역 및 상기 제2연결 선로영역 사이를 연결하는 상기 메인 선로영역의 적어도 일부에 형성된 딜레이 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 딜레이 라인은 상기 베이스를 향해 오목한 형상을 가지거나 상기 베이스와 멀어지도록 볼록한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 연결 선로영역은 상기 복수의 방사소자와 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스와 일체로서 형성되며 상기 베이스로부터 돌출되는 적어도 하나의 제1지지 구조체를 더 포함하되,
    상기 메인 선로영역은 상기 적어도 하나의 제1지지 구조체에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사소자의 각 방사소자의 상부에 배치되는 복수의 디렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스와 일체로서 형성되며 상기 베이스로부터 돌출되는 복수의 제2지지 구조체를 더 포함하되,
    상기 복수의 디렉터는 상기 복수의 제2지지 구조체를 통해 지지되는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른, 제1안테나 조립체 및 제2안테나 조립체;
    상기 제1안테나 조립체 및 상기 제2안테나 조립체를 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 나란히 안착시키는 플레이트; 및
    상기 제1안테나 조립체와 상기 제2안테나 조립체 사이에서 상기 플레이트로부터 기립하는 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1안테나 조립체의 급전 선로는 상기 제2안테나 조립체와 인접한 제1메인 선로영역을 포함하고,
    상기 제2안테나 조립체의 급전 선로는 상기 제1안테나 조립체와 인접한 제2메인 선로영역을 포함하되,
    상기 격벽은 상기 제1메인 선로영역 및 상기 제2메인 선로영역 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 플레이트와 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 제1메인 선로영역 및 상기 제2메인 선로영역과 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 안테나 조립체; 및
    상기 적어도 하나의 안테나 조립체를 안착시키는 플레이트를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 안테나 조립체는 모듈화되어 상기 플레이트 상에 안착되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  15. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트와 대면하는 커버 플레이트로서, 상기 베이스 플레이트와 이격되어 배치되는 커버 플레이트;
    상기 커버 플레이트 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자를 포함하는 안테나 군; 및
    상기 복수의 방사소자에 급전하도록 구성된 급전 선로를 포함하되,
    상기 급전 선로는,
    상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 사이에 배치되는 제1선로영역으로서, 상기 베이스 플레이트 및 상기 커버 플레이트와 각각 이격된 에어 스트립(air strip) 구조를 가지는 제1선로영역; 및
    상기 커버 플레이트를 관통하고, 상기 제1선로영역과 상기 복수의 방사소자의 각 방사소자를 연결하는 제2선로영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  16. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 지지 구조체;
    상기 지지 구조체 상에 제1방향을 따라 배치되는 복수의 방사소자를 포함하는 안테나 군; 및
    상기 복수의 방사소자에 급전하도록 구성된 급전 선로를 포함하되,
    상기 급전 선로는,
    상기 베이스 플레이트 및 상기 안테나 군과 이격된 에어 스트립(air strip) 구조를 가지되 상기 복수의 방사소자를 커플링(coupling) 방식으로 급전하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
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