KR20230104530A - 풀 아날로그 위상 쉬프터 및 이를 포함하는 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀 아날로그 위상 쉬프터 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히, 제1통전 패턴 단자 및 제2통전 패턴 단자를 포함하는 가변 스위치 패널; 및 다수의 어레이 안테나 소자가 배치되고, 상기 제1통전 패턴 단자와 상기 제2통전 패턴 단자가 접점되는 전송 선로가 패턴 인쇄된 안테나 소자 기판; 을 포함하고, 상기 제1통전 패턴 단자 및 상기 제2통전 패턴 단자와 상기 전송 선로의 접점에 의한 위상 천이에 의해, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 대한 위상은 기준 동일 위상면 상에서 선형 분포를 이룸으로써, Digital 단에서의 위상 변환 없이 RF 단에서의 위상 천이만으로 선형적인 위상 분포를 갖는 Mirror Symmetry 구조를 용이하게 구현할 수 있는 이점을 제공한다.

Description

풀 아날로그 위상 쉬프터 및 이를 포함하는 안테나 장치{FULL ANALOG PHASE SHIFTER AND ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 발명은 풀 아날로그 위상 쉬프터 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 RF단에 풀 아날로그 위상 쉬프터를 구비하되, 기존의 RF 모듈의 배치 설계의 변경이 없음은 물론, 별도의 설치 공간 설계가 필요 없이, 선택적으로 전체 전송 선로의 길이를 변환시켜 원하는 위상 천이값을 확보할 수 있는 풀 아날로그 위상 쉬프터 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것이다.

국내외 이동통신 시스템에서는 지역별 및 시간대별로 가입자들의 사용밀도가 변하기 때문에 이러한 상황에서 최적의 서비슬 제공해주기 위하여 기지국 안테나의 수직빔 각도를 조절하여 기지국의 커버리지를 조정하는 망관리를 하고 있다.

이를 위해 종래의 무선 통신 시스템에서는 기구적 빔틸트 방식을 사용하였다. 이러한 기구적 빔틸트 방식은 안테나에 장착된 기구적 빔틸트 장치를 이용하여 안테나의 각도를 조절함으로써, 안테나 복사빔의 방향을 직접적으로 조절하는 방식이다.

기구적 빔틸트 방식의 장점으로는 안테나의 생산 단가를 낮출 수 있다는 것이다. 하지만, 기지국 운영을 위해서 기지국 안테나 타워에 기술자가 직접 올라가 빔틸트 기구물을 고정하고 있는 여러 개의 볼트를 풀고 안테나 각도를 바꾼 다음 다시 볼트를 조여주는 복잡한 과정을 거쳐야 하므로, 낙상과 같은 위험이 있으며 많은 시간이 소요됨에 따라 수리의 신속성이 떨어진다.

최근에는 기구적 빔틸트 방식의 단점을 보완하기 위하여, 원격에서 기구적 빔틸트 장치를 틸팅 또는 스티어링 조정할 수 있는 원격조정 방식의 기구적 빔틸트 장치를 개발하고 있다.

그러나, 원격조정 방식의 기구적 빔틸트 장치도 안테나 전체를 기구적으로 틸팅 또는 스티어링 조정하는 동작으로 안테나 복사빔의 방향을 조절하는 것으로서, 근본적으로 전기적 빔틸트 방식과는 상이한 안테나 복사빔 조정 방식이다. 전기적 빔틸트 안테나는 내부에 빔의 위상을 조절하기 위한 위상 변환부(Phase Shifter)를 구비한다.

도 1은 위상 변환부를 이용한 물리적인 위상 변환 원리를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 RF 단에서 수행되는 위상 변환 모습의 원리를 설명하기 위한 회로도 및 위상차도다.

도 1에 따르면, 급전 신호가 통과하는 전송 선로의 물리적인 길이를 변경하면 물리적인 길이 변화량(△L) 만큼 위상이 변화된다. 이러한 원리를 이용하여 RF 단에서 위상차를 구현하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, Digital 단에서의 위상 변환(Off-set 서포트 작업)이 수반된다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, RF 단에서 분기된 2개의 출력단 중 하나에 대하여 △Φ만큼 위상차를 주면, 원하는 위상면에 대한 균일한 위상차의 구현, 즉 선형 위상 분포를 갖기 위해 2개의 입력단 중 하나에 대해서는 전체적으로 -2△Φ만큼 Off-set 서포트 작업을 거쳐야 하는 문제점이 있다.

아울러, RF 단에서 위상차를 구현하기 위해서는, 필연적으로 RF 필터와 어레이 안테나 소자 사이에 물리적인 스위칭 구조(위상 쉬프터)를 구축할 공간이 필요함에 따라, 안테나의 전후 두께가 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, Digital 단에서의 위상 변환 없이 RF 단에서의 위상 천이만으로 Mirror Symmetry(거울 대칭) 구조의 선형 위상 분포를 구현할 수 있는 풀 아날로그 위상 쉬프터 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은 풀 아날로그 위상 쉬프터를 설치하기 위한 공간의 부여를 최소화함으로써 전후 두께부가 상승하는 것을 방지하여 제품 슬림화 구현을 최적화할 수 있는 풀 아날로그 위상 쉬프터 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풀 아날로그 위상 쉬프터(Full analog phase shifter)는, 제1통전 패턴 단자 및 제2통전 패턴 단자를 포함하는 가변 스위치 패널 및 다수의 어레이 안테나 소자가 배치되고, 상기 제1통전 패턴 단자와 상기 제2통전 패턴 단자가 접점되는 전송 선로가 패턴 인쇄된 안테나 소자 기판을 포함하고, 상기 제1통전 패턴 단자 및 상기 제2통전 패턴 단자와 상기 전송 선로의 접점에 의한 위상 천이에 의해, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 대한 위상은 기준 동일 위상면 상에서 선형 분포를 이룬다.

또한, 상기 안테나 소자 기판의 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로의 길이는 소정 비율을 가질 수 있다.

또한, 상기 안테나 소자 기판은, 2개의 입력단에서 각각 2개의 출력단으로 분기 전의 내측 가변 회로 및 분기 후의 외측 가변 회로에 접점되어 상기 각 입력단과 관련된 2개의 각 출력단의 길이비가 상기 소정 비율을 가질 수 있다.

여기서, 상기 소정 비율은 1:3 일 수 있다.

또한, 상기 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로는, 상기 전송 선로의 일부가 끊긴 제1단전 지점 및 제2단전 지점을 가지도록 패턴 인쇄되고, 상기 가변 스위치 패널의 제1통전 패턴 단자가 상기 내측 가변 회로에 해당하는 상기 제1단전 지점을 통전시키며, 상기 가변 스위치 패널의 제2통전 패턴 단자가 상기 외측 가변 회로에 해당하는 상기 제2단전 지점을 통전시킬 수 있다.

또한, 상기 2개의 입력단 중 제1입력단으로부터 분기된 제1출력단 및 제3출력단은 상기 안테나 소자 기판의 좌측 및 상기 2개의 입력단 중 제2입력단으로부터 분기된 제2출력단 및 제4출력단은 상기 안테나 소자 기판의 우측에 수직 방향(Vertical,V-방향)으로 이격되게 배열되고, 상기 안테나 소자 기판이 수직 방향으로 2개가 배열된 것으로 전제할 때, 상기 가변 스위치 패널도 2개가 동시에 가동되게 구비되며, 상기 2개의 가변 스위치 패널의 동시 가동에 의한 상기 각 출력단에서의 수직 위상차는 상기 기준 동일 위상면에 대하여 일직선 기울기 분포를 가질 수 있다.

또한, 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점을 포함하는 상기 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로의 전면에서 전후 수평축을 기준으로 회동되는 로테이터 타입으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 로테이터 타입의 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 2개의 안테나 소자 기판에 패턴 인쇄된 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점이 동일한 것으로 전제할 때, 상호 반대 방향으로 회동되도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점의 전면에서 수직 방향으로 슬라이딩되는 슬라이더 타입으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 슬라이더 타입으로 구비된 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 2개의 안테나 소자 기판에 패턴 인쇄된 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점을 포함하는 전송 선로 모두가 상호 대칭된 것으로 전제할 때, 동시에 같은 방향으로 슬라이딩되도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 2개의 안테나 소자 기판 중 수직 방향 상측의 안테나 소자 기판에 구비된 제1출력단 및 제2출력단 사이를 제1빔 출력부, 제3출력단 및 제4출력단 사이를 제2빔 출력부라 정의하고, 상기 2개의 안테나 소자 기판 중 수직 방향 하측의 안테나 소자 기판에 구비된 제1출력단 및 제2출력단 사이를 제3빔 출력부, 제3출력단 및 제4출력단 사이를 제4빔 출력부라 정의할 때, 상기 2개의 가변 스위치 패널의 동시 가동에 의하여, 상기 제2빔 출력부 및 제3빔 출력부는 상기 전송 선로의 길이를 상기 기준 동일 위상면에 대하여 ±△Φ 만큼 쉬프트하고, 상기 제1빔 출력부 및 상기 제4빔 출력부는 상기 전송 선로의 길이를 상기 기준 동일 위상면에 대하여 ±△3Φ 만큼 쉬프트하는 길이로 변경시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 메인 보드의 전면에 소정의 전후 두께부를 형성하면서 상기 메인 보드와 전기적으로 접속되도록 적층 배열되고, 전면에 접지(GND) 기능을 수행하는 리플렉터 패널이 상기 전면 면적보다 크도록 상하좌우 방향으로 일체로 연장 형성된 단위 RF 필터 바디, 상기 리플렉터 패널의 전면에 적층 배치되되, 전면에 4개의 어레이 안테나 소자가 상하 방향으로 이격되게 배치된 안테나 소자 기판을 포함하는 방사소자 모듈 및 상기 4개의 어레이 안테나 소자와 상기 안테나 소자 기판 사이에 형성된 이격 공간에서 회동되는 동작으로 전송 선로의 길이를 변경시키는 다수의 가변 스위치 패널이 구비된 풀 아날로그 위상 쉬프터(이하, '위상 쉬프터'라 약칭함)를 포함한다.

여기서, 상기 이격 공간은, 상기 4개의 어레이 안테나 소자의 배면과 상기 안테나 소자 기판의 전면 사이로 정의될 수 있다.

또한, 상기 위상 쉬프터는, 상기 안테나 소자 기판의 후방 측으로서, 상기 단위 RF 필터 바디의 상기 전후 두께부에 배치된 위상천이 구동모터, 상기 위상천이 구동모터의 구동력을 전달받아 상하 방향으로 이동되는 수평 마운팅 바 및 일단은 상기 수평 마운팅 바에 연결되고, 타단은 각각 상측 또는 하측으로 수직되게 연장되어 상기 다수의 가변 스위치 패널에 연결된 다수의 수직 마운팅 바를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수직 마운팅 바의 일단 및 타단 중 어느 하나에는, 상기 수평 마운팅 바의 전면에 형성된 힌지 결합 돌기에 힌지 결합될 수 있다.

또한, 상기 수직 마운팅 바의 일단 및 타단 중 다른 하나에는, 상기 단위 RF 필터 바디의 전면보다 더 넓게 형성된 리플렉터 패널 및 상기 안테나 소자 기판을 관통하여 상기 가변 스위치 패널에 힌지 결합된 힌지 핀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 리플렉터 패널 및 상기 안테나 소자 기판에는, 상기 수직 마운팅 바의 상기 힌지 핀의 원호 이동을 안내하는 호형의 가이드 슬롯이 전후 방향으로 관통되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 위상천이 구동모터의 회전축에는, 외주면에 수나사산이 형성되고 상기 회전축 방향으로 소정길이 연장된 스크류 봉이 구비되고, 상기 위상 쉬프터는, 상기 스크류 봉이 상하 방향으로 관통하는 봉 관통부가 형성되되, 상기 봉 관통부에는 상기 수나사산과 체결되는 암나사산이 형성되고, 상기 스크류 봉의 회전 방향에 따라 상하 방향으로 무빙되는 상하 무빙 블록 및 상기 상하 무빙 블록의 상하 이동을 가이드하는 블록 가이드부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평 마운팅 바는, 상기 상하 무빙 블록의 전방에 후크 결합될 수 있다.

또한, 상기 위상 쉬프터는, 상기 블록 가이드부가 고정되도록 상기 메인 보드가 설치된 안테나 하우징부의 내부에 좌우 수평되게 배치된 수평 브라켓부를 더 포함하고, 상기 수평 마운팅 바의 양단부에는, 상기 수평 브라켓부의 양단에 구비된 좌측 지지 패널 및 우측 지지 패널 내측에 회전 지지되는 베어링 휠이 각각 구비될 수 있다.

또한, 상기 단위 RF 필터 바디를 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 브릿지 바를 더 포함하고, 상기 수평 브라켓부는, 상기 고정 브릿지 바 중 어느 하나를 대체하도록 상기 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정될 수 있다.

또한, 상기 단위 RF 필터 바디를 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 브릿지 바를 포함하고, 상기 수평 브라켓부는, 상기 고정 브릿지 바 중 어느 하나를 매개로 상기 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정될 수 있다.

또한, 상기 고정 브릿지 바는, 상기 안테나 하우징부의 내부 공간 중 상단 부위, 하단 부위 및 중간 부위에 각각 좌우로 수평되게 연장 형성되고, 상기 수평 브라켓부는, 상기 중간 부위에 형성된 고정 브릿지 바를 대체할 수 있다.

또한, 상기 고정 브릿지 바는, 상기 안테나 하우징부의 내부 공간 중 상단 부위, 하단 부위 및 중간 부위에 각각 좌우로 수평되게 연장 형성되고, 상기 수평 브라켓부는, 상기 중간 부위에 형성된 고정 브릿지 바를 매개로 고정될 수 있다.

또한, 상기 안테나 하우징부의 내부 공간에 상하 수직 방향(V-방향)으로 상기 단위 RF 필터 바디 2개가 배열되는 것으로 가정할 때, 상기 중간 부위에 구축된 고정 브릿지 바를 대체하는 상기 수평 브라켓부는, 상기 2개의 단위 RF 필터 바디의 상하 방향의 사이 공간에 구비될 수 있다.

또한, 상기 고정 브릿지 바 또는 상기 고정 브릿지 바를 대체하는 상기 수평 브라켓부에는, 상기 단위 RF 필터 바디와의 스크류 조립을 위한 다수의 스크류 체결공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 수직 마운팅 바는, 상기 단위 RF 필터 바디의 개수에 대응되게 구비될 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는 상술한 풀 아날로그 위상 쉬프터를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치에 따르면, 위상 변환부의 설치를 위하여 단위 RF 필터 바디와 방사소자용 인쇄회로기판 사이 공간을 이격시킬 필요가 없으므로 제품의 전후 두께가 증가하는 것을 방지함과 아울러, 하나의 위상천이 구동모터의 구동력에 의하여 다수의 RF 모듈 전부에 대한 위상 변환이 가능하므로 부품수를 절감할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치에 따르면, Digital 단에서의 서포트 작업을 요하지 않고서도, Mirror Symmetry 구조의 위상차 구현이 가능한 효과를 가진다.

도 1은 위상 변환의 원리를 설명하는 그래프이고,
도 2는 RF 단에서 수행되는 위상 변환 모습의 원리를 설명하기 위한 회로도 및 위상차도이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고,
도 4a 및 도 4b는 도 3의 안테나 장치의 전방부 및 후방부 분해 사시도이며,
도 5는 본 발명의 실시예의 구성 중 위상 쉬프터의 작동 모습을 나타낸 정면도 및 배면도이고,
도 6은 도 5의 "D" 부분을 확대한 확대 분해 사시도이며,
도 7은 도 3의 구성 중 레이돔 패널이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이고,
도 8a 및 도 8b는 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 외부로 노출시킨 전방부 및 후방부 분해 사시도이며,
도 9a 및 도 9b는 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 나타낸 도면으로써, 레이돔 패널 및 안테나 하우징부를 제거한 상태의 전방부 및 후방부 분해 사시도이고,
도 10은 안테나 하우징부에 대한 위상 쉬프터의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 11은 도 10의 구성 중 안테나 하우징부의 중간 부위에 고정되는 위상 쉬프터의 일부를 분해한 분해 사시도이고,
도 12는 도 10의 구성 중 안테나 하우징부의 삳ㅇ단 부위에 고정되는 고정 브릿지 바에 대한 단위 RF 모듈의 고정 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 13 및 도 14눈 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 나타낸 단면도 및 절개 사시도와 그 부분 확대도이고,
도 15a 및 도 15b는 도 3의 구성 중 안테나 소자 기판을 중심으로 위상 쉬프터의 배치 관계를 나타낸 전방부 및 후방부 분해 사시도이며,
도 16은 도 3의 구성 중 안테나 소자 기판에 대한 가변 스위치 패널의 스위칭 작동 모습을 설명하기 위한 전방부 및 후방부 분해 사시도이고,
도 17은 Mirror Symmetry 구조의 위상차 구현을 위한 제1실시예의 전송 선로 패턴 모습의 접점 변화를 나타낸 안테나 소자 기판의 정면도 및 그 부분 확대도이며,
도 18은 Mirror Symmetry 구조의 위상차 구현을 위한 제2실시예의 전송 선로 패턴 모습을 나타낸 안테나 소자 기판의 정면도이고,
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 위상 쉬프터를 이용한 RF 단에서 수행되는 위상 변환 모습의 원리를 설명하기 위한 회로도 및 위상차도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

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.

본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 안테나 장치의 전방부 및 후방부 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, Massive MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 반영된 안테나 장치일 수 있다.

여기서, MIMO 기술은 다수의 어레이 안테나 소자를 사용하여 데이터 전송용량을 획기적으로 늘리는 기술로서, 송신기에서는 각각의 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신기에서는 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터들을 구분해 내는 공간 다중화(Spatial multiplexing) 기법이다. 따라서, 송수신 안테나의 개수를 동시에 증가시킴에 따라 채널 용량이 증가하여 보다 많은 데이터를 전송할 수 있게 한다. 예를 들어 안테나 수를 10개로 증가시키면 단일 안테나 시스템에 비해 같은 주파수 대역을 사용하여 약 10배의 채널 용량을 확보하게 된다.

특히, 안테나 장치는, 도 5에 참조된 바와 같이, 송신기 및 수신기 기능을 수행하는 TRx 모듈(미도시)을 상하 수직 방향(V-방향) 및 좌우 수평 방향(H-방향)으로 V(Vertical)-H(Horizontal) 배열시키고, 각 TRx 모듈에 대하여 전기적으로 연결된 다수의 어레이 안테나 소자(235)가 배열될 수 있다.

여기서, 이동통신의 Massive MIMO 안테나 장치에 있어서 다수의 어레이 안테나 소자(235)들은, 다중 경로에 의한 페이딩(fading) 영향을 감소시키고 편파 다이버시트(diversity) 기능을 수행하기 위해, 복수 개의 이중 편파 안테나 모듈 어레이로 설계되는 것이 일반적이다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 3 내지 도 4b에 참조된 바와 같이, 안테나 장치(100)의 좌우 측방 및 후방 외관을 형성하는 안테나 하우징부(110)와, 안테나 장치(100)의 전방 외관을 형성하고, 안테나 하우징부(110)의 개구된 전면을 차폐하도록 구비되어 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에 구비된 내부 부품들(후술하는 메인 보드(120) 및 안테나용 RF 모듈(200)을 포함함)을 외부로부터 보호하는 레이돔 패널(300)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 3 내지 도 4b에 참조된 바와 같이, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에 밀착 설치된 메인 보드(120)와, 메인 보드(120)의 상측에 배치된 PSU 보드부(130)와, 메인 보드(120)의 하측에 배치된 서지 기판부(140)를 포함하고, 메인 보드(120)의 전면에 적층 배치되는 안테나용 RF 모듈(Radio Frequency Module)(200)(이하, 'RF 모듈'이라 약칭한다)을 더 포함할 수 있다.

안테나 하우징부(110)는, 미도시 되었으나, 안테나 장치(100)의 설치를 위하여 마련된 지주 폴에 대한 결합을 매개하는 역할을 수행할 수 있다.

안테나 하우징부(110)는, 전체적으로 열전도에 따른 방열이 유리하도록 열전도성이 우수한 금속재질로 구비되되, 후술하는 RF 모듈(200)의 전단이 수용 가능한 정도의 전후 방향 두께를 가지는 직육면체 함체 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 안테나 하우징부(110)가 RF 모듈(200)의 전단 돌출 길이보다 더 길게 형성될 필요는 없고, 레이돔 패널(300)의 테두리를 후방부로 절곡 연장하여 RF 모듈(200)을 포함한 내부 부품들을 수용하기에 적합한 크기로 형성될 수 있다.

한편, 안테나 하우징부(110)의 내측면은 메인 보드(120)의 후면에 실장된 디지털 소자(FPGA 소자 등) 및/또는 PSU 보드부(130)의 후면에 실장된 PSU 소자 등, 그리고 서지 기판부(150)의 후면에 실장된 서지 부품 소자들에 의한 외형 돌출 형상에 형합되는 형상으로 형성될 수 있다. 이는, 메인 보드(120), PSU 보드부(130) 및 서지 기판부(140)의 배면과의 열 접촉 면적을 최대로 증대시켜 방열 성능을 극대화하기 위함이다.

아울러, 메인 보드(120)의 전면에는, 후술하는 모듈 단위로 제조된 안테나용 RF 모듈(200)의 구성 중 증폭 소자부(220)의 LNA 기판부(미도시)에 형성된 수소켓부(225)가 소켓 핀 결합 방식으로 결합되기 위한 암소켓부(125)가 마련됨과 아울러, 안테나용 RF 모듈(200)의 구성 중 좌측 필터부 및 우측 필터부의 제1 커넥팅 핀단자(227)가 단자 핀 결합 방식으로 결합되기 위한 핀 결합부(127)가 마련될 수 있다.

안테나 하우징부(110)의 좌우 양측에는, 도면에 도시되지 않았으나, 현장에서 작업자가 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)를 운송하거나 지주 폴(미도시)에 대하여 수동 장착이 용이하도록 파지할 수 있는 손잡이부(190)가 더 설치될 수 있다.

아울러, 안테나 하우징부(110)의 하단부 외측에는, 미도시의 기지국 장치와의 케이블 연결 및 내부 부품의 조율을 위한 각종 외측 장착 부재(400)가 관통 조립될 수 있다. 외측 장착부재(400)는, 적어도 하나 이상의 광케이블 연결 단자(소켓) 형태로 구비되며, 각각의 연결 단자에는 동축 케이블(미도시)의 연결 단자가 상호 연결될 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 4b를 참조하면, 안테나 하우징부(110)의 배면에는 다수의 후방 방열핀(111)이 소정 패턴 형상을 가지도록 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에 설치된 메인 보드(120), PSU 보드(130) 및 서지 기판부(140)의 각 발열소자들로부터 생성된 열은 다수의 후방 방열핀(111)을 통해 직접 방열될 수 있다.

다수의 후방 방열핀(111)은, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 좌우 폭 가운데 부분을 기준으로 좌측단 및 우측단으로 갈수록 상향 경사지게 배치되어, 안테나 하우징부(110)의 후방으로 방열되는 열이 각각 좌측 및 우측 방향으로 분산된 상승기류를 형성하여 보다 신속하게 열이 분산되도록 설계될 수 있다. 그러나, 다수의 후방 방열핀(111)의 형상이 반드시 이에 한정되지는 않는다. 가령, 도면에 도시되지 않았으나, 안테나 하우징부(110)의 배면 측에 외기의 유동이 원활하도록 하기 위해 송풍팬 모듈(미도시)이 더 구비된 경우에는, 송풍팬 모듈에 의하여 방열된 열이 보다 신속하게 배출되도록, 다수의 후방 방열핀(111)은 가운데에 배치된 송풍팬 모듈에서 각각 좌측단 및 우측단으로 평행되게 형성되는 것이 채택될 수 있다.

한편, 레이돔 패널(300)은, 안테나 하우징부(110)의 전단부에 결합되되, 레이돔 패널(300)의 테두리를 따라 구비된 다수의 후크 결합부(310)가 안테나 하우징부(110)의 전단 걸림 리브(115) 측에 후크 결합될 수 있다.

RF 모듈(200)은, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 메인 보드(120)의 전면에 배열된 단위 RF 필터 바디(211)를 포함하는 RF 필터(211)와, 단위 RF 필터 바디(211)의 전면에 배치되는 방사소자 모듈(230)및 단위 RF 필터 바디(211)의 전후 두께부 중 상면 및 하면 중 어느 하나에 구비되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자들(미도시)이 실장된 LNA 기판부(미도시)를 포함하는 증폭 소자부(220)를 포함할 수 있다.

일반적으로, 아날로그 증폭소자들은 동작 열이 심하므로 보다 효율적인 방열을 위해 메인 보드(120)의 전면 또는 후면에 디지털 소자들(FPGA 등)과 같은 발열소자들과 함께 실장되나, 아날로그 증폭소자들 중 다소 발열이 적은 LNA 소자만을 메인 보드(120)로부터 분리하여 RF 모듈(200)의 증폭 소자부(220)의 구성 중 하나인 LNA 기판부에 분산 실장함으로써, 메인 보드(120)에 대한 기타 다른 아날로그 증폭소자들(가령, Tx, Rx 소자 등) 및 디지털 소자들을 좀 더 이격되도록 배치가 가능한 점에서 안테나 하우징부(110)의 후방 방열 시의 방열 집중을 해소할 수 있는 이점을 창출할 수 있다.

여기서, 단위 RF 필터 바디(211)의 전면에는 단위 RF 필터 바디(211)의 전면 면적보다 더 넓게 연장되도록 형성되고, 방사소자 모듈(230)을 접지(GND)하는 리플렉터 패널(219)이 더 구비될 수 있다.

리플렉터 패널(219)은, 방사소자 모듈(230)의 구성 중 어레이 안테나 소자(235)로부터 방사되는 신호들을 반사함으로써 신호의 지향성과 이득을 향상시키는 기능을 수행할 수 있다.

아울러, 리플렉터 패널(219)는, 상술한 신호의 반사 기능에서 더 나아가 접지(GND) 기능을 수행할 수 있다.

보다 상세하게는, 리플렉터 패널(219)은 각 RF 모듈(200)의 단위 RF 필터 바디(211)의 전면에 일체로 형성됨으로써, 인접하는 RF 모듈(200)의 리플렉터(219)와는 직접적으로 접촉되지 않으나, 매우 가깝게 배치되어 단위 RF 필터 바디(211)의 전방 부분과 단위 RF 필터 바디(211)가 수용 점유된 체적 부분을 구분하면서, 상술한 바와 같은 접지 기능을 수행할 수 있다.

아울러, 단위 RF 필터 바디(211)의 좌우에는, 도면에 도시되지 않았으나, 각각 좌우 외측으로 개구된 다수의 캐비티가 형성되고, 각각의 캐비티에 공진기가 내장되어 상이한 주파수 필터링을 수행하는 좌측 필터부 및 우측 필터부가 구비될 수 있다. 좌측 필터부와 우측 필터부는, 각각 2.4G의 주파수 대역 및 5G의 주파수 대역용 필터로 설계되어 하나의 RF 모듈(200)에 의한 듀얼 밴드 안테나를 구현할 수 있다.

한편, 방사소자 모듈(230)은, 이중편파 중 적어도 일 편파를 발생시키도록 구비될 수 있다.

보다 상세하게는, 방사소자 모듈(230)은, 도 7a 내지 도 8b에 참조된 바와 같이, 리플렉터 패널(219)의 전면에 배치된 안테나 소자 기판(231)과, 안테나 소자 기판(231)의 전면에 부착되되, 좌측 필터부 및 우측 필터부와 전기적으로 연결되고, 'X'자로 교차 배열된 급전 피딩 베이스(233)와, 급전 피딩 베이스(233)의 전단부에 구비된 어레이 안테나 소자(235)를 포함할 수 있다.

어레이 안테나 소자(235)는, 대략 정사각형 형상으로 형성되고, 급전 피딩 베이스(233)는 어레이 안테나 소자(235)의 각 모서리 부분을 대각선으로 지지하도록 위치되며, 각 피딩 단부가 어레이 안테나 소자(235)의 각 변 중심 부분에 위치하도록 연장되어 피딩 연결됨으로써, 각각의 급전 피딩 베이스(233)가 각 편파를 일으켜 이중편파를 구현할 수 있다.

여기서, 어레이 안테나 소자(235)는, 단위 RF 필터 바디(211) 하나 당 4개가 상하 방향(V-방향)으로 이격되게 배치될 수 있다. 4개의 어레이 안테나 소자(235)는, 후술하는 위상 쉬프터(500)에 의하여 각각 상이한 2개의 위상 변화값을 출력할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

안테나 소자 기판(231)은, 단위 RF 필터 바디(211)의 좌우에 형성된 좌측 필터부 및 우측 필터부로부터의 각 송신 신호 및 어레이 안테나 소자(235)로부터의 수신 신호 전달을 매개하도록 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 있어서, 방사소자 모듈(230)은 패치 타입 및 다이폴 타입 중 어느 하나로 한정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상술한 안테나 소자 기판(231)의 구현 방법에 있어서도, 미도시의 전송 선로가 패턴 인쇄된 PCB 타입으로 적용될 수 있으나, 에어 스트립 타입 피딩 방식의 적용을 배제하는 것은 아님에 유의하여야 한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에서는, 후술하는 위상 쉬프트(500)와의 동작성을 연계하여 설명하기 위해 PCB 타입으로 적용된 것을 그 실시예로 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예의 구성 중 위상 쉬프터의 작동 모습을 나타낸 정면도 및 배면도이고, 도 6은 도 5의 "D" 부분을 확대한 확대 분해 사시도이며, 도 7은 도 3의 구성 중 레이돔 패널이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 외부로 노출시킨 전방부 및 후방부 분해 사시도이며, 도 9a 및 도 9b는 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 나타낸 도면으로써, 레이돔 패널 및 안테나 하우징부를 제거한 상태의 전방부 및 후방부 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 5 내지 도 9(특히, 도 6 참ㅁ조)에 참조된 바와 같이, 방사소자 모듈(230)의 안테나 소자 기판(231)의 전면과 4개의 어레이 안테나 소자(235)의 배면 사이로 정의되는 이격 공간(도면부호 미표기)에서 회동되는 동작으로 전송 선로의 길이를 변경시키는 다수의 가변 스위치 패널(540)이 구비된 풀 아날로그 위상 쉬프터(Full analong phase shifter, 이하, '위상 쉬프터'라 약칭함)(500)를 더 포함할 수 있다.

위상 쉬프터(500)는, 도 5 내지 도 9에 참조된 바와 같이, 안테나 소자 기판(231)의 후방 측으로서, 단위 RF 필터 바디(211)의 전후 두께부에 해당하는 공간에 배치된 위상천이 구동모터(510)와, 위상천이 구동모터(510)의 구동력을 전달받아 상하 방향으로 이동되는 수평 마운팅 바(520)와, 일단은 수평 마운팅 바(520)에 연결되고, 타단은 각각 상측 또는 하측으로 수직되게 연장되어 다수의 가변 스위치 패널(540)에 연결된 다수의 수직 마운팅 바(530)를 더 포함할 수 있다. 위상 쉬프터(500)의 구체적인 구동 모습은 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 10은 안테나 하우징부에 대한 위상 쉬프터의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 11은 도 10의 구성 중 안테나 하우징부의 중간 부위에 고정되는 위상 쉬프터의 일부를 분해한 분해 사시도이며, 도 12는 도 10의 구성 중 안테나 하우징부의 상단 부위에 고정되는 고정 브릿지 바에 대한 단위 RF 모듈의 고정 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 13 및 도 14는 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 나타낸 단면도 및 절개 사시도와 그 부분 확대도이며, 도 15a 및 도 15b는 도 3의 구성 중 안테나 소자 기판을 중심으로 위상 쉬프터의 배치 관계를 나타낸 전방부 및 후방부 분해 사시도이고, 도 16은 도 3의 구성 중 안테나 소자 기판에 대한 가변 스위치 패널의 스위칭 작동 모습을 설명하기 위한 전방부 및 후방부 분해 사시도이며, 도 17은 Mirror Symmetry 구조의 위상차 구현을 위한 제1실시예의 전송 선로 패턴 모습의 접점 변화를 나타낸 안테나 소자 기판의 정면도 및 그 부분 확대도이고, 도 18은 Mirror Symmetry 구조의 위상차 구현을 위한 제2실시예의 전송 선로 패턴 모습을 나타낸 안테나 소자 기판의 정면도이다.

안테나 소자 기판(231)의 전면에는, 도 16에 참조된 바와 같이, 안테나 소자 기판(231)의 전후를 관통하여 형성된 2개의 입력단(이하, '제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)'이라 칭함) 및 2개의 입력단(제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)) 각각으로부터 2개로 분기된 2개의 출력단(이하, 제1입력단(234a)으로부터 분기된 출력단은 '제1출력단(236a)' 및 '제3출력단(236c)'이라 칭하고, 제2입력단(234b)으로부터 분기된 출력단은 '제2출력단(236b)' 및 '제4출력단(236d)'이라 칭함)을 형성할 수 있다.

2개의 입력단(234a,234b) 및 4개의 출력단(236a~236d) 각각은 송신 장치(예: 기지국)(미도시)의 프로세서 및 RF(radio frequency) 회로에 의해 생성된 신호를 입력받을 수 있다. 특히, 2개의 입력단(234a,234b)은, 후술하는 물리적인 전송 선로의 변경을 위해 위상 쉬프터(500)에 입력 신호를 전달할 수 있다.

도 16을 참조하면, 제1입력단(234a)으로부터 분기된 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)은 안테나 소자 기판(231)의 전면 좌측 단부에 수직 방향(Vertical, V-방향)으로 이격되게 배열되고, 제2입력단(234b)으로부터 분기된 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d)은 안테나 소자 기판(231)의 전면 우측 단부에 수직 방향으로 이격되게 배열될 수 있다.

각 출력단(235a~236d)은, 각각 상하 방향으로 동일한 전송 길이를 가지도록 분기되어 선단에 소자 피딩 포인트(도면부호 미표기)가 각각 형성된 한 쌍의 소자 피딩 라인(도면부호 미표기)이 구비되고, 한 쌍의 소자 피딩 라인의 동일 높이에 구비된 한 쌍의 소자 피딩 포인트에는 동일한 이중편파 빔이 출력되도록 각각 상하에 어레이 안테나 소자(231) 한 쌍이 구비되어 급전받을 수 있다.

여기서, 안테나 소자 기판(231)이 수직 방향으로 2개가 배열되어, 각각 TRx 모듈로부터 각 입력단(상측의 안테나 소자 기판(231) 및 하측의 안테나 소자 기판(231)의 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b))에 급전 피딩 신호를 입력하고, 각 입력단(234a,234b)를 통하여 전송된 급전 피딩 신호는 가변 스위치 패널(540)의 후술하는 내측 가변 회로(547a) 및 외측 가변 회로(547b_에 대한 접점을 통해 통전된 각 전송 선로를 통해 각 출력단(제1출력단 내지 제4출력단(236a~236d))으로 출력된다.

보다 상세하게는, 안테나 소자 기판(231)의 전면에는, 4개의 어레이 안테나 소자(231)와의 사이에 신호를 전달하기 위한 일측 전송 선로(232a) 및 타측 전송 선로(232b)가 패턴 인쇄되되, 적어도 입력단과 출력단 사이에 상술한 2개의 가변회로(내측 가변 회로(547a) 및 외측 가변 회로(547b))에 의한 물리적인 전송 선로의 길이 변화를 위한 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)을 가지도록 패턴 인쇄될 수 있다.

여기서, 일측 전송 선로(232a)는, 제1입력단(234a)으로부터 제1출력단(236a)이 연결되는 형태의 전송 선로 및 제1입력단(234a)으로부터 제3출력단(236c)이 연결되는 형태의 전송 선로로 정의될 수 있고, 타측 전송 선로(232b)는, 제2입력단(234b)으로부터 제2출력단(236b)이 연결되는 형태의 전송 선로 및 제2입력단(234b)으로부터 제4출력단(236d)이 연결되는 형태의 전송 선로로 정의될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1입력단(234a)으로부터 분기된 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c) 중 제1출력단(236a)은 안테나 소자 기판(231)의 좌측 단부 중 수직 방향 상측에 배치되고, 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c) 중 제3출력단(236c)은 안테나 소자 기판(231)의 좌측 단부 중 수직 방향 하측에 배치될 수 있다.

또한, 제2입력단(234a)으로부터 분기된 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d) 중 제2출력단(236b)은 안테나 소자 기판(231)의 우측 단부 중 수직 방향 상측에 배치되고, 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d) 중 제4출력단(236d)은 안테나 소자 기판(231)의 우측 단부 중 수직 방향 하측에 배치될 수 있다.

그러므로, 하나의 안테나 소자 기판(231)에 형성된 제1출력단(236a)과 제2출력단(236b)은 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)의 상측으로써 동일 높이에 위치되고, 제3출력단(236c)과 제4출력단(236d)은 제2입력단(234a) 및 제2입력단(234b)의 하측으로써 동일 높이에 위치될 수 있다.

여기서, 제1단전 지점(247a)은, 각각 일측 전송 선로(232a) 또는 타측 전송 선로(232b) 중 제1입력단(234a) 또는 제2입력단(234b)으로부터 각각 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기되기 전 및 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d)으로 분기되기 전에 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)에 근접한 위치에서 단전된 부분으로 정의될 수 있고, 제2단전 지점(247b)은 제1입력단(234a) 또는 제2입력단(234b)으로부터 각각 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기된 후 제3출력단(236c) 및 제4출력단(236d)으로 연장되는 전송 선로의 일부가 단전된 부분으로 정의될 수 있다.

이를 도 16을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 안테나 소자 기판(231)의 전면에는 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)으로부터 제1반경을 가진 호 형상으로 패턴 인쇄된 내부 가변 회로(248a)가 형성되고, 내부 가변 회로(248a)의 외측으로 제2반경을 가진 호 형상으로 패턴 인쇄된 외부 가변 회로(248b)가 형성되며, 내부 가변 회로(248a)와 외부 가변 회로(248b)는 각각 내측 호 및 외측 호로 구비되되 1차적으로 상호 이격된 상기 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)을 이룰 수 있다.

제1입력단(234a) 측에 형성된 외부 가변 회로(248b)의 시작 단부에서는, 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기되어 연장되고, 제2입력단(234b) 측에 형성된 외부 가변 회로(248b)의 시작 단부에서는, 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d)으로 분기되어 연장될 수 있다.

여기서, 외부 가변 회로(248b)는 각각 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기된 후 제3출력단(236c) 측으로 연장되는 전송 선로의 일부가 끊긴 부분 또는 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d)으로 분기된 후 제4출력단(236d) 측으로 연장되는 전송 선로의 일부가 끊긴 부분으로 정의될 수 있다.

그러므로, TRx 모듈로부터 입력된 급전 피딩 신호는 제1입력단(234a)으로부터 제1출력단(236a) 및 제2입력단(234b)으로부터 제2출력단(236b)을 각각 연결하는 전송 선로 중 내부 가변 회로(248a)에 해당하는 제1단전 지점(247a)만을 상기 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a)를 통한 접점으로 통전 가능하고, TRx 모듈로부터 입력단 급전 피딩 신호는 제1입력단(234a)으로부터 제3출력단(236c) 및 제2입력단(234b)으로부터 제4출력단(236d)을 각각 연결하는 전송 선로 중 내부 가변 회로(248a)에 해당하는 제1단전 지점(247a) 뿐만 아니라 외부 가변 회로(248b)에 해당하는 제2단전 지점(247b)이 상기 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)를 통한 동시 접점으로 통전 가능할 수 있다.

참고로, 도 16에 참조된 바와 같이, 제1입력단(234a)으로부터 분기되어 제1출력단(236a)으로 연장되는 전송 선로와, 제3출력단(236a)으로 연장되는 전송 선로는 안테나 소자 기판(231)의 전면에 교차되도록 패턴 인쇄되나, 전기적으로는 상호 연결이 되지 않도록 패턴 인쇄될 수 있다. 따라서, 제1입력단(234a)으로부터 각각 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기된 각 전송 선로는 상호 전기적인 영향을 미치지 아니한다.

한편, 가변 스위치 패널(540)의 배면부에는, 상술한 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)(즉, 2군데의 가변회로)을 통전시키면서 위상차를 구현하는 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)가 패턴 인쇄될 수 있다. 여기서, 가변 스위치 패널(540)은 플라스틱 수지 재질로 이루어지고 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)가 도체로 구성되어 인서트 사출 공법으로 제조되는 것도 가능하고, 본 발명의 실시예에서와 같이, 가변 스위치 패널(540)이 FR4 재질인 PCB 형태로 이루어지고, 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)가 통상의 PCB에 대한 회로 인쇄 공법에 의하여 형성될 수 있다.

가변 스위치 패널(540)에 형성된 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b) 또한 안테나 소자 기판(231)에 형성된 내부 가변 회로(248a) 및 외부 가변 회로(248b)와 동일한 반경을 가지도록 형성되되, 대략 'ㄷ'자의 호 형상으로 형성되어 상호 연결될 수 있다.

제1통전 패턴 단자(547a)는 제1단전 지점(247a)을 상호 연결하고, 제2통전 패턴 단자(547b)는 제2단전 지점(247b)을 상호 연결하는 역할을 수행한다.

이와 같은 가변 스위치 패널(540)은, 제1단전 지점(247a)과 제2단전 지점(247b)을 연결함과 동시에 소정 각도 범위에서 회동되면서 안테나 소자 기판(231)에 패턴 인쇄된 전송 선로의 길이를 변경시키는 로테이터 타입으로 구비될 수 있다.

이때, 위상 쉬프터(500)는, 제1통전 패턴 단자(547a)와 제2통전 패턴 단자(547b)에 의하여 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)이 통전될 때, 하나의 입력단을 기준으로 분기되는 각 출력단까지의 길이 비율(예를 들면, 제1입력단(234a)-제1출력단(236a) : 제1입력단(234a)-제3출력단(236c), 제2입력단(234b)-제2출력단(236b) : 제2입력단(234b)-제4출력단(236d))이 소정 비율을 이루도록 변경시킬 수 있다. 여기서, 상기 소정 비율은 안테나 어레이 소자(235)를 구성하는 방사소자들의 빔 위상값이 선형성을 이루도록 구성되어야 하며, 예를 들어 소정 비율은 1:3 인 것이 바람직하다. 즉, 가변 스위치 패널(540)은, 회동 중심점을 기준으로 소정 각도 회동되면서 일측 전송 선로(232a) 및 타측 전송 선로(232b)의 전체 길이를 변화시키면서 위상차를 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 아날로그 위상 쉬프터(500)에서, 안테나 소자 기판(231)에 형성된 패턴 형상은 상술한 바와 같은 호 형상으로 한정되는 것은 아니다.

즉, 도 18을 참조하면, 풀 아날로그 위상 쉬프터(500)에 있어서, 가변 스위치 패널(540)은 안테나 소자 기판(231)의 전면에서 상하 방향으로 슬라이딩 무빙되는 슬라이더 타입으로 구비되어 슬라이딩 이동 거리에 따른 위상차를 구현하는 것도 가능하다.

이 경우, 안테나 소자 기판(231)의 전면에 인쇄 형성된 상기 패턴 형상은 하부 가변 회로(248a') 및 상부 가변 회로(248b')를 구비한 요철 형상으로 형성되는 것도 가능하다. 여기서, 하부 가변 회로(248a')는 제1입력단(234a)으로부터 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기되기 전 및 제2입력단(234b)으로부터 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d)으로 분기되기 전에 형성되는 것이 바람직하고, 상부 가변 회로(248b')는 각각의 입력단(234a,234b)로부터 분기된 후의 제3출력단(236c) 및 제4출력단(236d)을 연결하는 전송 선로 부위에 형성되는 것이 바람직하다.

이처럼, 2개의 가변 스위치 패널(540)이 도 16에 참조된 바와 같이, 수직 방향으로 슬라이딩되는 슬라이더 타입으로 구비된 경우에는, 2개의 안테나 소자 기판(231)에 패턴 인쇄된 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)을 포함하는 전송 선로 모두가 상호 대칭된 것으로 전제할 때, 동시에 같은 방향으로 슬라이딩되도록 구비됨이 바람직하다.

한편, 도 13 및 도 14를 참조하면, 위상천이 구동모터(510)는 단위 RF 필터 바디(211)의 전후 두께부에 해당하는 공간으로서 인접하는 단위 RF 필터 바디들(211) 사이 공간에 상하 방향의 회전축을 구축하도록 배치될 수 있다.

위상천이 구동모터(510)의 회전축에는, 외주면에 수나사산이 형성되고 회전축 방향으로 소정길이 연장된 스크류 봉(515)이 구비될 수 있다.

여기서, 위상 쉬프터(500)는, 스크류 봉(515)이 상하 방향으로 관통하는 봉 관통부(519a)가 형성되되, 봉 관통부(519a)에는 스크류 봉(515)의 수나사산과 체결되는 암나사산(미도시)이 형성되고, 스크류 봉(515)의 회전 방향에 따라 상하 방향으로 무빙되는 상하 무빙 블록(519)과, 상하 무빙 블록(519)의 상하 이동을 가이드하는 블록 가이드부(517)를 더 포함할 수 있다.

한편, 위상 쉬프터(500)는, 블록 가이드부(517)가 고정되도록 메인 보드(120) 등이 설치된 안테나 하우징부(110)의 내부에 좌우 수평되게 배치된 수평 브라켓부(560)를 더 포함할 수 있다.

수평 브라켓부(560)는, 도 10에 참조된 바와 같이, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S) 중간 부분에 좌우 수평 방향으로 길게 고정되어, 위상 쉬프터(500)의 안정적인 구동 동작이 가능하도록 지지하는 역할을 수행한다.

보다 상세하게는, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에는, 다수의 단위 RF 필터 바디(211) 각각을 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에 견고하게 고정시키기 위한 3개의 고정 브릿지 바(117)가 구비될 수 있다.

3개의 고정 브릿지 바(117)는, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S) 중 상단 부위, 하단 부위 및 중간 부위에 각각 내부 공간(110S)의 내측면으로부터 전방으로 소정거리 이격되도록 브릿지 형태로 고정될 수 있다.

수평 브라켓부(560)는, 3개의 고정 브릿지 바(117) 중 중간 부위에 구축된 적어도 하나의 고정 브릿지 바(117)의 전면에 고정 설치거나, 중간 부위에 구축된 고정 브릿지 바(117)를 대체하는 개념으로 설치될 수 있다.본 발명의 일 실시예에서는, 도 10 내지 도 12에 참조된 바와 같이, 수평 브라켓부(560)가 상술한 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S) 중 중간 부위에 구비된 고정 브릿지 바(117)를 대체하는 것으로 구현된 것이다. 그러므로, 상기 중간 부위에 구비된 고정 브릿지 바(117)와 수평 브라켓부(560)는 동일한 구성을 지칭하는 것으로 해석함이 바람직하다.

즉, 도 10 내지 도 12에 참조된 바와 같이, 적어도 하나의 고정 브릿지 바(117)는, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S) 중 상단 부위, 하단 부위 및 중간 부위에 각각 좌우로 수평되게 연장 형성되고, 수평 브라켓부(560)는 적어도 하나의 고정 브릿지 바(117) 중 어느 하나를 대체하도록 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에 고정되되, 중간 부위에 형성된 고정 브릿지 바(117)를 대체하도록 고정될 수 있다.

그러나, 반드시 수평 브라켓 바(117)가 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S) 중 중간 부위에 구비된 고정 브릿지 바(117)를 대체하여야 하는 것은 아니고, 상술한 바와 같이, 중간 부위에 구비된 고정 브릿지 바(117)를 매개로 고정될 수 있다.

여기서, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S) 중 중간 부위에 구비되어 수평 브라켓부(560)의 고정을 매개하는 고정 브릿지 바(117) 또는 고정 브릿지 바(117) 자체를 대체하는 수평 브라켓부(560)는, 단위 RF 필터 바디(211) 2개가 상하 수직 방향(V-방향)으로 배열되는 것으로 가정할 때, 2개의 단위 RF 필터 바디(211)의 상하 방향의 사이 공간에 구비될 수 있다. 이는, 상기 사이 공간에서 수평 마운팅 바(520)가 좌우 수평을 유지하면서 단위 RF 필터 바디(211)와 간섭되지 않고, 상하 방향으로 무빙되도록 하기 위함이다.

한편, 도 11 및 도 12에 참조된 바와 같이, 고정 브릿지 바(117) 또는 고정 브릿지 바(117)를 대체하는 수평 브라켓부(560)에는, 단위 RF 필터 바디(211)와의 고정 스크류(215)에 의한 스크류 조립을 위한 다수의 스크류 체결공(118)이 형성될 수 있다.

여기서, 단위 RF 필터 바디(211)의 상단부 및/또는 하단부에는, 도 12에 참조된 바와 같이, 고정 스크류(215)가 관통하는 스크류 체결홈(214)이 형성된 스크류 마운팅부(213)가 구비되고, 고정 스크류(215)를 각각 스크류 마운팅부(213)의 스크류 체결홈(214) 및 수평 브라켓부(560) 또는 고정 브릿지 바(117)의 스크류 체결공(118)을 통해 단위 RF 필터 바디(211)를 견고하게 고정시킬 수 있다.

한편, 수평 브라켓부(560)에는, 도 15a 및 도 15b에 참조된 바와 같이, 축 관통홀(513h)이 상하 방향으로 관통되게 형성된 모터 설치 브라켓(513)을 매개로 위상천이 구동모터(510)가 설치될 수 있다. 즉, 위상천이 구동모터(510)는, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S) 상에 고정 타입으로 구비된 수평 브라켓부(560)에 모터 설치 브라켓(513)을 매개로 견고하게 고정됨으로써, 스크류 봉(515)이 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에서 제자리 회전이 가능해진다.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 위상천이 구동모터(510)는, 인접하는 다수의 단위 RF 필터 바디(211)의 외측부에 구비된 별도의 구조물(예를 들면, 위상천이 구동모터(510)가 삽입 설치될 수 있는 지지 홀 형태의 구조물을 포함)에 고정 설치될 수 있다.

위상천이 구동모터(510)의 회전축에 연결된 스크류 봉(515)은, 모터 설치 브라켓(5133)의 축 관통홀(513h) 및 블록 가이드부(517)에 상하 방향으로 관통되게 형성된 가이드홀(517h)에 삽입된 후 상하 무빙 블록(519)의 봉 관통부(519a)의 암나사산에 체결될 수 있다.

수평 마운팅 바(520)는, 상하 무빙 블록(519)의 전단부에 형성된 후크부(519b)에 의하여 상하 무빙 블록(519)의 전방에 후크 결합되고, 상하 무빙 블록(519)이 블록 가이드부(517)의 내부에서 상하 방향으로 무빙될 때 수평 마운팅 바(520)의 양단이 일측으로 치우치지 않고 전체적으로 상하 무빙될 수 있다.

한편, 수평 브라켓부(560)의 양단부에는 각각 안테나 하우징부(110)의 좌측 내측벽 및 우측 내측벽에 고정되는 좌측 지지 패널(565a) 및 우측 지지 패널(565b)이 구비될 수 있다.

아울러, 수평 마운팅 바(520)의 양단부에는, 수평 브라켓부(560)의 좌측 지지 패널(565a) 및 우측 지지 패널(565b)에 회전 지지되는 베어링 휠(525a,525b)이 각각 구비될 수 있다.

좌측 베어링 휠(525a)과 우측 베어링 휠(525b)은 각각 수평 마운팅 바(520)의 양단부의 배면에 결합되는 좌측 베어링 하우징(527a) 및 우측 베어링 하우징(527b)에 회전 가능하게 설치되며, 수평 브라켓부(560)의 좌측 지지 패널(565a)과 우측 지지 패널(565b)에 회전 지지됨으로써, 수평 마운팅 바(520)의 상하 무빙이 원활하도록 돕는 역할을 수행한다.

한편, 수직 마운팅 바(530)는 단위 RF 필터 바디(211)의 개수에 대응되게 구비된다. 가령, 도 11을 참조하면, 단위 RF 필터 바디(211)가 메인 보드(120)의 전면 상측 및 전면 하측에 각각 좌우로 4개씩 8개가 배열되어 총 16T16R(16 for transmitting and 16 for receiving)의 송수신 경로를 구비한 경우, 수직 마운팅 바(530)는, 상기 8개의 단위 RF 필터 바디(211) 각각의 개수에 대응되는 개수로 구비될 수 있다.

수평 마운팅 바(520)의 전면에는 수직 마운팅 바(530)의 일단 및 타단 중 어느 하나(본 발명의 실시예에서는 '일단'으로 정의함)와 힌지 결합되기 위한 다수의 힌지 결합 돌기(521)가 전방으로 돌출되게 형성될 수 있다. 수직 마운팅 바(530)의 일단에는 수평 마운팅 바(520)의 힌지 결합 돌기(521) 각각에 힌지 결합되는 힌지 결합 홀(531)이 형성될 수 있다.

한편, 가변 스위치 패널(540)은, 대략 원형의 패널 형태로 형성되는 것으로서, 원주 일부가 일측으로 돌출된 형상으로 형성될 수 있다. 원주 일부가 돌출된 로테이터 타입의 가변 스위치 패널(540)의 돌출 부위에는, 수직 마운팅 바(530)의 일단 및 타단 중 다른 하나(본 발명의 실시예에서는 '타단'으로 정의함)에 전방으로 절곡되게 일체로 형성된 힌지 핀(533)이 관통하여 힌지 결합되는 힌지 삽입홀(545)이 형성될 수 있다.

수직 마운팅 바(530)의 힌지 핀(533)은, 안테나 소자 기판(231) 및 단위 RF 필터 바디(211)의 전면에 형성된 리플렉터 패널(219)을 관통하여 가변 스위치 패널(540)의 힌지 삽입홀(545)에 힌지 결합될 수 있다.

한편, 리플렉터 패널(219) 및 안테나 소자 기판(231)에는, 수직 마운팅 바(530)의 힌지 핀(533)의 원호 이동을 안내하는 호형의 가이드 슬릿(231c)이 형성될 수 있다.

여기서, 안테나 소자 기판(231)에는, 상술한 2개의 가변회로(내부 가변 회로(248a) 및 외부 가변 회로(248b))의 전면에서 가변 스위치 패널(540)이 회동 중심점에 고정되어 회동 가능하도록 가변 스위치 패널(540)의 중심부가 연결되는 회동 홀(231a)이 형성될 수 있다.

가변 스위치 패널(540)의 중심부에는 고정 홀(543) 또는 고정 홀(543)을 포함하는 스크류 보스(544)가 구비될 수 있고, 미도시의 고정 스크류가 안테나 소자 기판(231)에 형성된 회동 홀(231a)을 관통하여, 단위 RF 필터 바디(211)의 리플렉터 패널(219)의 전면에 형성된 스크류 체결홀(미도시)에 체결되는 동작으로 가변 스위치 패널(540)을 회동 가능하게 고정할 수 있다.

그러나, 반드시 가변 스위치 패널(540)의 고정 구조가 상술한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 미도시 되었으나, 가변 스위치 패널(540)의 중심부는 힌지 형태로 구비될 수 있고, 안테나 소자 기판(231)에 형성된 회동 홀(231a)을 관통하여, 단위 RF 필터 바디(211)의 리플렉터 패널(219)의 전면에 가변 스위치 패널(540)의 중심부가 연결될 수 있도록 구비된 힌지 연결부(219a)에 연결될 수 있다.

한편, 안테나 소자 기판(231)에는, 가변 스위치 패널(540)을 전방에서 커버링하는 로테이터 커버(550)가 결합되는 4개의 커버 결합홀(231b)이 형성될 수 있다. 4개의 커버 결합홀(231b)에는 로테이터 커버(550)의 각 모서리 부분의 배면에서 후방으로 돌출되게 형성된 4개의 결합 리브(도면부호 미표기)가 각각 삽입되어 결합되어, 가변 스위치 패널(540)을 커버링하면서도 가변 스위치 패널(540)의 돌출 부위가 2개의 결합 리브 사이로 돌출됨으로써 가이드 슬릿(231c)의 범위 내에서 회동 가능하게 하는 역할을 수행할 수 있다.

아울러, 위상 쉬프터(500)는, 가변 스위치 패널(540)과 로테이터 커버(550) 사이에는, 도 6에 참조된 바와 같이, 가변 스위치 패널(540)을 안테나 소자 기판(231) 측으로 탄성 지지하는 탄성부재(570)를 더 포함할 수 있다.

탄성부재(570)는, 가변 스위치 패널(540)의 배면부에 형성된 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)를 안테나 소자 기판(231)의 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)으로 충분히 밀착되도록 탄성력을 부가함으로써 접점이 지속적으로 유지되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

이와 같은 탄성부재(570)는, 가변 스위치 패널(540)에 대하여 균일한 탄성력을 부가하면 여하한 구성으로 채용 가능하나, 본 발명의 일 실시예에서는 탄성부재(570)가 판 스프링으로 구비된 것으로 한정한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 있어서, 위상 쉬프터(500)는, 특히, 가변 스위치 패널(540)이 안테나 소자 기판(231)의 전면과 어레이 안테나 소자(235)의 배면 사이의 이격 공간에서 회동되도록 구비되고, 비교적 공간을 많이 차지하는 위상천이 구동모터(510), 수평 마운팅 바(520) 및 수직 마운팅 바(530)와 이들을 결합시키기 위한 각종 구성들(수평 브라켓부(560) 등)을 다수의 단위 RF 필터 바디(231) 사이의 기존 공간에 효율적으로 설치함으로써, 공간 활용성을 향상시키는 이점을 제공한다.

한편, 안테나 소자 기판(231)에 패턴 인쇄된 가변회로(하부 가변 회로(248a') 및 상부 가변 회로(248b'))는 도 18에 참조된 바와 같이, 요철 형상으로 형성되는 것도 가능하다.

즉, 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)으로부터 직선 형상으로 전송 라인이 하측으로 연장되되, 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기되기 전 및 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d)으로 분기되기 전의 일부 지점에서 제1단전 지점(247a)을 가짐과 아울러, 분기된 후 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)의 상측으로 직선 형상으로 전송 라인이 연장되되, 분기된 후의 제3출력단(236c) 및 제4출력단(236d)의 일부 지점에서 제2단전 지점(247b)을 가지도록 안테나 소자 기판(231)에 패턴 인쇄될 수 있다.

여기서, 가변 스위치 패널(540)에 대응되는 구성(미도시)의 전면에는 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)가 상기 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)에 접점되어 상술한 바와 같이, 1:3의 길이 비율을 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우, 가변 스위치 패널(540)의 대체 구성은 안테나 소자 기판(231)의 전면에서 상하 방향으로 슬라이딩 무빙되도록 구비됨으로써, 무빙 거리에 따른 위상차를 구현할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 위상 쉬프터를 이용한 RF 단에서 수행되는 위상 변환 모습의 원리를 설명하기 위한 회로도 및 위상차도이다.

'발명의 배경이 되는 기술' 항목에서 이미 RF 단에서 전송 선로의 길이를 변화시키는 경우에도 Mirror Symmetry(거울 대칭) 구조의 구현을 위해서는 4개의 어레이 안테나 소자(235) 중 적어도 2개의 어레이 안테나 소자(235)로 급전되는 신호의 위상은 Digital 단에서의 서포트(Support) 작업을 요한다는 것을 살펴보았다.

그러나, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 아날로그 위상 쉬프터(500)에 따르면, 도 17에 참조된 바와 같이, 한 개의 TRx 모듈(메인 보드(120) 또는 증폭 소자부(220)에 각각 실장된 송수신 소자들을 의미함)로부터 입력된 급전 신호는 각 입력단으로부터 2개의 출력단으로 분기되기 전의 제1단전 지점(247a) 및 분기된 후의 제2단전 지점(247b)에서 스위치 로테이터(540)의 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)에 의해 일측 전송 선로(232a) 및 타측 전송 선로(232b)의 길이가 소정 비율로 가변되도록 회동되게 구비됨으로써, Digital 단에서의 서포트 작업을 요하지 않는 장점을 가진다.

즉, 도 16 및 도 19에 참조된 바와 같이, 제1입력단(234a)으로부터 제1출력단(236a) 및 제3출력단(236c)으로 분기되기 전의 제1단전 지점(247a) 및 제2입력단(234b)으로부터 제2출력단(236b) 및 제4출력단(236d)으로 분기되기 전의 제1단전 지점(247a)은 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a)에 의해 일측 전송 선로(232a) 및 타측 전송 선로(232b)의 물리적인 길이를 변화시켜 위상을 △Φ 및 -△Φ만큼 가변하여 원하는 위상 천이값을 구현하고, 제1입력단(234a)으로부터 제3출력단(236c)으로 분기된 후의 제2단전 지점(247b) 및 제3입력단으로부터 제4출력단(236d)으로 분기된 후의 제2단전 지점(247b)은 가변 스위치 패널(540)의 제2통전 패턴 단자(547b)에 의해 타측 전송 선로(232b)의 물리적인 길이를 변화시켜 위상을 2△Φ 및 -2△Φ만큼 가변하여 원하는 위상 천이값을 구현할 수 있다.

이 경우, 동일 위상면을 기준으로 4개의 어레이 안테나 소자(235)에 대한 위상 천이값은 선형 위상 분포를 이룰 수 있어, 가장 효율적인 빔 포밍 성능을 갖는 Mirror Symmetry 구조를 구현할 수 있다.

보다 상세하게는, 2개의 안테나 소자 기판(231)을 상하 수직 방향으로 나란히 배치할 때, 수직 방향 상측의 안테나 소자 기판(231)에 구비된 제1출력단(236a) 및 제2출력단(236b) 사이를 제1빔 출력부, 제3출력단(236c) 및 제4출력단(236d) 사이를 제2빔 출력부라 정의하고, 마찬가지로, 수직 방향 하측의 안테나 소자 기판(231)에 구비된 제1출력단(236a) 및 제2출력단(236b) 사이를 제3빔 출력부, 제3출력단(236c) 및 제4출력단(236d) 사이를 제4빔 출력부라 정의할 수 있다.

이 때, 2개의 가변 스위치 패널(540)의 동시 가동에 의하여, 제2빔 출력부 및 제3빔 출력부는 전송 선로의 길이를 기준 동일 위상면에 대하여 각각 ±△Φ 만큼 쉬프트하고, 제1빔 출력부 및 제4빔 출력부는 전송 선로의 길이를 기준 동일 위상면에 대하여 각각 ±△3Φ 만큼 쉬프트하는 길이로 변경시킬 수 있다.

이를 위하여, 가령 2개의 가변 스위치 패널(540)이 로테이터 타입으로 구비된 경우에는, 2개의 안테나 소자 기판(231)에 패턴 인쇄된 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)이 동일한 것으로 전제할 때, 상호 반대 방향으로 회동되도록 구비됨이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 아날로그 위상 쉬프터(500) 및 이를 포함하는 안테나 장치(100)에 따르면, Digital 단에서의 위상차를 보정하기 위한 Off-set 보정(즉, 서포트 작업)의 필요 없이, TRx 모듈로부터 신호가 입력되면, 제1단전 지점(247a) 및 제2단전 지점(247b)을 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)의 각 접점에 따른 전송 선로의 물리적인 길이 변화를 통해 일직선 형태의 선형 위상 분포를 이룰 수 있으며, 가장 효율적인 빔 포밍 성능이 가능한 Mirror Symmetry 구조를 구현할 수 있는 이점을 가진다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 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.

100: 안테나 장치 110: 안테나 하우징부
120: 메인 보드 130: PSU 보드부
140: 서지 기판부 200: RF 모듈
210: RF 필터 211: 단위 RF 필터 바디
220: 증폭 소자부 230: 방사소자 모듈
231: 안테나 소자 기판 231a: 회동 홀
231b: 커버 결합홀 231c: 가이드 슬릿
232a: 일측 전송 선로 232b: 타측 전송 선로
233: 급전 피딩 베이스 234a: 제1입력단
234b: 제2입력단 235: 어레이 안테나 소자
236a: 제1출력단 236b: 제2출력단
236c: 제3출력단 236d: 제4출력단
247a: 제1단전 지점 247b: 제2단전 지점
300: 레이돔 패널 400: 외부 장착부재
500: 위상 쉬프터 510: 위상천이 구동모터
520: 수평 마운팅 바 530: 수직 마운팅 바
540: 가변 스위치 패널 547a: 제1통전 패턴 단자
547b: 제2통전 패턴 단자 550: 로테이터 커버
560: 수평 브라켓부 570: 탄성부재

Claims (28)

1. 제1통전 패턴 단자 및 제2통전 패턴 단자를 포함하는 가변 스위치 패널; 및
   다수의 어레이 안테나 소자가 배치되고, 상기 제1통전 패턴 단자와 상기 제2통전 패턴 단자가 접점되는 전송 선로가 패턴 인쇄된 안테나 소자 기판; 을 포함하고,
   상기 제1통전 패턴 단자 및 상기 제2통전 패턴 단자와 상기 전송 선로의 접점에 의한 위상 천이에 의해, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 대한 위상은 기준 동일 위상면 상에서 선형 분포를 이루는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 안테나 소자 기판의 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로의 길이는 소정 비율을 가지는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
3. 청구항 2에 있어서,
   2개의 입력단에서 각각 2개의 출력단으로 분기 전의 내측 가변 회로 및 분기 후의 외측 가변 회로에 접점되어 상기 각 입력단과 관련된 2개의 각 출력단의 길이비가 상기 소정 비율을 가지는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 소정 비율은 1:3 인, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로는, 상기 전송 선로의 일부가 끊긴 제1단전 지점 및 제2단전 지점을 가지도록 패턴 인쇄되고,
   상기 가변 스위치 패널의 제1통전 패턴 단자가 상기 내측 가변 회로에 해당하는 상기 제1단전 지점을 통전시키며,
   상기 가변 스위치 패널의 제2통전 패턴 단자가 상기 외측 가변 회로에 해당하는 상기 제2단전 지점을 통전시키는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 2개의 입력단 중 제1입력단으로부터 분기된 제1출력단 및 제3출력단은 상기 안테나 소자 기판의 좌측 및 상기 2개의 입력단 중 제2입력단으로부터 분기된 제2출력단 및 제4출력단은 상기 안테나 소자 기판의 우측에 수직 방향(Vertical,V-방향)으로 이격되게 배열되고,
   상기 안테나 소자 기판이 수직 방향으로 2개가 배열된 것으로 전제할 때, 상기 가변 스위치 패널도 2개가 동시에 가동되게 구비되며,
   상기 2개의 가변 스위치 패널의 동시 가동에 의한 상기 각 출력단에서의 수직 위상차는 상기 기준 동일 위상면에 대하여 일직선 기울기 분포를 가지는 것을 특징으로 하는. 풀 아날로그 위상 쉬프터.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점을 포함하는 상기 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로의 전면에서 전후 수평축을 기준으로 회동되는 로테이터 타입으로 구비된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 로테이터 타입의 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 2개의 안테나 소자 기판에 패턴 인쇄된 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점이 동일한 것으로 전제할 때, 상호 반대 방향으로 회동되도록 구비된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점의 전면에서 수직 방향으로 슬라이딩되는 슬라이더 타입으로 구비된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 슬라이더 타입으로 구비된 상기 2개의 가변 스위치 패널은,
    상기 2개의 안테나 소자 기판에 패턴 인쇄된 상기 제1단전 지점 및 상기 제2단전 지점을 포함하는 전송 선로 모두가 상호 대칭된 것으로 전제할 때, 동시에 같은 방향으로 슬라이딩되도록 구비된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
11. 청구항 6에 있어서,
    상기 2개의 안테나 소자 기판 중 수직 방향 상측의 안테나 소자 기판에 구비된 제1출력단 및 제2출력단 사이를 제1빔 출력부, 제3출력단 및 제4출력단 사이를 제2빔 출력부라 정의하고,
    상기 2개의 안테나 소자 기판 중 수직 방향 하측의 안테나 소자 기판에 구비된 제1출력단 및 제2출력단 사이를 제3빔 출력부, 제3출력단 및 제4출력단 사이를 제4빔 출력부라 정의할 때,
    상기 2개의 가변 스위치 패널의 동시 가동에 의하여, 상기 제2빔 출력부 및 제3빔 출력부는 상기 전송 선로의 길이를 상기 기준 동일 위상면에 대하여 ±△Φ 만큼 쉬프트하고, 상기 제1빔 출력부 및 상기 제4빔 출력부는 상기 전송 선로의 길이를 상기 기준 동일 위상면에 대하여 ±△3Φ 만큼 쉬프트하는 길이로 변경시키는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
12. 메인 보드의 전면에 소정의 전후 두께부를 형성하면서 상기 메인 보드와 전기적으로 접속되도록 적층 배열되고, 전면에 접지(GND) 기능을 수행하는 리플렉터 패널이 상기 전면 면적보다 크도록 상하좌우 방향으로 일체로 연장 형성된 단위 RF 필터 바디;
    상기 리플렉터 패널의 전면에 적층 배치되되, 전면에 4개의 어레이 안테나 소자가 상하 방향으로 이격되게 배치된 안테나 소자 기판을 포함하는 방사소자 모듈; 및
    상기 4개의 어레이 안테나 소자와 상기 안테나 소자 기판 사이에 형성된 이격 공간에서 회동되는 동작으로 전송 선로의 길이를 변경시키는 다수의 가변 스위치 패널이 구비된 풀 아날로그 위상 쉬프터(이하, '위상 쉬프터'라 약칭함); 를 포함하는, 안테나 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 이격 공간은, 상기 4개의 어레이 안테나 소자의 배면과 상기 안테나 소자 기판의 전면 사이로 정의되는, 안테나 장치.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 위상 쉬프터는,
    상기 안테나 소자 기판의 후방 측으로서, 상기 단위 RF 필터 바디의 상기 전후 두께부에 배치된 위상천이 구동모터;
    상기 위상천이 구동모터의 구동력을 전달받아 상하 방향으로 이동되는 수평 마운팅 바; 및
    일단은 상기 수평 마운팅 바에 연결되고, 타단은 각각 상측 또는 하측으로 수직되게 연장되어 상기 다수의 가변 스위치 패널에 연결된 다수의 수직 마운팅 바; 를 더 포함하는, 안테나 장치.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 수직 마운팅 바의 일단 및 타단 중 어느 하나에는,
    상기 수평 마운팅 바의 전면에 형성된 힌지 결합 돌기에 힌지 결합되는 힌지 결합 홀이 형성된, 안테나 장치.
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 수직 마운팅 바의 일단 및 타단 중 다른 하나에는,
    상기 단위 RF 필터 바디의 전면보다 더 넓게 형성된 리플렉터 패널 및 상기 안테나 소자 기판을 관통하여 상기 가변 스위치 패널에 힌지 결합된 힌지 핀이 형성된, 안테나 장치.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 리플렉터 패널 및 상기 안테나 소자 기판에는, 상기 수직 마운팅 바의 상기 힌지 핀의 원호 이동을 안내하는 호형의 가이드 슬롯이 전후 방향으로 관통되게 형성된, 안테나 장치.
18. 청구항 14에 있어서,
    상기 위상천이 구동모터의 회전축에는, 외주면에 수나사산이 형성되고 상기 회전축 방향으로 소정길이 연장된 스크류 봉이 구비되고,
    상기 위상 쉬프터는,
    상기 스크류 봉이 상하 방향으로 관통하는 봉 관통부가 형성되되, 상기 봉 관통부에는 상기 수나사산과 체결되는 암나사산이 형성되고, 상기 스크류 봉의 회전 방향에 따라 상하 방향으로 무빙되는 상하 무빙 블록; 및
    상기 상하 무빙 블록의 상하 이동을 가이드하는 블록 가이드부; 를 더 포함하는, 안테나 장치.
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 수평 마운팅 바는, 상기 상하 무빙 블록의 전방에 후크 결합된, 안테나 장치.
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 위상 쉬프터는,
    상기 블록 가이드부가 고정되도록 상기 메인 보드가 설치된 안테나 하우징부의 내부에 좌우 수평되게 배치된 수평 브라켓부; 를 더 포함하고,
    상기 수평 마운팅 바의 양단부에는, 상기 수평 브라켓부의 양단에 구비된 좌측 지지 패널 및 우측 지지 패널 내측에 회전 지지되는 베어링 휠이 각각 구비된, 안테나 장치.
21. 청구항 20에 있어서,
    상기 단위 RF 필터 바디를 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 브릿지 바; 를 더 포함하고,
    상기 수평 브라켓부는, 상기 고정 브릿지 바 중 어느 하나를 대체하도록 상기 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정되는, 안테나 장치.
22. 청구항 20에 있어서,
    상기 단위 RF 필터 바디를 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 브릿지 바; 를 포함하고,
    상기 수평 브라켓부는, 상기 고정 브릿지 바 중 어느 하나를 매개로 상기 안테나 하우징부의 내부 공간에 고정되는, 안테나 장치.
23. 청구항 21에 있어서,
    상기 고정 브릿지 바는, 상기 안테나 하우징부의 내부 공간 중 상단 부위, 하단 부위 및 중간 부위에 각각 좌우로 수평되게 연장 형성되고,
    상기 수평 브라켓부는, 상기 중간 부위에 형성된 고정 브릿지 바를 대체하는, 안테나 장치.
24. 청구항 22에 있어서,
    상기 고정 브릿지 바는, 상기 안테나 하우징부의 내부 공간 중 상단 부위, 하단 부위 및 중간 부위에 각각 좌우로 수평되게 연장 형성되고,
    상기 수평 브라켓부는, 상기 중간 부위에 형성된 고정 브릿지 바를 매개로 고정되는, 안테나 장치.
25. 청구항 23에 있어서,
    상기 안테나 하우징부의 내부 공간에 상하 수직 방향(V-방향)으로 상기 단위 RF 필터 바디 2개가 배열되는 것으로 가정할 때,
    상기 중간 부위에 구축된 고정 브릿지 바를 대체하는 상기 수평 브라켓부는, 상기 2개의 단위 RF 필터 바디의 상하 방향의 사이 공간에 구비된, 안테나 장치.
26. 청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 고정 브릿지 바 또는 상기 고정 브릿지 바를 대체하는 상기 수평 브라켓부에는, 상기 단위 RF 필터 바디와의 스크류 조립을 위한 다수의 스크류 체결공이 형성된, 안테나 장치.
27. 청구항 14에 있어서,
    상기 수직 마운팅 바는, 상기 단위 RF 필터 바디의 개수에 대응되게 구비된, 안테나 장치.
28. 청구항 1 내지 청구항 11의 풀 아날로그 위상 쉬프터를 포함하는, 안테나 장치,

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