KR20230133215A - 풀 아날로그 위상 쉬프터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀 아날로그 위상 쉬프터에 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 패턴 PCB를 포함하고, 상기 가변 스위치 패널이 상하 방향으로 2개가 배치된다고 가정할 때, 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 제1통전 패턴 단자 및 상기 제2통전 패턴 단자와 상기 전송 선로의 접점에 의한 위상 천이에 의해, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 대한 위상이 기준 동일 위상면 상에서 선형 분포를 이루도록 상하 수직 방향으로 슬라이딩되는 슬라이더 타입으로 구비됨으로써, 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{FULL ANALOG PHASE SHIFTER}

본 발명은 풀 아날로그 위상 쉬프터에 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 쉬프터에 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.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, Digital 단에서의 위상 변환 없이 RF 단에서의 위상 천이만으로 Mirror Symmetry의 선형 위상 분포를 구현할 수 있는 풀 아날로그 위상 쉬프터를 제공하는 것을 그 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 패턴 PCB를 포함하고, 상기 가변 스위치 패널이 상하 방향으로 2개가 배치된다고 가정할 때, 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 제1통전 패턴 단자 및 상기 제2통전 패턴 단자와 상기 전송 선로의 접점에 의한 위상 천이에 의해, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 대한 위상이 기준 동일 위상면 상에서 선형 분포를 이루도록 상하 수직 방향으로 슬라이딩되는 슬라이더 타입으로 구비된다.

여기서, 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 동시에 상하 수직 방향으로 동일한 거리를 슬라이딩되게 구비될 수 있다.

또한, 상기 패턴 PCB 에 연결되되, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 전기적으로 급전 피딩되는 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로를 구비한 패턴 전송 선로를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로는, 상기 패턴 PCB를 기준으로 상부 및 하부에 각각 하나씩 구비되되, 각 선단에 해당하는 출력단으로부터 2개로 분기되어 연장되고, 상기 출력단으로부터 분기되어 동일 높이에 위치된 한 쌍의 연장단에는 상기 다수의 어레이 안테나 소자 중 단수 개가 피딩 연결될 수 있다.

또한, 상기 가변 스위치 패널의 상기 제1통전 패턴 단자 및 제2통전 패턴 단자는 각각, 2개의 입력단에서 각각 상기 패턴 전송 선로 중 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로로 연결되는 장측 피딩 연결단 및 단측 피딩 연결단으로 분기 되기 전의 내측 가변 회로 및 분기 후의 외측 가변 회로에 접점될 수 있다.

또한, 상기 2개의 각 입력단과 관련된 상기 장측 피딩 연결단과 상기 단측 피딩 연결단의 길이비는 소정 비율을 가지도록 구비되고, 상기 소정 비율은 1:3 일 수 있다.

또한, 상기 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로는, 상기 각 입력단으로부터 상기 장측 피딩 연결단 및 타측 피딩 연결단 사이의 전송 선로 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 패턴 PCB의 좌측에 수직 방향(Vertical,V-방향)으로 이격되게 배열될 수 있다.

또한, 상기 2개의 입력단 중 제2입력단으로부터 분기된 제2출력단 및 제4출력단은 상기 패턴 PCB의 우측에 수직 방향(Vertical,V-방향)으로 이격되게 배열될 수 있다.

또한, 상기 패턴 PCB가 수직 방향으로 2개가 이격되게 배열된 것으로 전제할 때, 상기 가변 스위치 패널도 수직 방향으로 2개가 이격되어 동시에 가동되게 구비되고, 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 가변 스위치 패널 및 상기 패턴 PCB가 설치되는 안테나 소자 마운팅 패널의 배면 측에 구비된 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 수직 방향으로 이격되게 구비된 2개의 상기 가변 스위치 패널에 연결된 다수의 수직 마운팅 바를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 2개의 가변 스위치 패널은, 수평 방향(Horizontal,H-방향)으로 소정거리 이격되게 다수 열로 배치되고, 상기 수평 마운팅 바에는, 상기 다수의 수직 마운팅 바가 각각 상기 수평 방향으로 다수 열 배치된 상기 2개의 가변 스위치 패널 모두를 동시에 연결하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 수평 마운팅 바는, 상기 위상천이 구동모터의 회전축에 연결된 스크류 봉과 나사 결합된 상하 무빙 블록을 매개로 상하 슬라이딩 무빙되게 구비되는 후면 마운팅 바 및 상기 안테나 소자 마운팅 패널의 전면 측에 배치되고, 상기 후면 마운팅 바와 연동되도록 결합된 전면 마운팅 바를 포함할 수 있다.

또한, 상기 안테나 소자 마운팅 패널에는, 상기 후면 마운팅 바와 상기 전면 마운팅 바의 상하 무빙을 안내하는 슬라이딩 가이드홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 안테나 소자 마운팅 패널은, 리플렉팅 패널과, 상기 리플렉팅 패널의 전면에 배치된 전면 마운팅 패널과, 상기 리플렉팅 패널의 후면에 배치된 후면 마운팅 패널을 포함하고, 상기 슬라이딩 가이드홀은, 상기 전면 마운팅 패널과 상기 후면 마운팅 패널의 좌측단 및 우측단의 외측에 해당하는 상기 리플렉팅 패널에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풀 아날로그 위상 쉬프터에 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 일 실시예에 따른 풀 아날로그 위상 쉬프터가 적용된 안테나 장치를 나타낸 사시도이고,
도 4a 및 도 4b는 도 3의 안테나 장치의 구성 중 레이돔 패널 및 방사소자 모듈이 분해된 전방부 및 후방부 분해 사시도이며,
도 5a 및 도 5b는 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 나타낸 도면으로써, 레이돔 패널 및 안테나 하우징부를 제거한 상태의 전방부 및 후방부 분해 사시도이고,
도 6은 본 발명의 실시예의 구성 중 위상 쉬프터의 배치 모습을 나타낸 정면도 및 배면도이며,
도 7a 및 도 7b는 도 6의 일 부분을 분해한 전방부 및 후방부 확대 분해 사시도이고,
도 8은 도 3의 구성 중 레이돔 패널이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도 및 일부 확대도이며,
도 9a 및 도 9b는 도 3의 구성 중 방사소자 모듈의 패턴 PCB에 대한 위상 쉬프터의 스위치 패널의 배치 모습을 나타낸 전방부 및 후방부 분해 사시도이고,
도 10은 도 9a의 평면도이며,
도 11은 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 풀 아날로그 위상 쉬프터를 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 일 실시예에 따른 풀 아날로그 위상 쉬프터가 적용된 안테나 장치를 나타낸 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 안테나 장치의 구성 중 레이돔 패널 및 방사소자 모듈이 분해된 전방부 및 후방부 분해 사시도이다.

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

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, 송신기 및 수신기 기능을 수행하는 TRx 모듈(미도시)을 상하 수직 방향 및 좌우 수평 방향으로 V(Vertical)-H(Horizontal) 배열시키고, 각 TRx 모듈에 대하여 전기적으로 연결된 다수의 어레이 안테나 소자(250)가 배열될 수 있다.

여기서, 이동통신의 MIMO 안테나 장치에 있어서 다수의 어레이 안테나 소자(250)들은, 다중 경로에 의한 페이딩(fading) 영향을 감소시키고 편파 다이버시티(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 및 도 4에 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 방사소자 모듈(200)을 외부로부터 보호하는 레이돔 패널(300)을 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.

다만, 본 발명의 일 실시예가 구현되는 안테나 장치(100)는, 시스템 구동 시 작동열이 다소 적은 구성만이 안테나 하우징부(110)의 내부에 구비된 것으로서, 미도시의 중계기(RRH) 전방에 설치되고, 중계기(RRH)를 매개로 지주 폴에 설치되는 실시예로 구현될 수 있다.

즉, 안테나 하우징부(110)는, 기지국으로부터 신호를 수신하는 중계기('RRH(Radio Remote Head)'라 함)에 결합되는 안테나 유닛의 케이스로써, 내부에는 중계기(RRH)에 결합되는 RF 부품을 제외한 방사소자 모듈(200) 및 기타 다른 부품이 내장될 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) 또는 중계기(RRH)에 대하여 수동 장착이 용이하도록 파지할 수 있는 손잡이부가 더 설치될 수 있다.

아울러, 안테나 하우징부(110)의 하단부 외측에는, 미도시의 중계기(RRH)와의 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, 레이돔 패널(300)은, 안테나 하우징부(110)의 전단부에 결합되되, 레이돔 패널(300)의 테두리를 따라 형성된 후크 결합부(미도시)가 안테나 하우징부(110)의 전단 걸림 리브(미도시) 측에 후크 결합될 수 있다.

안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에는 방사소자 모듈(200)이 내장될 수 있다.

여기서, 방사소자 모듈(200)은, 이중편파 중 적어도 일 편파를 발생시키도록 구비될 수 있다.

안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에는, 도 4a에 참조된 바와 같이, 후술하는 방사소자 모듈(200)의 구성 중 안테나 소자 마운팅 패널(210)이 지지되고, 스크류 체결되는 다수의 지지 리브(115)가 내측 테두리 부위를 따라 형성될 수 있다.

다수의 지지 리브(115)의 형성을 통해, 대략 플라스틱 수지 재질로 성형된 안테나 하우징부(110)의 강성을 증가시킬 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 도 3의 구성 중 위상 쉬프터를 나타낸 도면으로써, 레이돔 패널 및 안테나 하우징부를 제거한 상태의 전방부 및 후방부 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예의 구성 중 위상 쉬프터의 배치 모습을 나타낸 정면도 및 배면도이며, 도 7a 및 도 7b는 도 6의 일 부분을 분해한 전방부 및 후방부 확대 분해 사시도이고, 도 8은 도 3의 구성 중 레이돔 패널이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도 및 일부 확대도이다.

방사소자 모듈(200)은, 도 5a 내지 도 5b에 참조된 바와 같이, 안테나 하우징부(110)의 내부 공간(110S)에 배치되는 안테나 소자 마운팅 패널(210)과, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 전면에 부착된 다수의 어레이 안테나 소자(250)를 포함할 수 있다.

안테나 소자 마운팅 패널(210)은, 도 5a 및 도 5b에 참조된 바와 같이, 가운데에 배치된 리플렉팅 패널(210A)과, 리플렉팅 패널(210A)의 전면에 배치된 전면 마운팅 패널(210B)과, 리플렉팅 패널(210A)의 후면에 배치된 후면 마운팅 패널(210C)을 포함할 수 있다.

전면 마운팅 패널(210B)은, 후술하는 패턴 전송 선로(220)가 삽입 설치되는 선로 설치 슬릿(211)이 전후 방향으로 관통되게 형성되고, 전면에 패턴 PCB(230) 및 다수의 어레이 안테나 소자(250)가 설치될 수 있다.

후면 마운팅 패널(210C)은, 후술하는 LPF(216)가 설치되는 LPF 설치 슬릿(215)이 전후 방향으로 관통되게 형성되고, 배면부에 후술하는 풀 아날로그 위상 쉬프터(500)의 일부 구성이 고정될 수 있다.

다수의 어레이 안테나 소자(250)는, 대략 정사각형 형상으로 형성되고, 전면 마운팅 패널(210B)의 전면에 돌출되게 형성된 다수의 마운팅핀(213)에 설치 고정될 수 있다.

여기서, 다수의 어레이 안테나 소자(250)는, 전면 마운팅 패널(210B)의 선로 설치 슬릿(211)에 고정 설치된 패턴 전송 선로(220) 중 각 피딩 단부가 어레이 안테나 소자(250)의 각 변의 대향되는 부분에 위치하도록 연장되어 피딩 연결됨으로써 각 편파를 일으켜 이중편파를 구현할 수 있다. 바람직하게는, 패턴 전송 선로(220) 중 각 피딩 단부는 안테나 소자(250)의 각 변의 동일 방향 모서리 부위에 각각 피딩 연결될 수 있다.

여기서, 어레이 안테나 소자(250)는, TRx 모듈 하나 당 4개가 상하로 이격되게 배치될 수 있다. 4개의 어레이 안테나 소자(250)는, 후술하는 위상 쉬프터(500)에 의하여 각각 상이한 2개의 위상 변화값을 출력할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 있어서, 방사소자 모듈(200)은 패치 타입 및 다이폴 타입 중 어느 하나로 한정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상술한 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 구현 방법에 있어서도, 상술한 바와 같이, 에어 스트립 타입 피딩 방식이 적용된 것으로 한정하여 설명하고 있으나, 미도시의 전송 선로가 패턴 인쇄된 PCB 타입으로의 적용을 배제하는 것은 아님에 유의하여야 한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에서는, 후술하는 위상 쉬프트(500)와의 동작성을 연계성을 위한 패턴 PCB(230)가 별도로 구비되는 실시예로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 3 내지 도 8에 참조된 바와 같이, 방사소자 모듈(200)의 안테나 소자 마운팅 패널(210)(특히, 전면 마운팅 패널(210B))의 전면과 4개의 어레이 안테나 소자(250)의 배면 사이로 정의되는 이격 공간(도면부호 미표기)에서 상하 직선 운동되는 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 5a 내지 도 8에 참조된 바와 같이, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 후방 측으로서, 특히 후면 마운팅 패널(210C)의 배면부에 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.

보다 상세하게는, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 위상천이 구동모터(510)는, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 구성 중 후면 마운팅 패널(210C)의 배면부에 상하 방향의 회전축을 구축하도록 고정될 수 있다.

위상천이 구동모터(510)의 회전축(510c)은, 외주면에 수나사산(미도시)이 형성되고 회전축 방향으로 소정길이 연장된 스크류 봉(516)과 연결될 수 있다.

여기서, 위상 쉬프터(500)는, 상술한 스크류 봉(516)이 상하 방향으로 관통하는 봉 관통부(미도시)가 형성되되, 봉 관통부에는 수나사산과 체결되는 암나사산(미도시)이 형성되고, 스크류 봉(515)의 회전 방향에 따라 상하 방향으로 무빙되는 상하 무빙 블록(515)을 더 포함할 수 있다.

상하 무빙 블록(515)은, 후술하는 수평 마운팅 바(520)의 구성 중 후면 마운팅 바(520A)의 배면에 고정되어, 상하 무빙 블록(515)의 상하 방향 무빙 시 후면 마운팅 바(520A)가 연동하여 상하 방향으로 무빙됨으로써, 후면 마운팅 바(520A)에 연결된 전면 마운팅 바(520B)를 상하 방향으로 무빙시킬 수 있다.

한편, 위상 쉬프터(500)는, 상하 무빙 블록(515)의 상하 무빙을 안내함과 동시에, 상술한 위상천이 구동모터(510)의 설치를 매개하도록 안테나 하우징부(110)의 좌우 측부에 좌우 수평되게 고정된 수평 브라켓부(560)를 더 포함할 수 있다.

수평 브라켓부(560)에는, 축 관통홀(561)이 상하 방향으로 관통되게 형성되고, 위상천이 구동모터(510)의 회전축(510c)이 축 관통홀(561)을 하방으로 관통한 후 스크류 봉(515)과 동축 연결될 수 있다.

한편, 수평 마운팅 바(520)는, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 구성 중 후면 마운팅 패널(210C)의 배면 측에 구비된 후면 마운팅 바(520A)와, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 구성 중 전면 마운팅 패널(210B)의 전면 측에 구비된 전면 마운팅 바(520B)를 포함할 수 있다.

도 5a 및 도 5b에 참조된 바와 같이, 후면 마운팅 바(520A)는, 상하 무빙 블록(515)의 전단면에 다수의 스크류를 이용한 나사 조립을 통해 고정되어 상하 무빙 블록(515)과 연동하여 상하 방향으로 슬라이딩 무빙되고, 전면 마운팅 바(520B)는, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 구성 중 리플렉팅 패널(210A)을 관통하여 전방으로 노출되도록 구비된 후면 마운팅 바(520A)의 양단 가이드 바(521)의 스크류 체결홀(522)에 다수의 체결 스크류(523)를 이용한 고정에 의해 후면 마운팅 바(520A)와 연동하여 상하 방향으로 슬라이딩 무빙될 수 있다.

리플렉팅 패널(210A)의 좌우 양단부에는, 후면 마운팅 바(520A)의 양단 가이드 바(521)가 관통하는 상하 슬라이딩 가이드홀(210A-1)이 형성될 수 있다. 상하 슬라이딩 가이드홀(210A-1)의 형성 위치는 적어도 전면 마운팅 패널(210B) 및 후면 마운팅 패널(210C)의 좌우 양단보다 외측에 위치되도록 설정될 수 있다.

즉, 안테나 소자 마운팅 패널(210)은, 도 5a 및 도 5b에 참조된 바와 같이, 리플렉팅 패널(210A)이 가장 넓은 면적을 가지도록 형성되고, 그 전면에 일체로 적층 형성된 전면 마운팅 패널(210B) 및 후면 마운팅 패널(210C)은 좌측단과 우측단이 각각 리플렉팅 패널(210A)의 좌측단과 우측단보다 내측에 위치되도록 폭 방향의 크기가 작게 형성될 수 있다.

여기서, 후면 마운팅 바(520A)의 양단 가이드 바(521)의 상호 좌우 수평 방향의 이격거리는 적어도 전면 마운팅 패널(210B) 및 후면 마운팅 패널(210C)의 폭 방향의 크기보다 더 크게 형성되되, 리플렉팅 패널(210A)의 폭 방향의 크기보다는 작게 형성될 수 있다.

이때, 상하 슬라이딩 가이드홀(210A-1)은, 전면 마운팅 패널(210B)과 후면 마운팅 패널(210C)의 좌측단 및 우측단의 외측에 해당하는 리플렉팅 패널(210A)에 형성되는 것이다.

수평 마운팅 바(520) 중 전면 마운팅 바(520B)에는 다수의 수직 마운팅 바(530)의 일단(본 발명의 실시예에서는 그 방향에 관계없이'일단'으로 정의함)이 결합되고, 다수의 수직 마운팅 바(530)의 타단(본 발명의 실시예에서는 그 방향에 관계없이'타단'으로 정의함)이 가변 스위치 패널(540)에 결합될 수 있다.

한편, 가변 스위치 패널(540)은, 뒤에 보다 상세하게 설명하겠지만, 대략 사각의 패널 형태로 형성되는 것으로서, 전면에서 이를 덮도록 전면 마운팅 패널(210B)에 다수 개의 결합 핀(551)에 의해 고정된 슬라이딩 커버(550)에 의하여 상하 슬라이딩 무빙이 안내될 수 있다.

보다 상세하게는, 가변 스위치 패널(540)의 배면부에는, 후술하는 패턴 PCB(230)의 제1단전 지점(237a) 및 제2단전 지점(237b)(즉, 2군데의 가변회로)을 통전시키면서 위상차를 구현하는 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)가 구비될 수 있다.

여기서, 가변 스위치 패널(540)은, 도 7a 및 도 7b에 참조된 바와 같이, 플라스틱 수지 재질로 이루어지되 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)가 패턴 인쇄된 다수의 단자 블록(541)이 설치되는 블록 설치홈(543)이 배면부에 가공 형성될 수 있다. 블록 설치홈(543)의 내부에는 다수의 단자 블록(541)을 패턴 PCB(230)의 전면으로 탄성 지지하는 다수의 탄성 리브(545)가 구비될 수 있다.

가변 스위치 패널(540)에 형성된 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)는 상측 또는 하측이 개구된 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 패턴 PCB(230) 내의 제1단전 지점(237a) 및 제2단전 지점(237b)을 상호 연결될 수 있다.

여기서, 하나의 패턴 PCB(230) 내에는, 후술하는 도 10에 참조된 바와 같이, 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)을 기점으로 각각 2개씩의 제1단전 지점(237a) 및 제2단전 지점(237b)을 가지므로, 가변 스위치 패널(540)의 단자 블록(541) 또한 4개로 구비되어 가변 스위치 패널(540)의 블록 설치홈(543)에 고정 설치될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 도 3의 구성 중 방사소자 모듈의 패턴 PCB에 대한 위상 쉬프터의 스위치 패널의 배치 모습을 나타낸 전방부 및 후방부 분해 사시도이고, 도 10은 도 9a의 평면도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 위상 쉬프터를 이용한 RF 단에서 수행되는 위상 변환 모습의 원리를 설명하기 위한 회로도 및 위상차도이다.

도 10을 참조하면, 제1통전 패턴 단자(547a)는 제1단전 지점(237a)을 상호 연결하고, 제2통전 패턴 단자(547b)는 제2단전 지점(237b)을 상호 연결하는 역할을 수행한다.

이와 같은 가변 스위치 패널(540)은, 제1단전 지점(247a)과 제2단전 지점(247b)을 연결함과 동시에 소정의 범위에서 상하 방향으로 직선 이동되면서 패턴 PCB(230)에 패턴 인쇄된 전송 선로의 길이를 변경시키는 슬라이더 타입으로 구비될 수 있다. 즉, 2개의 가변 스위치 패널(540)은, 위상천이 구동모터(510)가 구동되면, 동시에 상하 수직 방향으로 동일한 거리를 슬라이딩되게 구비될 수 있다.

아울러, 도 9a 및 도 9b에 참조된 바와 같이, 가변 스위치 패널(540)의 블록 설치홈(543) 내부에 구비된 탄성 리브(545)는 다수의 단자 블록(541)을 그 후방에 위치된 패턴 PCB(230) 측으로 탄성 지지하는 역할을 수행함으로써 접점 기능을 보완하는 역할을 수행한다.

즉, 탄성리브(545)는, 가변 스위치 패널(540)의 배면부의 블록 설치홈(543)에 각각 설치된 단자 블록(541)의 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)를 패턴 PCB(230)의 제1단전 지점(237a) 및 제2단전 지점(237b)으로 충분히 밀착되도록 탄성력을 부가함으로써 접점이 지속적으로 유지되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

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 마운팅 패널(210) 중 전면 마운팅 패널(210B)의 전면과 어레이 안테나 소자(250)의 배면 사이의 이격 공간에서 슬라이딩 무빙되도록 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 후면 마운팅 패널(210C)의 배면측에 분리하여 위치시킴으로써, 공간 활용성을 향상시키는 이점을 제공한다.

한편, 도 9a 내지 도 10을 참조하면, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 전면에 적층 배치된 전면 마운팅 패널(210B)에는, 전후를 관통하여 형성된 2개의 입력단(이하, '제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)'이라 칭함)과 입력단으로부터 연장되되 2개의 가변회로를 형성하기 위한 제1단전 지점(237a) 및 제2단전 지점(237b)을 가지도록 패턴 인쇄된 패턴 PCB(230) 및 패턴 PCB(230)의 2개의 입력단(제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)) 각각으로부터 2개로 분기된 2개의 출력단(이하, 제1입력단(234a)으로부터 분기된 출력단은 '제1출력단(226a)' 및 '제3출력단(226c)'이라 칭하고, 제2입력단(234b)으로부터 분기된 출력단은 '제2출력단(226b)' 및 '제4출력단(226d)'이라 칭함)을 가진 후술하는 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)에의 전기적인 연결을 매개하는 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b)을 형성하는 패턴 전송 선로(220)가 배치될 수 있다.

패턴 PCB(230)의 제1입력단(234a)으로부터 분기된 패턴 전송 선로(220)의 장측 피딩 연결단(238a) 및 타측 피딩 연결단(238b)의 제1출력단(226a) 및 제3출력단(226c)은 전면 마운팅 패널(210B)의 수직 방향(Vertical, V-방향)으로 이격되게 배열되고, 패턴 PCB(230)의 제2입력단(234b)으로부터 분기된 패턴 전송 선로(220)의 장측 피딩 연결단(238a) 및 타측 피딩 연결단(238b)의 제2출력단(226b) 및 제4출력단(226d)은 제1출력단(226a) 및 제3출력단(226c)에 대하여 좌우 대칭되도록 배열될 수 있다.

즉, 2개의 입력단 중 제1입력단(234a)으로부터 분기되어 통전되는 제1출력단(226a) 및 제3출력단(226c)은, 패턴 PCB(230)를 기준으로 좌측에 수직 방향(Vertical, V-방향)으로 이격되게 배열될 수 있고, 2개의 입력단 중 제2입력단(234b)으로부터 분기되어 통전되는 제2출력단(226b) 및 제4출력단(226d)은, 패턴 PCB(230)를 기준으로 우측에 수직 방향으로 이격되게 배열될 수 있다.

즉, 도 9a 및 도 9b에 참조된 바와 같이, 패턴 전송 선로(220)는 패턴 PCB(230)를 기준으로 상하에 각각 하나씩 2개가 조를 이루도록 연결되되, 패턴 PCB(230)의 하측에 위치되는 패턴 전송 선로(220)는, 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)가 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)으로부터 제1단전 지점(237a)만을 경유하도록 하측으로 연장된 장측 피딩 연결단(238a)에 각각 연결되고, 패턴 PCB(230)의 상측에 위치되는 패턴 전송 선로(220) 또한 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)가 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)으로부터 제1단전 지점(237a)과 제2단전 지점(237b)를 모두 다 경유하도록 상측으로 연장된 단측 피딩 연결단(238b)에 각각 연결될 수 있다.

그러므로, 각각의 TRx 모듈로부터 각 입력단(제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b))에 급전 피딩 신호가 입력되고, 각 입력단(234a,234b)을 통하여 전송된 급전 피딩 신호는 가동 스위치 패널(540)의 후술하는 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로에 대한 접점을 통해 통전된 각 전송 선로를 통해 각 출력단(제1출력단 내지 제4출력단(226a~226d))으로 출력된다.

또한, 각 출력단(제1출력단 내지 제4출력단(226a~226d))은 상하로 한 쌍의 어레이 안테나 소자(250)가 연결되도록 2개로 동일한 전송 선로 길이를 갖도록 분기 연장될 수 있다.

보다 상세하게는, 안테나 소자 마운팅 패널(210)의 전면 마운팅 패널(210B)의 전면에는, 4개의 어레이 안테나 소자(250)가 상하로 배치되고, 4개의 어레이 안테나 소자(250)는 하나의 패턴 PCB(230)를 기준으로 상측과 하측에 연결된 패턴 전송 선로(220)의 각 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)와 연결되며, 각 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)의 각 출력단으로부터 분기된 연장단이 2개씩의 어레이 안테나 소자(250)에 피딩 연결될 수 있다.

여기서, 도 10을 참조하면, 일측 전송 선로(222a)는, 제1입력단(234a)으로부터 분기 연장된 단측 피딩 연결단(238b)에 제1출력단(226a)이 연결되는 형태의 전송 선로 및 제1입력단(234a)으로부터 분기 연장된 장측 피딩 연결단(238a)에 제3출력단(226c)이 연결되는 형태의 전송 선로로 정의될 수 있고, 타측 전송 선로(222b)는, 제2입력단(234b)으로부터 분기 연장된 단측 피딩 연결단(238b)에 제2출력단(226b)이 연결되는 형태의 전송 선로 및 제2입력단(234b)으로부터 분기 연장된 장측 피딩 연결단(238a)에 제4출력단(226d)이 연결되는 형태의 전송 선로로 정의될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1입력단(234a)으로부터 분기된 제1출력단(226a) 및 제3출력단(226c) 중 제1출력단(226a)은 상대적으로 좌측 단부 중 수직 방향 상측에 배치되고, 제1출력단(226a) 및 제3출력단(226c) 중 제3출력단(226c)은 상대적으로 좌측 단부 중 수직 방향 하측에 배치될 수 있다.

또한, 제2입력단(234a)으로부터 분기된 제2출력단(226b) 및 제4출력단(226d) 중 제2출력단(226b)은 상대적으로 우측 단부 중 수직 방향 상측에 배치되고, 제2출력단(226b) 및 제4출력단(226d) 중 제4출력단(226d)은 상대적으로 우측 단부 중 수직 방향 하측에 배치될 수 있다.

그러므로, 제1출력단(226a)과 제2출력단(226b)은 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)의 상측으로써 동일 높이에 위치되고, 제3출력단(226c)과 제4출력단(226d)은 제2입력단(234a) 및 제2입력단(234b)의 하측으로써 동일 높이에 위치될 수 있다.

여기서, 제1단전 지점(237a)은, 각각 일측 전송 선로(222a) 또는 타측 전송 선로(222b) 중 제1입력단(234a) 또는 제2입력단(234b)으로부터 각각 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b)으로 분기되기 전 에 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)에 근접한 위치에서 단전된 부분으로 정의될 수 있고, 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b)으로 분기된 후 단측 피딩 연결단(238b)에 도달하기 전의 전송 선로 일부가 단전된 부분으로 정의될 수 있다.

이를 도 10을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 패턴 PCB(230)의 전면에는 제1입력단(234a) 및 제2입력단(234b)으로부터 상하 방향으로 일직선되게 연장되고, 제1단전 지점(237a)을 가지는 내측 가변 회로(도면부호 미표기)와, 내측 가변 회로의 외측에서 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b)로 분기되되 상하 방향으로 일직선되게 연장되고, 제2단전 지점(237b)을 가지는 외측 가변 회로(도면부호 미표기)가 패턴 인쇄되고, 장측 피딩 연결단(238a)의 하부와 단측 피딩 연결단(238b)의 상부에는 각각 패턴 전송 선로(220)의 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)가 피딩 연결될 수 있다.

그러므로, TRx 모듈로부터 입력된 급전 피딩 신호는 제1입력단(234a)으로부터 제1출력단(226a) 및 제2입력단(234b)으로부터 제2출력단(226b)을 각각 연결하는 전송 선로인 내측 가변 회로에 해당하는 제1단전 지점(237a)만을 후술하는 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a)를 통한 접점으로 통전 가능하고, TRx 모듈로부터 입력된 급전 피딩 신호는 제1입력단(234a)으로부터 제3출력단(226c) 및 제2입력단(234b)으로부터 제4출력단(226d)을 각각 연결하는 전송 선로인 내측 가변 회로에 해당하는 제1단전 지점(237a) 뿐만 아니라 외측 가변 회로에 해당하는 제2단전 지점(237b)이 후술하는 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)를 통한 동시 접점으로 통전 가능할 수 있다.

한편, 가변 스위치 패널(540)의 배면부에는, 상술한 제1단전 지점(237a) 및 제2단전 지점(237b)(즉, 2군데의 가변회로)을 통전시키면서 위상차를 구현하는 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)가 구비될 수 있다.

그러므로, 패턴 PCB(230)가 수직 방향으로 2개가 이격되게 배열된 것으로 전제할 때, 가변 스위치 패널(540)도 수직 방향으로 2개가 이격되어 동시에 가동되게 구비된 경우, 2개의 가변 스위치 패널(540)의 동시 가동에 의한 각 출력단(226a~226d)에서의 수직 위상차는 기준 동일 위상면에 대하여 일직선 기울기 분포를 가질 수 있다.

가령, 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 입력단에서 분기되는 분기점으로부터 단측 피딩 연결단(238b) 및 장측 피딩 연결단(238a)까지의 길이 비율이 소정 비율을 이루도록 변경시킬 수 있다.

여기서, 상기 소정 비율은 안테나 어레이를 구성하는 방사소자들의 빔 위상값이 선형성을 이루도록 구성되어야 하며, 예를 들어 2개의 각 입력단(234a,234b)과 관련된 장측 피딩 연결단(238a)과 단측 피딩 연결단(238b)의 길이비는 소정 비율을 가지도록 구비되는 것이고, 이 때의 소정 비율은 3:1 인 것이 바람직하다.

즉, 가변 스위치 패널(540)은, 상하 방향으로 소정 거리 슬라이딩 직선 이동되면서 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)의 전체 길이를 변화시키면서 위상차를 구현할 수 있다.

이는 다르게 표현하면, 제1입력단(234a)과 제2입력단(234b)으로부터 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b)으로 분기되는 점에서 각각 장측 피딩 연결단(238a)과 단측 피딩 연결단(238b)까지의 물리적 전송 선로 길이비는 3:1(그 반대로는 1:3)이 되도록 형성됨이 바람직하다.

한편, 패턴 PCB(230)의 전면에 인쇄 형성된 상기 패턴 형상은 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로를 구비한 요철 형상으로 형성되는 것으로 정의할 수 있다.

여기서, 내측 가변 회로는 제1입력단(234a) 또는 제2입력단(234b)으로부터 장측 피딩 연결단(238a)과 단측 피딩 연결단(238b)로 분기되기 전의 패턴 부분을 의미하고, 외측 가변 회로는 장측 피딩 연결단(238a)과 단측 피딩 연결단(238b)으로 분기된 후의 단측 피딩 연결단(238b)까지 인쇄된 패턴 부분을 의미할 수 있다.

도 11은 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 구조의 구현을 위해서는 4개의 어레이 안테나 소자(235) 중 적어도 2개의 어레이 안테나 소자(250)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, 한 개의 TRx 모듈(미도시의 메인 보드 또는 증폭 소자부에 각각 실장된 송수신 소자들을 의미함)로부터 입력된 급전 신호는 각 입력단으로부터 2개의 출력단(또는 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b))으로 분기되기 전의 제1단전 지점(237a) 및 분기된 후의 제2단전 지점(237b)에서 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a) 및 제2통전 패턴 단자(547b)에 의해 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)의 길이가 소정 비율로 가변되도록 회동되게 구비됨으로써, Digital 단에서의 서포트 작업을 요하지 않는 장점을 가진다.

즉, 도 10에 참조된 바와 같이, 제1입력단(234a)으로부터 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b)으로 분기되기 전의 제1단전 지점(237a) 및 제2입력단(234b)으로부터 장측 피딩 연결단(238a) 및 단측 피딩 연결단(238b)으로 분기되기 전의 제1단전 지점(237a)은 가변 스위치 패널(540)의 제1통전 패턴 단자(547a)에 의해 일측 전송 선로(222a) 및 타측 전송 선로(222b)의 물리적인 길이를 변화시켜 위상을 △Φ 및 -△Φ만큼 가변하여 원하는 위상 천이값을 구현하고, 제1입력단(234a)으로부터 장측 피딩 연결단(238a)으로 분기된 후의 제2단전 지점(237b) 및 제2입력단(234b)으로부터 장측 피딩 연결단(238a)으로 분기된 후의 제2단전 지점(237b)은 가변 스위치 패널(540)의 제2통전 패턴 단자(547b)에 의해 타측 전송 선로(222b)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(250)에 대한 위상 천이값은 선형 위상 분포를 이룰 수 있어, 가장 효율적인 빔 포밍 성능을 갖는 Mirror Symmetry 구조를 구현할 수 있다.

보다 상세하게는, 각 2개의 패턴 PCB(230)를 기준으로 하는 패턴 전송 선로(220)가 상하 수직 방향으로 나란히 배치된다고 가정할 때, 수직 방향 상측의 패턴 전송 선로(220)에 구비된 제1출력단(226a) 및 제2출력단(226b) 사이를 제1빔 출력부, 제3출력단(226c) 및 제4출력단(226d) 사이를 제2빔 출력부라 정의하고, 마찬가지로, 수직 방향 하측의 패턴 전송 선로(220)에 구비된 제1출력단(226a) 및 제2출력단(226b) 사이를 제3빔 출력부, 제3출력단(226c) 및 제4출력단(226d) 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.

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(237a) 및 제2단전 지점(237b)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
200: 방사소자 모듈 210: 안테나 소자 마운팅 패널
210A: 리플렉팅 패널 210B: 전면 마운팅 패널
210C: 후면 마운팅 패널 220: 패턴 전송 선로
222a: 일측 전송 선로 222b: 타측 전송 선로
226a: 제1출력단 226b: 제2출력단
226c: 제3출력단 226d: 제4출력단
230: 패턴 PCB 234a: 제1입력단
234b: 제2입력단 238a: 장측 피딩 연결단
237a: 제1단전 지점 237b: 제2단전 지점
238b: 단측 피딩 연결단 250: 어레이 안테나 소자
300: 레이돔 패널 400: 외부 장착부재
500: 위상 쉬프터 510: 위상천이 구동모터
520: 수평 마운팅 바 520A: 후면 마운팅 바
520B: 전면 마운팅 바 530: 수직 마운팅 바
540: 가변 스위치 패널 547a: 제1통전 패턴 단자
547b: 제2통전 패턴 단자 550: 슬라이딩 커버
560: 수평 브라켓부

Claims (16)

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 패턴 PCB; 를 포함하고,
   상기 가변 스위치 패널이 상하 방향으로 2개가 배치된다고 가정할 때,
   상기 2개의 가변 스위치 패널은, 상기 제1통전 패턴 단자 및 상기 제2통전 패턴 단자와 상기 전송 선로의 접점에 의한 위상 천이에 의해, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 대한 위상이 기준 동일 위상면 상에서 선형 분포를 이루도록 상하 수직 방향으로 슬라이딩되는 슬라이더 타입으로 구비된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 2개의 가변 스위치 패널은, 동시에 상하 수직 방향으로 동일한 거리를 슬라이딩되게 구비된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 패턴 PCB에 연결되되, 상기 다수의 어레이 안테나 소자에 전기적으로 급전 피딩되는 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로를 구비한 패턴 전송 선로; 를 더 포함하는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로는 동일한 길이비를 가지도록 형성된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로는, 상기 패턴 PCB를 기준으로 상부 및 하부에 각각 하나씩 구비되되, 각 선단에 해당하는 출력단으로부터 2개로 분기되어 연장되고,
   상기 출력단으로부터 분기되어 동일 높이에 위치된 한 쌍의 연장단에는 상기 다수의 어레이 안테나 소자 중 단수 개가 피딩 연결되는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 가변 스위치 패널의 상기 제1통전 패턴 단자 및 제2통전 패턴 단자는 각각,
   2개의 입력단에서 각각 상기 패턴 전송 선로 중 일측 전송 선로 및 타측 전송 선로로 연결되는 장측 피딩 연결단 및 단측 피딩 연결단으로 분기 되기 전의 내측 가변 회로 및 분기 후의 외측 가변 회로에 접점되는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 2개의 각 입력단과 관련된 상기 장측 피딩 연결단과 상기 단측 피딩 연결단의 길이비는 소정 비율을 가지도록 구비되고,
   상기 소정 비율은 3:1 인, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 내측 가변 회로 및 외측 가변 회로는, 상기 각 입력단으로부터 상기 장측 피딩 연결단 및 타측 피딩 연결단 사이의 전송 선로 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.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 2개의 입력단 중 제1입력단으로부터 분기된 제1출력단 및 제3출력단은, 상기 패턴 PCB의 좌측에 수직 방향(Vertical,V-방향)으로 이격되게 배열된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 2개의 입력단 중 제2입력단으로부터 분기된 제2출력단 및 제4출력단은, 상기 패턴 PCB의 우측에 수직 방향(Vertical,V-방향)으로 이격되게 배열된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 패턴 PCB가 수직 방향으로 2개가 이격되게 배열된 것으로 전제할 때, 상기 가변 스위치 패널도 수직 방향으로 2개가 이격되어 동시에 가동되게 구비되고,
    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.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 가변 스위치 패널 및 상기 패턴 PCB가 설치되는 안테나 소자 마운팅 패널의 배면 측에 구비된 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 수직 방향으로 이격되게 구비된 2개의 상기 가변 스위치 패널에 연결된 다수의 수직 마운팅 바; 를 더 포함하는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 2개의 가변 스위치 패널은, 수평 방향(Horizontal,H-방향)으로 소정거리 이격되게 다수 열로 배치되고,
    상기 수평 마운팅 바에는, 상기 다수의 수직 마운팅 바가 각각 상기 수평 방향으로 다수 열 배치된 상기 2개의 가변 스위치 패널 모두를 동시에 연결하도록 구비된, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 수평 마운팅 바는,
    상기 위상천이 구동모터의 회전축에 연결된 스크류 봉과 나사 결합된 상하 무빙 블록을 매개로 상하 슬라이딩 무빙되게 구비되는 후면 마운팅 바; 및
    상기 안테나 소자 마운팅 패널의 전면 측에 배치되고, 상기 후면 마운팅 바와 연동되도록 결합된 전면 마운팅 바; 를 포함하는, 풀 아날로그 위상 쉬프터.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 안테나 소자 마운팅 패널에는,
    상기 후면 마운팅 바와 상기 전면 마운팅 바의 상하 무빙을 안내하는 슬라이딩 가이드홀이 형성된, 안테나 장치.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 안테나 소자 마운팅 패널은, 리플렉팅 패널과, 상기 리플렉팅 패널의 전면에 배치된 전면 마운팅 패널과, 상기 리플렉팅 패널의 후면에 배치된 후면 마운팅 패널, 을 포함하고,
    상기 슬라이딩 가이드홀은, 상기 전면 마운팅 패널과 상기 후면 마운팅 패널의 좌측단 및 우측단의 외측에 해당하는 상기 리플렉팅 패널에 형성된, 안테나 장치.

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