WO2012118312A2 - 다중 배열 안테나 - Google Patents

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WO2012118312A2
WO2012118312A2 PCT/KR2012/001469 KR2012001469W WO2012118312A2 WO 2012118312 A2 WO2012118312 A2 WO 2012118312A2 KR 2012001469 W KR2012001469 W KR 2012001469W WO 2012118312 A2 WO2012118312 A2 WO 2012118312A2
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radiator
line
radiators
radiating
radiating members
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PCT/KR2012/001469
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French (fr)
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WO2012118312A3 (ko
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일나르바타로브
태재훈
정민석
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주식회사 에이스테크놀로지
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/42—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more imbricated arrays
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H01Q21/26—Turnstile or like antennas comprising arrangements of three or more elongated elements disposed radially and symmetrically in a horizontal plane about a common centre
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas

Definitions

  • the present invention relates to a multi-array antenna having excellent electrical properties.
  • the present invention provides a multi-array antenna having a small size and excellent electrical characteristics.
  • a multi-array antenna includes a reflector; First radiators arranged on one surface of the reflector to form a first beam; And second radiators arranged on one surface of the reflector to form a second beam.
  • one of the first radiators and one of the second radiators are arranged on a virtual first line in the longitudinal direction of the reflecting plate, the other of the first radiators and the other of the second radiators One is arranged on a virtual second line, and the first radiator arranged on the first line and the first radiator arranged on the second line are located in a diagonal direction and are arranged on the first line.
  • the second radiator and the second radiator arranged on the second line are located in a diagonal direction.
  • a multi-array antenna includes a reflector; First radiators arranged on one surface of the reflector to form a first beam; And second radiators arranged on one surface of the reflector to form a second beam.
  • one of the first radiators and one of the second radiators form a first line in the longitudinal direction of the reflecting plate, and the other of the first radiators and the other of the second radiators Forming a second line, wherein the first radiator arranged on the first line outputs a first radiation pattern in a direction opposite to the second line with respect to the first line, and is arranged on the second line.
  • the first radiator outputs a second radiation pattern in a direction opposite to the first line with respect to the second line, and the second radiator arranged on the first line is connected to the second line based on the first line.
  • a third radiation pattern is output in an opposite direction, and the second radiator arranged on the second line outputs a fourth radiation pattern in a direction opposite to the first line with respect to the second line.
  • a multi-array antenna includes a reflector; First radiators arranged on one surface of the reflector to form a first beam and having a plurality of radiating members; And second radiators arranged on one surface of the reflector to form a second beam and having a plurality of radiating members.
  • one of the first radiators and one of the second radiators form a first line in the longitudinal direction of the reflecting plate, and the other of the first radiators and the other of the second radiators A second line, the portion of the radiating members of the first radiator facing the second radiator has an electrical length smaller than that of other radiating members, and facing the first radiator of the radiating members of the second radiator;
  • the viewing portion has a smaller electrical length than the other radiating member portions of the second radiator.
  • the multi-array antenna according to the present invention implements the radiators such that the first radiators and the second radiators are mixed and arranged on the first line and the second line, and the radiation patterns output from the radiators are directed outward of the reflector. Therefore, the isolation characteristics between the first radiators and the second radiators are excellent and the multi-array antenna can be miniaturized.
  • the feed line is capacitively coupled without being directly connected to the balun. Therefore, there is no need to plate the radiators, and as a result, the manufacturing cost and time of the multiple array antenna can be reduced.
  • the radiators are located only on the upper surface of the reflector, the portion to be soldered can be significantly reduced. Thus, the manufacturing cost and time of the multiple array antenna can be reduced.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a multiple array antenna according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a multiple array antenna according to a second embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 illustrate an arrangement of radiators according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a radiator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a feeding structure of radiators according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a multiple array antenna according to an embodiment of the present invention.
  • 8 to 10 are diagrams illustrating electrical characteristics of the multiple array antenna of FIG. 7.
  • reflecting plate 102 first choke member
  • FIG. 1 is a view schematically showing a multiple array antenna according to a first embodiment of the present invention.
  • the multi-array antenna of the present embodiment may be, for example, a MIMO antenna used for a base station, and includes a reflector plate 100, first radiators R11 and R12 and second radiators R21. And R22).
  • the reflector plate 100 is made of a conductor and serves as a reflector and ground.
  • the first radiators R11 and R12 output the first beam pattern
  • the second radiators R21 and R22 output the second beam pattern. That is, the first radiators R11 and R12 may operate as one antenna, and the second radiators R21 and R22 may operate as other antennas.
  • the first radiator R11 and the second radiator R22 are arranged on the imaginary first line 110 formed in the longitudinal direction of the reflector 100, and the first radiator R12.
  • the second radiator R21 are arranged on the imaginary second line 112 formed in the longitudinal direction of the reflecting plate 100. That is, the first radiators R11 and R12 are not arranged on the same line but distributed to the first line 110 and the second line 112, and the second radiators R21 and R22 are also disposed on the same line. It is located on the first line 110 and the second line 112, not arranged in the.
  • the first radiator and the second radiator may be arranged side by side in the transverse direction (in the transverse direction in FIG. 1A) and may face each other.
  • the first radiator R11 faces in parallel with the second radiator R21
  • the first radiator R12 faces in parallel with the second radiator R22.
  • the first radiators R11 and R12 may be arranged in a diagonal direction to each other
  • the second radiators R21 and R22 may be arranged in a diagonal direction to each other.
  • the spacing between the first radiator and the second radiator is 0.4 ⁇ as shown in FIG. 1 (A). It may be implemented as below, the width of the reflector 100 may also be implemented to less than 0.7 ⁇ .
  • ⁇ means a smaller wavelength between a wavelength corresponding to the first radiators R11 and R12 and a wavelength corresponding to the second radiators R21 and R22.
  • the first radiators R11 and R12 are arranged on the first line 120 and the second radiators R21 and R22 are arranged on the second line 122. Arranged in, between the first line 120 and the second line 122 to prevent mutual coupling between the first radiators R11 and R12 and the second radiators R21 and R22.
  • the spacing should be at least 0.6 ⁇ and the width of the reflector plate 100 should be at least 1 ⁇ .
  • the distance between the radiators may also be arranged in the longitudinal direction of the reflecting plate.
  • the multi-array antenna of the present embodiment arranges the first radiators R11 and R12 in a diagonal direction to each other and arranges the second radiators R21 and R22 in a diagonal direction to each other so that the first radiators R11 and R12 are arranged. ) And the mutual coupling (interference) between the second radiators R21 and R22 is minimized. As a result, the distance between the centers of the first and second radiators facing each other can be implemented to be 0.4 ⁇ or less, so that the size of the multi-array antenna can be reduced.
  • Such a multi-array antenna may implement a wide band or multiple bands, for example, an LTE800, GSM800, and GSM900 band.
  • the multi-array antenna includes a first choke member 102 and a first choke arranged in the longitudinal direction of the reflector 100 between the first line 110 and the second line 112. It may further include a second choke member 104 arranged in a direction intersecting with the member 102.
  • the choke member 102 or 104 is arranged between the radiators R11, R12, R21 and R22 to adjust the beam width or to change the beam direction.
  • the choke member 102 or 104 may be directly connected to the reflector plate 100, may be arranged spaced apart from the reflector plate 100, and the choke member 102 or 104 may have a partly different height.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a multiple array antenna according to a second embodiment of the present invention.
  • the first radiator R11 and the second radiator R22 are arranged on the first line 110, and the second radiator R21 and the first radiator (R21) are arranged on the second line 112. R12) is arranged.
  • the first radiator R11 outputs the first radiation pattern 200 directed toward the outside from the center of the reflector 100
  • the second radiator R21 radiates the second radiation directed outward from the center of the reflector 100.
  • the pattern 202 is output. Since the first radiation pattern 200 and the second radiation pattern 202 are respectively formed in the outward direction of the reflecting plate 100 as shown in FIG. 2, mutual interference between the radiation patterns 200 and 202 may be minimized. Can be.
  • the second radiator R22 outputs a third radiation pattern 204 directed outwardly from the center of the reflector plate 100, and the first radiator R12 emits fourth radiation directed outwardly from the center of the reflector plate 100.
  • the pattern 206 is output. Since the third radiation pattern 204 and the fourth radiation pattern 206 are respectively formed in the outward direction of the reflector plate 100 as shown in FIG. 2, interference between the radiation patterns 204 and 206 can be minimized. have.
  • the radiation patterns 200 and 206 output from the first radiators R11 and R12 form one first beam pattern
  • the multi-array antenna of the present embodiment has a first radiator and a second radiator facing the first radiator reverse the direction of direction of the radiation patterns so that the radiation patterns do not overlap, that is, isolate the radiation patterns as much as possible to mutually interfere with each other. Minimize.
  • the first radiators R11 and R12 may be connected to and fed with the same first power divider, and the second radiators R21 and R22 may be connected to and fed with the same second power divider.
  • the amount of power supplied to the first radiators R11 and R12 may be different, and the amount of power supplied to the second radiators R21 and R22 may also be different. That is, the distribution of power to the emitters is determined in accordance with the desired beam pattern.
  • 3 and 4 illustrate an arrangement of radiators according to an embodiment of the present invention.
  • the first radiators R11 to R18 and the second radiators R21 to R28 are arranged to be equally separated from the first line and the second line.
  • the first radiators R12 to R18 and the second radiators R22 to R28 may be arranged in a pair to cross each other in a diagonal direction.
  • the first radiators R11 and R12 are arranged in a diagonal direction, but the first radiators R12 and R13 are sequentially arranged on a second line, and the sequentially placed first radiators R14 and R15 may be arranged on the first line in the diagonal direction of the first radiators R12 and R13.
  • the second radiators R21 and R22 are arranged in a diagonal direction, and the second radiators R22 and R23 are sequentially arranged on the first line, and the first radiators R24 and R25 sequentially positioned. May be arranged on the second line in the diagonal direction of the second radiators R22 and R23.
  • Such a structure of a multi-array antenna is suitable for outputting a desired beam pattern while minimizing mutual interference between radiators.
  • the first radiators R11 to R18 and the second radiators R21 to R28 may be arranged in a zigzag cross-section with each other.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a radiator according to an embodiment of the present invention.
  • the first radiator and the second radiator have the same structure, and the first radiator and the second radiator will be collectively referred to as a radiator.
  • the radiator of the present embodiment includes a power supply unit, a plurality of radiation members 500, 502, 504 and 506, and a balloon.
  • the power supply part and the balun part will be described later, and the radiation members 500, 502, 504, and 506 will be described first.
  • the vertical portion 504a of 504 has the same length as " a " as shown in Fig. 5A.
  • the horizontal portion 500b of the first radiating member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiating member 502 have a “b” length, while the horizontal portion of the third radiating member 504 is horizontal.
  • Horizontal portion 506b of 504b and fourth radiating member 506 may have a different length as “c”.
  • the horizontal portion 504b of the third radiation member 504 and the horizontal portion 506b of the fourth radiation member 506 are horizontal portions of the first radiation member 500. It may have an electrical length smaller than the horizontal portion 502b of 500b and the second radiating member 502.
  • the horizontal portion 504b of the third radiation member 504 and the horizontal portion 506b of the fourth radiation member 506 are the horizontal portion 500b and the first portion of the first radiation member 500. It may have a length that is physically smaller than the horizontal portion 502b of the two radiating members 502. Meanwhile, "a" and "b" may be the same value.
  • the end portions of all the radiation members 500, 502, 504 and 506 may be bent respectively. As a result, the size of the multiple array antenna can be reduced.
  • the horizontal portion 504b of the third radiation member 504 and the horizontal portion 506b of the fourth radiation member 506 are the horizontal portion 500b and the second of the first radiation member 500. It may have an electrical length smaller than the horizontal portion 502b of the radiating member 502.
  • the first radiator is R11 and the second radiator is R21.
  • the first radiator R11 includes the first radiating member 500, the second radiating member 502, the third radiating member 504, and the fourth radiating member 506, and the second radiating member R21.
  • the fifth radiating member 510 includes a fifth radiating member 510, a sixth radiating member 512, a seventh radiating member 514, and an eighth radiating member 516.
  • the horizontal portion 504b of the third radiation member 504 of the first radiator R11 and the horizontal portion 506b of the fourth radiation member 506 are the seventh radiation member.
  • Radiators R11 and R21 may be arranged to face the horizontal portion 514b of 514 and the horizontal portion 516b of the eighth radiating member 516.
  • the horizontal portion 504b of the third radiation member 504 of the first radiator R11 and the horizontal portion 506b of the fourth radiation member 506 are horizontal portions of the first radiation member 500. 500b and an electrical length smaller than the horizontal portion 502b of the second radiating member 502, the horizontal portion 514b and the eighth radiating of the seventh radiating member 514 of the second radiator R21.
  • the horizontal portion 516b of the member 516 may have an electrical length smaller than the horizontal portion 510b of the fifth radiating member 510 and the horizontal portion 512b of the sixth radiating member 512.
  • the first radiation pattern 200 output from the first radiator R11 is directed toward the outside of the reflector plate 100, and the second radiation pattern 202 output from the second radiator R21 is also the reflector plate 100. In the outward direction.
  • the mutual coupling between the first radiator R11 and the second radiator R21 is minimized, and thus the distance between the first radiator R11 and the second radiator R21 can be maintained at 0.4 ⁇ or less.
  • first radiator R11 and the second radiator R21 facing each other are taken as examples, but the other first radiator and the second radiator facing each other are also arranged in the same structure.
  • the radiating members 500, 502, 504, and 506 may all have the same physical length.
  • the dielectric member 508 may be coupled to the horizontal portion 500b of the first radiating member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiating member 502.
  • one dielectric member 508 may be coupled together to a horizontal portion 500b of the first radiating member 500 and a horizontal portion 502b of the second radiating member 502, or two dielectric members. May be coupled to the horizontal portion 500b of the first radiating member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiating member 502, respectively.
  • the electrical length of the horizontal portion 500b of the first radiating member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiating member 502 can be increased. Accordingly, the horizontal portion 500b of the first radiation member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiation member 502 are the horizontal portion 504b and the fourth radiation of the third radiation member 504. Although the horizontal portion 500b of the first radiating member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiating member 502 are substantially the same length as the horizontal portion 506b of the member 506. It may have a longer electrical length than the horizontal portion 504b of the third radiating member 504 and the horizontal portion 506b of the fourth radiating member 506.
  • the first dielectric member 508 is coupled to the horizontal portion 502b of the horizontal portion 500b and the second radiation member 502, and is horizontal among the fifth radiation member 510 of the second radiator R21.
  • the second dielectric member 518 is coupled to the horizontal portion 512b of the portion 510b and the sixth radiating member 512.
  • the horizontal portion 500b of the first radiation member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiation member 502 are the horizontal portion 504b and the fourth of the third radiation member 504.
  • the horizontal portion 500b of the first radiation member 500 and the horizontal portion 502b of the second radiation member 502 are substantially the same length as the horizontal portion 506b of the radiation member 506. It has a longer electrical length than the horizontal portion 504b of the third radiating member 504 and the horizontal portion 506b of the fourth radiating member 506.
  • the horizontal portion 510b of the fifth radiation member 510 and the horizontal portion 512b of the sixth radiation member 512 are the horizontal portion 514b and the eighth radiation of the seventh radiation member 514.
  • the horizontal portion 510b of the fifth radiation member 510 and the horizontal portion 512b of the sixth radiation member 512 have the same length as the horizontal portion 516b of the member 516, It has a longer electrical length than the horizontal portion 514b of the seventh radiation member 514 and the horizontal portion 516b of the eighth radiation member 516.
  • the radiating member portion of the first radiator and the radiating member portion of the second radiator facing each other may have an electrical length smaller than that of the other radiating member portions.
  • the first radiators and the second radiators may output radiation patterns as shown in FIG. 2.
  • each radiator includes four radiating members to generate a double polarized wave, but each radiator may include two radiating members when generating a fragment wave.
  • the radiating member portion of the first radiator and the radiating member portion of the second radiator facing each other are implemented to have an electrical length smaller than that of the other radiating member portions.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a feeding structure of radiators according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-array antenna of this embodiment includes a reflector plate 100, a first radiator and a second radiator facing each other, a first insulator 600, a second insulator 602, and a choke member. 102.
  • the first radiator is arranged on the first insulating part 600 and includes a feed part 610, a balloon part 612, a plurality of radiating members 614 and 616, and a first feed line 618.
  • the power supply unit 610 is a power supply passage, although not shown in FIG. 6, a first space is formed in the power supply unit 610 in a longitudinal direction, that is, a direction perpendicular to the reflector 200.
  • a second space 630 is formed in the balloon portion 616 as shown in FIG. 6B.
  • the first feed line 618 is inserted into the first space of the feed portion 614 and the second space 630 of the balloon portion 616 through the reflecting plate 618 and the insulating portion 600. That is, the first feed line 618 extends through the first space to the second space 630. According to one embodiment of the invention, the first feed line 618 is not in physical contact with the balloon 616 as shown in FIG. 6B, that is, capacitive with the balloon 616. coupling). In addition, the first feed line 618 is capacitively coupled without directly contacting the feeder 614.
  • the second radiator is arranged symmetrically with the first radiator with respect to the choke member 102 and is arranged over the second insulation 602.
  • This second radiator includes a feed part 620, a balloon 622, radiating members 624 and 626, and a second feed line 628.
  • Insulators 600 and 602 are insulators that support the first radiator and the second radiator, respectively.
  • Choke member 102 is arranged between the first radiator and the second radiator.
  • the choke member 102 may be directly connected to the reflective plate 100 or spaced apart from the reflective plate 100 as shown in FIG. 6A.
  • the choke member 102 may be supported by the plastic support part.
  • the choke members 102 or 104 may have partially different heights.
  • the feed lines 618 and 628 are capacitively coupled with the balloon 612 of the first radiator and the balloon 622 of the second radiator, respectively.
  • the first power divider distributes power to the first radiators and the second power divider distributes power to the second radiators.
  • the first feed line 618 is electrically connected to the distribution line of the first power divider, so that power input from the outside is transferred to the first radiator. That is, the first feed line 618 passes through the reflector plate 100 and the insulation unit 600 while being electrically connected to the first power divider, and then the first space and the balloon 612 of the feed unit 610. Is inserted into the second space 630.
  • the second radiator is also implemented in the same structure as the first radiator.
  • the conventional antenna has a structure in which the radiator penetrates the reflecting plate and is electrically connected to the power divider on the rear surface of the reflecting plate. That is, unlike the antenna of the present invention in which the radiator is located only on the upper surface of the reflector 100, in the conventional antenna, the radiator itself is arranged through the reflecting plate, that is, the radiator is implemented in a structure in which both the back and the upper surface of the reflector exist. do.
  • the radiator is arranged to penetrate from the upper surface of the reflecting plate to the rear surface, but in the antenna of the present invention, the radiator is located only on the upper surface of the reflecting plate 100 without penetrating the reflecting plate 100. Since the characteristics of the antenna tend to be lowered as the holes of the reflector are larger, the characteristics of the antenna of the present invention may be superior to those of the conventional antenna.
  • the feed line is directly connected (soldered) to the balun of the radiator.
  • the radiator had to be plated with a plating material, for example, a compound of copper and tin, in order to solder the feed line to the feed section.
  • a plating material for example, a compound of copper and tin
  • an additional plating process has to be performed to increase the antenna manufacturing cost.
  • the feed line 618 or 628 is capacitively coupled to the balloon 616 or 626 without being directly connected to the balloon 612 or 622. That is, since the feed line 618 or 628 is not soldered to the balloon 612 or 622, there is no need to plate the radiator.
  • the process of manufacturing the antenna can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the radiator since the radiator itself penetrates the reflecting plate and then is connected to the power divider, there are many parts to be soldered.
  • the radiator since the radiator is arranged only on the upper surface of the reflector 100 and only the feed line 618 or 628 is connected to the power divider, the number of parts to be soldered can be significantly reduced. Practically connecting the radiator to the power divider, it can be seen that the soldered portion of the antenna of the present invention can be reduced by about 67% compared to the conventional antenna. Thus, the cost due to the soldering can be reduced and the process time for performing soldering can be reduced.
  • the antenna of the present invention can shorten the manufacturing process step and time compared to the conventional antenna, and can reduce the manufacturing cost. As a result, the antenna of the present invention can realize excellent electrical characteristics at low cost.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a multiple array antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 8 to 10 are views illustrating electrical characteristics of the multiple array antenna of FIG. 7.
  • radiators As shown in FIG. 7, eight first radiators were arranged and eight second radiators were arranged, and electrical characteristics thereof were tested. However, the radiators are arranged as shown in FIG.
  • the reflection loss of the multi-band antenna of the present invention has more than 21 dB in the 790 MHz to 960 MHz band. That is, the multi band antenna has excellent return loss characteristics.
  • the isolation of the multi-band antenna implemented with the ⁇ 4T tilt angle may be found to have more than 35 dB in the 790 MHz to 960 MHz band. That is, the multi-band antenna has excellent isolation characteristics.
  • the multi-band antenna of the present invention may have excellent isolation characteristics while implementing low cost and small size.
  • the horizontal beam pointing error of the multi-band antenna of the present invention is smaller than ⁇ 2.5 degrees, and the horizontal beam tracking ratio is smaller than 1.5 ms. That is, the multiband antenna has excellent beam pointing error and tracking error.
  • the multi-band antenna of the present invention is excellent in electrical characteristics such as return loss, isolation characteristic, beam pointing error and tracking error, and can be implemented at low cost and small size.

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Abstract

우수한 전기적 특성을 가지는 다중 배열 안테나가 개시된다. 상기 다중 배열 안테나는 반사판, 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 1 빔을 형성하는 제 1 방사체들 및 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 2 빔을 형성하는 제 2 방사체들을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 방사체들 중 하나와 상기 제 2 방사체들 중 하나는 상기 반사판의 길이 방향으로 가상의 제 1 라인 상에 배열되고, 상기 제 1 방사체들 중 다른 하나와 상기 제 2 방사체들 중 다른 하나는 가상의 제 2 라인 상에 배열되며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 대각선 방향으로 위치하고, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 대각선 방향으로 위치한다.

Description

다중 배열 안테나
본 발명은 우수한 전기적 특성을 가지는 다중 배열 안테나에 관한 것이다.
최근, 미모(MIMO) 안테나가 중요한 이슈로 부각되고, 상기 미모 안테나에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
따라서, 복수의 빔 패턴들을 발생시키는 다중 배열 안테나가 요구되고 있다. 특히, 소형 사이즈를 가지면서 우수한 전기적 특성을 가지는 다중 배열 안테나가 요구되고 있다.
본 발명은 소형이면서 우수한 전기적 특성을 가지는 다중 배열 안테나를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배열 안테나는 반사판; 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 1 빔을 형성하는 제 1 방사체들; 및 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 2 빔을 형성하는 제 2 방사체들을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 방사체들 중 하나와 상기 제 2 방사체들 중 하나는 상기 반사판의 길이 방향으로 가상의 제 1 라인 상에 배열되고, 상기 제 1 방사체들 중 다른 하나와 상기 제 2 방사체들 중 다른 하나는 가상의 제 2 라인 상에 배열되며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 대각선 방향으로 위치하고, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 대각선 방향으로 위치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 배열 안테나는 반사판; 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 1 빔을 형성하는 제 1 방사체들; 및 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 2 빔을 형성하는 제 2 방사체들을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 방사체들 중 하나와 상기 제 2 방사체들 중 하나는 상기 반사판의 길이 방향으로 제 1 라인을 형성하고, 상기 제 1 방사체들 중 다른 하나와 상기 제 2 방사체들 중 다른 하나는 제 2 라인을 형성하며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 1 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 2 방사 패턴을 출력하며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 3 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 4 방사 패턴을 출력한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 배열 안테나는 반사판; 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 1 빔을 형성하며, 복수의 방사 부재들을 가지는 제 1 방사체들; 및 상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 2 빔을 형성하며, 복수의 방사 부재들을 가지는 제 2 방사체들을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 방사체들 중 하나와 상기 제 2 방사체들 중 하나는 상기 반사판의 길이 방향으로 제 1 라인을 형성하고, 상기 제 1 방사체들 중 다른 하나와 상기 제 2 방사체들 중 다른 하나는 제 2 라인을 형성하며, 상기 제 1 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 2 방사체와 마주보는 부분은 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지며, 상기 제 2 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 1 방사체와 마주보는 부분은 상기 제 2 방사체의 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가진다.
본 발명에 따른 다중 배열 안테나는 제 1 방사체들과 제 2 방사체들을 제 1 라인 및 제 2 라인 상에 혼합하여 배열시키고 상기 방사체들로부터 출력되는 방사 패턴들이 반사판의 외부 방향으로 향하도록 상기 방사체들을 구현하므로, 상기 제 1 방사체들과 상기 제 2 방사체들 사이의 격리도 특성이 우수하고 상기 다중 배열 안테나를 소형으로 구현할 수 있다.
또한, 상기 다중 배열 안테나에서 급전 선로는 발룬부에 직접적으로 연결되지 않고 용량 결합된다. 따라서, 상기 방사체들을 도금할 필요가 없으며, 그 결과 상기 다중 배열 안테나의 제조 비용 및 시간이 감소될 수 있다.
게다가, 상기 방사체들이 반사판의 상면에만 위치하므로, 납땜을 수행하여야할 부분이 상당히 감소할 수 있다. 따라서, 상기 다중 배열 안테나의 제조 비용 및 시간이 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 배열 안테나를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중 배열 안테나를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체들의 배열을 도시한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체들의 급전 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배열 안테나를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 7의 다중 배열 안테나의 전기적 특성을 도시한 도면들이다.
[부호의 설명]
100 : 반사판 102 : 제 1 초크 부재
104 : 제 2 초크 부재 110 : 제 1 라인
112 : 제 2 라인 120 : 제 1 라인
122 : 제 2 라인 200, 202, 204, 206 : 방사 패턴
500, 502, 504, 506 : 방사 부재 510, 512, 514, 516 : 방사 부재
508, 518 : 유전체 부재 600, 602 : 절연부
610, 620 : 급전부 612, 622 : 발룬부
614, 616, 624, 626 : 방사 부재 618, 628 : 급전 선로
630 : 제 2 공간
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 배열 안테나를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1(A)를 참조하면, 본 실시예의 다중 배열 안테나는 예를 들어 기지국에 사용되는 MIMO 안테나일 수 있으며, 반사판(100), 제 1 방사체들(R11 및 R12) 및 제 2 방사체들(R21 및 R22)을 포함한다.
반사판(100)은 도체로 이루어지며, 반사체 및 접지로서 역할을 수행한다.
제 1 방사체들(R11 및 R12)은 제 1 빔 패턴을 출력시키며, 제 2 방사체들(R21 및 R22)은 제 2 빔 패턴을 출력시킨다. 즉, 제 1 방사체들(R11 및 R12)은 하나의 안테나로서 동작하고, 제 2 방사체들(R21 및 R22)은 다른 안테나로서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 방사체(R11)와 제 2 방사체(R22)는 반사판(100)의 길이 방향으로 형성된 가상의 제 1 라인(110) 상에 배열되고, 제 1 방사체(R12) 및 제 2 방사체(R21)는 반사판(100)의 길이 방향으로 형성된 가상의 제 2 라인(112) 상에 배열된다. 즉, 제 1 방사체들(R11 및 R12)은 동일 라인 상에 배열되지 않고 제 1 라인(110) 및 제 2 라인(112)에 분배되어 위치하고, 제 2 방사체들(R21 및 R22)도 동일 라인 상에 배열되지 않고 제 1 라인(110) 및 제 2 라인(112)에 분배되어 위치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 방사체와 제 2 방사체는 가로 방향으로(도 1(A)에서 가로 방향임) 나란하게 배열되고 상호 마주볼 수 있다. 예를 들어, 제 1 방사체(R11)는 제 2 방사체(R21)와 나란하게 배열된 상태로 마주보고, 제 1 방사체(R12)는 제 2 방사체(R22)와 나란하게 배열된 상태로 마주본다. 또한, 제 1 방사체들(R11 및 R12)은 상호 대각선 방향으로 배열되고, 제 2 방사체들(R21 및 R22)은 상호 대각선 방향으로 배열될 수 있다.
위와 같이 다중 배열 안테나를 제조하면, 제 1 방사체와 제 2 방사체 사이의 간격, 즉 제 1 라인(110)과 제 2 라인(112) 사이의 간격은 도 1(A)에 도시된 바와 같이 0.4λ 이하로 구현될 수 있고, 반사판(100)의 폭 또한 0.7λ이하로 구현될 수 있다. 여기서, λ는 제 1 방사체들(R11 및 R12)에 대응하는 파장과 제 2 방사체들(R21 및 R22)에 대응하는 파장 중 작은 파장을 의미한다.
반면에, 도 1(B)에 도시된 바와 같이 제 1 방사체들(R11 및 R12)을 제 1 라인(120) 상에 배열하고 제 2 방사체들(R21 및 R22)을 제 2 라인(122) 상에 배열하면, 제 1 방사체들(R11 및 R12)과 제 2 방사체들(R21 및 R22) 사이의 상호 커플링(mutual coupling)을 방지하기 위하여 제 1 라인(120)과 제 2 라인(122) 사이의 간격은 최소 0.6λ가 되어야 하고 반사판(100)의 폭도 최소 1λ 되어야 한다. 또한, 도 1(B)에 도시된 바와 같이 반사판의 길이 방향으로 하여 방사체들 사이의 간격 또한 멀게 배열될 수밖에 없다.
정리하면, 본 실시예의 다중 배열 안테나는 제 1 방사체들(R11 및 R12)을 상호 대각선 방향으로 배열시키고 제 2 방사체들(R21 및 R22)을 상호 대각선 방향으로 배열시켜서 제 1 방사체들(R11 및 R12)과 제 2 방사체들(R21 및 R22) 사이의 상호 커플링(간섭)을 최소화시킨다. 결과적으로, 상호 마주보는 제 1 방사체와 제 2 방사체의 중심 사이의 간격이 0.4λ 이하로 구현될 수 있으므로, 상기 다중 배열 안테나의 사이즈가 감소할 수 있다.
이러한 다중 배열 안테나는 광대역 또는 다중 대역을 구현할 수 있으며, 예를 들어 LTE800, GSM800 및 GSM900 대역을 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 다중 배열 안테나는 제 1 라인(110)과 제 2 라인(112) 사이에서 반사판(100)의 길이 방향으로 배열되는 제 1 초크 부재(102) 및 제 1 초크 부재(102)와 교차하는 방향으로 배열되는 제 2 초크 부재(104)를 더 포함할 수 있다.
초크 부재(102 또는 104)는 방사체들(R11, R12, R21 및 R22) 사이에 배열되어 빔 폭을 조정하거나 빔 방향을 전환시키는 역할을 수행한다. 여기서, 초크 부재(102 또는 104)는 반사판(100)에 직접 연결될 수도 있고 반사판(100)으로부터 이격되어 배열될 수도 있으며, 초크 부재(102 또는 104)는 부분적으로 다른 높이를 가질 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중 배열 안테나를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 1 라인(110) 상에 제 1 방사체(R11) 및 제 2 방사체(R22)가 배열되고, 제 2 라인(112) 상에 제 2 방사체(R21) 및 제 1 방사체(R12)가 배열된다.
제 1 방사체(R11)는 반사판(100)의 중심으로부터 외부 방향으로 향하는 제 1 방사 패턴(200)을 출력시키고, 제 2 방사체(R21)는 반사판(100)의 중심으로부터 외부 방향으로 향하는 제 2 방사 패턴(202)을 출력시킨다. 제 1 방사 패턴(200)과 제 2 방사 패턴(202)이 도 2에 도시된 바와 같이 각기 반사판(100)의 외부 방향으로 형성되므로, 방사 패턴들(200 및 202) 사이의 상호 간섭이 최소화될 수 있다.
제 2 방사체(R22)는 반사판(100)의 중심으로부터 외부 방향으로 향하는 제 3 방사 패턴(204)을 출력시키고, 제 1 방사체(R12)는 반사판(100)의 중심으로부터 외부 방향으로 향하는 제 4 방사 패턴(206)을 출력시킨다. 제 3 방사 패턴(204)과 제 4 방사 패턴(206)이 도 2에 도시된 바와 같이 각기 반사판(100)의 외부 방향으로 형성되므로, 방사 패턴들(204 및 206) 사이의 간섭이 최소화될 수 있다.
한편, 제 1 방사체들(R11 및 R12)로부터 출력된 방사 패턴들(200 및 206)은 하나의 제 1 빔 패턴을 형성하며, 제 2 방사체들(R21 및 R22)로부터 출력된 방사 패턴들(202 및 204)은 제 2 빔 패턴을 형성한다.
정리하면, 본 실시예의 다중 배열 안테나는 제 1 방사체 및 상기 제 1 방사체와 마주보는 제 2 방사체는 방사 패턴들이 겹치지 않도록 상기 방사 패턴들의 지향 방향을 반대로 하며, 즉 방사 패턴들을 최대한 격리시켜 상호 간섭을 최소화시킨다.
위에서 설명하지는 않았지만, 제 1 방사체들(R11 및 R12)은 동일한 제 1 전력 분배기에 연결되어 급전받으며, 제 2 방사체들(R21 및 R22)은 동일한 제 2 전력 분배기에 연결되어 급전받을 수 있다. 물론, 제 1 방사체들(R11 및 R12)로 급전되는 전력의 양은 각기 다를 수 있고, 제 2 방사체들(R21 및 R22)로 급전되는 전력의 양 또한 각기 다를 수 있다. 즉, 방사체들로의 전력의 분배는 원하는 빔 패턴에 따라 결정된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체들의 배열을 도시한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 제 1 방사체들(R11 내지 R18) 및 제 2 방사체들(R21 내지 R28)은 제 1 라인 및 제 2 라인에 균등하게 분리되어 배열된다. 특히, 방사체들(R11 및 R21)을 제외하고는 제 1 방사체들(R12 내지 R18) 및 제 2 방사체들(R22 내지 R28)은 2개를 한쌍으로 하여 상호 대각선 방향으로 교차로 배열될 수 있다.
예를 들어, 제 1 방사체들(R11 및 R12)은 대각선 방향으로 배열되되, 제 1 방사체들(R12 및 R13)은 제 2 라인 상에 순차적으로 배열되고, 순차적으로 위치한 제 1 방사체들(R14 및 R15)은 제 1 방사체들(R12 및 R13)의 대각선 방향으로 하여 제 1 라인 상에 배열될 수 있다.
또한, 제 2 방사체들(R21 및 R22)은 대각선 방향으로 배열되되, 제 2 방사체들(R22 및 R23)은 제 1 라인 상에 순차적으로 배열되고, 순차적으로 위치한 제 1 방사체들(R24 및 R25)은 제 2 방사체들(R22 및 R23)의 대각선 방향으로 하여 제 2 라인 상에 배열될 수 있다.
이러한 다중 배열 안테나의 구조는 방사체들 사이의 상호 간섭을 최소화하면서 원하는 빔 패턴을 출력하는 데 적합하다.
도 4를 참조하면, 제 1 방사체들(R11 내지 R18) 및 제 2 방사체들(R21 내지 R28)은 상호 교차로 지그재그 형태로 배열될 수 있다.
정리하면, 제 1 방사체들이 제 1 라인 및 제 2 라인 상에 분리되어 배열되고 제 2 방사체들이 제 1 라인 및 제 2 라인 상에 분리되어 배열되는 한 상기 제 1 방사체들 및 상기 제 2 방사체들의 조합은 다양하게 변형될 수 있다. 물론, 상기 제 1 방사체들로의 전력 분배와 상기 제 2 방사체들로의 전력 분배는 분리되어 수행된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 방사체와 제 2 방사체가 동일한 구조를 가지는 것으로 가정하고, 제 1 방사체와 제 2 방사체를 통칭하여 방사체로 명명하겠다.
도 5(A)를 참조하면, 본 실시예의 방사체는 급전부, 복수의 방사 부재들(500, 502, 504 및 506) 및 발룬부를 포함한다. 다만, 상기 급전부 및 상기 발룬부에 대한 설명은 후술하고, 방사 부재들(500, 502, 504 및 506)에 대하여 우선적으로 설명하겠다.
제 1 방사 부재(500) 중 수직한 부분(500a), 제 4 방사 부재(506) 중 수직한 부분(506a), 제2 방사 부재(502) 중 수직한 부분(502a) 및 제 3 방사 부재(504) 중 수직한 부분(504a)은 도 5(A)에 도시된 바와 같이 "a"로서 동일한 길이를 가진다.
제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b) 및 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)은 "b" 길이를 가지는 반면에, 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b) 및 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)은 "c"로서 다른 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b) 및 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)은 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b) 및 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)보다 작은 전기적 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b) 및 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)은 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b) 및 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)보다 물리적으로 작은 길이를 가질 수 있다. 한편, "a"와 "b"는 동일한 값일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 모든 방사 부재들(500, 502, 504 및 506)의 종단 부분들이 각기 절곡될 수 있다. 결과적으로, 상기 다중 배열 안테나의 사이즈가 감소될 수 있다.
정리하면, 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b) 및 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)은 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b) 및 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)보다 작은 전기적 길이를 가질 수 있다.
이러한 구조의 방사체들의 배열을 도 5(C)를 참조하여 설명하겠다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제 1 방사체를 R11으로 가정하고 제 2 방사체를 R21로 가정하겠다. 또한, 제 1 방사체(R11)는 제 1 방사 부재(500), 제 2 방사 부재(502), 제 3 방사 부재(504) 및 제 4 방사 부재(506)를 포함하고, 제 2 방사체(R21)가 제 5 방사 부재(510), 제 6 방사 부재(512), 제 7 방사 부재(514) 및 제 8 방사 부재(516)를 포함하는 것으로 가정하겠다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 방사체(R11)의 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b) 및 제 4 방사 부재(506)의 수평한 부분(506b)이 제 7 방사 부재(514)의 수평한 부분(514b) 및 제 8 방사 부재(516)의 수평한 부분(516b)과 마주보도록 방사체들(R11 및 R21)이 배열될 수 있다. 여기서, 제 1 방사체(R11)의 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b) 및 제 4 방사 부재(506)의 수평한 부분(506b)이 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b) 및 제 2 방사 부재(502)의 수평한 부분(502b)보다 작은 전기적 길이를 가지고, 제 2 방사체(R21)의 제 7 방사 부재(514) 중 수평한 부분(514b) 및 제 8 방사 부재(516)의 수평한 부분(516b)이 제 5 방사 부재(510)의 수평한 부분(510b) 및 제 6 방사 부재(512)의 수평한 부분(512b)보다 작은 전기적 길이를 가질 수 있다. 결과적으로, 제 1 방사체(R11)로부터 출력되는 제 1 방사 패턴(200)은 반사판(100)의 외부 방향으로 향하게 되고 제 2 방사체(R21)로부터 출력되는 제 2 방사 패턴(202)도 반사판(100)의 외부 방향으로 향하게 된다. 결과적으로, 제 1 방사체(R11)와 제 2 방사체(R21)의 상호 커플링이 최소화되며, 따라서 제 1 방사체(R11)와 제 2 방사체(R21) 사이의 간격을 0.4λ 이하로 유지할 수 있다.
위에서는, 상호 마주보고 있는 제 1 방사체(R11)와 제 2 방사체(R21)를 예로 하였으나, 상호 마주보고 있는 다른 제 1 방사체와 다른 제 2 방사체 또한 모두 동일한 구조로 배열된다.
도 5(B)를 참조하여 방사체의 구조를 다시 살펴보면, 방사 부재들(500, 502, 504 및 506)은 모두 동일한 물리적 길이를 가질 수 있다. 다만, 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)에 유전체 부재(508)가 결합될 수 있다. 물론, 하나의 유전체 부재(508)가 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)에 함께 결합될 수도 있고, 2개의 유전체 부재들이 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)에 각기 결합될 수도 있다. 결과적으로, 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)의 전기적 길이가 증가될 수 있다. 따라서, 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)이 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b)과 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)과 물리적으로 동일한 길이를 가질지라도, 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)이 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b)과 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)보다 긴 전기적 길이를 가질 수 있다.
도 5(D)를 참조하여 상호 마주보고 있는 제 1 방사체(예를 들어 R11)와 제 2 방사체(예를 들어 R21) 관점에서 살펴보면, 제 1 방사체(R11)의 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)에 제 1 유전체 부재(508)가 결합되고, 제 2 방사체(R21)의 제 5 방사 부재(510) 중 수평한 부분(510b)과 제 6 방사 부재(512) 중 수평한 부분(512b)에 제 2 유전체 부재(518)가 결합된다. 결과적으로, 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)이 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b)과 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)과 물리적으로 동일한 길이를 가질지라도 제 1 방사 부재(500) 중 수평한 부분(500b)과 제 2 방사 부재(502) 중 수평한 부분(502b)이 제 3 방사 부재(504) 중 수평한 부분(504b)과 제 4 방사 부재(506) 중 수평한 부분(506b)보다 긴 전기적 길이를 가지게 된다. 또한, 제 5 방사 부재(510) 중 수평한 부분(510b)과 제 6 방사 부재(512) 중 수평한 부분(512b)이 제 7 방사 부재(514) 중 수평한 부분(514b)과 제 8 방사 부재(516) 중 수평한 부분(516b)과 물리적으로 동일한 길이를 가질지라도 제 5 방사 부재(510) 중 수평한 부분(510b)과 제 6 방사 부재(512) 중 수평한 부분(512b)이 제 7 방사 부재(514) 중 수평한 부분(514b)과 제 8 방사 부재(516) 중 수평한 부분(516b)보다 긴 전기적 길이를 가지게 된다.
정리하면, 본 발명의 다중 배열 안테나에서, 상호 마주보고 있는 제 1 방사체의 방사 부재 부분과 제 2 방사체의 방사 부재 부분은 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가질 수 있다. 결과적으로, 제 1 방사체들 및 제 2 방사체들은 도 2에 도시된 바와 같은 방사 패턴들을 출력시킬 수 있다.
위에서는, 복편파를 발생시키기 위하여 각 방사체들이 4개의 방사 부재들을 포함하는 것으로 설명하였으나, 단편파를 발생시킬 경우에는 각 방사체들은 2개의 방사 부재들을 포함할 수 있다. 물론, 이 경우에도 상호 마주보고 있는 제 1 방사체의 방사 부재 부분과 제 2 방사체의 방사 부재 부분은 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지도록 구현된다.
이하, 본 발명의 다중 배열 안테나에서 제 1 방사체 및 제 2 방사체로의 급전을 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체들의 급전 구조를 도시한 도면이다.
도 6(A)를 참조하면, 본 실시예의 다중 배열 안테나는 반사판(100), 상호 마주보는 제 1 방사체 및 제 2 방사체, 제 1 절연부(600), 제 2 절연부(602) 및 초크 부재(102)를 포함한다.
제 1 방사체는 제 1 절연부(600) 위에 배열되며, 급전부(610), 발룬부(612), 복수의 방사 부재들(614 및 616) 및 제 1 급전 선로(618)를 포함한다.
급전부(610)는 전력의 급전 통로로서, 도 6에 도시하지는 않았지만 급전부(610)에는 길이 방향, 즉 반사판(200)에 수직한 방향으로 제 1 공간이 형성되어 있다.
발룬부(616)에는 도 6(B)에 도시된 바와 같이 제 2 공간(630)이 형성되어 있다.
제 1 급전 선로(618)는 반사판(618) 및 절연부(600)를 통과하여 급전부(614)의 제 1 공간 및 발룬부(616)의 제 2 공간(630)으로 삽입된다. 즉, 제 1 급전 선로(618)는 상기 제 1 공간을 통과하여 제 2 공간(630)으로 길이 연장된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 급전 선로(618)는 도 6(B)에 도시된 바와 같이 발룬부(616)와 물리적으로 접촉되지 않으며, 즉 발룬부(616)와 용량 결합(capacitive coupling)된다. 또한, 제 1 급전 선로(618)는 급전부(614)와도 직접적으로 접촉되지 않고 용량 결합된다.
제 2 방사체는 초크 부재(102)를 기준으로 상기 제 1 방사체와 대칭적으로 배열되며, 제 2 절연부(602) 위에 배열된다. 이러한 제 2 방사체는 급전부(620), 발룬부(622), 방사 부재들(624 및 626) 및 제 2 급전 선로(628)를 포함한다.
다만, 제 2 방사체의 구조 및 배열은 제 1 방사체와 동일하므로, 이하 설명을 생략한다.
절연부들(600 및 602)은 절연체로서, 각기 제 1 방사체 및 제 2 방사체를 지지한다.
초크 부재(102)는 상기 제 1 방사체와 상기 제 2 방사체 사이에 배열된다. 여기서, 초크 부재(102)는 도 6(A)에 도시된 바와 같이 반사판(100)에 직접 연결될 수도 있고 반사판(100)으로 이격될 수도 있다. 다만, 초크 부재(102)가 반사판(100)으로부터 이격될 경우에는 초크 부재(102)는 플라스틱 지지부에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초크 부재(102 또는 104)는 부분적으로 다른 높이를 가질 수 있다.
정리하면, 급전 선로들(618 및 628)은 각기 제 1 방사체의 발룬부(612) 및 제 2 방사체의 발룬부(622)와 용량 결합된다.
위에서 설명하지는 않았지만, 반사판(100)의 배면에는 급전 선로들(618 및 628)로 각기 전력을 공급하는 전력 분배기들이 존재할 수 있다. 실제적으로는, 제 1 전력 분배기는 제 1 방사체들로 전력을 분배시키고, 제 2 전력 분배기가 제 2 방사체들로 전력을 분배시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 급전 선로(618)는 상기 제 1 전력 분배기의 분배 선로에 전기적으로 연결되며, 그 결과 외부로부터 입력된 전력이 제 1 방사체로 전달된다. 즉, 제 1 급전 선로(618)는 상기 제 1 전력 분배기에 전기적으로 연결된 상태로 반사판(100) 및 절연부(600)를 통과한 후 급전부(610)의 제 1 공간 및 발룬부(612)의 제 2 공간(630)으로 삽입된다. 물론, 제 2 방사체도 제 1 방사체와 동일한 구조로 구현된다.
종래의 안테나를 살펴보면, 방사체가 반사판을 관통하여 상기 반사판의 배면의 전력 분배기에 전기적으로 연결되는 구조를 가졌다. 즉, 방사체가 반사판(100)의 상면에만 위치하는 본 발명의 안테나와 달리, 종래의 안테나에서는 방사체 자체가 반사판을 관통하여 배열되며, 즉 상기 방사체가 반사판의 배면 및 상면에 모두 존재하는 구조로 구현된다.
이러한 구조적 차이로 인한 본 발명의 안테나와 종래의 안테나의 특성 차이를 살펴보겠다.
첫번째, 종래의 안테나에서는 방사체가 반사판의 상면으로부터 배면으로 관통하여 배열되었으나, 본 발명의 안테나에서는 방사체가 반사판(100)을 관통하지 않고 반사판(100)의 상면에만 위치한다. 반사판의 홀이 커질수록 안테나의 특성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 본 발명의 안테나의 특성이 종래 안테나보다 우수할 수 있다.
두번째, 종래의 안테나에서는 급전 선로가 방사체의 발룬부에 직접적으로 연결(납땜)되었다. 이 경우, 상기 급전 선로를 상기 급전부에 납땜하기 위하여 상기 방사체를 도금 물질, 예를 들어 구리와 주석의 화합물질로 도금하여야 했다. 결과적으로, 도금 공정이 추가적으로 수행되어야 해서 안테나 제조 비용이 증가되었다. 그러나, 본 발명의 안테나에서는 급전 선로(618 또는 628)가 발룬부(612 또는 622)에 직접적으로 연결되지 않고 발룬부(616 또는 626)와 용량 결합한다. 즉, 급전 선로(618 또는 628)가 발룬부(612 또는 622)에 납땜으로 연결되지 않기 때문에, 방사체를 도금할 필요가 없다. 따라서, 상기 안테나를 제조하는 공정이 간단하여지고 제조 비용이 감소될 수 있다.
세번째, 종래의 안테나 구조에서는 방사체 자체가 반사판을 관통한 후 전력 분배기에 연결되므로, 납땜이 수행될 부분이 많았다. 그러나, 본 발명의 안테나에서는 방사체가 반사판(100)의 상면 위에만 배열되고 급전 선로(618 또는 628)만이 전력 분배기에 연결되므로, 납땜을 수행할 부분의 수가 상당히 감소할 수 있다. 실제적으로 방사체를 전력 분배기에 연결하여보면, 종래의 안테나에 비하여 본 발명의 안테나에서의 납땜 부분이 약 67% 감소될 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 납땜으로 인한 비용이 절감될 수 있고 납땜을 수행하기 위한 공정 시간이 감소될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 안테나는 종래의 안테나에 비하여 제조 공정 단계 및 시간을 단축시킬 수 있으며, 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 안테나는 저가로 우수한 전기적 특성을 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배열 안테나를 도시한 도면이고, 도 8 내지 도 10은 도 7의 다중 배열 안테나의 전기적 특성을 도시한 도면들이다.
도 7에 도시된 바와 같이 8개의 제 1 방사체들을 배열시키고 8개의 제 2 방사체들을 배열시킨 후 전기적 특성을 실험하였다. 다만, 상기 방사체들은 도 3과 같이 배열되었다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다중 대역 안테나의 반사 손실은 790㎒ 내지 960㎒ 대역에서 21㏈ 이상을 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 상기 다중 대역 안테나는 우수한 반사 손실 특성을 가진다.
도 9를 참조하면, -4T 경사각으로 구현된 다중 대역 안테나의 격리도(Isolation)는 790㎒ 내지 960㎒ 대역에서 35㏈ 이상을 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 상기 다중 대역 안테나는 우수한 격리도 특성을 가진다. 결론적으로, 본 발명의 다중 대역 안테나는 저가 및 소형으로 구현하면서도 우수한 격리도 특성을 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다중 대역 안테나의 수평 빔 지향각(beam pointing error)이 ±2.5도보다 작고, 수평 빔 지향비(tracking error)가 1.5㏈보다 작음을 확인할 수 있다. 즉, 상기 다중 대역 안테나는 우수한 빔 포인팅 에러 및 트랙킹 에러를 가진다.
정리하면, 본 발명의 다중 대역 안테나는 반사 손실, 격리도 특성, 빔 포인팅 에러 및 트랙킹 에러 등과 같은 전기적 특성 면에서 우수하며, 저가 및 소형으로 구현될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 반사판;
    상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 1 빔을 형성하는 제 1 방사체들; 및
    상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 2 빔을 형성하는 제 2 방사체들을 포함하되,
    상기 제 1 방사체들 중 하나와 상기 제 2 방사체들 중 하나는 상기 반사판의 길이 방향으로 가상의 제 1 라인 상에 배열되고, 상기 제 1 방사체들 중 다른 하나와 상기 제 2 방사체들 중 다른 하나는 가상의 제 2 라인 상에 배열되며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 대각선 방향으로 위치하고, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 대각선 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 1 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 2 방사 패턴을 출력하며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 3 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 4 방사 패턴을 출력하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 라인 상에는 제 1 방사체, 제 2 방사체, 제 2 방사체 및 제 1 방사체가 순차적으로 배열되고, 상기 제 2 라인 상에는 제 2 방사체, 제 1 방사체, 제 1 방사체 및 제 2 방사체가 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 라인 상에 제 1 방사체가 배열되면 상기 제 2 라인 상에는 상기 제 1 방사체와 마주보는 제 2 방사체가 배열되며, 상기 제 1 방사체와 상기 제 2 방사체는 동일한 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상호 마주보는 제 1 방사체 및 제 2 방사체는 각기 복수의 방사 부재들을 포함하되,
    상기 제 1 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 2 방사체와 마주보는 부분은 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지며, 상기 제 2 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 1 방사체와 마주보는 부분은 상기 제 2 방사체의 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  6. 제5항에 있어서, 상기 모든 방사 부재들은 각기 절곡되는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  7. 제1항에 있어서, 상호 마주보는 제 1 방사체 및 제 2 방사체는 각기 복수의 방사 부재들을 포함하되,
    상기 제 1 방사체의 방사 부재들은 모두 동일한 물리적 길이를 가지되 상기 방사 부재들 중 상기 제 2 방사체와 마주보는 부분에 제 1 유전체 부재가 결합되고, 상기 제 2 방사체의 방사 부재들은 모두 동일한 물리적 길이를 가지되 상기 방사 부재들 중 상기 제 1 방사체와 마주보는 부분에 제 2 유전체 부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다중 배열 안테나는,
    상기 반사판 위에 배열된 절연부를 더 포함하고,
    상기 제 1 방사체는 상기 절연부 위에 위치하며, 급전부, 상기 급전부와 연결된 제 1 방사 부재, 발룬부 및 상기 발룬부와 연결된 제 2 방사 부재를 가지되,
    상기 급전부에는 제 1 공간이 형성되고, 상기 발룬부에는 제 2 공간이 형성되며, 급전 선로가 상기 제 1 공간을 통과하여 상기 발룬부의 제 2 공간 내로 길이 연장되고, 상기 급전 선로는 상기 발룬부와 용량 결합하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  9. 제1항에 있어서, 상기 모든 방사체들 사이에는 각기 초크 부재가 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  10. 반사판;
    상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 1 빔을 형성하는 제 1 방사체들; 및
    상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 2 빔을 형성하는 제 2 방사체들을 포함하되,
    상기 제 1 방사체들 중 하나와 상기 제 2 방사체들 중 하나는 상기 반사판의 길이 방향으로 제 1 라인을 형성하고, 상기 제 1 방사체들 중 다른 하나와 상기 제 2 방사체들 중 다른 하나는 제 2 라인을 형성하며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 1 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 2 방사 패턴을 출력하며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 3 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 4 방사 패턴을 출력하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 대각선 방향으로 위치하고, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 대각선 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  12. 제10항에 있어서, 상호 마주보는 제 1 방사체 및 제 2 방사체는 각기 복수의 방사 부재들을 포함하되,
    상기 제 1 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 2 방사체와 마주보는 부분은 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지며, 상기 제 2 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 1 방사체와 마주보는 부분은 상기 제 2 방사체의 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  13. 제10항에 있어서, 상호 마주보는 제 1 방사체 및 제 2 방사체는 각기 복수의 방사 부재들을 포함하되,
    상기 제 1 방사체의 방사 부재들은 모두 동일한 물리적 길이를 가지되 상기 방사 부재들 중 상기 제 2 방사체와 마주보는 부분에 제 1 유전체 부재가 결합되고, 상기 제 2 방사체의 방사 부재들은 모두 동일한 물리적 길이를 가지되 상기 방사 부재들 중 상기 제 1 방사체와 마주보는 부분에 제 2 유전체 부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  14. 제10항에 있어서, 상기 다중 배열 안테나는,
    상기 반사판 위에 배열된 절연부를 더 포함하고,
    상기 제 1 방사체는 상기 절연부 위에 위치하며, 급전부, 상기 급전부와 연결된 제 1 방사 부재, 발룬부 및 상기 발룬부와 연결된 제 2 방사 부재를 가지되,
    상기 급전부에는 제 1 공간이 형성되고, 상기 발룬부에는 제 2 공간이 형성되며, 급전 선로가 상기 제 1 공간을 통과하여 상기 발룬부의 제 2 공간 내로 길이 연장되고, 상기 급전 선로는 상기 발룬부와 용량 결합하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  15. 반사판;
    상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 1 빔을 형성하며, 복수의 방사 부재들을 가지는 제 1 방사체들; 및
    상기 반사판의 일면 위에 배열되면서 제 2 빔을 형성하며, 복수의 방사 부재들을 가지는 제 2 방사체들을 포함하되,
    상기 제 1 방사체들 중 하나와 상기 제 2 방사체들 중 하나는 상기 반사판의 길이 방향으로 제 1 라인을 형성하고, 상기 제 1 방사체들 중 다른 하나와 상기 제 2 방사체들 중 다른 하나는 제 2 라인을 형성하며, 상기 제 1 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 2 방사체와 마주보는 부분은 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지며, 상기 제 2 방사체의 방사 부재들 중 상기 제 1 방사체와 마주보는 부분은 상기 제 2 방사체의 다른 방사 부재 부분보다 작은 전기적 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제 1 방사체의 방사 부재들은 모두 동일한 물리적 길이를 가지되 상기 방사 부재들 중 상기 제 2 방사체와 마주보는 부분과 상기 제 1 방사체의 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하는 방사 부재 부분에는 제 1 유전체 부재가 결합되고, 상기 제 2 방사체의 방사 부재들은 모두 동일한 물리적 길이를 가지되 상기 방사 부재들 중 상기 제 1 방사체와 마주보는 부분과 상기 제 1 방사체의 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하는 방사 부재 부분에는 제 2 유전체 부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 1 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 대각선 방향으로 위치하고, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체와 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 대각선 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제 1 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 1 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 1 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 2 방사 패턴을 출력하며, 상기 제 1 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 1 라인을 기준으로 상기 제 2 라인과 반대 방향으로 제 3 방사 패턴을 출력하고, 상기 제 2 라인 상에 배열된 제 2 방사체는 상기 제 2 라인을 기준으로 상기 제 1 라인과 반대 방향으로 제 4 방사 패턴을 출력하는 것을 특징으로 하는 다중 배열 안테나.
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