WO2015068961A1 - 안테나 방사소자 및 다중대역 안테나 - Google Patents

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WO2015068961A1
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antenna
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cup
reflector
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PCT/KR2014/009827
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윌슨 존스튜어트
김순욱
임재환
이성하
김승화
한재호
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주식회사 케이엠더블유
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an antenna suitable for use in a mobile communication base station (PCS, Cellular, IMT-2000, etc.) or a repeater, and more particularly, to an antenna radiating element suitable for implementing a dual polarization antenna and a multiband antenna using the same. will be.
  • a multiband antenna such as a dual band antenna or a triple band antenna is indispensably required.
  • the multi-band antenna has a structure in which the antenna of the high frequency band is inserted in the antenna installation space of the low frequency band in the same space, while reducing the interference effect between devices as much as possible, so that the antenna area, in particular, the width of the antenna can be efficiently designed do.
  • Korean Patent Publication No. 10-2010-0033888 name: “double-band dual polarization antenna for mobile communication base station”
  • the multiband antenna as disclosed in the above patent publication No. 10-2010-0033888 typically has at least a length in which the first radiation modules of the low frequency band and the second and / or third radiation modules of the high frequency band are upright in the longitudinal direction. It has a structure appropriately disposed on one reflector.
  • the first radiation modules may be arranged in a vertical line
  • the second and / or third radiation modules may be arranged in a vertical line, respectively, on the left and right sides of the first radiation elements.
  • each of the first radiating modules and the second and third radiating modules is orthogonal to each other, which are generally combined in four directions of four radiating elements, and are generally aligned with +45 degrees and -45 degrees with respect to the vertical (or horizontal). It has a structure that generates two linear polarizations (ie, X polarizations).
  • a radiating element covering a band in which the fractional band width is about 45% is provided.
  • Such radiating elements may have operating characteristics, for example, in the band 1710-2690 MHz.
  • an object of the present invention is to provide an antenna radiating element and a multi-band antenna to have a more optimized structure, to enable the optimization of the antenna size to bring ease of antenna design, and to have more stable characteristics. have.
  • Another object of the present invention is to provide an antenna radiating element and a multi-band antenna to reduce the interference between the radiating elements, to narrow the width of the antenna more, or to facilitate the implementation of a multi-band antenna within a limited width. .
  • a multi-band antenna in a multi-band antenna; A reflector providing a ground plane; A first radiation module for a first frequency band installed on the reflector; A second radiation module for a second frequency band which is installed to be stacked on the first radiation module;
  • the first radiating module is composed of first to fourth radiating elements, which are configured to be symmetrically combined in a planar manner as a whole; Each of the first to fourth radiating elements comprises a cup-shaped radiation arm and a support for holding the radiation arm fixed to the reflector;
  • the second radiation module is installed on each radiation arm of the first to fourth radiation elements;
  • the bottom surface of the cup shape of each of the radiation arms of the first to fourth radiating elements is designed to have a predetermined area for providing a ground plane to the second radiation module installed on the upper side.
  • the antenna radiating element; A radiation arm in the form of a cup; And a support for fixedly supporting the radiation arm on the reflector of the antenna.
  • the cup form of each of the radiation arms of the radiating element is in the form of a cup that is stepped so that the upper part is wider and the lower part is narrow, and is generally a rectangular cup shape.
  • the radiating element and the multi-band antenna according to the present invention has a more optimized structure, it is possible to optimize the antenna size can bring the ease of antenna design, and have a more stable characteristics. In particular, it is possible to reduce the interference between the radiating elements, to narrow the width of the antenna more, or to implement a multi-band antenna within a limited width.
  • FIG. 1 is a planar structural diagram of an antenna radiating element and a multi-band antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view of one of the radiating elements of the first radiation module of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the first radiation module of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an X polarization generation state of the first radiation module of FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a multi-band antenna according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 1 is a planar structural diagram of an antenna radiating element and a multi-band antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a radiating element of one of the first radiating modules of FIG.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the first radiation module in Figure 1
  • Figure 5 is a schematic diagram showing the X polarization generation state of the first radiation module in Figure 1
  • one first radiation module 10 11, 12, 13, 14 on one reflector plate 5
  • 1, 20-2, 20-3, and 20-4 are shown as an example of a multi-mode antenna having a structure installed.
  • a multi-mode antenna is for a first frequency band (for example, 698 to 960 MHz band) installed on a reflector 5 serving as a ground plane.
  • the first radiation module 10 is basically provided.
  • the first radiation module 10 is configured by combining the first to fourth radiation elements 11, 12, 13, and 14 symmetrically on a plane as a whole, and each of the first to fourth radiation elements 11 and 12. , 13, 14 is configured to include a cup-shaped radiation arm (110, 120, 130, etc.) and the support (112, 122, 132, etc.) for supporting the radiation arm.
  • the first to fourth radiating elements 11, 12, 13, and 14 may have only the same structure in different arrangement directions and positions.
  • the radiation arms 110 (110a, 110b) of the first radiating element 11 may have a cup shape in which the upper portion 110a is wide and the lower portion 110b is narrowed, and the cup shape is generally square. Can be.
  • the radiation arms 120, 130, etc. of the second to fourth radiation arms 12, 13, 14, and the support bases 122, 132, etc. are similarly comprised.
  • the first to fourth radiation arms 11, 12, 13, 14 are, for example, portions corresponding to upper right, lower right, lower left and upper left, respectively, in the overall form of the first radiation module 10.
  • FIG. The structure is formed sequentially.
  • the first feed line 31 of the stripline structure is the first and third radiation element (11, 13 is installed to be supported by the supports 112 and 132 of the first and third radiating elements 11 and 13 so as to transmit a signal to the radiation arms 110 and 130 in a non-contact coupling manner
  • the second feed line 32 Is connected to the support base 122 of the second and fourth radiating elements 12 and 14 to transmit a signal in a non-contact coupling manner with the radiation arms 120 and the like of the second and fourth radiating elements 12 and 14. It is installed to be supported. Since each support (112, 122, 132, etc.) electrically acts as a ground end for the stripline, the length of each support is designed according to ⁇ / 4 of the wavelength of the corresponding processing signal, thus opening (grounded) To be
  • each support (112, 122, 132, etc.) is formed with a parallel surface configured to maintain a predetermined separation distance while facing the stripline of the first, second feed line (31, 32), each Between the parallel surfaces of the supports 112, 122, 132, etc., and the strip lines of the first and second feed lines 31, 32 support appropriate feed lines and maintain a constant spacing of the feed lines and the supports.
  • Spacers 41, 42, 43, and 44 of the structure may be installed at preset positions.
  • the radiation arm 110 of the first radiating element 11 and the radiation arm 130 of the third radiating element 13 are the entire first radiating element.
  • +45 degrees polarization is formed relative to the vertical axis, and the radiation arms 120 and the like of the second and fourth radiating elements 12 and 14 form -45 degrees polarization. .
  • Etc. includes a second radiation module 20-1, 20-2, 20- that generates X polarization for a first frequency band (for example, a wide band of 1710 to 2690 MHz band) according to an embodiment of the present invention. 3, 20-4) are installed respectively.
  • Each of the second radiation modules 20-1, 20-2, 20-3, and 20-4 may be implemented by adopting conventional radiation elements provided in various structures, such as a dipole type.
  • the second radiation module 20-3 is installed at the center of the bottom surface of the cup-shaped radiation arm 130 of the second radiation element 13.
  • the radiation arm The bottom surface of the 130 is installed and fixed to the corresponding second radiation module (20-3) by screw coupling, and also a plurality of screw holes for the power supply line installation of the second radiation module (20-3) ( 134 is shown.
  • the radiation arms 110, 120, 130, etc. of the first to fourth radiating elements 11-14 have a cup shape.
  • a sufficient ground plane is provided to the second radiation modules 20-1, 20-2, 20-3, and 20-4, in which the bottom surface of the cup-shaped large area is installed on the upper side. If it is possible to consider installing the above and the second radiation module stacked on top of the first radiation module in order to reduce the overall size of the antenna, the practical difficulty is that it cannot give sufficient ground characteristics to the second radiation module. Is the point.
  • Ground plane symmetry of the radiating element is a very important factor in the radiation pattern characteristics, in the present invention to solve this problem through the radiating element of each cup type of the first radiating module as described above.
  • the second radiation module 20-1 serves to eliminate (or reduce) the influence of the first radiation module 10 on the two radiation modules 20-1, 20-2, 20-3, and 20-4. , 20-2, 20-3, 20-4) is stable and helps to make the beam width of the radiation pattern symmetrical.
  • cup shape of the radiation arms (110, 120, 130, etc.) of each of the first to fourth radiating elements (11-14) may have a simple shape, in the present embodiment, the upper portion (110a, 120a, 130a, etc.) It can be seen that the wider, the lower portion (110b, 120b, 130b, etc.) has a narrow cup shape.
  • the optimized radiation pattern can be formed according to the radiation characteristics of the first radiation module 10 and the second radiation module 20, for example, the bottom of the cup shape (110b, 120b, 130b, etc.) Is designed in consideration of the distance from the second radiation module 20 so that the radiation characteristics of the second radiation module (20-1, 20-2, 20-3, 20-4) installed therein can be optimized,
  • the upper portion of the cup form (110a, 120a, 130a, etc.) is designed in consideration of the distance from the other radiation module (radiation arm) of the first installed around.
  • the second radiation module 20 may be stacked on the first radiation module 10 of the present invention.
  • the radiation elements of the first radiation module having a relatively low frequency band may be formed in the first radiation module 10. It can be seen that while acting as a radiating element of the frequency band, and serves as the ground of the second radiating module. That is, the radiating elements of the first radiating module serve as the reflecting plate of the second radiating module.
  • FIG. 6 is a plan view of a multi-band antenna according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 6A illustrates a structure in which a plurality of second radiation modules are stacked, which may have the same structure as that illustrated in FIGS. 1 to 5.
  • a structure in which one radiation module 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, etc., is disposed on the reflector 5 at a proper distance from each other vertically is shown.
  • the interval between the first radiation modules is appropriately set in consideration of the radiation characteristics of the first radiation module and the radiation characteristics of the second radiation module as a whole.
  • Figure 6 (b) has a first radiation in which a plurality of second radiation module is stacked, which may have the same structure as the structure shown in Figures 1 to 5
  • a structure is shown in which the modules 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-4, etc. are disposed on the reflecting plate 5 at a proper distance from each other vertically.
  • the spacing between the first radiation modules is appropriately set in consideration of the overall radiation characteristics of the first radiation modules and the second radiation modules.
  • first radiation modules are arranged in a single column on a single reflective plate
  • first radiation module in another embodiment of the present invention, It may have a structure in which a plurality of vertically arranged in two or more columns.
  • all or at least some of the first radiation modules may be installed to stack the second radiation modules.
  • the second radiation module is always installed on the first radiation module in a form in which the stack is described as an example, but it is indicated by reference numeral 10-6 in FIG. 6A, and FIG. 6B. As shown by reference numeral 10-5, the second radiation module is not stacked, it may be possible to be installed alone the first radiation module.

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Abstract

본 발명은 다중대역 안테나에 있어서; 그라운드 평면을 제공하는 반사판과; 반사판 상에 설치되는 제1주파수 대역용 제1방사모듈과; 제1방사모듈 상에 적층되게 설치되는 제2주파수 대역용 다수의 제2방사모듈을 포함하며; 제1방사모듈은 전체적으로 평면상 사방 대칭적으로 조합되어 구성되는 제1 내지 제4방사소자로 구성되며; 제1 내지 제4방사소자는 각각 컵 형태의 방사 암(arm)과, 방사 암을 반사판에 고정되게 지지하는 지지대를 포함하여 구성되며; 제2방사모듈은 제1 내지 제4방사소자의 각 방사 암에 설치되며; 제1 내지 제4방사소자의 각 방사 암의 컵 형태의 밑면은 상측에 설치되는 제2방사모듈에 그라운드 평면을 제공하기 위한 미리 설정된 면적을 가지도록 설계된다.

Description

안테나 방사소자 및 다중대역 안테나
본 발명은 이동통신(PCS, Cellular, IMT-2000 등) 기지국이나 중계기에 사용되기에 적합한 안테나에 관한 기술로서, 특히, 이중편파 안테나를 구현하기에 적합한 안테나 방사소자 및 이를 이용한 다중대역 안테나에 관한 것이다.
현재, 이동 통신의 보편화 및 무선 광대역 데이터 통신의 활성화에 따라, 부족한 주파수 대역을 충분히 확보하기 위하여 다양한 주파수 대역을 가용 주파수 대역화하고 있다. 주로 사용되는 주파수 대역은 저주파 대역(698~960MHz)과 고주파 대역(1.71~2.17GHz 또는 2.3~2.7GHz)이다. 또한 다중 안테나 기반의 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술은 데이터 전송속도를 높이기 위한 필수적인 기술로서 LTE(Long Term Evolution), Mobile WiMAX 등의 최근 이동통신 네트워크 시스템에 적용되고 있다.
그런데 다양한 주파수 대역에서 MIMO를 지원하기 위하여 다수의 안테나를 설치하려면 설치비용의 증가는 물론, 실제 외부 환경에서는 안테나를 설치할 타워 공간에 대한 제약이 발생한다. 따라서 이중대역 안테나 또는 삼중대역의 안테나와 같은 다중대역 안테나가 필수적으로 요구되고 있다. 다중대역 안테나는 저주파 대역의 안테나 설치 공간에 고주파 대역의 안테나를 동일 공간에, 최대한 소자간 간섭 영향을 줄이면서 삽입하는 구조를 가져서, 안테나 면적, 특히, 안테나의 폭이 최대한 효율적으로 설계될 수 있도록 한다. 이와 같은 다중대역 안테나의 예로는, 본 출원인에 의해 선출원된 국내 특허 공개번호 제10-2010-0033888호(명칭: "이동통신 기지국용 이중대역 이중편파 안테나", 발명자: 문영찬, 최오석, 공개일: 2010년 03월 31일)에 개시된 바를 예로 들 수 있다.
상기 특허 공개번호 제10-2010-0033888호에 개시된 바와 같은 다중대역 안테나는 통상, 저주파수 대역의 제1방사모듈들과, 고주파수 대역의 제2 및/또는 제3방사모듈들이 길이방향으로 직립하는 적어도 하나의 반사판 상에 적절히 배치되는 구조를 가진다. 예를 들어, 제1방사모듈들의 수직으로 일렬로 배열되며, 제2 및/또는 제3방사모듈들이 제1방사소자들의 좌우측에 각각 수직으로 일렬로 배열되는 구조로 배치될 수 있다. 이때, 제1방사모듈들 및 제2, 제3방사모듈들 각각은 통상, 4개의 방사소자들의 4방향에서 조합되어, 전체적으로 수직(또는 수평)에 대하여 +45도와 -45도로 정렬되는, 서로 직교하는2개의 선형 편파(즉, X편파)를 발생하는 구조를 가진다.
한편, 최근들어, 광대역 특성을 가지는 방사소자 및 방사모듈이 요구되면서, 비대역폭(fractional band width)이 약 45%가량되는 대역을 포괄하는 방사소자가 제공되고 있다. 그러한 방사소자는 예를 들어, 1710 ~ 2690 MHz 대역의 동작 특성을 가질 수 있다. 이러한, 광대역 방사소자를 이용하여 다중대역 안테나를 구현할 경우에는 각 대역의 소자간의 간섭 문제가 더욱 심각하게 대두되며, 이는 다중대역 안테나의 효율적인 설계시 매우 극복하기 어려운 부분으로 작용한다.
따라서, 본 발명의 목적은 보다 최적화된 구조를 가지며, 안테나 사이즈의 최적화를 가능하게 하여 안테나 설계의 용이성을 가져올 수 있으며, 보다 안정적인 특성을 가질 수 있도록 하기 위한 안테나 방사소자 및 다중대역 안테나를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 방사소자간의 간섭을 줄이며, 안테나의 폭을 보다 좁힐 수 있도록 하거나, 한정된 폭 내에서 다중대역 안테나의 구현이 용이할 수 있도록 하기 위한 안테나 방사소자 및 다중대역 안테나를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 견지에 따르면, 다중대역 안테나에 있어서; 그라운드 평면을 제공하는 반사판과; 상기 반사판 상에 설치되는 제1주파수 대역용 제1방사모듈과; 상기 제1방사모듈 상에 적층되게 설치되는 제2주파수 대역용 제2방사모듈을 포함하며; 상기 제1방사모듈은 전체적으로 평면상 사방 대칭적으로 조합되어 구성되는 제1 내지 제4방사소자로 구성되며; 상기 제1 내지 제4방사소자는 각각 컵 형태의 방사 암(arm)과, 상기 방사 암을 상기 반사판에 고정되게 지지하는 지지대를 포함하여 구성되며; 상기 제2방사모듈은 상기 제1 내지 제4방사소자의 각 방사 암에 설치되며; 상기 제1 내지 제4방사소자의 상기 각 방사 암의 컵 형태의 밑면은 상측에 설치되는 상기 제2방사모듈에 그라운드 평면을 제공하기 위한 미리 설정된 면적을 가지도록 설계됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 안테나 방사소자에 있어서; 컵 형태의 방사 암과; 상기 방사 암을 상기 안테나의 반사판 상에 고정되게 지지하는 지지대를 포함함을 특징으로 한다.
상기에서, 방사소자의 각각의 방사 암의 컵 형태는, 상부가 넓게 하부가 좁아지게 단차진 컵 형태이며, 전체적으로 사각형의 컵 형태이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 방사소자 및 다중대역 안테나는 보다 최적화된 구조를 가지며, 안테나 사이즈의 최적화를 가능하게 하여 안테나 설계의 용이성을 가져올 수 있으며, 보다 안정적인 특성을 가질 수 있다. 특히, 방사소자간의 간섭을 줄이며, 안테나의 폭을 보다 좁힐 수 있도록 하거나, 한정된 폭 내에서 다중대역 안테나의 구현이 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 방사소자 및 다중대역 안테나의 평면 구조도
도 2는 도 1의 일 측면도
도 3은 도 1 중 제1방사모듈 중 하나의 방사소자의 사시도
도 4는 도 1 중 제1방사모듈의 A-A'부분 절단면도
도 5는 도 1 중 제1방사모듈의 X 편파 발생 상태를 나타낸 개략도
도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 다중대역 안테나의 평면 구조도
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 방사소자 및 다중대역 안테나의 평면 구조도이며, 도 2는 도 1의 일 측면도, 도 3은 도 1 중 제1방사모듈 중 하나의 방사소자(예를 들어 제3방사소자)의 사시도, 도 4는 도 1 중 제1방사모듈의 A-A'부분 절단면도, 도 5는 도 1 중 제1방사모듈의 X 편파 발생 상태를 나타낸 개략도로서, 도 1 내지 도 5에서는, 하나의 반사판(5) 상에 하나의 제1방사모듈(10: 11, 12, 13, 14)과, 제1방사모듈(10) 상에 4개의 제2방사모듈(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)이 설치된 구조의 다중모드 안테나를 예를 들어 도시하고 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중모드 안테나는 그라운드 평면 역할을 하는 반사판(5) 상에 설치되는, 제1주파수 대역(예를 들어, 698~960MHz 대역)용 제1방사모듈(10)을 기본적으로 구비한다. 제1방사모듈(10)은 제1 내지 제4방사소자(11, 12, 13, 14)가 전체적으로 평면상 사방 대칭적으로 조합되어 구성되는데, 각각의 제1 내지 제4방사소자(11, 12, 13, 14)는 컵 형태의 방사 암(arm)(110, 120, 130 등)과, 해당 방사 암을 지지하는 지지대(112, 122, 132 등)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 내지 제4방사소자(11, 12, 13, 14)는 배치 방향 및 위치만 다를 뿐, 모두 동일한 구조를 가질 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 제1방사소자(11)의 방사 암(110: 110a, 110b)은 상부(110a)가 넓게 하부(110b)가 좁아지게 단차진 컵 형태를 가질 수 있으며, 컵 형태는 전체적으로 사각형일 수 있다. 제1방사소자(11)를 반사판(5) 상에 이격되게 설치하면서 이를 지지하는 지지대(112)는, 전체적인 제1방사모듈(10)의 설치 부위에서 중앙 측에 해당하는 위치에서 방사 암(110)과 일체로 연장되어 반사판(5)에서 고정되게 구성된다. 이때 지지대(112)는 반사판(5)에 나사 결합 방식이나 용접 방식 등에 의해 고정되게 부착될 수 있다.
제2 내지 제 4방사 암(12, 13, 14)의 방사 암(120, 130 등)과 지지대(122, 132 등)도 마찬가지로 구성된다. 이러한 제1 내지 제4방사 암(11, 12, 13, 14)은 예를 들어, 전체적으로 제1방사모듈(10)의 전체적인 형태에서 각각 우측 상부, 우측 하부, 좌측 하부, 좌측 상부에 해당하는 부분 구조를 순차적으로 형성하게 된다.
한편, 도 4에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 이와 같이 구성되는 제1방사모듈(10)의 급전 구조를 살펴보면, 스트립라인 구조의 제1급전선(31)은 제1 및 제3방사소자(11, 13)의 방사 암(110, 130)과 비접촉 커플링 방식으로 신호를 전달하도록 제1 및 제3방사소자(11, 13)의 지지대(112, 132)에 지지되게 설치되며, 제2급전선(32)은 제2 및 제4방사소자(12, 14)의 방사 암(120 등)과 비접촉 커플링 방식으로 신호를 전달하도록 제2 및 제4방사소자(12, 14)의 지지대(122 등)에 지지되게 설치된다. 각 지지대(112, 122, 132 등)는 전기적으로는 스트립라인에 대해 접지단의 역할을 하므로, 각 지지대의 길이는 해당 처리 신호의 파장의 λ/4에 따라 설계되어, 오픈 상태(접지 상태)가 되도록 한다.
이때, 각 지지대(112, 122, 132 등)의 중심 종축에는 제1, 제2급전선(31, 32)의 스트립라인에 대향하면서 미리 설정된 이격 거리를 유지하도록 구성되는 평행한 면이 형성되며, 각 지지대(112, 122, 132 등)의 상기 평행한 면과 제1, 제2급전선(31, 32)의 스트립라인 간에는 해당 급전선을 지지하고 해당 급전선과 해당 지지대의 간격이 일정하게 이격되도록 유지하는 적절한 구조의 스페이서(spacer)들(41, 42, 43, 44)이 미리 설정된 위치에 설치될 수 있다.
이와 같은 급전 구조를 구비하게 되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1방사소자(11)의 방사 암(110) 및 제3방사소자(13)의 방사 암(130)은 전체 제1방사소자모듈(10)의 'X'자 편파 중에서, 수직축 대비 +45도 편파를 형성하며, 제2, 제4방사소자(12, 14)의 방사 암들(120 등)은 -45도 편파를 형성하게 된다.
상기와 같이, 제1 내지 제4방사소자(11-14)로 구성되는 제1방사모듈(10)에서, 제1 내지 제4방사소자(11-14) 각각의 방사 암(110, 120, 130 등)에는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1주파수 대역(예를 들어, 1710 ~ 2690 MHz 대역의 광대역)용 X편파를 발생하는 제2방사모듈(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)이 각각 설치된다. 제2방사모듈(20-1, 20-2, 20-3, 20-4) 각각은 다이폴 타입 등, 다양한 구조로 제공되는 통상적인 방사소자들로 그대로 채용하여 구현될 수 있다.
도 3에서는, 예를 들어, 제2방사소자(13)의 컵 형태의 방사 암(130)의 밑면 가운데 부위에 제2방사모듈(20-3)이 설치되는 예가 도시고 있으며, 이때, 방사 암(130)의 밑면에서는 해당 설치되는 제2방사모듈(20-3)을 나사 결합 등을 통해 설치 및 고정하며, 또한 제2방사모듈(20-3)의 급전 라인 설치를 위한 다수의 나사 홀(134)이 형성됨이 도시되고 있다.
이때, 상기 제1 내지 제4방사소자(11-14) 각각의 방사 암(110, 120, 130 등)이 컵 형태를 가지는 것은 매우 중요한 특징이다. 보다 상세히 설명하면, 일차적으로, 컵 형태의 넓은 면적의 밑면이 상측에 설치되는 제2방사모듈(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)에 충분한 그라운드 평면을 제공한다. 안테나의 전체 사이즈를 줄이기 위해서 상기와 제2방사모듈을 제1방사모듈의 상부에 적층적으로 설치해보려는 고려가 가능할 경우에, 실제 구현상 어려운 점은 제2방사모듈에 충분한 그라운드 특성을 줄 수 없다는 점이다. 방사소자의 그라운드 평면 대칭성은 방사패턴 특성에서 매우 중요한 요소인데, 본 발명에서는 상기와 같이 제1방사모듈의 각각의 컵 형태의 방사소자를 통해 이러한 문제점을 해소하게 된다.
또한, 제1 내지 제4방사소자(11-14) 각각의 방사 암(110, 120, 130 등)의 컵 형태의 측면은, 각각의 방사 암((110, 120, 130 등)에 설치되는 제2방사모듈(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)에 대한 제1방사모듈(10)의 영향을 제거하는(또는 줄이는) 역할을 하여, 제2방사모듈(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)의 방사 특성이 안정적이며, 방사 패턴의 빔폭을 대칭적으로 만드는데 도움을 주게 된다.
또한, 제1 내지 제4방사소자(11-14) 각각의 방사 암(110, 120, 130 등)의 컵 형태는 단순한 형태를 가질 수도 있으나, 본 실시예에서 상부(110a, 120a, 130a 등)가 넓게, 하부(110b, 120b, 130b 등)가 좁아지게 단차진 컵 형태를 가지는 것을 볼 수 있다. 이는 제1방사모듈(10) 및 제2방사모듈(20)의 방사 특성에 따라 최적화된 방사 패턴이 형성될 수 있도록 구현된 것으로서, 예를 들어, 컵 형태의 하부(110b, 120b, 130b 등)는 내부에 설치되는 제2방사모듈(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)의 방사 특성이 최적화 될 수 있도록 제2방사모듈(20)과의 간격을 고려하여 설계되며, 컵 형태의 상부(110a, 120a, 130a 등)는 주위에 설치되는 다른 제1방사모듈(의 방사 암)과의 간격을 고려하여 설계된다.
이와 같이, 본 발명의 제1방사모듈(10)에 제2방사모듈(20)이 적층되는 구조를 가질 수 있으며, 이러한 적층 구조를 살펴보면, 비교적 저주파 대역의 제1방사모듈의 방사소자들이 제1주파수 대역의 방사소자 역할을 하는 동시에, 제2방사모듈의 그라운드 역할을 수행하도록 함을 알 수 있다. 즉, 제1방사모듈의 방사소자들은 제2방사모듈의 반사판 역할을 하게 된다.
상기와 같은 구성을 가짐으로써, 종래 기술의 문제점인 대역간의 상호 영향을 줄일 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 다중대역 안테나의 평면 구조도이다. 먼저, 도 6의 (a)에 도시된 구조를 살펴보면, 도 6의 (a)에는 상기 도 1 내지 도 5에 도시된 구조와 동일한 구조를 가질 수 있는, 다수의 제2방사모듈이 적층된 제1방사모듈들(10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5 등)이 반사판(5) 상에 수직으로 서로간의 적절한 간격을 두고 배치되는 구조가 도시되고 있다. 이 경우에, 제1방사모듈들간의 간격은 해당 제1방사모듈의 방사 특성 및 제2방사모듈의 방사 특성을 전체적으로 고려하여 적절히 설정된다.
도 6의 (b)에 도시된 구조를 살펴보면, 도 6의 (b)에는 상기 도 1 내지 도 5에 도시된 구조와 동일한 구조를 가질 수 있는, 다수의 제2방사모듈이 적층된 제1방사모듈들(10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-4 등)이 반사판(5) 상에 수직으로 서로간의 적절한 간격을 두고 배치되는 구조가 도시되고 있으며, 이와 더불어, 적어도 일부의 제1방사모듈들(10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-4) 사이에는 반사판(5)에 직접 설치되는 제2방사모듈(20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9, 20-10)이 추가적으로 더 설치되는 구조가 도시되고 있다. 물론, 이 경우에, 제1방사모듈들간의 간격은 제1방사모듈들 및 제2방사모듈들의 전체 방사 특성을 고려하여 적절히 설정된다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 방사소자 및 이를 이용한 다중대역 안테나구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.
예를 들어, 상기의 설명에서는 하나의 반사판 상에 본 발명의 실시예에 따른 제1방사모듈이 다수개 수직으로 1열로 배열되는 것으로 도시하였으나, 이외에도 본 발명의 다른 실시예에서는 제1방사모듈이 다수개 수직으로 2열 이상으로 배열되는 구조를 가질 수도 있다. 물론 이 경우에 제1방사모듈들 전체 또는 적어도 일부에는 제2방사모듈이 적층되게 설치될 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는 제1방사모듈에 제2방사모듈이 항상 적층되는 형태로 설치되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 도 6의 (a)에서 참조번호 10-6으로 나타내며, 도 6의 (b)에서 참조번호 10-5로 나타낸 바와 같이, 제2방사모듈이 적층되지 않고, 제1방사모듈 단독으로 설치되는 것도 가능할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 안테나 방사소자에 있어서,
    컵 형태의 방사 암(arm)과;
    상기 방사 암을 상기 안테나의 반사판 상에 고정되게 지지하는 지지대를 포함함을 특징으로 하는 방사소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방사 암의 컵 형태는,
    상부가 넓게 하부가 좁아지게 단차진 컵 형태이며,
    전체적으로 사각형의 컵 형태임을 특징으로 하는 방사소자.
  3. 제2항에 있어서, 안테나 방사소자는,
    상기 안테나의 반사판 상에 4개소에서, 전체적으로 평면상 사방 대칭적으로 구성됨을 특징으로 하는 방사소자.
  4. 다중대역 안테나에 있어서,
    그라운드 평면을 제공하는 반사판과;
    상기 반사판 상에 설치되는 제1주파수 대역용 제1방사모듈과;
    상기 제1방사모듈 상에 적층되게 설치되는 제2주파수 대역용 제2방사모듈을 포함하며;
    상기 제1방사모듈은 전체적으로 평면상 사방 대칭적으로 조합되어 구성되는 제1 내지 제4방사소자로 구성되며;
    상기 제1 내지 제4방사소자는 각각 컵 형태의 방사 암(arm)과, 상기 방사 암을 상기 반사판에 고정되게 지지하는 지지대를 포함하여 구성되며;
    상기 제2방사모듈은 상기 제1 내지 제4방사소자의 각 방사 암에 설치되며;
    상기 제1 내지 제4방소사의 상기 각 방사 암의 컵 형태의 밑면은 상측에 설치되는 상기 제2방사모듈에 그라운드 평면을 제공하기 위한 미리 설정된 면적을 가지도록 설계됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 내지 제4방사소자의 각각의 방사 암의 컵 형태는,
    상부가 넓게 하부가 좁아지게 단차진 컵 형태이며,
    전체적으로 사각형의 컵 형태임을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제2방사모듈이 적층되는 상기 제1방사모듈은 상기 반사판 상에 수직 배열로 다수개 배치됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다수개 배치되는 제1방사모듈 사이에, 상기 제2주파수 대역용 방사모듈이 상기 반사판 상에 추가적으로 더 설치됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
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