WO2020027391A1 - Array antenna apparatus having wide elevation - Google Patents

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WO2020027391A1
WO2020027391A1 PCT/KR2018/016313 KR2018016313W WO2020027391A1 WO 2020027391 A1 WO2020027391 A1 WO 2020027391A1 KR 2018016313 W KR2018016313 W KR 2018016313W WO 2020027391 A1 WO2020027391 A1 WO 2020027391A1
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antenna
signal
mode
switch
output terminal
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PCT/KR2018/016313
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Korean (ko)
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이왕상
서동근
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경상대학교 산학협력단
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    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44Details 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • HELECTRICITY
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    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines

Definitions

  • the technique described below relates to an array antenna having a wide elevation angle.
  • antennas have been studied according to the development and change of wireless communication environment. Previous research has focused mainly on antennas having a wide azimuth angle in relation to communication service ranges. Recent antenna technologies or market environments require antennas with a wide elevation as well as azimuth. For example, 3D beamforming technology for 5G communication requires an antenna having a wide elevation angle. In addition, a dynamic communication environment in which various IoT devices exist requires an antenna having a wide elevation angle for smooth communication between objects having different heights (height).
  • An array antenna device having a wide elevation angle is a first mode in which there is no phase difference between a first antenna emitting a first beam, a second antenna emitting a second beam, and a signal transmitted to the first antenna and the second antenna.
  • a power feeding device providing a second mode in which a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees.
  • the power feeding device controls the first mode and the second mode to be repeatedly performed, and the first antenna and the second antenna are horizontally disposed on a z-axis and have a distance within half-wavelength from each other.
  • an array antenna device having a wide elevation angle A first antenna radiating a first beam, a second beam radiating a second beam, a second antenna perpendicular to the first antenna, a third beam radiating a third antenna, a third antenna parallel to the first antenna, and a fourth beam A fourth antenna perpendicular to the third antenna while radiating, a first mode without a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the third antenna and between a signal transmitted to the first antenna and the third antenna
  • the first power supply providing the second mode having a phase difference of 90 degrees, and in the third mode and the second antenna and the fourth antenna without a phase difference between the signals transmitted to the second antenna and the fourth antenna.
  • a second power feeding device providing a fourth mode in which the phase difference between the signals to be transmitted is 90 degrees.
  • the power feeding device controls the first mode and the second mode to be repeatedly performed, and the third mode and the fourth mode are repeatedly performed, and the first antenna and the third antenna are on the z axis. They are arranged horizontally and have a distance within half-waves from each other.
  • the Y-axis horizontal array antenna device having a wide elevation angle is linearly arranged at intervals within a half wavelength in the Y-axis direction from the first antenna in a first XY plane in which the first antenna radiates a first beam, and the first antenna is disposed.
  • a second antenna radiating a second beam, a reflector disposed in a second XY plane having a spacing greater than a quarter wavelength from the first XY plane, and a signal transmitted to the first antenna and the second antenna
  • a first mode without a phase difference a second mode in which a phase difference between a signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees, and a phase difference occurs in a signal transmitted to the second antenna and the first antenna
  • a power supply device providing a third mode in which a phase difference between the signal transmitted to the second antenna is 90 degrees and a phase difference occurs in the signal transmitted to the first antenna.
  • the power feeding device controls the first mode, the second mode, and the third mode to be repeatedly performed.
  • a Y-axis horizontal array antenna device having a wide elevation angle includes a first array antenna including a first antenna and a second antenna linearly disposed at intervals within half-wavelength along a Y-axis direction in a first XY plane, the first array A first reflector disposed parallel to the first XY plane at a separation distance greater than 1/4 wavelength in the Z axis direction from the antenna, a third antenna arranged linearly at intervals within a half wavelength along the X axis direction in the first XY plane; A second array antenna including a third antenna, a second reflector disposed parallel to the first XY plane at a separation distance greater than a quarter wavelength from the second array antenna in a Z-axis direction, the time-dependent A first feeding device for controlling a section having a phase difference of 0 degrees and a section having 90 degrees to be repeated between a first antenna and a signal transmitted to the second antenna;
  • a second power feeding device that controls a section in which a phase difference between a signal transmitted to the third antenna and the fourth antenna is 0 degrees and a section having 90 degrees is repeated as time passes.
  • the Y-axis horizontal array antenna device having a wide elevation angle includes a first antenna that radiates a first beam, and a distance within half-wavelength in the Y-axis direction from the first antenna in a first XY plane in which the first antenna is disposed.
  • a second antenna radiating a second beam, a waveguide disposed in a second XY plane having a distance greater than a quarter wavelength from the first XY plane, and in the first antenna and the second antenna.
  • a first mode in which there is no phase difference between the transmitted signals a second mode in which a phase difference between the signals transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and a phase difference occurs in a signal transmitted to the second antenna
  • a power feeding device providing a third mode in which a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and a phase difference occurs in a signal transmitted to the first antenna.
  • the waveguide is disposed in front of the first antenna and the second antenna, and the power supply device controls the first mode, the second mode, and the third mode to be repeatedly performed.
  • the technique described below dynamically adjusts a signal phase supplied to a plurality of linear array antennas to form a beam having a wide elevation angle in which broad side shaving and end-fire beams are combined.
  • 1 is an example of an IoT environment for performing wireless communication.
  • 3 is an example of a z-axis horizontal array antenna.
  • FIG. 4 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIG.
  • FIG. 5 is an example of the antenna radiation pattern of FIG.
  • FIG. 6 is an example of a z-axis array antenna.
  • FIG. 7 is an example of a structure of a power feeding device for the horizontal array antenna of FIG. 6.
  • FIG. 8 is an example of a structure of a power feeding device for the vertically arranged antenna of FIG. 6.
  • FIG. 9 is an example of the antenna radiation pattern of FIG.
  • FIG. 10 is an example of a Y-axis horizontal array antenna device.
  • FIG. 11 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device.
  • FIG. 12 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device.
  • FIG. 13 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIGS. 10 to 12.
  • FIG. 14 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 10.
  • FIG. 15 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 11.
  • FIG. 16 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 12.
  • 17 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device.
  • FIG. 18 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIG.
  • 20 is an example illustrating a combined form of a radiation pattern formed by the antenna device of FIG. 17.
  • first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, but merely for distinguishing one component from other components. Only used as For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may be referred to as the first component without departing from the scope of the technology described below.
  • each process constituting the method may occur differently from the stated order unless the context clearly indicates a specific order. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • the vehicle 21 performs vehicle to vehicle (V2V) communication with another vehicle 22. Furthermore, the vehicle can communicate with the infrastructure installed around the road.
  • the vehicle 21 communicates (V2I: Vehicle to Infra) with the infrastructure 10 disposed above the building.
  • the infrastructure 10 may be a device such as an AP that collects surrounding information.
  • Vehicle 22 communicates with satellite 5 in the air. Drones have a similar communication environment.
  • the drone 31 can communicate with other drones 32 (U2U: UAV to UAV). In addition, the drone 31 may communicate with the satellite 50. In this way, an object such as a vehicle or a drone is not in a horizontal plane, and can communicate with an object having a large height (altitude) difference.
  • the current antenna has a problem that the gain is high only in the limited elevation range.
  • the World Radio Conference (WRC) under the International Telecommunication Union (ITU) has distributed the 5030-5150 MHz band for ground control of unmanned aerial vehicles worldwide.
  • the band 5030 ⁇ 5150MHz was allocated to create an environment capable of communication up to several km.
  • the array antenna described below can also serve a 5000 MHz band.
  • the technique described below relates to an array antenna.
  • the technique described below relates to an array antenna for generating multiple beams.
  • the technology described below relates to an array antenna supporting a wide elevation range.
  • the array antenna is briefly described first.
  • Array antennas do not have various radiation patterns. Developers can use array antennas when they want to develop antennas with a specific directivity (radiation pattern). Array antennas include arrays using two or more antenna elements simultaneously.
  • An array antenna may produce a uniform radiation pattern by arranging the antenna elements in a predetermined shape (geometrically).
  • antennas There are various kinds of antennas according to the arrangement of the antenna elements.
  • a linear array antenna is an antenna in which an array element center is disposed along a straight line. The spacing between the antenna elements in the linear array antenna can be constant.
  • the array antenna also controls the phase of the current supplied to the arrayed antenna elements to produce the desired radiation pattern.
  • the array antenna electrically controls the amplitude and / or phase of the feed signal (current) supplied to the antenna element to produce a specific radiation pattern.
  • Phase adjustment may use a phase shifter.
  • the amplitude adjustment may use an attenuator.
  • the array antenna described below is a linear array antenna.
  • the antenna element constituting the array antenna is a dipole antenna.
  • other types of antennas such as a monopole antenna, a loop antenna, a yagi antenna, a Vivaldi antenna, and a quasi-yagi antenna may be used.
  • 2 is an example of a broad side arrangement and an end-fire arrangement for N linear array antennas.
  • 2 (A) is an example of a linear array antenna.
  • 2A shows an example in which N antenna elements are arranged in a horizontal state on the z axis.
  • 2 (A) is a linear array antenna including seven dipole antennas.
  • 2 (A) assumes that the spacing between antenna elements is within half wavelength. For example, the spacing between successive antenna elements may be 1 / 4 ⁇ .
  • FIG. 2B is an example of a broad side arrangement for the array antenna of FIG. 2A.
  • the broad side arrangement produces maximum radiation in a direction perpendicular to the plane of the arrangement.
  • 2 (B) shows an example where the maximum radiation occurs in the direction perpendicular to the z axis.
  • the antenna elements do not have a phase difference.
  • 2 (C) is an example of an end-fire arrangement for the array antenna of FIG. 2 (A).
  • the end-fire arrangement produces maximum radiation in the direction of the arrangement axis.
  • 2C shows an example in which maximum radiation occurs in the z axis direction.
  • the antenna elements have a 90 ° phase difference.
  • the array antenna of FIG. 3 includes a first dipole antenna 111 and a second dipole antenna 112.
  • the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 transmit and receive signals of a predetermined band according to a performance request.
  • the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 may process a 5 GHz band signal.
  • the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 have a horizontal arrangement with respect to the z axis.
  • the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are arranged in different xy planes.
  • the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are centered along the z axis.
  • the distance d between the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 is within half wavelength (d ⁇ 2 / ⁇ ).
  • 3 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. However, even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the z axis.
  • the array antenna 100 may generate both a broad side beam and an end-fire beam.
  • the array antenna 100 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide angle beam pattern. To this end, phase adjustment is required for the signal (power) for each antenna.
  • the structure of the power feeding device for this purpose will be described.
  • the power feeding device 200 includes a first switch 210, a second switch 220, a third switch 230, a first half power divider 240, a second half power divider 250, and a phase converter 260. It includes. 4 omits a power supply to a signal supply.
  • the power feeding device 200 controls the signals supplied to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
  • the signal RF IN transmitted from the power source or the signal source is transmitted to the antenna via either of two paths.
  • the first path is transmitted to the first dipole antenna 111 via the first switch 210, the first half power divider 240 and the second switch 220 in order.
  • the signal is transmitted to the second dipole antenna 112 via the first switch 210, the first half power divider 240, and the third switch 230 in order.
  • the second path is transmitted to the first dipole antenna 111 via the first switch 210, the second half power divider 250, and the second switch 220 in order.
  • the signals are sequentially transmitted to the second dipole antenna 112 via the first switch 210, the second half power divider 250, the phase shifter 260, and the third switch 230.
  • a single pole double throw (SPDT) switch may be used for the first switch 210, the second switch 220, and the third switch 230.
  • Two-way power dividers 240 and 250 distribute the power (signal) supplied.
  • the half power divider can distribute the input power in half each.
  • the phase converter 260 converts the phase of the input signal by 90 degrees.
  • the first switch 210 includes an input terminal, a first output terminal P1, and a second output terminal P3 connected to a power source or a signal source.
  • the second switch 220 includes a first input terminal P3 connected to the first half power divider 240, a second input terminal P4 connected to the second half power divider 250, and a first dipole antenna 111. It includes an output terminal connected to.
  • the third switch 230 may include a first input terminal P5 connected to the first half power divider 240, a second input terminal P6 receiving the output signal of the phase shifter 260, and a second dipole antenna 112. ) And an output terminal connected to the
  • the phase of the signal transmitted to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 is 0 ° (the same) or has a 90 ° phase difference.
  • the first switch 210 When the first switch 210 is connected to P1, the second switch 220 is connected to P3, and the third switch 230 is connected to P5, the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are connected to the first half power.
  • the signal output from the divider 240 is received without a phase difference.
  • the array antenna 100 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 radiate a broad side beam.
  • the first switch 210 is P2 and the second switch.
  • the first dipole antenna 111 receives the signal output from the second half power divider 240 as it is, and the second dipole antenna 112. Receives a signal in which the 90 ° phase is converted by the phase converter 260.
  • the array antenna 100 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 radiate an end-fire beam.
  • the power feeding device 200 transmits a signal in which the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 210, 220, and 230.
  • a state in which signals transmitted to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 have the same phase with each other is referred to as a first mode.
  • a state in which signals transmitted to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 have a 90 ° phase difference is referred to as a second mode.
  • the power feeding device 200 may allow the first mode and the second mode to be repeatedly performed over time.
  • the power feeding device 220 operates in the first mode in the time section 1, operates in the second mode in the second section, operates in the first mode in the third section, and operates in the second mode in the fourth section. It can work.
  • the array antenna 100 may form a beam having a combination of a broad side beam and an end-fire beam.
  • FIG. 5 is an example of the antenna radiation pattern of FIG. 5A is an example of a radiation pattern for a broad side beam.
  • 5B is an example of a radiation pattern for an end-fire beam.
  • 5 (C) shows the shape of the broad side beam and the end-fire beam in the zy plane (embossed plane).
  • Experimental results show that beam patterns having elevation angles of 200 ° or more are formed through beam combinations of array antennas.
  • Table 2 shows data for elevation angles and gains for beams formed by the array antenna 100.
  • means the angle to form a beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
  • the array antenna 300 is a linear array antenna in which two unit antennas 310 and 320 are arranged on the z-axis.
  • the first unit antenna 310 includes a first dipole antenna 311 and a second dipole antenna 312.
  • the first dipole antenna 311 and the second dipole antenna 312 are arranged on the same xy plane.
  • the first dipole antenna 311 and the second dipole antenna 312 have a form orthogonal to each other. It corresponds to a so-called ⁇ 45 degree dipole antenna arrangement.
  • the second unit antenna 320 includes a third dipole antenna 321 and a second dipole antenna 332.
  • the third dipole antenna 321 and the fourth dipole antenna 322 are disposed on the same xy plane.
  • the third dipole antenna 321 and the fourth dipole antenna 322 have a form orthogonal to each other. It corresponds to a so-called ⁇ 45 degree dipole antenna arrangement.
  • the center of the first unit antenna 310 and the second unit antenna 320 is arranged along the z axis.
  • the distance d between the first unit antenna 310 and the second unit antenna 320 is within half wavelength (d ⁇ 2 / ⁇ ). 6 illustrates an example of using two unit antennas. In some cases, more unit antennas may be used. Even when using N unit antennas, each unit antenna is arranged in advance along the z axis.
  • the array antenna 300 may generate both a broad side beam and an end-fire beam.
  • the array antenna 300 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern.
  • the type (arrangement direction) of the dipole antennas included in each unit antenna is important for beam formation.
  • the first dipole antenna 311 horizontal to the x-axis among the first unit antennas 310 and the third dipole antenna 321 horizontal to the x-axis among the second unit antennas have similar characteristics to beam formation.
  • the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 are referred to as horizontal array antennas.
  • the second dipole antenna 312 horizontal to the y axis of the first unit antenna 310 and the fourth dipole antenna 322 perpendicular to the x axis of the second unit antenna have similar characteristics to beam formation.
  • the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 322 are referred to as vertical array antennas.
  • the array antenna 300 needs phase adjustment to a signal (power) for the individual dipole antennas included in each unit antenna.
  • the structure of the power feeding device for this purpose will be described.
  • FIG. 7 is an example of a structure of a first power feeding device 400 for the horizontal array antenna of FIG. 6.
  • the first power feeding device 400 supplies signals for the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321. That is, the first power feeding device 400 is responsible for feeding the horizontal array antenna.
  • the first power supply device 400 may include a first switch 410, a second switch 420, a third switch 430, a first half power divider 440, a second half power divider 450, and a phase converter ( 460). 4 omits a power supply to a signal supply.
  • the first power feeding device 400 controls the signals supplied to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
  • the signal RF IN transmitted from the power source or the signal source is transmitted to the antenna via either of two paths.
  • the first path is a signal is transmitted to the first dipole antenna 311 via the first switch 410, the first half power divider 440 and the second switch 420 in order.
  • the signals are sequentially transmitted to the third dipole antenna 321 via the first switch 410, the first half power divider 440, and the third switch 430.
  • the second path is signal transmitted to the first dipole antenna 311 via the first switch 410, the second half power divider 450 and the second switch 420 in order.
  • the signal is sequentially transmitted to the third dipole antenna 321 via the first switch 410, the second half power divider 450, the phase shifter 460, and the third switch 430.
  • a single pole double throw (SPDT) switch may be used for the first switch 410, the second switch 420, and the third switch 430.
  • Two-way power dividers 240 and 250 distribute the power (signal) supplied.
  • the half power divider can distribute the input power in half each.
  • the phase converter 460 converts the phase of the input signal by 90 degrees.
  • the first switch 410 includes an input terminal, a first output terminal Q1, and a second output terminal Q3 connected to a power source or a signal source.
  • the second switch 420 includes a first input terminal Q3 connected to the first half power divider 440, a second input terminal Q4 connected to the second half power divider 450, and a first dipole antenna 311. It includes an output terminal connected to.
  • the third switch 430 includes a first input terminal Q5 connected to the first half power divider 440, a second input terminal Q6 receiving the output signal of the phase shifter 460, and a third dipole antenna 321. ) And an output terminal connected to the
  • the phase of the signal transmitted to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 is 0 ° (same) or has a 90 ° phase difference.
  • the first switch 410 When the first switch 410 is connected to Q1, the second switch 420 is connected to Q3, and the third switch 430 is connected to Q5, the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 are connected to the first half power.
  • the signal output from the divider 440 is received without a phase difference.
  • the array antenna 100 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 emit a broad side beam.
  • the first switch 410 When the first switch 410 is connected to Q2, the second switch 420 is connected to Q4, and the third switch 430 is connected to Q6, the first dipole antenna 311 outputs a signal output from the second half power divider 440.
  • the third dipole antenna 321 receives a signal in which the 90 ° phase is converted by the phase converter 460.
  • the array antenna 100 is in an end-fire array state, and the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 radiate an end-fire beam.
  • the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 transmit signals having the same phase or 90 degrees out of phase with each other using 410, 220, and 230.
  • a state in which signals transmitted to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 have the same phase with each other is referred to as a first mode.
  • a state in which signals transmitted to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 have a 90 ° phase difference is referred to as a second mode.
  • the first power feeding device 400 may allow the first mode and the second mode to be repeatedly performed over time. That is, the power feeding device 420 operates in the first mode in the time section 1, operates in the second mode in the second section, operates in the first mode in the third section, and operates in the second mode in the fourth section. It can work. As such, when the first power feeding device 400 repeats the first mode and the second mode, the array antenna 100 may form a beam having a combination of a broad side beam and an end-fire beam.
  • FIG. 8 is an example of a structure of a second power feeding device 500 for the vertically arranged antenna of FIG. 6.
  • the second power supply device 500 supplies signals for the first dipole antenna 311 and the fourth dipole antenna 324. That is, the second power feeding device 500 is responsible for feeding power to the horizontal array antenna.
  • the second power supply device 500 may include a first switch 510, a second switch 520, a third switch 530, a first half power divider 540, a second half power divider 550, and a phase converter ( 560). 4 omits a power supply to a signal supply.
  • the second power supply device 500 controls the signals supplied to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
  • the signal RF IN transmitted from the power source or the signal source is transmitted to the antenna via either of two paths.
  • the first path is signal transmitted to the second dipole antenna 312 via the first switch 510, the first half power divider 540 and the second switch 520 in order.
  • the signals are sequentially transmitted to the fourth dipole antenna 324 via the first switch 510, the first half power divider 540, and the third switch 530.
  • the second path is signal transmitted to the second dipole antenna 312 via the first switch 510, the second half power divider 550 and the second switch 520 in order.
  • the signal is sequentially transmitted to the fourth dipole antenna 324 via the first switch 510, the second half power divider 550, the phase shifter 560, and the third switch 530.
  • a single pole double throw (SPDT) switch may be used for the first switch 510, the second switch 520, and the third switch 530.
  • Two-way power dividers 240 and 250 distribute the power (signal) supplied.
  • the half power divider can distribute the input power in half each.
  • the phase converter 560 converts the phase of the input signal by 90 degrees.
  • the first switch 510 includes an input terminal, a first output terminal R1, and a second output terminal R3 connected to a power source or a signal source.
  • the second switch 520 has a first input terminal R3 connected to the first half power divider 540, a second input terminal R4 connected to the second half power divider 550, and a second dipole antenna 312. It includes an output terminal connected to.
  • the third switch 530 has a first input terminal R5 connected to the first half power divider 540, a second input terminal R6 receiving the output signal of the phase shifter 560, and a fourth dipole antenna 324. ) And an output terminal connected to the
  • the phase of the signal transmitted to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 is 0 ° (the same) or has a 90 ° phase difference.
  • the second switch 520 When the first switch 510 is connected to R1, the second switch 520 is connected to R3, and the third switch 530 is connected to R5, the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 are connected to the first half power.
  • the signal output from the divider 540 is received without phase difference.
  • the array antenna 100 is in a broad side array state, and the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 emit a broad side beam.
  • the first switch 510 When the first switch 510 is connected to R2, the second switch 520 is connected to R4, and the third switch 530 is connected to R6, the second dipole antenna 312 outputs a signal output from the second half power divider 540.
  • the fourth dipole antenna 324 receives a signal having a 90 ° phase shifted by the phase converter 560.
  • the array antenna 100 is in an end-fire arrangement state, and the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 emit an end-fire beam.
  • the second power supply device 500 transmits a signal in which the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 510, 220, and 230.
  • a third mode a state in which signals transmitted to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 have the same phase with each other.
  • a state in which signals transmitted to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 have a 90 ° phase difference is referred to as a fourth mode.
  • the second power feeding device 500 may allow the third mode and the fourth mode to be repeatedly performed over time. That is, the power feeding device 520 operates in the third mode in the time section 1, operates in the fourth mode in the second section, operates in the third mode in the third section, and operates in the fourth mode in the fourth section. It can work. As described above, when the second power supply device 500 repeats the third mode and the fourth mode, the array antenna 100 may form a beam having a combination of a broad side beam and an end-fire beam.
  • the first feed device 400 and the second feed device 500 may independently control the signal phase for each dipole antenna. Furthermore, the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may have a predetermined pattern for a section for controlling the type and phase of the antenna to be controlled. For example, in the first section, the first power feeding device 400 may operate in the first mode, and the second power feeding device 500 may operate in the third mode. In the second section following the first section, the first power feeding device 400 may operate in the second mode, and the second power feeding device 500 may operate in the fourth mode. In other words, the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may have the same interval that gives a 90 ° phase difference as time passes.
  • the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may use different sections as time passes.
  • the array antenna 300 may have a combined characteristic of a broad side beam and an end-fire beam over time. Therefore, the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may generate various beam combinations with each other according to the timing of controlling the phase difference.
  • 9 is an example of the antenna radiation pattern of FIG.
  • the array antenna 300 has been experimentally confirmed to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more including a hemisphere region through beam combination.
  • the hemisphere region means that the beam pattern is formed in an area corresponding to half of the sphere in the beam pattern.
  • 9A is an example of a radiation pattern for a broad side beam formed by a horizontal array antenna.
  • 9B is an example of a radiation pattern for an end-fire beam formed by a horizontal array antenna.
  • 9C is an example of a radiation pattern for a broad side beam formed by a vertical array antenna.
  • 9B is an example of a radiation pattern for an end-fire beam formed by a vertical array antenna.
  • 10 is an example of a Y-axis horizontal array antenna device 600.
  • 10 is a schematic example of an antenna structure.
  • 10 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna.
  • the array antenna device 600 includes an array antenna 610 and a reflector 620.
  • x, y, and z mean a direction of a three-dimensional space.
  • Array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612.
  • the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 transmit and receive a signal of a predetermined band according to a performance request.
  • the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may process a 5 GHz band signal.
  • the array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612 arranged in the XY plane.
  • the plane on which the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are disposed is referred to as a first XY plane.
  • the array antenna 610 may arrange the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 on a substrate parallel to the XY plane.
  • the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are linearly arranged along the Y axis.
  • the centers of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are arranged along the Y axis.
  • the type in which the unit antennas are arranged along the Y axis is called a Y axis horizontal arrangement.
  • Each of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 is horizontal in the X direction and horizontal (perpendicular to the Y axis).
  • the distance d 1 between the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 is within half wavelength (d 1 ⁇ ⁇ / 2).
  • the length of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
  • each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
  • the reflector 620 is disposed in an opposite direction of the main beam formed by the antenna.
  • the distance d 2 between the array antenna 610 and the reflector 620 is greater than 1/4 (1/10) wavelength (d 2 > lambda / 4).
  • Reflector 620 may also be disposed in the XY plane.
  • the plane in which the reflector 620 is disposed is called a second XY plane.
  • Reflector 620 reduces back lobe gain.
  • the reflector 620 allows the beam of the antenna to have a wide elevation angle.
  • the reflector 620 may be configured in various forms or materials used in a conventional antenna device.
  • the reflector 620 may be made of metal, ceramic or PCB material.
  • the array antenna 610 may generate both a broad side beam and an end-fire beam.
  • the array antenna 610 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. To this end, phase adjustment is necessary for the signal (power) provided to the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612.
  • 11 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device 600.
  • 11 is a schematic example of an antenna structure.
  • 11 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna.
  • the array antenna device 600 includes an array antenna 610 and a reflector 620.
  • x, y, and z mean a direction of a three-dimensional space.
  • the antenna device 600 of FIG. 11 has a structure different from that of the antenna device 600 of FIG. 10.
  • Array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612.
  • the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 transmit and receive a signal of a predetermined band according to a performance request.
  • the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may process a 5 GHz band signal.
  • the array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612 arranged in the XY plane.
  • the plane on which the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are disposed is referred to as a first XY plane.
  • the array antenna 610 may arrange the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 on a substrate parallel to the XY plane.
  • the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are linearly arranged along the Y axis.
  • the centers of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are arranged along the Y axis.
  • the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 have a Y axis horizontal arrangement.
  • the distance d 1 between the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 is within half wavelength (d 1 ⁇ ⁇ / 2).
  • the length of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
  • each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
  • the reflector 620 is disposed in the opposite direction of the main beam formed by the array antenna 610 (rear side of the array antenna 610).
  • the distance d 2 between the array antenna 610 and the reflector 620 is greater than 1/4 wavelength (d 2 > lambda / 4).
  • Reflector 620 may also be disposed in the XY plane.
  • the plane in which the reflector 620 is disposed is called a second XY plane.
  • Reflector 620 reduces back lobe gain.
  • the reflector 620 allows the beam of the antenna to have a wide elevation angle.
  • the reflector 620 may be configured in various forms or materials used in a conventional antenna device.
  • Reflector 620 includes two dipole structures 621 and 622.
  • the reflector 620 has a structure similar to that of the array antenna 610.
  • the distance d 3 between the two dipole structures 621 and 622 is within half wavelength (d 3 ⁇ ⁇ / 2).
  • the two dipole structures 621 and 622 may be disposed at the same height as the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 in the Y axis, respectively. In some cases, the two dipole structures 621 and 622 may have a different shape, a different standard, or a different placement position from the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612.
  • the array antenna 610 may generate both a broad side beam and an end-fire beam.
  • the array antenna 610 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. To this end, phase adjustment is necessary for the signal (power) provided to the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612.
  • 12 is another example of a Y axis horizontal array antenna device 700.
  • 12 is a schematic example of an antenna structure.
  • 12 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna.
  • the array antenna device 700 includes an array antenna 710 and a waveguide 720.
  • x, y, and z mean a direction of a three-dimensional space.
  • the array antenna 710 includes a first dipole antenna 711 and a second dipole antenna 712.
  • the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 transmit and receive a signal of a predetermined band according to a performance request.
  • the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 may process a 5 GHz band signal.
  • the array antenna 710 includes a first dipole antenna 711 and a second dipole antenna 712 disposed in the XY plane.
  • the plane on which the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 are disposed is referred to as a first XY plane.
  • the array antenna 710 may arrange the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 on a substrate parallel to the XY plane.
  • the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 are linearly arranged along the Y axis.
  • the centers of the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 are arranged along the Y axis.
  • the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 have a Y-axis horizontal arrangement.
  • the distance d 1 between the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 is within half wavelength (d 1 ⁇ ⁇ / 2).
  • the length of the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
  • each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
  • the waveguide 720 is disposed in the direction in which the main beam formed by the array antenna 710 travels (the front side of the array antenna 710).
  • the distance d 2 between the array antenna 710 and the waveguide 720 is greater than 1/4 wavelength (d 2 > lambda / 4).
  • Waveguide 720 may also be disposed in the XY plane.
  • the plane in which the waveguide 720 is disposed is called a second XY plane.
  • Waveguide 720 causes the beam of the antenna to have a wide elevation angle.
  • the waveguide 720 may be formed of various forms or materials used in a conventional antenna device. Waveguide 720 may include two dipole structures 721 and 222.
  • the distance d 3 between the two dipole structures 721 and 722 is within half wavelength (d 3 ⁇ ⁇ / 2).
  • the two dipole structures 721 and 722 may be disposed at the same height as the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 in the Y axis, respectively. In some cases, the two dipole structures 721 and 722 may have different shapes, different specifications, or different placement positions from the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712.
  • the array antenna 710 may generate both a broad side beam and an end-fire beam.
  • the array antenna 710 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. To this end, phase adjustment is necessary for the signal (power) provided to the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712.
  • FIG. 13 is an example of a structure of a power feeding device 800 for the antenna of FIGS. 10 to 12.
  • the power feeding device 800 is a device that provides a power signal to the unit antennas of the above-described array antennas 610 and 710.
  • the power feeding device 800 having the same structure may be used for the array antennas 610 and 710.
  • the power feeding device 800 includes a first switch 810, a half power divider 820, a second switch 830, a third switch 840, and a hybrid coupler 850. 12 omits a power supply to a signal supply.
  • the power feeding device 800 controls the signals supplied to the first dipole antennas 611 and 711 and the second dipole antennas 612 and 712 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
  • the first switch 810 receives a signal RF IN transmitted from a power source or a signal source.
  • the first switch 810 transmits an input signal to any one of three output terminals P1, P2, and P3.
  • the first switch 810 may be a single pole three throw (SP3T) switch.
  • a two-way power divider 820 divides the supplied power (signal) in half.
  • the half power divider 820 receives the signal of the output terminal P2 of the first switch 810 and divides it into two output signals.
  • the second switch 830 and the third switch 840 each transmit a signal input from any one of two input terminals to the output terminal.
  • the second switch 830 and the third switch 840 may be a single pole double throw (SPDT) switch.
  • the second switch 830 has input terminals P4 and P5.
  • P4 receives a signal transmitted from the output terminal P1 of the first switch.
  • P5 receives one of two output signals of the half power divider 820.
  • the third switch 840 has input terminals P6 and P7.
  • P6 receives the other of the two output signals of the half power divider 820.
  • P7 receives a signal transmitted from the output terminal P3 of the first switch.
  • Hybrid coupler 850 is a 90 degree hybrid coupler.
  • Hybrid couplers may have various types of structures.
  • the hybrid coupler may be a branch-line coupler.
  • the hybrid coupler 850 branches one input signal into two and causes the two branched signals to have a phase difference of 90 degrees from each other.
  • the phase difference between the two output signals is 0 degrees (no phase difference).
  • the phase of is 0 ° (same) or has a 90 ° phase difference. It may have three beam patterns according to the switch connection state. The three beam patterns are denoted as beam pattern 1, beam pattern 2 and beam pattern 3, respectively.
  • the power feeding device 800 controls a signal transmitted to the array antenna and outputs any one of three beam patterns.
  • an operation state where the power supply device 800 generates the beam pattern 1 is called a first mode
  • an operation state where the power supply device 800 generates the beam pattern 2 is called a second mode
  • an operation state that generates the beam pattern 3 is referred to.
  • the first switch 810 transmits a signal to P2
  • the second switch 830 receives a signal of P5
  • the third switch 840 receives a P6 signal.
  • the half power divider 820 divides the signal input at P2 into two signals.
  • the hybrid coupler 850 receives two signals distributed by the half power divider 820 via P5 and P6, respectively.
  • the hybrid coupler 850 receives two signals and transmits a signal having a phase difference of 0 degrees to the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712, respectively.
  • the array antenna 610 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 emit a broad side beam. That is, beam pattern 1 is a broad side beam.
  • the first switch 810 transmits a signal to P1, and the second switch 830 receives a signal of P4.
  • the hybrid coupler 850 receives one signal via P1 and P4 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other.
  • NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the third switch 840.
  • the hybrid coupler 850 transmits a signal having no phase change to the first dipole antenna 611 or 711 and a signal having a phase difference of 90 degrees to the second dipole antenna 612 or 712.
  • the array antenna 610 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 2 is an end-fire beam.
  • the end-fire beam output in the second mode is called a first end-fire beam.
  • the first switch 810 transmits a signal to P3, and the third switch 840 receives a signal of P7.
  • the hybrid coupler 850 receives one signal via P3 and P7 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other.
  • NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the second switch 830.
  • the hybrid coupler 850 transmits a signal having a phase difference of 90 degrees to the first dipole antenna 611 or 711, and a signal without phase change to the second dipole antenna 612 or 712.
  • the array antenna 610 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 3 is an end-fire beam.
  • the end-fire beam output in the third mode is called a second end-fire beam.
  • the power feeding device 800 transmits a signal in which the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 810, 830, and 840. .
  • the power feeding device 800 may allow the first mode, the second mode, and the third mode to be repeatedly performed over time. (6) For example, the power feeding device 800 may operate in the first mode in the first time interval, operate in the second mode in the second interval, and operate in the third mode in the third interval according to the time sequence. .
  • the power feeding device 800 may control the operation of the first mode, the second mode, and the third mode to be repeated subsequently. (7) Furthermore, the power feeding device 800 may change the order of modes according to time intervals.
  • the power feeding device 800 may include a first section (first mode), a second section (third mode), a third section (second mode), a fourth section (first mode), and a fifth section (second section).
  • Mode, the sixth section (the third mode, etc., different modes are operated according to the time section, the order may be combined in various ways, and each time section may have the same time length or different time length.
  • the power feeding device 800 may repeatedly generate various different beam patterns (broside beam, first end-fire beam, and second end-fire beam) to form a beam having a combination of various beam patterns. have.
  • FIG. 14 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 10.
  • Fig. 14A is an example of the radiation pattern (beam pattern 1) for the broad side beam.
  • 14B is an example of a radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam.
  • 14C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam.
  • FIG. 14D illustrates an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in an zy plane (an elevation cut).
  • the antenna device 600 of FIG. 10 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of an array antenna. Table 6 below shows experimental data of beams formed by the antenna device 600 of FIG. 10. It was confirmed experimentally to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more.
  • Table 6 shows data of elevation angles and gains for beams formed by the antenna device 600 of FIG. 10.
  • means the angle to form a beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
  • FIG. 15 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 11.
  • 15A is an example of a radiation pattern (beam pattern 1) for a broad side beam.
  • 15B is an example of a radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam.
  • 15C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam.
  • FIG. 15D illustrates an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in an zy plane (an elevation cut).
  • the antenna device 600 of FIG. 11 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of an array antenna.
  • Table 7 below is experimental data on beams formed by the antenna device 600 of FIG. 11. It was confirmed experimentally to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more.
  • Table 7 is data on elevation and gain for the beam formed by the antenna device 700.
  • means the angle of forming the beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
  • FIG. 16 is an example of the antenna radiation pattern of FIG.
  • Fig. 16A is an example of the radiation pattern (beam pattern 1) for the broad side beam.
  • Fig. 16B is an example of the radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam.
  • 16C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam.
  • FIG. 16D illustrates an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in an zy plane (an elevation cut).
  • the antenna device 700 of FIG. 12 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of an array antenna.
  • Table 8 below shows experimental data of beams formed by the antenna device 700 of FIG. 12. It was confirmed experimentally to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more.
  • Table 8 shows data of elevation angle and gain for the beam formed by the antenna device 700 of FIG. 12.
  • means the angle of forming the beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
  • 17 is another example of the Y-axis horizontal array antenna device 900.
  • 17 is a schematic example of an antenna structure.
  • Antenna device 900 includes two array antennas and reflectors for each array antenna.
  • 17 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna.
  • the array antenna device 900 includes a first array antenna 910, a first reflector 920, a second array antenna 930, and a second reflector 940.
  • x, y and z mean a direction of three-dimensional space.
  • the first array antenna 910 and the first reflector 920 are similar to the antenna device 700 of FIG. 11.
  • FIG. 17 illustrates a form in which the reflector includes a dipole structure, at least one of the reflectors 920 and 940 of the antenna device 900 may be a structure having no dipole (the reflector 620 of FIG. 10).
  • the first array antenna 910 includes a first dipole antenna 911 and a second dipole antenna 912.
  • the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 transmit and receive signals of a predetermined band according to a performance request.
  • the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 may process a 5 GHz band signal.
  • the array antenna 910 includes a first dipole antenna 911 and a second dipole antenna 912 disposed in the XY plane.
  • the plane on which the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are disposed is referred to as a first XY plane.
  • the array antenna 910 may arrange the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 on a substrate parallel to the XY plane.
  • the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are linearly arranged along the Y axis.
  • the centers of the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are arranged along the Y axis.
  • the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 have a Y axis horizontal arrangement.
  • the distance d 1 between the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 is within half wavelength (d 1 ⁇ ⁇ / 2).
  • the lengths of the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
  • each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
  • the first reflector 920 is disposed in an opposite direction of the main beam formed by the antenna.
  • the distance d 2 between the first array antenna 910 and the first reflector 920 is greater than 1/4 wavelength (d 2 > lambda / 4).
  • the first reflector 920 may also be disposed in the XY plane.
  • the plane on which the first reflector 720 is disposed is indicated as a second XY plane.
  • the first reflector 920 reduces the back lobe gain. Further, the first reflector 920 allows the beam of the antenna to have a wide elevation angle.
  • the first reflector 920 may be formed of various forms or materials used in a conventional antenna device.
  • the first reflector 920 includes two dipole structures 921 and 922.
  • the distance d 3 between the two dipole structures 921 and 922 is within half wavelength (d 3 ⁇ ⁇ / 2).
  • the two dipole structures 921 and 922 may be disposed at the same height as the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 in the Y axis, respectively. In some cases, the two dipole structures 921 and 922 may have different shapes, different specifications, or different placement positions from the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912.
  • Antenna device 900 additionally includes a second array antenna 930 and a second reflector 940.
  • the second array antenna 930 is different in structure from the first array antenna 910.
  • the second array antenna 930 includes a third dipole antenna 931 and a fourth dipole antenna 932.
  • the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 transmit and receive signals of a predetermined band according to a performance request.
  • the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 may process a 5 GHz band signal.
  • the array antenna 910 includes a third dipole antenna 931 and a fourth dipole antenna 932 arranged in the XY plane.
  • the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 may be disposed in the first XY plane.
  • the array antenna 910 may arrange the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 on a substrate parallel to the XY plane.
  • the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 are linearly arranged along the X axis.
  • the centers of the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 are arranged along the X axis.
  • the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 have an X axis horizontal arrangement.
  • the distance d 4 between the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 is within half wavelength (d 4 ⁇ ⁇ / 2).
  • the lengths of the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like. 15 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. Even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
  • the second reflector 940 is disposed in an opposite direction of the main beam formed by the antenna.
  • the distance d 5 between the second array antenna 930 and the second reflector 940 is greater than 1/4 wavelength (d 5 > lambda / 4).
  • the second reflector 940 may also be disposed in the XY plane.
  • the second reflector 940 may be disposed in the second XY plane.
  • the second reflector 940 reduces back lobe gain.
  • the second reflector 940 may be formed of various forms or materials used in a conventional antenna device.
  • the second reflector 940 includes two dipole structures 941 and 942.
  • the distance d 6 between the two dipole structures 941 and 942 is within half wavelength (d 3 ⁇ ⁇ / 2).
  • the two dipole structures 941 and 942 may be disposed at the same height as the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 on the X axis basis, respectively. In some cases, the two dipole structures 941 and 942 may have a different shape, a different specification, or a different placement position from the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932.
  • the first array antenna 910 and the second array antenna 930 may generate both a broad side beam and an end-fire beam, respectively.
  • the first array antenna 910 and the second array antenna 930 combine a broad side beam and an end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern.
  • phase adjustment is required for signals (power) provided to each of the dipole antennas 911 and 912 of the first array antenna 910 and the dipole antennas 931 and 932 of the second array antenna 930.
  • first array antenna 910 and the second array antenna 930 may be arranged at regular intervals.
  • a distance between the first array antenna 910 and the second array antenna 930 may vary according to a beam pattern to be formed using the first array antenna 910 and the second array antenna 930. .
  • FIG. 18 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIG. 18 omits the power source to the signal source.
  • the first power feeding device 1000 includes a first switch 1010, a half power divider 1020, a second switch 1030, a third switch 1040, and a hybrid coupler 1050.
  • the first power feeding device 1000 controls the signals supplied to the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
  • the first switch 1010 receives a signal RF IN1 transmitted from a power source or a signal source.
  • the first switch 1010 transfers an input signal to any one of three output terminals Q1, Q2, and Q3.
  • the first switch 1010 may be a single pole three throw (SP3T) switch.
  • a two-way power divider 1020 divides the supplied power (signal) in half.
  • the half power divider 1020 receives the signal of the output terminal Q2 of the first switch 1010 and divides it into two output signals.
  • the second switch 1030 and the third switch 1040 respectively transmit signals input from any one of two input terminals to the output terminal.
  • the second switch 1030 and the third switch 1040 may be a single pole double throw (SPDT) switch.
  • the second switch 1030 has input terminals Q4 and Q5.
  • Q4 receives a signal transmitted from the output terminal Q1 of the first switch 1010.
  • Q5 receives one of two output signals of the half power divider 1020.
  • the third switch 1040 has input terminals Q6 and Q7.
  • Q6 receives the other of the two output signals of the half power divider 1020.
  • Q7 receives a signal transmitted from the output terminal Q3 of the first switch 1010.
  • Hybrid coupler 1050 is a 90 degree hybrid coupler.
  • Hybrid couplers may have various types of structures.
  • the hybrid coupler may be a branch-line coupler.
  • the hybrid coupler 1050 branches one input signal into two and causes the two branched signals to have a phase difference of 90 degrees from each other.
  • the hybrid coupler 1050 receives two signals, the phase difference between the two output signals is 0 degrees (no phase difference).
  • the phase of the signal transmitted to the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 is 0 ° (the same) or has a 90 ° phase difference. It may have three beam patterns according to the switch connection state. The three beam patterns are denoted as beam pattern 1, beam pattern 2 and beam pattern 3, respectively.
  • the first power supply device 1000 outputs any one of three beam patterns by controlling a signal transmitted to the array antenna.
  • an operation state in which the first power supply device 1000 generates the beam pattern 1 is called a first mode
  • an operation state in which the beam pattern 2 is generated is called a second mode
  • an operation of generating the beam pattern 3 is performed.
  • the state is called the third mode.
  • the first switch 1010 transmits a signal to Q2
  • the second switch 1030 receives a signal of Q5
  • the third switch 1040 receives a Q6 signal.
  • the half power divider 1020 divides the signal input at Q2 into two signals.
  • the hybrid coupler 1050 receives two signals distributed by the half power divider 1020 via Q5 and Q6, respectively.
  • the hybrid coupler 1050 receives two signals and transmits signals having a phase difference of 0 degrees to the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912, respectively.
  • the array antenna 910 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 emit a broad side beam. That is, beam pattern 1 is a broad side beam.
  • the broad side beam output in the first mode is called a first broad side beam.
  • the first switch 1010 transmits a signal to Q1 and the second switch 1030 receives a signal of Q4.
  • the hybrid coupler 1050 receives one signal via Q1 and Q4 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other.
  • NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the third switch 1040.
  • the hybrid coupler 1050 transmits a signal having no phase change to the first dipole antenna 911 and a signal having a phase difference of 90 degrees to the second dipole antenna 912.
  • the first array antenna 910 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 2 is an end-fire beam.
  • the end-fire beam output in the second mode is called a first end-fire beam.
  • the first switch 1010 transmits a signal to Q3 and the third switch 1040 receives a signal of Q7.
  • the hybrid coupler 1050 receives one signal via Q3 and Q7, and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other.
  • NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the second switch 1030.
  • the hybrid coupler 1050 transmits a signal having a phase difference of 90 degrees to the first dipole antenna 911, and a signal having no phase change to the second dipole antenna 912.
  • the first array antenna 910 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 3 is an end-fire beam.
  • the end-fire beam output in the third mode is called a second end-fire beam.
  • the first power feeding device 1000 transmits a signal in which the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 1010, 1030, and 1040.
  • the first power feeding device 1000 may perform the first mode, the second mode, and the third mode repeatedly according to time. (1) For example, the first power feeding device 1000 may operate in the first mode in the first time section, operate in the second mode in the second section, and operate in the third mode in the third section in chronological order. Can be.
  • the first power feeding device 1000 may control the operation of the first mode, the second mode, and the third mode to be repeated subsequently.
  • the first power feeding device 1000 may change the order of the modes according to time intervals.
  • the first power feeding device 1000 may include a first section (first mode), a second section (third mode), a third section (second mode), a fourth section (first mode), and a fifth section ( Different modes may be operated according to time intervals, such as a second mode and a sixth interval (third mode, etc.), and the order may be variously combined, and each time interval may have the same time length or a different time length.
  • the first power supply device 1000 repeatedly generates various different beam patterns (a first broside beam, a first end-fire beam, and a second end-fire beam) to combine various beam patterns. Can form a beam.
  • the 18B is an example of the structure of the second power feeding device 1100 for the second array antenna 930.
  • the second power feeding device 1100 basically has a structure similar to that of the first power feeding device 1000.
  • the second power supply device 1100 includes a first switch 1110, a half power divider 1120, a second switch 1130, a third switch 1140, and a hybrid coupler 1150.
  • the second power supply device 1100 controls the signals supplied to the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
  • the first switch 1110 receives a signal RF IN2 transmitted from a power source or a signal source.
  • the first switch 1110 transfers an input signal to any one of three output terminals R1, R2, and R3.
  • the first switch 1110 may be a single pole three throw (SP3T) switch.
  • a two-way power divider 1120 divides the supplied power (signal) in half.
  • the half power divider 1120 receives the signal of the output terminal R2 of the first switch 1110 and divides it into two output signals.
  • the second switch 1130 and the third switch 1140 respectively transmit signals input from any one of two input terminals to the output terminal.
  • the second switch 1130 and the third switch 1140 may be a single pole double throw (SPDT) switch.
  • the second switch 1130 has input terminals R4 and R5.
  • R4 receives a signal transmitted from the output terminal R1 of the first switch 1110.
  • R5 receives one of two output signals of the half power divider 1120.
  • the third switch 1140 has input terminals R6 and R7.
  • R6 receives the other of the two output signals of the half power divider 1120.
  • R7 receives a signal transmitted from the output terminal R3 of the first switch 1110.
  • Hybrid coupler 1150 is a 90 degree hybrid coupler.
  • Hybrid couplers may have various types of structures.
  • the hybrid coupler may be a branch-line coupler.
  • the hybrid coupler 1150 branches one input signal into two and causes the two branched signals to have a phase difference of 90 degrees from each other.
  • the hybrid coupler 1150 receives two signals, the phase difference between the two output signals is 0 degrees (no phase difference).
  • the phase of the signal transmitted to the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 is 0 ° (same) or has a 90 ° phase difference. It may have three beam patterns according to the switch connection state. The three beam patterns are denoted as beam pattern 4, beam pattern 5 and beam pattern 6, respectively.
  • the second power supply device 1100 controls any signal transmitted to the array antenna and outputs one of three beam patterns.
  • an operation state in which the second power supply device 1100 generates the beam pattern 4 is called a fourth mode
  • an operation state in which the beam pattern 5 is generated is called a fifth mode
  • the beam pattern 6 is generated.
  • the state is called a sixth mode.
  • the first switch 1110 transmits a signal to R2
  • the second switch 1130 receives a signal of R5
  • the third switch 1140 receives an R6 signal.
  • the half power divider 1120 divides the signal input at R2 into two signals.
  • the hybrid coupler 1150 receives two signals distributed by the half power divider 1120 via R5 and R6, respectively.
  • the hybrid coupler 1150 receives two signals and transmits signals having a phase difference of 0 degrees to the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932, respectively.
  • the second array antenna 930 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 931 and the second dipole antenna 932 emit broad side beams. That is, beam pattern 4 is a broad side beam.
  • the broad side beam output in the fourth mode is referred to as a second broad side beam.
  • the first switch 1110 transmits a signal to R1 and the second switch 1130 receives a signal of R4. .
  • the hybrid coupler 1150 receives one signal via R1 and R4 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees.
  • NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the third switch 1140.
  • the hybrid coupler 1150 transmits a signal having no phase change to the third dipole antenna 931 and a signal having a phase difference of 90 degrees to the fourth dipole antenna 932.
  • the second array antenna 930 is in an end-fire arrangement state, and the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 radiate an end-fire beam. That is, beam pattern 5 is an end-fire beam.
  • the end-fire beam output in the fifth mode is called a third end-fire beam.
  • the first switch 1110 transmits a signal to R3 and the third switch 1140 receives a signal of R7.
  • the hybrid coupler 1150 receives one signal via R3 and R7 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other.
  • NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the second switch 1130.
  • the hybrid coupler 1150 transmits a signal having a phase difference of 90 degrees to the third dipole antenna 931 and a signal without phase change to the fourth dipole antenna 932.
  • the second array antenna 930 is in an end-fire arrangement state, and the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 radiate an end-fire beam. That is, beam pattern 6 is an end-fire beam.
  • the end-fire beam output in the sixth mode is called a fourth end-fire beam.
  • the second power supply device 1100 transmits a signal in which the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 1110, 1130, and 1140.
  • the second power feeding device 1100 may perform the fourth mode, the fifth mode, and the sixth mode repeatedly according to time. (1) For example, the second power supply device 1100 may operate in the fourth mode in the first time interval, operate in the fifth mode in the second interval, and operate in the sixth mode in the third interval according to the time sequence. Can be.
  • the second power supply device 1100 may subsequently control the operations of the fourth, fifth, and sixth modes to be repeated continuously.
  • the second power feeding device 1100 may change the order of modes according to time intervals.
  • the second power supply device 1100 may include a first section (fourth mode), a second section (sixth mode), a third section (fiveth mode), a fourth section (fourth mode), and a fifth section ( Different modes may be operated according to time intervals, such as a fifth mode and a sixth interval (sixth mode, etc.), and the order may be variously combined, and each time interval may have the same time length or a different time length.
  • the second power supply device 1100 repeatedly generates various different beam patterns (a second broside beam, a third end-fire beam, and a fourth end-fire beam) to combine various beam patterns. Can form a beam.
  • the first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may operate independently of each other. Furthermore, the first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may generate a beam having a predetermined pattern according to a predetermined setting. The first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may cause the first array antenna 910 and the second array antenna 930 to emit the same kind of beam pattern in the same time interval. Furthermore, the first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may cause the first array antenna 910 and the second array antenna 930 to emit different types of beam patterns in the same time interval. A specific type of beam may be generated by combining various beam patterns (beam patterns 1 to beam pattern 6) through control of the first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100.
  • 19 is an example of the antenna radiation pattern of FIG. 19A is an example of a radiation pattern (beam pattern 1) for the first broad side beam.
  • 19B is an example of a radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam.
  • 19C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam.
  • 19D is an example of a radiation pattern (beam pattern 4) for the second broad side beam.
  • 19E is an example of a radiation pattern (beam pattern 5) for the third end-fire beam.
  • 19F is an example of a radiation pattern (beam pattern 6) for the fourth end-fire beam.
  • FIG. 20 is an example illustrating a combined form of a radiation pattern formed by the antenna device of FIG. 17.
  • FIG. 20 shows an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in a zy plane (an elevation cut).
  • 20 (A) shows an example in which the angle of elevation is cut into a cross section of 90 degrees
  • FIG. 20 (B) shows an example of an angle of cutting elevation angles in a cross section of 180 degrees.
  • the antenna device 900 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of the array antennas.
  • Table 51 below shows experimental data about beams formed by the antenna device 900.
  • Table 11 shows data of elevation angles and gains for beams formed by the antenna device 900.
  • means the angle to form a beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees. It was experimentally confirmed that beam combinations having elevation angles of 200 ° or more including the hemisphere region were formed through beam combinations of array antennas.
  • the method of generating a radiation pattern of the array antenna or the method of feeding the array antenna as described above may be implemented as a program (or an application) including an executable algorithm that may be executed in a computer.
  • the program may be stored and provided in a non-transitory computer readable medium.
  • a non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and is read by a device, not a medium that stores data for a short time such as a register, a cache, or a memory.
  • the various applications or programs described above may be stored and provided in a non-transitory readable medium such as a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, a memory card, a ROM, or the like.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

An array antenna apparatus having a wide elevation comprises: a first antenna for emitting a first beam; a second antenna for emitting a second beam; and a power feeding device for providing a first mode in which a phase difference between signals transferred to the first antenna and the second antenna does not exist, and a second mode in which the phase difference between the signals transferred to the first antenna and the second antenna is 90 degrees. The power feeding device performs control such that the first mode and the second mode are repeated, thereby forming a wide elevation for forming a multi-beam in which a broadside beam and an end-fire beam are combined.

Description

광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치Array antenna device with wide elevation
이하 설명하는 기술은 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나에 관한 것이다.The technique described below relates to an array antenna having a wide elevation angle.
무선 통신 환경 발전과 변화에 따라 다양한 안테나가 연구되었다. 통신 서비스 범위 관련하여 종래 연구는 주로 넓은 방위각을 갖는 안테나에 초점이 있었다. 최근 안테나 기술 내지 시장 환경은 방위각뿐만 아니라 넓은 앙각(elevation)을 갖는 안테나를 요구한다. 예컨대, 5G 통신을 위한 3D 빔포밍 기술은 넓은 앙각을 갖는 안테나가 필요하다. 또 다양한 IoT 기기가 존재하는 동적인 통신 환경은 서로 높이(고도)가 다른 객체 사이의 원활한 통신을 위하여 넓은 앙각을 갖는 안테나가 필요하다.Various antennas have been studied according to the development and change of wireless communication environment. Previous research has focused mainly on antennas having a wide azimuth angle in relation to communication service ranges. Recent antenna technologies or market environments require antennas with a wide elevation as well as azimuth. For example, 3D beamforming technology for 5G communication requires an antenna having a wide elevation angle. In addition, a dynamic communication environment in which various IoT devices exist requires an antenna having a wide elevation angle for smooth communication between objects having different heights (height).
종래 안테나는 넓은 앙각에서는 이득이 감소하는 구조를 갖는다. 따라서 넓은 앙각 범위에서 이득이 높은 안테나가 요구되고 있다. 이하 설명하는 기술은 브로드 사이드 배열(broadside array)과 앤드-파이어 배열(end-fire array)의 조합된 특징을 갖는 안테나 장치를 제공하고자 한다.Conventional antennas have a structure in which gain is reduced at wide elevation angles. Therefore, a high gain antenna is required in a wide elevation range. The technology described below is intended to provide an antenna device having a combined feature of a broadside array and an end-fire array.
광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치는 제1 빔을 방사하는 제1 안테나, 제2 빔을 방사하는 제2 안테나 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도인 제2 모드를 제공하는 급전 장치를 포함한다. 상기 급전 장치는 상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 반복적으로 수행되도록 제어하고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 z축 상에 수평 배치되고 서로 반파장 이내의 간격을 갖는다.An array antenna device having a wide elevation angle is a first mode in which there is no phase difference between a first antenna emitting a first beam, a second antenna emitting a second beam, and a signal transmitted to the first antenna and the second antenna. And a power feeding device providing a second mode in which a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees. The power feeding device controls the first mode and the second mode to be repeatedly performed, and the first antenna and the second antenna are horizontally disposed on a z-axis and have a distance within half-wavelength from each other.
다른 측면에서 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치는 제1 빔을 방사하는 제1 안테나, 제2 빔을 방사하고, 상기 제1 안테나와 수직인 제2 안테나, 제3 빔을 방사하고, 상기 제1 안테나와 수평인 제3 안테나, 제4 빔을 방사하면서 상기 제3 안테나와 수직인 제4 안테나, 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도인 제2 모드를 제공하는 제1 급전 장치 및 상기 제2 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제3 모드 및 상기 제2 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도인 제4 모드를 제공하는 제2 급전 장치를 포함한다. 상기 급전 장치는 상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 반복적으로 수행되고, 상기 제3 모드와 상기 제4 모드가 반복적으로 수행되도록 제어하고, 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나는 z축 상에 수평 배치되고 서로 반파장 이내의 간격을 갖는다.In another aspect, an array antenna device having a wide elevation angle A first antenna radiating a first beam, a second beam radiating a second beam, a second antenna perpendicular to the first antenna, a third beam radiating a third antenna, a third antenna parallel to the first antenna, and a fourth beam A fourth antenna perpendicular to the third antenna while radiating, a first mode without a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the third antenna and between a signal transmitted to the first antenna and the third antenna In the first power supply providing the second mode having a phase difference of 90 degrees, and in the third mode and the second antenna and the fourth antenna without a phase difference between the signals transmitted to the second antenna and the fourth antenna. And a second power feeding device providing a fourth mode in which the phase difference between the signals to be transmitted is 90 degrees. The power feeding device controls the first mode and the second mode to be repeatedly performed, and the third mode and the fourth mode are repeatedly performed, and the first antenna and the third antenna are on the z axis. They are arranged horizontally and have a distance within half-waves from each other.
광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치는 제1 빔을 방사하는 제1 안테나, 상기 제1 안테나가 배치되는 제1 XY 평면에서 상기 제1 안테나로부터 Y축 방향으로 반파장 이내 간격으로 선형 배치되며, 제2 빔을 방사하는 제2 안테나, 상기 제1 XY 평면으로부터 1/4 파장보다 큰 간격을 갖는 제2 XY 평면에 배치되는 반사기 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제2 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제2 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제1 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제3 모드를 제공하는 급전 장치를 포함한다. 상기 급전 장치는 상기 제1 모드, 상기 제2 모드 및 상기 제3 모드가 반복적으로 수행되도록 제어한다.The Y-axis horizontal array antenna device having a wide elevation angle is linearly arranged at intervals within a half wavelength in the Y-axis direction from the first antenna in a first XY plane in which the first antenna radiates a first beam, and the first antenna is disposed. A second antenna radiating a second beam, a reflector disposed in a second XY plane having a spacing greater than a quarter wavelength from the first XY plane, and a signal transmitted to the first antenna and the second antenna A first mode without a phase difference, a second mode in which a phase difference between a signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees, and a phase difference occurs in a signal transmitted to the second antenna and the first antenna And a power supply device providing a third mode in which a phase difference between the signal transmitted to the second antenna is 90 degrees and a phase difference occurs in the signal transmitted to the first antenna. The power feeding device controls the first mode, the second mode, and the third mode to be repeatedly performed.
다른 측면에서 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치는 제1 XY 평면에서 Y축 방향 따라 반파장 이내 간격으로 선형 배치되는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 제1 배열 안테나, 상기 제1 배열 안테나로부터 Z축 방향으로 1/4 파장보다 큰 이격 거리에서 상기 제1 XY 평면에 평행하게 배치되는 제1 반사기, 제1 XY 평면에서 X축 방향 따라 반파장 이내 간격으로 선형 배치되는 제3 안테나 및 제3 안테나를 포함하는 제2 배열 안테나, 상기 제2 배열 안테나로부터 Z축 방향으로 1/4 파장보다 큰 이격 거리에서 상기 제1 XY 평면에 평행하게 배치되는 제2 반사기, 시간의 흐름에 따라 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 0도인 구간과 90도인 구간이 반복되게 제어하는 제1 급전 장치 및In another aspect, a Y-axis horizontal array antenna device having a wide elevation angle includes a first array antenna including a first antenna and a second antenna linearly disposed at intervals within half-wavelength along a Y-axis direction in a first XY plane, the first array A first reflector disposed parallel to the first XY plane at a separation distance greater than 1/4 wavelength in the Z axis direction from the antenna, a third antenna arranged linearly at intervals within a half wavelength along the X axis direction in the first XY plane; A second array antenna including a third antenna, a second reflector disposed parallel to the first XY plane at a separation distance greater than a quarter wavelength from the second array antenna in a Z-axis direction, the time-dependent A first feeding device for controlling a section having a phase difference of 0 degrees and a section having 90 degrees to be repeated between a first antenna and a signal transmitted to the second antenna;
시간의 흐름에 따라 상기 제3 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 0도인 구간과 90도인 구간이 반복되게 제어하는 제2 급전 장치를 포함한다.And a second power feeding device that controls a section in which a phase difference between a signal transmitted to the third antenna and the fourth antenna is 0 degrees and a section having 90 degrees is repeated as time passes.
또 다른 측면에서 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치는 제1 빔을 방사하는 제1 안테나, 상기 제1 안테나가 배치되는 제1 XY 평면에서 상기 제1 안테나로부터 Y축 방향으로 반파장 이내 간격으로 선형 배치되며, 제2 빔을 방사하는 제2 안테나, 상기 제1 XY 평면으로부터 1/4 파장보다 큰 간격을 갖는 제2 XY 평면에 배치되는 도파기 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제2 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제2 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제1 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제3 모드를 제공하는 급전 장치를 포함한다. 상기 도파기는 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 전면에 배치되고, 상기 급전 장치는 상기 제1 모드, 상기 제2 모드 및 상기 제3 모드가 반복적으로 수행되도록 제어한다.In another aspect, the Y-axis horizontal array antenna device having a wide elevation angle includes a first antenna that radiates a first beam, and a distance within half-wavelength in the Y-axis direction from the first antenna in a first XY plane in which the first antenna is disposed. A second antenna radiating a second beam, a waveguide disposed in a second XY plane having a distance greater than a quarter wavelength from the first XY plane, and in the first antenna and the second antenna. A first mode in which there is no phase difference between the transmitted signals, a second mode in which a phase difference between the signals transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and a phase difference occurs in a signal transmitted to the second antenna And a power feeding device providing a third mode in which a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and a phase difference occurs in a signal transmitted to the first antenna. . The waveguide is disposed in front of the first antenna and the second antenna, and the power supply device controls the first mode, the second mode, and the third mode to be repeatedly performed.
이하 설명하는 기술은 복수의 선형 배열 안테나에 공급되는 신호 위상을 동적으로 조절하여 브로드 사이드 빙과 앤드-파이어 빔이 조합된 넓은 앙각을 갖는 빔을 형성한다. The technique described below dynamically adjusts a signal phase supplied to a plurality of linear array antennas to form a beam having a wide elevation angle in which broad side shaving and end-fire beams are combined.
도 1은 무선 통신을 수행하는 IoT 환경에 대한 예이다.1 is an example of an IoT environment for performing wireless communication.
도 2는 N개 선형 배열 안테나에 대한 브로드 사이드 배열과 앤드-파이어 배열에 대한 예이다.2 is an example of a broad side arrangement and an end-fire arrangement for N linear array antennas.
도 3은 z 축 수평 배열 안테나에 대한 예이다.3 is an example of a z-axis horizontal array antenna.
도 4는 도 3의 안테나에 대한 급전 장치 구조의 예이다.4 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIG.
도 5는 도 3의 안테나 방사 패턴에 대한 예이다.5 is an example of the antenna radiation pattern of FIG.
도 6은 z 축 배열 안테나에 대한 예이다.6 is an example of a z-axis array antenna.
도 7은 도 6의 수평 배열 안테나에 대한 급전 장치 구조의 예이다.FIG. 7 is an example of a structure of a power feeding device for the horizontal array antenna of FIG. 6.
도 8은 도 6의 수직 배열 안테나에 대한 급전 장치 구조의 예이다.FIG. 8 is an example of a structure of a power feeding device for the vertically arranged antenna of FIG. 6.
도 9는 도 6의 안테나 방사 패턴에 대한 예이다.9 is an example of the antenna radiation pattern of FIG.
도 10은 Y 축 수평 배열 안테나 장치에 대한 예이다.10 is an example of a Y-axis horizontal array antenna device.
도 11은 Y 축 수평 배열 안테나 장치에 대한 다른 예이다.11 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device.
도 12는 Y 축 수평 배열 안테나 장치에 대한 또 다른 예이다.12 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device.
도 13은 도 10 내지 도 12의 안테나에 대한 급전 장치 구조의 예이다.FIG. 13 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIGS. 10 to 12.
도 14는 도 10의 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 예이다.FIG. 14 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 10.
도 15는 도 11의 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 예이다.FIG. 15 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 11.
도 16은 도 12의 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 예이다.FIG. 16 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 12.
도 17은 Y 축 수평 배열 안테나 장치에 대한 또 다른 예이다.17 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device.
도 18은 도 17의 안테나에 대한 급전 장치 구조의 예이다.18 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIG.
도 19는 도 17의 안테나 방사 패턴에 대한 예이다.19 is an example of the antenna radiation pattern of FIG.
도 20은 도 17의 안테나 장치가 형성하는 방사 패턴의 조합된 형태를 도시한 예이다.20 is an example illustrating a combined form of a radiation pattern formed by the antenna device of FIG. 17.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The following description may be made in various ways and have a variety of embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the technology described below to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the technology described below.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, but merely for distinguishing one component from other components. Only used as For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may be referred to as the first component without departing from the scope of the technology described below. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. It is to be understood that the present invention means that there is a part or a combination thereof, and does not exclude the presence or addition possibility of one or more other features or numbers, step operation components, parts or combinations thereof.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Prior to the detailed description of the drawings, it is intended to clarify that the division of the components in the present specification is only divided by the main function of each component. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be provided divided into two or more for each of the more detailed functions. Each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to the main functions of the components, and some of the main functions of each of the components are different. Of course, it may be carried out exclusively by.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In addition, in performing the method or operation method, each process constituting the method may occur differently from the stated order unless the context clearly indicates a specific order. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
도 1은 무선 통신을 수행하는 IoT 환경에 대한 예이다. 도 1은 무선 통신을 위한 안테나가 사용되는 환경에 대한 예이다. 도 1은 IoT 환경 중 자율주행 차량과 드론에 대한 예를 도시한다. 차량(21)은 다른 차량(22)와 차량 간 통신(V2V:Vehicle to Vehicle)을 수행한다. 나아가 차량은 도로주변에 설치된 인프라와 통신할 수 있다. 차량(21)은 건물 위에 배치된 인프라(10)와 통신(V2I:Vehicle to Infra)한다. 인프라(10)는 주변 정보를 수집하는 AP와 같은 장치일 수 있다. 차량(22)은 공중에 있는 위성(5)과 통신을 한다. 한편 드론도 유사한 통신 환경을 갖는다. 드론(31)은 다른 드론(32)와 통신할 수 있다(U2U: UAV to UAV). 또 드론(31)은 위성(50)과 통신을 할 수도 있다. 이와 같이 차량이나 드론과 같은 객체는 수평면에 있지 않고, 높이(고도) 차이가 큰 객체와 통신을 할 수 있다. 다만 현재 안테나는 제한된 앙각 범위에서만 이득이 높다는 문제가 있다.1 is an example of an IoT environment for performing wireless communication. 1 is an example of an environment in which an antenna for wireless communication is used. 1 illustrates an example of an autonomous vehicle and a drone in an IoT environment. The vehicle 21 performs vehicle to vehicle (V2V) communication with another vehicle 22. Furthermore, the vehicle can communicate with the infrastructure installed around the road. The vehicle 21 communicates (V2I: Vehicle to Infra) with the infrastructure 10 disposed above the building. The infrastructure 10 may be a device such as an AP that collects surrounding information. Vehicle 22 communicates with satellite 5 in the air. Drones have a similar communication environment. The drone 31 can communicate with other drones 32 (U2U: UAV to UAV). In addition, the drone 31 may communicate with the satellite 50. In this way, an object such as a vehicle or a drone is not in a horizontal plane, and can communicate with an object having a large height (altitude) difference. However, the current antenna has a problem that the gain is high only in the limited elevation range.
최근 국제전기통신연합(ITU, International Telecommunication Union) 산하의 세계 전파통신회의(WRC, World Radio Conference)는 전세계적으로 무인항공기 지상제어 전용으로 5030~5150MHz 대역을 분배하였다. 지상의 무인 항공기 제어 목적으로 5030~5150MHz 대역을 할당하여 수 km까지 통신이 가능하도록 환경을 조성하였다. 이하 설명하는 배열 안테나도 5000MHz 대역 서비스가 가능하다.Recently, the World Radio Conference (WRC) under the International Telecommunication Union (ITU) has distributed the 5030-5150 MHz band for ground control of unmanned aerial vehicles worldwide. For the purpose of controlling unmanned aerial vehicles on the ground, the band 5030 ~ 5150MHz was allocated to create an environment capable of communication up to several km. The array antenna described below can also serve a 5000 MHz band.
이하 설명하는 기술은 배열 안테나에 관한 것이다. 이하 설명하는 기술은 다중 빔을 생성하는 배열 안테나에 관한 것이다. 이하 설명하는 기술은 넓은 앙각 범위를 지원하는 배열 안테나에 관한 것이다. 배열 안테나에 대하여 먼저 간략하게 설명한다.The technique described below relates to an array antenna. The technique described below relates to an array antenna for generating multiple beams. The technology described below relates to an array antenna supporting a wide elevation range. The array antenna is briefly described first.
단일 안테나 소자는 다양한 방사 패턴을 갖지 못한다. 개발자는 특정한 지향성(방사 패턴)을 갖는 안테나를 개발하고자 할 때 배열 안테나를 사용할 수 있다. 배열 안테나는 2개 이상의 안테나 소자를 동시에 사용한 배열을 포함한다.Single antenna elements do not have various radiation patterns. Developers can use array antennas when they want to develop antennas with a specific directivity (radiation pattern). Array antennas include arrays using two or more antenna elements simultaneously.
배열 안테나는 안테나 소자를 일정한 형태로(기하학적으로) 배열하여 일정한 방사 패턴을 생성할 수 있다. 안테나 소자의 배열 형태에 따라 다양한 종류의 안테나가 있다. 예컨대, 선형 배열 안테나(linear array antenna)는 배열 소자 중심이 직선을 따라 배치되는 안테나이다. 선형 배열 안테나에서 안테나 소자 사이의 간격을 일정할 수 있다.An array antenna may produce a uniform radiation pattern by arranging the antenna elements in a predetermined shape (geometrically). There are various kinds of antennas according to the arrangement of the antenna elements. For example, a linear array antenna is an antenna in which an array element center is disposed along a straight line. The spacing between the antenna elements in the linear array antenna can be constant.
배열 안테나는 배열된 안테나 소자에 공급되는 전류 위상을 제어하여 원하는 방사 패턴을 생성하기도 한다. 배열 안테나는 안테나 소자에 공급되는 급전 신호(전류)의 진폭 및/또는 위상을 전기적으로 제어하여 특정한 방사 패턴을 생성한다. 위상 조정은 위상 변환기(Phase Shifter)를 이용할 수 있다. 진폭 조정은 감쇠기(Attenuator)를 이용할 수 있다.The array antenna also controls the phase of the current supplied to the arrayed antenna elements to produce the desired radiation pattern. The array antenna electrically controls the amplitude and / or phase of the feed signal (current) supplied to the antenna element to produce a specific radiation pattern. Phase adjustment may use a phase shifter. The amplitude adjustment may use an attenuator.
이하 설명하는 배열 안테나는 선형 배열 안테나이다. 이하 배열 안테나를 구성하는 안테나 요소를 다이폴 안테나로 가정하고 설명한다. 다만 배열 안테나는 다이폴 안테나 외에 모노폴 안테나, 루프 안테나, 야기 안테나, 비발디 안테나(Vivaldi antenna), 준-야기 안테나 (Quasi-yagi antenna) 등과 같은 다른 유형의 안테나가 사용될 수도 있다.The array antenna described below is a linear array antenna. Hereinafter, it is assumed that the antenna element constituting the array antenna is a dipole antenna. However, in addition to the dipole antenna, other types of antennas such as a monopole antenna, a loop antenna, a yagi antenna, a Vivaldi antenna, and a quasi-yagi antenna may be used.
도 2는 N개 선형 배열 안테나에 대한 브로드 사이드 배열과 앤드-파이어 배열에 대한 예이다. 도 2(A)는 선형 배열 안테나에 대한 예이다. 도 2(A)는 N개의 안테나 소자가 z축 상에 수평 상태로 배열되는 예이다. 도 2(A)는 7개의 다이폴 안테나를 포함하는 선형 배열 안테나이다. 도 2(A)는 안테나 소자 사이의 간격이 반파장 이내라고 전제한다. 예컨대, 연속된 안테나 소자 사이의 간격은 1/4λ일 수 있다.2 is an example of a broad side arrangement and an end-fire arrangement for N linear array antennas. 2 (A) is an example of a linear array antenna. 2A shows an example in which N antenna elements are arranged in a horizontal state on the z axis. 2 (A) is a linear array antenna including seven dipole antennas. 2 (A) assumes that the spacing between antenna elements is within half wavelength. For example, the spacing between successive antenna elements may be 1 / 4λ.
도 2(B)는 도 2(A)의 배열 안테나에 대한 브로드 사이드 배열의 예이다. 브로드 사이드 배열은 배열면에 대하여 직각 방향으로 최대 방사가 일어난다. 도 2(B)는 z 축에 수직 방향으로 최대 방사가 일어나는 예를 도시한다. 브로드 사이드 배열 경우 안테나 소자는 위상차를 갖지 않는다.FIG. 2B is an example of a broad side arrangement for the array antenna of FIG. 2A. The broad side arrangement produces maximum radiation in a direction perpendicular to the plane of the arrangement. 2 (B) shows an example where the maximum radiation occurs in the direction perpendicular to the z axis. In the case of a broad side arrangement, the antenna elements do not have a phase difference.
도 2(C)는 도 2(A)의 배열 안테나에 대한 앤드-파이어 배열의 예이다. 앤드-파이어 배열은 배열축 방향으로 최대 방사가 일어난다. 도 2(C)는 z 축 방향으로 최대 방사가 일어나는 예를 도시한다. 앤드-파이어 배열 경우 안테나 소자는 90°위상차를 갖는다.2 (C) is an example of an end-fire arrangement for the array antenna of FIG. 2 (A). The end-fire arrangement produces maximum radiation in the direction of the arrangement axis. 2C shows an example in which maximum radiation occurs in the z axis direction. In the end-fire arrangement, the antenna elements have a 90 ° phase difference.
제1 실시예First embodiment
도 3은 z 축 수평 배열 안테나(100)에 대한 예이다. 도 3은 다이폴 안테나를 사용한 선형 배열 안테나에 대한 예이다. 도 3의 배열 안테나는 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)를 포함한다. 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 성능 요구에 따라 일정한 대역의 신호를 송수신한다. 예컨대, 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 5GHz 대역 신호를 처리할 수 있다.3 is an example of a z-axis horizontal array antenna 100. 3 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna. The array antenna of FIG. 3 includes a first dipole antenna 111 and a second dipole antenna 112. The first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 transmit and receive signals of a predetermined band according to a performance request. For example, the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 may process a 5 GHz band signal.
제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 z 축 기준으로 수평 배열을 갖는다. 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 서로 다른 xy 평면에 배치되는 형태이다. 동시에 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 z 축을 따라 그 중심이 배열된다. 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112) 사이의 거리 d는 반파장 이내(d ≤ 2/λ)이다. 도 3은 두 개의 다이폴 소자를 사용하는 예를 도시하였는데, 경우에 따라서 보다 많은 소자를 사용할 수도 있다. 다만 N 개의 소자를 사용하는 경우에도 각 안테나 소자는 z축을 따라 선행 배열되는 형태이다.The first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 have a horizontal arrangement with respect to the z axis. The first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are arranged in different xy planes. At the same time, the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are centered along the z axis. The distance d between the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 is within half wavelength (d ≦ 2 / λ). 3 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. However, even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the z axis.
배열 안테나(100)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 모두 생성할 수 있다. 배열 안테나(100)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 조합하여 앙각이 넓은 빔 패턴을 제공한다. 이를 위하여 각 안테나에 대한 신호(전력)에 위상 조절이 필요하다. 이를 위한 급전 장치 구조를 설명한다.The array antenna 100 may generate both a broad side beam and an end-fire beam. The array antenna 100 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide angle beam pattern. To this end, phase adjustment is required for the signal (power) for each antenna. The structure of the power feeding device for this purpose will be described.
도 4는 도 3의 안테나에 대한 급전 장치(200) 구조의 예이다. 급전 장치(200)는 제1 스위치(210), 제2 스위치(220), 제3 스위치(230), 제1 반 전력 분배기(240), 제2 반 전력 분배기(250) 및 위상 변환기(260)를 포함한다. 도 4는 전력 공급원 내지 신호 공급원은 생략하였다. 급전 장치(200)는 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)에 공급되는 신호가 서로 0° 또는 90°위상차를 갖도록 제어한다.4 is an example of a structure of a power feeding device 200 for the antenna of FIG. 3. The power feeding device 200 includes a first switch 210, a second switch 220, a third switch 230, a first half power divider 240, a second half power divider 250, and a phase converter 260. It includes. 4 omits a power supply to a signal supply. The power feeding device 200 controls the signals supplied to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
전력 공급원 내지 신호 공급원에서 전달되는 신호(RFIN)가 두 개의 경로 중 어느 하나를 통해 안테나에 전달된다. (1) 제1 경로는 신호가 순서대로 제1 스위치(210), 제1 반 전력 분배기(240) 및 제2 스위치(220)를 거쳐 제1 다이폴 안테나(111)에 전달된다. 또 신호가 순서대로 제1 스위치(210), 제1 반 전력 분배기(240) 및 제3 스위치(230)를 거쳐 제2 다이폴 안테나(112)에 전달된다. (2) 제2 경로는 신호가 순서대로 제1 스위치(210), 제2 반 전력 분배기(250) 및 제2 스위치(220)를 거쳐 제1 다이폴 안테나(111)에 전달된다. 또 신호가 순서대로 제1 스위치(210), 제2 반 전력 분배기(250), 위상 변환기(260) 및 제3 스위치(230)를 거쳐 제2 다이폴 안테나(112)에 전달된다.The signal RF IN transmitted from the power source or the signal source is transmitted to the antenna via either of two paths. (1) The first path is transmitted to the first dipole antenna 111 via the first switch 210, the first half power divider 240 and the second switch 220 in order. In addition, the signal is transmitted to the second dipole antenna 112 via the first switch 210, the first half power divider 240, and the third switch 230 in order. (2) The second path is transmitted to the first dipole antenna 111 via the first switch 210, the second half power divider 250, and the second switch 220 in order. In addition, the signals are sequentially transmitted to the second dipole antenna 112 via the first switch 210, the second half power divider 250, the phase shifter 260, and the third switch 230.
제1 스위치(210), 제2 스위치(220) 및 제3 스위치(230)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치가 사용될 수 있다. 반 전력 분배기(two-way power divider, 240 및 250)는 공급되는 전력(신호)을 분배한다. 반 전력 분배기는 입력 전력을 각각 절반의 비율로 분배할 수 있다. 위상변환기(260)는 입력되는 신호의 위상을 90°변환한다.A single pole double throw (SPDT) switch may be used for the first switch 210, the second switch 220, and the third switch 230. Two- way power dividers 240 and 250 distribute the power (signal) supplied. The half power divider can distribute the input power in half each. The phase converter 260 converts the phase of the input signal by 90 degrees.
제1 스위치(210)는 전력 공급원 내지 신호 공급원과 연결되는 입력 단자, 제1 출력 단자(P1) 및 제2 출력 단자(P3)를 포함한다. 제2 스위치(220)는 제1 반 전력 분배기(240)와 연결된 제1 입력 단자(P3), 제2 반 전력 분배기(250)와 연결된 제2 입력 단자(P4) 및 제1 다이폴 안테나(111)에 연결되는 출력 단자를 포함한다. 제3 스위치(230)는 제1 반 전력 분배기(240)와 연결된 제1 입력 단자(P5), 위상변환기(260)의 출력 신호를 입력받는 제2 입력 단자(P6) 및 제2 다이폴 안테나(112)에 연결되는 출력 단자를 포함한다.The first switch 210 includes an input terminal, a first output terminal P1, and a second output terminal P3 connected to a power source or a signal source. The second switch 220 includes a first input terminal P3 connected to the first half power divider 240, a second input terminal P4 connected to the second half power divider 250, and a first dipole antenna 111. It includes an output terminal connected to. The third switch 230 may include a first input terminal P5 connected to the first half power divider 240, a second input terminal P6 receiving the output signal of the phase shifter 260, and a second dipole antenna 112. ) And an output terminal connected to the
스위치의 연결상태가 아래 표 1과 같을 때 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)에 전달되는 신호의 위상이 0°(동일) 하거나 90°위상차를 갖는다.When the connection state of the switch is shown in Table 1 below, the phase of the signal transmitted to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 is 0 ° (the same) or has a 90 ° phase difference.
빔 패턴 종류Beam pattern type 제1 다이폴 안테나 위상First dipole antenna phase 제2 다이폴 안테나 위상Second dipole antenna phase 스위치 연결 상태Switch connection status
빔 패턴 1Beam pattern 1 0 ° 0 ° P1, P3, P5P1, P3, P5
빔 패턴 2Beam pattern 2 0 ° 90°90 ° P2, P4, P6P2, P4, P6
제1 스위치(210)가 P1, 제2 스위치(220)가 P3, 제3 스위치(230)가 P5에 연결되면, 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 제1 반 전력 분배기(240)에서 출력되는 신호가 위상 차이 없이 수신한다. 이 경우 배열 안테나(100)는 브로드 사이드 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 브로드 사이드 빔을 방사한다.제1 스위치(210)가 P2, 제2 스위치(220)가 P4, 제3 스위치(230)가 P6에 연결되면, 제1 다이폴 안테나(111)는 제2 반 전력 분배기(240)에서 출력되는 신호를 그대로 수신하고, 제2 다이폴 안테나(112)는 위상 변환기(260)에 의해 90°위상이 변환된 신호를 수신한다. 이 경우 배열 안테나(100)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)는 앤드-파이어 빔을 방사한다.When the first switch 210 is connected to P1, the second switch 220 is connected to P3, and the third switch 230 is connected to P5, the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are connected to the first half power. The signal output from the divider 240 is received without a phase difference. In this case, the array antenna 100 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 radiate a broad side beam. The first switch 210 is P2 and the second switch. When 220 is P4 and the third switch 230 is connected to P6, the first dipole antenna 111 receives the signal output from the second half power divider 240 as it is, and the second dipole antenna 112. Receives a signal in which the 90 ° phase is converted by the phase converter 260. In this case, the array antenna 100 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 radiate an end-fire beam.
급전 장치(200)는 스위치(210, 220 및 230)를 이용하여 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)가 서로 동일한 위상 또는 서로 90°위상차 있는 신호를 전송한다. 설명의 편의를 위해 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)에 전달되는 신호가 서로 동일한 위상을 갖는 상태를 제1 모드라고 한다. 제1 다이폴 안테나(111) 및 제2 다이폴 안테나(112)에 전달되는 신호가 90°위상차를 갖는 상태를 제2 모드라고 한다. 급전 장치(200)는 시간에 따라 제1 모드와 제2 모드가 반복적으로 수행되도록 할 수 있다. 즉, 급전 장치(220)는 시간 제1 구간에서는 제1 모드로 동작하고, 제2 구간에서는 제2 모드로 동작하고, 제3 구간에서는 제1 모드로 동작하고, 제4 구간에서는 제2 모드로 동작할 수 있다. 이와 같이 급전 장치(200)가 제1 모드와 제2 모드를 반복하면 배열 안테나(100)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 형태의 빔을 형성할 수 있다.The power feeding device 200 transmits a signal in which the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 210, 220, and 230. For convenience of description, a state in which signals transmitted to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 have the same phase with each other is referred to as a first mode. A state in which signals transmitted to the first dipole antenna 111 and the second dipole antenna 112 have a 90 ° phase difference is referred to as a second mode. The power feeding device 200 may allow the first mode and the second mode to be repeatedly performed over time. That is, the power feeding device 220 operates in the first mode in the time section 1, operates in the second mode in the second section, operates in the first mode in the third section, and operates in the second mode in the fourth section. It can work. As described above, when the power feeding device 200 repeats the first mode and the second mode, the array antenna 100 may form a beam having a combination of a broad side beam and an end-fire beam.
도 5는 도 3의 안테나 방사 패턴에 대한 예이다. 도 5(A)는 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴의 예이다. 도 5(B)는 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴의 예이다. 도 5(C)는 zy 평면(양각 평면)에서 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔의 형태를 도시한다. 배열 안테나의 빔 조합을 통하여 200°이상의 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성함을 실험으로 확인하였다.5 is an example of the antenna radiation pattern of FIG. 5A is an example of a radiation pattern for a broad side beam. 5B is an example of a radiation pattern for an end-fire beam. 5 (C) shows the shape of the broad side beam and the end-fire beam in the zy plane (embossed plane). Experimental results show that beam patterns having elevation angles of 200 ° or more are formed through beam combinations of array antennas.
항목Item 브로드 사이드 빔Broadside beam 앤드-파이어 빔End-fire beam
앙각elevation 170.6170.6 142.4142.4
최대 이득(dBi)Max gain (dBi) 2.542.54 5.565.56
이득(θ> 90) (dBi)Gain (θ> 90) (dBi) >2.45> 2.45
표 2는 배열 안테나(100)가 형성한 빔에 대한 앙각과 이득에 대한 데이터이다. 표 2에서 θ는 빔을 형성하는 각도를 의미한다. 90도가 넘는 각도에서도 유효한 이득이 나오는 것을 확인할 수 있다.Table 2 shows data for elevation angles and gains for beams formed by the array antenna 100. In Table 2, θ means the angle to form a beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
제2 실시예Second embodiment
도 6은 z 축 배열 안테나(300)에 대한 예이다. 배열 안테나(300)는 두 개의 단위 안테나(310, 320)를 z축에 배열한 선형 배열 안테나이다. 6 is an example of a z-axis array antenna 300. The array antenna 300 is a linear array antenna in which two unit antennas 310 and 320 are arranged on the z-axis.
하나의 단위 안테나는 xy 평면상에 배치된다. 하나의 단위 안테나는 두 개의 다이폴 안테나로 구성된다. 제1 단위 안테나(310)는 제1 다이폴 안테나(311) 및 제2 다이폴 안테나(312)를 포함한다. 제1 다이폴 안테나(311) 및 제2 다이폴 안테나(312)는 동일한 xy 평면에 배치되는 형태이다. 제1 다이폴 안테나(311) 및 제2 다이폴 안테나(312)는 서로 직교하는 형태를 갖는다. 소위 ±45도 다이폴 안테나 배열에 해당한다. 제2 단위 안테나(320)는 제3 다이폴 안테나(321) 및 제2 다이폴 안테나(332)를 포함한다. 제3 다이폴 안테나(321) 및 제4 다이폴 안테나(322)는 동일한 xy 평면에 배치되는 형태이다. 제3 다이폴 안테나(321) 및 제4 다이폴 안테나(322)는 서로 직교하는 형태를 갖는다. 소위 ±45도 다이폴 안테나 배열에 해당한다. 제1 단위 안테나(310) 및 제2 단위 안테나(320)는 z 축을 따라 그 중심이 배열된다. 제1 단위 안테나(310) 및 제2 단위 안테나(320) 사이의 거리 d는 반파장 이내(d ≤ 2/λ)이다. 도 6은 두 개의 단위 안테나를 사용하는 예를 도시하였는데, 경우에 따라서 보다 많은 단위 안테나를 사용할 수도 있다. 다만 N 개의 단위 안테나를 사용하는 경우에도 각 단위 안테나는 z축을 따라 선행 배열되는 형태이다.One unit antenna is disposed on the xy plane. One unit antenna is composed of two dipole antennas. The first unit antenna 310 includes a first dipole antenna 311 and a second dipole antenna 312. The first dipole antenna 311 and the second dipole antenna 312 are arranged on the same xy plane. The first dipole antenna 311 and the second dipole antenna 312 have a form orthogonal to each other. It corresponds to a so-called ± 45 degree dipole antenna arrangement. The second unit antenna 320 includes a third dipole antenna 321 and a second dipole antenna 332. The third dipole antenna 321 and the fourth dipole antenna 322 are disposed on the same xy plane. The third dipole antenna 321 and the fourth dipole antenna 322 have a form orthogonal to each other. It corresponds to a so-called ± 45 degree dipole antenna arrangement. The center of the first unit antenna 310 and the second unit antenna 320 is arranged along the z axis. The distance d between the first unit antenna 310 and the second unit antenna 320 is within half wavelength (d ≦ 2 / λ). 6 illustrates an example of using two unit antennas. In some cases, more unit antennas may be used. Even when using N unit antennas, each unit antenna is arranged in advance along the z axis.
배열 안테나(300)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 모두 생성할 수 있다. 배열 안테나(300)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 조합하여 앙각이 넓은 빔 패턴을 제공한다. 배열 안테나(300)는 각 단위 안테나에 포함되는 다이폴 안테나의 종류(배치 방향)가 빔 형성에 중요하다. 제1 단위 안테나(310) 중 x 축에 수평인 제1 다이폴 안테나(311)와 제2 단위 안테나 중 x 축에 수평인 제3 다이폴 안테나(321)은 빔 형성에 유사한 특성을 갖는다. 설명의 편의를 위하여 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)를 수평 배열 안테나라고 명명한다. 한편 제1 단위 안테나(310) 중 y 축에 수평인 제2 다이폴 안테나(312)와 제2 단위 안테나 중 x 축에 수직인 제4 다이폴 안테나(322)은 빔 형성에 유사한 특성을 갖는다. 설명의 편의를 위하여 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(322)를 수직 배열 안테나라고 명명한다.The array antenna 300 may generate both a broad side beam and an end-fire beam. The array antenna 300 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. In the array antenna 300, the type (arrangement direction) of the dipole antennas included in each unit antenna is important for beam formation. The first dipole antenna 311 horizontal to the x-axis among the first unit antennas 310 and the third dipole antenna 321 horizontal to the x-axis among the second unit antennas have similar characteristics to beam formation. For convenience of description, the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 are referred to as horizontal array antennas. Meanwhile, the second dipole antenna 312 horizontal to the y axis of the first unit antenna 310 and the fourth dipole antenna 322 perpendicular to the x axis of the second unit antenna have similar characteristics to beam formation. For convenience of description, the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 322 are referred to as vertical array antennas.
배열 안테나(300)는 각 단위 안테나에 포함된 개별 다이폴 안테나에 대한 신호(전력)에 위상 조절이 필요하다. 이를 위한 급전 장치 구조를 설명한다.The array antenna 300 needs phase adjustment to a signal (power) for the individual dipole antennas included in each unit antenna. The structure of the power feeding device for this purpose will be described.
도 7은 도 6의 수평 배열 안테나에 대한 제1 급전 장치(400) 구조의 예이다. 제1 급전 장치(400)는 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)에 대한 신호를 공급한다. 즉, 제1 급전 장치(400)는 수평 배열 안테나에 대한 급전을 담당한다.FIG. 7 is an example of a structure of a first power feeding device 400 for the horizontal array antenna of FIG. 6. The first power feeding device 400 supplies signals for the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321. That is, the first power feeding device 400 is responsible for feeding the horizontal array antenna.
제1 급전 장치(400)는 제1 스위치(410), 제2 스위치(420), 제3 스위치(430), 제1 반 전력 분배기(440), 제2 반 전력 분배기(450) 및 위상 변환기(460)를 포함한다. 도 4는 전력 공급원 내지 신호 공급원은 생략하였다. 제1 급전 장치(400)는 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)에 공급되는 신호가 서로 0° 또는 90°위상차를 갖도록 제어한다.The first power supply device 400 may include a first switch 410, a second switch 420, a third switch 430, a first half power divider 440, a second half power divider 450, and a phase converter ( 460). 4 omits a power supply to a signal supply. The first power feeding device 400 controls the signals supplied to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
전력 공급원 내지 신호 공급원에서 전달되는 신호(RFIN)가 두 개의 경로 중 어느 하나를 통해 안테나에 전달된다. (1) 제1 경로는 신호가 순서대로 제1 스위치(410), 제1 반 전력 분배기(440) 및 제2 스위치(420)를 거쳐 제1 다이폴 안테나(311)에 전달된다. 또 신호가 순서대로 제1 스위치(410), 제1 반 전력 분배기(440) 및 제3 스위치(430)를 거쳐 제3 다이폴 안테나(321)에 전달된다. (4) 제2 경로는 신호가 순서대로 제1 스위치(410), 제2 반 전력 분배기(450) 및 제2 스위치(420)를 거쳐 제1 다이폴 안테나(311)에 전달된다. 또 신호가 순서대로 제1 스위치(410), 제2 반 전력 분배기(450), 위상 변환기(460) 및 제3 스위치(430)를 거쳐 제3 다이폴 안테나(321)에 전달된다.The signal RF IN transmitted from the power source or the signal source is transmitted to the antenna via either of two paths. (1) The first path is a signal is transmitted to the first dipole antenna 311 via the first switch 410, the first half power divider 440 and the second switch 420 in order. In addition, the signals are sequentially transmitted to the third dipole antenna 321 via the first switch 410, the first half power divider 440, and the third switch 430. (4) The second path is signal transmitted to the first dipole antenna 311 via the first switch 410, the second half power divider 450 and the second switch 420 in order. The signal is sequentially transmitted to the third dipole antenna 321 via the first switch 410, the second half power divider 450, the phase shifter 460, and the third switch 430.
제1 스위치(410), 제2 스위치(420) 및 제3 스위치(430)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치가 사용될 수 있다. 반 전력 분배기(two-way power divider, 240 및 250)는 공급되는 전력(신호)을 분배한다. 반 전력 분배기는 입력 전력을 각각 절반의 비율로 분배할 수 있다. 위상변환기(460)는 입력되는 신호의 위상을 90°변환한다.A single pole double throw (SPDT) switch may be used for the first switch 410, the second switch 420, and the third switch 430. Two- way power dividers 240 and 250 distribute the power (signal) supplied. The half power divider can distribute the input power in half each. The phase converter 460 converts the phase of the input signal by 90 degrees.
제1 스위치(410)는 전력 공급원 내지 신호 공급원과 연결되는 입력 단자, 제1 출력 단자(Q1) 및 제2 출력 단자(Q3)를 포함한다. 제2 스위치(420)는 제1 반 전력 분배기(440)와 연결된 제1 입력 단자(Q3), 제2 반 전력 분배기(450)와 연결된 제2 입력 단자(Q4) 및 제1 다이폴 안테나(311)에 연결되는 출력 단자를 포함한다. 제3 스위치(430)는 제1 반 전력 분배기(440)와 연결된 제1 입력 단자(Q5), 위상변환기(460)의 출력 신호를 입력받는 제2 입력 단자(Q6) 및 제3 다이폴 안테나(321)에 연결되는 출력 단자를 포함한다.The first switch 410 includes an input terminal, a first output terminal Q1, and a second output terminal Q3 connected to a power source or a signal source. The second switch 420 includes a first input terminal Q3 connected to the first half power divider 440, a second input terminal Q4 connected to the second half power divider 450, and a first dipole antenna 311. It includes an output terminal connected to. The third switch 430 includes a first input terminal Q5 connected to the first half power divider 440, a second input terminal Q6 receiving the output signal of the phase shifter 460, and a third dipole antenna 321. ) And an output terminal connected to the
스위치의 연결상태가 아래 표 1과 같을 때 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)에 전달되는 신호의 위상이 0°(동일) 하거나 90°위상차를 갖는다.When the connection state of the switch is shown in Table 1 below, the phase of the signal transmitted to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 is 0 ° (same) or has a 90 ° phase difference.
빔 패턴 종류Beam pattern type 제1 다이폴 안테나 위상First dipole antenna phase 제3 다이폴 안테나 위상Third dipole antenna phase 스위치 연결 상태Switch connection status
빔 패턴 1Beam pattern 1 0 ° 0 ° Q1, Q3, Q5Q1, Q3, Q5
빔 패턴 2Beam pattern 2 0 ° 90°90 ° Q2, Q4, Q6Q2, Q4, Q6
제1 스위치(410)가 Q1, 제2 스위치(420)가 Q3, 제3 스위치(430)가 Q5에 연결되면, 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)는 제1 반 전력 분배기(440)에서 출력되는 신호가 위상 차이 없이 수신한다. 이 경우 배열 안테나(100)는 브로드 사이드 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)는 브로드 사이드 빔을 방사한다. 제1 스위치(410)가 Q2, 제2 스위치(420)가 Q4, 제3 스위치(430)가 Q6에 연결되면, 제1 다이폴 안테나(311)는 제2 반 전력 분배기(440)에서 출력되는 신호를 그대로 수신하고, 제3 다이폴 안테나(321)는 위상 변환기(460)에 의해 90°위상이 변환된 신호를 수신한다. 이 경우 배열 안테나(100)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)는 앤드-파이어 빔을 방사한다.제1 급전 장치(400)는 스위치(410, 220 및 230)를 이용하여 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)가 서로 동일한 위상 또는 서로 90°위상차 있는 신호를 전송한다. 설명의 편의를 위해 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)에 전달되는 신호가 서로 동일한 위상을 갖는 상태를 제1 모드라고 한다. 제1 다이폴 안테나(311) 및 제3 다이폴 안테나(321)에 전달되는 신호가 90°위상차를 갖는 상태를 제2 모드라고 한다. 제1 급전 장치(400)는 시간에 따라 제1 모드와 제2 모드가 반복적으로 수행되도록 할 수 있다. 즉, 급전 장치(420)는 시간 제1 구간에서는 제1 모드로 동작하고, 제2 구간에서는 제2 모드로 동작하고, 제3 구간에서는 제1 모드로 동작하고, 제4 구간에서는 제2 모드로 동작할 수 있다. 이와 같이 제1 급전 장치(400)가 제1 모드와 제2 모드를 반복하면 배열 안테나(100)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 형태의 빔을 형성할 수 있다.When the first switch 410 is connected to Q1, the second switch 420 is connected to Q3, and the third switch 430 is connected to Q5, the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 are connected to the first half power. The signal output from the divider 440 is received without a phase difference. In this case, the array antenna 100 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 emit a broad side beam. When the first switch 410 is connected to Q2, the second switch 420 is connected to Q4, and the third switch 430 is connected to Q6, the first dipole antenna 311 outputs a signal output from the second half power divider 440. Is received as it is, and the third dipole antenna 321 receives a signal in which the 90 ° phase is converted by the phase converter 460. In this case, the array antenna 100 is in an end-fire array state, and the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 radiate an end-fire beam. The first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 transmit signals having the same phase or 90 degrees out of phase with each other using 410, 220, and 230. For convenience of description, a state in which signals transmitted to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 have the same phase with each other is referred to as a first mode. A state in which signals transmitted to the first dipole antenna 311 and the third dipole antenna 321 have a 90 ° phase difference is referred to as a second mode. The first power feeding device 400 may allow the first mode and the second mode to be repeatedly performed over time. That is, the power feeding device 420 operates in the first mode in the time section 1, operates in the second mode in the second section, operates in the first mode in the third section, and operates in the second mode in the fourth section. It can work. As such, when the first power feeding device 400 repeats the first mode and the second mode, the array antenna 100 may form a beam having a combination of a broad side beam and an end-fire beam.
도 8은 도 6의 수직 배열 안테나에 대한 제2 급전 장치(500) 구조의 예이다. 제2 급전 장치(500)는 제1 다이폴 안테나(311) 및 제4 다이폴 안테나(324)에 대한 신호를 공급한다. 즉, 제2 급전 장치(500)는 수평 배열 안테나에 대한 급전을 담당한다.FIG. 8 is an example of a structure of a second power feeding device 500 for the vertically arranged antenna of FIG. 6. The second power supply device 500 supplies signals for the first dipole antenna 311 and the fourth dipole antenna 324. That is, the second power feeding device 500 is responsible for feeding power to the horizontal array antenna.
제2 급전 장치(500)는 제1 스위치(510), 제2 스위치(520), 제3 스위치(530), 제1 반 전력 분배기(540), 제2 반 전력 분배기(550) 및 위상 변환기(560)를 포함한다. 도 4는 전력 공급원 내지 신호 공급원은 생략하였다. 제2 급전 장치(500)는 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)에 공급되는 신호가 서로 0° 또는 90°위상차를 갖도록 제어한다.The second power supply device 500 may include a first switch 510, a second switch 520, a third switch 530, a first half power divider 540, a second half power divider 550, and a phase converter ( 560). 4 omits a power supply to a signal supply. The second power supply device 500 controls the signals supplied to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
전력 공급원 내지 신호 공급원에서 전달되는 신호(RFIN)가 두 개의 경로 중 어느 하나를 통해 안테나에 전달된다. (1) 제1 경로는 신호가 순서대로 제1 스위치(510), 제1 반 전력 분배기(540) 및 제2 스위치(520)를 거쳐 제2 다이폴 안테나(312)에 전달된다. 또 신호가 순서대로 제1 스위치(510), 제1 반 전력 분배기(540) 및 제3 스위치(530)를 거쳐 제4 다이폴 안테나(324)에 전달된다. (5) 제2 경로는 신호가 순서대로 제1 스위치(510), 제2 반 전력 분배기(550) 및 제2 스위치(520)를 거쳐 제2 다이폴 안테나(312)에 전달된다. 또 신호가 순서대로 제1 스위치(510), 제2 반 전력 분배기(550), 위상 변환기(560) 및 제3 스위치(530)를 거쳐 제4 다이폴 안테나(324)에 전달된다.The signal RF IN transmitted from the power source or the signal source is transmitted to the antenna via either of two paths. (1) The first path is signal transmitted to the second dipole antenna 312 via the first switch 510, the first half power divider 540 and the second switch 520 in order. In addition, the signals are sequentially transmitted to the fourth dipole antenna 324 via the first switch 510, the first half power divider 540, and the third switch 530. (5) The second path is signal transmitted to the second dipole antenna 312 via the first switch 510, the second half power divider 550 and the second switch 520 in order. The signal is sequentially transmitted to the fourth dipole antenna 324 via the first switch 510, the second half power divider 550, the phase shifter 560, and the third switch 530.
제1 스위치(510), 제2 스위치(520) 및 제3 스위치(530)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치가 사용될 수 있다. 반 전력 분배기(two-way power divider, 240 및 250)는 공급되는 전력(신호)을 분배한다. 반 전력 분배기는 입력 전력을 각각 절반의 비율로 분배할 수 있다. 위상변환기(560)는 입력되는 신호의 위상을 90°변환한다.A single pole double throw (SPDT) switch may be used for the first switch 510, the second switch 520, and the third switch 530. Two- way power dividers 240 and 250 distribute the power (signal) supplied. The half power divider can distribute the input power in half each. The phase converter 560 converts the phase of the input signal by 90 degrees.
제1 스위치(510)는 전력 공급원 내지 신호 공급원과 연결되는 입력 단자, 제1 출력 단자(R1) 및 제2 출력 단자(R3)를 포함한다. 제2 스위치(520)는 제1 반 전력 분배기(540)와 연결된 제1 입력 단자(R3), 제2 반 전력 분배기(550)와 연결된 제2 입력 단자(R4) 및 제2 다이폴 안테나(312)에 연결되는 출력 단자를 포함한다. 제3 스위치(530)는 제1 반 전력 분배기(540)와 연결된 제1 입력 단자(R5), 위상변환기(560)의 출력 신호를 입력받는 제2 입력 단자(R6) 및 제4 다이폴 안테나(324)에 연결되는 출력 단자를 포함한다.The first switch 510 includes an input terminal, a first output terminal R1, and a second output terminal R3 connected to a power source or a signal source. The second switch 520 has a first input terminal R3 connected to the first half power divider 540, a second input terminal R4 connected to the second half power divider 550, and a second dipole antenna 312. It includes an output terminal connected to. The third switch 530 has a first input terminal R5 connected to the first half power divider 540, a second input terminal R6 receiving the output signal of the phase shifter 560, and a fourth dipole antenna 324. ) And an output terminal connected to the
스위치의 연결상태가 아래 표 1과 같을 때 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)에 전달되는 신호의 위상이 0°(동일) 하거나 90°위상차를 갖는다.When the connection state of the switch is shown in Table 1 below, the phase of the signal transmitted to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 is 0 ° (the same) or has a 90 ° phase difference.
빔 패턴 종류Beam pattern type 제2 다이폴 안테나 위상Second dipole antenna phase 제4 다이폴 안테나 위상4th dipole antenna phase 스위치 연결 상태Switch connection status
빔 패턴 1Beam pattern 1 0 ° 0 ° R1, R3, R5R1, R3, R5
빔 패턴 2Beam pattern 2 0 ° 90°90 ° R2, R4, R6R2, R4, R6
제1 스위치(510)가 R1, 제2 스위치(520)가 R3, 제3 스위치(530)가 R5에 연결되면, 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)는 제1 반 전력 분배기(540)에서 출력되는 신호가 위상 차이 없이 수신한다. 이 경우 배열 안테나(100)는 브로드 사이드 배열 상태가 되고, 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)는 브로드 사이드 빔을 방사한다. 제1 스위치(510)가 R2, 제2 스위치(520)가 R4, 제3 스위치(530)가 R6에 연결되면, 제2 다이폴 안테나(312)는 제2 반 전력 분배기(540)에서 출력되는 신호를 그대로 수신하고, 제4 다이폴 안테나(324)는 위상 변환기(560)에 의해 90°위상이 변환된 신호를 수신한다. 이 경우 배열 안테나(100)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)는 앤드-파이어 빔을 방사한다. 제2 급전 장치(500)는 스위치(510, 220 및 230)를 이용하여 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)가 서로 동일한 위상 또는 서로 90°위상차 있는 신호를 전송한다. 설명의 편의를 위해 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)에 전달되는 신호가 서로 동일한 위상을 갖는 상태를 제3 모드라고 한다. 제2 다이폴 안테나(312) 및 제4 다이폴 안테나(324)에 전달되는 신호가 90°위상차를 갖는 상태를 제4 모드라고 한다. 제2 급전 장치(500)는 시간에 따라 제3 모드와 제4 모드가 반복적으로 수행되도록 할 수 있다. 즉, 급전 장치(520)는 시간 제1 구간에서는 제3 모드로 동작하고, 제2 구간에서는 제4 모드로 동작하고, 제3 구간에서는 제3 모드로 동작하고, 제4 구간에서는 제4 모드로 동작할 수 있다. 이와 같이 제2 급전 장치(500)가 제3 모드와 제4 모드를 반복하면 배열 안테나(100)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 형태의 빔을 형성할 수 있다.When the first switch 510 is connected to R1, the second switch 520 is connected to R3, and the third switch 530 is connected to R5, the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 are connected to the first half power. The signal output from the divider 540 is received without phase difference. In this case, the array antenna 100 is in a broad side array state, and the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 emit a broad side beam. When the first switch 510 is connected to R2, the second switch 520 is connected to R4, and the third switch 530 is connected to R6, the second dipole antenna 312 outputs a signal output from the second half power divider 540. Is received as it is, and the fourth dipole antenna 324 receives a signal having a 90 ° phase shifted by the phase converter 560. In this case, the array antenna 100 is in an end-fire arrangement state, and the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 emit an end-fire beam. The second power supply device 500 transmits a signal in which the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 510, 220, and 230. For convenience of description, a state in which signals transmitted to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 have the same phase with each other is referred to as a third mode. A state in which signals transmitted to the second dipole antenna 312 and the fourth dipole antenna 324 have a 90 ° phase difference is referred to as a fourth mode. The second power feeding device 500 may allow the third mode and the fourth mode to be repeatedly performed over time. That is, the power feeding device 520 operates in the third mode in the time section 1, operates in the fourth mode in the second section, operates in the third mode in the third section, and operates in the fourth mode in the fourth section. It can work. As described above, when the second power supply device 500 repeats the third mode and the fourth mode, the array antenna 100 may form a beam having a combination of a broad side beam and an end-fire beam.
한편 기본적으로 제1 급전 장치(400)와 제2 급전 장치(500)는 서로 독립적으로 각 다이폴 안테나에 대한 신호 위상을 제어할 수 있다. 나아가 제1 급전 장치(400)와 제2 급전 장치(500)는 제어하는 안테나의 종류와 위상을 제어하는 구간에 대한 일정한 패턴을 가질 수 있다. (1) 예컨대, 제1 구간에서 제1 급전 장치(400)가 제1 모드로 동작하고, 제2 급전 장치(500)가 제3 모드로 동작할 수 있다. 제1 구간에 이은 제2 구간에서 제1 급전 장치(400)가 제2 모드로 동작하고, 제2 급전 장치(500)가 제4 모드로 동작할 수 있다. 즉 제1 급전 장치(400)와 제2 급전 장치(500)가 시간 흐름에 따라 90°위상차를 주는 구간을 동일하게 할 수 있다. (2) 이와는 반대로 제1 급전 장치(400)와 제2 급전 장치(500)가 시간 흐름에 따라 90°위상차를 주는 구간을 서로 중복되지 않게 할 수 있다. 즉, 제1 구간에서 제1 급전 장치(400)가 제1 모드로 동작하고, 제2 급전 장치(500)가 제4 모드로 동작할 수 있다. 제1 구간에 이은 제2 구간에서 제1 급전 장치(400)가 제2 모드로 동작하고, 제2 급전 장치(500)가 제3 모드로 동작할 수 있다. (3) 또는 경우에 따라 제1 급전 장치(400)와 제2 급전 장치(500)가 시간 흐름에 따라 서로 다른 구간을 사용할 수도 있다. 기본적으로 배열 안테나(300)는 시간의 흐름에 따라 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔의 조합된 특성을 가지면 된다. 따라서 제1 급전 장치(400)와 제2 급전 장치(500)는 위상차를 제어하는 시기에 따라 서로 다양한 빔 조합을 생성할 수 있다.On the other hand, basically, the first feed device 400 and the second feed device 500 may independently control the signal phase for each dipole antenna. Furthermore, the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may have a predetermined pattern for a section for controlling the type and phase of the antenna to be controlled. For example, in the first section, the first power feeding device 400 may operate in the first mode, and the second power feeding device 500 may operate in the third mode. In the second section following the first section, the first power feeding device 400 may operate in the second mode, and the second power feeding device 500 may operate in the fourth mode. In other words, the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may have the same interval that gives a 90 ° phase difference as time passes. (2) On the contrary, it is possible to prevent the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 from overlapping sections that provide a 90 ° phase difference with time. That is, in the first section, the first power feeding device 400 may operate in the first mode, and the second power feeding device 500 may operate in the fourth mode. In the second section following the first section, the first power feeding device 400 may operate in the second mode, and the second power feeding device 500 may operate in the third mode. (3) Alternatively, the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may use different sections as time passes. Basically, the array antenna 300 may have a combined characteristic of a broad side beam and an end-fire beam over time. Therefore, the first power feeding device 400 and the second power feeding device 500 may generate various beam combinations with each other according to the timing of controlling the phase difference.
도 9는 도 6의 안테나 방사 패턴에 대한 예이다. 배열 안테나(300)은 빔 조합을 통해 반구 영역을 포함하는 200°이상의 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성함을 실험으로 확인하였다. 반구 영역은 빔 패턴에서 구의 절반에 해당하는 영역에 빔 패턴이 형성되는 것을 의미한다. 도 9(A)는 수평 배열 안테나가 형성하는 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴의 예이다. 도 9(B)는 수평 배열 안테나가 형성하는 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴의 예이다. 도 9(C)는 수직 배열 안테나가 형성하는 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴의 예이다. 도 9(B)는 수직 배열 안테나가 형성하는 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴의 예이다. 9 is an example of the antenna radiation pattern of FIG. The array antenna 300 has been experimentally confirmed to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more including a hemisphere region through beam combination. The hemisphere region means that the beam pattern is formed in an area corresponding to half of the sphere in the beam pattern. 9A is an example of a radiation pattern for a broad side beam formed by a horizontal array antenna. 9B is an example of a radiation pattern for an end-fire beam formed by a horizontal array antenna. 9C is an example of a radiation pattern for a broad side beam formed by a vertical array antenna. 9B is an example of a radiation pattern for an end-fire beam formed by a vertical array antenna.
제3 실시예Third embodiment
도 10은 Y 축 수평 배열 안테나 장치(600)에 대한 예이다. 도 10은 안테나 구조에 대한 개략적인 예이다. 도 10은 다이폴 안테나를 사용한 선형 배열 안테나에 대한 예이다. 배열 안테나 장치(600)는 배열 안테나(610)와 반사기(620)를 포함한다. 도 10에서 x, y 및 z는 3차원 공간의 방향을 의미한다.10 is an example of a Y-axis horizontal array antenna device 600. 10 is a schematic example of an antenna structure. 10 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna. The array antenna device 600 includes an array antenna 610 and a reflector 620. In FIG. 10, x, y, and z mean a direction of a three-dimensional space.
배열 안테나(610)는 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)를 포함한다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)는 성능 요구에 따라 일정한 대역의 신호를 송수신한다. 예컨대, 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)는 5GHz 대역 신호를 처리할 수 있다. 배열 안테나(610)는 XY 평면에 배치되는 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)가 배치되는 평면을 제1 XY 평면이라고 명명한다. 예컨대, 배열 안테나(610)는 XY 평면에 평행한 기판상에 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)를 배치할 수 있다. Array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612. The first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 transmit and receive a signal of a predetermined band according to a performance request. For example, the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may process a 5 GHz band signal. The array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612 arranged in the XY plane. For convenience of description, the plane on which the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are disposed is referred to as a first XY plane. For example, the array antenna 610 may arrange the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 on a substrate parallel to the XY plane.
제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)는 Y축을 따라 선형으로 배열된다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)의 중심이 Y 축을 따라 배열된다. 단위 안테나가 Y축을 따라 배열되는 형태를 Y 축 수평 배열이라고 명명한다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612) 각각은 길이방향이 X축과 수평(Y 축에 수직)이다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612) 사이의 거리 d1는 반파장 이내(d1 ≤ λ/2)이다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)의 길이는 안테나 장치의 크기, 목표하는 안테나 장치의 성능 등에 따라 달라질 수 있다. The first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are linearly arranged along the Y axis. The centers of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are arranged along the Y axis. The type in which the unit antennas are arranged along the Y axis is called a Y axis horizontal arrangement. Each of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 is horizontal in the X direction and horizontal (perpendicular to the Y axis). The distance d 1 between the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 is within half wavelength (d 1 ≦ λ / 2). The length of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
도 10은 두 개의 다이폴 소자를 사용하는 예를 도시하였는데, 경우에 따라서 보다 많은 소자를 사용할 수도 있다. 다만 N 개의 소자를 사용하는 경우에도 각 안테나 소자는 Y축을 따라 선행 배열되는 형태이다.10 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. Even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
반사기(620)는 안테나가 형성하는 주된 빔의 반대 방향에 배치된다. 배열 안테나(610)와 반사기(620) 사이의 거리 d2는 1/4(9분의1) 파장보다 크다(d2 > λ/4). 반사기(620)도 XY 평면에 배치될 수 있다. 반사기(620)가 배치되는 평면을 제2 XY 평면이라고 명명한다. 반사기(620)는 후엽(back lobe) 이득을 줄인다. 나아가 반사기(620)는 안테나의 빔이 넓은 앙각을 갖게 한다. 반사기(620)는 통상적인 안테나 장치에 사용되는 다양한 형태 내지 재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 반사기(620)는 금속, 세라믹 또는 PCB 재질로 구성될 수 있다.The reflector 620 is disposed in an opposite direction of the main beam formed by the antenna. The distance d 2 between the array antenna 610 and the reflector 620 is greater than 1/4 (1/10) wavelength (d 2 > lambda / 4). Reflector 620 may also be disposed in the XY plane. The plane in which the reflector 620 is disposed is called a second XY plane. Reflector 620 reduces back lobe gain. Furthermore, the reflector 620 allows the beam of the antenna to have a wide elevation angle. The reflector 620 may be configured in various forms or materials used in a conventional antenna device. For example, the reflector 620 may be made of metal, ceramic or PCB material.
배열 안테나(610)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 모두 생성할 수 있다. 배열 안테나(610)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 조합하여 앙각이 넓은 빔 패턴을 제공한다. 이를 위하여 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)에 제공되는 신호(전력)에 위상 조절이 필요하다. The array antenna 610 may generate both a broad side beam and an end-fire beam. The array antenna 610 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. To this end, phase adjustment is necessary for the signal (power) provided to the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612.
제4 실시예Fourth embodiment
도 11은 Y 축 수평 배열 안테나 장치(600)에 대한 다른 예이다. 도 11은 안테나 구조에 대한 개략적인 예이다. 도 11은 다이폴 안테나를 사용한 선형 배열 안테나에 대한 예이다. 배열 안테나 장치(600)는 배열 안테나(610)와 반사기(620)를 포함한다. 도 11에서 x, y 및 z는 3차원 공간의 방향을 의미한다. 도 11의 안테나 장치(600)는 반사기(620)의 구조가 도 10의 안테나 장치(600)와 다르다. 11 is another example of a Y-axis horizontal array antenna device 600. 11 is a schematic example of an antenna structure. 11 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna. The array antenna device 600 includes an array antenna 610 and a reflector 620. In FIG. 11, x, y, and z mean a direction of a three-dimensional space. The antenna device 600 of FIG. 11 has a structure different from that of the antenna device 600 of FIG. 10.
배열 안테나(610)는 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)를 포함한다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)는 성능 요구에 따라 일정한 대역의 신호를 송수신한다. 예컨대, 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)는 5GHz 대역 신호를 처리할 수 있다. 배열 안테나(610)는 XY 평면에 배치되는 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)가 배치되는 평면을 제1 XY 평면이라고 명명한다. 예컨대, 배열 안테나(610)는 XY 평면에 평행한 기판상에 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)를 배치할 수 있다. Array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612. The first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 transmit and receive a signal of a predetermined band according to a performance request. For example, the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may process a 5 GHz band signal. The array antenna 610 includes a first dipole antenna 611 and a second dipole antenna 612 arranged in the XY plane. For convenience of description, the plane on which the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are disposed is referred to as a first XY plane. For example, the array antenna 610 may arrange the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 on a substrate parallel to the XY plane.
제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)는 Y축을 따라 선형으로 배열된다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)의 중심이 Y 축을 따라 배열된다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)가 Y 축 수평 배열 형태를 갖는다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612) 사이의 거리 d1는 반파장 이내(d1 ≤ λ/2)이다. 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)의 길이는 안테나 장치의 크기, 목표하는 안테나 장치의 성능 등에 따라 달라질 수 있다. The first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are linearly arranged along the Y axis. The centers of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 are arranged along the Y axis. The first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 have a Y axis horizontal arrangement. The distance d 1 between the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 is within half wavelength (d 1 ≦ λ / 2). The length of the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
도 11은 두 개의 다이폴 소자를 사용하는 예를 도시하였는데, 경우에 따라서 보다 많은 소자를 사용할 수도 있다. 다만 N 개의 소자를 사용하는 경우에도 각 안테나 소자는 Y축을 따라 선행 배열되는 형태이다.11 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. Even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
반사기(620)는 배열 안테나(610)가 형성하는 주된 빔의 반대 방향(배열 안테나(610)의 후면)에 배치된다. 배열 안테나(610)와 반사기(620) 사이의 거리 d2는 1/4 파장보다 크다(d2 > λ/4). 반사기(620)도 XY 평면에 배치될 수 있다. 반사기(620)가 배치되는 평면을 제2 XY 평면이라고 명명한다. 반사기(620)는 후엽(back lobe) 이득을 줄인다. 나아가 반사기(620)는 안테나의 빔이 넓은 앙각을 갖게 한다. 반사기(620)는 통상적인 안테나 장치에 사용되는 다양한 형태 내지 재질로 구성될 수 있다. 반사기(620)는 2개의 다이폴 구조(621 및 622)를 포함한다. 즉, 반사기(620)는 배열 안테나(610)과 유사한 구조를 갖는다. 2개의 다이폴 구조(621 및 622) 사이의 거리 d3는 반파장 이내(d3 ≤ λ/2)이다. 2개의 다이폴 구조(621 및 622)는 각각 Y 축에서 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)와 동일한 높이에 배치될 수 있다. 경우에 따라서 2개의 다이폴 구조(621 및 622)는 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)와 다른 형태, 다른 규격 또는 다른 배치 위치를 가질 수도 있다.The reflector 620 is disposed in the opposite direction of the main beam formed by the array antenna 610 (rear side of the array antenna 610). The distance d 2 between the array antenna 610 and the reflector 620 is greater than 1/4 wavelength (d 2 > lambda / 4). Reflector 620 may also be disposed in the XY plane. The plane in which the reflector 620 is disposed is called a second XY plane. Reflector 620 reduces back lobe gain. Furthermore, the reflector 620 allows the beam of the antenna to have a wide elevation angle. The reflector 620 may be configured in various forms or materials used in a conventional antenna device. Reflector 620 includes two dipole structures 621 and 622. That is, the reflector 620 has a structure similar to that of the array antenna 610. The distance d 3 between the two dipole structures 621 and 622 is within half wavelength (d 3 ≦ λ / 2). The two dipole structures 621 and 622 may be disposed at the same height as the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 in the Y axis, respectively. In some cases, the two dipole structures 621 and 622 may have a different shape, a different standard, or a different placement position from the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612.
배열 안테나(610)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 모두 생성할 수 있다. 배열 안테나(610)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 조합하여 앙각이 넓은 빔 패턴을 제공한다. 이를 위하여 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)에 제공되는 신호(전력)에 위상 조절이 필요하다. The array antenna 610 may generate both a broad side beam and an end-fire beam. The array antenna 610 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. To this end, phase adjustment is necessary for the signal (power) provided to the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612.
제5 실시예Fifth Embodiment
도 12는 Y 축 수평 배열 안테나 장치(700)에 대한 또 다른 예이다. 도 12는 안테나 구조에 대한 개략적인 예이다. 도 12은 다이폴 안테나를 사용한 선형 배열 안테나에 대한 예이다. 배열 안테나 장치(700)는 배열 안테나(710)와 도파기(720)를 포함한다. 도 11에서 x, y 및 z는 3차원 공간의 방향을 의미한다. 12 is another example of a Y axis horizontal array antenna device 700. 12 is a schematic example of an antenna structure. 12 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna. The array antenna device 700 includes an array antenna 710 and a waveguide 720. In FIG. 11, x, y, and z mean a direction of a three-dimensional space.
배열 안테나(710)는 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)를 포함한다. 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)는 성능 요구에 따라 일정한 대역의 신호를 송수신한다. 예컨대, 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)는 5GHz 대역 신호를 처리할 수 있다. 배열 안테나(710)는 XY 평면에 배치되는 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)가 배치되는 평면을 제1 XY 평면이라고 명명한다. 예컨대, 배열 안테나(710)는 XY 평면에 평행한 기판상에 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)를 배치할 수 있다.The array antenna 710 includes a first dipole antenna 711 and a second dipole antenna 712. The first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 transmit and receive a signal of a predetermined band according to a performance request. For example, the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 may process a 5 GHz band signal. The array antenna 710 includes a first dipole antenna 711 and a second dipole antenna 712 disposed in the XY plane. For convenience of description, the plane on which the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 are disposed is referred to as a first XY plane. For example, the array antenna 710 may arrange the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 on a substrate parallel to the XY plane.
제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)는 Y축을 따라 선형으로 배열된다. 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)의 중심이 Y 축을 따라 배열된다. 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)가 Y 축 수평 배열 형태를 갖는다. 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712) 사이의 거리 d1는 반파장 이내(d1 ≤ λ/2)이다. 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)의 길이는 안테나 장치의 크기, 목표하는 안테나 장치의 성능 등에 따라 달라질 수 있다. The first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 are linearly arranged along the Y axis. The centers of the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 are arranged along the Y axis. The first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 have a Y-axis horizontal arrangement. The distance d 1 between the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 is within half wavelength (d 1 ≦ λ / 2). The length of the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
도 12는 두 개의 다이폴 소자를 사용하는 예를 도시하였는데, 경우에 따라서 보다 많은 소자를 사용할 수도 있다. 다만 N 개의 소자를 사용하는 경우에도 각 안테나 소자는 Y축을 따라 선행 배열되는 형태이다.12 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. Even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
도파기(720)는 배열 안테나(710)가 형성하는 주된 빔의 진행 방향(배열 안테나(710)의 전면)에 배치된다. 배열 안테나(710)와 도파기(720) 사이의 거리 d2는 1/4 파장보다 크다(d2 > λ/4). 도파기(720)도 XY 평면에 배치될 수 있다. 도파기(720)가 배치되는 평면을 제2 XY 평면이라고 명명한다. 도파기(720)는 안테나의 빔이 넓은 앙각을 갖게 한다. 도파기(720)는 통상적인 안테나 장치에 사용되는 다양한 형태 내지 재질로 구성될 수 있다. 도파기(720)는 2개의 다이폴 구조(721 및 222)를 포함할 수 있다. 2개의 다이폴 구조(721 및 722) 사이의 거리 d3는 반파장 이내(d3 ≤ λ/2)이다. 2개의 다이폴 구조(721 및 722)는 각각 Y 축에서 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)와 동일한 높이에 배치될 수 있다. 경우에 따라서 2개의 다이폴 구조(721 및 722)는 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)와 다른 형태, 다른 규격 또는 다른 배치 위치를 가질 수도 있다.The waveguide 720 is disposed in the direction in which the main beam formed by the array antenna 710 travels (the front side of the array antenna 710). The distance d 2 between the array antenna 710 and the waveguide 720 is greater than 1/4 wavelength (d 2 > lambda / 4). Waveguide 720 may also be disposed in the XY plane. The plane in which the waveguide 720 is disposed is called a second XY plane. Waveguide 720 causes the beam of the antenna to have a wide elevation angle. The waveguide 720 may be formed of various forms or materials used in a conventional antenna device. Waveguide 720 may include two dipole structures 721 and 222. The distance d 3 between the two dipole structures 721 and 722 is within half wavelength (d 3 ≦ λ / 2). The two dipole structures 721 and 722 may be disposed at the same height as the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712 in the Y axis, respectively. In some cases, the two dipole structures 721 and 722 may have different shapes, different specifications, or different placement positions from the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712.
배열 안테나(710)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 모두 생성할 수 있다. 배열 안테나(710)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 조합하여 앙각이 넓은 빔 패턴을 제공한다. 이를 위하여 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)에 제공되는 신호(전력)에 위상 조절이 필요하다. The array antenna 710 may generate both a broad side beam and an end-fire beam. The array antenna 710 combines the broad side beam and the end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. To this end, phase adjustment is necessary for the signal (power) provided to the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712.
도 13은 도 10 내지 도 12의 안테나에 대한 급전 장치(800) 구조의 예이다. 급전 장치(800)는 전술한 배열 안테나(610, 710)의 단위 안테나에 전력 신호를 제공하는 장치이다. 배열 안테나(610, 710)에 대하여 동일한 구조의 급전 장치(800)가 사용될 수 있다. FIG. 13 is an example of a structure of a power feeding device 800 for the antenna of FIGS. 10 to 12. The power feeding device 800 is a device that provides a power signal to the unit antennas of the above-described array antennas 610 and 710. The power feeding device 800 having the same structure may be used for the array antennas 610 and 710.
급전 장치(800)는 제1 스위치(810), 반 전력 분배기(820), 제2 스위치(830), 제3 스위치(840) 및 하이브리드 커플러(850)를 포함한다. 도 12는 전력 공급원 내지 신호 공급원은 생략하였다. 급전 장치(800)는 제1 다이폴 안테나(611, 711) 및 제2 다이폴 안테나(612, 712)에 공급되는 신호가 서로 0° 또는 90°위상차를 갖도록 제어한다.The power feeding device 800 includes a first switch 810, a half power divider 820, a second switch 830, a third switch 840, and a hybrid coupler 850. 12 omits a power supply to a signal supply. The power feeding device 800 controls the signals supplied to the first dipole antennas 611 and 711 and the second dipole antennas 612 and 712 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
제1 스위치(810)는 전력 공급원 내지 신호 공급원에서 전달되는 신호(RFIN)를 입력받는다. 제1 스위치(810)는 입력 신호를 3개의 출력 단자(P1, P2 및 P3) 중 어느 하나로 전달한다. 예컨대, 제1 스위치(810)는 SP3T(Single Pole Three Throw) 스위치일 수 있다. The first switch 810 receives a signal RF IN transmitted from a power source or a signal source. The first switch 810 transmits an input signal to any one of three output terminals P1, P2, and P3. For example, the first switch 810 may be a single pole three throw (SP3T) switch.
반 전력 분배기(two-way power divider, 820)는 공급되는 전력(신호)을 반으로 분배한다. 반 전력 분배기(820)는 제1 스위치(810)의 출력 단자 P2의 신호를 입력받아 두 개의 출력 신호로 분배한다.A two-way power divider 820 divides the supplied power (signal) in half. The half power divider 820 receives the signal of the output terminal P2 of the first switch 810 and divides it into two output signals.
제2 스위치(830) 및 제3 스위치(840)는 각각 2개의 입력 단자 중 어느 하나에서 입력되는 신호를 출력 단자로 전달한다. 예컨대, 제2 스위치(830) 및 제3 스위치(840)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치일 수 있다. 제2 스위치(830)는 입력 단자 P4 및 P5를 갖는다. P4는 제1 스위치의 출력 단자 P1에서 전달되는 신호를 입력받는다. P5는 반 전력 분배기(820)의 출력 신호 2개 중 어느 하나를 입력받는다. 제3 스위치(840)는 입력 단자 P6 및 P7을 갖는다. P6은 반 전력 분배기(820)의 출력 신호 2개 중 나머지 하나를 입력받는다. P7은 제1 스위치의 출력 단자 P3에서 전달되는 신호를 입력받는다. The second switch 830 and the third switch 840 each transmit a signal input from any one of two input terminals to the output terminal. For example, the second switch 830 and the third switch 840 may be a single pole double throw (SPDT) switch. The second switch 830 has input terminals P4 and P5. P4 receives a signal transmitted from the output terminal P1 of the first switch. P5 receives one of two output signals of the half power divider 820. The third switch 840 has input terminals P6 and P7. P6 receives the other of the two output signals of the half power divider 820. P7 receives a signal transmitted from the output terminal P3 of the first switch.
하이브리드 커플러(850)는 90도 하이브리드 커플러이다. 하이브리드 커플러는 다양한 형태의 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 하이브리드 커플러는 브랜치 라인 커플러(Branch-Line Coupler)일 수 있다. 하이브리드 커플러(850)는 하나의 입력 신호를 2개로 분기하고, 분기된 2개의 신호가 서로 위상차가 90도가 되게 한다. 한편 하이브리드 커플러(850)가 2개의 신호를 입력받는 경우, 2개의 출력 신호 사이의 위상차는 0도(위상차 없음)이다. Hybrid coupler 850 is a 90 degree hybrid coupler. Hybrid couplers may have various types of structures. For example, the hybrid coupler may be a branch-line coupler. The hybrid coupler 850 branches one input signal into two and causes the two branched signals to have a phase difference of 90 degrees from each other. On the other hand, when the hybrid coupler 850 receives two signals, the phase difference between the two output signals is 0 degrees (no phase difference).
스위치의 연결상태가 아래 표 5와 같을 때 제1 다이폴 안테나(611) 및 제2 다이폴 안테나(612)에 전달되는 신호 또는 제1 다이폴 안테나(711) 및 제2 다이폴 안테나(712)에 전달되는 신호의 위상이 0°(동일) 하거나 90°위상차를 갖는다. 스위치 연결 상태에 따라 3가지 빔 패턴을 가질 수 있다. 3가지 빔 패턴을 각각 빔 패턴 1, 빔 패턴 2 및 빔 패턴 3이라고 표시한다. When the connection state of the switch is shown in Table 5 below, a signal transmitted to the first dipole antenna 611 and the second dipole antenna 612 or a signal transmitted to the first dipole antenna 711 and the second dipole antenna 712. The phase of is 0 ° (same) or has a 90 ° phase difference. It may have three beam patterns according to the switch connection state. The three beam patterns are denoted as beam pattern 1, beam pattern 2 and beam pattern 3, respectively.
빔 패턴 종류Beam pattern type 제1 다이폴 안테나 위상First dipole antenna phase 제2 다이폴 안테나 위상Second dipole antenna phase 제1스위치 연결 상태1st switch connection state 제2스위치/제3스위치 연결 상태2nd switch / 3rd switch connection status
빔 패턴 1Beam pattern 1 0 ° 0 ° P2P2 P5/P6P5 / P6
빔 패턴 2Beam pattern 2 0 ° 90°90 ° P1P1 P4/NAP4 / NA
빔 패턴 3Beam pattern 3 90°90 ° 0 ° P3P3 NA/P7NA / P7
스위치 연결 상태에 따라 3가지 빔 패턴이 형성될 수 있다. 급전 장치(800)가 배열 안테나에 전달되는 신호를 제어하여 3가지 빔 패턴 중 어느 하나를 출력한다. 설명의 편의를 위하여 급전 장치(800)가 빔 패턴 1을 생성하는 동작 상태를 제1 모드라고 하고, 빔 패턴 2를 생성하는 동작 상태를 제2 모드라고 하고, 빔 패턴 3을 생성하는 동작 상태를 제3 모드라고 명명한다.제1 모드에서 제1 스위치(810)가 P2에 신호를 전달하고, 제2 스위치(830)가 P5의 신호를 입력받고, 제3 스위치(840)가 P6 신호를 입력받는다. 반 전력 분배기(820)는 P2에서 입력되는 신호를 2개 신호로 분배한다. 하이브리드 커플러(850)는 반 전력 분배기(820)가 분배한 2개의 신호를 각각 P5와 P6을 경유하여 입력받는다. 하이브리드 커플러(850)는 2개의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 0도인 신호를 각각 제1 다이폴 안테나(611 또는 711) 및 제2 다이폴 안테나(612 또는 712)에 전달한다. 이 경우 배열 안테나(610)는 브로드 사이드 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(611 또는 711) 및 제2 다이폴 안테나(612 또는 712)는 브로드 사이드 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 1은 브로드 사이드 빔이다.Three beam patterns may be formed according to the switch connection state. The power feeding device 800 controls a signal transmitted to the array antenna and outputs any one of three beam patterns. For convenience of description, an operation state where the power supply device 800 generates the beam pattern 1 is called a first mode, and an operation state where the power supply device 800 generates the beam pattern 2 is called a second mode, and an operation state that generates the beam pattern 3 is referred to. In the first mode, the first switch 810 transmits a signal to P2, the second switch 830 receives a signal of P5, and the third switch 840 receives a P6 signal. Receive. The half power divider 820 divides the signal input at P2 into two signals. The hybrid coupler 850 receives two signals distributed by the half power divider 820 via P5 and P6, respectively. The hybrid coupler 850 receives two signals and transmits a signal having a phase difference of 0 degrees to the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712, respectively. In this case, the array antenna 610 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 emit a broad side beam. That is, beam pattern 1 is a broad side beam.
제2 모드에서 제1 스위치(810)가 P1에 신호를 전달하고, 제2 스위치(830)가 P4의 신호를 입력받는다. 하이브리드 커플러(850)는 P1과 P4를 경유한 하나의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 90도인 신호를 출력한다. 상기 표 5에서 NA는 제3 스위치(840)에서 신호가 전달되지 않는 상태를 의미한다. 하이브리드 커플러(850)는 제1 다이폴 안테나(611 또는 711)에는 위상변화가 없는 신호를 전달하고, 제2 다이폴 안테나(612 또는 712)에는 위상차가 90도 생긴 신호를 전달한다. 이 경우 배열 안테나(610)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(611 또는 711) 및 제2 다이폴 안테나(612 또는 712)는 앤드-파이어 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 2는 앤드-파이어 빔이다. 제2 모드에서 출력되는 앤드-파이어 빔을 제1 앤드-파이어 빔이라고 명명한다.In the second mode, the first switch 810 transmits a signal to P1, and the second switch 830 receives a signal of P4. The hybrid coupler 850 receives one signal via P1 and P4 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other. In Table 5, NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the third switch 840. The hybrid coupler 850 transmits a signal having no phase change to the first dipole antenna 611 or 711 and a signal having a phase difference of 90 degrees to the second dipole antenna 612 or 712. In this case, the array antenna 610 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 2 is an end-fire beam. The end-fire beam output in the second mode is called a first end-fire beam.
제3 모드에서 제1 스위치(810)가 P3에 신호를 전달하고, 제3 스위치(840)가 P7의 신호를 입력받는다. 하이브리드 커플러(850)는 P3과 P7을 경유한 하나의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 90도인 신호를 출력한다. 상기 표 5에서 NA는 제2 스위치(830)에서 신호가 전달되지 않는 상태를 의미한다. 하이브리드 커플러(850)는 제1 다이폴 안테나(611 또는 711)에는 위상차가 90도 생긴 신호를 전달하고, 제2 다이폴 안테나(612 또는 712)에는 위상변화가 없는 신호를 전달한다. 이 경우 배열 안테나(610)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(611 또는 711) 및 제2 다이폴 안테나(612 또는 712)는 앤드-파이어 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 3은 앤드-파이어 빔이다. 제3 모드에서 출력되는 앤드-파이어 빔을 제2 앤드-파이어 빔이라고 명명한다.In the third mode, the first switch 810 transmits a signal to P3, and the third switch 840 receives a signal of P7. The hybrid coupler 850 receives one signal via P3 and P7 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other. In Table 5, NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the second switch 830. The hybrid coupler 850 transmits a signal having a phase difference of 90 degrees to the first dipole antenna 611 or 711, and a signal without phase change to the second dipole antenna 612 or 712. In this case, the array antenna 610 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 3 is an end-fire beam. The end-fire beam output in the third mode is called a second end-fire beam.
급전 장치(800)는 스위치(810, 830 및 840)를 이용하여 제1 다이폴 안테나(611 또는 711) 및 제2 다이폴 안테나(612 또는 712)가 서로 동일한 위상 또는 서로 90°위상차 있는 신호를 전송한다. 급전 장치(800)는 시간에 따라 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드가 반복적으로 수행되도록 할 수 있다. (6) 예컨대, 급전 장치(800)는 시간 순서에 따라 시간 제1 구간에서 제1 모드로 동작하고, 제2 구간에서 제2 모드로 동작하고, 제3 구간에서 제3 모드로 동작할 수 있다. 급전 장치(800)는 이후에서 제1모드, 제2 모드 및 제3 모드의 동작이 연속적으로 반복되게 제어할 수 있다. (7) 나아가 급전 장치(800)는 시간 구간에 따라 모드의 순서를 달리할 수도 있다. 예컨대, 급전 장치(800)는 제1 구간(제1 모드), 제2 구간(제3 모드), 제3 구간(제2 모드), 제4 구간(제1 모드), 제5 구간(제2 모드), 제6 구간(제3 모드 등과 같이 시간 구간에 따라 서로 다른 모드가 동작하되, 순서는 다양하게 조합할 수도 있다. 또한 각 시간 구간은 동일한 시간 길이 또는 서로 다른 시간 길이를 가질 수도 있다. 이와 같이 급전 장치(800)가 서로 다른 다양한 빔 패턴(브로사이드 빔, 제1 앤드-파이어 빔 및 제2 앤드-파이어 빔)을 반복적으로 생성하여 다양한 빔 패턴이 조합된 형태의 빔을 형성할 수 있다.The power feeding device 800 transmits a signal in which the first dipole antenna 611 or 711 and the second dipole antenna 612 or 712 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 810, 830, and 840. . The power feeding device 800 may allow the first mode, the second mode, and the third mode to be repeatedly performed over time. (6) For example, the power feeding device 800 may operate in the first mode in the first time interval, operate in the second mode in the second interval, and operate in the third mode in the third interval according to the time sequence. . The power feeding device 800 may control the operation of the first mode, the second mode, and the third mode to be repeated subsequently. (7) Furthermore, the power feeding device 800 may change the order of modes according to time intervals. For example, the power feeding device 800 may include a first section (first mode), a second section (third mode), a third section (second mode), a fourth section (first mode), and a fifth section (second section). Mode, the sixth section (the third mode, etc., different modes are operated according to the time section, the order may be combined in various ways, and each time section may have the same time length or different time length. As such, the power feeding device 800 may repeatedly generate various different beam patterns (broside beam, first end-fire beam, and second end-fire beam) to form a beam having a combination of various beam patterns. have.
도 14는 도 10의 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 예이다. 도 14(A)는 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 1)의 예이다. 도 14(B)는 제1 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 2)의 예이다. 도 14(C)는 제2 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 3)의 예이다. 도 14(D)는 zy 평면(앙각 평면, elevation cut)에서 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 전체 빔 패턴을 도시한 예이다. 도 10의 안테나 장치(600)는 배열 안테나의 빔을 조합을 통하여 넓은 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성할 수 있다. 아래 표 6은 도 10의 안테나 장치(600)가 형성하는 빔에 대한 실험 데이터이다. 200°이상의 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성함을 실험으로 확인하였다.FIG. 14 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 10. Fig. 14A is an example of the radiation pattern (beam pattern 1) for the broad side beam. 14B is an example of a radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam. 14C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam. FIG. 14D illustrates an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in an zy plane (an elevation cut). The antenna device 600 of FIG. 10 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of an array antenna. Table 6 below shows experimental data of beams formed by the antenna device 600 of FIG. 10. It was confirmed experimentally to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more.
항목 Item 빔 패턴 1Beam pattern 1 빔 패턴 2 Beam pattern 2 빔 패턴 3Beam pattern 3
앙각elevation 100.3100.3 101.6101.6 101.4101.4
최대 이득(dBi)Max gain (dBi) 6.236.23 5.825.82 5.825.82
이득(θ> 90) (dBi)Gain (θ> 90) (dBi) > 2.7> 2.7 > 2.7> 2.7
표 6은 도 10의 안테나 장치(600)가 형성한 빔에 대한 앙각과 이득에 대한 데이터이다. 표 6에서 θ는 빔을 형성하는 각도를 의미한다. 90도가 넘는 각도에서도 유효한 이득이 나오는 것을 확인할 수 있다.Table 6 shows data of elevation angles and gains for beams formed by the antenna device 600 of FIG. 10. In Table 6, θ means the angle to form a beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
도 15는 도 11의 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 예이다. 도 15(A)는 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 1)의 예이다. 도 15(B)는 제1 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 2)의 예이다. 도 15(C)는 제2 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 3)의 예이다. 도 15(D)는 zy 평면(앙각 평면, elevation cut)에서 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 전체 빔 패턴을 도시한 예이다. 도 11의안테나 장치(600)는 배열 안테나의 빔을 조합을 통하여 넓은 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성할 수 있다. 아래 표 7은 도 11의 안테나 장치(600)가 형성하는 빔에 대한 실험 데이터이다. 200°이상의 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성함을 실험으로 확인하였다.FIG. 15 is an example of a radiation pattern of the antenna device of FIG. 11. 15A is an example of a radiation pattern (beam pattern 1) for a broad side beam. 15B is an example of a radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam. 15C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam. FIG. 15D illustrates an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in an zy plane (an elevation cut). The antenna device 600 of FIG. 11 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of an array antenna. Table 7 below is experimental data on beams formed by the antenna device 600 of FIG. 11. It was confirmed experimentally to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more.
항목 Item 빔 패턴 1Beam pattern 1 빔 패턴 2 Beam pattern 2 빔 패턴 3Beam pattern 3
앙각elevation 126126 101.8101.8 101.8101.8
최대 이득(dBi)Max gain (dBi) 55 6.366.36 6.366.36
이득(θ> 90) (dBi)Gain (θ> 90) (dBi) > 4.2> 4.2 > 4.2> 4.2
표 7은 안테나 장치(700)가 형성한 빔에 대한 앙각과 이득에 대한 데이터이다. 표 7에서 θ는 빔을 형성하는 각도를 의미한다. 90도가 넘는 각도에서도 유효한 이득이 나오는 것을 확인할 수 있다.Table 7 is data on elevation and gain for the beam formed by the antenna device 700. In Table 7, θ means the angle of forming the beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
도 16은 도 12의 안테나 방사 패턴에 대한 예이다. 도 16(A)는 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 1)의 예이다. 도 16(B)는 제1 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 2)의 예이다. 도 16(C)는 제2 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 3)의 예이다. 도 16(D)는 zy 평면(앙각 평면, elevation cut)에서 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 전체 빔 패턴을 도시한 예이다. 도 12의 안테나 장치(700)는 배열 안테나의 빔을 조합을 통하여 넓은 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성할 수 있다. 아래 표 8은 도 12의 안테나 장치(700)가 형성하는 빔에 대한 실험 데이터이다. 200°이상의 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성함을 실험으로 확인하였다.16 is an example of the antenna radiation pattern of FIG. Fig. 16A is an example of the radiation pattern (beam pattern 1) for the broad side beam. Fig. 16B is an example of the radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam. 16C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam. FIG. 16D illustrates an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in an zy plane (an elevation cut). The antenna device 700 of FIG. 12 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of an array antenna. Table 8 below shows experimental data of beams formed by the antenna device 700 of FIG. 12. It was confirmed experimentally to form a beam pattern having an elevation angle of 200 ° or more.
항목 Item 빔 패턴 1Beam pattern 1 빔 패턴 2 Beam pattern 2 빔 패턴 3Beam pattern 3
앙각elevation 104104 142142 142142
최대 이득(dBi)Max gain (dBi) 4.34.3 5.735.73 5.735.73
이득(θ> 90) (dBi)Gain (θ> 90) (dBi) > 4.8> 4.8 > 4.8> 4.8
표 8은 도 12의 안테나 장치(700)가 형성한 빔에 대한 앙각과 이득에 대한 데이터이다. 표 7에서 θ는 빔을 형성하는 각도를 의미한다. 90도가 넘는 각도에서도 유효한 이득이 나오는 것을 확인할 수 있다.Table 8 shows data of elevation angle and gain for the beam formed by the antenna device 700 of FIG. 12. In Table 7, θ means the angle of forming the beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees.
제6 실시예Sixth embodiment
도 17은 Y 축 수평 배열 안테나 장치(900)에 대한 또 다른 예이다. 도 17은 안테나 구조에 대한 개략적인 예이다. 안테나 장치(900)는 2개의 배열 안테나와 각 배열 안테나에 대한 반사기를 포함한다. 도 17은 다이폴 안테나를 사용한 선형 배열 안테나에 대한 예이다. 17 is another example of the Y-axis horizontal array antenna device 900. 17 is a schematic example of an antenna structure. Antenna device 900 includes two array antennas and reflectors for each array antenna. 17 is an example of a linear array antenna using a dipole antenna.
배열 안테나 장치(900)는 제1 배열 안테나(910), 제1 반사기(920), 제2 배열 안테나(930) 및 제2 반사기(940)를 포함한다. 도 17에서 x, y 및 z는 3차원 공간의 방향을 의미한다. 도 17에서 제1 배열 안테나(910)와 제1 반사기(920)는 도 11의 안테나 장치(700)와 유사하다. 도 17은 반사기가 다이폴 구조를 포함하는 형태를 도시하였지만, 안테나 장치(900)의 반사기(920 및 940) 중 적어도 하나는 다이폴을 갖지 않는 구조(도 10의 반사기(620))일 수도 있다.The array antenna device 900 includes a first array antenna 910, a first reflector 920, a second array antenna 930, and a second reflector 940. In FIG. 17, x, y and z mean a direction of three-dimensional space. In FIG. 17, the first array antenna 910 and the first reflector 920 are similar to the antenna device 700 of FIG. 11. Although FIG. 17 illustrates a form in which the reflector includes a dipole structure, at least one of the reflectors 920 and 940 of the antenna device 900 may be a structure having no dipole (the reflector 620 of FIG. 10).
제1 배열 안테나(910)는 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)를 포함한다. 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)는 성능 요구에 따라 일정한 대역의 신호를 송수신한다. 예컨대, 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)는 5GHz 대역 신호를 처리할 수 있다. 배열 안테나(910)는 XY 평면에 배치되는 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)가 배치되는 평면을 제1 XY 평면이라고 표시한다. 예컨대, 배열 안테나(910)는 XY 평면에 평행한 기판상에 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)를 배치할 수 있다.The first array antenna 910 includes a first dipole antenna 911 and a second dipole antenna 912. The first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 transmit and receive signals of a predetermined band according to a performance request. For example, the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 may process a 5 GHz band signal. The array antenna 910 includes a first dipole antenna 911 and a second dipole antenna 912 disposed in the XY plane. For convenience of description, the plane on which the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are disposed is referred to as a first XY plane. For example, the array antenna 910 may arrange the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 on a substrate parallel to the XY plane.
제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)는 Y축을 따라 선형으로 배열된다. 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)의 중심이 Y 축을 따라 배열된다. 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)가 Y 축 수평 배열 형태를 갖는다. 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912) 사이의 거리 d1는 반파장 이내(d1 ≤ λ/2)이다. 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)의 길이는 안테나 장치의 크기, 목표하는 안테나 장치의 성능 등에 따라 달라질 수 있다. The first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are linearly arranged along the Y axis. The centers of the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are arranged along the Y axis. The first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 have a Y axis horizontal arrangement. The distance d 1 between the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 is within half wavelength (d 1 ≦ λ / 2). The lengths of the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like.
도 17은 두 개의 다이폴 소자를 사용하는 예를 도시하였는데, 경우에 따라서 보다 많은 소자를 사용할 수도 있다. 다만 N 개의 소자를 사용하는 경우에도 각 안테나 소자는 Y축을 따라 선행 배열되는 형태이다.17 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. Even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
제1 반사기(920)는 안테나가 형성하는 주된 빔의 반대 방향에 배치된다. 제1 배열 안테나(910)와 제1 반사기(920) 사이의 거리 d2는 1/4 파장보다 크다(d2 > λ/4). 제1 반사기(920)도 XY 평면에 배치될 수 있다. 제1 반사기(720)가 배치되는 평면을 제2 XY 평면이라고 표시한다. 제1 반사기(920)는 후엽(back lobe) 이득을 줄인다. 나아가 제1 반사기(920)는 안테나의 빔이 넓은 앙각을 갖게 한다. 제1 반사기(920)는 통상적인 안테나 장치에 사용되는 다양한 형태 내지 재질로 구성될 수 있다. 제1 반사기(920)는 2개의 다이폴 구조(921 및 922)를 포함한다. 2개의 다이폴 구조(921 및 922) 사이의 거리 d3는 반파장 이내(d3 ≤ λ/2)이다. 2개의 다이폴 구조(921 및 922)는 각각 Y 축에서 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)와 동일한 높이에 배치될 수 있다. 경우에 따라서 2개의 다이폴 구조(921 및 922)는 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)와 다른 형태, 다른 규격 또는 다른 배치 위치를 가질 수도 있다.The first reflector 920 is disposed in an opposite direction of the main beam formed by the antenna. The distance d 2 between the first array antenna 910 and the first reflector 920 is greater than 1/4 wavelength (d 2 > lambda / 4). The first reflector 920 may also be disposed in the XY plane. The plane on which the first reflector 720 is disposed is indicated as a second XY plane. The first reflector 920 reduces the back lobe gain. Further, the first reflector 920 allows the beam of the antenna to have a wide elevation angle. The first reflector 920 may be formed of various forms or materials used in a conventional antenna device. The first reflector 920 includes two dipole structures 921 and 922. The distance d 3 between the two dipole structures 921 and 922 is within half wavelength (d 3 ≦ λ / 2). The two dipole structures 921 and 922 may be disposed at the same height as the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 in the Y axis, respectively. In some cases, the two dipole structures 921 and 922 may have different shapes, different specifications, or different placement positions from the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912.
안테나 장치(900)은 추가적으로 제2 배열 안테나(930) 및 제2 반사기(940)를 포함한다. 제2 배열 안테나(930)는 제1 배열 안테나(910)와 구조가 다르다. Antenna device 900 additionally includes a second array antenna 930 and a second reflector 940. The second array antenna 930 is different in structure from the first array antenna 910.
제2 배열 안테나(930)는 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)를 포함한다. 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)는 성능 요구에 따라 일정한 대역의 신호를 송수신한다. 예컨대, 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)는 5GHz 대역 신호를 처리할 수 있다. 배열 안테나(910)는 XY 평면에 배치되는 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)를 포함한다. 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)가 제1 XY 평면에 배치될 수 있다. 배열 안테나(910)는 XY 평면에 평행한 기판상에 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)를 배치할 수 있다.The second array antenna 930 includes a third dipole antenna 931 and a fourth dipole antenna 932. The third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 transmit and receive signals of a predetermined band according to a performance request. For example, the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 may process a 5 GHz band signal. The array antenna 910 includes a third dipole antenna 931 and a fourth dipole antenna 932 arranged in the XY plane. The third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 may be disposed in the first XY plane. The array antenna 910 may arrange the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 on a substrate parallel to the XY plane.
제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)는 X축을 따라 선형으로 배열된다. 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)의 중심이 X 축을 따라 배열된다. 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)가 X 축 수평 배열 형태를 갖는다. 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932) 사이의 거리 d4는 반파장 이내(d4 ≤ λ/2)이다. 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)의 길이는 안테나 장치의 크기, 목표하는 안테나 장치의 성능 등에 따라 달라질 수 있다. 도 15는 두 개의 다이폴 소자를 사용하는 예를 도시하였는데, 경우에 따라서 보다 많은 소자를 사용할 수도 있다. 다만 N 개의 소자를 사용하는 경우에도 각 안테나 소자는 Y축을 따라 선행 배열되는 형태이다.The third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 are linearly arranged along the X axis. The centers of the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 are arranged along the X axis. The third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 have an X axis horizontal arrangement. The distance d 4 between the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 is within half wavelength (d 4 ≦ λ / 2). The lengths of the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 may vary depending on the size of the antenna device, the performance of the target antenna device, and the like. 15 illustrates an example of using two dipole elements, and in some cases, more elements may be used. Even when using N elements, each antenna element is pre-arranged along the Y axis.
제2 반사기(940)는 안테나가 형성하는 주된 빔의 반대 방향에 배치된다. 제2 배열 안테나(930)와 제2 반사기(940) 사이의 거리 d5는 1/4 파장보다 크다(d5 > λ/4). 제2 반사기(940)도 XY 평면에 배치될 수 있다. 제2 반사기(940)는 제2 XY 평면에 배치될 수 있다. 제2 반사기(940)는 후엽(back lobe) 이득을 줄인다. 제2 반사기(940)는 통상적인 안테나 장치에 사용되는 다양한 형태 내지 재질로 구성될 수 있다. 제2 반사기(940)는 2개의 다이폴 구조(941 및 942)를 포함한다. 2개의 다이폴 구조(941 및 942) 사이의 거리 d6는 반파장 이내(d3 ≤ λ/2)이다. 2개의 다이폴 구조(941 및 942)는 각각 X 축 기준으로 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)와 동일한 높이에 배치될 수 있다. 경우에 따라서 2개의 다이폴 구조(941 및 942)는 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)와 다른 형태, 다른 규격 또는 다른 배치 위치를 가질 수도 있다.The second reflector 940 is disposed in an opposite direction of the main beam formed by the antenna. The distance d 5 between the second array antenna 930 and the second reflector 940 is greater than 1/4 wavelength (d 5 > lambda / 4). The second reflector 940 may also be disposed in the XY plane. The second reflector 940 may be disposed in the second XY plane. The second reflector 940 reduces back lobe gain. The second reflector 940 may be formed of various forms or materials used in a conventional antenna device. The second reflector 940 includes two dipole structures 941 and 942. The distance d 6 between the two dipole structures 941 and 942 is within half wavelength (d 3 ≦ λ / 2). The two dipole structures 941 and 942 may be disposed at the same height as the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 on the X axis basis, respectively. In some cases, the two dipole structures 941 and 942 may have a different shape, a different specification, or a different placement position from the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932.
제1 배열 안테나(910) 및 제2 배열 안테나(930)는 각각 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 모두 생성할 수 있다. 제1 배열 안테나(910) 및 제2 배열 안테나(930)는 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 조합하여 앙각이 넓은 빔 패턴을 제공한다. 이를 위하여 제1 배열 안테나(910)의 다이폴 안테나(911 및 912)와 제2 배열 안테나(930)의 다이폴 안테나(931 및 932) 각각에 제공되는 신호(전력)에 위상 조절이 필요하다.The first array antenna 910 and the second array antenna 930 may generate both a broad side beam and an end-fire beam, respectively. The first array antenna 910 and the second array antenna 930 combine a broad side beam and an end-fire beam to provide a wide-angle beam pattern. To this end, phase adjustment is required for signals (power) provided to each of the dipole antennas 911 and 912 of the first array antenna 910 and the dipole antennas 931 and 932 of the second array antenna 930.
한편 제1 배열 안테나(910)와 제2 배열 안테나(930)는 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 제1 배열 안테나(910)의 중심과 제2 배열 안테나(930)의 중심 사이의 거리 d7는 중심주파수의 반파장 거리(d7 = λ/2)일 수 있다. 경우에 따라서 제1 배열 안테나(910)와 제2 배열 안테나(930)를 이용하여 형성하고자 하는 빔 패턴 형태에 따라 제1 배열 안테나(910)와 제2 배열 안테나(930)의 간격을 달라질 수 있다.Meanwhile, the first array antenna 910 and the second array antenna 930 may be arranged at regular intervals. The distance d 7 between the center of the first array antenna 910 and the center of the second array antenna 930 may be a half wavelength distance (d 7 = λ / 2) of the center frequency. In some cases, a distance between the first array antenna 910 and the second array antenna 930 may vary according to a beam pattern to be formed using the first array antenna 910 and the second array antenna 930. .
도 18은 도 17의 안테나에 대한 급전 장치 구조의 예이다. 도 18은 전력 공급원 내지 신호 공급원을 생략하였다.18 is an example of a structure of a power feeding device for the antenna of FIG. 18 omits the power source to the signal source.
도 18(A)는 제1 배열 안테나(910)에 대한 제1 급전 장치(1000) 구조의 예이다. 제1 급전 장치(1000)는 제1 스위치(1010), 반 전력 분배기(1020), 제2 스위치(1030), 제3 스위치(1040) 및 하이브리드 커플러(1050)를 포함한다. 제1 급전 장치(1000)는 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)에 공급되는 신호가 서로 0° 또는 90°위상차를 갖도록 제어한다.18A is an example of the structure of the first power feeding device 1000 for the first array antenna 910. The first power supply device 1000 includes a first switch 1010, a half power divider 1020, a second switch 1030, a third switch 1040, and a hybrid coupler 1050. The first power feeding device 1000 controls the signals supplied to the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
제1 스위치(1010)는 전력 공급원 내지 신호 공급원에서 전달되는 신호(RFIN1)를 입력받는다. 제1 스위치(1010)는 입력 신호를 3개의 출력 단자(Q1, Q2 및 Q3) 중 어느 하나로 전달한다. 예컨대, 제1 스위치(1010)는 SP3T(Single Pole Three Throw) 스위치일 수 있다. The first switch 1010 receives a signal RF IN1 transmitted from a power source or a signal source. The first switch 1010 transfers an input signal to any one of three output terminals Q1, Q2, and Q3. For example, the first switch 1010 may be a single pole three throw (SP3T) switch.
반 전력 분배기(two-way power divider, 1020)는 공급되는 전력(신호)을 반으로 분배한다. 반 전력 분배기(1020)는 제1 스위치(1010)의 출력 단자 Q2의 신호를 입력받아 두 개의 출력 신호로 분배한다.A two-way power divider 1020 divides the supplied power (signal) in half. The half power divider 1020 receives the signal of the output terminal Q2 of the first switch 1010 and divides it into two output signals.
제2 스위치(1030) 및 제3 스위치(1040)는 각각 2개의 입력 단자 중 어느 하나에서 입력되는 신호를 출력 단자로 전달한다. 예컨대, 제2 스위치(1030) 및 제3 스위치(1040)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치일 수 있다. 제2 스위치(1030)는 입력 단자 Q4 및 Q5를 갖는다. Q4는 제1 스위치(1010)의 출력 단자 Q1에서 전달되는 신호를 입력받는다. Q5는 반 전력 분배기(1020)의 출력 신호 2개 중 어느 하나를 입력받는다. 제3 스위치(1040)는 입력 단자 Q6 및 Q7을 갖는다. Q6은 반 전력 분배기(1020)의 출력 신호 2개 중 나머지 하나를 입력받는다. Q7은 제1 스위치(1010)의 출력 단자 Q3에서 전달되는 신호를 입력받는다. The second switch 1030 and the third switch 1040 respectively transmit signals input from any one of two input terminals to the output terminal. For example, the second switch 1030 and the third switch 1040 may be a single pole double throw (SPDT) switch. The second switch 1030 has input terminals Q4 and Q5. Q4 receives a signal transmitted from the output terminal Q1 of the first switch 1010. Q5 receives one of two output signals of the half power divider 1020. The third switch 1040 has input terminals Q6 and Q7. Q6 receives the other of the two output signals of the half power divider 1020. Q7 receives a signal transmitted from the output terminal Q3 of the first switch 1010.
하이브리드 커플러(1050)는 90도 하이브리드 커플러이다. 하이브리드 커플러는 다양한 형태의 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 하이브리드 커플러는 브랜치 라인 커플러(Branch-Line Coupler)일 수 있다. 하이브리드 커플러(1050)는 하나의 입력 신호를 2개로 분기하고, 분기된 2개의 신호가 서로 위상차가 90도가 되게 한다. 한편 하이브리드 커플러(1050)가 2개의 신호를 입력받는 경우, 2개의 출력 신호 사이의 위상차는 0도(위상차 없음)이다. Hybrid coupler 1050 is a 90 degree hybrid coupler. Hybrid couplers may have various types of structures. For example, the hybrid coupler may be a branch-line coupler. The hybrid coupler 1050 branches one input signal into two and causes the two branched signals to have a phase difference of 90 degrees from each other. On the other hand, when the hybrid coupler 1050 receives two signals, the phase difference between the two output signals is 0 degrees (no phase difference).
스위치의 연결상태가 아래 표 9와 같을 때 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)에 전달되는 신호의 위상이 0°(동일) 하거나 90°위상차를 갖는다. 스위치 연결 상태에 따라 3가지 빔 패턴을 가질 수 있다. 3가지 빔 패턴을 각각 빔 패턴 1, 빔 패턴 2 및 빔 패턴 3이라고 표시한다. When the connection state of the switch is as shown in Table 9 below, the phase of the signal transmitted to the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 is 0 ° (the same) or has a 90 ° phase difference. It may have three beam patterns according to the switch connection state. The three beam patterns are denoted as beam pattern 1, beam pattern 2 and beam pattern 3, respectively.
빔 패턴 종류Beam pattern type 제1 다이폴 안테나 위상First dipole antenna phase 제2 다이폴 안테나 위상Second dipole antenna phase 제1스위치 연결 상태1st switch connection state 제2스위치/제3스위치 연결 상태2nd switch / 3rd switch connection status
빔 패턴 1Beam pattern 1 0 ° 0 ° Q2Q2 Q5/Q6Q5 / Q6
빔 패턴 2Beam pattern 2 0 ° 90°90 ° Q1Q1 Q4/NAQ4 / NA
빔 패턴 3Beam pattern 3 90°90 ° 0 ° Q3Q3 NA/Q7NA / Q7
스위치 연결 상태에 따라 3가지 빔 패턴이 형성될 수 있다. 제1 급전 장치(1000)가 배열 안테나에 전달되는 신호를 제어하여 3가지 빔 패턴 중 어느 하나를 출력한다. 설명의 편의를 위하여 제1 급전 장치(1000)가 빔 패턴 1을 생성하는 동작 상태를 제1 모드라고 하고, 빔 패턴 2를 생성하는 동작 상태를 제2 모드라고 하고, 빔 패턴 3을 생성하는 동작 상태를 제3 모드라고 명명한다. 제1 모드에서 제1 스위치(1010)가 Q2에 신호를 전달하고, 제2 스위치(1030)가 Q5의 신호를 입력받고, 제3 스위치(1040)가 Q6 신호를 입력받는다. 반 전력 분배기(1020)는 Q2에서 입력되는 신호를 2개 신호로 분배한다. 하이브리드 커플러(1050)는 반 전력 분배기(1020)가 분배한 2개의 신호를 각각 Q5와 Q6을 경유하여 입력받는다. 하이브리드 커플러(1050)는 2개의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 0도인 신호를 각각 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)에 전달한다. 이 경우 배열 안테나(910)는 브로드 사이드 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)는 브로드 사이드 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 1은 브로드 사이드 빔이다. 제1 모드에서 출력되는 브로드 사이드 빔을 제1 브로드 사이드 빔이라고 명명한다.Three beam patterns may be formed according to the switch connection state. The first power supply device 1000 outputs any one of three beam patterns by controlling a signal transmitted to the array antenna. For convenience of description, an operation state in which the first power supply device 1000 generates the beam pattern 1 is called a first mode, and an operation state in which the beam pattern 2 is generated is called a second mode, and an operation of generating the beam pattern 3 is performed. The state is called the third mode. In the first mode, the first switch 1010 transmits a signal to Q2, the second switch 1030 receives a signal of Q5, and the third switch 1040 receives a Q6 signal. The half power divider 1020 divides the signal input at Q2 into two signals. The hybrid coupler 1050 receives two signals distributed by the half power divider 1020 via Q5 and Q6, respectively. The hybrid coupler 1050 receives two signals and transmits signals having a phase difference of 0 degrees to the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912, respectively. In this case, the array antenna 910 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 emit a broad side beam. That is, beam pattern 1 is a broad side beam. The broad side beam output in the first mode is called a first broad side beam.
제2 모드에서 제1 스위치(1010)가 Q1에 신호를 전달하고, 제2 스위치(1030)가 Q4의 신호를 입력받는다. 하이브리드 커플러(1050)는 Q1과 Q4를 경유한 하나의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 90도인 신호를 출력한다. 상기 표 8에서 NA는 제3 스위치(1040)에서 신호가 전달되지 않는 상태를 의미한다. 하이브리드 커플러(1050)는 제1 다이폴 안테나(911)에는 위상변화가 없는 신호를 전달하고, 제2 다이폴 안테나(912)에는 위상차가 90도 생긴 신호를 전달한다. 이 경우 제1 배열 안테나(910)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)는 앤드-파이어 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 2는 앤드-파이어 빔이다. 제2 모드에서 출력되는 앤드-파이어 빔을 제1 앤드-파이어 빔이라고 명명한다.In the second mode, the first switch 1010 transmits a signal to Q1 and the second switch 1030 receives a signal of Q4. The hybrid coupler 1050 receives one signal via Q1 and Q4 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other. In Table 8, NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the third switch 1040. The hybrid coupler 1050 transmits a signal having no phase change to the first dipole antenna 911 and a signal having a phase difference of 90 degrees to the second dipole antenna 912. In this case, the first array antenna 910 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 2 is an end-fire beam. The end-fire beam output in the second mode is called a first end-fire beam.
제3 모드에서 제1 스위치(1010)가 Q3에 신호를 전달하고, 제3 스위치(1040)가 Q7의 신호를 입력받는다. 하이브리드 커플러(1050)는 Q3과 Q7을 경유한 하나의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 90도인 신호를 출력한다. 상기 표 5에서 NA는 제2 스위치(1030)에서 신호가 전달되지 않는 상태를 의미한다. 하이브리드 커플러(1050)는 제1 다이폴 안테나(911)에는 위상차가 90도 생긴 신호를 전달하고, 제2 다이폴 안테나(912)에는 위상변화가 없는 신호를 전달한다. 이 경우 제1 배열 안테나(910)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)는 앤드-파이어 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 3은 앤드-파이어 빔이다. 제3 모드에서 출력되는 앤드-파이어 빔을 제2 앤드-파이어 빔이라고 명명한다.In the third mode, the first switch 1010 transmits a signal to Q3 and the third switch 1040 receives a signal of Q7. The hybrid coupler 1050 receives one signal via Q3 and Q7, and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other. In Table 5, NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the second switch 1030. The hybrid coupler 1050 transmits a signal having a phase difference of 90 degrees to the first dipole antenna 911, and a signal having no phase change to the second dipole antenna 912. In this case, the first array antenna 910 is in an end-fire arrangement, and the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 emit an end-fire beam. That is, beam pattern 3 is an end-fire beam. The end-fire beam output in the third mode is called a second end-fire beam.
제1 급전 장치(1000)는 스위치(1010, 1030 및 1040)를 이용하여 제1 다이폴 안테나(911) 및 제2 다이폴 안테나(912)가 서로 동일한 위상 또는 서로 90°위상차 있는 신호를 전송한다. 제1 급전 장치(1000)는 시간에 따라 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드가 반복적으로 수행되도록 할 수 있다. (1) 예컨대, 제1 급전 장치(1000)는 시간 순서에 따라 시간 제1 구간에서 제1 모드로 동작하고, 제2 구간에서 제2 모드로 동작하고, 제3 구간에서 제3 모드로 동작할 수 있다. 제1 급전 장치(1000)는 이후에서 제1모드, 제2 모드 및 제3 모드의 동작이 연속적으로 반복되게 제어할 수 있다. (2) 나아가 제1 급전 장치(1000)는 시간 구간에 따라 모드의 순서를 달리할 수도 있다. 예컨대, 제1 급전 장치(1000)는 제1 구간(제1 모드), 제2 구간(제3 모드), 제3 구간(제2 모드), 제4 구간(제1 모드), 제5 구간(제2 모드), 제6 구간(제3 모드 등과 같이 시간 구간에 따라 서로 다른 모드가 동작하되, 순서는 다양하게 조합할 수도 있다. 또한 각 시간 구간은 동일한 시간 길이 또는 서로 다른 시간 길이를 가질 수도 있다. 이와 같이 제1 급전 장치(1000)가 서로 다른 다양한 빔 패턴(제1 브로사이드 빔, 제1 앤드-파이어 빔 및 제2 앤드-파이어 빔)을 반복적으로 생성하여 다양한 빔 패턴이 조합된 형태의 빔을 형성할 수 있다.The first power feeding device 1000 transmits a signal in which the first dipole antenna 911 and the second dipole antenna 912 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 1010, 1030, and 1040. The first power feeding device 1000 may perform the first mode, the second mode, and the third mode repeatedly according to time. (1) For example, the first power feeding device 1000 may operate in the first mode in the first time section, operate in the second mode in the second section, and operate in the third mode in the third section in chronological order. Can be. The first power feeding device 1000 may control the operation of the first mode, the second mode, and the third mode to be repeated subsequently. (2) Furthermore, the first power feeding device 1000 may change the order of the modes according to time intervals. For example, the first power feeding device 1000 may include a first section (first mode), a second section (third mode), a third section (second mode), a fourth section (first mode), and a fifth section ( Different modes may be operated according to time intervals, such as a second mode and a sixth interval (third mode, etc.), and the order may be variously combined, and each time interval may have the same time length or a different time length. As such, the first power supply device 1000 repeatedly generates various different beam patterns (a first broside beam, a first end-fire beam, and a second end-fire beam) to combine various beam patterns. Can form a beam.
도 18(B)는 제2 배열 안테나(930)에 대한 제2 급전 장치(1100) 구조의 예이다. 제2 급전 장치(1100)는 기본적으로 제1 급전 장치(1000)와 유사한 구조를 갖는다.18B is an example of the structure of the second power feeding device 1100 for the second array antenna 930. The second power feeding device 1100 basically has a structure similar to that of the first power feeding device 1000.
제2 급전 장치(1100)는 제1 스위치(1110), 반 전력 분배기(1120), 제2 스위치(1130), 제3 스위치(1140) 및 하이브리드 커플러(1150)를 포함한다. 제2 급전 장치(1100)는 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)에 공급되는 신호가 서로 0° 또는 90°위상차를 갖도록 제어한다.The second power supply device 1100 includes a first switch 1110, a half power divider 1120, a second switch 1130, a third switch 1140, and a hybrid coupler 1150. The second power supply device 1100 controls the signals supplied to the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 to have a 0 ° or 90 ° phase difference with each other.
제1 스위치(1110)는 전력 공급원 내지 신호 공급원에서 전달되는 신호(RFIN2)를 입력받는다. 제1 스위치(1110)는 입력 신호를 3개의 출력 단자(R1, R2 및 R3) 중 어느 하나로 전달한다. 예컨대, 제1 스위치(1110)는 SP3T(Single Pole Three Throw) 스위치일 수 있다. The first switch 1110 receives a signal RF IN2 transmitted from a power source or a signal source. The first switch 1110 transfers an input signal to any one of three output terminals R1, R2, and R3. For example, the first switch 1110 may be a single pole three throw (SP3T) switch.
반 전력 분배기(two-way power divider, 1120)는 공급되는 전력(신호)을 반으로 분배한다. 반 전력 분배기(1120)는 제1 스위치(1110)의 출력 단자 R2의 신호를 입력받아 두 개의 출력 신호로 분배한다.A two-way power divider 1120 divides the supplied power (signal) in half. The half power divider 1120 receives the signal of the output terminal R2 of the first switch 1110 and divides it into two output signals.
제2 스위치(1130) 및 제3 스위치(1140)는 각각 2개의 입력 단자 중 어느 하나에서 입력되는 신호를 출력 단자로 전달한다. 예컨대, 제2 스위치(1130) 및 제3 스위치(1140)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치일 수 있다. 제2 스위치(1130)는 입력 단자 R4 및 R5를 갖는다. R4는 제1 스위치(1110)의 출력 단자 R1에서 전달되는 신호를 입력받는다. R5는 반 전력 분배기(1120)의 출력 신호 2개 중 어느 하나를 입력받는다. 제3 스위치(1140)는 입력 단자 R6 및 R7을 갖는다. R6은 반 전력 분배기(1120)의 출력 신호 2개 중 나머지 하나를 입력받는다. R7은 제1 스위치(1110)의 출력 단자 R3에서 전달되는 신호를 입력받는다. The second switch 1130 and the third switch 1140 respectively transmit signals input from any one of two input terminals to the output terminal. For example, the second switch 1130 and the third switch 1140 may be a single pole double throw (SPDT) switch. The second switch 1130 has input terminals R4 and R5. R4 receives a signal transmitted from the output terminal R1 of the first switch 1110. R5 receives one of two output signals of the half power divider 1120. The third switch 1140 has input terminals R6 and R7. R6 receives the other of the two output signals of the half power divider 1120. R7 receives a signal transmitted from the output terminal R3 of the first switch 1110.
하이브리드 커플러(1150)는 90도 하이브리드 커플러이다. 하이브리드 커플러는 다양한 형태의 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 하이브리드 커플러는 브랜치 라인 커플러(Branch-Line Coupler)일 수 있다. 하이브리드 커플러(1150)는 하나의 입력 신호를 2개로 분기하고, 분기된 2개의 신호가 서로 위상차가 90도가 되게 한다. 한편 하이브리드 커플러(1150)가 2개의 신호를 입력받는 경우, 2개의 출력 신호 사이의 위상차는 0도(위상차 없음)이다. Hybrid coupler 1150 is a 90 degree hybrid coupler. Hybrid couplers may have various types of structures. For example, the hybrid coupler may be a branch-line coupler. The hybrid coupler 1150 branches one input signal into two and causes the two branched signals to have a phase difference of 90 degrees from each other. On the other hand, when the hybrid coupler 1150 receives two signals, the phase difference between the two output signals is 0 degrees (no phase difference).
스위치의 연결상태가 아래 표 10과 같을 때 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)에 전달되는 신호의 위상이 0°(동일) 하거나 90°위상차를 갖는다. 스위치 연결 상태에 따라 3가지 빔 패턴을 가질 수 있다. 3가지 빔 패턴을 각각 빔 패턴 4, 빔 패턴 5 및 빔 패턴 6이라고 표시한다. When the connection state of the switch is as shown in Table 10 below, the phase of the signal transmitted to the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 is 0 ° (same) or has a 90 ° phase difference. It may have three beam patterns according to the switch connection state. The three beam patterns are denoted as beam pattern 4, beam pattern 5 and beam pattern 6, respectively.
빔 패턴 종류Beam pattern type 제1 다이폴 안테나 위상First dipole antenna phase 제2 다이폴 안테나 위상Second dipole antenna phase 제1스위치 연결 상태1st switch connection state 제2스위치/제3스위치 연결 상태2nd switch / 3rd switch connection status
빔 패턴 4Beam pattern 4 0 ° 0 ° R2R2 R5/R6R5 / R6
빔 패턴 5Beam pattern 5 0 ° 90°90 ° R1R1 R4/NAR4 / NA
빔 패턴 6Beam pattern 6 90°90 ° 0 ° R3R3 NA/R7NA / R7
스위치 연결 상태에 따라 3가지 빔 패턴이 형성될 수 있다. 제2 급전 장치(1100)가 배열 안테나에 전달되는 신호를 제어하여 3가지 빔 패턴 중 어느 하나를 출력한다. 설명의 편의를 위하여 제2 급전 장치(1100)가 빔 패턴 4를 생성하는 동작 상태를 제4 모드라고 하고, 빔 패턴 5를 생성하는 동작 상태를 제5 모드라고 하고, 빔 패턴 6을 생성하는 동작 상태를 제6 모드라고 명명한다. 제4 모드에서 제1 스위치(1110)가 R2에 신호를 전달하고, 제2 스위치(1130)가 R5의 신호를 입력받고, 제3 스위치(1140)가 R6 신호를 입력받는다. 반 전력 분배기(1120)는 R2에서 입력되는 신호를 2개 신호로 분배한다. 하이브리드 커플러(1150)는 반 전력 분배기(1120)가 분배한 2개의 신호를 각각 R5와 R6을 경유하여 입력받는다. 하이브리드 커플러(1150)는 2개의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 0도인 신호를 각각 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)에 전달한다. 이 경우 제2 배열 안테나(930)는 브로드 사이드 배열 상태가 되고, 제1 다이폴 안테나(931) 및 제2 다이폴 안테나(932)는 브로드 사이드 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 4는 브로드 사이드 빔이다. 제4 모드에서 출력되는 브로드 사이드 빔을 제2 브로드 사이드 빔이라고 명명한다.제5 모드에서 제1 스위치(1110)가 R1에 신호를 전달하고, 제2 스위치(1130)가 R4의 신호를 입력받는다. 하이브리드 커플러(1150)는 R1과 R4를 경유한 하나의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 90도인 신호를 출력한다. 상기 표 9에서 NA는 제3 스위치(1140)에서 신호가 전달되지 않는 상태를 의미한다. 하이브리드 커플러(1150)는 제3 다이폴 안테나(931)에는 위상변화가 없는 신호를 전달하고, 제4 다이폴 안테나(932)에는 위상차가 90도 생긴 신호를 전달한다. 이 경우 제2 배열 안테나(930)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)는 앤드-파이어 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 5는 앤드-파이어 빔이다. 제5 모드에서 출력되는 앤드-파이어 빔을 제3 앤드-파이어 빔이라고 명명한다.Three beam patterns may be formed according to the switch connection state. The second power supply device 1100 controls any signal transmitted to the array antenna and outputs one of three beam patterns. For convenience of explanation, an operation state in which the second power supply device 1100 generates the beam pattern 4 is called a fourth mode, and an operation state in which the beam pattern 5 is generated is called a fifth mode, and the beam pattern 6 is generated. The state is called a sixth mode. In the fourth mode, the first switch 1110 transmits a signal to R2, the second switch 1130 receives a signal of R5, and the third switch 1140 receives an R6 signal. The half power divider 1120 divides the signal input at R2 into two signals. The hybrid coupler 1150 receives two signals distributed by the half power divider 1120 via R5 and R6, respectively. The hybrid coupler 1150 receives two signals and transmits signals having a phase difference of 0 degrees to the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932, respectively. In this case, the second array antenna 930 is in a broad side array state, and the first dipole antenna 931 and the second dipole antenna 932 emit broad side beams. That is, beam pattern 4 is a broad side beam. The broad side beam output in the fourth mode is referred to as a second broad side beam. In the fifth mode, the first switch 1110 transmits a signal to R1 and the second switch 1130 receives a signal of R4. . The hybrid coupler 1150 receives one signal via R1 and R4 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees. In Table 9, NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the third switch 1140. The hybrid coupler 1150 transmits a signal having no phase change to the third dipole antenna 931 and a signal having a phase difference of 90 degrees to the fourth dipole antenna 932. In this case, the second array antenna 930 is in an end-fire arrangement state, and the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 radiate an end-fire beam. That is, beam pattern 5 is an end-fire beam. The end-fire beam output in the fifth mode is called a third end-fire beam.
제6 모드에서 제1 스위치(1110)가 R3에 신호를 전달하고, 제3 스위치(1140)가 R7의 신호를 입력받는다. 하이브리드 커플러(1150)는 R3과 R7을 경유한 하나의 신호를 입력받고, 서로 위상차가 90도인 신호를 출력한다. 상기 표 9에서 NA는 제2 스위치(1130)에서 신호가 전달되지 않는 상태를 의미한다. 하이브리드 커플러(1150)는 제3 다이폴 안테나(931)에는 위상차가 90도 생긴 신호를 전달하고, 제4 다이폴 안테나(932)에는 위상변화가 없는 신호를 전달한다. 이 경우 제2 배열 안테나(930)는 앤드-파이어 배열 상태가 되고, 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)는 앤드-파이어 빔을 방사한다. 즉 빔 패턴 6은 앤드-파이어 빔이다. 제6 모드에서 출력되는 앤드-파이어 빔을 제4 앤드-파이어 빔이라고 명명한다.In the sixth mode, the first switch 1110 transmits a signal to R3 and the third switch 1140 receives a signal of R7. The hybrid coupler 1150 receives one signal via R3 and R7 and outputs a signal having a phase difference of 90 degrees from each other. In Table 9, NA refers to a state in which a signal is not transmitted from the second switch 1130. The hybrid coupler 1150 transmits a signal having a phase difference of 90 degrees to the third dipole antenna 931 and a signal without phase change to the fourth dipole antenna 932. In this case, the second array antenna 930 is in an end-fire arrangement state, and the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 radiate an end-fire beam. That is, beam pattern 6 is an end-fire beam. The end-fire beam output in the sixth mode is called a fourth end-fire beam.
제2 급전 장치(1100)는 스위치(1110, 1130 및 1140)를 이용하여 제3 다이폴 안테나(931) 및 제4 다이폴 안테나(932)가 서로 동일한 위상 또는 서로 90°위상차 있는 신호를 전송한다. 제2 급전 장치(1100)는 시간에 따라 제4 모드, 제5 모드 및 제6 모드가 반복적으로 수행되도록 할 수 있다. (1) 예컨대, 제2 급전 장치(1100)는 시간 순서에 따라 시간 제1 구간에서 제4 모드로 동작하고, 제2 구간에서 제5 모드로 동작하고, 제3 구간에서 제6 모드로 동작할 수 있다. 제2 급전 장치(1100)는 이후에서 제4 모드, 제5 모드 및 제6 모드의 동작이 연속적으로 반복되게 제어할 수 있다. (2) 나아가 제2 급전 장치(1100)는 시간 구간에 따라 모드의 순서를 달리할 수도 있다. 예컨대, 제2 급전 장치(1100)는 제1 구간(제4 모드), 제2 구간(제6 모드), 제3 구간(제5 모드), 제4 구간(제4 모드), 제5 구간(제5 모드), 제6 구간(제6 모드 등과 같이 시간 구간에 따라 서로 다른 모드가 동작하되, 순서는 다양하게 조합할 수도 있다. 또한 각 시간 구간은 동일한 시간 길이 또는 서로 다른 시간 길이를 가질 수도 있다. 이와 같이 제2 급전 장치(1100)가 서로 다른 다양한 빔 패턴(제2 브로사이드 빔, 제3 앤드-파이어 빔 및 제4 앤드-파이어 빔)을 반복적으로 생성하여 다양한 빔 패턴이 조합된 형태의 빔을 형성할 수 있다.The second power supply device 1100 transmits a signal in which the third dipole antenna 931 and the fourth dipole antenna 932 are in phase with each other or 90 ° out of phase with each other using the switches 1110, 1130, and 1140. The second power feeding device 1100 may perform the fourth mode, the fifth mode, and the sixth mode repeatedly according to time. (1) For example, the second power supply device 1100 may operate in the fourth mode in the first time interval, operate in the fifth mode in the second interval, and operate in the sixth mode in the third interval according to the time sequence. Can be. The second power supply device 1100 may subsequently control the operations of the fourth, fifth, and sixth modes to be repeated continuously. (2) Furthermore, the second power feeding device 1100 may change the order of modes according to time intervals. For example, the second power supply device 1100 may include a first section (fourth mode), a second section (sixth mode), a third section (fiveth mode), a fourth section (fourth mode), and a fifth section ( Different modes may be operated according to time intervals, such as a fifth mode and a sixth interval (sixth mode, etc.), and the order may be variously combined, and each time interval may have the same time length or a different time length. As such, the second power supply device 1100 repeatedly generates various different beam patterns (a second broside beam, a third end-fire beam, and a fourth end-fire beam) to combine various beam patterns. Can form a beam.
제1 급전 장치(1000)과 제2 급전 장치(1100)는 서로 독립적으로 동작할 수 있다. 나아가 제1 급전 장치(1000)와 제2 급전 장치(1100)가 일정한 설정에 따라 일정한 패턴의 빔을 생성할 수도 있다. 제1 급전 장치(1000)와 제2 급전 장치(1100)는 제1 배열 안테나(910) 및 제2 배열 안테나(930)가 동일한 시간 구간에서 동일한 종류의 빔 패턴을 방사하게 할 수 있다. 나아가 제1 급전 장치(1000)와 제2 급전 장치(1100)는 제1 배열 안테나(910) 및 제2 배열 안테나(930)가 동일한 시간 구간에서 서로 다른 종류의 빔 패턴을 방사하게 할 수도 있다. 제1 급전 장치(1000)와 제2 급전 장치(1100)에 대한 제어를 통해 다양한 빔 패턴(빔 패턴 1 내지 빔 패턴 6)을 조합하여 특정한 형태의 빔을 생성할 수 있다.The first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may operate independently of each other. Furthermore, the first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may generate a beam having a predetermined pattern according to a predetermined setting. The first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may cause the first array antenna 910 and the second array antenna 930 to emit the same kind of beam pattern in the same time interval. Furthermore, the first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100 may cause the first array antenna 910 and the second array antenna 930 to emit different types of beam patterns in the same time interval. A specific type of beam may be generated by combining various beam patterns (beam patterns 1 to beam pattern 6) through control of the first power feeding device 1000 and the second power feeding device 1100.
도 19는 도 17의 안테나 방사 패턴에 대한 예이다. 도 19(A)는 제1 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 1)의 예이다. 도 19(B)는 제1 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 2)의 예이다. 도 19(C)는 제2 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 3)의 예이다. 도 19(D)는 제2 브로드 사이드 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 4)의 예이다. 도 19(E)는 제3 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 5)의 예이다. 도 19(F)는 제4 앤드-파이어 빔에 대한 방사 패턴(빔 패턴 6)의 예이다.19 is an example of the antenna radiation pattern of FIG. 19A is an example of a radiation pattern (beam pattern 1) for the first broad side beam. 19B is an example of a radiation pattern (beam pattern 2) for the first end-fire beam. 19C is an example of a radiation pattern (beam pattern 3) for the second end-fire beam. 19D is an example of a radiation pattern (beam pattern 4) for the second broad side beam. 19E is an example of a radiation pattern (beam pattern 5) for the third end-fire beam. 19F is an example of a radiation pattern (beam pattern 6) for the fourth end-fire beam.
도 20은 도 17의 안테나 장치가 형성하는 방사 패턴의 조합된 형태를 도시한 예이다. 도 20은 zy 평면(앙각 평면, elevation cut)에서 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 전체 빔 패턴을 도시한 예이다. 도 20(A)는 앙각을 단면으로 자르는 각도가 90도인 예이고, 도 20(B)는 앙각을 단면으로 자르는 각도가 180도인 예이다. 안테나 장치(900)는 각 배열 안테나의 빔을 조합을 통하여 넓은 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성할 수 있다. 20 is an example illustrating a combined form of a radiation pattern formed by the antenna device of FIG. 17. FIG. 20 shows an example of an entire beam pattern in which a broad side beam and an end-fire beam are combined in a zy plane (an elevation cut). 20 (A) shows an example in which the angle of elevation is cut into a cross section of 90 degrees, and FIG. 20 (B) shows an example of an angle of cutting elevation angles in a cross section of 180 degrees. The antenna device 900 may form a beam pattern having a wide elevation angle by combining beams of the array antennas.
아래 표 51은 안테나 장치(900)가 형성하는 빔에 대한 실험 데이터이다.Table 51 below shows experimental data about beams formed by the antenna device 900.
항목 Item 빔패턴 1 Beam pattern 1 빔 패턴 2 Beam pattern 2 빔 패턴 3Beam pattern 3
앙각elevation 126126 101.8101.8 101.8101.8
최대 이득(dBi)Max gain (dBi) 55 6.366.36 6.366.36
이득(θ> 90) (dBi)Gain (θ> 90) (dBi) > 4.2> 4.2 > 4.2> 4.2
항목Item 빔 패턴 4Beam pattern 4 빔 패턴 5 Beam pattern 5 빔 패턴 6 Beam pattern 6
앙각elevation 126126 101.8101.8 101.8101.8
최대 이득(dBi)Max gain (dBi) 55 6.366.36 6.366.36
이득(θ> 90) (dBi)Gain (θ> 90) (dBi) > 4.2> 4.2 > 4.2> 4.2
표 11은 안테나 장치(900)가 형성한 빔에 대한 앙각과 이득에 대한 데이터이다. 표 11에서 θ는 빔을 형성하는 각도를 의미한다. 90도가 넘는 각도에서도 유효한 이득이 나오는 것을 확인할 수 있다. 배열 안테나의 빔 조합을 통하여 반구 영역을 포함한 200°이상의 앙각을 갖는 빔 패턴을 형성함을 실험으로 확인하였다.Table 11 shows data of elevation angles and gains for beams formed by the antenna device 900. In Table 11, θ means the angle to form a beam. It can be seen that an effective gain is obtained even at an angle of more than 90 degrees. It was experimentally confirmed that beam combinations having elevation angles of 200 ° or more including the hemisphere region were formed through beam combinations of array antennas.
또한, 상술한 바와 같은 배열 안테나의 방사 패턴 생성 방법 내지 배열 안테나에 대한 급전 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.In addition, the method of generating a radiation pattern of the array antenna or the method of feeding the array antenna as described above may be implemented as a program (or an application) including an executable algorithm that may be executed in a computer. The program may be stored and provided in a non-transitory computer readable medium.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.A non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and is read by a device, not a medium that stores data for a short time such as a register, a cache, or a memory. Specifically, the various applications or programs described above may be stored and provided in a non-transitory readable medium such as a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, a memory card, a ROM, or the like.
본 실시례 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.The embodiments and the drawings attached to this specification are merely to clearly show a part of the technical idea included in the above-described technology, and those skilled in the art can easily make it within the scope of the technical idea included in the above-described technology and drawings. It will be apparent that both the inferred modifications and the specific embodiments are included in the scope of the above-described technology.

Claims (24)

  1. 제1 빔을 방사하는 제1 안테나;A first antenna emitting a first beam;
    제2 빔을 방사하는 제2 안테나; 및A second antenna emitting a second beam; And
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도인 제2 모드를 제공하는 급전 장치를 포함하되, A power supply providing a first mode in which there is no phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna and a second mode in which the phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees Including devices,
    상기 급전 장치는 상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 반복적으로 수행되도록 제어하고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 z축 상에 수평 배치되고 서로 반파장 이내의 간격을 갖는 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.The power feeding device controls the first mode and the second mode to be repeatedly performed, and the first antenna and the second antenna are horizontally disposed on a z-axis and have a wide elevation angle having an interval within a half wavelength of each other. Array antenna device.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 브로드 사이드 배열(broadside arrray) 상태인 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.And the first antenna and the second antenna in the first mode have a wide elevation angle in a broadside array state.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 앤드-파이어 배열(end-fire array) 상태인 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.And the first antenna and the second antenna in the second mode have a wide elevation angle in an end-fire array state.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 급전 장치는The feeding device is
    신호 공급원에 연결되는 입력단자, 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 포함하는 제1 스위치;A first switch including an input terminal connected to the signal source, a first output terminal and a second output terminal;
    상기 제1 출력단자에 연결되고, 전력을 반으로 분배하는 제1 반 전력 분배기;A first half power divider connected to the first output terminal and distributing power in half;
    상기 제2 출력단자에 연결되고, 전력을 반으로 분배하는 제2 반 전력 분배기;A second half power divider connected to the second output terminal and distributing power in half;
    상기 제1 반 전력 분배기에 연결되는 제1 입력단자, 상기 제2 반 전력 분배기에 연결되는 제2 입력단자 및 상기 제1 안테나에 연결되는 출력단자를 포함하는 제2 스위치;A second switch including a first input terminal connected to the first half power divider, a second input terminal connected to the second half power divider, and an output terminal connected to the first antenna;
    상기 제2 반 전력 분배기의 출력 신호에 대한 위상을 90도 변환하는 위상 변환기; 및 A phase shifter for shifting the phase of the output signal of the second half power divider by 90 degrees; And
    상기 제1 반 전력 분배기에 연결되는 제1 입력단자, 상기 위상 변환기의 출력 신호를 입력받는 제2 입력단자 및 상기 제2 안테나에 연결되는 출력단자를 포함하는 제2 스위치를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.Has a wide elevation angle including a second switch including a first input terminal connected to the first half power divider, a second input terminal receiving the output signal of the phase converter and an output terminal connected to the second antenna Array antenna device.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 빔과 상기 제2 빔은 상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 반복적으로 수행되면서 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔을 형성하고, 상기 브로드 사이드 빔과 상기 앤드-파이어 빔이 조합된 다중 빔을 형성하는 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.The first beam and the second beam form a broad side beam and an end-fire beam while the first mode and the second mode are repeatedly performed, and the broad side beam and the end-fire beam are combined Array antenna device having a wide elevation angle to form a beam.
  6. 제1 빔을 방사하는 제1 안테나; A first antenna emitting a first beam;
    제2 빔을 방사하고, 상기 제1 안테나와 수직인 제2 안테나;A second antenna that emits a second beam and is perpendicular to the first antenna;
    제3 빔을 방사하고, 상기 제1 안테나와 수평인 제3 안테나; A third antenna that emits a third beam and is parallel to the first antenna;
    제4 빔을 방사하면서 상기 제3 안테나와 수직인 제4 안테나; A fourth antenna perpendicular to the third antenna while radiating a fourth beam;
    상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도인 제2 모드를 제공하는 제1 급전 장치; 및Providing a first mode in which there is no phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the third antenna and a second mode in which the phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the third antenna is 90 degrees. 1 feeding device; And
    상기 제2 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제3 모드 및 상기 제2 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도인 제4 모드를 제공하는 제2 급전 장치를 포함하되, Providing a third mode in which there is no phase difference between the signal transmitted to the second antenna and the fourth antenna and a fourth mode in which the phase difference between the signal transmitted to the second antenna and the fourth antenna is 90 degrees. Including two feeders,
    상기 급전 장치는 상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 반복적으로 수행되고, 상기 제3 모드와 상기 제4 모드가 반복적으로 수행되도록 제어하고, The power feeding device controls the first mode and the second mode to be repeatedly performed, and the third mode and the fourth mode are repeatedly performed.
    상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나는 z축 상에 수평 배치되고 서로 반파장 이내의 간격을 갖는 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.And the first antenna and the third antenna are horizontally disposed on a z-axis and have a wide elevation angle having a distance within half-wavelength from each other.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나는 브로드 사이드 배열(broadside arrray) 상태이고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나는 앤드-파이어 배열(end-fire array) 상태인 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.In the first mode, the first antenna and the third antenna are in a broadside array, and in the second mode, the first antenna and the third antenna are in an end-fire array. Array antenna device having a wide elevation angle.
  8. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제3 모드에서 상기 제2 안테나와 상기 제4 안테나는 브로드 사이드 배열(broadside arrray) 상태이고, 상기 제4 모드에서 상기 제2 안테나와 상기 제4 안테나는 앤드-파이어 배열(end-fire array) 상태인 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.In the third mode, the second antenna and the fourth antenna are in a broadside array state, and in the fourth mode, the second antenna and the fourth antenna are in an end-fire array. Array antenna device having a wide elevation angle.
  9. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제1 급전 장치는The first power feeding device
    신호 공급원에 연결되는 입력단자, 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 포함하는 제1 스위치;A first switch including an input terminal connected to the signal source, a first output terminal and a second output terminal;
    상기 제1 스위치의 상기 제1 출력단자에 연결되고, 전력을 반으로 분배하는 제1 반 전력 분배기;A first half power divider connected to the first output terminal of the first switch and distributing power in half;
    상기 제1 스위치의 상기 제2 출력단자에 연결되고, 전력을 반으로 분배하는 제2 반 전력 분배기;A second half power divider connected to the second output terminal of the first switch and distributing power in half;
    상기 제1 반 전력 분배기에 연결되는 제1 입력단자, 상기 제2 반 전력 분배기에 연결되는 제2 입력단자 및 상기 제1 안테나에 연결되는 출력단자를 포함하는 제2 스위치;A second switch including a first input terminal connected to the first half power divider, a second input terminal connected to the second half power divider, and an output terminal connected to the first antenna;
    상기 제2 반 전력 분배기의 출력 신호에 대한 위상을 90도 변환하는 위상 변환기; 및 A phase shifter for shifting the phase of the output signal of the second half power divider by 90 degrees; And
    상기 제1 반 전력 분배기에 연결되는 제1 입력단자, 상기 위상 변환기의 출력 신호를 입력받는 제2 입력단자 및 상기 제3 안테나에 연결되는 출력단자를 포함하는 제2 스위치를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.Has a wide elevation angle including a second switch including a first input terminal connected to the first half power divider, a second input terminal receiving the output signal of the phase converter, and an output terminal connected to the third antenna Array antenna device.
  10. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제2 급전 장치는The second power supply device
    신호 공급원에 연결되는 입력단자, 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자를 포함하는 제1 스위치;A first switch including an input terminal connected to the signal source, a first output terminal and a second output terminal;
    상기 제1 스위치의 상기 제1 출력단자에 연결되고, 전력을 반으로 분배하는 제1 반 전력 분배기;A first half power divider connected to the first output terminal of the first switch and distributing power in half;
    상기 제1 스위치의 상기 제2 출력단자에 연결되고, 전력을 반으로 분배하는 제2 반 전력 분배기;A second half power divider connected to the second output terminal of the first switch and distributing power in half;
    상기 제1 반 전력 분배기에 연결되는 제1 입력단자, 상기 제2 반 전력 분배기에 연결되는 제2 입력단자 및 상기 제2 안테나에 연결되는 출력단자를 포함하는 제2 스위치;A second switch including a first input terminal connected to the first half power divider, a second input terminal connected to the second half power divider, and an output terminal connected to the second antenna;
    상기 제2 반 전력 분배기의 출력 신호에 대한 위상을 90도 변환하는 위상 변환기; 및 A phase shifter for shifting the phase of the output signal of the second half power divider by 90 degrees; And
    상기 제1 반 전력 분배기에 연결되는 제1 입력단자, 상기 위상 변환기의 출력 신호를 입력받는 제2 입력단자 및 상기 제4 안테나에 연결되는 출력단자를 포함하는 제2 스위치를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 배열 안테나 장치.A wide elevation angle including a second switch including a first input terminal connected to the first half power divider, a second input terminal receiving an output signal of the phase converter, and an output terminal connected to the fourth antenna Array antenna device.
  11. 제1 빔을 방사하는 제1 안테나;A first antenna emitting a first beam;
    상기 제1 안테나가 배치되는 제1 XY 평면에서 상기 제1 안테나로부터 Y축 방향으로 반파장 이내 간격으로 선형 배치되며, 제2 빔을 방사하는 제2 안테나;A second antenna linearly disposed at half-wavelength intervals in the Y-axis direction from the first antenna in a first XY plane in which the first antenna is disposed, and radiating a second beam;
    상기 제1 XY 평면으로부터 1/4 파장보다 큰 간격을 갖는 제2 XY 평면에 배치되는 반사기; 및A reflector disposed in a second XY plane having a spacing greater than a quarter wavelength from the first XY plane; And
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제2 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제2 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제1 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제3 모드를 제공하는 급전 장치를 포함하되, A first mode in which there is no phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna, a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and transmitted to the second antenna A second mode in which a phase difference occurs in a signal to be transmitted and a third mode in which a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and the phase difference occurs to a signal transmitted to the first antenna Including a feeding device,
    상기 급전 장치는 상기 제1 모드, 상기 제2 모드 및 상기 제3 모드가 반복적으로 수행되도록 제어하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.And the power feeding device has a wide elevation angle to control the first mode, the second mode, and the third mode to be repeatedly performed.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 브로드 사이드 배열(broadside array) 상태인 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.And the first antenna and the second antenna have a wide elevation angle in a broadside array state in the first mode.
  13. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 제1 앤드-파이어 배열(end-fire array) 상태이고, 상기 제3 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 제2 앤드-파이어 배열 상태인 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.In the second mode, the first antenna and the second antenna are in a first end-fire array state, and in the third mode, the first antenna and the second antenna are second end-fire. A Y-axis horizontal array antenna device having a wide elevation angle in an array state.
  14. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제1 모드, 상기 제2 모드 및 상기 제3 모드가 반복적으로 수행되면서 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 다중 빔을 형성하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.The first and second beams Y have a wide elevation angle forming multiple beams in which the broad side beam and the end-fire beam are combined while the first mode, the second mode, and the third mode are repeatedly performed. Axial horizontal array antenna device.
  15. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 급전 장치는The feeding device is
    신호 공급원의 신호를 입력받아 제1 출력 단자, 제2 출력 단자 및 제3 출력 단자 중 어느 하나로 출력하는 제1 스위치;A first switch receiving a signal from a signal source and outputting the signal to any one of a first output terminal, a second output terminal, and a third output terminal;
    상기 제2 출력 단자의 신호를 입력받아 제1 분배 신호 및 제2 분배 신호로 분배하는 반 전력 분배기;A half power divider configured to receive a signal from the second output terminal and divide the signal into a first divided signal and a second divided signal;
    상기 제1 출력 단자의 신호 및 상기 제1 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제2 스위치;A second switch configured to receive and output any one of the signal of the first output terminal and the first distribution signal;
    상기 제3 출력 단자의 신호 및 상기 제2 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제3 스위치; 및A third switch configured to receive and output any one of the signal of the third output terminal and the second distribution signal; And
    상기 제2 스위치에서 출력되는 신호 및 상기 제3 스위치에서 출력되는 신호를 입력받아 90도 위상차를 갖는 2개의 출력 신호를 각각 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 전달하는 하이브리드 커플러를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.A wide elevation angle including a hybrid coupler which receives a signal output from the second switch and a signal output from the third switch and transmits two output signals having a 90 degree phase difference to the first antenna and the second antenna, respectively Y-axis horizontal array antenna device having a.
  16. 제1 XY 평면에서 Y축 방향 따라 반파장 이내 간격으로 선형 배치되는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 제1 배열 안테나;A first array antenna including a first antenna and a second antenna linearly disposed at intervals within half-wavelength along the Y-axis direction in the first XY plane;
    상기 제1 배열 안테나로부터 Z축 방향으로 1/4 파장보다 큰 이격 거리에서 상기 제1 XY 평면에 평행하게 배치되는 제1 반사기;A first reflector disposed parallel to the first XY plane at a separation distance greater than a quarter wavelength in the Z-axis direction from the first array antenna;
    제1 XY 평면에서 X축 방향 따라 반파장 이내 간격으로 선형 배치되는 제3 안테나 및 제3 안테나를 포함하는 제2 배열 안테나;A second array antenna including a third antenna and a third antenna linearly disposed at intervals within half-wavelength along the X-axis direction in the first XY plane;
    상기 제2 배열 안테나로부터 Z축 방향으로 1/4 파장보다 큰 이격 거리에서 상기 제1 XY 평면에 평행하게 배치되는 제2 반사기;A second reflector disposed parallel to the first XY plane at a separation distance greater than a quarter wavelength from the second array antenna in a Z-axis direction;
    시간의 흐름에 따라 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 0도인 구간과 90도인 구간이 반복되게 제어하는 제1 급전 장치; 및A first feeding device configured to control a section in which a phase difference between a signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 0 degrees and a section having 90 degrees is repeated as time passes; And
    시간의 흐름에 따라 상기 제3 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 0도인 구간과 90도인 구간이 반복되게 제어하는 제2 급전 장치를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.Y-axis horizontal arrangement having a wide elevation angle including a second feeding device that controls a section having a phase difference of 0 degrees and a section of 90 degrees to be repeated between signals transmitted to the third and fourth antennas over time Antenna device.
  17. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호의 위상 차이가 0도인 경우 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 브로드 사이드 배열(broadside array) 상태이고, When the phase difference between the signals transmitted to the first antenna and the second antenna is 0 degrees, the first antenna and the second antenna are in a broadside array state.
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호의 위상 차이가 90도인 경우 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 앤드-파이어 배열(end-fire array) 상태이인 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.When the phase difference between the signals transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees, the first antenna and the second antenna are Y-axis horizontal arrays having a wide elevation angle with an end-fire array state. Antenna device.
  18. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제3 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호의 위상 차이가 0도인 경우 상기 제3 안테나 및 상기 제4 안테나는 브로드 사이드 배열(broadside array) 상태이고, When the phase difference between the signals transmitted to the third antenna and the fourth antenna is 0 degrees, the third antenna and the fourth antenna are in a broadside array state.
    상기 제3 안테나와 상기 제4 안테나에 전달되는 신호의 위상 차이가 90도인 경우 상기 제3 안테나 및 상기 제4 안테나는 앤드-파이어 배열(end-fire array) 상태이인 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.When the phase difference between the signals transmitted to the third antenna and the fourth antenna is 90 degrees, the third antenna and the fourth antenna have a wide Y-axis horizontal array having an end-fire array state. Antenna device.
  19. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제3 안테나 및 상기 제4 안테나가 방사하는 빔들이 브로드 사이드 빔과 앤드-파이어 빔이 조합된 다중 빔을 형성하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.Y-axis horizontal array antenna apparatus having a wide elevation angle where the beams emitted by the first antenna, the second antenna, the third antenna, and the fourth antenna form a multiple beam combining a broad side beam and an end-fire beam .
  20. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제1 급전 장치는The first power feeding device
    신호 공급원의 신호를 입력받아 제1 출력 단자, 제2 출력 단자 및 제3 출력 단자 중 어느 하나로 출력하는 제1 스위치;A first switch receiving a signal from a signal source and outputting the signal to any one of a first output terminal, a second output terminal, and a third output terminal;
    상기 제2 출력 단자의 신호를 입력받아 제1 분배 신호 및 제2 분배 신호로 분배하는 반 전력 분배기;A half power divider configured to receive a signal from the second output terminal and divide the signal into a first divided signal and a second divided signal;
    상기 제1 출력 단자의 신호 및 상기 제1 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제2 스위치;A second switch configured to receive and output any one of the signal of the first output terminal and the first distribution signal;
    상기 제3 출력 단자의 신호 및 상기 제2 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제3 스위치; 및A third switch configured to receive and output any one of the signal of the third output terminal and the second distribution signal; And
    상기 제2 스위치에서 출력되는 신호 및 상기 제3 스위치에서 출력되는 신호를 입력받아 90도 위상차를 갖는 2개의 출력 신호를 각각 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 전달하는 하이브리드 커플러를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.A wide elevation angle including a hybrid coupler which receives a signal output from the second switch and a signal output from the third switch and transmits two output signals having a 90 degree phase difference to the first antenna and the second antenna, respectively Y-axis horizontal array antenna device having a.
  21. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제2 급전 장치는The second power supply device
    신호 공급원의 신호를 입력받아 제1 출력 단자, 제2 출력 단자 및 제3 출력 단자 중 어느 하나로 출력하는 제1 스위치;A first switch receiving a signal from a signal source and outputting the signal to any one of a first output terminal, a second output terminal, and a third output terminal;
    상기 제2 출력 단자의 신호를 입력받아 제1 분배 신호 및 제2 분배 신호로 분배하는 반 전력 분배기;A half power divider configured to receive a signal from the second output terminal and divide the signal into a first divided signal and a second divided signal;
    상기 제1 출력 단자의 신호 및 상기 제1 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제2 스위치;A second switch configured to receive and output any one of the signal of the first output terminal and the first distribution signal;
    상기 제3 출력 단자의 신호 및 상기 제2 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제3 스위치; 및A third switch configured to receive and output any one of the signal of the third output terminal and the second distribution signal; And
    상기 제2 스위치에서 출력되는 신호 및 상기 제3 스위치에서 출력되는 신호를 입력받아 90도 위상차를 갖는 2개의 출력 신호를 각각 상기 제3 안테나 및 상기 제3 안테나에 전달하는 하이브리드 커플러를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.A wide elevation angle including a hybrid coupler which receives a signal output from the second switch and a signal output from the third switch and transmits two output signals having a 90 degree phase difference to the third antenna and the third antenna, respectively Y-axis horizontal array antenna device having a.
  22. 제1 빔을 방사하는 제1 안테나;A first antenna emitting a first beam;
    상기 제1 안테나가 배치되는 제1 XY 평면에서 상기 제1 안테나로부터 Y축 방향으로 반파장 이내 간격으로 선형 배치되며, 제2 빔을 방사하는 제2 안테나;A second antenna linearly disposed at half-wavelength intervals in the Y-axis direction from the first antenna in a first XY plane in which the first antenna is disposed, and radiating a second beam;
    상기 제1 XY 평면으로부터 1/4 파장보다 큰 간격을 갖는 제2 XY 평면에 배치되는 도파기; 및A waveguide disposed in a second XY plane having a spacing greater than a quarter wavelength from the first XY plane; And
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 없는 제1 모드, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제2 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제2 모드 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차이가 90도이고 상기 제1 안테나에 전달되는 신호에 위상차가 발생하는 제3 모드를 제공하는 급전 장치를 포함하되, A first mode in which there is no phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna, a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and transmitted to the second antenna A second mode in which a phase difference occurs in a signal to be transmitted and a third mode in which a phase difference between the signal transmitted to the first antenna and the second antenna is 90 degrees and the phase difference occurs to a signal transmitted to the first antenna Including a feeding device,
    상기 도파기는 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 전면에 배치되고, 상기 급전 장치는 상기 제1 모드, 상기 제2 모드 및 상기 제3 모드가 반복적으로 수행되도록 제어하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.The waveguide is disposed in front of the first antenna and the second antenna, and the power supply device has a wide Y-axis horizontal having a wide elevation angle for repeatedly performing the first mode, the second mode, and the third mode. Array antenna device.
  23. 제22항에 있어서,The method of claim 22,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 브로드 사이드 배열(broadside array) 상태이고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 제1 앤드-파이어 배열(end-fire array) 상태이고, 상기 제3 모드에서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 제2 앤드-파이어 배열 상태인 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.In the first mode, the first antenna and the second antenna are in a broadside array, and in the second mode, the first antenna and the second antenna are in a first end-fire array. and a wide-angle elevation angle in the third mode, wherein the first antenna and the second antenna are in a second end-fire array.
  24. 제22항에 있어서,The method of claim 22,
    상기 급전 장치는The feeding device is
    신호 공급원의 신호를 입력받아 제1 출력 단자, 제2 출력 단자 및 제3 출력 단자 중 어느 하나로 출력하는 제1 스위치;A first switch receiving a signal from a signal source and outputting the signal to any one of a first output terminal, a second output terminal, and a third output terminal;
    상기 제2 출력 단자의 신호를 입력받아 제1 분배 신호 및 제2 분배 신호로 분배하는 반 전력 분배기;A half power divider configured to receive a signal from the second output terminal and divide the signal into a first divided signal and a second divided signal;
    상기 제1 출력 단자의 신호 및 상기 제1 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제2 스위치;A second switch configured to receive and output any one of the signal of the first output terminal and the first distribution signal;
    상기 제3 출력 단자의 신호 및 상기 제2 분배 신호 중 어느 하나를 입력받아 출력하는 제3 스위치; 및A third switch configured to receive and output any one of the signal of the third output terminal and the second distribution signal; And
    상기 제2 스위치에서 출력되는 신호 및 상기 제3 스위치에서 출력되는 신호를 입력받아 90도 위상차를 갖는 2개의 출력 신호를 각각 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 전달하는 하이브리드 커플러를 포함하는 광범위 앙각을 갖는 Y축 수평 배열 안테나 장치.A wide elevation angle including a hybrid coupler which receives a signal output from the second switch and a signal output from the third switch and transmits two output signals having a 90 degree phase difference to the first antenna and the second antenna, respectively Y-axis horizontal array antenna device having a.
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