WO2022225245A1 - 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나 - Google Patents

저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나 Download PDF

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WO2022225245A1
WO2022225245A1 PCT/KR2022/005257 KR2022005257W WO2022225245A1 WO 2022225245 A1 WO2022225245 A1 WO 2022225245A1 KR 2022005257 W KR2022005257 W KR 2022005257W WO 2022225245 A1 WO2022225245 A1 WO 2022225245A1
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WO
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loop
feeding
substrate
arms
arm
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PCT/KR2022/005257
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English (en)
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자르갈사이칸니암바야르
김호용
박정근
박광우
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주식회사 에이스테크놀로지
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
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    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, 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
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    • H01Q9/28—Conical, 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
    • H01Q9/285—Planar dipole

Definitions

  • the present invention relates to a low-band radiator and a multi-broadband antenna including the same, and to a low-band radiator capable of minimizing the influence on other band radiators and making it compact, and to a multi-broadband antenna including the same.
  • a wireless communication system such as a base station is required to have broadband characteristics while covering multiple frequency bands.
  • it is very inefficient in terms of cost and system operation to mount a plurality of antennas that cover only a single band in the base station to cover a plurality of bands.
  • a multi-broadband antenna capable of simultaneously satisfying multi-band and broad-band by disposing a plurality of different radiators covering different frequency bands together in a single housing (radome).
  • one of the major difficulties in developing a multi-broadband antenna is that the width of the antenna radome is limited by the influence of an external environment such as wind pressure.
  • an external environment such as wind pressure.
  • a plurality of different radiators for covering different bands are overlapped and disposed in a limited and narrow space, interference between the radiators cannot be avoided.
  • a problem in which a low-band radiator disposed close to a high-band radiator interferes with the high-band radiator and severely distorts the radiation pattern of the high-band radiator is a huge difficulty that is unavoidably encountered during development.
  • One method proposed to solve this is to miniaturize the physical size of the low-band radiator to minimize the overlapping area with the high-band radiator and to improve the isolation between the low-band radiator and the high-band radiator.
  • An object of the present invention is to provide a low-band radiator that can be manufactured in a compact size and a multi-broadband antenna including the same.
  • Another object of the present invention is to provide a low-band radiator capable of minimizing the influence on a radiation pattern of the high-band radiator by improving isolation from the high-band radiator, and a multi-broadband antenna including the same.
  • a low-band radiator for achieving the above object includes: a radiation substrate; A first dipole radiating unit including two first loop arms formed in a conductor line on one surface of the radiating substrate, each extending in a predetermined first direction, and formed in a loop shape having an open structure at one side ; and two second loop arms formed in a conductive line on one surface of the radiation substrate, each extending in a predetermined second direction, and formed in a loop shape having one side open, the first dipole a second dipole radiating part disposed to intersect the radiating part; and a balun unit coupled in the direction of the other surface of the radiation substrate to apply a power supply signal corresponding to each of the first and second loop arms to both open ends of the loop.
  • At least one meander line may be formed in a loop inward direction at a predetermined position of the loop-shaped conductor line.
  • the low-band radiator may further include a parasitic patch formed on the other surface of the radiation substrate at a position overlapping a predetermined meander line among at least one meander line of each of the first loop arm and the second loop arm.
  • At least one stub may be further formed in a loop inward direction at a predetermined position of the loop-shaped conductor line.
  • the radiation substrate may be formed in a shape corresponding to outer shapes of the two first loop arms and the two second loop arms of the first and second dipole radiating units.
  • the radiating substrate has a size smaller than that of the first and second dipole radiating portions, and each of a first loop arm of one of the two first loop arms and a second loop arm of one of the two second loop arms includes:
  • the radiation substrate further includes a bending line formed in the form of a cut loop at the other end, and connecting both ends of the cut loop with a predetermined length to maintain the loop structure of the loop arm, wherein the bending line includes the radiation
  • the side end of the substrate may be bent in the direction of the other surface of the radiation substrate.
  • the balun unit includes a pair of four feed pads receiving feed signals for each of the two first loop arms and each of the two second loop arms and feeding the feed signals to the corresponding loop arms,
  • the two feed pads in each pair of feed pads may feed the same feed signal to the open ends of the corresponding loop arms.
  • the balun parts are disposed parallel to each other, and their upper ends are coupled to the radiation substrate, respectively, and are connected between two first feeding parts and the two first feeding parts for applying feed signals corresponding to the two first loop arms, respectively.
  • a first dipole feeding unit including a first coupling bar for transmitting a feeding signal applied to one of the two first feeding units to the other first feeding units; and two second feeding units disposed in parallel to each other and each having an upper end coupled to the radiation substrate and applying a power feeding signal corresponding to the two second loop arms, respectively, and connected between the two second feeding units.
  • It may include a second dipole feeder including a second coupling bar for transferring a feed signal applied to one of the two second feeders to the other second feeder.
  • a first feeding substrate having an upper end of the first feeding part of the two first feeding parts passing through the radiation substrate at a position corresponding to the first 1-loop arm of the two first loop arms; First-feeding which is formed on the lower side of one surface in the direction of the 1-loop arm in the first-feeding board and transmits the first feed signal applied to the first coupling bar connected through the feed board through impedance matching track; a first ground plane formed on the other surface of the first feed substrate so as not to be electrically connected to the first coupling bar penetrating the first feed substrate; and formed to be spaced apart from the first feed line on an upper side of one surface of the first feed substrate, coupled to the first ground plane, and electrically connected to both ends of the open loop of the first loop arm. and a first-feeding pad pair configured to -feed the first-feeding signal to the first-loop arm.
  • a 1+ feeding substrate having an upper end of the 1+ feeding part of the two first feeding parts passing through the radiation substrate at a position corresponding to the 1+ loop arm of the two first loop arms; a first+ feeding line formed on a lower side of the first+ feeding substrate in a direction of a 1+ loop arm to impedance-match the first feeding signal transmitted through the first coupling bar; a 1+ ground plane formed on the other surface of the 1+ feeding substrate so as not to be electrically connected to the first coupling bar penetrating the 1+ feeding substrate; and on one surface of the 1+ feeding substrate, spaced apart from the 1+ feeding line on the upper side, coupled to the 1+ ground plane, and electrically connected to both ends of the open loop of the 1+ loop arm, respectively. and a first+ feeding pad pair for + feeding the first feeding signal to the first+ loop arm.
  • a second feeding substrate having an upper end of the second feeding part of the two second feeding parts passing through the radiation substrate at a position corresponding to the second loop arm of the two second loop arms;
  • a second feeding signal formed on the lower side of the second feeding board in the direction of the second loop arm and applied to the second coupling bar connected through the feeding board through impedance matching and transferring the second feeding signal track;
  • a second ground plane formed on the other surface of the second feeding substrate not to be electrically connected to the second coupling bar penetrating the second feeding substrate; and formed to be spaced apart from the second feed line on the upper side on one surface of the second feed substrate, coupled to the second ground plane, and electrically connected to both ends of the open loop of the second loop arm.
  • a second feeding pad pair for feeding the second feeding signal to the second loop arm.
  • a 2+ feeding substrate having an upper end of the 2+ feeding part of the two second feeding parts passing through the radiation substrate at a position corresponding to a 2+ loop arm of the two second loop arms; a 2+ feeding line formed on the lower side of the 2+ feeding substrate in the direction of the 2+ loop arm to impedance-match the second feeding signal transmitted through the second coupling bar; a 2+ ground plane formed on the other surface of the 2+ feeding substrate so as not to be electrically connected to the second coupling bar penetrating the 2+ feeding substrate; and on one surface of the 2+ feeding substrate, spaced apart from the 2+ feeding line on the upper side, coupled to the 2+ ground plane, and electrically connected to both ends of the open loop of the 2+ loop arm. and a 2+ second feeding pad pair for + feeding the second feeding signal to the 2+ loop arm.
  • Multiple broadband antenna for achieving the above object is a reflector; a plurality of high-band radiators arranged in a direction of one surface of the reflector; and a plurality of low-band radiators arranged to be spaced apart from the high-band radiator at a predetermined distance in a direction of one surface of the reflection plate, wherein each of the plurality of low-band radiators includes: a radiation substrate; A first dipole radiating unit including two first loop arms formed in a conductive line on one surface of the radiating substrate, each extending in a predetermined first direction and formed in a loop shape having a partially open structure ; and two second loop arms formed in a conductive line on one surface of the radiation substrate, each extending in a predetermined second direction and formed in a loop shape having a partially open structure, wherein the first dipole includes: a second dipole radiating part disposed to intersect the radiating part; and a balun part coupled between the reflection plate and the other surface of the radiation substrate to support the radiation substrate
  • the low-band radiator and the multi-broadband antenna including the same improve the degree of isolation between the low-band radiator and the high-band radiator, and minimize the effect of the low-band radiator on the radiation pattern of the high-band radiator. and can be made small.
  • FIG. 1 shows a top view of a multi-wideband antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a low-band radiator according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 show a top view and a bottom view of the radiating part of FIG. 2 .
  • FIG. 5 is a view for explaining a detailed structure of the first loop arm of FIG. 3 .
  • FIG. 6 and 7 are perspective views and top views of the balun part of FIG. 2 .
  • FIG 8 and 9 are views for explaining the coupling structure of the radiating part and the balun part.
  • FIG. 1 shows a top view of a multi-wideband antenna according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-wideband antenna includes a reflector 10 and a plurality of high-band radiators 21 and 22 for emitting a relatively high-band RF signal to realize multi-broadband and a relatively high-bandwidth antenna. and a plurality of low-band radiators 30 for emitting low-band RF signals.
  • the plurality of high-band radiators 21 and 22 and the plurality of low-band radiators 30 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance from one surface of the reflector 10 .
  • the plurality of low-band radiators 30 may be disposed to be more spaced apart from the reflector 10 than the plurality of high-band radiators 21 and 22 . That is, the plurality of low-band radiators 30 may be disposed at a greater distance from the reflector 10 than the plurality of high-band radiators 21 and 22 .
  • the plurality of high-band radiators 21 and 22 and the plurality of low-band radiators 30 may be arranged and disposed according to a predetermined pattern.
  • the eight high-band radiators 21 and 22 are arranged in a 2 ⁇ 4 array and the two low-band radiators 30 are illustrated as being arranged in a 1 ⁇ 2 array, but the high-band radiators 21 and 22 are illustrated as being arranged in a 1 ⁇ 2 array. and the number and arrangement pattern of the low-band radiator 30 may be variously changed.
  • the plurality of high-band radiators 21 and 22 and the plurality of low-band radiators 30 are spaced apart from each other at different heights from the reflector 10, the plurality of high-band radiators 21 and 22 and the plurality of low-band radiators 30 are disposed.
  • the band radiator 30 may be disposed such that some regions overlap each other in the vertical direction of the reflector 10 .
  • the size of the overlapping area of the remaining high-band radiator 21 is reduced. It may be formed in a smaller size. That is, the plurality of high-band radiators 21 and 22 may have different sizes. This is in order to reduce the effect received by the low-band radiator 30 disposed at a position having a region where the radiation pattern of the high-band radiator 22 overlaps, but is not essential.
  • each of the plurality of high-band radiators 21 and 22 may be configured to radiate double polarized waves by forming four radiation patches extending in a vertical direction to each other.
  • the plurality of low-band radiators 30 are spaced apart from the reflector 10 at a greater distance than the high-band radiators 21 and 22 and are disposed in the radiation direction of the high-band radiator 21, and can emit low-band RF signals. It is formed in a relatively large size compared to the high-band radiators 21 and 22 so as to be able to do so. Therefore, the low-band radiator 30 may become a physical obstacle to the radiation pattern of the high-band radiators 21 and 22 , and the radiation pattern of the high-band radiator 30 is influenced by the shape and structure of the low-band radiator 30 . will receive
  • the low-band radiator 30 in order to reduce the influence of the low-band radiator 30 on the radiation pattern of the high-band radiators 21 and 22 under a limited space, the low-band radiator 30 is a conductive line, not a radiation patch having a planar structure, is looped. It includes a plurality of loop arms forming a shape. That is, since the low-band radiator 30 includes a loop arm having a linear structure rather than a planar radiation patch, the area affecting the radiation pattern of the high-band radiators 21 and 22 is greatly reduced, and the high-band radiator 21 is , 22) to maintain the radiation characteristics as much as possible.
  • the low-band radiator 30 is configured to further form a meander line or a stub in the loop arm to compensate for the length resonance component due to miniaturization, thereby reducing the size of the low-band radiator 30 . do.
  • FIG. 2 is a perspective view of a low-band radiator according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 3 and 4 are top and bottom views of the radiator of FIG. 2
  • FIG. 5 is a detailed structure of the first loop arm of FIG. It is a drawing for explaining.
  • 6 and 7 are a perspective view and a top view of the balun part of FIG. 2
  • FIGS. 8 and 9 are views for explaining a coupling structure of the radiating part and the balun part.
  • the low-band radiator 30 may be largely composed of a radiating part 1 and a balun part 2 , and the radiating part 1 is a radiating substrate 100 . and four loop arms 210 , 220 , 230 and 240 , which are radiation patterns formed on one surface of the radiation substrate 100 .
  • each of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 is formed as a loop-shaped conductor line extending in a predetermined direction on one surface of the radiation substrate.
  • each of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 may be formed in a loop of a predetermined shape, and here, as an example, it is shown as being formed in the shape of a hexagonal loop extending in length in the first direction and the second direction. did.
  • the two first loop arms 210 and 230 extending in length in the same first direction and arranged in a line constitute a first dipole radiation part
  • the second The two second loop arms 220 and 240 arranged in a line extending in length in the direction constitute a second dipole radiating part disposed to intersect the first dipole radiating part. That is, the first dipole radiating part and the second dipole radiating part may be disposed to cross each other to have an X-shaped pattern.
  • each of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 may have a structure in which one side is partially opened in a direction in which the first dipole radiating part and the second dipole radiating part intersect.
  • the same feed signal is fed to both open ends of the loop.
  • the first-loop arm 210 receives ⁇ power from both open ends
  • the first+ loop arm 230 receives power from both open ends.
  • the second two-loop arm 220 of the two second loop arms 220 and 240 of the second dipole radiating part is open at both ends.
  • the 2+ loop arm 240 may radiate an RF signal of -45 degree polarization among double polarizations by receiving + power to both open ends.
  • each of the first and second dipole radiating parts of the radiating part 1 replaces the radiating patch having a conductor flat structure, and two loop arms (210, 230) formed of thin conductor lines; (220, 240)), it is possible to significantly reduce the effect on the radiation pattern of the RF signal radiated from the high-band radiator (21, 22).
  • the RF signal radiated from the high-band radiators 21 and 22 is transmitted through the loops of the loop arms 210 , 220 , 230 and 240 . It can be radiated through the inside as well, so that the radiation pattern of the high-band radiators 21 and 22 can be maintained as much as possible.
  • the radiation substrate 100 is a dielectric substrate, supported by the balun part 2 coupled to a predetermined position on the other surface, is spaced apart from the reflection plate 10 by a predetermined distance, and is disposed parallel to the reflection plate 10 .
  • the radiation substrate 100 may be formed in an X-shape corresponding to a pattern in which the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 of the first and second dipole radiators disposed to cross each other are formed. . That is, the radiation substrate 100 may be formed in a shape corresponding to the outer shape of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 .
  • the radiation substrate 100 may be formed in a rectangular shape like the substrates of the high-band radiators 21 and 22, but in this embodiment, the radiation substrate 100 is formed by forming four loop arms 210, 220, 230, 240. By forming a pattern extending in an X-shape from the center according to the pattern, the size of the low-band radiator can be reduced. That is, the radiation substrate 100 may include four substrate arms 110 , 120 , 130 , and 140 respectively corresponding to the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 .
  • each of the four substrate arms 110 , 120 , 130 , and 140 has a shape corresponding to an outer shape of a corresponding one of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 .
  • the balun coupling slots are formed at both ends of one side open from the loop of the loop arm (210, 220, 230, 240).
  • the upper end of the balloon part 2 may be inserted through.
  • the feeding pads 520 and 530 of the balloon part 2 open one side of the corresponding loop arms 210 , 220 , 230 , 240 , respectively. It is connected to both ends, and applies a corresponding power supply signal to each loop arm.
  • the balun part 2 is provided to each of the loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 so as to individually feed a power supply signal to both ends of the one open loop of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 . It is provided with two feeding pads (520, 530) corresponding to each.
  • the balun part 2 includes a pair of feeding pads 520 and 530 for feeding a feeding signal to each of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 . And each feed pad pair 520, 530 feeds the same feed signal to both ends of the open loop of the corresponding loop arm (210, 220, 230, 240).
  • each of the four loop arms 210, 220, 230, 240 has at least one meander line (211, 221, (212, 222, 232, 242)) or at least one stub (( 213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244)) may be further formed.
  • the physical size limitation of multiple broadband antennas frequently occurs, and the physical size limitation is greater for the low-band radiator 30 having a relatively larger size than the high-band radiators 21 and 22. becomes this Therefore, in order to manufacture multiple broadband antennas in a limited space, it is important to reduce the physical size of the low-band radiator 30 .
  • the size occupied by the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 should be reduced. Accordingly, in the present invention, the four loop arms 210, 220, 230, and 240 each have a length capable of resonating with an RF signal of a required frequency within a limited size. At least one meander line ((211, 221), (212, 222, 232, 242)) may be formed in each.
  • At least one meander line ( 211 , 221 , ( 212 , 222 , 232 , 242 )) increases the length of each loop-shaped conductor line of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 .
  • each loop arm 210 , 220 , 230 , 240 can be of a required length.
  • the meander lines (211, 221), (212, 222, 232, 242) are formed in each of the four loop arms 210, 220, 230, 240 in the loop inner direction, so that the Do not increase the size.
  • one first meander line 211, 221 is formed on the other side of the loop arm 210, 220, 230, 240 with one side open, and is formed on each of the two lines between one side and the other side of the loop.
  • One second meander line 212, 222, 232, 242 is formed, and three meander lines (211, 221), (212) are formed in each of the four loop arms (210, 220, 230, 240). , 222, 232, 242)) were assumed to be formed.
  • the number or length of the meander lines formed on each of the loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 may be variously set.
  • At least one stub ((213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244)) formed on each of the four loop arms (210, 220, 230, 240) is a meander having a narrowband characteristic.
  • Lines (211, 221), (212, 222, 232, 242) are provided for wideband matching. That is, the meander line formed on each of the four loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 to have a length capable of resonating with an RF signal of a required frequency within a limited size as described above has a narrowband characteristic. and matching with stubs ((213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244)) in order to broaden the loop arms (210, 220, 230, 240) in which these meander lines are formed.
  • At this time, at least one stub ((213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244)) is also formed in each of the four loop arms (210, 220, 230, 240) in the loop inner direction,
  • the size of the low-band radiator is not increased, and the number and size of the stubs can be variously adjusted.
  • first stubs 213 , 223 , 233 , 243 are formed between the first meander lines 211 and 221 and the two second meander lines 212 , 222 , 232 , 242 , 2
  • the second stubs 214 , 224 , 234 , and 244 are respectively formed between the second meander lines 212 , 222 , 232 , and 242 and the open end, the present invention is not limited thereto.
  • parasitic patches 251 to 254 in order to improve the degree of isolation from the high-band radiators 21 and 22. may be further formed.
  • the RF signal emitted from the high-band radiator may be induced in the low-band radiator and re-radiated to the high-band radiator to affect the radiation pattern of the high-band radiator.
  • parasitic patches 251 to 254 are further formed on the other surface of the radiation substrate 100 .
  • the parasitic patches 251 to 254 may be formed, for example, in two on each of the four substrate arms 110, 120, 130, 140, and in particular, the corresponding four loop arms 210, 220, 230, and 240.
  • the meander line (here, for example, the second meander lines 212 , 222 , 232 , and 242 ) may be formed on the other surface of the formed position.
  • each of the low-band radiators is 0.694 GHz to 0.96 GHz and 1.427 GHz to 2.7 GHz, respectively.
  • the axial length (L arm ) for the loop arm of is about 0.185 ⁇ to 0.256 ⁇ .
  • the total length of the low-band radiator is 0.427 ⁇ ⁇ 0.06 ⁇ , which is about 16% smaller than the size of the conventional low-band device with a half-wavelength.
  • the radiation substrate 100 may not have sizes corresponding to the first and second dipole radiation units.
  • the two loop arms (210, 230, 220, 240) of each of the first and second dipole radiating units should be arranged in a line in the same direction, but the size of the multiple broadband antennas is It may be limited to be less than the length of the two loop arms (210, 230, 220, 240) being disposed. Nevertheless, the size of the loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 that can be reduced by further forming a meander line or a stub is limited.
  • two of the four substrate arms 110 , 120 , 130 , 140 of the radiating substrate 100 have two substrate arms 130 , 140 corresponding to the loop arms. It cannot be formed in length.
  • the loop arms 230 and 240 formed on one surface of the corresponding substrate arms 130 and 140 . also fails to maintain the complete loop structure, and the other side in the opposite direction to the open side is formed in the form of a loop cut at the side ends of the substrate arms 130 and 140 . That is, a loop is not formed, and therefore, the first and second dipole radiating units cannot normally radiate RF signals.
  • the low-band radiator 30 of the present invention is implemented as a conductor having a predetermined length, and is connected to the other ends of the cut loops of the loop arms 230 and 240 so that the connected loop arms 230 and 240 form a loop structure. It may further include bending lines 810 and 820 to maintain them.
  • the bending line 810 is , 820 are connected to each of the corresponding loop arms 210 , 220 , 230 , and 240 to maintain a loop structure having a size larger than that of the substrate arms 110 , 120 , 130 , and 140 .
  • the bending lines 810 and 820 are formed to extend in the extension direction of the loop arms 210 , 220 , 230 and 240 as they are, the size of the multi-broadband antenna cannot be reduced.
  • the bending lines 810 and 820 are bent in the direction of the other surface of the radiating substrate, that is, in the direction of the reflector at the side ends of the substrate arms 130 and 140, so that the bending lines 810 and 820 do not affect the size of the multi-broadband antenna. .
  • the balun part 2 is coupled between the radiating part 1 and the reflecting plate 10, and functions as a support so that the radiating part 1 is disposed at a predetermined height on one surface of the reflecting plate 10, and the radiating part (1) performs the power feeding function to apply the power feeding signal.
  • the balun part 2 is vertically coupled to the reflective plate 10 and the radiating part 1 which are disposed parallel to each other so that the radiating part 1 is formed with the reflective plate 10 and the high-band radiators 21 and 22, respectively. They are supported so that they are spaced apart by an interval and arranged in parallel.
  • the balun part 2 may include a first dipole feeding part applying a +45 degree feed signal to the first dipole radiating part and a second dipole feeding part applying a -45 degree feeding signal to the second dipole radiating part.
  • the first dipole feeding unit feeds a +45 feed signal to both open ends of the first-loop arm 210 of the first dipole radiating unit - and supplies a +45 feed signal to both open ends of the 1+ loop arm 230 .
  • the second dipole feeding unit feeds a -45 feeding signal to the open ends of the second loop arm 220 of the second dipole radiating unit - -feeding the -45 feeding signal to the open ends of the 2+ loop arm 240 - 45 + Feed the feed signal.
  • the first dipole feeding units are disposed parallel to each other, and each of the upper ends of the four substrate arms 110 , 120 , 130 , 140 of the radiating substrate 100 includes the 1 - loop arm 210 and the 1 + loop arm 230 .
  • the first feeding unit coupled to the substrate arm 110 on which the first loop arm 210 is formed and feeding a +45 degree feeding signal - is coupled to the first feeding substrate 310 and the first feeding unit. It includes a 1-feed line (not shown), a first ground plane 710 and a first-feed pad pair (not shown).
  • the first-feeding board 310 is coupled with an upper end passing through the balun insertion slot 111 formed in the board arm 110 .
  • the first-feeding substrate 310 may have a protrusion 311 having an upper portion protruding so as to limit the insertion depth into the balun insertion slot 111 .
  • the first-feeding line is formed on the lower side of the first-feeding substrate 310 in the direction of the first-loop arm 210 .
  • a feed signal is applied to one end of the first-feeding line, the other end is connected to the first coupling bar 610, is formed in a predetermined pattern, and impedance matches the applied feed signal to the first coupling bar. forward to (610).
  • the first-ground plane 710 is formed on the other surface of the first-feeding substrate 310 , but is not electrically connected to the first coupling bar 610 penetrating the first-feeding substrate 310 .
  • the first-supply unit receives a feed signal through, for example, a cable
  • the first-supply line is connected to the inner conductor of the cable to receive the feed signal
  • the first-ground plane 710 is the outer conductor of the cable.
  • the first-feeding pad pair is formed to be spaced apart from the first-feeding line and the first coupling bar 610 on one surface of the first-feeding substrate 310 and the first-ground plane 710 and By being coupled, the -feed signal is fed to the first-loop arm 210 .
  • both ends of the open loop of the first-loop arm 210 can independently feed +45 degree feed signal to -.
  • feeding through the coupling between the first-ground plane 710 and the first-feeding pad pair is the first-loop arm 210 and adjacent loop arms 220 and 240 .
  • the first-supply unit transmits the feed signal applied to the first-supply line through the coupling between the first-ground plane 710 and the first-feeding pad pair (not shown) to the first-loop arm 210 .
  • Feeding power to both ends of the open loop is to improve the isolation between the first-loop arm 210 and the adjacent loop arms 220 and 240 and to improve the cross-polarization ratio.
  • the 1+ feeding unit is coupled to the substrate arm 130 on which the 1+ loop arm 230 is formed and supplies a +45 degree feeding signal +, and the 1+ feeding board 330 and the 1+ feeding line ( 430 ), a first+ ground plane (not shown), and a first+ feed pad pair 530 .
  • the first + feeding substrate 330 is coupled to the upper end through the balun insertion slot 131 formed in the substrate arm 130 .
  • the protrusion 331 may also be formed on the first+ power feeding substrate 330 .
  • the 1+ feeding line 430 is formed on the lower side of the 1+ feeding substrate 330 in the direction of the 1+ loop arm 230 .
  • the first + feed line 430 is formed in a predetermined pattern, and one end is connected to the first coupling bar 610 to impedance-match the feed signal applied through the first coupling bar 610 .
  • the 1+ ground plane (not shown) is formed on the other surface of the 1+ feeding substrate 330 , that is, opposite to the 1 ⁇ ground plane 710 , and a first first passing through the 1+ feeding substrate 330 . It is not electrically connected to the coupling bar 610 . And the 1+ feeding pad pair 530 is formed to be spaced apart from the 1+ feeding line 430 and the first coupling bar 610 on the upper side of one surface of the 1+ feeding substrate 310, and the 1+ grounding. By being coupled to the surface, the +45 degree feed signal is +feed to the first + loop arm 230 .
  • the 1+ feeding pad pair 530 is also composed of two separate pads electrically connected to both ends of the open loop of the 1+ loop arm 230 , respectively, the open loop of the 1+ loop arm 230 is configured.
  • a +45 degree feed signal can be fed independently to both ends.
  • the second dipole feeding unit is also arranged parallel to each other, and the upper end of each of the four substrate arms 110 , 120 , 130 , 140 of the radiating substrate 100 is the second two-loop arm 220 and the second + loop arm 240 . ) coupled through the balun coupling slots 121 and 141 of the two substrate arms 120 and 140 corresponding to the first A second coupling bar connected between the 2-feeding unit and the 2+ feeding unit and the 2- feeding unit and the 2+ feeding unit transferring the feeding signal applied to the 2- feeding unit to the 2+ feeding unit. (620).
  • each of the second-feeding unit and the second-feeding unit is similar to that of the first-feeding unit and the first-feeding unit, and thus details are not provided herein.
  • the second coupling bar 620 connected between the second-feeding unit and the second-feeding unit may be disposed at a different height from the first coupling bar 610 . have.
  • the first feeding unit and the 1+ feeding unit, the second feeding unit and the second feeding unit, and the second feeding unit and the 2+ feeding unit, which are arranged parallel to each other, are side ends of the balun part 2 to form a quadrangular pole shape. They can be joined in this vertical direction.
  • both ends of the open loops of the corresponding loop arms 220, 230, 240 Feeding the feed signal is to improve the isolation between the loop arms 220 , 230 , and 240 and the adjacent loop arms and to improve the cross polarization ratio.
  • the low-band radiator and the multi-broadband antenna including the same reduce the effect on the radiation pattern of the high-band radiator by applying a loop arm instead of a radiation patch, and additionally form a meander line and a stub.
  • the size can be greatly reduced.
  • the degree of isolation from the high-band emitter can be improved, and even in a size that cannot form a roof arm, the loop structure can be maintained by using a bending line, thereby further reducing the size.
  • the pair of feeding pads of the balun part receives a feeding signal in a coupling manner to feed a corresponding loop arm, thereby improving the isolation between the loop arms and improving the cross-polarization ratio.

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Abstract

본 발명은 저대역 방사체가 방사 기판, 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제1 방향으로 길이가 확장되고 일측이 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제1 루프 암을 포함하는 제1 다이폴 방사부, 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제2 방향으로 길이가 확장되고 일측이 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제2 루프 암을 포함하고, 제1 다이폴 방사부와 교차하도록 배치되는 제2 다이폴 방사부 및 방사 기판의 타면 방향에서 결합되어, 제1 및 제2 루프 암 각각에 대응하는 급전 신호를 루프의 개방된 양단으로 인가하는 발룬부를 포함하여, 저대역 방사체와 고대역 방사체와의 격리도가 개선되고, 저대역 방사체가 고대역 방사체의 방사 패턴에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 소형으로 제작 가능한 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나를 제공할 수 있다.

Description

저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나
본 발명은 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나에 관한 것으로, 다른 대역 방사체에 대한 영향을 최소화하고 소형으로 제작 가능한 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나에 관한 것이다.
다양한 무선통신 서비스에 대한 요구와 고속 대용량 데이터통신에 대한 요구로 기지국과 같은 무선통신 시스템은 다수의 주파수 대역을 커버하면서 광대역 특성을 갖도록 요구되고 있다. 그러나, 이를 위해 기지국에 단일 대역만을 커버하는 안테나 다수개를 장착하여 다수의 대역을 커버하도록 하는 것은 비용과 시스템 운용 관점에서 매우 비효율적이다. 이에, 서로 다른 주파수 대역을 커버하는 이종의 방사체 다수개를 단일 하우징(레이돔)내에 함께 배치하여 다중 대역 및 광대역을 동시에 충족시킬 수 있는 다중 광대역 안테나에 요구가 늘어나고 있다.
그러나, 다중 광대역 안테나를 개발함에 있어 주요한 어려움 중에 하나는 안테나 레이돔의 폭(width)이 풍압과 같은 외부환경의 영향으로 제한된다는 점이다. 상술하면, 한정되고 좁은 공간 안에서 서로 다른 대역을 커버하기 위한 이종의 방사체 다수개가 중첩되면서 배치됨으로써 방사체간의 간섭을 피할 수 없게 되었다는 점이다. 특히, 고대역 방사체에 근접 배치된 저대역 방사체가 고대역 방사체에 간섭을 일으켜 고대역 방사체의 방사 패턴을 심하게 왜곡시키는 문제는 개발시 어쩔수 없이 봉착하게 되는 커다란 어려움이다.
이를 해결하기 위해 제안된 하나의 방안으로는 저대역 방사체의 물리적 크기를 소형화 하여 고대역 방사체와의 중첩영역을 최소화하고, 저대역 방사체와 고대역 방사체간의 격리도(isolation)를 향상시키는 것이다.
본 발명의 목적은 소형으로 제작 가능한 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고대역 방사체와의 격리도가 향상되어 고대역 방사체의 방사 패턴에 대한 영향을 최소화할 수 있는 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저대역 방사체는 방사 기판; 상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제1 방향으로 길이가 확장되고 일측이 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제1 루프 암을 포함하는 제1 다이폴 방사부; 상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제2 방향으로 길이가 확장되고 일측이 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제2 루프 암을 포함하고, 상기 제1 다이폴 방사부와 교차하도록 배치되는 제2 다이폴 방사부; 및 상기 방사 기판의 타면 방향에서 결합되어, 상기 제1 및 제2 루프 암 각각에 대응하는 급전 신호를 루프의 개방된 양단으로 인가하는 발룬부를 포함한다.
상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각은 루프 형태의 상기 도전체 라인의 기지정된 위치에서 적어도 하나의 미앤더 라인이 루프 내측 방향으로 형성될 수 있다.
상기 저대역 방사체는 상기 방사 기판의 타면 상에 상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각의 적어도 하나의 미앤더 라인 중 기지정된 미앤더 라인과 중첩되는 위치에 형성되는 기생 패치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각은 루프 형태의 상기 도전체 라인의 기지정된 위치에서 적어도 하나의 스터브가 루프 내측 방향으로 더 형성될 수 있다.
상기 방사 기판은 상기 제1 및 제2 다이폴 방사부의 상기 2개의 제1 루프 암 및 상기 2개의 제2 루프 암 외곽 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 방사 기판은 상기 제1 및 제2 다이폴 방사부보다 작은 크기를 가지고, 상기 2개의 제1 루프 암 중 하나의 제1 루프 암과 상기 2개의 제2 루프 암 중 하나의 제2 루프 암 각각은 방사 기판의 측단에서 타측이 절단된 루프 형태로 형성되고, 절단된 루프의 양단을 기지정된 길이를 갖고 서로 연결하여 루프 암의 루프 구조를 유지하는 벤딩 선로를 더 포함하며, 상기 벤딩 선로는 상기 방사 기판의 측단에서 상기 방사 기판의 타면 방향으로 벤딩될 수 있다.
상기 발룬부는 상기 2개의 제1 루프 암 각각과 상기 2개의 제2 루프 암 각각에 대한 급전 신호를 인가받아, 대응하는 루프 암으로 급전 신호를 급전하는 4개의 급전 패드 쌍을 포함하고, 상기 4개의 급전 패드 쌍 각각에서 2개의 급전 패드는 대응하는 루프 암의 개방된 양단으로 동일한 급전 신호를 급전할 수 있다.
상기 발룬부는 서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 상기 방사 기판에 결합되어 상기 2개의 제1 루프 암에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 2개의 제1 급전부 및 상기 2개의 제1 급전부 사이에 연결되어 상기 2개의 제1 급전부 중 하나로 인가된 급전 신호를 나머지 제1 급전부로 전달하는 제1 커플링 바를 포함하는 제1 다이폴 급전부; 및 서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 상기 방사 기판에 결합되어 상기 2개의 제2 루프 암에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 2개의 제2 급전부 및 상기 2개의 제2 급전부 사이에 연결되어 상기 2개의 제2 급전부 중 하나로 인가된 급전 신호를 나머지 제2 급전부로 전달하는 제2 커플링 바를 포함하는 제2 다이폴 급전부를 포함할 수 있다.
상기 2개의 제1 급전부 중 제1- 급전부는 상단이 상기 2개의 제1 루프 암 중 제1- 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제1- 급전 기판; 상기 제1- 급전 기판에서 제1- 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 급전 기판을 관통하여 연결된 상기 제1 커플링 바로 인가된 제1 급전 신호를 임피던스 매칭하여 전달하는 제1- 급전 선로; 상기 제1- 급전 기판의 타면에 상기 제1- 급전 기판을 관통하는 상기 제1 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제1- 접지면; 및 상기 제1- 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제1- 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제1- 접지면과 커플링되고, 상기 제1- 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제1 급전 신호를 상기 제1- 루프 암으로 -급전하는 제1- 급전 패드 쌍을 포함할 수 있다.
상기 2개의 제1 급전부 중 제1+ 급전부는 상단이 상기 2개의 제1 루프 암 중 제1+ 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제1+ 급전 기판; 상기 제1+ 급전 기판에서 제1+ 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 제1 커플링 바를 통해 전달된 상기 제1 급전 신호를 임피던스 매칭하는 제1+ 급전 선로; 상기 제1+ 급전 기판의 타면에 상기 제1+ 급전 기판을 관통하는 상기 제1 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제1+ 접지면; 및 상기 제1+ 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제1+ 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제1+ 접지면과 커플링되고, 상기 제1+ 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제1 급전 신호를 상기 제1+ 루프 암으로 +급전하는 제1+ 급전 패드 쌍을 포함할 수 있다.
상기 2개의 제2 급전부 중 제2- 급전부는 상단이 상기 2개의 제2 루프 암 중 제2- 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제2- 급전 기판; 상기 제2- 급전 기판에서 제2- 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 급전 기판을 관통하여 연결된 상기 제2 커플링 바로 인가된 제2 급전 신호를 임피던스 매칭하여 전달하는 제2- 급전 선로; 상기 제2- 급전 기판의 타면에 상기 제2- 급전 기판을 관통하는 상기 제2 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제2- 접지면; 및 상기 제2- 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제2- 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제2- 접지면과 커플링되고, 상기 제2- 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제2 급전 신호를 상기 제2- 루프 암으로 -급전하는 제2- 급전 패드 쌍을 포함할 수 있다.
상기 2개의 제2 급전부 중 제2+ 급전부는 상단이 상기 2개의 제2 루프 암 중 제2+ 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제2+ 급전 기판; 상기 제2+ 급전 기판에서 제2+ 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 제2 커플링 바를 통해 전달된 상기 제2 급전 신호를 임피던스 매칭하는 제2+ 급전 선로; 상기 제2+ 급전 기판의 타면에 상기 제2+ 급전 기판을 관통하는 상기 제2 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제2+ 접지면; 및 상기 제2+ 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제2+ 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제2+ 접지면과 커플링되고, 상기 제2+ 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제2 급전 신호를 상기 제2+ 루프 암으로 +급전하는 제2+ 급전 패드 쌍을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 광대역 안테나는 반사판; 상기 반사판의 일면 방향에 배열되는 다수의 고대역 방사체; 및 상기 반사판의 일면 방향에서 상기 고대역 방사체와 기지정된 간격으로 이격되어 배열되는 다수의 저대역 방사체를 포함하되, 상기 다수의 저대역 방사체 각각은 방사 기판; 상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제1 방향으로 길이가 확장되고 일부가 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제1 루프 암을 포함하는 제1 다이폴 방사부; 상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제2 방향으로 길이가 확장되고 일부가 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제2 루프 암을 포함하고, 상기 제1 다이폴 방사부와 교차하도록 배치되는 제2 다이폴 방사부; 및 상기 반사판과 상기 방사 기판의 타면 사이에 결합되어, 상기 방사 기판을 지지하고, 상기 제1 및 제2 루프 암 각각에 대응하는 급전 신호를 루프의 개방된 양단으로 인가하는 발룬부를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나는 저대역 방사체와 고대역 방사체와의 격리도가 개선되고, 저대역 방사체가 고대역 방사체의 방사 패턴에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 소형으로 제작 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 광대역 안테나의 상면도를 나타낸다.
도 2 본 발명의 일 실시예에 따른 저대역 방사체의 사시도를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 도 2의 방사부의 상면도와 하면도를 나타낸다.
도 5는 도 3의 제1 루프 암의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 2의 발룬부의 사시도 및 상면도를 나타낸다.
도 8 및 도 9는 방사부와 발룬부의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 광대역 안테나의 상면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 다중 광대역 안테나는 반사판(10)과 다중 광대역을 실현하기 위해 상대적으로 높은 고대역의 RF 신호를 방사하기 위한 다수의 고대역 방사체(21, 22) 및 상대적으로 낮은 저대역의 RF 신호를 방사하기 위한 다수의 저대역 방사체(30)를 포함한다.
다수의 고대역 방사체(21, 22)와 다수의 저대역 방사체(30)는 반사판(10)의 일면으로부터 서로 다른 기지정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 다수의 저대역 방사체(30)는 반사판(10)으로부터 다수의 고대역 방사체(21, 22)보다 더 이격되어 배치될 수 있다. 즉 다수의 저대역 방사체(30)는 반사판(10)으로부터 다수의 고대역 방사체(21, 22)보다 더 먼 거리에 배치될 수 있다.
그리고 다수의 고대역 방사체(21, 22)와 다수의 저대역 방사체(30)는 기지정된 패턴에 따라 배열되어 배치될 수 있다. 여기서는 일 예로 8개의 고대역 방사체(21, 22)가 2 × 4 배열로 배치되고, 2개의 저대역 방사체(30)는 1 × 2 배열로 배치되는 것으로 도시하였으나, 고대역 방사체(21, 22)와 저대역 방사체(30)의 개수 및 배치 패턴은 다양하게 변경될 수 있다.
또한 다수의 고대역 방사체(21, 22)와 다수의 저대역 방사체(30)가 반사판(10)로부터 서로 다른 높이로 이격되어 배치됨에 따라, 다수의 고대역 방사체(21, 22)와 다수의 저대역 방사체(30)는 반사판(10)의 수직 방향에서 서로 일부 영역이 중첩되도록 배치될 수 있다.
이때 다수의 고대역 방사체(21, 22) 중 저대역 방사체(30)의 배치 영역과 중첩되는 영역을 갖는 고대역 방사체(22)의 경우, 중첩 영역의 크기가 작아지도록 나머지 고대역 방사체(21)보다 작은 크기로 형성될 수도 있다. 즉 다수의 고대역 방사체(21, 22)는 서로 상이한 크기를 가질 수도 있다. 이는 고대역 방사체(22)의 방사 패턴이 중첩되는 영역을 갖는 위치에 배치된 저대역 방사체(30)에 의해 받게 되는 영향을 줄이기 위해서이지만 필수적인 것은 아니다.
한편, 본 발명의 다중 광대역 안테나에서 고대역 방사체와 저대역 방사체는 모두 +45도 및 -45도의 이중 편파를 방사하는 이중 편파 다이폴 방사체인 것으로 가정하여 설명한다. 이에 다수의 고대역 방사체(21, 22) 각각은 4개의 방사 패치가 서로 수직 방향으로 연장되는 형태로 형성되어 이중 편파를 방사할 수 있도록 구성될 수 있다. 그러나 이는 일 예로서 다수의 고대역 방사체(21, 22)의 구조는 요구되는 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
다수의 저대역 방사체(30)는 고대역 방사체(21, 22)보다 반사판(10)으로부터 더 먼 거리로 이격되어 고대역 방사체(21)의 방사 방향에 배치되며, 저대역의 RF 신호를 방사할 수 있도록 고대역 방사체(21, 22)에 비해 상대적으로 큰 크기로 형성된다. 따라서 저대역 방사체(30)는 고대역 방사체(21, 22)의 방사 패턴에 대한 물리적 장애물이 될 수 있으며, 이에 고대역 방사체의 방사 패턴은 저대역 방사체(30)의 형상 및 구조에 따른 영향을 받게 된다.
비록 상기한 바와 같이, 일부 고대역 방사체(22)의 크기가 다른 고대역 방사체(21)보다 작도록 형성하여 저대역 방사체(30)와의 중첩 영역을 줄임으로써 방사 패턴에 미치는 영향을 일부 줄일 수는 있으나, 안테나의 크기 제한으로 인해, 고대역 방사체(21, 22)와 저대역 방사체(30)가 요구되는 특성을 유지하면서 중첩 영역을 제거하는 것은 현실적으로 매우 어렵다.
이에 본 발명에서는 제한된 공간 하에서 저대역 방사체(30)가 고대역 방사체(21, 22)의 방사 패턴에 미치는 영향을 줄이기 위해, 저대역 방사체(30)가 면상 구조인 방사 패치가 아닌 도전성 선로가 루프 형태를 이루는 다수의 루프 암(loop arm)을 포함한다. 즉 저대역 방사체(30)가 면상 구조의 방사 패치가 아닌 선형 구조인 루프 암을 포함하여 구성됨으로써, 고대역 방사체(21, 22)의 방사 패턴에 영향을 미치는 면적을 크게 줄여 고대역 방사체(21, 22)가 방사 특성을 최대한 유지할 수 있도록 한다.
또한 본 실시예에서 저대역 방사체(30)는 루프 암에 미앤더 라인이나 스터브를 더 형성하여, 소형화에 따른 길이 공진 성분을 보상할 수 있도록 하여 저대역 방사체(30)의 크기를 줄일 수 있도록 구성된다.
이하에서는 도면을 참조하여 저대역 방사체의 상세 구조를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저대역 방사체의 사시도를 나타내고, 도 3 및 도 4는 도 2의 방사부의 상면도와 하면도를 나타내며, 도 5는 도 3의 제1 루프 암의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 6 및 도 7은 도 2의 발룬부의 사시도 및 상면도를 나타내고, 도 8 및 도 9는 방사부와 발룬부의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 저대역 방사체(30)는 크게 방사부(1)와 발룬부(2)로 구성될 수 있으며, 방사부(1)는 방사 기판(100)과 방사 기판(100) 일면 상에 형성되는 방사 패턴인 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각은 방사 기판의 일면 상에서 기지정된 방향으로 길이가 확장된 루프 형태의 도전체 라인으로 형성된다. 이때 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각은 기지정된 형태의 루프로 형성될 수 있으며, 여기서는 일 예로 제1 방향 및 제2 방향으로 길이가 확장된 육각 루프 형태로 형성되는 것으로 도시하였다. 그리고 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 중 동일한 제1 방향으로 길이가 확장되어 일렬로 배치된 2개의 제1 루프 암(210, 230)은 제1 다이폴 방사부를 구성하고, 제2 방향으로 길이가 확장되어 일렬로 배치된 2개의 제2 루프 암(220, 240)은 제1 다이폴 방사부과 교차하도록 배치되는 제2 다이폴 방사부를 구성한다. 즉 제1 다이폴 방사부와 제2 다이폴 방사부는 서로 교차하도록 배치되어 X 자형 패턴을 가질 수 있다.
한편 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각은 제1 다이폴 방사부와 제2 다이폴 방사부가 교차하는 방향으로 일측의 일부가 개방된 구조를 가질 수 있다. 여기서 루프의 개방된 양단에는 동일한 급전 신호가 급전된다. 일 예로 제1 다이폴 방사부의 2개의 제1 루프 암(210, 230) 중 제1- 루프 암(210)은 개방된 양단으로 - 급전을 받고, 제1+ 루프 암(230)은 개방된 양단으로 + 급전을 받아 이중 편파 중 +45도 편파의 RF 신호를 방사할 수 있으며, 제2 다이폴 방사부의 2개의 제2 루프 암(220, 240) 중 제2- 루프 암(220)은 개방된 양단으로 - 급전을 받고, 제2+ 루프 암(240)은 개방된 양단으로 + 급전을 받아 이중 편파 중 -45도 편파의 RF 신호를 방사할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 방사부(1)의 제1 및 제2 다이폴 방사부 각각이 도전체 평판 구조를 갖는 방사 패치를 대신하여, 얇은 도전체 라인으로 형성된 2개의 루프 암((210, 230), (220, 240))을 구비하게 되면, 고대역 방사체(21, 22)에서 방사되는 RF 신호의 방사 패턴에 미치는 영향을 현저하게 저감시킬 수 있다. 특히 저대역 방사체(30)가 고대역 방사체(21, 22)의 방사 방향에 배치됨에도, 고대역 방사체(21, 22)에서 방사된 RF 신호가 루프 암(210, 220, 230, 240)의 루프 내측으로도 투과하여 방사될 수 있어 고대역 방사체(21, 22)의 방사 패턴이 가급적 유지될 수 있도록 한다.
방사 기판(100)은 유전체 기판으로서 타면 상의 기지정된 위치에 결합되는 발룬부(2)에 의해 지지되어 반사판(10)으로부터 기지정된 간격만큼 이격되며, 반사판(10)과 평행하게 배치된다. 그리고 본 실시예에서 방사 기판(100)은 서로 교차하도록 배치된 제1 및 제2 다이폴 방사부의 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)이 형성된 패턴에 대응하여 X 자형으로 형성될 수 있다. 즉 방사 기판(100)은 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)의 외곽 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
방사 기판(100)은 고대역 방사체(21, 22)의 기판과 마찬가지로 사각형으로 형성될 수도 있으나, 본 실시예에서는 방사 기판(100)을 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)의 형성 패턴에 따라 중심으로부터 X 자형으로 연장되는 패턴으로 형성하여, 저대역 방사체의 크기를 줄일 수 있도록 한다. 즉 방사 기판(100)은 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)에 각각 대응하는 4개의 기판 암(110, 120, 130, 140)을 포함할 수 있다. 여기서 4개의 기판 암(110, 120, 130, 140)은 각각 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 중 대응하는 루프 암의 외곽 형상에 대응하는 형상을 갖는다.
그리고 4개의 기판 암(110, 120, 130, 140) 각각에는 루프 암(210, 220, 230, 240)의 루프에서 개방된 일측 양단 위치에 발룬 결합 슬롯(111, 121, 131, 141)이 형성되어, 발룬부(2)의 상단이 삽입 관통될 수 있다.
발룬부(2)의 일단이 방사 기판(100)을 삽입 관통하면, 발룬부(2)의 급전 패드(520, 530)가 각각 대응하는 루프 암(210, 220, 230, 240)의 개방된 일측 양단에 연결되어, 각 루프 암으로 대응하는 급전 신호를 인가한다. 이때, 발룬부(2)는 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)의 개방된 일측 루프 양단에 각각 개별적으로 급전 신호를 급전할 수 있도록 각 루프 암(210, 220, 230, 240)에 대응하는 급전 패드(520, 530)를 2개씩 구비한다. 즉 발룬부(2)는 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에 급전 신호를 급전하는 급전 패드 쌍(520, 530)을 구비한다. 그리고 각 급전 패드 쌍(520, 530)은 대응하는 루프 암(210, 220, 230, 240)의 개방된 루프 양단으로 동일한 급전 신호를 급전한다.
그리고 본 실시예에서 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에는 적어도 하나의 미앤더 라인((211, 221), (212, 222, 232, 242)) 또는 적어도 하나의 스터브((213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244))가 더 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이 다중 광대역 안테나는 물리적 크기가 제한되는 경우가 빈번하게 발생하며, 이러한 물리적 크기 제한은 고대역 방사체(21, 22)보다 상대적으로 큰 크기를 갖는 저대역 방사체(30)에 더욱 큰 제약이 된다. 따라서 제한된 공간 상에 다중 광대역 안테나를 제작하기 위해서는, 저대역 방사체(30)의 물리적 크기를 줄이는 것이 중요하다.
그리고 저대역 방사체(30)의 물리적 크기를 줄이기 위해서는 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)이 차지하는 크기가 작아져야 한다. 이에 본 발명에서는 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240)이 각각 제한된 크기 내에서 요구되는 주파수의 RF 신호와 공진할 수 있는 길이를 갖도록 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에 적어도 하나의 미앤더 라인(meander line)((211, 221), (212, 222, 232, 242))이 형성될 수 있다. 즉 적어도 하나의 미앤더 라인((211, 221), (212, 222, 232, 242))은 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각의 루프 형태의 도전체 라인의 길이를 증가시켜, 각 루프 암(210, 220, 230, 240)가 요구되는 길이가 되도록 할 수 있다. 이때, 미앤더 라인((211, 221), (212, 222, 232, 242))은 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에서 루프 내부 방향으로 형성되도록 하여, 저대역 방사체의 크기가 증가되지 않도록 한다.
여기서는 일 예로 일 측이 개방된 루프 암(210, 220, 230, 240)의 타측에 하나의 제1 미앤더 라인(211, 221)이 형성되고, 루프의 일측과 타측 사이의 2개의 라인 각각에 하나 씩의 제2 미앤더 라인(212, 222, 232, 242)이 형성되어, 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에 3개의 미앤더 라인((211, 221), (212, 222, 232, 242))이 형성되는 것으로 가정하였다. 그러나 각 루프 암(210, 220, 230, 240)에 형성되는 미앤더 라인의 개수나 길이는 다양하게 설정될 수 있다.
4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에 형성되는 적어도 하나의 스터브((213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244))는 협대역 특성을 갖는 미앤더 라인((211, 221), (212, 222, 232, 242))을 광대역 매칭하기 위해 구비된다. 즉, 상기한 바와 같이 제한된 크기 내에서 요구되는 주파수의 RF 신호와 공진할 수 있는 길이를 갖도록 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에 형성되는 미앤더 라인은 협대역의 특성을 가지며, 이러한 미앤더 라인이 형성된 루프 암(210, 220, 230, 240)을 광대역화 하기 위해 스터브((213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244))로 매칭한다.
이때 적어도 하나의 스터브((213, 223, 233, 243), (214, 224, 234, 244)) 또한 4개의 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에서 루프 내부 방향으로 형성되도록 하여, 저대역 방사체의 크기가 증가되지 않도록 하며, 스터브의 개수 및 크기는 다양하게 조절될 수 있다. 여기서는 일 예로 제1 미앤더 라인(211, 221)과 2개의 제2 미앤더 라인(212, 222, 232, 242) 사이 각각에 제1 스터브(213, 223, 233, 243)가 형성되고, 2개의 제2 미앤더 라인(212, 222, 232, 242)과 개방된 일단 사이 각각에 제2 스터브(214, 224, 234, 244)이 형성되는 것으로 가정하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 방사 기판(100)의 타면 상에서 4개 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각에 대응하는 위치에는 고대역 방사체(21, 22)와의 격리도를 개선하기 위해 기생 패치(251 ~ 254)가 더 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 고대역 방사체에서 방사된 RF 신호는 저대역 방사체에 유기되어, 고대역 방사체로 재방사되어 고대역 방사체의 방사 패턴에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제는 고대역 방사체(21, 22)와 저대역 방사체(30) 사이의 격리도를 개선하여 해소될 수 있다. 이에 본 발명에서는 방사 기판(100)의 타면에 기생 패치(251 ~ 254)를 더 형성한다. 여기서 기생 패치(251 ~ 254)는 일 예로 4개의 기판 암(110, 120, 130, 140) 각각에 2개씩 형성될 수 있으며, 특히 대응하는 4개 루프 암(210, 220, 230, 240)의 미앤더 라인(여기서는 일예로 제2 미앤더 라인(212, 222, 232, 242))이 형성된 위치의 타면에 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 저대역 방사체(30)와 고대역 방사체(21, 22)의 동작 주파수 대역이 각각 0.694GHz ~ 0.96GHz 및 1.427GHz ~ 2.7GHz 인 경우, 저대역 방사체 각각의 루프 암에 대한 축길이(Larm)는 약 0.185λ ~ 0.256λ이다. 이는 저대역 방사체의 전체 길이가 0.427λ ± 0.06λ 로서, 기존의 반파장의 저대역 소자의 크기보다 약 16% 작은 크기이다.
경우에 따라서 다중 광대역 안테나의 크기 제한으로 인해, 방사 기판(100)이 제1 및 제2 다이폴 방사부에 대응하는 크기를 갖지 못할 수 있다. 상기한 바와 같이, 제1 및 제2 다이폴 방사부 각각의 2개의 루프 암((210, 230), (220, 240))은 동일한 방향에서 일렬로 배치되어야 하지만, 다중 광대역 안테나의 크기가 일렬로 배치되는 2개의 루프 암((210, 230), (220, 240)) 길이보다 작도록 제한될 수 있다. 그럼에도 미앤더 라인이나 스터브를 더 형성하여 줄일 수 있는 루프 암(210, 220, 230, 240)의 크기는 한계가 존재한다.
이러한 경우에, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 방사 기판(100)의 4개의 기판 암(110, 120, 130, 140) 중 2개의 기판 암(130, 140)은 루프 암에 대응하는 길이로 형성될 수 없다. 그리고 2개의 기판 암(130, 140)이 대응하는 루프 암(230, 240)에 요구되는 길이로 형성되지 않는 경우, 해당 기판 암(130, 140)의 일면 상에 형성되는 루프 암(230, 240) 또한 온전한 루프 구조를 유지하지 못하고, 개방된 일측의 반대 방향 타측이 기판 암(130, 140)의 측단에서 절단된 루프 형태로 형성되게 된다. 즉 루프가 형성되지 않으며, 이로 인해, 제1 및 제2 다이폴 방사부가 정상적으로 RF 신호를 방사할 수 없게 된다.
이에 본 발명의 저대역 방사체(30)는 기지정된 길이를 갖는 도전체로 구현되어, 루프 암(230, 240)의 절단된 루프 타측 양단에 연결되어, 연결된 루프 암(230, 240)이 루프 구조를 유지하도록 하는 벤딩 선로(810, 820)를 더 포함할 수 있다. 즉 물리적인 크기 제한으로 인해 방사 기판(100)의 기판 암(110, 120, 130, 140)의 크기가 대응하는 루프 암(210, 220, 230, 240)의 크기보다 작은 경우, 벤딩 선로(810, 820)는 대응하는 루프 암(210, 220, 230, 240) 각각과 연결되어 기판 암(110, 120, 130, 140)보다 큰 크기의 루프 구조가 유지될 수 있도록 한다. 이때 벤딩 선로(810, 820)가 루프 암(210, 220, 230, 240)의 확장 방향으로 그대로 연장되는 형태로 형성되는 경우, 다중 광대역 안테나의 크기를 소형화할 수 없다. 따라서 벤딩 선로(810, 820)는 기판 암(130, 140)의 측단에서 방사 기판의 타면 방향, 즉 반사판 방향으로 벤딩되어 벤딩 선로(810, 820)가 다중 광대역 안테나의 크기에 영향을 미치지 않도록 한다.
한편, 발룬부(2)는 방사부(1)와 반사판(10) 사이에 결합되어, 방사부(1)가 반사판(10)의 일면에서 기지정된 높이에 배치되도록 하는 지지대로 기능하며, 방사부(1)로 급전 신호를 인가하는 급전 기능을 수행한다.
발룬부(2)는 서로 평행하게 배치되는 반사판(10)과 방사부(1)에 수직 방향으로 결합되어 방사부(1)가 반사판(10) 및 고대역 방사체(21, 22) 각각과 기지정된 간격만큼 이격되어 평행하게 배치되도록 지지한다. 그리고 발룬부(2)는 제1 다이폴 방사부로 +45도 급전 신호를 인가하는 제1 다이폴 급전부와 제2 다이폴 방사부로 -45도 급전 신호를 인가하는 제2 다이폴 급전부를 포함할 수 있다.
제1 다이폴 급전부는 제1 다이폴 방사부의 제1- 루프 암(210)의 개방된 양단으로 +45 급전 신호를 - 급전하고, 제1+ 루프 암(230)의 개방된 양단으로 +45 급전 신호를 + 급전하며, 제2 다이폴 급전부는 제2 다이폴 방사부의 제2- 루프 암(220)의 개방된 양단으로 -45 급전 신호를 - 급전하고, 제2+ 루프 암(240)의 개방된 양단으로 -45 급전 신호를 + 급전한다.
제1 다이폴 급전부는 서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 방사 기판(100)의 4개의 기판 암(110, 120, 130, 140) 중 제1- 루프 암(210)과 제1+ 루프 암(230)에 대응하는 2개의 기판 암(110, 130)의 발룬 결합 슬롯(111, 131)을 관통하여 결합되어, 상기 2개의 제1 루프 암(210, 230)에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 제1- 급전부와 제1+ 급전부 및 제1- 급전부와 제1+ 급전부 사이에 연결되어 제1- 급전부로 인가된 +급전 신호를 제1+ 급전부로 전달하는 제1 커플링 바(610)를 포함한다.
2개의 제1 급전부 중 제1- 루프 암(210)이 형성되는 기판 암(110)에 결합되어 +45도 급전 신호를 - 급전하는 제1- 급전부는 제1- 급전 기판(310)과 제1- 급전 선로(미도시), 제1- 접지면(710) 및 제1- 급전 패드 쌍(미도시)을 포함한다.
제1- 급전 기판(310)은 상단이 기판 암(110)에 형성된 발룬 삽입 슬롯(111)을 관통하여 결합된다. 이때 제1- 급전 기판(310)에는 발룬 삽입 슬롯(111)에 삽입되는 깊이가 제한되도록 상단 일부가 돌출된 돌출부(311)가 형성될 수 있다. 그리고 제1- 급전 선로는 제1- 급전 기판(310)에서 제1- 루프 암(210) 방향의 일면 상의 하측에 형성된다. 제1- 급전 선로의 일 단으로는 급전 신호가 인가되고, 타단은 제1 커플링 바(610)와 연결되며, 기지정된 패턴으로 형성되어, 인가된 급전 신호를 임피던스 매칭하여 제1 커플링 바(610)로 전달한다. 제1- 접지면(710)은 제1- 급전 기판(310)의 타면에 형성되되, 제1- 급전 기판(310)을 관통하는 제1 커플링 바(610)와는 전기적으로 연결되지 않는다. 여기서 제1- 급전부가 일 예로 케이블을 통해 급전 신호를 인가받는 경우, 제1- 급전 선로는 케이블의 내부 도체에 연결되어 급전 신호를 인가받고, 제1- 접지면(710)은 케이블의 외부 도체에 연결될 수 있다. 그리고 제1- 급전 패드 쌍은 제1- 급전 기판(310)의 일면 상측에 제1- 급전 선로 및 제1 커플링 바(610)와 이격되어 형성되며, 제1- 접지면(710)과는 커플링됨으로써, 제1- 루프 암(210)으로 -급전 신호를 급전한다.
이때, 제1 - 급전 패드 쌍은 제1- 루프 암(210)의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되는 별도의 2개의 패드로 구성되므로, 제1- 루프 암(210)의 개방된 루프 양단에 독립적으로 +45도 급전 신호를 -급전할 수 있다.
상기한 바와 같이, 제1- 접지면(710)과 제1- 급전 패드 쌍(미도시) 사이의 커플링을 통해 -급전하는 것은 제1- 루프 암(210)과 인접한 루프 암(220, 240) 사이의 격리도를 향상시키고 교차 편파비를 개선하기 위해서이다. 즉 제1- 급전부가 제1- 접지면(710)과 제1- 급전 패드 쌍(미도시) 사이의 커플링을 통해 제1- 급전 선로로 인가된 급전 신호를 제1- 루프 암(210)의 개방된 루프 양단으로 급전하는 것은 제1- 루프 암(210)과 인접한 루프 암(220, 240) 사이의 격리도를 향상시키고 교차 편파비를 개선하기 위해서이다.
그리고 제1+ 급전부는 제1+ 루프 암(230)이 형성되는 기판 암(130)에 결합되어 +45도 급전 신호를 + 급전하며, 제1+ 급전 기판(330)과 제1+ 급전 선로(430), 제1+ 접지면(미도시) 및 제1+ 급전 패드 쌍(530)을 포함한다.
제1+ 급전 기판(330)은 상단이 기판 암(130)에 형성된 발룬 삽입 슬롯(131)을 관통하여 결합된다. 이때 제1+ 급전 기판(330)에도 돌출부(331)가 형성될 수 있다. 그리고 제1+ 급전 선로(430)는 제1+ 급전 기판(330)에서 제1+ 루프 암(230) 방향의 일면 상의 하측에 형성된다. 제1+ 급전 선로(430)는 기지정된 패턴으로 형성되고, 일단이 제1 커플링 바(610)와 연결되어, 제1 커플링 바(610)를 통해 인가된 급전 신호를 임피던스 매칭한다. 제1+ 접지면(미도시)은 제1+ 급전 기판(330)의 타면에, 즉 제1- 접지면(710)과 대향하도록 형성되되, 제1+ 급전 기판(330)을 관통하는 제1 커플링 바(610)와는 전기적으로 연결되지 않는다. 그리고 제1+ 급전 패드 쌍(530)은 제1+ 급전 기판(310)의 일면 상측에 제1+ 급전 선로(430) 및 제1 커플링 바(610)와 이격되어 형성되며, 제1+ 접지면과 커플링됨으로써, 제1+ 루프 암(230)으로 +45도 급전 신호를 +급전한다. 제1+ 급전 패드 쌍(530) 또한 제1+ 루프 암(230)의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되는 별도의 2개의 패드로 구성되므로, 제1+ 루프 암(230)의 개방된 루프 양단에 독립적으로 +45도 급전 신호를 +급전할 수 있다.
제2 다이폴 급전부 또한 서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 방사 기판(100)의 4개의 기판 암(110, 120, 130, 140) 중 제2- 루프 암(220)과 제2+ 루프 암(240)에 대응하는 2개의 기판 암(120, 140)의 발룬 결합 슬롯(121, 141)을 관통하여 결합되어, 상기 2개의 제2 루프 암(220, 240)에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 제2- 급전부와 제2+ 급전부 및 제2- 급전부와 제2+ 급전부 사이에 연결되어 제2- 급전부로 인가된 급전 신호를 제2+급전부로 전달하는 제2 커플링 바(620)를 포함한다.
여기서 제2- 급전부와 제2+ 급전부 각각의 구성은 제1- 급전부와 제1+ 급전부와 유사하므로 여기서는 상세하지 않는다. 다만, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2- 급전부와 제2+ 급전부 사이에 연결되는 제2 커플링 바(620)는 제1 커플링 바(610)와 서로 상이한 높이에 배치될 수 있다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 평행하게 배치되는 제1- 급전부와 제1+ 급전부, 제2- 급전부와 제2+ 급전부는 발룬부(2)가 사각 기둥 형태가 되도록 서로 측단이 수직 방향에서 결합될 수 있다.
접지면과 대응하는 급전 패드 쌍 각각 사이의 커플링을 통해 대응하는 루프 암(210, 220, 230, 240)의 개방된 루프 양단으로 급전 신호를 급전하는 것은, 루프 암(210, 220, 230, 240)과 인접한 루프 암 사이의 격리도를 향상시키고 교차 편파비를 개선하기 위해서이다.
제1+ 급전부와 제2- 급전부 및 제2+ 급전부에서도 접지면과 대응하는 급전 패드 쌍 각각 사이의 커플링을 통해 대응하는 루프 암(220, 230, 240)의 개방된 루프 양단으로 급전 신호를 급전하는 것은, 루프 암(220, 230, 240)과 인접한 루프 암 사이의 격리도를 향상시키고 교차 편파비를 개선하기 위해서이다.
결과적으로 본 실시예에 따른 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나는 방사 패치 대신 루프 암을 적용함으로써, 고대역 방사체의 방사 패턴에 미치는 영향을 줄일 뿐만 아니라, 미앤더 라인 및 스터브를 추가로 형성하여, 크기를 크게 줄일 수 있다. 또한 기생 패치를 추가하여 고대역 방사체와의 격리도를 개선할 수 있으며, 루프 암을 형성할 수 없는 크기에서도 벤딩 선로를 이용하여 루프 구조가 유지되도록 하여 더욱 소형화 시킬 수 있다. 추가적으로 발룬부의 급전 패드 쌍이 커플링 방식으로 급전 신호를 인가받아 대응하는 루프 암을 급전함으로써 루프 암 사이의 격리도를 향상시키고 교차 편파비를 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 방사 기판;
    상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제1 방향으로 길이가 확장되고 일측이 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제1 루프 암을 포함하는 제1 다이폴 방사부;
    상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제2 방향으로 길이가 확장되고 일측이 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제2 루프 암을 포함하고, 상기 제1 다이폴 방사부와 교차하도록 배치되는 제2 다이폴 방사부; 및
    상기 방사 기판의 타면 방향에서 결합되어, 상기 제1 및 제2 루프 암 각각에 대응하는 급전 신호를 루프의 개방된 양단으로 인가하는 발룬부를 포함하는 저대역 방사체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각은
    루프 형태의 상기 도전체 라인의 기지정된 위치에서 적어도 하나의 미앤더 라인이 루프 내측 방향으로 형성되는 저대역 방사체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저대역 방사체는
    상기 방사 기판의 타면 상에 상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각의 적어도 하나의 미앤더 라인 중 기지정된 미앤더 라인과 중첩되는 위치에 형성되는 기생 패치를 더 포함하는 저대역 방사체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각은
    루프 형태의 상기 도전체 라인의 기지정된 위치에서 적어도 하나의 스터브가 루프 내측 방향으로 더 형성되는 저대역 방사체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방사 기판은
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사부의 상기 2개의 제1 루프 암 및 상기 2개의 제2 루프 암 외곽 형상에 대응하는 형상으로 형성되는 저대역 방사체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방사 기판은
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사부보다 작은 크기를 가지고,
    상기 2개의 제1 루프 암 중 하나의 제1 루프 암과 상기 2개의 제2 루프 암 중 하나의 제2 루프 암 각각은
    방사 기판의 측단에서 타측이 절단된 루프 형태로 형성되고, 절단된 루프의 양단을 기지정된 길이를 갖고 서로 연결하여 루프 암의 루프 구조를 유지하는 벤딩 선로를 더 포함하며,
    상기 벤딩 선로는 상기 방사 기판의 측단에서 상기 방사 기판의 타면 방향으로 벤딩되는 저대역 방사체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발룬부는
    상기 2개의 제1 루프 암 각각과 상기 2개의 제2 루프 암 각각에 대한 급전 신호를 인가받아, 대응하는 루프 암으로 급전 신호를 급전하는 4개의 급전 패드 쌍을 포함하고,
    상기 4개의 급전 패드 쌍 각각에서 2개의 급전 패드는 대응하는 루프 암의 개방된 양단으로 동일한 급전 신호를 급전하는 저대역 방사체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 발룬부는
    서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 상기 방사 기판에 결합되어 상기 2개의 제1 루프 암에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 2개의 제1 급전부 및 상기 2개의 제1 급전부 사이에 연결되어 상기 2개의 제1 급전부 중 하나로 인가된 급전 신호를 나머지 제1 급전부로 전달하는 제1 커플링 바를 포함하는 제1 다이폴 급전부; 및
    서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 상기 방사 기판에 결합되어 상기 2개의 제2 루프 암에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 2개의 제2 급전부 및 상기 2개의 제2 급전부 사이에 연결되어 상기 2개의 제2 급전부 중 하나로 인가된 급전 신호를 나머지 제2 급전부로 전달하는 제2 커플링 바를 포함하는 제2 다이폴 급전부를 포함하는 저대역 방사체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 2개의 제1 급전부 중 제1- 급전부는
    상단이 상기 2개의 제1 루프 암 중 제1- 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제1- 급전 기판;
    상기 제1- 급전 기판에서 제1- 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 급전 기판을 관통하여 연결된 상기 제1 커플링 바로 인가된 제1 급전 신호를 임피던스 매칭하여 전달하는 제1- 급전 선로;
    상기 제1- 급전 기판의 타면에 상기 제1- 급전 기판을 관통하는 상기 제1 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제1- 접지면; 및
    상기 제1- 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제1- 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제1- 접지면과 커플링되고, 상기 제1- 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제1 급전 신호를 상기 제1- 루프 암으로 -급전하는 제1- 급전 패드 쌍을 포함하고,
    상기 2개의 제1 급전부 중 제1+ 급전부는
    상단이 상기 2개의 제1 루프 암 중 제1+ 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제1+ 급전 기판;
    상기 제1+ 급전 기판에서 제1+ 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 제1 커플링 바를 통해 전달된 상기 제1 급전 신호를 임피던스 매칭하는 제1+ 급전 선로;
    상기 제1+ 급전 기판의 타면에 상기 제1+ 급전 기판을 관통하는 상기 제1 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제1+ 접지면; 및
    상기 제1+ 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제1+ 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제1+ 접지면과 커플링되고, 상기 제1+ 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제1 급전 신호를 상기 제1+ 루프 암으로 +급전하는 제1+ 급전 패드 쌍을 포함하는 저대역 방사체.
  10. 제8항에 있어서, 상기 2개의 제2 급전부 중 제2- 급전부는
    상단이 상기 2개의 제2 루프 암 중 제2- 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제2- 급전 기판;
    상기 제2- 급전 기판에서 제2- 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 급전 기판을 관통하여 연결된 상기 제2 커플링 바로 인가된 제2 급전 신호를 임피던스 매칭하여 전달하는 제2- 급전 선로;
    상기 제2- 급전 기판의 타면에 상기 제2- 급전 기판을 관통하는 상기 제2 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제2- 접지면; 및
    상기 제2- 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제2- 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제2- 접지면과 커플링되고, 상기 제2- 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제2 급전 신호를 상기 제2- 루프 암으로 -급전하는 제2- 급전 패드 쌍을 포함하고,
    상기 2개의 제2 급전부 중 제2+ 급전부는
    상단이 상기 2개의 제2 루프 암 중 제2+ 루프 암에 대응하는 위치에서 상기 방사 기판을 관통하여 결합되는 제2+ 급전 기판;
    상기 제2+ 급전 기판에서 제2+ 루프 암 방향의 일면 상의 하측에 형성되어, 상기 제2 커플링 바를 통해 전달된 상기 제2 급전 신호를 임피던스 매칭하는 제2+ 급전 선로;
    상기 제2+ 급전 기판의 타면에 상기 제2+ 급전 기판을 관통하는 상기 제2 커플링 바와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 제2+ 접지면; 및
    상기 제2+ 급전 기판의 일면 상에서 상측에 상기 제2+ 급전 선로와 이격되어 형성되며 상기 제2+ 접지면과 커플링되고, 상기 제2+ 루프 암의 개방된 루프 양단에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제2 급전 신호를 상기 제2+ 루프 암으로 +급전하는 제2+ 급전 패드 쌍을 포함하는 저대역 방사체.
  11. 반사판;
    상기 반사판의 일면 방향에 배열되는 다수의 고대역 방사체; 및
    상기 반사판의 일면 방향에서 상기 고대역 방사체와 기지정된 간격으로 이격되어 배열되는 다수의 저대역 방사체를 포함하되,
    상기 다수의 저대역 방사체 각각은
    방사 기판;
    상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제1 방향으로 길이가 확장되고 일부가 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제1 루프 암을 포함하는 제1 다이폴 방사부;
    상기 방사 기판의 일면 상에서 도전체 라인으로 형성되며, 각각 기지정된 제2 방향으로 길이가 확장되고 일부가 개방된 구조를 갖는 루프 형태로 형성되는 2개의 제2 루프 암을 포함하고, 상기 제1 다이폴 방사부와 교차하도록 배치되는 제2 다이폴 방사부; 및
    상기 반사판과 상기 방사 기판의 타면 사이에 결합되어, 상기 방사 기판을 지지하고, 상기 제1 및 제2 루프 암 각각에 대응하는 급전 신호를 루프의 개방된 양단으로 인가하는 발룬부를 포함하는 다중 광대역 안테나.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각은
    루프 형태의 상기 도전체 라인의 기지정된 위치에서 적어도 하나의 미앤더 라인이 루프 내측 방향으로 형성되는 다중 광대역 안테나.
  13. 제12항에 있어서, 상기 저대역 방사체는
    상기 방사 기판의 타면 상에 상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각의 적어도 하나의 미앤더 라인 중 기지정된 미앤더 라인과 중첩되는 위치에 형성되는 기생 패치를 더 포함하는 다중 광대역 안테나.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 루프 암 및 상기 제2 루프 암 각각은
    루프 형태의 상기 도전체 라인의 기지정된 위치에서 적어도 하나의 스터브가 루프 내측 방향으로 더 형성되는 다중 광대역 안테나.
  15. 제11항에 있어서, 상기 방사 기판은
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사부의 상기 2개의 제1 루프 암 및 상기 2개의 제2 루프 암 외곽 형상에 대응하는 형상으로 형성되는 다중 광대역 안테나.
  16. 제11항에 있어서, 상기 방사 기판은
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사부보다 작은 크기를 가지고,
    상기 2개의 제1 루프 암 중 하나의 제1 루프 암과 상기 2개의 제2 루프 암 중 하나의 제2 루프 암 각각은
    방사 기판의 측단에서 타측이 절단된 루프 형태로 형성되고, 절단된 루프의 양단을 기지정된 길이를 갖고 서로 연결하여 루프 암의 루프 구조를 유지하는 벤딩 선로를 더 포함하며,
    상기 벤딩 선로는 상기 방사 기판의 측단에서 상기 방사 기판의 타면 방향으로 벤딩되는 다중 광대역 안테나.
  17. 제11항에 있어서, 상기 발룬부는
    상기 2개의 제1 루프 암 각각과 상기 2개의 제2 루프 암 각각에 대한 급전 신호를 인가받아, 대응하는 루프 암으로 급전 신호를 급전하는 4개의 급전 패드 쌍을 포함하고,
    상기 4개의 급전 패드 쌍 각각에서 2개의 급전 패드는 대응하는 루프 암의 개방된 양단으로 동일한 급전 신호를 급전하는 다중 광대역 안테나.
  18. 제11항에 있어서, 상기 발룬부는
    서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 상기 방사 기판에 결합되고 하단이 상기 반사판에 결합되며, 상기 2개의 제1 루프 암에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 2개의 제1 급전부 및 상기 2개의 제1 급전부 사이에 연결되어 상기 2개의 제1 급전부 중 하나로 인가된 급전 신호를 나머지 제1 급전부로 전달하는 제1 커플링 바를 포함하는 제1 다이폴 급전부; 및
    서로 평행하게 배치되고 각각 상단이 상기 방사 기판에 결합되고 하단이 상기 반사판에 결합되며, 상기 2개의 제2 루프 암에 각각 대응하는 급전 신호를 인가하는 2개의 제2 급전부 및 상기 2개의 제2 급전부 사이에 연결되어 상기 2개의 제2 급전부 중 하나로 인가된 급전 신호를 나머지 제2 급전부로 전달하는 제2 커플링 바를 포함하는 제2 다이폴 급전부를 포함하는 다중 광대역 안테나.
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