KR101485465B1 - Dual-polarization sector antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주로 이동통신 시스템에서 사용되는 복편파 안테나에 관한 것으로, 특히 격리도 개선의 측면에서 매우 유효한 복편파 섹터 안테나 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
복편파 또는 이중편파 안테나란 일반 안테나가 수직 편파 또는 수평 편파와 같은 단일 편파를 갖는데 비하여 경사진 각도의 편파 2개를 갖는 안테나를 일컫는데, 보통 ±45°의 편파를 가지므로 듀얼 슬랜트 폴러라이즈드 안테나(Dual Slant Polarized Antenna)라고도 불리며, 주로는 이동통신 시스템 내 수신경로 이중화 구현을 위한 안테나로 이용되고 있다.
A bi-polarized or dual polarized antenna refers to an antenna having two polarizations at an oblique angle compared to a general antenna having a single polarized wave such as a vertical polarized wave or a horizontal polarized wave. Since the polarized wave usually has a polarization of ± 45 °, (Dual Slant Polarized Antenna), and is mainly used as an antenna for implementing duplex of a receiving path in a mobile communication system.
이러한 종류의 안테나에 관련하여 많은 연구가 있어 왔는데, 주로 다이폴 소자의 배치 및 소자 급전구조에 관련된 것이다. 예를 들면, 대체로 다음과 같다.
Much research has been done in relation to this kind of antenna, mainly related to the arrangement of the dipole elements and the element feeding structure. For example, it is generally as follows.
1) 공개특허 제2007-99422호에는 기판의 전면에 교차 배치된 두 개의 다이폴 안테나와 4 개의 급전점을 가진 급전기를 포함하여 구성된 이중편파 다이폴 안테나가 개시되어 있는데, 여기에서 상기 급전기는 각 안테나 급전라인의 교차 부분에 배치되어 전류의 교차 급전을 가능하게 하는 역할을 한다. 다이폴 안테나는 상기 급전기의 적용으로 인하여 각 안테나에 의한 ±45°이중편파 복사가 가능해진다.
1) Japanese Laid-Open Patent Application No. 2007-99422 discloses a dual polarized dipole antenna comprising two dipole antennas crossing the front surface of a substrate and a feeder having four feed points, And is disposed at an intersection portion of the antenna feed line to enable cross current feeding of the current. The dipole antenna is capable of ± 45 ° bi-polarized radiation by each antenna due to the application of the feeder.
2) 특허 제865749호에는 기판의 전면과 후면을 통하여 교차 배치된 두 개의 다이폴 안테나와 각 다이폴 안테나에 급전을 하기 위한 두 쌍의 비어홀(via -hole)과 발룬홀(balun-hole) 그리고 비어홀과 발룬홀 사이의 또 다른 비어홀 등을 포함하여 구성된 이중편파 다이폴 안테나가 개시되어 있다. 개시된 다이폴 안테나는 상기 홀들에 각각 삽입된 케이블로부터 신호 급전되며, 이에 따라 각 안테나에 의한 ±45°이중편파 복사가 가능해진다.
2) In patent No. 865749, two dipole antennas are arranged crossing the front and back sides of the substrate, two pairs of via-holes, balun-holes, and via holes Another via hole between the balun holes, and the like. The disclosed dipole antenna feeds signals from the cables inserted into the holes, respectively, thereby enabling +/- 45 ° dual polarization radiation by each antenna.
3) 특허 제870725호에는 기판의 전면과 후면에 서로 교차되는 방향으로 각각 형성된 다이폴 안테나와 상기 전면 및 후면에 각각 형성되어 급전하는 심선홀, 접지홀, 발룬홀 및 상기 심선홀과 발룬홀을 연결하는 비어홀 등을 포함하여 구성된 이중편파 다이폴 안테나가 개시되어 있다.
3) Patent No. 870725 discloses a dipole antenna formed on the front and rear surfaces of a substrate, a dipole antenna formed on the front and rear surfaces of the dipole antenna, and a core wire hole, a ground hole, a balun hole, A dipole antenna including a via hole and the like.
상기 특허 제865749호, 제870725호 등에서는 안테나의 광대역 특성 향상을 위하여 '발룬(balun)' 구조를 적용하고 있으며, 그 외에도 경우에 따라서는 광대역 보상패드를 더 구성하기도 한다. 이 구조에서 발룬 부분은 동축 케이블과 쌍을 이루게 하기 위하여 소위 '발룬 케이블'이라고 하는 이형금속 구조물을 적용한다.
The '865749 and 870725 disclose a' balun 'structure for improving the broadband characteristics of an antenna, and in some cases, a broadband compensation pad may be further provided. In this structure, the balun portion applies a so-called "balun cable" to form a pair with the coaxial cable.
이상의 예들에서 알 수 있듯이, 복편파 안테나에 관련한 종래의 기술들은 주로 기판 자체의 다이폴 소자의 배치 및 소자 급전구조에 관련되어 있으며, 특히, 교차하는 안테나 급전라인에 대한 3차원 급전방식에 관련되어 있다. 이는 기본적으로, 복편파 안테나에서는 인접한 소자 간 상호 간섭이 많고 그로 인하여 정재파 및 격리도 특성이 떨어지며, 한편으로는 그 해결을 위한 안테나 튜닝이 실제로 매우 어렵기 때문이다.
As can be seen from the above examples, the conventional techniques related to the bi-polarized wave antenna mainly relate to the arrangement of the dipole elements of the substrate itself and the element feeding structure, and particularly to the three-dimensional feeding method for the crossing antenna feeding lines . This is because, in a bi-polarized wave antenna, the mutual interference between adjacent elements is large, and the standing wave and isolation characteristics are poor. On the other hand, the antenna tuning for solving the problem is actually very difficult.
그러나 이상의 특허들에 개시된 다이폴 소자의 배치 및 급전구조를 통하여 편파 신호 간의 간섭을 차단하는 것은 실제로 불가능하다고 보는데, 이는 각 편파 소자가 인접해 있기 때문에 그의 설계변경 정도로는 차단이 불가능하기 때문이다. 당연하게, 교차된 다이폴 소자 간의 간격이 좁아질수록 일측 편파신호가 타측 편파로 넘어가기 쉬워지므로 특히 소형화, 광대역화된 안테나에서 그 정도가 심하게 발생하게 되는 것이다.
However, it is impossible to block the interference between polarized signals through the arrangement and feeding structure of the dipole elements disclosed in the above-mentioned patents, because it is impossible to block the degree of design change because each polarized element is adjacent to each other. Naturally, as the interval between the crossed dipole elements becomes narrower, the polarization signal of one side tends to be transferred to the other side polarization.
아에 본 발명은 복편파 지향성 안테나에 있어서, 기판 자체의 회로설계에 기술적 특징이 있는 상기한 종래 기술들과는 달리, 안테나 장치의 구조적인 측면에서 안테나의 격리도 개선을 시도한 것이다. 본 발명의 목적은 그와 같은 구조적 시도를 통하여 안테나 특성 특히, 격리도 특성을 개선할 수 있는 안테나 장치를 제공하고자 하는 것이다.
The present invention has been made to improve the isolation of the antenna in the structural aspects of the antenna device, unlike the above-described prior arts, which have technical features in the circuit design of the substrate itself, in the bi-polarized directional antenna. It is an object of the present invention to provide an antenna device capable of improving an antenna characteristic, in particular, an isolation characteristic through such a structural attempt.
본 발명의 안테나 장치는:An antenna device of the present invention includes:
좁고 긴 수직형 금속 반사판;Narrow and long vertical metal reflector;
교차 다이폴을 갖는 복편파 안테나 기판으로서 상기 반사판의 전방에 설치되며, 상·하로 배열되는 두 개의 안테나 기판을 포함하는 안테나부;An antenna unit comprising: a duplex polarizer antenna substrate having crossed dipoles, the antenna unit being disposed in front of the reflection plate and including two antenna substrates arranged up and down;
단일 급전라인을 이용하여, 상기 각 기판의 다이폴에 전력을 분배 및 공급하는 급전부;A power feeder for distributing and supplying power to the dipoles of each substrate using a single feed line;
수직 패턴을 갖는 기판으로서 상기 안테나부의 전방에 설치되며, 상기 패턴이 각 기판의 교차 다이폴의 사이에 배치되는 편파 차단부;A polarized wave shielding unit disposed in front of the antenna unit, the polarized wave shielding unit having a vertical pattern, the pattern being disposed between intersecting dipoles of each substrate;
를 포함한다.
.
바람직하게, 상기 수직 패턴은 그 양단부가 적어도 각 기판의 다이폴 교차점을 지나도록 설계된다. 또한 상기 수직 패턴은, 두 개의 안테나 기판 사이 간격에 대응하는 또는 그 간격보다 작은, 불연속 부분을 포함한다.
Preferably, the vertical pattern is designed such that both ends thereof pass at least the dipole intersection of each substrate. The vertical pattern also includes a discontinuous portion corresponding to or less than the spacing between the two antenna substrates.
바람직하게, 상기 수직 패턴은 평행하는 두 줄의 패턴으로 구성된다.
Preferably, the vertical pattern comprises two parallel lines of patterns.
본 발명의 안테나 장치는 두 개의 안테나 기판에 걸쳐 편파 차단부를 상측에 배치하되 수직 패턴이 각 기판의 교차 다이폴의 사이에 배치되도록 함으로써, 각 편파에서 다른 편파로 넘어가는 필드 성분을 차단한다. 따라서 광대역 특성의 소형화된 안테나 장치에서, 근접한 다이폴 간 간섭을 최소화함으로써 안테나 장치의 격리도 특성을 개선하는 효과가 있다.
The antenna device of the present invention blocks the field components passing from the polarized waves to the other polarized waves by disposing the polarized wave blocking portions over the two antenna substrates on the upper side while arranging the vertical pattern between the crossed dipoles of the respective substrates. Therefore, in the miniaturized antenna apparatus of the wide band characteristic, there is an effect of improving the isolation characteristic of the antenna apparatus by minimizing the close interdigital interference.
도 1은 본 발명에 따른 안테나 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 적용된 각 안테나 기판의 전면도.
도 3은 도 2의 배면도.
도 4는 도 1에 적용된 차단부의 표면도.
도 5는 본 발명에 따른 안테나 장치의 정재파비 그래프.
도 6은 비교대상 안테나 장치의 정재파비 그래프.1 is a perspective view of an antenna device according to the present invention;
Fig. 2 is a front view of each antenna substrate applied to Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a rear view of Fig. 2; Fig.
Fig. 4 is a top view of the blocking portion applied in Fig. 1; Fig.
5 is a graph of standing wave ratio of an antenna device according to the present invention.
6 is a graph showing the standing wave ratio of the antenna device to be compared;
이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명 복편파 섹터 안테나 장치(이하 '안테나 장치')의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도면에서, 부호 10은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸다.
Features and advantages of the inventive bi-polarized sector antenna apparatus (hereinafter referred to as " antenna apparatus ") described or not described above will become more apparent from the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure,
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 안테나 장치(10)는 금속 판사판(11)과, 상기 반사판(11)의 전방에 배치되는 두 개의 안테나 기판(21,22)을 포함하는 안테나부(20), 상기 각 기판(21,22)에 전력을 공급하는 급전부(30) 및 상기 안테나부(20)의 전방에 배치되는 편파 차단부(40)을 포함하여 이루어진다.
1, an
상기 반사판(11)은 통상적으로는 안테나 소자의 후방에 이격적으로 배치되는 금속판으로서, 안테나 기판(21,22)으로부터 후방으로 방사되는 신호를 전방으로 반사시킴으로써 안테나 장치(10)의 방사특성을 향상시키는 기능을 하게 된다. 본 실시예에서, 이 반사판(11)은 상기 안테나 기판(21,22) 및 급전부(30) 등의 구성을 지지하는 기반이 된다.
The
본 실시예에서, 상기 반사판(11)은 그 폭을 안테나 기판(21,22)의 폭보다 약간 넓게 구성하여, 그라운드 및 반사판의 역할을 충분히 할 수 있도록 하였다. 다만, 본 발명이 반사판(11)의 크기나 형태에 한정되는 것은 아니다.
In the present embodiment, the width of the
상기 안테나부(20)는 교차 다이폴을 갖는 복편파 특성의 안테나 기판으로서, 상기 반사판(11)의 전방에 설치되고 상·하 일렬로 배치되는 두 개의 안테나 기판(21,22)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 안테나 기판(21,22)은 모두 고주파수 대역에서 공진하는 안테나 기판이다. 다만, 주파수 대역을 이와 다르게 설정할 수 있음은 당연하다.
The
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 안테나부(20)의 각 기판(21,22)은 모두, 교차 다이폴(23,24)을 갖는 복편파 지향 특성의 안테나 구조로 된 것이다. 구체적으로 상기 각 기판(21,22)은, ±45°의 지향성 복편파를 구현하기 위하여, 일면에 두 개의 다이폴 소자(23,24)가 대략 직교 또는 X형으로 교차된 형태로 구성되며, 다른 일면에는 상기한 각 소자(23,24)에 전력을 공급하는 급전회로(25)가 형성되는 구조이다.
2 and 3, each of the
다만 이러한 복편파 특성의 기판(21,22) 및 급전구조가 본 발명에서 특별한 것은 아니며, 기본적으로 상기한 소자 및 급전구조를 가지고 지향성 복편파 특성을 구현하는 한, 공지의 알려진 안테나 기판이 제한 없이 적용될 수 있을 것이다. 바람직하게, 상기 기판(21,22)은 제작이 비교적 간편하면서, 안테나의 대역폭 및 이득 특성이 우수한 PCB 기판이다.
However, as long as the
다시 도 1을 참조하면, 상기 급전부(30)는 단일 급전라인을 이용하며, 상기 각 기판(21,22)의 다이폴(23,24)에 전력을 분배 및 공급하도록 설계되어 있다. 즉 본 발명에서는, 복편파 특성을 갖는 안테나 기판(21,22)을 결합하여 단일 급전을 사용함으로써 안테나 장치(10)의 광대역 특성을 구현한다. 바람직하게, 상기 급전부(30)의 회로는 반사판(40)의 배면에 형성된다.
Referring to FIG. 1 again, the
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 편파 차단부(40)는 수직 패턴(41)을 갖는 PCB 기판으로서 상기 안테나부(20)의 전방에 설치되며, 상기 패턴(41)이 각 기판(21,22)의 교차 다이폴(23,24)의 사이에 배치되는 것이다. 즉, 교차 다이폴의 ±45°의 편파 각 사이에 수직성분의 패턴(41)이 배치되어, 인접한 다이폴 간 각 편파에서 다른 편파로 넘어가는 필드(field) 성분을 차단하는 것이다. 그럼으로써 다이폴(23,24) 소자 간 간섭이 차단되고, 결과적으로 안테나 장치(10)의 격리도 특성이 개선 및 향상될 수 있는 것이다.
1 and 4, the polarized
부호 43은 두 안테나 기판(21,22)의 인접 부분에 장착된 지지대로서, 상기 차단부(40)가 이 지지대(43) 상단에 장착되는 것이다.
바람직하게, 상기 수직 패턴(41)은 그 양단부가 적어도 각 기판(21,22)의 다이폴 교차점을 지나도록 설계된다. 이는 편파간섭의 차단 효과가 각 기판(21,22)의교차 다이폴(23,24) 전 범위에 걸쳐 충분하고 신속하게 이루어지게 한다. 또한 상기 패턴(41)은, 두 개의 안테나 기판(21,22) 사이 간격에 대응하는 또는 그 간격보다 작은 불연속 부분(42)을 포함하는데, 실제로 이 부분은 간섭이 있는 부분이 아닐 뿐 아니라, 예컨대 연속선일 경우 각 기판(21,22) 간 복잡한 간섭이 생길 우려도 있다.
Preferably, the
또한, 상기 편파 차단부(40)는 PCB로 쉽게 구성할 수 있고, 상기 안테나 기판(21,22) 상에 설치되는 지지대(43)를 이용하여 쉽게 조립될 수 있다. 한편, 미세한 튜닝을 위하여 PCB 상 패턴(41)의 길이, 두께, 수 등을 조정할 수 있으며, 본 실시예의 경우 상기 수직 패턴(41)은 평행하는 두 줄의 패턴으로 구성되는 것이 가장 바람직하다.
In addition, the
이상과 같이 구성되는 본 발명의 안테나 장치(10)는 원통형 레이돔(50)에 의해 케이싱 및 보호되며, 이는 브래킷(B)에 고정되어 일정한 시설물 또는 폴(P)에 설치되어 사용된다.
The
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 안테나 장치(10)는 격리도 값들이 주파수 1.71GHz - 2.7GHz 범위의 주요대역에서 만족스러운 결과를 나타내고 있다. 이 결과는 같은 조건에서 상기 편파 차단부(40)가 없는 경우를 나타내는 도 6의 격리도 값에 비하여 월등히 우수한 양상을 보이고 있는 바, 그 광대역 및 격리도 특성이 매우 우수하게 구현됨을 알 수 있다.
Referring to Fig. 5, the
10. 안테나 장치
11. 반사판
20. 안테나부 21,22. 제1안테나 기판
23,24. 교차 다이폴
25. 급전회로 30. 급전라인
40. 편파 차단부 41. 패턴
42. 불연속 부분
30. 급전부 31. 급전라인
40. 반사판 41. 펜스
42. 코너 반사부 43. 지지대10. Antenna device
11. Reflector
20.
23,24. Crossed dipole
25. Feeding
40.
42. Discontinuities
30. Feeding part 31. Feeding line
40.
42.
Claims (5)
교차 다이폴을 갖는 복편파 안테나 기판으로서 상기 반사판의 전방에 설치되며, 상·하로 배열되는 두 개의 안테나 기판(21,22)을 포함하는 안테나부(20);
단일 급전라인을 이용하여, 상기 각 기판의 다이폴(23,24)에 전력을 분배 및 공급하는 급전부(30);
하나 이상의 수직 패턴(41)을 갖는 PCB 기판으로서 상기 안테나부(20)의 전방에 설치되며, 상기 패턴(41)이 각 기판(21,22)의 교차 다이폴(23,24)의 사이에 배치되는 편파 차단부(40);
를 포함하며,
상기 수직 패턴(41)은 두 개의 안테나 기판(21,22) 사이 간격에 대응하는 또는 그 간격보다 작은 불연속 구간(42)을 포함하는 것;
을 특징으로 하는 복편파 섹터 안테나 장치.
A narrow, long vertical metal reflector 11;
An antenna unit (20) provided on the front of the reflector plate and having two antenna substrates (21, 22) arranged in an upper and a lower direction, the antenna unit having a cross dipole;
A power feeder (30) for distributing and supplying power to the dipoles (23, 24) of each substrate using a single feed line;
A PCB substrate having at least one vertical pattern 41 is provided in front of the antenna unit 20 and the pattern 41 is disposed between the intersecting dipoles 23 and 24 of the respective substrates 21 and 22 A polarized wave blocking portion 40;
/ RTI >
The vertical pattern 41 comprises a discontinuity section 42 corresponding to or less than the distance between the two antenna substrates 21 and 22;
Wherein the antenna comprises a first antenna and a second antenna.
상기 편파 차단부(40)는, 상기 안테나 기판(21,22) 상에 설치되는 지지대(43) 상에 조립되는 것을 특징으로 하는 복편파 섹터 안테나 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the polarized wave shielding part (40) is assembled on a support (43) provided on the antenna substrates (21, 22).
상기 수직 패턴(41)은 그 양단부가 적어도 각 기판(21,22)의 다이폴(23,24) 교차점을 지나도록 설계되는 것을 특징으로 하는 복편파 섹터 안테나 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the vertical pattern (41) is designed such that both ends of the vertical pattern (41) cross at least the intersections of the dipoles (23, 24) of the respective substrates (21, 22).
상기 수직 패턴(41)은 평행하는 두 줄의 패턴으로 구성된 것을 특징으로 하는 복편파 섹터 안테나 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the vertical pattern (41) comprises two parallel rows of patterns.
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- 2014-05-09 KR KR1020140055395A patent/KR101485465B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
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