KR102555472B1 - 안테나간 간섭을 최소화하기 위한 필터가 적용된 다중 대역 안테나 - Google Patents

안테나간 간섭을 최소화하기 위한 필터가 적용된 다중 대역 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반사판, 반사판 상에 이격되어 배열되는 다수의 고대역 방사체 및 반사판 상에 다수의 고대역 방사체와 다른 거리로 이격되어 배열되는 다수의 저대역 방사체를 포함하되, 다수의 고대역 방사체 각각은 고대역 방사 기판, 방사 기판의 일면에 형성되는 다수의 고대역 방사 패치, 방사 기판의 타면에서 다수의 고대역 방사 패치 각각에 대응하는 위치에 각각 저항, 인턱터 및 캐패시터로 구성되는 RLC 필터 구조로 구현되어 다수의 저대역 방사체에서 방사되는 신호를 필터링하는 다수의 필터부, 고대역 방사 기판을 관통하여 다수의 고대역 방사 패치와 다수의 필터부를 각각 전기적으로 연결하는 다수의 비아 라인 및 방사 기판에 수직 방향으로 결합되어, 다수의 필터부를 통해 다수의 고대역 방사 패치 각각에 대응하는 급전 신호를 인가하는 발룬부를 포함하여 저대역 방사체와 고대역 방사체와의 격리도를 개선시킴으로써 방사 패턴을 유지하면서도 소형으로 제조할 수 있는 다중 대역 안테나를 제공한다.

Description

안테나간 간섭을 최소화하기 위한 필터가 적용된 다중 대역 안테나{Multi-Band Antenna Applied by Filters to Minimize Interference between Antennas}
본 발명은 다중 대역 안테나에 관한 것으로, 안테나간 간섭을 최소화하기 위한 필터가 적용된 다중 대역 안테나에 관한 것이다.
높은 전송속도 및 낮은 통신 지연율을 가지는 통신시스템에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 기존에 운용중인 통신망과 함께 효율적으로 통신망을 운용할 수 있도록 대용량의 데이터를 제공할 수 있는 방안에 대해 다각도로 검토되고 있다. 이로 인해 기지국 안테나에서 운용중인 주파수 대역이 다중화 및 확장되고 있다. 그러나 자본 비용(Capital expenditures: CAPEX)과 운용 비용(Operating expenditures: OPEX) 관점에서 단일 주파수 대역을 갖는 안테나 다수개의 안테나를 개별로 설치하는 것은 비효율적이다. 이를 해결하기 위해 최근에는 다중 대역 및 광 대역을 동시에 만족하는 다중 대역 안테나가 개발되고 있다.
도 1 및 도 2는 다중 대역 안테나의 방사체 배치 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 다중 대역 안테나의 방사체 배치 구조의 사시도를 나타내고, 도 2는 상면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 다중 대역 안테나는 다중 광대역을 실현하기 위해 상대적으로 높은 고대역의 RF 신호를 방사하는 다수의 고대역 방사체(10)와 상대적으로 낮은 저대역의 RF 신호를 방사하는 다수의 저대역 방사체(20)를 포함한다. 다수의 고대역 방사체(10)와 다수의 저대역 방사체(20)는 기지정된 패턴에 따라 배열되어 배치될 수 있다.
다수의 고대역 방사체(10)와 다수의 저대역 방사체(20)는 반사판(30)의 일면 방향에 배치될 수 있으며, 각각 방사 패치(11, 21), 방사 기판(12, 22) 및 발룬부(13, 23)를 포함할 수 있다.
다수의 고대역 방사체(10) 각각에서 방사 기판(12)은 발룬부(13)에 의해 지지되어 반사판(30)의 일면으로부터 기지정된 간격만큼 이격되어 배치되며, 고대역 방사 패치(11)는 방사 기판(12)의 일면 상에 형성된다. 그리고 다수의 저대역 방사체(20) 각각의 방사 기판(22) 또한 발룬부(23)에 의해 지지되어 반사판(30)의 일면으로부터 기지정된 간격만큼 요격되어 배치되며, 저대역 방사 패치(21)는 방사 기판(22)의 일면 상에 형성된다.
이때, 고대역 방사체(10)의 발룬부(13)와 저대역 방사체(20)의 발룬부(23)가 서로 상이한 길이를 가지며, 이에 고대역 방사 패치(11)와 저대역 방사 패치(21)가 서로 다른 높이에서 배치된다. 즉 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 저대역 방사 패치(21)는 반사판(30)의 일면으로부터 고대역 방사 패치(11)보다 더 이격되어 배치된다. 그리고 제한된 공간에서 다중 대역 안테나를 구현하기 위해 고대역 방사 패치(11)와 저대역 방사 패치(21)의 적어도 일부 영역이 서로 중첩되도록 배치할 수 있다.
다만 도 2에 도시된 바와 같이, 고대역 방사 패치(11)와 저대역 방사 패치(21)의 적어도 일부 영역이 서로 중첩되게 배치되면, 방사 패치(11, 21)에서 방사되는 방사 패턴에 간섭이 발생하여 안테나 특성이 열화가 될 수 있다. 특히 저대역 방사 패치(21)에서 방사되는 저대역 RF 신호는 고대역 방사 패치(11)에 전류를 유기할 수 있으며, 고대역 방사 패치(11)에 유기된 전류의 일부는 고대역 방사체(10)의 발룬(13)으로 유입되어 저대역 RF 신호를 재방사할 수 있다. 이와 같이 재방사된 저대역 RF 신호는 저대역 방사 패치(21)의 방사 패턴을 심하게 왜곡시킬 수 있다는 문제가 있다.
한국 등록 특허 제10-1615751호 (2016.04.20 등록)
본 발명의 목적은 고대역 방사체와 저대역 방사체 사이의 격리도를 개선하여 소형으로 제조할 수 있는 다중 대역 안테나를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 저대역 방사체의 방사 패턴에 대한 간섭을 방지하기 위한 필터가 고대역 방사체에 구비되어, 저대역 방사체에 요구되는 방사 패턴을 최대한 유지할 수 있는 다중 대역 안테나를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 안테나는 반사판; 상기 반사판 상에 이격되어 배열되는 다수의 고대역 방사체; 및 상기 반사판 상에 상기 다수의 고대역 방사체와 다른 거리로 이격되어 배열되는 다수의 저대역 방사체를 포함하되, 상기 다수의 고대역 방사체 각각은 고대역 방사 기판, 상기 방사 기판의 일면에 형성되는 다수의 고대역 방사 패치, 상기 방사 기판의 타면에서 상기 다수의 고대역 방사 패치 각각에 대응하는 위치에 각각 저항, 인턱터 및 캐패시터로 구성되는 RLC 필터 구조로 구현되어 상기 다수의 저대역 방사체에서 방사되는 신호를 필터링하는 다수의 필터부, 상기 고대역 방사 기판을 관통하여 상기 다수의 고대역 방사 패치와 상기 다수의 필터부를 각각 전기적으로 연결하는 다수의 비아 라인 및 상기 방사 기판에 수직 방향으로 결합되어, 상기 다수의 필터부를 통해 다수의 고대역 방사 패치 각각에 대응하는 급전 신호를 인가하는 발룬부를 포함한다.
상기 다수의 필터부 각각은 요구되는 캐패시턴스에 따라 상기 방사 기판을 사이에 두고 상기 다수의 고대역 방사 패치 중 대응하는 고대역 방사 패치와 기지정된 크기의 중첩되는 영역을 갖는 패턴으로 형성되는 캐패시턴스 패치; 상기 캐패시턴스 패치에 일단이 연결되고, 요구되는 인덕턴스에 따라 기지정된 길이와 폭을 갖는 라인으로 형성되는 인덕턴스 라인; 및 일단이 상기 인덕턴스 라인의 타단에 연결되고, 타단이 상기 다수의 비아 라인 중 대응하는 비아 라인을 통해 대응하는 고대역 방사 패치와 연결되는 저항 소자를 포함할 수 있다.
상기 저항 소자는 상기 방사 기판의 타면에 배치되는 SMD(Surface Mount Device) 타입 소자로 구현될 수 있다.
상기 다수의 고대역 방사체는 상기 반사판으로부터 상기 다수의 저대역 방사체보다 짧은 거리로 이격되어 배열될 수 있다.
상기 다수의 고대역 방사 패치는 상기 고대역 방사 기판에서 상기 반사판 방향의 하부면에 형성되고, 상기 다수의 필터부는 상기 고대역 방사 기판의 상부면에 형성될 수 있다.
상기 다수의 고대역 방사 패치는 상기 고대역 방사 기판의 중앙에서 서로 수직 방향으로 길이가 연장되는 패턴으로 형성되는 4개의 고대역 방사 패치를 포함하고, 상기 4개의 고대역 방사 패치 중 동일 방향으로 연장되는 2개씩의 고대역 방사 패치는 각각 제1 다이폴 방사부 및 제2 다이폴 방사부를 형성할 수 있다.
상기 발룬부는 상기 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치에 대응하는 2개의 필터부로 제1 급전 신호를 급전하는 제1 발룬부; 및 상기 제1 발룬부와 수직 방향으로 교차하도록 배치되며, 상기 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치에 대응하는 2개의 필터부로 제2 급전 신호를 급전하는 제2 발룬부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 발룬부는 상기 방사 기판에서 상기 4개의 고대역 방사패치 각각에 대응하여 형성된 4개의 발룬 삽입 슬롯을 관통하여 상기 방사 기판에 결합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 발룬부 각각은 상기 제1 및 제2 다이폴 방사부 중 대응하는 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치 각각에 대응하여 상기 방사 기판에 형성된 상기 발룬 삽입 슬롯을 관통하는 2개의 돌출부가 일단에 형성된 급전 기판; 및 상기 급전 기판의 일면 또는 양면에 형성되어, 상기 급전 기판의 타단에서 인가되는 상기 제1 또는 제2 급전 신호를 일단에 형성된 상기 2개의 돌출부 전달하여 대응하는 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치를 각각 + 급전 및 - 급전하는 급전부를 포함할 수 있다.
상기 급전부는 상기 2개의 돌출부 중 제1 돌출부에 대응하는 위치에 상기 급전 기판의 타단에서 일단 방향으로 연장되도록 형성되는 + 급전 선로; 상기 2개의 돌출부 중 제2 돌출부에 대응하는 위치에 상기 급전 기판의 타단으로부터 상단에 형성된 제2 돌출부까지 연장되어 형성되는 - 급전 선로; 상기 제1 돌출부에 상기 + 급전 선로와 이격되도록 형성되어, 상기 + 급전 선로와 커플링되는 급전 패드; 및 상기 + 급전 선로와 상기 - 급전 선로를 연결하는 전달 선로를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 안테나는 다수의 고대역 방사체 각각에 저대역 방사체에서 방사된 신호에 의해 유기되는 전류를 제거하기 위한 필터를 구비하여, 저대역 방사체와 고대역 방사체와의 격리도를 개선시킴으로써 저대역 방사체의 방사 패턴을 유지하면서도 소형으로 제조될 수 있다.
도 1 및 도 2는 다중 대역 안테나의 방사 패치 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 안테나에서 고대역 방사체의 상부 사시도를 나타낸다.
도 5 내지 도 7은 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나에서 고대역 방사체의 상면도와 하면도를 나타낸다.
도 8은 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나에서 고대역 방사체의 하부 사시도를 나타낸다.
도 9는 필터부의 등가 회로를 나타낸다.
도 10는 본 실시예에 따른 고대역 방사체에서 발룬부의 사시도를 나타낸다.
도 11은 도 10의 제1 발룬부의 양면을 나타낸다.
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 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 안테나에서 고대역 방사체의 상부 사시도를 나타내고, 도 5 내지 도 7은 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나에서 고대역 방사체의 상면도와 하면도를 나타내며, 도 8은 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나에서 고대역 방사체의 하부 사시도를 나타낸다. 그리고 도 9는 필터부의 등가 회로를 나타낸다. 여기서 도 3과 도 5는 각각 투시도를 나타낸다.
도 3 내지 도 9을 참조하면, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 다수의 고대역 방사체(100)는 각각 고대역 방사 기판(110), 다수의 고대역 방사 패치(120), 다수의 필터부(130), 발룬부(140) 및 급전부(150)를 포함할 수 있다.
고대역 방사 기판(110)은 중앙에서 발룬부(140)와 결합되어 도 2에 도시된 반사판(30)으로부터 기지정된 제1 간격만큼 이격 배치되며, 일 면에는 고대역 방사 패치(120)가 형성된다. 여기서는 고대역 방사 기판(110)이 사각형 구조로 형성된 것으로 도시하였으나, 고대역 방사 기판(110)은 일 면에 형성되는 고대역 방사 패치(120)의 패턴에 대응하는 형상 구조로 형성될 수도 있다. 그리고 고대역 방사 기판(110)은 중앙에 발룬 결합 슬롯이 형성되어 발룬부(140)의 상단이 삽입되어 관통됨으로써 발룬부(140)와 결합될 수 있다.
다수의 고대역 방사 패치(120)는 고대역 방사 기판(110)의 일면상에서 기지정된 패턴을 갖도록 형성된다. 다만 본 실시예에서 다중 광대역 안테나는 고대역 방사체와 저대역 방사체가 모두 +45도 및 -45도의 이중 편파를 방사하는 이중 편파 다이폴 방사체인 것으로 가정한다. 따라서 다수의 고대역 방사체(100) 각각은 4개의 고대역 방사 패치(120)가 서로 수직 방향으로 연장되는 형태로 형성되어 이중 편파를 방사할 수 있도록 구성될 수 있다. 4개의 고대역 방사 패치(120) 중 고대역 방사 기판(110)의 중앙에서 서로 직선 방향으로 멀어지도록 형성된 2개의 고대역 방사 패치(120)는 +45도 편파를 방사하는 제1 다이폴 방사부를 구성하고, 제1 다이폴 방사부와 고대역 방사 기판(110)의 중앙에서 수직 방향으로 교차하여 서로 직선 방향으로 멀어지도록 형성된 2개의 고대역 방사 패치(120)는 -45도 편파를 방사하는 제2 다이폴 방사부를 구성하는 것으로 볼 수 있다. 즉 제1 다이폴 방사부와 제2 다이폴 방사부는 고대역 방사 기판(110)의 중앙에서 서로 수직 방향으로 교차하도록 배치되어 X 자형 패턴을 가질 수 있다.
한편 본 실시예의 다중 대역 안테나에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 저대역 방사체(20) 또한 각각 4개의 저대역 방사 패치(21)가 서로 수직 방향으로 연장되는 형태로 형성되어 이중 편파를 방사할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 실시예에서는 일 예로 4개의 고대역 방사 패치(120) 각각이 타원형 패턴으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 고대역 방사 패치(120)의 패턴은 고대역 RF 신호를 방사하기에 적합한 다양한 패턴으로 변형될 수 있다. 예로서 고대역 방사 패치(120)는 서로 수직 방향으로 연장되는 6각형 또는 8각형 패턴 등으로 형성될 수도 있다.
한편, 다수의 고대역 방사 패치(120) 각각에서 고대역 방사 기판(110)의 발룬 결합 슬롯에 대응하는 위치에는 마찬가지로 발룬부(140)의 상단이 삽입되어 관통되는 급전 슬롯이 형성된다.
다수의 필터부(130)는 고대역 방사 기판(110)의 타면에서 다수의 고대역 방사 패치(120)에 대응하는 위치에 형성된다. 즉 다수의 필터부(130) 각각은 고대역 방사 기판(110)을 사이에 두고 다수의 고대역 방사 패치(120) 중 대응하는 고대역 방사 패치(120)에 대응하는 위치에 형성된다. 다수의 필터부(130) 각각은 저대역 방사체(20)에서 방사된 저대역 RF 신호에 의해 고대역 방사 패치(120)에 야기되는 전류를 제거함으로써, 고대역 방사체(100)에서 저대역 RF 신호의 재방사가 발생되지 않도록 한다. 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 다중 대역 안테나를 소형화하기 위해서 저대역 방사체(20)와 고대역 방사체(100)가 근접 배치될 뿐만 아니라 일부 영역이 중첩되어 배치될 수 있으며, 이 경우 저대역 방사체(20)에서 방사되는 저대역 RF 신호는 고대역 방사체(100)의 다수의 고대역 방사 패치(120)에 저대역 RF 신호에 대응하는 주파수를 갖는 전류를 유도할 수 있다. 그리고 유도된 전류의 일부는 발룬부(140) 로도 흐르게 되어 고대역 방사체(100)가 저대역 RF 신호를 재방사하도록 할 수 있다. 재방사된 저대역 RF 신호는 저대역 방사체(20)의 방사 패턴을 왜곡시키게 된다. 이에 본 실시예에서 고대역 방사체(100)는 다수의 필터부(130)를 구비하여, 다수의 고대역 방사 패치(120)에서 유도된 전류를 제거함으로써 재방사가 발생하지 않도록 한다. 따라서 저대역 방사체(200)가 방사 패턴을 최대한 유지할 수 있도록 한다. 여기서는 다수의 고대역 방사체(100) 각각이 이중 편파 다이폴 방사체인 것으로 가정하였으므로, 각 고대역 방사체(100)에는 4개의 고대역 방사 패치(120)에 대응하여 4개의 필터부(130)가 구비될 수 있으며, 4개의 필터부(130) 각각은 캐패시턴스 패치(131), 인턱턴스 라인(132) 및 저항 소자(133)를 포함하여 구성될 수 있다.
캐패시턴스 패치(131)는 고대역 방사 기판(110)의 타면 중앙 부근에서 대응하는 고대역 방사 패치(120)와 중첩되는 패턴으로 형성된다. 캐패시턴스 패치(131)와 대응하는 고대역 방사 패치(120)의 중첩되는 영역 사이에는 유전체인 고대역 방사 기판(110)이 위치하므로, 캐패시턴스 패치(131)와 대응하는 고대역 방사 패치(120)의 중첩되는 영역은 캐패시터를 구성하는 것으로 볼 수 있다. 그리고 캐패시턴스 패치(131)의 크기에 따라 캐패시턴스는 가변될 수 있다. 여기서는 일 예로 캐패시턴스 패치(131)가 고대역 방사 기판(110)의 중앙 부근에서는 고대역 방사 패치(120)의 중첩되는 영역과 유사한 패턴을 갖는 부채꼴 형태로 형성되는 것으로 도시하였다. 그러나 캐패시턴스 패치(131)의 크기와 패턴은 요구되는 캐패시턴스 크기에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
그리고 고대역 방사 기판(110)의 중앙 부근에 형성된 캐패시턴스 패치(131)의 일단은 발룬부(140)에 형성되어 고대역 방사 기판(110)을 관통하여 노출된 급전부(150)와 전기적으로 연결된다.
한편 인턱턴스 라인(132)은 캐패시턴스 패치(131)의 타단으로부터 고대역 방사 기판(110)의 중앙에서 멀어지는 방향으로 연장되는 라인 패턴으로 형성될 수 있다. 즉 인턱턴스 라인(132)은 캐패시턴스 패치(131)의 타단에 일단이 연결되어 고대역 방사 패치(120)가 연장되는 방향과 동일한 방향으로 연장되는 라인 패턴으로 형성될 수 있다. 그리고 요구되는 인덕턴스 크기에 대응하는 폭과 길이를 가질 수 있다.
마지막으로 저항 소자(133)는 일단이 인턱턴스 라인(132)의 타단에 연결된다. 여기서 저항 소자(133)는 미리 지정된 저항값을 갖도록 제조된 SMD(Surface Mount Device) 타입 소자로 구현될 수 있다.
그리고 저항 소자(133)의 타단은 고대역 방사 기판(110)을 관통하여 일면에 형성된 고대역 방사 패치(120)와 전기적으로 연결되는 비아 라인(121)과 연결된다.
즉 필터부(130)는 캐패시턴스 패치(131)의 일단에서 급전부(150)와 연결되고, 인턱턴스 라인(132) 및 저항 소자(133)를 거쳐 비아 라인(121)을 통해 대응하는 고대역 방사 패치(120)와 전기적으로 연결된다.
따라서 캐패시턴스 패치(131), 인턱턴스 라인(132) 및 저항 소자(133)를 구비하는 필터부(130)는 도 9에 도시된 바와 같이, 인덕터(L)와 저항(R)이 직렬로 연결되고 캐패시터(C)가 병렬로 연결된 RLC 필터를 구성하는 것으로 볼 수 있다. 이에 RLC 필터를 구성하는 필터부(130)는 대역 차단 필터로 기능하여 저대역 방사체(20)에서 방사되는 저대역의 RF 신호에 의해 유도되는 전류를 제거하는 역할을 수행한다. 특히 본 실시예에서 필터부(130)가 저항 소자(133)를 포함하는 것은 저대역 방사체(20)에서 방사된 저대역 RF 신호에 의한 전류를 소모하여 고대역 방사체(100)에서 저대역 RF 신호의 재방사가 발생되지 않도록 하기 위해서이다.
상기한 바와 같이 필터부(130)가 저대역 RF 신호를 차단하는 대역 차단 필터로 기능하여 고대역 방사 패치(120)에서 방사되는 고대역 RF 신호는 영향을 받지 않으므로, 저대역 방사체(20)가 근접 또는 일부 영역에서 중첩 배치될지라도 고대역 방사체(100)는 요구되는 방사 패턴을 최대한 유지할 수 있다.
본 실시예에서는 고대역 방사 패치(120)가 고대역 방사 기판(110)에서 반사판(30) 방향의 일면, 즉 하부면에 형성되고, 필터부(130)는 고대역 방사 기판(110)의 타면, 즉 상부면에 형성되는 경우를 가정하여 도시하였다. 이는 필터부(130)가 고대역 방사 패치(120)와 저대역 방사 패치(21) 사이에 배치되어 가능한 저대역 RF 신호를 용이하게 제거할 수 있도록 하기 위함이다. 그러나 고대역 방사 기판(110)에서 고대역 방사 패치(120)와 필터부(130)가 형성되는 면은 서로 교체될 수 있다. 즉 고대역 방사 패치(120)가 고대역 방사 기판(110)의 상부면에 형성되고, 필터부(130)는 하부면에 형성될 수 있다.
발룬부(140)는 고대역 방사 기판(110)의 일면, 즉 하부면에 결합되어 고대역 방사 패치(120)가 반사판(30)으로부터 기지정된 간격만큼 이격되어 위치하도록 지지한다. 이때, 상단이 고대역 방사 기판(110)에 형성된 발룬 결합 슬롯뿐만 아니라 고대역 방사 패치(120)에 형성된 급전 슬롯을 관통하여 삽입되어 결합된다.
그리고 발룬부(140)에는 고대역 방사 패치(120)로 급전 신호를 전달하는 급전부(150)가 형성되어 고대역 방사 패치(120)가 고대역 RF 신호를 방사할 수 있도록 한다.
이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여, 발룬부(140)와 급전부(150)의 상세 구성을 설명한다.
도 10는 본 실시예에 따른 고대역 방사체에서 발룬부의 사시도를 나타내고, 도 11은 도 10의 제1 발룬부의 양면을 나타낸다.
도 10에 도시된 바와 같이, 발룬부(140)는 서로 수직으로 교차하는 제1 발룬부(140a)와 제2 발룬부(140b)를 포함하고, 제1 발룬부(140a)와 제2 발룬부(140b)에 각각 급전부가 형성된다.
여기서 발룬부(140)가 서로 수직하는 제1 발룬부(140a)와 제2 발룬부(140b)를 포함하는 것은 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 고대역 방사체(100)가 +45도 및 -45도 편파를 방사하는 이중 편파 다이폴 방사체로서 고대역 방사 패치(120)가 서로 수직 방향으로 교차하도록 배치되어 X 자형 패턴을 갖기 때문이다.
여기서 각각 급전부가 형성되는 제1 및 제2 발룬부(140a, 140b)는 고대역 방사 기판(110)을 지지하는 지지대이자 급전 선로가 형성되는 급전 기판으로 볼 수 있다. 제1 발룬부(140a)에 형성되는 제1 급전부는 +45도 편파를 방사하는 제1 다이폴 방사부로 제1 급전 신호를 공급하고, 제2 발룬부(140b)에 형성되는 제2 급전부는 -45도 편파를 방사하는 제2 다이폴 방사부로 제2 급전 신호를 공급한다.
그리고 제1 발룬부(140a)와 제2 발룬부(140b) 각각의 상단에는 발룬 삽입 슬롯에 삽입되는 깊이가 제한되도록 상단 일부가 돌출된 돌출부(141, 142)가 형성될 수 있다. 여기서 돌출부(141, 142)는 제1 및 제2 다이폴 방사부 각각의 2개의 고대역 방사 패치(120) 각각에 대응하도록 제1 돌출부(141)와 제2 돌출부(142)로 구분되어 형성될 수 있다.
도 11을 참조하여, 제1 발룬부(140a)와 제1 발룬부(140a)에 형성되는 제1 급전부를 설명한다. 제2 발룬부(140b)와 제2 급전부의 경우, 제1 발룬부(140a)와 제2 발룬부(140b)가 서로 수직하게 교차해야 하므로, 일부 상이하게 구현될 수 있으나, 기본적으로는 제1 발룬부(140a) 및 제1 급전부와 동일한 구조로 구성되므로 여기서는 별도로 설명하지 않는다.
도 11에서 (a)는 제1 발룬부(140a)의 일면을 나타내고, (b)는 제1 발룬부(140a)의 타면을 나타낸다. (a) 및 (b)를 참조하면, 제1 발룬부(140a)에는 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치(120) 각각으로 제1 급전 신호를 + 급전 및 - 급전하기 위한 2개의 급전부가 형성된다. 여기서 2개의 급전부 중 + 급전부는 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치(120) 중 하나의 고대역 방사 패치로 제1 급전 신호를 + 급전하고, - 급전부는 나머지 고대역 방사 패치로 제1 급전 신호를 - 급전한다. + 급전부는 + 급전단(151)과 + 급전 선로(152), 전달 선로(153) 및 급전 패드(154)를 포함할 수 있으며, - 급전부는 - 급전단(156)과 - 급전 선로(155)를 포함할 수 있다.
우선 제1 발룬부(140a)에서 반사판(30)과 결합되는 하단 양측에는 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치(120) 각각으로 제1 급전 신호를 + 급전 및 - 급전하기 위한 2개의 급전단(151, 156)이 형성된다. 여기서 + 급전단(151)은 제1 발룬부(140a)의 하단 일측으로 제1 돌출부(141)에 대응하는 위치에 형성되고, - 급전단(156)은 제1 발룬부(140a)의 하단 타측으로 제2 돌출부(142)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 그리고 + 급전 선로(152)와 - 급전 선로(155)는 각각 제1 급전 신호를 + 급전하는 + 급전단(151)과 - 급전하는 - 급전단(156)에 일단이 연결되고, 타단은 제1 발룬부(140)의 상단 방향으로 연장된다. 이때 - 급전 선로(155)는 제1 발룬부(140)에서 방사 기판(110)을 관통하는 제2 돌출부(142)까지 연장되도록 형성되어 2개의 고대역 방사 패치(120) 중 대응하는 고대역 방사 패치와 직접 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, - 급전 선로(155)는 고대역 방사 기판(110)의 일면에 형성된 고대역 방사 패치(120)와 직접 전기적으로 연결되지 않는다. 즉 제1 발룬부(140a)의 제2 돌출부(142)가 고대역 방사 기판(110)에 형성된 발룬 결합 슬롯을 관통하여 삽입될지라도, - 급전 선로(155)와 고대역 방사 패치(120)는 연결되지 않는다.
한편, + 급전 선로(152)는 제1 발룬부(140)의 제1 돌출부(141)까지 연장되지 않도록 형성될 수 있다. 대신 제1 돌출부(141)에는 + 급전 선로(152)의 타단과 기지정된 간격만큼 이격되는 급전 패드(154)가 형성된다. 이 경우, 급전 패드(154)가 + 급전 선로(152) 사이에서는 커플링을 통해 + 급전이 이루어질 수 있으며, 커플링 급전을 이용함으로써 제1 다이폴 방사부와 제2 다이폴 방사부 사이의 격리도를 향상시키고 교차 편파비를 개선할 수 있다.
그리고 전달 선로(153)는 + 급전 선로(152)의 타단과 - 급전 선로(155)를 전기적으로 연결하여 인가된 급전 신호를 다른 선로로 전달한다.
여기서 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, + 급전부는 제1 발룬부(140)의 일면에만 형성되는 반면, - 급전부는 양면에 형성될 수도 있다.
이에 따라 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치(120) 중 하나는 제1 급전 신호를 + 급전 받고, 나머지 하나는 - 급전 받아 이중 편파 중 +45도 편파의 RF 신호를 방사할 수 있으며, 제2 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치(120) 중 하나는 제2 급전 신호를 + 급전 받고, 나머지 하나는 - 급전 받아 이중 편파 중 -45도 편파의 RF 신호를 방사할 수 있다.
여기서는 설명의 편의를 위하여 발룬부(140)와 급전부(150)를 구분하여 설명하였으나, 급전부(150)는 발룬부(140)에 포함되는 구성으로도 볼 수 있다.
결과적으로 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나는 다수의 고대역 방사체 각각에 다수의 고대역 방사 패치(120) 각각에 대응하는 RLC 필터를 구현함으로써, 다수의 저대역 방사체와 다수의 고대역 방사체 사이의 격리도를 개선시킬 수 있다. 따라서 고대역 방사체의 방사 패턴을 유지하면서도 소형으로 제조될 수 있도록 한다.
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.
100: 고대역 방사체 110: 고대역 방사 기판
120: 고대역 방사 패치 130: 필터부
131: 캐패시턴스 패치 132: 인턱턴스 라인
133: 저항 소자 140: 발룬부
140a, 140b: 제1 및 제2 발룬부 141, 142: 제1 및 제2 돌출부
150: 급전부 151: + 급전단
152: + 급전 선로 153: 전달 선로
154: 급전 패드 155: - 급전 선로
156: - 급전단

Claims (9)

  1. 반사판;
    상기 반사판 상에 이격되어 배열되는 다수의 고대역 방사체; 및
    상기 반사판 상에 상기 다수의 고대역 방사체와 다른 거리로 이격되어 배열되는 다수의 저대역 방사체를 포함하되,
    상기 다수의 고대역 방사체 각각은
    고대역 방사 기판,
    상기 방사 기판의 일면에 형성되는 다수의 고대역 방사 패치,
    상기 방사 기판의 타면에서 상기 다수의 고대역 방사 패치 각각에 대응하는 위치에 각각 저항, 인턱터 및 캐패시터로 구성되는 RLC 필터 구조로 구현되어 상기 다수의 저대역 방사체에서 방사되는 신호를 필터링하는 다수의 필터부,
    상기 고대역 방사 기판을 관통하여 상기 다수의 고대역 방사 패치와 상기 다수의 필터부를 각각 전기적으로 연결하는 다수의 비아 라인, 및
    상기 방사 기판에 수직 방향으로 결합되어, 상기 다수의 고대역 방사 패치 각각에 대응하는 급전 신호를 인가하는 발룬부를 포함하는 다중 대역 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 필터부 각각은
    상기 방사 기판을 사이에 두고 상기 다수의 고대역 방사 패치 중 대응하는 고대역 방사 패치와 기지정된 크기의 중첩되는 영역을 갖는 패턴으로 형성되는 캐패시턴스 패치;
    상기 캐패시턴스 패치에 일단이 연결되고, 기지정된 길이와 폭을 갖는 라인으로 형성되는 인덕턴스 라인; 및
    일단이 상기 인덕턴스 라인의 타단에 연결되고, 타단이 상기 다수의 비아 라인 중 대응하는 비아 라인을 통해 대응하는 고대역 방사 패치와 연결되는 저항 소자를 포함하는 다중 대역 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저항 소자는
    상기 방사 기판의 타면에 배치되는 SMD(Surface Mount Device) 타입 소자로 구현되는 다중 대역 안테나.
  4. 제2항에 있어서, 상기 다수의 고대역 방사체는
    상기 반사판으로부터 상기 다수의 저대역 방사체보다 짧은 거리로 이격되어 배열되는 다중 대역 안테나.
  5. 제2항에 있어서, 상기 다수의 고대역 방사 패치는
    상기 고대역 방사 기판에서 상기 반사판 방향의 하부면에 형성되고,
    상기 다수의 필터부는
    상기 고대역 방사 기판의 상부면에 형성되는 다중 대역 안테나.
  6. 제2항에 있어서, 상기 다수의 고대역 방사 패치는
    상기 고대역 방사 기판의 중앙에서 서로 수직 방향으로 길이가 연장되는 패턴으로 형성되는 4개의 고대역 방사 패치를 포함하고, 상기 4개의 고대역 방사 패치 중 동일 방향으로 연장되는 2개씩의 고대역 방사 패치는 각각 제1 다이폴 방사부 및 제2 다이폴 방사부를 형성하는 다중 대역 안테나.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발룬부는
    상기 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치에 대응하는 2개의 필터부로 제1 급전 신호를 급전하는 제1 발룬부; 및
    상기 제1 발룬부와 수직 방향으로 교차하도록 배치되며, 상기 제1 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치에 대응하는 2개의 필터부로 제2 급전 신호를 급전하는 제2 발룬부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 발룬부는 상기 방사 기판에서 상기 4개의 고대역 방사패치 각각에 대응하여 형성된 4개의 발룬 삽입 슬롯을 관통하여 상기 방사 기판에 결합되는 다중 대역 안테나.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 발룬부 각각은
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사부 중 대응하는 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치 각각에 대응하여 상기 방사 기판에 형성된 상기 발룬 삽입 슬롯을 관통하는 2개의 돌출부가 일단에 형성된 급전 기판; 및
    상기 급전 기판의 일면 또는 양면에 형성되어, 상기 급전 기판의 타단에서 인가되는 상기 제1 또는 제2 급전 신호를 일단에 형성된 상기 2개의 돌출부 전달하여 대응하는 다이폴 방사부의 2개의 고대역 방사 패치를 각각 + 급전 및 - 급전하는 급전부를 포함하는 다중 대역 안테나.
  9. 제8항에 있어서, 상기 급전부는
    상기 2개의 돌출부 중 제1 돌출부에 대응하는 위치에 상기 급전 기판의 타단에서 일단 방향으로 연장되도록 형성되는 + 급전 선로;
    상기 2개의 돌출부 중 제2 돌출부에 대응하는 위치에 상기 급전 기판의 타단으로부터 상단에 형성된 제2 돌출부까지 연장되어 형성되는 - 급전 선로;
    상기 제1 돌출부에 상기 + 급전 선로와 이격되도록 형성되어, 상기 + 급전 선로와 커플링되는 급전 패드; 및
    상기 + 급전 선로와 상기 - 급전 선로를 연결하는 전달 선로를 포함하는 다중 대역 안테나.
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