KR20100055742A

KR20100055742A - 다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치

Info

Publication number: KR20100055742A
Application number: KR1020080114608A
Authority: KR
Inventors: 유병훈; 성원모; 서승업; 이윤복; 황보창
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2010-05-27
Also published as: WO2010058942A2; WO2010058942A3

Abstract

다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치를 개시한다. 다중 안테나는, 복수의 섹터로 구분되어 각 섹터 별로 서로 다른 빔 방향(beam direction)을 갖도록 형성된 방사체로 구성될 수 있으며, 이때, 방사체는 공진 역할을 하는 방사 선로와, 방사 선로의 전류 분포를 평형화하는 발룬(BALUN) 선로를 포함할 수 있다.

안테나, 다중 안테나, 중계기, 인쇄회로기판(PCB), 다이폴(dipole), 발룬(BALUN), 접지(ground), 급전(feed)

Description

다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치{MULTI ANTENNA AND COMMUNICATION APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 안테나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상호 간의 간섭을 최소화하고 전파 특성을 향상시키기 위한 다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치에 관한 것이다.

중계기는 무선 통신 시스템에 있어 음영 지역 해소를 위해 제공되는 장치이다. 공기 매질 (air interface)에서의 감쇄, 지형 지물에 의한 산란 등에 의하여 전달 과정에서 무선 신호의 세기가 약화되거나 특정 지역에 신호가 도달하지 않아 음영 지역이 발생할 수 있다. 일반적으로 데이터 전송 속도가 커지게 되면 신호 대비 잡음 비가 낮아지므로 전송 거리가 감소되고 신호의 주파수가 높아질수록 신호의 산란이 강해진다.

따라서, 높은 데이터 속도를 요구하고 고주파 신호를 사용하는 최근의 기술 동향에 의하면 음영 지역이, 특히 도심에서 증가하고 있다. 중계기는 이러한 음영 지역에서도 신호의 송수신이 가능하도록 약화된 신호를 수신하여 증폭 후 재 송신하는 기능을 한다.

최근 사무실, 영화관 등 실내 공간에서 무선 통신의 서비스 품질을 위하여 하나의 중계기에 두 개 이상의 안테나를 설치하여 사용하거나 두 개 이상의 중계기를 사용할 수 있다. 그러나, 한정된 공간에서 안테나 또는 중계기를 여러 개 사용할 경우 상호 간의 이격 거리를 충분히 확보하지 못하거나 상호 간의 간섭이 발생하여 통화 절단 또는 통화 품질 저하 등을 초래할 수 있다.

본 발명은 상호 간의 격리도를 확보하고 전파 간섭을 최소화 할 수 있는 다중 안테나 구조를 가진 안테나 및 이를 이용한 통신 장치를 제공한다.

본 발명은 안테나 및 중계기의 크기를 보다 소형화할 수 있는 다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나는 복수의 섹터로 구분되어 각 섹터 별로 서로 다른 빔 방향(beam direction)을 갖도록 형성된 방사체로 구성될 수 있다.

이때, 상기 방사체는, 공진 역할을 하는 방사 선로와, 상기 방사 선로의 전류 분포를 평형화하는 발룬(BALUN) 선로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 방사 선로는, 다이폴(dipole) 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 방사 선로는, 접지(ground) 부분에 연결되는 제1 선로와, 급전(feed) 부분에 연결되는 제2 선로로 구성될 수 있다.

또한, 상기 발룬 선로는, 상기 제1 선로와 제2 선로 간 전류 분포의 불평형을 평형화 하기 위해 일단이 상기 제2 선로에 연결되고 타단이 상기 접지 부분에 연결될 수 있다.

또한, 상기 접지 부분은 인쇄회로기판의 접지 부분을 이용하고, 상기 급전 부분은 인쇄회로기판 상에 형성하여 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 섹터로 구분된 안테나를 적용함으로써 안테나 및 중계기를 더욱 소형으로 제조할 수 있으며, 각 섹터의 안테나 별로 독립적인 서비스 제어를 제공하거나 상호 간의 연계된 서비스 제어를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 섹터로 구분된 안테나를 적용함으로써 상호 간의 격리도를 확보하고 전파 간섭을 최소화할 수 있으며, 각 섹터의 안테나 별로 전원 제어(power control)가 가능하여 전력 소모를 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 안테나와 인쇄회로기판에 대한 접지 면을 동일한 면으로 설계함으로써 안테나 및 중계기의 제작 높이를 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 안테나의 급전 부분을 인쇄회로기판 상에 형성함으로써 안테나 및 중계기의 제작 면적 및 단가를 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 안테나에 접지 부분과 연결된 발룬(BALUN)을 형성함으로써 안테나의 불평형 전류 분포를 평형화하여 원하는 빔(beam) 방향을 형성할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 섹터로 구성된 다중 안테나를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다중 안테나(120)는 복수의 섹터로 구분 되어 각 섹터 별로 서로 다른 빔 방향(beam direction)을 갖는 방사체를 구성할 수 있다.

여기서, 상기 다중 안테나(120)는 인쇄회로기판(printed circuit board)(110)의 일 면에 복수의 섹터를 구획한 후 각 섹터에 방사체를 형성할 수 있다.

이때, 상기 인쇄회로기판(110)은 상기 다중 안테나(120)를 적용할 수 있는 통신장치(예를 들어, 통신 중계기)의 회로 부분을 의미할 수 있다.

또한, 상기 다중 안테나(120)는 상기 인쇄회로기판(110) 상에 부품 소자 형태로 실장하거나, 스트립 라인(strip line)으로 패턴을 형성하여 구성할 수 있다.

본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 인쇄회로기판(110)의 일 면 즉, 동일 면에 복수의 방사체를 형성하므로 작은 크기의 안테나를 구현할 수 있다.

본 실시예에서 상기 다중 안테나(120)는 동일 면에 세 개의 섹터를 구분하여 각 섹터 별 방사체가 α, β, γ 방향으로 방사하는 형태로 이루어지도록 구성한다.

이때, 상기 다중 안테나(120)는 방사체 간 격리도 특성과 전파 특성을 위하여 섹터 간 방사체의 빔 폭(beam width)을 일정 각도(예를 들어, 120도) 유지하도록 구성한다.

또한, 상기 다중 안테나(120)는 다이폴(dipole) 구조를 이용하여 각 섹터 별로 방사체를 구성할 수 있다.

도 2는 다이폴 안테나의 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 다이폴 안 테나의 단면을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 다중 안테나(120)는 소정의 연결 부재(예를 들어, C-clip contact)(220)를 이용하여 상기 인쇄회로기판(110)의 일 면에 상기 방사체(210)를 실장한다.

도 3을 참조하면, 상기 방사체(210)는 공진 역할을 하는 방사 선로와, 상기 방사 선로의 전류 분포를 평형화 하는 발룬(BALUN, balance to unbalance) 선로(313)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 방사 선로는 다이폴 부분에 해당하는 것으로, 접지(ground) 부분(111)에 연결되는 제1 선로(311)와, 급전(feed) 부분에 연결되는 제2 선로(312)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 발룬 선로(313)는 상기 제1 선로(311)와 제2 선로(312) 간 전류 분포의 불균형을 평형이 되도록 하는 것으로, 일단을 상기 제2 선로(312)에 연결하고 타단을 상기 접지 부분(111)에 연결하여 형성할 수 있다.

본 발명의 다중 안테나(120)는 다이폴 부분에 상기 접지 부분(111)과 연결된 발룬 선로(313)를 형성하므로 다이폴 부분의 불평형 전류 분포에서 발생할 수 있는 빔 틸팅(tilting) 부분을 제거할 수 있으며 이를 통해 원하는 빔 방향을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 방사 선로는 폴디드 다이폴(folded dipole), 보-타이 다이폴(bow-tie dipole) 등의 형태로 구성할 수 있다.

다시 말해, 도 4와 같이 상기 다이폴 부분(410)을 제1 선로(411)와 제2 선 로(412)를 포함한 폴디드 형태로 구성하고 상기 다이폴 부분(410)의 일 측에 발룬 선로(413)를 형성할 수 있다.

또한, 도 5와 같이 상기 다이폴 부분(510)을 제1 선로(511)와 제2 선로(512)를 포함한 보-타이 형태로 구성하고 상기 다이폴 부분(510)의 일 측에 발룬 선로(513)를 형성할 수 있다.

특히, 본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 방사체(210)에 연결하고자 하는 접지 부분(111)으로 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성된 접지 부분을 이용할 수 있다. 즉, 상기 다중 안테나(120)에서 필요한 접지 부분(111)을 별도로 형성하지 않고 상기 인쇄회로기판(110)의 접지 부분을 공용으로 사용할 수 있다.

본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 인쇄회로기판(110)의 접지 부분(111)을 이용하므로 안테나의 간섭을 최소화할 수 있으며, 상기 접지 부분(111)을 인쇄회로기판(110)과 동일한 면으로 제작하므로 안테나의 높이를 최소화할 수 있다.

또한, 상기 방사체(210)의 급전부(feeder)를 형성하기 위해 상기 제2 선로(312)에 연결하고자 하는 급전 부분을 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성하여 이용할 수 있다.

본 발명의 다중 안테나(120)는 필요한 급전 부분을 상기 인쇄회로기판(110)에 형성하므로 안테나의 제작 면적 및 단가를 줄일 수 있다.

그리고, 본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 방사체(210)의 급전 부분을 각 섹터 별로 상기 인쇄회로기판(110)에 각각 형성할 경우 상기 방사체(210) 별로 전원을 분리하여 제어할 수 있다.

상기한 구조의 다중 안테나(120)는 무선 통신을 기반으로 한 통신 장치의 안테나로 적용할 수 있으며, 상기 통신 장치의 회로 부분인 인쇄회로기판의 일 면에 복수의 방사체(210)를 실장할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(610)에 각 방사체(210)의 빔 방향과 대응하도록 복수의 섹터를 구분하여 상기 섹터에 해당하는 안테나 영역(domain)(620)을 형성할 수 있으며, 상기 안테나 영역(620) 이외의 영역에 회로 부분인 부품 실장 영역(630)을 형성할 수 있다.

즉, 상기 통신 장치 내 인쇄회로기판(610)의 일 면에 상기 부품 실장 영역(630)과 함께 상기 다중 안테나(120)를 설치하기 위한 안테나 영역(620)을 형성할 수 있다.

이때, 실드(shield) 기법 등을 이용하여 상기 부품 실장 영역(630)과 안테나 영역(620) 간 또는 서로 다른 위치의 안테나 영역(620) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.

따라서, 본 발명은 다중 안테나를 중계기에 적용함으로써 통신 단말기의 위치를 파악한 후 원하는 섹터의 안테나를 이용하거나 통신 단말기의 이동시 섹터 간 상호 제어를 통해 다른 섹터의 안테나를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 2는 다이폴 안테나의 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2의 다이폴 안테나의 단면을 도시한 도면이다.

도 4는 폴디드 다이폴 안테나의 단면을 도시한 도면이다.

도 5는 보-타이 다이폴 안테나의 안면을 도시한 도면이다.

도 6은 인쇄회로기판 상의 안테나 영역과 부품 실장 영역을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 인쇄회로기판

111: 접지 부분

120: 다중 안테나

210: 방사체

311: 제1 선로

312: 제2 선로

313: 발룬 선로

Claims

복수의 섹터로 구분되어,

각 섹터 별로 서로 다른 빔 방향(beam direction)을 갖도록 형성된 방사체

를 포함하는 다중 안테나.
제1항에 있어서,

상기 방사체는,

상기 섹터 간 동일한 빔 폭(beam width)을 갖는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,

상기 방사체는,

공진 역할을 하는 방사 선로와,

상기 방사 선로의 전류 분포를 평형화하는 발룬(BALUN) 선로

를 포함하는, 다중 안테나.
제3항에 있어서,

상기 방사체는,

인쇄회로기판 상에 실장하거나 스트립 라인(strip line)으로 형성하는, 다중 안테나.
제3항에 있어서,

상기 방사 선로는,

다이폴(dipole) 구조를 갖는, 다중 안테나.
제3항에 있어서,

상기 방사 선로는,

폴디드 다이폴(folded dipole), 보-타이(bow-tie dipole) 중 어느 하나의 구조를 갖는, 다중 안테나.
제3항에 있어서,

상기 방사 선로는,

접지(ground) 부분에 연결되는 제1 선로와,

급전(feed) 부분에 연결되는 제2 선로

로 구성된, 다중 안테나.
제7항에 있어서,

상기 발룬 선로는,

상기 제1 선로와 제2 선로 간 전류 분포의 불평형을 평형화 하기 위해 일단이 상기 제2 선로에 연결되고 타단이 상기 접지 부분에 연결되는, 다중 안테나.
제7항에 있어서,

상기 접지 부분은,

인쇄회로기판의 접지 부분을 이용하는, 다중 안테나.
제7항에 있어서,

상기 급전 부분은,

인쇄회로기판 상에 형성하는, 다중 안테나.
제1항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 다중 안테나를 포함하는 통신 장치.