KR20120078646A

KR20120078646A - 450 ＭＨｚ 도너 안테나

Info

Publication number: KR20120078646A
Application number: KR1020110147042A
Authority: KR
Inventors: 헬마이 빈 바스리 리잘; 빈 아스로킨 아즈하리; 빈 잠루스 노르만; 빈 아바스 아나스
Original assignee: 텔레콤 말레이시아 베르하드
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-07-10
Also published as: US8593364B2; US20120169561A1; KR101400537B1; MY154192A

Abstract

본 발명은, 상면과 저면을 구비하는 베이스 플레이트와, 플라스틱 홀더를 통해 상기 베이스 플레이트의 상기 상면 상에 장착된 절첩형(folded) 다이폴 안테나의 어레이 - 상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이는 격자 형태로 배열됨 - 와, 상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이를 커넥터에 집합적으로 피드하도록 전기적으로 접속하기 위해 상기 저면 상에 규정되는 피드 네트워크를 포함하고, 상기 절첩형 다이폴 안테나 각각은 기판을 포함하고, 상기 기판은 상기 절첩형 다이폴 안테나의 여기 암(excitation arm) 및 그라운드 암(ground arm)을 형성하는 상기 기판의 양측에 규정되는 대칭적 구성의 도전 스트립을 갖는 도너 안테나를 제공한다.

Description

450 ＭＨｚ 도너 안테나{450 MHz DONOR ANTENNA}

본 발명은 450 MHz 도너 안테나에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 높은 지향성 및 높은 게인을 얻는 능력을 구비함과 함께 450~470 MHz 범위의 주파수를 수신하도록 적응된 평면형 도너 안테나에 관한 것이다.

원격통신용의 휴대형 무선 디바이스의 사용이 수년에 걸쳐 증가되어 오고 있다. 이러한 원격통신에 대한 요구가 또한 점점 보편화되어 가정 및 직장과 같은 영역에서 볼 수 있다. 그러하므로, 농촌 지역이더라도 무선 원격통신을 필요로 하는 사람들의 요구를 충족시키는 일이 증가되고 있다.

450 MHz 주파수 대역 커버리지(coverage)의 CDMA 2000의 증명된 효율 및 성능은 CDMA 450이다. CDMA 450은 통신 기술에 있어서 급속히 생겨난 카테고리들 중 하나이다. 이것은 사용자가 낮은 주파수 및 장거리 커버리지가 요구되는 에리어에서 원격통신 커버리지를 받을 수 있게 한다. 농촌 지역으로의 빈번한 여행자 및 농촌 지역 거주자인 유저가 일례가 될 것이다. 상기 증명된 효율 및 성능은 CDMA 기지국으로부터 저주파수 신호를 수신하고 송신할 수 있는 안테나에 대한 수요를 증가시킨다.

리피터(repeater) 안테나 시스템은 안테나를 통한 광범위한 에리어 커버리지를 제공하여 보다 먼 거리에서의 신호 수신을 달성한다. 전형적으로, 리피터 안테나 시스템은 도너 안테나, 증폭기 및 서비스 안테나를 포함한다. 이 리피터 안테나 시스템은 부근의 기지국으로부터 상기 도너 안테나를 통해 인커밍 신호를 수신하고, 이를 상기 증폭기를 통해 증폭한 후, 그 증폭된 신호를 상기 서비스 안테나를 통해 방송한다.

따라서, 450~470 MHz의 운용 주파수를 지원가능한, 리피터 안테나 시스템에 대해 최대의 신호 및 커버리지를 얻는 안테나에 대한 필요에 대한 요구가 존재함을 알 수 있다. 이 설계는, 기존 종래 기술과 비교할 때, 낮은 운용 주파수의 양호한 커버리지 및 양호한 전압 스탠딩 웨이브 비율(VSWR)을 갖는 높은 게인 및 높은 지향성을 달성한다.

평면형 안테나인, CDMA 450 시스템을 지원가능한 도너 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도너 안테나는 베이스 플레이트, 절첩형 다이폴 안테나의 어레이 및 피드 네트워크를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상면과 저면을 구비하는 베이스 플레이트와, 플라스틱 홀더를 통해 상기 베이스 플레이트의 상기 상면 상에 장착된 절첩형(folded) 다이폴 안테나의 어레이 - 상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이는 격자 형태로 배열됨 - 와, 상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이를 커넥터에 집합적으로 피드하도록 전기적으로 접속하기 위해 상기 저면 상에 규정되는 피드 네트워크를 포함하고, 상기 절첩형 다이폴 안테나 각각은 기판을 포함하고, 상기 기판은 상기 절첩형 다이폴 안테나의 여기 암(excitation arm) 및 그라운드 암(ground arm)을 형성하는 상기 기판의 양측에 규정되는 대칭적 구성의 도전 스트립을 갖는 도너 안테나가 제공된다.

일 실시형태에서, 상기 격자 형태는 절첩형 다이폴 안테나의 4×5 어레이를 포함한다.

다른 실시형태에서, 상기 절첩형 다이폴 안테나 각각은 상기 베이스 플레이트에 대해 수직으로 장착된다.

또 다른 실시형태에서, 상기 여기 암 및 상기 그라운드 암의 양방은 대칭적인 도전 스트립 구성에 적응적이며, 상기 기판의 각 측면 상의 상기 도전 스트립은, 중심 도전 레그를 갖는 m자 형상의 도전 스트립과, 대칭적으로 구성된 두 절첩형 암을 포함하고, 상기 중심 도전 레그는 상기 두 절첩형 암보다 폭이 가늘다. 상기 접철형 다이폴 안테나는 중심 코어를 상기 기판을 통해 연장시켜서 일단에서 상기 여기 암, 및 상기 그라운드 암의 상기 중심 도전 레그를 따라 납땜된 금속 쉴드와 접속하는 동축 케이블을 더 포함하고, 상기 동축 케이블의 타단은 상기 베이스 플레이트를 통해 연장하여 상기 베이스 플레이트의 저면측 상의 피드 네트워크에 전기적으로 접속한다. 상기 m자 형상의 도전 스트립은 상기 m자 형상의 도전 스트립의 대칭적으로 구성된 절첩형 암을 제1 도전 스트립과 제2 도전 스트립으로 분리하는 간극을 한정하고, 상기 제1 도전 스트립은 역 U자 형상 도전 스트립을 형성하는 상기 중심 도전 레그 및 상기 대칭적으로 구성된 절첩형 암 중 하나를 포함하고, 상기 제2 도전 스트립은 L자 형상 도전 스트립을 형성하는 다른 대칭적으로 구성된 절첩형 암을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 각각의 절첩형 다이폴 안테나는 이웃한 안테나로부터 대략 200~400 mm 이격되어 있다.

또한, 상기 절첩형 다이폴 안테나의 각 열(row)은 이웃한 열로부터 대략 150~400 mm 이격되어 있다.

또 다른 실시형태에서, 상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이는 직사각형 격자 배열로 배열된다.

또 다른 실시형태에서, 상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이는 삼각형 격자 배열로 배열된다.

또 다른 실시형태에서, 상기 피드 네트워크는 인쇄 회로 기판 상에 형성될 수 있다. 상기 피드 네트워크는 상기 절첩형 다이폴 안테나를 집합적으로 접속하여 상기 커넥터에 공급하는 복수의 파워 디바이더를 포함한다. 또한, 복수의 상기 파워 디바이더는 또한, 모듈을 형성하도록 마이크로스트립 라인으로 형성될 수 있다. 상기 절첩형 다이폴 안테나의 각 이웃한 쌍은 하나의 파워 디바이더에 접속된다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 비제한적인 실시형태를 통해 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 도너 안테나를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 도너 안테나의 전면도이다.
도 3은 도 1의 도너 안테나의 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 직사각형 격자 배열로 배열된 복수의 절첩형 다이폴 안테나를 구비한 도 1의 도너 안테나의 평면도를 예시한다.
도 5는 본 발명의 대안의 실시형태에 따른 삼각형 격자 배열로 배열된 복수의 절첩형 다이폴 안테나를 구비한 도 1의 도너 안테나의 평면도를 예시한다.
도 6은 도 1에 도시된 절첩형 다이폴 안테나의 개별 유닛을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 절첩형 다이폴 안테나의 전면도이다.
도 8은 절첩형 다이폴 안테나의 측면도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 도 1에 도시된 도너 안테나의 베이스 플레이트 아래 위치된 피드 네트워크를 나타내는 도면이다.

다수의 특정한 실시형태 및 대안의 실시형태에 대한 이하의 설명은, 본 발명의 발명적 특징을 이해하도록 제공된다. 그러나, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명은 이러한 특정한 상세 없이도 실시될 수 있음을 알 수 있다. 일부 상세는 본 발명을 불명료하지 않게 하기 위해 길게 기술되지 않을 수도 있다. 참조의 편의를 위해, 도면에 공통인 동일하거나 유사한 구성요소를 언급하는 경우, 도면에 걸쳐 동일한 참조 부호를 사용한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 도너 안테나(100)를 도시한다. 도너 안테나(100)의 사시도를 나타내고 있는 도 1은, 450~470 MHz의 주파수 범위, 즉, CDMA 450에서 운용하는 CDMA 2000에 대해 사용할 수 있는 지향성 안테나를 제공한다. 도너 안테나(100)는 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)와 베이스 플레이트(102)를 포함한다. 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101)는 실질적으로 역 T자 형상 단면을 형성하는 플라스틱 홀더(103)의 도움으로 베이스 플레이트(102)에 대해 수직으로 장착된다. 플라스틱 홀더(103)에 대해서는 추후 상세히 설명하기로 한다. 도 1에 도시한 바와 같은 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)는 직사각형 격자 배열로 배열된다. 도 4에는, 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)의 직사각형 격자 배열에 대한 보다 명확한 사시도가 나타내어져 있다. 또한, 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 삼각형 격자 배열로 배열될 수도 있다.

계속해서 도 1을 참조하면, 베이스 플레이트(102)는 알루미늄으로 만들어질 수 있는데, 왜냐하면 알루미늄은 경량이고 형성하기가 쉽기 때문이다. 베이스 플레이트(102)는 도너 안테나(100)에 대한 리플렉터로서 기능하고, 도너 안테나(100)를 지향성 안테나로 만든다. 일반적으로, 지향성 안테나는 동일하거나 유사한 구성의 비지향성 안테나보다 높은 게인을 제공한다. 베이스 플레이트(102)의 치수는, VSWR에 대해 적은 영향을 일으키면서 방사(radiation) 패턴의 빔폭을 제어한다. VSWR은 로드가 그것을 구동하는 회로에 얼마나 잘 매칭되는지를 측정하는 전압비이다. 도너 안테나(100)의 빔폭은 안테나 게인에 영향을 준다. 이에 따라서, 베이스 플레이트의 사이즈 변경은, 도너 안테나(100)에 대해 상이한 성능을 제공할 수 있다. 베이스 플레이트(102)의 사이즈는 요구되는 절첩형 다이폴 안테나(101)의 수 및 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이의 거리에 의존한다. 절첩형 다이폴 안테나(101)들 사이의 거리가 운용 주파수의 반파장 정도일 것이 요구된다. 본 실시형태에서, 지향성 도너 안테나(100)는 30°± 10° 정도의 수평 빔폭과, 18°± 10° 정도의 수직 빔폭을 갖는다. 도너 안테나(100)는 대략 15dB의 게인을 갖는다. 베이스 플레이트(102)의 전체 길이는 대략 1800 mm이고 그 전체 폭은 800 mm이다.

도 2는, 도 1에 도시한 도너 안테나(100)의 전면을 나타낸다. 도 2에 도시된 본 예에서, 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)는 직사각형 격자 배열로 배열된다. 도너 안테나(100)의 직사각형 격자 배열은, 도너 안테나(100)의 일례로서, 베이스 플레이트(102) 상에 수직으로 배치된 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101)를 4열 5행(4×5) 배열로 배열한다.

수평 및 수직 빔폭은, 절첩형 다이폴 안테나(101)의 어레이 사이즈에 의존한다. 절첩형 다이폴 안테나(101)의 수평 및 수직 축에서의 배열에 있어서의 변경은 또한, 도너 안테나(100)의 전체 게인을 변동시킬 수 있다.

도너 안테나(100)의 전면은 4열로 배열된 절첩형 다이폴 안테나(101) 중 4개를 도시하고 있다. 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101)는 등거리로 떨어져 배치된다. 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이의 거리는 당해 안테나의 운용 주파수의 반파장 정도여야 한다. 안테나 설계 분야에 있어서, 안테나로부터의 방사의 방향 의존성은 방사 패턴으로서 더 잘 알려져 있다. 도너 안테나(100)의 방사 패턴의 빔폭은 또한, 당해 어레이 사이즈에서의 각 축(수직 또는 수평)에서의 절첩형 다이폴 안테나(101)의 수 및 각 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이의 거리에 의존한다. 또한, 각 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이의 거리는 도너 안테나(100)의 전체 게인에도 영향을 준다. 두 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이의 거리는, 각 열에서 라인으로 배열된 그들 중심으로부터 측정된 거리는 대략 200~400 mm이고, 각 행에서 라인으로 배열된 그들 중심으로부터 측정된 거리는 대략 400~500 mm이다. 마찬가지로, VSWR에 대한 영향은, 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101)가 서로 매우 가까이 배치되지 않는 한, 무시할 수 있다.

도 3은 도 1의 도너 안테나(100)의 측면도를 나타낸다. 도너 안테나(100)의 측면도는 5행으로 배열된 절첩형 다이폴 안테나(101)를 도시한다. 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101)는 또한, 등거리로 떨어져 배열되며, 그 거리는 도너 안테나(100)의 전체 게인 및 방사 패턴 빔폭에도 영향을 준다. 일 열에 있어서의 두 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이의 거리는 대략 200~400 mm 떨어져 있다.

도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 직사각형 격자 배열로 배열된 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)를 구비한 도 1의 도너 안테나(100)의 평면도를 예시한다. 이 배열은, 도너 안테나(100)의 다른 사시도를 보여주는 도 2~도 3에서 본 바와 마찬가지이다.

도 5는 본 발명의 대안의 실시형태에 따른 삼각형 격자 배열로 배열된 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)를 구비한 도 1의 도너 안테나(101)의 평면도를 예시한다. 마찬가지로, 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101)는, 4열 5행(4×5) 배열로, 베이스 플레이트(102) 상에 수직으로 배치된다. 각 열의 라인에 배열된 두 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이의 거리는 대략 150~350 mm이며, 또한 각 행의 라인에 배열된 두 절첩형 다이폴 안테나 사이의 거리는 대략 400~500 mm이다.

도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 1에 도시한 바와 같은 절첩형 다이폴 안테나(600)의 개별 유닛을 도시한다. 절첩형 다이폴 안테나(600)는 인쇄 회로 기판(PCB)(601), 동축 케이블(602), 플라스틱 홀더(603) 및 베이스 플레이트(604)를 포함한다. 절첩형 다이폴 PCB(601)는, 실질적으로 역 T자 형상 단면을 형성하는 플라스틱 홀더(603)를 통해 베이스 기판(604)에 대해 수직으로 장착된다. 동축 케이블(602)은 일단에서 절첩형 다이폴 PCB(601)에 납땜되고, 베이프 플레이트(104)의 중심을 향해 연장한다. 베이스 플레이트(604)와 함께 배치된 절첩형 다이폴 안테나(600)는 도너 안테나(100)의 게인에 있어서의 증가와 함께 지향성 안테나가 된다.

계속해서 도 6을 참조하면, 절첩형 다이폴 PCB(601)는, 당해 절첩형 다이폴 PCB(601)의 양 "다이폴 암" 위에 규정된 도전 스트립(605)을 구비한 실질적으로 직사각 형상의 마이크로스트립 안테나이다. 이하, 도전 스트립의 구성에 대해 추가적으로 상세히 설명한다. 플라스틱 홀더(603)는 웹(web)(608)에 연결된 상측 플랜지(606)와 하측 플랜지(607)을 갖는 I-빔 형상 플라스틱 편을 포함한다. 상측 플랜지(606)로부터 웹(608) 내로 절개된 슬롯(609)이 그 사이에 절첩형 다이폴 PCB(601)를 수용하기 위해 규정된다. 플라스틱 홀더(603)의 일측은, 절첩형 다이폴 PCB(601)의 하나의 다이폴 "암"에 부착될 때, 동축 케이블(602)이 관통하여 지나갈 수 있게 하기 위한 절개 에리어(610)을 갖는다. 베이스 기판(604)에 절첩형 다이폴 PCB(601)를 고정하기 위한 지지체로서 사용될 수 있는 플라스틱 홀더(603)는 예를 들어 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)으로 만들어질 수 있다. 베이스 플레이트(604)에는 관통 구멍(611)에 더 제공되어 동축 케이블(602)을 허용한다.

도 1에 도시된 바와 같은 도너 안테나(100)를 만들기 위해 복수의 절첩형 다이폴 안테나(600)가 베이스 기판(604) 상에 배치될 것이므로, 베이스 플레이트(604) 상에 복수의 관통 구멍이 요구된다.

도 7은, 도 6에 도시된 절첩형 다이폴 안테나(600)의 전면도를 도시하는데, 이 도면에는 도전 스트립을 형성하는 요소가 개별 치수로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 절첩형 다이폴 PCB(601)은 베이스 플레이트(604) 상에 수직으로 장착된다. 장착될 때, 플라스틱 홀더(603)의 하측 플랜지(607)은 베이스 플레이트(604)에 부착된다. 절첩형 다이폴 PCB(601)는 슬롯(609)을 거쳐 플라스틱 홀더(603) 사이에 개재된다. 필요할 경우, 절첩형 다이폴 PCB(601)는 플라스틱 홀더(603)의 스냅-인 핀 등을 통해 플라스틱 홀더(603)에 추가로 고정될 수도 있다. 동축 케이블을 절첩형 다이폴 PCB(601)과 베이스 플레이트(604)에 부착될 때, 절개 에리어(610)는 동축 케이블(602)이 플라스틱 홀더(603)를 통해 지나가서 베이스 플레이트(604)에 도달할 수 있도록 한다.

계속해서 도 7을 참조하면, 절첩형 다이폴 PCB(601)는, 제각기 안테나 소자를 구성하는 절첩형 다이폴 PCB(601)의 기판의 각면에 형성된 두 개의 대칭형 "m"자 형상 도전 스트립을 포함한다. "m"자 형상 도전 스트립의 일측은 그라운드 평면으로서 기능하고, 타측은 무선 신호를 송신하는 안테나 소자로서 기능한다. 각각의 "m"자 형상 도전 스트립은 절첩형 다이폴 PCB(601)의 기판을 따라 규정된 두꺼운 두께의 스트립과, 이 두꺼운 두께의 스트립의 중심으로부터 하방으로 연장하여 기판의 반대측으로 향하는 얇은 두께의 스트립(701)으로 구성된다. 얇은 두께의 스트립(701)은 절첩형 다이폴 안테나(600)의 임피던스를 요구되는 신호원과 정합시키기 위해 사용될 수 있다. 본 실시형태에서, 얇은 두께의 스트립(701)의 길이는 대략 62 mm이고, 그 폭은 대략 5 mm이다. 얇은 두께 스트립(701)은 플라스틱 홀더(603)에 도달하기 전에 끊어진다. "m"자 형상의 도전 스트립은 제1 도전 스트립(702)와 제2 도전 스트립(703)을 더 포함한다. 제1 도전 스트립(702) 및 제2 도전 스트립(703)은, 제1 도전 스트립(702)이 역"L"자 형상 스트립을 규정하고 제2 도전 스트립(703)이 역 "U"자 형상 스트립을 규정하는 방식으로, 간극(704)에 의해 분리되어 있다. 용이한 참조를 위해, 전체 "m"자 형상 도전 스트립은 평균 길이 L(705), 폭 W(706) 및 높이 H(707)에 의해 측정된다. 본 실시형태에서 안테나의 임피던스를 매칭시키기 위해, 도전 스트립의 치수는 L(705)에 있어 대략 240 mm, 두꺼운 도전 스트립의 W(706)에 있어 대략 24 mm, 그리고 H(707)에 있어 대략 200 mm 가 될 수 있다.

언급한 바와 같이, 길이 L(705)는 절첩형 다이폴 안테나(600)의 요구되는 운용 주파수의 반파장에 의존한다. 바람직하게는, 길이 L(705)은 반파장의 정수배와 동등해야 한다. 마찬가지로, 폭 W(706)은 또한, 원하는 운용 주파수를 채용하기 위한 매칭 임피던스에 따라 변동을 받게 된다.

계속해서 7을 참조하면, 동축 케이블(602)은 일단에 상측 터미널(708)과 타단에 하측 터미널(709)을 포함한다. 상측 터미널(708)은 절첩형 다이폴 PCB(601)의 상측 에지를 향한 말단(710)에 납땜된다. 동축 케이블(602)의 금속 쉴드는 얇은 폭 스트립(701)을 따라 납땜되고 관통 구멍(711)을 통해 연장한다. 하측 터미널(709)은 서브미니어쳐 버전 A(SMA) 암 커넥터 등의 커넥터에 의해 종결된다

도 8은, 역 T자 형상 단면이 도시된, 절첩형 다이폴 안테나(600)의 측면도를 나타낸다. 동축 케이블(602)은, 제1 도전 스트립(702)과 제2 도전 스트립(703)이 규정되어 있는 "그라운드 암"에서 절첩형 다이폴 PCB(601)에 납땜된다. 동축 케이블(602)의 코어 도전체는 절첩형 다이폴 PCB(601)를 통해 연장하고 절첩형 다이폴 PCB(601)의 타방측에서 "여기 암"과 전기적으로 접속되며, 동축 케이블(602)의 금속 쉴드는 "그라운드 암"측에서 얇은 스트립에 전기적으로 접속된다. 동축 케이블(602)은 얇은 스트립 라인을 따라 하방으로 뻗으며 베이스 플레이트(604)의 관통 구멍(61)을 통해 연장하는 절첩형 다이폴 PCB(601)의 "그라운드 암"측을 종국적으로 접지하는 커넥터에 의해 종결된다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태로서 도 1에 도시한 도너 안테나(100)의 베이스 플레이트(102) 아래에 위치되는 피드 네트워크(900)를 나타낸다. 도 9에 도시한 바와 같이 피드 네트워크(900)는 직사각형 격자 배열을 따른다. 피드 네트워크(900)는 복수의 반강체(semirigid) 동축 케이블(901), 복수의 파워 디바이더(902) 및 독일 표준 규격(DIN) 커넥터(903)를 포함한다. 피드 네트워크(900)는, 피드 네트워크(900)으로부터 방사될 수 있는 임의의 방사를 고립시키려는 목적으로 베이스 플레이트 아래에 설정되어, 복수의 절첩형 다이폴 안테나(101)로부터의 방사에 간섭을 저감한다.

다른 실시형태에 따르면, 피드 네트워크(900)는 PCB 상에 형성될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 파워 디바이더는 모듈을 생성하도록 마이크로스트립 라인으로 형성될 수 있다.

각각의 절첩형 다이폴 안테나(101)를 접속하는 반강체 동축 케이블(901)은 동일한 길이이며, 따라서 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101) 간의 위상차는 존재하지 않는다. 위상차가 있으면 안테나 방사 패턴 왜곡을 초래하기 때문에, 각각의 절첩형 다이폴 안테나(101) 간의 위상차가 없도록 하는 것이 최적이다. 파워 디바이더(902)는 라디오 주파수(RF) 입력 파워를 절첩형 다이폴 안테나(101) 사이에 소정의 파워 비율로 분할하도록 동작한다. 도너 안테나(100)에 대한 높은 게인 및 높은 전-후 비율의 측면에서, 최적의 방사 패턴을 얻기 위한 방사 패턴 합성은 파워 디바이더(902)의 설계를 규정한다. 파워 디바이더(902)의 설계에 있어서의 다른 요인은 입력 포트와 출력 포트 사이의 임피던스를 정합시킨다. DIN 커넥터(903)는 아날로그 애플리케이션에서 전형적으로 사용되는 커넥터이다. 일례로서 사용되는 DIN 커넥터(903)는 7/16 DIN 커넥터이다. DIN 커넥터(903)는 도너 안테나(100)의 좌측 바깥에 접속되고 반강체 동축 케이블(901)에 크림프된 T자 형상 박스이다. 반강체 동축 케이블(901), 파워 분할기(902) 및 DIN 커넥터(903)는 모두 접속되어 도너 안테나(100)의 피드 네트워크(900)를 형성한다.

계속해서 도 9를 참조하면, 이상 설명한 바와 같이, 직사각형 격자는 4열 5행으로 배열된 절첩형 다이폴 안테나(101)의 어레이를 포함한다. 각 행에서, 인접한 절첩형 다이폴 안테나(101)의 쌍은, 그 동축 케이블(602) 각각이 관통 구멍(610)을 통과한 상태에서, 하나의 파워 디바이더(902)에 접속된다. 이에 따라, 각 행의 4개의 절첩형 다이폴 안테나(101)는 두 개의 파워 디바이더(902)를 필요로 한다. 또한, 2쌍의 절첩형 다이폴 안테나(101)를 접속하는 두 파워 디바이더(902)는 다른 파워 디바이더(902)에 함께 접속된다.

각 도너 안테나(100)에 5행이 주어졌다고 하면, 다섯개 많은 파워 디바이더(904)가 요구될 것이다. 이를 따라, 절첩형 다이폴 안테나(101)의 행의 두 외측 쌍의 파워 디바이더(904)는 추가의 각 파워 디바이더(902)와 함께 접속된다. 중앙 행의 파워 디바이더는 이어서 또 다른 파워 디바이더(902)를 통해 외측 행의 쌍의 파워 디바이더(902) 중 하나에 접속된다. 최종적으로, 3개의 행이 접속된 파워 디바이더(902)는, 절첩형 다이폴 안테나(101)의 남은 행의 쌍을 마지막 파워 디바이더(902)와 접속하는 파워 분할기(902)에 접속된다. 마지막 파워 디바이더(902)는 DIN 커넥터(903)로 종결되어 피드 네트워크를 형성한다. 절첩형 다이폴 안테나(101)와 파워 디바이더(902) 사이, 그리고 각 파워 디바이더(902)들 사이의 접속은, 반강체 동축 케이블(901)을 통한다.

도너 안테나(100)의 VSWR은 1.5 미만이다. 지향성 안테나의 전방과 후방 사이의 파워 게인을 측정한 전방-후방 비율은, 33 dB보다 크다. 본 발명은 더 나은 전방-후방 비율을 얻어서 다른 재래식 설계의 CDMA 450에 비해 노이즈를 감소시킬 수 있다.

본 실시형태에서의 도너 안테나(100)의 치수는, 동일한 450~470 MHz 범위에서 동작하는 다른 재래식 설계의 안테나와 달리, 통신 타워, 지붕 위의 수직면 및 모노폴 타워에 고정하기에 적합하다. 도너 안테나(100)의 총중량은 대략 40Kg 이하이다.

본 발명은, 수직 및 수평축으로의 도너 안테나(100)를 증가시키는, 수직 및 수평축에서의 절첩형 다이폴 안테나(101)의 배열을 채택함으로써, 전방-후방 비율 및 게인을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 도너 안테나(100)의 피드 네트워크(900)에서 방사 패턴 합성을 실현함으로써 게인 및 프론트-백 비율을 개선시킬 수 있다. 방사 패턴의 지향성이 보다 집중되므로, 도너 안테나(100)의 게인을 증가시키고 도너 안테나(100)의 백 방사를 감소시킨다. 도너 안테나(100)는 평면형 안테나이며, 이것은 450 MHz 주파수와 같이 저 주파수 안테나에 대해서는 흔하지 않다. 도너 안테나(100)는 CDMA 450 주파수의 양호한 커버리지 및 양호한 VSWR과 함께 높은 게인 및 높은 지향성을 달성한다.

상기한 설명은, 본 발명의 양태들이 어떻게 구현될 수 있는지에 관한 예를 통해 본 발명의 여러 실시형태를 설명한다. 구체적인 실시형태를 설명 및 도해하였지만, 본 발명의 범주로부터 일탈하지 않는 한, 본 발명에 많은 변경, 수정, 변화를 가하고 이들을 조합시킬 수 있음을 알 수 있다. 상기한 예들, 실시형태들, 지시 시멘틱스(instructions semantics) 및 도면은 유일한 실시형태로 생각해서는 안 되며, 뒤따르는 특허청구범위에 의해 규정된 본 발명의 융통성과 이점을 설명하기 위해 제시된 것이다.

Claims

상면과 저면을 구비하는 베이스 플레이트와,
플라스틱 홀더를 통해 상기 베이스 플레이트의 상기 상면 상에 장착된 절첩형(folded) 다이폴 안테나의 어레이 - 상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이는 격자 형태로 배열됨 - 와,
상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이를 커넥터에 집합적으로 피드하도록 전기적으로 접속하기 위해 상기 저면 상에 규정되는 피드 네트워크를 포함하고,
상기 절첩형 다이폴 안테나 각각은 기판을 포함하고, 상기 기판은 상기 절첩형 다이폴 안테나의 여기 암(excitation arm) 및 그라운드 암(ground arm)을 형성하는 상기 기판의 양측에 규정되는 대칭적 구성의 도전 스트립을 갖는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 격자 형태는 절첩형 다이폴 안테나의 4×5 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 절첩형 다이폴 안테나 각각은 상기 베이스 플레이트에 대해 수직으로 장착되는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 여기 암 및 상기 그라운드 암의 양방은 대칭적인 도전 스트립 구성에 적응적이며, 상기 기판의 각 측면 상의 상기 도전 스트립은, 중심 도전 레그를 갖는 m자 형상의 도전 스트립과, 대칭적으로 구성된 두 절첩형 암을 포함하고, 상기 중심 도전 레그는 상기 두 절첩형 암보다 폭이 가늘은 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제4항에 있어서,
상기 절첩형 다이폴 안테나 각각은, 중심 코어를 상기 기판을 통해 연장시켜서 일단에서 상기 여기 암, 및 상기 그라운드 암의 상기 중심 도전 레그를 따라 납땜된 금속 쉴드와 접속하는 동축 케이블을 포함하고, 상기 동축 케이블의 타단은 상기 베이스 플레이트를 통해 연장하여 상기 베이스 플레이트의 저면측 상의 피드 네트워크에 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제4항에 있어서,
상기 m자 형상의 도전 스트립은 상기 m자 형상의 도전 스트립의 대칭적으로 구성된 절첩형 암을 제1 도전 스트립과 제2 도전 스트립으로 분리하는 간극을 한정하고, 상기 제1 도전 스트립은 역 U자 형상 도전 스트립을 형성하는 상기 중심 도전 레그 및 상기 대칭적으로 구성된 절첩형 암 중 하나를 포함하고, 상기 제2 도전 스트립은 L자 형상 도전 스트립을 형성하는 다른 대칭적으로 구성된 절첩형 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
각각의 절첩형 다이폴 안테나는 이웃한 안테나로부터 대략 200~400 mm 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 절첩형 다이폴 안테나의 각 열(row)은 이웃한 열로부터 대략 150~400 mm 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이는 직사각형 격자 배열로 배열되는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 절첩형 다이폴 안테나의 어레이는 삼각형 격자 배열로 배열되는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 피드 네트워크는 인쇄 회로 기판 상에 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제1항에 있어서,
상기 피드 네트워크는 상기 절첩형 다이폴 안테나를 집합적으로 접속하여 상기 커넥터에 공급하는 복수의 파워 디바이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제12항에 있어서,
복수의 상기 파워 디바이더는 또한, 모듈을 형성하도록 마이크로스트립 라인으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.
제12항에 있어서, 상기 절첩형 다이폴 안테나의 각 이웃한 쌍은 하나의 파워 디바이더에 접속되는 것을 특징으로 하는 도너 안테나.