Design of Antenna for Beam Scanning for Dual-Band base station

이중대역 기지국용 빔 스캔 안테나 설계

It is needed to use the beam scanning to control the cell coverage of the base station considering operation conditions, season, time period, radiation character and mobility of customers and vehicles for varied wireless communication service and quality improvement. This paper proposes a mobile antenna system which can obtain the characteristics of the beam scanning by controlling the directivity depending on the operation condition. Radiation block is made of 2 sub-array of $1\times3$ patched antennas for ITS of 5.8GHZ bandwidth with the gain of 13dBi, and of 2 sub-array of single patched antenna for WiBro of 2.3GHZ bandwidth with the gain of 12dBi. RF module is made of a switch, an amplifier, a PAD, a 3-Bit phase shifter, and a power divider. The system is able to control the beam tilting with electronic methode by using 3-bit phase shifter$(45^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ})$.

기지국 및 중계기를 통한 다양한 무선 통신 서비스 및 통화품질 개선을 위해서는 사용 환경과 계절 및 시간대에 따른 전파의 특성과 차량 및 고객의 유동 특성 등을 감안한 기지국 안테나의 셀 영역 제어가 필요하다. 본 논문은 사용 환경 조건에 따라 특정 방향으로 지향 이득을 제어하여 빔 스캔 특성을 얻을 수 있는 이중 대역 기지국 안테나 시스템을 제안하고 이를 구현하였다. 제작된 안테나의 방사부는 5.8GHz 대역의 ITS용 $1\times3$ Sub-Array 2개와 2.3GHz 대역의 WiBro용으로 Single 방사소자 2개로 구성된다. 각각은 ITS용 13dBi, WiBro용 12dBi의 이득을 얻었다. RF Mdodule은 스위치, 증폭기, PAD, 3-Bit 위상천이기, Power Divider로 구성했다. 위상은 $45^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ}$의 3-Bit 위상 천이기를 사용함으로써, 빔 스캔 범위는 ITS용으로 $0^{\circ}$에서 최대 $19^{\circ}$까지, WiBro용으로 $0^{\circ}$에서 최대 $45^{\circ}$까지 전자식 제어가 가능하도록 설계하였고, 제작 측정하여 설계치와 비교 분석하였다.