特許 7349568 クワッド偏波アンテナモジュールアレイを用いてビームの空間－偏波分離を具現するアンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-13

(45)【発行日】2023-09-22

(54)【発明の名称】クワッド偏波アンテナモジュールアレイを用いてビームの空間－偏波分離を具現するアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/24 20060101AFI20230914BHJP

   H04B 7/0413 20170101ALI20230914BHJP

   H01Q 21/08 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/24

H04B7/0413 320

H01Q21/08

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022521000

(86)(22)【出願日】2020-09-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-06

(86)【国際出願番号】 KR2020012942

(87)【国際公開番号】W WO2021071140

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-04-06

(31)【優先権主張番号】10-2019-0123822

(32)【優先日】2019-10-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2019-0163933

(32)【優先日】2019-12-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0034821

(32)【優先日】2020-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】508112782

【氏名又は名称】ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ドゥク ヨン キム

(72)【発明者】

【氏名】ヨン チャン ムン

(72)【発明者】

【氏名】スン ホヮン ソ

(72)【発明者】

【氏名】イン ホ キム

(72)【発明者】

【氏名】オ ソン チェ

【審査官】赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５２９９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１０２８６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１７５１１７１（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０１１－０３０１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５００８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１８８４１８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

Ｈ０１Ｑ ２１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビーム（beam）の空間－偏波分離が可能なアンテナ装置であって、
互いに異なる偏波方向を有する放射素子の信号経路をカップリングした第１及び第２のクワッド（quad）偏波アンテナモジュールを含み、＋４５度偏波と－４５度偏波を有する第１のビーム及び垂直偏波と水平偏波を有する第２のビームを放射するクワッド偏波アンテナモジュールアレイと、
前記第１のビーム及び前記第２のビームが空間上で隣接して形成されるように、信号間の位相を互いに異なるように設定する偏波／分離ビーム成形モジュールを含み、
前記第１のクワッド偏波アンテナモジュールは、
第１の放射素子、前記第１の放射素子に直交する偏波方向を有する第２の放射素子、前記第２の放射素子と４５度の偏波方向差を有する第３の放射素子、及び前記第３の放射素子に直交する偏波方向を有する第４の放射素子を含み、
前記第２のクワッド偏波アンテナモジュールは、
前記第１の放射素子と同じ偏波方向を有する第５の放射素子、前記第２の放射素子と同じ偏波方向を有する第６の放射素子、前記第３の放射素子と同じ偏波方向を有する第７の放射素子、及び前記第４の放射素子と同じ偏波方向を有する第８の放射素子を含む、アンテナ装置。

【請求項2】

前記偏波／分離ビーム成形モジュールは、
前記第１のビームと前記第２のビームが空間上で水平方向に隣接して形成されるように、前記信号間の位相を水平方向に互いに異なるように設定する、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記偏波／分離ビーム成形モジュールは、
前記第１のビームと前記第２のビームが空間上で垂直方向に隣接して形成されるように、前記信号間の位相を垂直方向に互いに異なるように設定する、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第１のクワッド偏波アンテナモジュールは、
前記第３の放射素子を前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の上側又は下側に配置し、前記第４の放射素子を前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の右側又は左側に配置し、
前記第２のクワッド偏波アンテナモジュールは、
前記第７の放射素子を前記第５の放射素子及び前記第６の放射素子の上側又は下側に配置し、前記第８の放射素子を前記第５の放射素子及び前記第６の放射素子の右側又は左側に配置する、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記第１のクワッド偏波アンテナモジュールは、
前記第２のクワッド偏波アンテナモジュールの上側又は下側に配置し、
前記第８の放射素子は、
前記第４の放射素子を前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の右側に配置すると、前記第５の放射素子及び前記第６の放射素子の左側に配置し、前記第４の放射素子を前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の左側に配置すると、前記第５の放射素子及び前記第６の放射素子の右側に配置する、請求項４に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記第１のクワッド偏波アンテナモジュールは、
前記第１の放射素子を前記第３の放射素子及び前記第４の放射素子の左上側又は右下側に配置し、前記第２の放射素子を前記第３の放射素子及び前記第４の放射素子の右上側又は左下側に配置し、
前記第２のクワッド偏波アンテナモジュールは、
前記第５の放射素子を前記第７の放射素子及び前記第８の放射素子の左上側又は右下側に配置し、前記第６の放射素子を前記第７の放射素子及び前記第８の放射素子の右上側又は左下側に配置する、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記第１のクワッド偏波アンテナモジュールは、
第１の交差点を基準に前記第１の放射素子と前記第２の放射素子を互いに交差するように配置し、第２の交差点を基準に前記第３の放射素子と前記第４の放射素子を互いに交差するように配置し、
前記第２のクワッド偏波アンテナモジュールは、
第３の交差点を基準に前記第５の放射素子と前記第６の放射素子を互いに交差するように配置し、第４の交差点を基準に前記第７の放射素子と前記第８の放射素子を互いに交差するように配置する、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記第１の交差点は、
前記第２の交差点と同じ位置に位置し、
前記第３の交差点は、
前記第４の交差点と同じ位置に位置する、請求項７に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアンテナ装置に関し、より詳しくは時間－偏波分離が可能であるだけでなく、アンテナモジュールの面積効率性を向上させることができるクワッド偏波アンテナモジュールと、クワッド偏波アンテナモジュールアレイを用いてビームを空間－偏波分離するアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この部分に記載した内容は単に本発明の背景情報を提供するだけで従来技術を構成するものではない。

【0003】

周波数分割デュプレックス（ＦＤＤ：frequency-division duplex）方式と時間分割デュプレックス（ＴＤＤ：Time-division duplex）方式が、一つの伝送線やアンテナを用いて送受信信号を共有する方法として活用されている。

【0004】

ＴＤＤ方式を用いて送受信信号を共有する従来のアンテナ装置に関する一例を図１に示す。

【0005】

従来のＴＤＤ方式のアンテナ装置は、アンテナ(ＡＮＴ)、フィルタ(Filter)、スイッチ(Ｓ／Ｗ)、パワーアンプ(Power Amplifier、ＰＡ)、低ノイズアンプ(Low Noise Amplifier、ＬＮＡ)、ＡＤコンバータ(図示せず)及び、デジタル信号プロセッサ（ＦＰＧＡ、図示せず）などを含んで成る。

【0006】

ＴＤＤ方式のアンテナＡＮＤは、複数のアンテナモジュールがアレイの形態を有し、アンテナモジュールは、二重偏波アンテナの形態を有する放射素子（二重偏波アンテナモジュール）で構成される。

【0007】

図２に示すように、二重偏波アンテナモジュールは、互いに異なる偏波方向を有する（互いに異なる偏波方向に設定した）２つの放射素子で構成する。各矢印は放射素子を示し、矢印の方向は各放射素子の偏波方向を示し、実線ボックスはアンテナモジュールが占有する領域又は空間を示す。

【0008】

二重偏波アンテナモジュールは、スイッチ(Ｓ／Ｗ)が送信ライン(Ｔｘライン)とつながると信号の送信機能を果たし、スイッチ(Ｓ／Ｗ)が受信ライン(Ｒｘライン)とつながると信号の受信機能を果たす。すなわち、二重偏波アンテナモジュール（さらに、従来のＴＤＤ方式のアンテナ装置）は、スイッチＳ／Ｗの選択的なスイッチング動作によりＴＤＤ機能を具現できる。

【0009】

しかしながら、スイッチング過程を介して送信信号（ダウンリンク信号）又は受信信号（アップリンク信号）で信号損失が発生する可能性があり、受信信号がケーブルを介して装置内の後段に伝達される過程でも信号損失が発生する可能性がある。このような信号損失は、ノイズ指数（Noise Figure、ＮＦ）を悪化させ、無線通信システムのアップリンクカバレッジ（coverage）拡張を制限する問題を引き起こす。

【0010】

前記の問題を解決するために、送信用アンテナモジュール（Ｔｘアンテナモジュール）と受信用アンテナモジュール（Ｒｘアンテナモジュール）を物理的に区分したＴＤＤ方式の新しいアンテナモジュールを最近紹介した。

【0011】

新しいアンテナモジュールに関する一例を図３に示す。図３にて、左側に位置するアンテナモジュールは送信用（Ｔｘ１、Ｔｘ２）アンテナモジュールを表し、右側に位置するアンテナモジュールは受信用（Ｒｘ１、Ｒｘ２）アンテナモジュールを表し、実線ボックスは新しいアンテナモジュール全体が占有する領域又は空間を表す。新しいアンテナモジュールは、送信用と受信用を物理的に区分するため（送信ラインと受信ラインを別途構成するため）、従来のスイッチングによって発生する問題を一部解消する。

【0012】

しかしながら、信号の送信と信号の受信の両方を担っていた単一のアンテナモジュールが、新しいアンテナモジュールでは、互いに異なる２つの構成に物理的に分離される。したがって、新しいアンテナモジュールは、アンテナモジュール自体の面積が増加するという問題が発生する。

【0013】

一般に、アンテナ装置には、複数個のアンテナモジュールから構成されるアンテナモジュールアレイを適用する。さらに、マイモ（multiple-input multiple-output、ＭＩＭＯ）技術の具現のために、アンテナモジュールアレイに含まれるアンテナモジュールの個数が徐々に増加している。したがって、新しいアンテナモジュールのようにアンテナモジュール自体の面積が増加すると、アンテナモジュールアレイだけでなく、アンテナ装置全体の面積又はサイズが増加することになり、これはアンテナ装置を製造する過程はもちろん、設置する過程、又はメインテナンスする過程での困難が生じる。

【0014】

一方、移動通信のマイモアンテナモジュールは、多重経路によるフェージング（fading）効果を低減させ、偏波ダイバーシティ（diversity）機能を実行するために、複数個の二重偏波アンテナモジュール（二重偏波アンテナモジュールアレイ）として設計するのが一般的である。

【0015】

図４に示すように、フェージングとは電波の強度が時間とともに変化する現象を意味し、ダイバーシティとは電界強度又は信号出力対（ｖｓ．）ノイズ出力の比が互いに異なる複数個の受信信号を合成して単一の信号を得ることでフェージングの影響を低減させる方式を意味する。

【0016】

二重偏波アンテナモジュールアレイに関する一例を図５に示す。図５の二重偏波アンテナのそれぞれは、＋４５度の偏波方向を有する放射素子と－４５度の偏波方向を有する放射素子で構成する。このような例を基準として二重偏波アンテナを介したビームフォーミング（ビームパターン）を示すと、図６のようになる。

【0017】

図６にて、ＴＲｘ１及びＴＲｘ２の信号ラインにつながった二重偏波アンテナは破線波形のビームを放射し、ＴＲｘ３及びＴＲｘ４の信号ラインにつながった二重偏波アンテナは二点鎖線波形のビームを放射することを示している。図６から分かるように、二重偏波アンテナから放射されるビームはワイドビーム形態を有し、ワイドビーム形態のビームは周囲環境によってＳＮＲ（signal to noise ratio）が低下し、遠い地点まで信号を転送しにくい限界がある。

【0018】

従来の方法は、二重偏波アンテナモジュールアレイ内の放射素子をカップリングして（信号経路を共有して）同じ周波数の信号（同じ偏波の信号）に対して空間（セクタ）を分離することによって、この問題を解決しようとした。

【0019】

例えば、従来の方法は、同じ周波数の信号を３つ（図７（ａ））又は６つ（図７（ｂ））の空間に分離してビームフォーミングした。しかしながら、このような方法は、互いに異なる偏波を有するビームが隣接する位置に配置されているので、各ビーム間の相関関係が高くなり、通信品質が低下するという問題が生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

本発明の一実施例は、二重偏波アンテナモジュールを単一化してアンテナモジュールの面積を減少させ、単一化したアンテナモジュール内で送信用と受信用を区分することで、スイッチングによって発生する信号損失を解決する。４重偏波アンテナモジュールを提供することに主な目的がある。

【0021】

さらに、本発明の他の実施例は、放射素子間の信号経路をカップリングしてナロー（narrow）ビームを放射させることで、信号を相対的に遠い地点まで伝送するアンテナ装置を提供することに主な目的がある。

【0022】

さらに、本発明のまた別の実施例は、隣接する位置で放射するビーム間の偏波を互いに異なるように設定することで、ビーム間の相関関係を低減して通信品質を向上させることができるアンテナ装置を提供することに主な目的がある。

【課題を解決するための手段】

【0023】

本発明の一実施例による、ビームの空間－偏波分離が可能なアンテナ装置であって、互いに等しい偏波方向を有する放射素子の信号経路をカップリングした第１及び第２のクワッド（quad）偏波アンテナモジュールを含み、互いに異なる偏波を有する第１のビーム及び第２のビームを放射するクワッド偏波アンテナモジュールアレイ、及び、第１のビーム及び第２のビームが空間上で分離されるように、信号間の位相を互いに異なるように設定する偏波／分離ビーム成形モジュールを含み、前記第１のクワッド偏波アンテナモジュールは、第１の放射素子、前記第１の放射素子に直交する偏波方向を有する第２の放射素子、前記第２の放射素子と４５度の偏波方向差を有する第３の放射素子、及び前記第３の放射素子に直交する偏波方向を有する第４の放射素子を含み、前記第２のクワッド偏波アンテナモジュールは、前記第１の放射素子と同じ偏波方向を有する第５の放射素子、前記第２の放射素子と同じ偏波方向を有する第６の放射素子、前記第３の放射素子と同じ偏波方向を有する第７の放射素子、及び第４の放射素子と同じ偏波方向を有する第８の放射素子を含む、アンテナ装置を提供する。

【発明の効果】

【0024】

以上説明したように、本発明によると、単一化したアンテナモジュール内で送信用と受信用を区分するので、スイッチングによる信号損失を低減する。

【0025】

また、本発明によると、物理的に区分した二重偏波アンテナモジュールを一つの４重偏波アンテナモジュールに単一化することで、面積の削減だけでなく、製作、設置、メンテナンスなどの利便性を提供する。

【0026】

さらに、本発明によると、ナロービームを放射することで、アンテナの利得を向上させることができ、ビームを空間上で様々な方向に分離することでカバレッジを広げることができ、ビームの偏波分離を介してビーム間の相関関係を減らすことができることで通信品質をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】従来のアンテナ装置の一例を説明するためのブロック図である。

【図2】従来のアンテナモジュールを説明するための図である。

【図3】従来のアンテナモジュールを説明するための図である。

【図4】フェージング現象を説明するための図である。

【図5】従来のアンテナモジュールアレイを説明するための図である。

【図6】従来のアンテナモジュールアレイを介して放射されるビームを説明するための図である。

【図7】従来のアンテナモジュールアレイを介して放射されるビームを説明するための図である。

【図8】４重偏波アンテナモジュールに関する様々な例を説明するための図である。

【図9】４重偏波アンテナモジュールに関する様々な例を説明するための図である。

【図10】４重偏波アンテナモジュールに関する様々な例を説明するための図である。

【図11】４重偏波アンテナモジュールを用いて時間－偏波を分離する一例を説明するための図である。

【図12】４重偏波アンテナモジュールアレイに関する様々な例を説明するための図である。

【図13】４重偏波アンテナモジュールアレイに関する様々な例を説明するための図である。

【図14】４重偏波アンテナモジュールアレイに関する様々な例を説明するための図である。

【図15】４重偏波アンテナモジュールアレイに関する様々な例を説明するための図である。

【図16】水平方向の空間－偏波分離を説明するための図である。

【図17】水平方向の空間－偏波分離を説明するための図である。

【図18】水平方向の空間－偏波分離を説明するための図である。

【図19】垂直方向の空間－偏波分離を説明するための図である。

【図20】垂直方向の空間－偏波分離を説明するための図である。

【発明を具現するための形態】

【0028】

以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を通して詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を追加する際には、同一の構成要素に対しては、他の図面に表示されても可能な限り同一の符号を有することに留意したい。なお、本発明の説明するにあたり、関連する公知の構成又は機能についての詳しい説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断した場合には、その詳しい説明は省く。

【0029】

また、本発明の構成要素を説明するにあたり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いることがある。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該構成要素の本質、順番又は順序などが限定されない。本明細書全体にて、ある部分がある構成要素を「含む」、「具備」するとき、これは、特に逆の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。さらに、明細書に記載した「…部分」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能又は動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで具現する。

【0030】

本明細書では、１）時間－偏波分離を具現する４重（クワッド）偏波アンテナモジュールと、２）空間－偏波分離を具現するアンテナ装置を提案する。以下では、１）クワッド偏波アンテナモジュールに関する実施例と２）アンテナ装置に関する実施例を区別して説明する。

【0031】

実施例１
実施例１では、時間－偏波分離を具現するクワッド偏波アンテナモジュール８００を提案する。

【0032】

図８ないし図１０に示すように、クワッド偏波アンテナモジュール８００は、第１の放射素子モジュール８１０及び第２の放射素子モジュール８２０を含んでなる。

【0033】

第１の放射素子モジュール８１０は、互いに直交又は垂直の偏波方向を有する２つの放射素子８１２、８１４を含んでなる。第２の放射素子モジュール８２０も、互いに直交又は垂直の偏波方向を有する２つの放射素子８２２、８２４を含んでなる。

【0034】

ここで、「直交」又は「垂直」とは、放射素子の偏波方向が正確に９０度の角度差を有する場合と、９０±θの角度差を有する場合のすべてを含む。θは、アンテナモジュールの作製工程における誤差、他のアンテナモジュールとの相関関係（correlation）程度、ビームフォーミング方向の調整必要性などに応じて可変である。

【0035】

第１の放射素子モジュール８１０に含まれる２つの放射素子８１２、８１４のうち、いずれか一方を第１の放射素子８１２と称し、他方を第２の放射素子８１４と称する。第２の放射素子８１４は、第１の放射素子８１２の偏波方向と直交又は垂直の偏波方向を有するように設定する。

【0036】

第２の放射素子モジュール８２０に含まれる２つの放射素子８２２、８２４のうち、いずれか一方を第３の放射素子８２２と称し、他方を第４の放射素子８２４と称する。第３の放射素子８２２は、第１の放射素子８１２の偏波方向と４５度の偏波方向差を有するように設定する。

【0037】

第４の放射素子８２４は、第３の放射素子８２２の偏波方向と直交又は垂直の偏波方向を有するように設定する。第２の放射素子８１４は、第１の放射素子８１２と直交又は垂直の偏波方向関係を有し、第１の放射素子８１２は、第３の放射素子８２２及び第４の放射素子８２４と４５度の偏波方向関係を有し、第４の放射素子８２４が第３の放射素子８２２と直交又は垂直の偏波方向関係を有する。したがって、第４の放射素子８２４は、第１の放射素子８１２及び第２の放射素子８１４と４５度の偏波方向関係を有する。

【0038】

ここで、「４５度の偏波方向関係」とは、放射素子が正確に４５度の偏波方向差を有する場合と、４５±θの偏波方向差を有する場合をすべて含む。θは、アンテナモジュールの作製工程における誤差、他のアンテナモジュールとの相関関係の程度、ビームフォーミング方向の調整の必要性などに応じて可変である。

【0039】

実施形態により、放射素子８１２、８１４、８２２、８２４の偏波方向は多様である。例えば、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４のそれぞれが＋４５度と－４５度の偏波方向を有し、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４のそれぞれが 垂直方向（vertical）そして水平方向（horizontal）の偏波方向を有する。別の例として、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４のそれぞれは、垂直方向と水平方向の偏波方向を有し、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４のそれぞれが＋４５度と－４５度の偏波方向を有する。

【0040】

第１の放射素子モジュール８１０は送信ラインＴｘ１、Ｔｘ２につながって信号の送信に用いられ、第２の放射素子モジュール８２０は受信ラインＲｘ１、Ｒｘ２につながって信号の受信に用いられる。逆に、第１の放射素子モジュール８１０が受信ラインＲｘ１、Ｒｘ２につながって信号の受信に用いられ、第２の放射素子モジュール８２０が送信ラインＴｘ１、Ｔｘ２につながって信号の送信に用いられてもよい。

【0041】

このように、本発明のクワッド偏波アンテナモジュール８００は、信号の送信に用いられる放射素子モジュールと信号の受信に用いられる放射素子モジュールが互いに区別されるため、スイッチ動作によって発生する従来技術の問題点（信号損失）を解決できる。

【0042】

また、クワッド偏波アンテナモジュール８００は、第１の放射素子モジュール８１０と第２の放射素子モジュール８２０のうちの一方を送信用に用い、他方を受信用に用いるため、時間－偏波分離（信号の送受信と偏波の分離）を具現できるようになる。

【0043】

クワッド偏波アンテナモジュール８００を用いて具現する時間－偏波分離に関する一例を図１１に示す。

【0044】

図１１にて、パターンで示した領域Ｔｘは送信用に用いる第１の放射素子モジュール８１０を介して信号が送信される時間区間を表し、パターンで示されない領域Ｒｘは受信用に用いられる第２の放射素子モジュール８２０を介して信号が受信される時間区間を表す。

【0045】

ここで、第１の放射素子モジュール８１０内の２つの放射素子８１２、８１４は、±４５度の偏波方向差（±４５°Ｐｏｌ．）を有し、第２の放射素子モジュール８２０内の２つの放射要素８２２、８２４は、垂直方向の偏波方向と 水平方向の偏波方向（Ｖ ／ Ｈ Ｐｏｌ．）を有する。

【0046】

以下では、クワッド偏波アンテナモジュール８００の面積効率性を向上させることができる実施例について説明する。下の実施例で、第１の放射素子モジュール８１０が送信ラインにつながって信号の送信に用いられ、第２の放射素子モジュール８２０が受信ラインにつながって信号の受信に用いられると仮定する。

【0047】

実施例１－１
実施例１－１は、第３の放射素子８２２及び第４の放射素子８２４が第１の放射素子モジュール８１０の周辺に配置する実施例である。

【0048】

図８に示すように、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４は、直交又は垂直の偏波方向差を有してもよい。第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４は、送信ラインＴｘ１、Ｔｘ２とつながって信号の送信に用いられる。

【0049】

第３の放射素子８２２は、第１の放射素子モジュール８１０の上側（上側周辺）に配置するか（図８（ａ）及び（ｂ））、第１の放射素子モジュール８１０の下側（下側周辺） ）に配置する（図８（ｃ）及び（ｄ））。

【0050】

第１の放射素子モジュール８１０の上側又は下側に配置した第３の放射素子８２２は、第１の放射素子８１２及び第２の放射素子８１４と±４５度の偏波方向差を有し、受信ラインＲｘ１につながって信号の受信に用いられる。

【0051】

第４の放射素子８２４は、第１の放射素子モジュール８１０の左側（左側周辺）に配置するか（図８（ａ）及び（ｃ））、第１の放射素子モジュール８１０の右側（右側周辺）に配置する（図８（ｂ）及び（ｄ））。

【0052】

第１の放射素子モジュール８１０の左側又は右側に配置した第４の放射素子８２４は、第３の放射素子８２２と直交又は垂直の偏波方向差を有し、第１の放射素子８１２及び第２の放射素子８１４と±４５度の偏波方向差を有する。第４の放射素子８２４は受信ラインＲｘ２につながって信号の受信に用いられる。

【0053】

実施例１－２
実施例１－２は、第１の放射素子８１２及び第２の放射素子８１４が第２の放射素子モジュール８２０の周辺に配置する実施例である。

【0054】

図９に示すように、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４は、直交又は垂直の偏波方向差を有してもよい。第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４は、受信ラインＲｘ１、Ｒｘ２につながって信号の受信に用いられる。

【0055】

第１の放射素子８１２は、第２の放射素子モジュール８２０の左上側（左上側周辺）に配置するか（図９（ａ）及び（ｂ））、第２の放射素子モジュール８２０の右下側（右下側周り）に配置する（図９（ｃ）及び（ｄ））。

【0056】

第２の放射素子モジュール８２０の左上側又は右下側に配置した第１の放射素子８１２は、第３の放射素子８２２及び第４の放射素子８２４と±４５度の偏波方向差を有し、送信ラインＴｘ１につながって信号の送信に用いられる。

【0057】

第２の放射素子８１４は、第２の放射素子モジュール８２０の左下側（左下側周辺）に配置するか（図９（ａ）及び（ｃ））、第２の放射素子モジュール８２０の右上側（右上側周辺）に配置する（図９（ｂ）及び（ｄ））。

【0058】

第２の放射素子モジュール８２０の左下側又は右上側に配置した第２の放射素子８１４は、第１の放射素子８１２と直交又は垂直の偏波方向差を有し、第３の放射素子８２２及び第４の放射素子８２４と±４５度の偏波方向差を有する。第２の放射素子８１４は送信ラインＴｘ２につながって信号の送信に用いられる。

【0059】

実施例１－１及び１－２で説明したように、本発明のクワッド偏波アンテナモジュール８００は、第１の放射素子モジュール８１０が占有する領域（図８の実線ボックス）内に第３の放射素子８２２及び第４の放射素子８２４を配置するように構成するか、又は第２の放射素子モジュール８２０が占有する領域（図９の実線ボックス）内に第１の放射素子８１２及び第２の放射素子８１４を配置するように構成する。

【0060】

したがって、実施例１－１及び１－２によると、送信用アンテナモジュールと受信用アンテナモジュールを物理的に区分した２つの領域に配置する従来方法に比べ、より向上した面積効率性を提供する。また、面積効率性の向上は、製作、設置、メンテナンスなどの利便性につながる。

【0061】

実施例１－１で、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４は様々な形態で配置する。例えば、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４は互いに交差するように配置してもよい。また、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４は、それぞれの中心が互いに交差するように配置してもよい。このような場合、第１の放射素子モジュール８１０が占有する領域（図８の実線ボックス）の面積が最小となり、面積効率性がさらに向上する。

【0062】

実施例１－２で、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４を様々な形態で配置する。例えば、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４は互いに交差するように配置してもよい。また、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４は、それぞれの中心が互いに交差するように配置してもよい。このような場合、第２の放射素子モジュール８２０が占有する領域（図９の実線ボックス）の面積が最小となり、面積効率性がさらに向上する。

【0063】

実施例１－３
実施例１－３は、第１の放射素子８１２及び第２の放射素子８１４が互いに交差するように配置し、第３の放射素子８２２及び第４の放射素子８２４も互いに交差するように配置する実施例である。

【0064】

図１０に示すように、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４は互いに交差するように配置してもよい。第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４が互いに交差する地点又はポイントを「第１の交差点１０１０」と称する。

【0065】

図１０に示すように、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４は互いに交差するように配置してもよい。第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４が互いに交差する地点又はポイントを「第２の交差点１０２０」と称する。

【0066】

クワッド偏波アンテナモジュール８００が占める面積（図１０の実線ボックス）は、第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０との間の距離に応じて決定する。第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０との間の距離が増加するにつれ、クワッド偏波アンテナモジュール８００が占める面積が増加し、第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０との間の距離が減少するにつれ、クワッド偏波アンテナモジュール８００が占める面積が減少する。

【0067】

従来の方法（送信用アンテナモジュールと受信用アンテナモジュールを物理的に区分した２つの領域に配置）に比べてさらに向上した面積効率性を提供するためには、第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０との間の距離が放射素子１つの長さ以下であることが好ましい。

【0068】

第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０との間の距離が放射素子１つの長さ以下であると、第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０との間の距離は設計者の意図やアンテナモジュールアレイを構成する他のアンテナモジュールとの配置関係などに応じて様々に設定する。

【0069】

面積効率性を最大化するためには、第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０が互いに同じ位置にあってもよい。すなわち、第１の放射素子８１２と第２の放射素子８１４がそれぞれの中心が互いに交差（第１の交差点）するように配置し、第３の放射素子８２２と第４の放射素子８２４もそれぞれ中心が互いに交差（第２の交差点）するように配置し、第１の交差点１０１０と第２の交差点１０２０が互いに同じ位置にあると、面積効率性が最大化する。

【0070】

実施例２
実施例２では、空間－偏波分離を具現するアンテナ装置を提案する。

【0071】

前述のように、従来の二重偏波アンテナモジュールアレイから放射されるビームは、低いアンテナ利得を有するワイドビームの形態で現れるので、遠い地点まで信号を伝送することは困難である。アンテナモジュールをアレイ形態に配置し、放射素子の信号経路をカップリングさせると、ナロービーム形態を導出することができ、遠い地点までの信号伝送が可能であるが、下のような問題が発生する。

【0072】

１）サイズ増加 - ナロービーム形態を導出するために複数個の放射素子又は複数個のアンテナモジュールを配置しなければならないため、アンテナのサイズが増加し、面積効率性が低下する。

【0073】

２）隣接するビーム間に重なりが生じ、ビームの偏波間の相関関係が高くなり通信品質が低下する。

【0074】

本明細書では、前記のような従来のアンテナ装置の問題をすべて解決できる新しいアンテナ装置を提案する。

【0075】

図１２に示すように、本発明に係るアンテナ装置は、クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００及び偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０（又は位相設定モジュール）を含んでなる。

【0076】

クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００は、それ自体に含まれる放射素子を用いて複数個のビームを放射する構成に該当する。クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００を介して放射されるビームは、ナロービームの形態を有し、これらのビームの中で互いに隣接する２つのビームは互いに異なる偏波方向を有する。

【0077】

クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００は、複数個のクワッド偏波アンテナモジュールを含んでなる。本明細書では、クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００が２つのクワッド偏波アンテナモジュールを含んで構成するものと仮定し、そのうちの一方を第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０と称し、他方を第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０と称する。

【0078】

第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０は、実施例１で説明したように、第１ないし第４の放射素子１２１２、１２１４、１２１６、１２１８を含んでなる。

【0079】

第２の放射素子１２１４は第１の放射素子１２１２に直交する偏波方向を有し、第３の放射素子１２１６は第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の偏波方向と４５度の偏波方向差を有し、第４の放射素子１２１８は、第３の放射素子１２１６に直交する偏波方向を有する。第３の放射素子１２１６と第４の放射素子１２１８は互いに直交する偏波方向を有するので、第４の放射素子１２１８も第３の放射素子１２１６と同様に第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の偏波方向と４５度の偏波方向差を有する。

【0080】

第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０は、実施例１で説明したように、第５ないし第８の放射素子１２２２、１２２４、１２２６、１２２８を含む。

【0081】

第５の放射素子１２２２は第１の放射素子１２１２と同じ偏波方向を有し、第６の放射素子１２２４は第２の放射素子１２１４と同じ偏波方向を有し、第７の放射素子１２２６は第３の放射素子１２１６と同じ偏波方向を有し、第８の放射素子１２２８は第４の放射素子１２１８と同じ偏波方向を有する。

【0082】

したがって、第６の放射素子１２２４は第５の放射素子１２２２に直交する偏波方向を有し、第７の放射素子１２２６は第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４の偏波方向と４５度の偏波方向差を有し、第８の放射素子１２２８は、第７の放射素子１２２６に直交する偏波方向を有する。第７の放射素子１２２６と第８の放射素子１２２８は互いに直交する偏波方向を有するので、第８の放射素子１２２８も第７の放射素子１２２６と同様に第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４の偏波方向と４５度の偏波方向差を有する。

【0083】

クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００に含まれる放射素子のうち、互いに等しい偏波方向を有する放射素子は、信号経路をカップリングする。例えば、第１の放射素子１２１２と第５の放射素子１２２２は信号経路ＴＲｘ１をカップリングし、第２の放射素子１２１４と第６の放射素子１２２４も信号経路ＴＲｘ２をカップリングする。また、第３の放射素子１２１６と第７の放射素子１２２６は信号経路ＴＲｘ３をカップリングし、第４の放射素子１２１８と第８の放射素子１２２８も信号経路ＴＲｘ４をカップリングする。信号経路をカップリングした放射素子を介して放射されるビームは、ナロービームの形態を有する。

【0084】

信号経路ＴＲｘ１、ＴＲｘ２、ＴＲｘ３、ＴＲｘ４のうち、同じ信号経路に沿って伝送される信号の周波数は、互いに同じでも異なってもよい。例えば、同じ信号経路に沿って伝送される信号が互いに異なる周波数を有する場合、互いに異なる周波数を用いて通信事業者を区別することができる。別の例として、同じ信号経路に沿って伝送される信号が互いに同じ周波数を有する場合、互いに同じ周波数を用いて同じ通信事業者に様々な方向のビーム（ビームパターン）を提供することができる。後者の場合、様々な方向のビームがカバレッジ全体で複数個のセクタをカバーすることができ、結果としてカバレッジを増加させる効果が得られる。

【0085】

放射素子を介して放射されるビームは、自身を放射した放射素子の偏波方向（自身を放射した放射素子に設定されている偏波方向）を有する。例えば、ＴＲｘ１を共有する第１の放射素子１２１２と第５の放射素子１２２２を介して放射されるビームは、＋４５度の偏波方向を有し、ＴＲｘ２を共有する第２の放射素子１２１４と第６の放射素子１２２４を介して放射されるビームは、－４５度の偏波方向を有する。また、ＴＲｘ３を共有する第３の放射素子１２１６と第７の放射素子１２２６を介して放射されるビームは、水平方向の偏波方向を有し、ＴＲｘ４を共有する第４の放射素子１２１８と第８の放射素子（１２２８）を介して放射されるビームは、垂直方向の偏波方向を有する。

【0086】

ここで、±４５度の偏波方向を有するビームを第１のビームと称し、垂直方向の偏波方向を有するビームと水平方向の偏波方向を有するビームを第２のビーム（Ｖ／Ｈ）と称する。

【0087】

偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００を介して放射されるビームが空間上で分離するように、入力された信号（又は送信信号）間の位相を互いに異なるように設定する。偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、フェーズシフター（phase shifter）などを用いて具現する。

【0088】

偏波／分離ビーム整形モジュール１２３０を介して位相が互いに異なるように設定した信号は、カップリングした信号経路ＴＲｘ１、ＴＲｘ２、ＴＲｘ３、ＴＲｘ４を介してクワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００に入力され、設定した位相にしたがい、空間上で分離されてビーム形態で放射される。このとき、ビームは自身を放射した放射素子の偏波方向を有する状態で放射されるので、空間上で互いに隣接する２つのビームは互いに異なる偏波を有する。

【0089】

実施例２－１：面積効率性の向上（アンテナサイズ減少）
実施例２－１は、放射素子を効率的に配置してクワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００のサイズを減少させることで面積効率性を向上させる方法である。面積効率性を向上させる方法として、実施例１で説明したクワッド偏波アンテナモジュールの面積効率性向上方法を適用する。

【0090】

例えば、図１２に示すように、第３の放射素子１２１６を第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の上側に配置し、第４の放射素子１２１８を第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の右側又は左側に配置する。これに対応し、第７の放射素子１２２６を第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４の上側に配置し、第８の放射素子１２２８を第５の放射素子１２２２及び第２の ６放射素子１２２４の右側又は左側に配置する。

【0091】

別の例として、第３の放射素子１２１６を第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の下側に配置し、第４の放射素子１２１８を第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の右側又は左側に配置する。これに対応し、第７の放射素子１２２６を第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４の下側に配置し、第８の放射素子１２２８を第５の放射素子１２２２及び第５の ６放射素子１２２４の右側又は左側に配置してもよい。

【0092】

また別の例として、図１４に示すように、第１の放射素子１２１２を第３の放射素子１２１６及び第４の放射素子１２１８の左上側に配置し、第２の放射素子１２１４を第２の放射素子１２１４ ３放射素子１２１６及び第４の放射素子１２１８の右上側又は左下側に配置する。これに対応し、第５の放射素子１２２２を第７の放射素子１２２６及び第８の放射素子１２２８の左上側に配置し、第６の放射素子１２２４を第７の放射素子１２２６及び第８の放射素子１２２８の右上側又は左下側に配置する。

【0093】

また別の例として、第１の放射素子１２１２を第３の放射素子１２１６及び第４の放射素子１２１８の右下側に配置し、第２の放射素子１２１４を第３の放射素子１２１６及び第４の放射素子１２１８の右上側又は左下側に配置する。これに対応し、第５の放射素子１２２２を第７の放射素子１２２６及び第８の放射素子１２２８の右下側に配置し、第６の放射素子１２２４を第７の放射素子１２２６及び第８の放射素子１２２８の右上側又は左下側に配置してもよい。

【0094】

また別の例として、図１５に示すように、第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４を互いに交差するように配置し、第３の放射素子１２１６及び第４の放射素子１２１８を互いに交差するように配置する。これに対応し、第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４を互いに交差するように配置し、第７の放射素子１２２６及び第８の放射素子１２２８を互いに交差するように配置する。

【0095】

ここで、第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４が互いに交差する地点又はポイントを第１の交差点１５１２と称し、第３の放射素子１２１６及び第４の放射素子１２１８が互いに交差する地点又はポイントを第２の交差点１５１４と称する。また、第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４が互いに交差する地点又はポイントを第３の交差点１５２２と称し、第７の放射素子１２２６及び第８の放射素子１２２８が互いに交差する地点又はポイントを第４の交差点１５２４と称する。

【0096】

実施例１－３と同様に、第１の交差点１５１２と第２の交差点１５１４との間の距離が最小の場合に第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０が占める面積の効率性が最大となり、第３の交差点１５２２と第４の交差点１５２４との間の距離が最小である場合に、第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０が占める面積の効率性は最大となる。したがって、面積効率性を最大化するためには、第１の交差点１５１２と第２の交差点１５１４が互いに同じ位置に位置し、第３の交差点１５２２と第４の交差点１５２４も互いに同じ位置に位置する。

【0097】

一方、第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０と第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０は、様々な位置に配置してもよい。例えば、クワッド偏波アンテナモジュール１２１０、１２２０は、水平方向（horizontal、横方向）、垂直方向（vertical、縦方向）、又は対角線方向に配置する。

【0098】

クワッド偏波アンテナモジュール１２１０、１２２０を水平方向に配置する場合、第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０を左側に配置し、第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０を右側に配置する、又は第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０を右側に配置し、第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０を左側に配置する。

【0099】

クワッド偏波アンテナモジュール１２１０、１２２０を垂直方向に配置する場合、第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０を上側に配置し、第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０を下側に配置する、又は第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０を下側に配置し、第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０を上側に配置する。この場合、放射素子１２１２、１２１４、１２１６、１２１８、１２２２、１２２４、１２２６、１２２８のうち、垂直方向に配列した放射素子は、水平方向を基準に互いに異なる位置に配置してもよい。

【0100】

例えば、図１３に示すように、第１のクワッド偏波アンテナモジュール１２１０を上側に配置し、第２のクワッド偏波アンテナモジュール１２２０を下側に配置すると、第４の放射素子１２１８と第８の放射素子１２２８を垂直方向に配置する。この場合、第４の放射素子１２１８と第８の放射素子１２２８は、垂直方向を基準に互いに異なる位置（互いに反対の位置）に配置してもよい。すなわち、第４の放射素子１２１８を第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の左側に配置し、第８の放射素子１２２８を第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４の右側に配置するか、第４の放射素子１２１８を第１の放射素子１２１２及び第２の放射素子１２１４の右側に配置し、第８の放射素子１２２８を第５の放射素子１２２２及び第６の放射素子１２２４の左側に配置する。

【0101】

垂直方向に配列した放射素子を垂直方向に対して互いに異なる位置に配置する理由は、十分な利得を有するナロービーム（予め設定した放射角度を有するナロービーム）を形成するためである。

【0102】

ビームの利得は放射素子の水平方向長さに依存するが、第３の放射素子１２１６と第７の放射素子１２１８の場合には水平方向に配列され、それ自体で十分な利得を有するナロービームを放射できる。しかしながら、第４の放射素子１２１８と第８の放射素子１２２８は垂直方向に配列され、水平方向の長さが非常に短く、十分な利得を有するナロービームを放射しにくい。

【0103】

したがって、第４の放射素子１２１８と第８の放射素子１２２８を互いに対称なる位置に配置し、第４の放射素子１２１８と第８の放射素子１２２８との間の距離差を放射素子の水平方向長さとして活用すれば、十分な利得を有するナロービームを形成する。

【0104】

実施例２－２：ビーム間の相関関係の改善（空間－偏波分離）
実施例２－２は、ビーム間の相関関係を改善するためにビームを空間上で分離して放射し（空間分離）、空間上で分離したビームの中で互いに隣接するビーム間の偏波を異なるように設定（偏波分離）する方法である。

【0105】

偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、ビームが空間上で互いに分離するように、入力信号の位相又は角度を設定する。例えば、偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、入力した信号のうち、ＴＲｘ１及びＴＲｘ２に入力する信号の位相と、ＴＲｘ３及びＴＲｘ４に入力する信号の位相を互いに異なるように設定する。

【0106】

互いに異なる位相に設定した信号は、放射素子１２１２、１２１４、１２１６、１２１８、１２２２、１２２４、１２２６、１２２８を介して放射され、このとき、各放射素子に設定した偏波方向を有するビームの形態で放射される。

【0107】

例えば、ＴＲｘ１に入力した信号は、第１の放射素子１２１２及び第５の放射素子１２２２によって＋４５度の偏波方向を有するビームで放射され、ＴＲｘ２に入力した信号は第２の放射素子１２１４及び第６の放射素子１２２４によって－４５度の偏波方向を有するビームで放射される（第１のビーム）。また、ＴＲｘ３に入力した信号は、第３の放射素子１２１６及び第５の放射素子１２２６によって水平方向の偏波方向を有するビームで放射され、ＴＲｘ４に入力した信号は第４の放射素子１２１８及び第８の放射素子１２２８によって垂直方向の偏波方向を有するビームで放射される（第２のビーム）。

【0108】

水平方向空間－偏波分離
偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、入力した信号の位相を水平方向に互いに異なるように設定する。信号の位相が水平方向に互いに異なるように設定すると、クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００を通って放射されるビームを空間上で水平方向に分離する。

【0109】

ビームの水平方向空間－偏波分離に関する一例を図１６に示す。±４５度の偏波方向を有するビームは第１のビームを表し、Ｖ／Ｈの偏波方向を有するビームは第２のビームを表す。図１６を見ると、本発明のアンテナ装置により、互いに異なる偏波又は偏波方向を有するビーム（第１のビーム及び第２のビーム）が空間上で水平方向に分離して放射されることが分かる。

【0110】

本発明のアンテナ装置によって空間－偏波分離したビームと従来のアンテナ装置によるビームとの比較を図１７に示す。

【0111】

図１７にて、点線の波形は従来のアンテナ装置によるビームを表し、実線の波形のうち、パターンで表されていない波形は本発明のアンテナ装置による第１のビーム（±４５度）を表し、パターンで表された波形は、本発明のアンテナ装置による第２のビーム（Ｖ／Ｈ）を表す。

【0112】

図１７を参照すると、本発明のアンテナ装置によると、ビームの水平方向空間－偏波分離を具現することができ、従来の方法と比べてさらに向上したアンテナ利得を導出することが分かる。また、本発明のアンテナ装置によると、セクタ（空間）が分離されるので、カバレッジを増加させる効果を提供できることが分かる。

【0113】

さらに、本発明のアンテナ装置によって放射されるビーム間にもオーバーラップ（overlap）する領域が存在するが、ビーム間の偏波が互いに互いに異なるため（偏波分離）、信号間の相関問題が解消されることが分かる。偏波分離による効果をさらに詳しく説明する図が図１８に示されている。

【0114】

左側から右側に向かう方向を基準に、１番目のビームは±４５度の偏波方向を有し、２番目のビームはＶ／Ｈの偏波方向を有するため、２つのビーム間の相関は十分に小さくなる。このような特性は、２番目のビームと３番目のビームとの間、３番目のビームと４番目のビームとの間にも成立する。

【0115】

１番目のビームと３番目のビームはどちらも±４５度の偏波方向を有するが、空間分離によって距離が十分に離れているため（離間しているため）、２つのビーム間の相関関係も十分に小さくなる。このような特性は、２番目のビームと４番目のビームの間にも成立する。

【0116】

垂直方向空間－偏波分離
偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、入力した信号の位相を垂直方向に互いに異なるように設定する。信号の位相を垂直方向に互いに異なるように設定すると、クワッド偏波アンテナモジュールアレイ１２００を介して放射されるビームを空間上で垂直方向に分離する。

【0117】

ビームの垂直方向空間－偏波分離に関する一例を図１９に示す。±４５度の偏波方向を有するビームは第１のビームを表し、Ｖ／Ｈの偏波方向を有するビームは第２のビームを表す。

【0118】

垂直方向に空間的に分離したビーム間にもオーバーラップ（overlap）する領域が存在するが、ビーム間の偏波が互いに異なるので（偏波分離）、信号間の相関関係問題が解消される。

【0119】

水平方向及び垂直方向空間－偏波分離
水平方向空間－偏波分離と垂直方向空間－偏波分離は、互いに独立して具現することも、一緒に具現することもできる。

【0120】

後者の場合、偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、入力した信号の位相を垂直方向と水平方向で互いに異なるように設定する。例えば、偏波／分離ビーム成形モジュール１２３０は、入力した信号の水平方向位相をａ（ａは２以上の自然数）個だけ互いに異なるように設定し、入力した信号の垂直方向位相をｂ（ｂは１以上の自然数）個だけ互いに異なるように設定する。

【0121】

このように、信号の位相が水平方向にａ個だけ異なるように設定し、水平方向にｂ個だけ互いに異なるように設定すると、水平方向空間－偏波分離と垂直方向空間－偏波分離を同時に具現する。

【0122】

水平方向空間－偏波分離と垂直方向空間－偏波分離が同時に具現される一例を図２０に示す。

【0123】

ａ個のセクタの各々に対してａ個の水平方向に空間分離したビームを形成することができ、ａ個のセクタのそれぞれに対してｂ個だけ垂直方向に空間分離したビームを形成することができる。図２０では、各セクタの全てに同じ個数（ｂ個）のビームが垂直方向に空間分離されているとして表しているが、垂直方向に空間分離されるビームの個数は、各セクタごとに互いに同じでも異なっていてもよい。

【0124】

セクタａに発生したビーム（垂直方向に分離したビーム）のうち、±４５度の偏波方向を有するビームとＶ／Ｈの偏波方向を有するビームは互いに異なる偏波方向を有するため、２つのビーム間の相関関係は十分に小さい。また、セクタａの±４５度の偏波方向を有するビームとセクタａ－１のＶ／Ｈの偏波方向を有するビームは互いに異なる偏波方向を有するため、２つのビーム間の相関関係も十分小さい。さらに、セクタａの±４５度の偏波方向を有するビームとセクタ４の±４５度の偏波方向を有するビームは互いに等しい偏波方向を有するが、水平方向空間分離によって距離が十分に離れているので（離間しているので）ビーム間の相関関係も十分に小さい。

【0125】

上で説明したように、本発明のアンテナ装置は、空間上で互いに隣接して位置するナロービーム間の偏波を互いに異なるように構成できるので、偏波間相関関係を改善して偏波の効率を完全に再利用できる偏波再利用（polarization reuse）を具現する。

【0126】

上の説明は、本実施例の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能であろう。したがって、本実施例は、本実施例の技術思想を限定するものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本実施例の技術思想の範囲が限定されるものではない。本実施例の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術思想は、本実施例の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

【0127】

［関連出願の参照］
本特許出願は、本明細書にその全体が参考として含まれる、２０１９年１０月７日付で韓国に出願した特許出願番号第１０-２０１９-０１２３８２２号、２０１９年１２月１０日付で韓国に出願した特許出願番号第１０-２０１９-０１６３９３３号、及び２０２０年３月２３日付で韓国に出願した特許出願番号第１０-２０２０-００３４８２１号に対して優先権を主張する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】