Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Design of beam steering dipole phased array antenna systems for IMT-2000 base station

IMT-2000 기지국용 빔 조향 다이폴 위상배열 안테나 시스템 설계

  • 이상수 (단국대학교 대학원 전자 컴퓨터공학부) ;
  • 김명철 (단국대학교 대학원 전자 컴퓨터공학부) ;
  • 최학근 (단국대학교 대학원 저자 컴퓨터학부)
  • Published : 2004.02.01
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Abstract

In this paper, the beam steering dipole phased array antenna systems for IMT-2000 base station have been designed. The designed beam steering dipole phased array antenna systems are constituted by the antenna part and the beam steering control system part. The antenna part is designed by the proposed flat dipole for the broadband characteristics, and the 8${\times}$8 dipole array antenna is constructed by the proposed flat dipole for the directional radiation pattern. Besides the vertical power divider is designed for the vertical power distribution. The beam steering control system part is designed the horizontal power divider for the horizontal power distribution, the 4-bit phase shifters and the driving circuit of phase shifters for the horizontal beam tilting. In order to evaluate a performance of the designed antenna systems, they were fabricated and the radiation characteristics were measured. From the measured results, we found that the horizontal beams were tilted by the each control signals, and the measured radiation characteristics showed good agreement with the design goals.

본 논문에서는 IMT-2000 기지국용 빔 조향 다이폴 위상배열 안테나 시스템을 설계하였다. 본 논문에서 설계한 빔 조향 다이폴 위상배열 안테나 시스템은 크게 안테나부와 빔 조향 제어부로 구성된다. 안테나부는 광대역 특성을 위해 기본 복사소자로 평판형 다이폴을 제안하고, 설계하였으며, 지향성 복사패턴을 위해 평판형 다이폴을 8×8로 배열하였다. 또한 다이폴 수직배열 8소자 전력분포를 위한 수직 전력 분배기를 설계하였다. 빔 조향 제어부에서는 다이폴 수평배열 8소자 전력분포를 위한 수평 전력 분배기와, 수평방향(7방향)에 빔 틸트를 위한 4비트 위상 변위기와 구동회로를 설계하였다. 설계된 안테나 시스템의 성능을 평가하기 위해 실제 제작하고 복사특성을 측정하였다. 측정견과 각 제어신호에 따라 수평 빔 틸트가 일어남을 확인할 수 있었으며, 측정된 복사특성은 설계목표에 거의 근접한 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. 이 혁, 한정희, '비동기 IMT-2000 시스템 개발 현황', 전자공학회지, 29권 5호, pp. 49-60, 2002
  2. 연철흠, 최진성, 류덕인, 'IMT-2000 및 Beyond IMT-2000 기술 동향,' 한국통신학회지, 18권 6호, pp. 25-33, 2001
  3. 이근호, 길용섭, 김난영, 'IMT2000 기지국용 안테나 및 관련RF 묘듈 최신동향,' 한국통신학회지, 19권 12호, pp. 26-35, 2002
  4. Merrill I. Skolnik, Introduction to Radar System, McGraw-Hill, ch. 8, 1980
  5. Henrik Holter, Tan-Huat Chio, Daniel H. Schaubert 'Elimination of impedance anomalies in single- and dual-polarized endfire tapered slot phased arrays,' IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 48, pp. 122-124, January 2000 https://doi.org/10.1109/8.827394
  6. Ivor L., Morrow, Peter S. Hall, Jim R. James 'Measurement and modeling of a microwave active-patch phased array for wide-angle scanning,' IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 45, pp. 297-304, February 1997 https://doi.org/10.1109/8.560349
  7. Ronald D. Javor, Xiao-Dong Wu, Kai Chang 'Design and performance of a microstrip reflectarray antenna,' IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 43, pp. 932-939, September 1995 https://doi.org/10.1109/8.410208
  8. R. J. Mailloux, Prosed Army Antenna Handbook, Artech House, ch. 1, 2, 3, 5, 6, 7, 1994
  9. E. Brookner, Pratical Phased Array Antenna Systems, Artech House, 1991
  10. W. L. Stutzman, G. A. Thiele, Antenna theory and Design, Wiley Co. New York, ch. 2, 3, 7, 1931
  11. Constantine A. Balanis, Antenna theory analysis and design, John-Wiley, New York, ch. 6, 7, 1982
  12. B. C. Wadell, Transmission line design handbook, Artech House, 1991
  13. S. K. Koul, B. Bhat, Microwave and Millimeter Wave Phase Shifters, Artech House Inc, 1991
  14. R. V. Garver, 'Broad-Band Diode Phase Shifters,' IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, vol. MIT-20, No.5, May 1972 https://doi.org/10.1109/TMTT.1972.1127751
  15. H. A. Atwater, 'Circuit Design of the Loaded-line Phase Shifter,' IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, vol. MIT-33, No.7, July 1985 https://doi.org/10.1109/TMTT.1985.1133038