KR100282999B1 - 안테나의 빔 방향을 조절하기 위한 장치 및 그 공급라인구조 - Google Patents

안테나의 빔 방향을 조절하기 위한 장치 및 그 공급라인구조 Download PDF

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Abstract

공급라인구조(1)는, 특히 어레이로부터 방출된 빔의 방향을 조절할 수 있도록 안테나 구성요소의 고정 어레이로 구성된다. 공급라인구조는 고정 그라운드 플레이트(4)로부터 거리를 두고 병렬로 고정 캐리어 플레이트(2) 상에 배치된 공급 콘덕터라인 패턴(3)과, 그 사이에 위치한 이동가능 유전체 플레이트(5)로 이루어진다. 공급라인패턴(3)은 유전체 플레이트(5)의 이동방향과 같은 동일한 방향(A)으로 연장된다. 그 신호성분의 전달속도는 유전체 플레이트(5)에 의해 감소되고, 그로 인해 여러 가지 신호성분간에 제어위상차가 얻어진다.

Description

안테나의 빔 방향을 조절하기 위한 장치 및 그 공급라인구조
상기와 관련된 종류의 장치는 JP,A,63296402로부터 공지되어 있다. 다수의 삼각 유전체는 2개의 수직방향으로 이동가능하고, 각 경우에 있어서 대응하는 신호성분의 제어된 지연을 가능하게 하기 위하여 콘덕터라인 세그멘트에 횡적으로 이동가능하다. 지연은 관련 콘덕터라인 세그멘트에 기입으로 존재하는 삼각의 표면부분에 대체로 비례한다. 이러한 방식에 있어서, 빔은 2개의 상호 수직방향으로 조절될 수 있다.
그러나, 각 삼각체는 공급 연결단자로 이끌어지는 각 콘덕터라인의 길이에 비해 비교적 작은 크기를 갖는다. 그러므로, 조절능력은 다소 한계가 있다. 더욱이, 그와 같은 경우에 보다 큰 크기를 갖는 삼각체가 이용되고, 그 공급라인구조의 임피던스가 불리하게 영향을 미칠 것이다.
이에 반하여, 본 발명은 본질적으로 불변의 단자를 연결하는 소스에서 입력임피던스가 유지하는 동안 실질적인 위상이동이 가능한 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제조하기 쉽고, 특히 수동제어수단에 의해 구동하기 편리한 공급라인구조를 제공하는데 있다.
더욱이, 청구항 제1항 내지 제10항과 같은 특징을 갖는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔의 방향을 조절하기 위한 장치에 관한 것으로, 적어도 2개의 안테나 구성요소 공급포인트는 소스에 연결되는 소스연결단자와, 상기 안테나 구성요소 공급포인트에 연결되는 적어도 2개의 공급연결단자를 갖는 공급라인구조를 통하여 공통신호소스에 연결되고, 상기 공급라인구조는 고정평면배열로, 즉 캐리어 플레이트 상에 고정 그라운드 플레이트로부터 거리를 두고 병렬로 배치한 공급 콘덕터라인 패턴과, 그 사이에 위치한 이동가능 유전체(dielectric body)로 이루어지고, 상기 이동가능 유전체는 상기 공급연결단자중 어느 하나에 이르는 신호성분의 여기위상(exciting phase)을 변경하기 위하여, 상기 공급 콘덕터라인 패턴과 상기 그라운드 플레이트에 병렬로 이동시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 공통소스로부터 발생된 라디오 주파수신호에 의해 유도된 적어도 2개의 신호성분간의 제어된 위상차의 조절을 요구하는 안테나 또는 어떤 또 다른 장치에 이용하기 위한 공급라인구조에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 공급라인구조를 개략적으로 나타낸 투시도,
도 2는 공급라인구조의 다양한 변형을 나타낸 도식적 상부평면도,
도 3은 본 발명에 따른 개략적으로 도시한 기계적 작동기를 포함한 장치를 나타낸 투시도,
도 4는 도 3의 라인 IV-IV에 따른 일부 길이부를 보다 확대한 확대단면도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 공급라인 패턴은 주방향으로 연장되고, 각 공급연결단자중 어느 한쪽으로 향하여 상기 주방향에 병렬로 연장하는 길이적 공급라인 세그멘트를 포함한다. 유전체는 대체로 유전체 플레이트로서 형성되고, 2개의 단부위치 사이에서 주방향으로 이동시킬 수 있다. 더욱이, 그 유전체 플레이트는 길이적으로 공급라인 세그멘트의 보충부분을 커버하는 영역으로 연장하기 위한 크기로 위치된다. 이러한 방식에 있어서, 이들 보충부분은 각 공급연결단자에 이르기 전에 대응하는 신호성분의 바람직하게 정의된 전달속도감소를 야기할 것이다.
유전체 플레이트가 길이적 공급라인 세그멘트의 연장(주방향)과 같은 동일한 방향으로 이동가능하기 때문에, 전달속도감소는 2개의 단부위치간 사이에서 유전체 플레이트의 선형이동을 기계적으로 제어함으로써, 제어가 두드러지게 쉬워질 것이다. 보다 바람직하게, 유전체 플레이트는 소정 원하는 위치에 위치되도록 연속적으로 이동시킬 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 빔 방향은 그에 따라 조절될 수 있다.
보다 바람직하게, 소스연결단자는 공급라인 패턴의 중앙부에 위치되는데 반하여, 공급 연결단자는 패턴의 반대측 단부에 위치된다. 유전체 플레이트는 또한 공급라인 패턴의 중앙부를 커버하는 영역으로 연장하고, 보통은 캐리어 플레이트(또는 공급라인 패턴의 외부 윤곽선)의 표면영역의 적어도 절반에 대응하는 비교적 큰영역을 갖는다.
실시예에 있어서, 유전체 플레이트는 직사각형이고, 공급 콘덕터라인 패턴은 굴곡형태이다. 더욱이, 굴곡형태의 패턴 연장구조 때문에, 길이적 공급라인 세그멘트는 공급 콘덕터라인 패턴에 있어서, 공급라인 세그멘트 전체길이의 주요부분을 구성한다.
원칙적으로, 2개의 공급연결단자만이 존재하고, 수직 콘덕터라인의 각 단부에 하나가 존재할 것이다. 그러나, 보다 바람직하게 공급 콘덕터라인 패턴은 각 길이적 공급라인 세그멘트로부터 분기되고, 더욱이 적어도 2개의 길이적 공급라인 세그멘트를 포함하는 루프를 갖는 몇 개의 굴곡된 부분을 포함한다.
그와 같은 굴곡된 형태의 구성으로, 유전체 플레이트의 특정한 위치에 상관없이, 다양한 신호성분의 위상각간의 소정 관계를 유지할 수 있다.
바람직하게, 유전체 플레이트는 수동적으로 조작가능한 제어수단, 예컨대 유전체 플레이트에 고정된 길이적으로 가이드된 랙(rack)에 기어 메커니즘을 통하여 연결된 회정가능한 축에 제어 손잡이에 연결된 기계적 작동기에 의해 이동시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 제작된 공급라인구조는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔의 방향을 조절하기 위한 안테나장치에 구성된다. 그 조절은 각 안테나 구성요소에 이르는 신호성분의 각 위상각을 제어함으로써 이루어진다. 안테나 구성요소가 수직열에 따라 위치되고 인접한 안테나 구성요소간에 일정한 위상차가 존재하는 경우에, 즉 공지된 바와 같이 빔은 방향지워wu 기울어질 것이다. 본 발명은 그와 같은 조절이 가능한 공급라인구조에 관한 것이다.
도 1에 상부와, 그 위에 배치된 공급 콘덕터라인 패턴(3)을 갖는 고정 캐리어 플레이트(2), 그라운드 플랜(ground plane)으로서 제공하는 고정 하부 플레이트(4) 및, 그 사이에 위치된 이동가능 유전체 플레이트를 구비하여 이루어진 통상 평평한 공급라인구조(1)를 개략적으로 나타냈다. 캐리어 플레이트(2)는 유전재료로 이루어지고, 반면 하부 플레이트(4)는 전기도전체, 즉 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진다.
공급 콘덕터라인은 보통 직사각형이고, 연장된 외부 외형을 갖고, 보통 도 1에 개략적으로 나타낸 것 보다 좀더 연장된다. 연장방향은 도 1에 화살표 A로 나타냈고, 이동가능 중간물 플레이트(5)의 이동방향과 일치한다.
공급 콘덕터라인 패턴의 중앙부에는 공통소스로부터 신호전송라인이 연결된 소스연결단자(6)가 존재한다. 소스연결단자(6)는 횡단선을 따라 나가고, 비교적 짧은 콘덕터라인 세그멘트(7)는 정션포인트(8)에서 끝나며, 정션포인트로부터 2개의 길이적으로 연장한 공급라인 세그멘트(9, 10)는 주방향(A)에 병렬로 서로 반대방향으로 향한다. 이들 길이적 공급라인 세그멘트(9, 10)의 각 떨어져 있는 단부에는 관련 안테나 구성요소의 각 공급포인트에 연결될 공급라인단자(T1, T2)가 있다.
이들 공급연결단자(T1, T2)에 인접한 굴곡형태의 루프(11, 12)는 주방향(A)에 병렬로 연장한 비교적 긴 그와 같은 2개의 세그멘트를 갖는 연속 공급 콘덕터라인 세그멘트를 형성하기 위하여 분기된다. 굴곡형태의 루프(11, 12)는 각 공급연결단자(T3, T4)에서 끝나고 관련 안테나 구성요소 공급포인트에 연결될 것이다.
이동가능 유전체 플레이트(5)는 캐리어 플레이트(2)의 폭에 대응하는 폭과 캐리어 플레이트 길이의 약 절반에 대응하는 길이를 갖는다. 각 횡단선에서 보다 짧은측 엣지에는 각각 계단형 오목부(13, 14)가 존재하고, 그것은 공급 콘덕터라인 세그멘트(9, 10, 11, 12)를 따라 전달되는 라디오파 에너지의 반사를 최소화하기 위한 크기로 된다.
도 1에 풀라인으로 그려진 유전체 플레이트(5)의 중심위치에 있어서, 에너지 또는 신호전달속도는 중심횡단 도전선 세그멘트에 대해 대칭적이 될 것이다. 유전체 플레이트(5)는 캐리어 플레이트(2)와 그라운드 플레이트(4) 사이에서 에어갭(air gap)이 찬다. 따라서, 전달속도는 도전선과 그라운드 플레이트 사이에 유전체 재료 때문에, 상기 플레이트(5)에 위치한 도전선 세그멘트의 이들 부분보다 약간 느리다.
플레이트(5)가 주방향(A), 즉 점선(14′)에 일치하는 단부위치로 이동될 경우, 콘덕터라인 세그멘트(10, 12)를 따라 전달하는 신호성분은 공급연결단자(T2)에서 보다도 공급연결단자(T4)에서 더 지연되고, 콘덕터라인 세그멘트(9, 11)를 따라 전달하는 신호성분은 공급연결단자(T1)에서 보다도 공급연결단자(T3)에서 보다 더 앞선다. 한편, 플레이트(5)가 반대방향, 즉 점선(13′)으로 나타낸 단부위치로 이동할 경우는 반대조건이 우세한데, 예컨대 콘덕터라인 세그멘트(9, 11)를 따라 전달하는 신호성분이 지연되고, 반면 콘덕터라인 세그멘트(10, 12)를 따라 전달하는 신호성분이 보다 앞선다.
기하학적인 구성 때문에, 공급연결단자(T4, T2, T1, T3)에 신호성분간 위상각차는 유전체 플레이트(5)의 특정위치에 상관없이 항상 동일하다. 특히, 단부위치(13′)가 T1에서 T4에 연결된 4개의 안테나 구성요소로부터 방출한 합성빔의 수평방향에 정확하게 일치하는 것을 가정한다. 플레이트(5)가 방향 A로 약간 증가하여 이동될 경우, 4개의 단자에 신호성분은 15。, 5。, -5。 및 -15。(T4, T2, T1, T3순서로)의 위상각 이동으로 지연된다. 다음에, 좀더 증가한 변동으로, 이동각은 30。, 10。, -10。 및 -30。가 될 것이다. 그래서, 인접한 단자간에 위상각차는 항상 동일하게 될 것이다. 따라서, 4개의 안테나 구성요소로부터 합성빔은 직선형태로 웨이브 프론트(wave front)를 항상 가질 것이다. 증가하는 각의 위상차로, 이 웨이브 프론트 라인의 기울기가 증가하고, 그 빔은 아래쪽으로 점차 기울어질 것이다.
분명히, 그것은 여러 가지 공급연결단자간 동일한 위상각차가 유전체 플레이트(5)의 단일선형이동의 코스로 유지되는 큰 장점이 있다.
물론, 그것은 굴곡형태의 루프로 공급라인구조의 형태를 변형할 수 있다. 도 2에, 다수의 그와 같은 변형예를 나타냈다.
첫 번째 예(도 2의 상부)로, 3개의 분리공급라인구조를 갖고, 그것의 각 구조 1a와 1b는 도 1에 나타낸 실시예와 기본적으로 일치하고, 반면에 중앙공급라인구조(20)는 각 단자 T1에서 T4및 T5에서 T8로 외부구조 1a와 1b를 공급하기 위하여 단지 서브한다.
중앙의 보다 짙은부분은 각 유전체 플레이트(5)를 나타내고, 이들 3개의 플레이트는 동시에 이동하도록 함께 기계적으로 결합된다. 이러한 방식으로, 8개의 안테나 구성요소는 공통소스신호로부터 유도된 8개의 다른 신호성분에 공급될 수 있다.
다음 2개의 예는 각각 외부와 중앙구조 1′a, 1′b, 20′ 및 1″a, 1″b, 20″로 약간 변형한 실시예이다. 마지막 예에 있어서, 유전체 플레이트는 캐리어 플레이트만큼 넓지 않다.
변화가능성이 크고, 도 2의 하부에는 각 단일공급라인구조(21, 21′)에 8개의 공급연결단자 T1에서 T8를 각각 공급하는 공급라인구조의 2개의 또 다른 예이다.
도 3 및 도 4는 유전플레이트가 수동제어로 유전체 플레이트가 이동될 수 있는 수단에 의해, 기계적 작동기를 설명하기 위하여 제공한다. 도 3에 변형된 공급 콘덕터라인 패턴(31)을 갖는 공급라인구조를 나타냈고, 도 4에 캐리어 플레이트(32: 공급 콘덕터라인 패턴이 배치된 것 위에)와, 이동가능 유전체 플레이트(33) 및 고정하부 플레이트(34)를 갖는 공급라인구조를 나타냈다.
유전체 플레이트(33)는 길이적으로 가이드된 랙(35)에 기계적으로 연결되고, 그것의 선형이동은 제어손잡이(39)와 함께 회전축(38)에 결합된 기어(36, 37)를 갖는 기어 메카니즘에 의해 제어된다. 제어손잡이(39)를 수동으로 회전함으로써, 랙(35)과 유전체 플레이트(33)가 소정 원하는 위치에 길이적으로 이동될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 안테나 또는 또 다른 장치에 이용할 수 있으며, 공급라인구조는 제조하기 쉽고 수동제어수단에 의해 구동하기 편리하게 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 2개의 안테나 구성요소 공급포인트는 소스에 연결되는 소스연결단자(6)와, 상기 안테나 구성요소 공급포인트에 연결되는 적어도 2개의 공급연결단자(T1, T2, T3, T4)를 갖는 공급라인구조(1)를 통하여 공통신호소스에 연결되고, 상기 공급라인구조(1)는 고정 그라운드 플레이트(4)로부터 거리를 두고 병렬로 고정평면배열(2)에 배치한 공급 콘덕터라인 패턴(3)과 그 사이에 위치한 이동가능유전체(5)로 이루어지고, 상기 이동가능 유전체(5)는 상기 공급 연결단자(T1, T2, T3, T4)중 어느 하나에 도달하는 신호성분의 여기위상을 변경하기 위하여, 상기 공급 콘덕터라인 패턴(3)과 상기 그라운드 플레이트(4)에 병렬로 이동시킬 수 있는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔의 방향을 조절하기 위한 장치에 있어서, 상기 공급라인 패턴(3)은 주방향(A)으로 연장되고, 상기 공급라인 패턴(3)은 상기 각 공급연결단자(T1, T2, T3, T4)중 어느 한쪽으로 향하여 상기 주방향(A)에 병렬로 연장하는 길이적 공급라인 세그멘트를 포함하고, 상기 유전체는 보통 유전체 플레이트로서 형성되고, 2개의 단부위치(13′14′)사이에서 상기 주방향(A)으로 이동시킬 수 있으며, 상기 유전체 플레이트(5)는 중간 및 상기 단부위치를 포함하는 소정 위치로, 상기 길이적 공급라인 세그멘트(9, 10, 11, 12)의 부충부분을 커버하는 영역으로 연장하기 위한 크기로 위치되고, 상기 보충부분은 각 공급연결단자(T1, T2, T3, T4)에 도달하기 전에 대응하는 신호성분의 제어전달속도감소를 야기하는 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소스연결단자(6)는 상기 공급라인 패턴(3)의 중앙부에 위치되고, 상기 공급연결단자(T1, T2, T3, T4)는 상기 공급라인 패턴(3)의 반대측 단부에 위치되며, 상기 유전체 플레이트(5)는 상기 공급라인 패턴(3)의 상기 중앙부를 또한 커버하는 영역으로 연장하는 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유전체 플레이트(5)는 대체로 직사각형이고, 상기 공급 콘덕터라인 패턴(3)은 굴곡형태이며, 상기 길이적 공급라인 세그멘트(9, 10, 11, 12)는 상기 공급 콘덕터라인 패턴(3)에 공급라인 세그멘트의 전체길이의 주요부를 구성하는 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공급 콘덕터라인 패턴(3)은 상기 소스연결단자(6)를 포함하는 각 중앙부의 측면상에 굴곡부를 포함하고, 각 굴곡부는 상기 공급연결단자((T1, T2)중 어느 하나로 이끌어지는 길이적 공급라인 세그멘트(9, 10)를 포함하고, 적어도 하나의 굴곡형태의 루프(11, 12)는 상기 길이적 공급라인 세그멘트로부터 분기되고, 상기 또 다른 공급연결단자(T3, T4)중 어느 하나로 이끌어지는 적어도 2개의 길이적 공급라인 세그멘트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유전체 플레이트(33)는 빔 방향을 조절하기 위한 수동작동가능 제어수단(38, 39)에 결합된 기계적 작동기(35, 36, 37)에 의해 중앙 및 상기 단부위치를 포함하는 소정 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기계적 작동기는 제어손잡이(39)를 갖는 회전가능축(38)에 결합된 기어 메카니즘과 맞물리는 길이적으로 가이드된 랙(35)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 장치는 동일한 종류의 적어도 하나의 공급라인구조(1b)로 더 이루어지고, 이동될 수 있는 유전체 플레이트를 갖으며, 상기 제1공급라인구조(1a)와 함께 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 2개의 유사한 공급라인구조(1a, 1b)는 유사한 종류의 제3공급라인구조(20)를 통하여 상기 공통신호소스(6)에 연결된 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유전체 플레이트(5)의 반대측 단부(13, 14)는 공급라인구조의 대응하는 부분에 신호반사를 최소화하기 위한 크기로 된 계단형태의 오목부가 제공된 것을 특징으로 하는 안테나 구성요소의 고정 어레이로부터 방출된 빔 방향을 조절하기 위한 장치.
  10. 소스연결단자(6)와 적어도 2개의 공급연결단자(T1, T2, T3, T4), 고정 그라운드 플레이트(4)로부터 거리를 두고 병렬로 고정평면배열(2)에 배치된 공급 콘덕터라인 패턴(3) 및, 그 사이에 위치한 이동가능 유전체(5)로 이루어지고, 상기 이동 가능 유전체(5)는 상기 공급 연결단자(T1, T2, T3, T4)중 어느 하나에 도달하는 신호성분의 여기위상을 변경하기 위하여 상기 공급 콘덕터라인 패턴(3)과 상기 그라운드 플레이트(4)에 병렬로 이동시킬 수 있는 소스에 의해 발생한 라디오 주파수신호로부터 유도된 적어도 2개의 신호요소간의 위상차를 조절하기 위한 공급라인구조 (1)에 있어서, 상기 공급라인 패턴(3)은 주방향(A)으로 연장되고, 상기 공급라인 패턴(3)은 상기 각 공급연결단자(T1, T2, T3, T4)중 어느 한쪽으로 향하여 상기 주방향(A)에 병렬로 연장하는 길이적 공급라인 세그멘트를 포함하고, 상기 유전체는 보통 유전체 플레이트로서 형성되고, 2개의 단부위치(13′14′)사이에서 상기 주방향(A)으로 이동시킬 수 있으며, 상기 유전체 플레이트(5)는 중간 및 상기 단부위치를 포함하는 소정 위치로, 상기 길이적 공급라인 세그멘트(9, 10, 11, 12)의 보충부분을 커버하는 영역으로 연장하기 위한 크기로 위치되고, 상기 보충부분은 각 공급연결단자(T1, T2, T3, T4)에 이르기 전에 대응하는 신호성분의 제어전달속도감소를 야기하는 것을 특징으로 하는 공급라인구조.
KR1019970708122A 1995-05-24 1996-05-24 안테나의 빔 방향을 조절하기 위한 장치 및 그 공급라인구조 KR100282999B1 (ko)

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