KR100416630B1 - 콘트라와운드안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환형상의 세그먼트내에서 역으로 감겨지며 선택된 세그먼트상에서 상반된 전류를 가지는 권선을 가진 안테나에 관한 것이다. 구면 표면부, 대체로 구면형의 표면부, 다중 접속된 표면부, 환형 표면부 또는 반구면 표면부와 같은 표면부 주위 및 그 표면부상에 역으로 감겨진 권선을 가진 하나 이상의 절연 도체 회로를 구비한 안테나가 개시된다. 상기 절연 도체 회로는 상기 표면부 주위 및 그 표면부상에 하나 이상의 무종단 도전로를 형성한다. 상기 권선은 나선형 패턴, 대체로 나선형의 패턴, 부분적으로 나선형 패턴, 폴로이달 외주 패턴을 가지거나 상기 환형상에 슬롯이 형성된 도선으로부터 형성되기도 한다. 루프에 용량성 피드를 제공하는 두 개의 플레이트를 가진 환형상에 환형 허브를 구비한 폴로이달 루프 권선이 개시되며, 이들은 상기 플레이트중의 하나에 선택적으로 접속된다.

Description

콘트라와운드 안테나{CONTRAWOUND ANTENNA}

본 발명은 1992년 12월 15일에 출원된 미국 출원번호 07/992,970의 계속출원(continuation-in-part:CIP)이다.

여기 주파수에서 안테나 효율성 정도는 자유 공간에서의 빛(C)의 속도, 파장( λ) 및 주파수(f)를 이용하여 다음의 익히 공지된 식에 의한 신호 전파율과 관련된 효율적인 전기 길이와 직접 관련이 있다:

λ = C/f

알려졌듯이, 안테나 전기 길이는 그라운드 플레인을 구비한 1 파장, 1/2 파장(다이폴), 1/4 파장이 되어서 실제 안테나 임피던스를 최소화해야만 한다. 이러한 특징을 만족하지 못했을 경우에, 안테나 임피던스는 안테나상의 정재파(standing waves) 및 안테나 급전(전송 선로)을 변화시키며, 그러한 정재파 비율의 증가는 모든 발생 에너지를 손실시키며 더욱 낮은 복사 에너지를 가져다주게 된다.

전형적인 수직형 휩 안테나(모노폴)는 전방향성의 수직으로 분극화된 패턴을가지며, 그러한 안테나는 UHF와 같은 높은 주파수에서도 비교적 작게 구성될 수가 있다. 그러나, 낮은 주파수에서는 그러한 크기는 LF 및 MF 대역에서 사용되는 매우 긴 라인 및 타워를 필요로 하는 문제가 생기게 된다. 낮은 주파수 대역에서의 장거리영역의 전송 상태는 잇점이 될 수 있으나, 안테나, 특히 방향성 어레이는 너무 큰 크기가 되어서 소형의 휴대용 송신기 역할을 할 수가 없게 된다. 높은 주파수에서도, 종래의 모노폴 또는 다이폴 안테나와 동일한 효율성 및 실행능력을 가진 실제로 소형의 안테나를 구비하는 것이 잇점이 된다.

수년에 걸쳐서, 수평적으로 분극화된 안테나는 더 많은 지상파 손실을 가져온다는 이유로 그라운드 수평 분극보다는 더욱 효율적(더욱 장거리 영역)이라고 알려진 방향성 특징, 특히 수직 분극을 가진 소형의 안테나를 제작하기 위하여 여러가지 기술이 시도되었다.

방향성 특징의 측면에서, 소정의 안테나 구성에서 특정 분극에서 그 안테나내에서 발생된 자계를 무효로 하며 동시에 그 자계에 대해 정상 상태에 있는 전계를 증가시키는 것이 가능하다고 인식되어진다. 유사하게, 상기 전계를 무효로 하며 동시에 그 자계를 증가시키는 것도 가능하다.

그러한 상응한 원리는 소정 영역내의 동일한 전계를 발생하는 두 개의 소스는 서로 동등하며, 그러한 동등함은 전류 소스 및 해당 자기 전류 소스 사이에의 보여질 수가 있다고 언급하는 전자계 분야에서는 잘 알려진 개념이다. 이 원리는 알 에프 해링톤(R.F. Harrington)의 1961년 참조 "시간 조화 전자계(Time Harmonic Electromagnetic Fields)"의 섹션 3 내지 5에 설명되어 있다. 선형 전류를 이송하는 선형 다이폴 안테나 구성요소의 경우에 있어서, 그 동등한 자기 소스는 자기 전류의 원형의 방위각 링에 의해 얻어진다. 전류의 솔레노이드는 선형 자기 전류를 발생하기 위한 분명한 하나의 방법이 된다. 환형의 표면상에 위치한 전류 솔레노이드는 자기 전류의 그 필요한 원형의 방위각 링을 형성하는 일 방법이 된다.

환형의 나선형 안테나는 환형상에서 권선되며, 그 환형 형태의 플레인에 대해 직각이며 그 환형의 중심과 동심원인 축을 가진 전기 다이폴 안테나의 패턴과 유사한 패턴에서 전자 에너지를 방출하는 특징을 제공하는 나선형 도선으로 이루어진다. 이러한 나선형 안테나의 효율적인 전송 선로 임피던스는 자유 공간 전파율에 대해서 그러한 나선형 구조주위의 상기 도선의 급전 포인트로부터 웨이브의 전파를 방해한다. 그 구조에서의 감소된 속도 및 원형의 전류는 해당 공명 다이폴(선형 안테나)의 크기와 같은 또는 더욱 작은 환형 안테나를 구축하는 것을 가능하게 한다. 그러한 환형형태의 설계는, 그 환형의 나선형 구조가 유사한 전기적 복사 특성을 가지나, 단순한 공명 다이폴 구조보다도 실제로 더욱 작게 이루어지기 때문에, 낮은 종횡비를 가지게 된다. 단순한 단일 위상 피드 구조는 매우 작은 패키지에서 1/2 파장의 다이폴에 견줄 만한 복사 패턴을 제공할 것이다.

이에 관련해서, 미국 특허 번호 제 4,622,558 및 제 4,751,515호, 및 유럽특허 출원 제 EP-A-0 043 591 호는 종래의 선형 안테나를 지상에서 전파될 때 더 낮은 손실에서 전파되는 수직적으로 분극화된 복사를 발생하는 자기 공명 구조로 대체함으로써 소형의 안테나를 구성할 수 있는 기술로써 소정의 특징을 가진 환형의 안테나를 개시한다. 낮은 주파수에 대해서, 자기 공명 수직 선형 안테나는 이미 인식된 바와 같이 도움이 되지 못하며, 이러한 문헌에서 설명된 자기 공명 구조는 낮은 주파수에서 물리적으로 다루기 힘들며 전기적으로 비효율적인 수직 구성부 문제를 다소 해결한다.

상기 언급된 문헌은 더욱 복잡한 방향성 안테나에 대한 빌딩 블록으로써 모노필라(monofilar) 환형 나선을 초기에 설명한다. 이러한 안테나는 외부 통과 회로에 의해 또는 특정 자기 공명 특성으로 인해 제어되는 신호의 상대 위상을 가지고 궤환되는 다중 도전로를 포함한다. 일반적인 의미에서, 이들 문헌은 수직 분극을 제공하는 소위 콘트라와운드(contrawound) 환형 권선의 사용을 설명한다. 이들 문헌에서 언급된 상기 콘트라와운드 환형 권선은 버드스올, 시 케이(Birdsall, C.K.) 및 에버하트 티 이(Everhart, T.E.)에 의해 발표된, 1956년 10월 전자 장치상의 IRE 트랜스액션 제 190 페이지상의 "고전력 웨이브 튜브용의 변경된 콘트라와운드 나선형 회로(Modified Contra-Wound Helix Circuits for High-Power Traveling Wave Tubes)"에 개시된 바와 같이, 단지 두 개의 단말을 가진 특이한 설계를 가지고 만들어진다. 이 문헌은 자계 및 전계/자기 전류 및 전류간의 차이점을 지적하며 환형의 수직적으로 분극화된 안테나상에서 서로에 대해 물리적으로 중첩된 두 개의 모노필라 회로가 두 개의 포트 신호 입력을 이용하여 창조될 수가 있다고 추정한다. 이러한 설계의 기본은 선형 나선이며, 이에 대한 설계 방정식이 1953년 칸도니안 및 시샥(Kandoian & Sichak)(상기 미국특허 제 4,622,558 호)에 의해 최초로 설명되어진다.

상기 언급된 문헌과 같은 선행기술은 콘트라와운드 구조의 모의 시험지향의두 개의 환형 구조와 같은 더욱 복잡한 구조에 대한 기본 빌딩 블록으로써 기본적인 환형 실시예들을 보여준다. 예를 들어, 상기 언급한 특허는 토러스의 단축에 의해 경계가 정해지는 원주 근처에서 정수의 관내 파장을 가질 수 있는 상기 토러스(복잡 또는 단순한)를 설명한다.

유럽 특허 출원 제 EP-A-0 043 591 호에는 장반경(a)이 분명히 0보다 크고 단반경(b)이 장반경(a)보다 분명히 크지 않은 환형 구조가 예시되어 있다. 그러나, 상기 출원에서는, 제 12 면 제 14 줄에서 "1" 및 "N " 을 한정하는 방정식들 모두는 장반경(a)이 0이거나 거의 0인 구형이거나 대체로 구형인 표면의 개시되지 않은 경우에 대하여 0이거나 거의 0이다. 이러한 방식에서, N, 즉 " 권수 (number of turn )"는 0이거나 거의 0이므로, 안테나는 기능을 발휘할 수 없다. 그러한 출원은 상기 표면을 무시한 상태로 교습하고 있다고 생각된다.

또한, 그러한 출원은 방사상으로의 에너지 방사 또는 에너지 수신을 향상시키기 위하여, 장축에 대하여 대체로 수직인 최소한 하나의 대체로 평탄한 표면, 및 장축에 대하여 대체로 수직이며 장축에 대하여 방사상인 부분적으로 나선형인 도전 경로를 지니는 다중 연결된 표면을 교습하고 있지 않거나 제시하지 않는다고 생각된다.

모노필라 디자인을 가지는 단순한 환형 안테나는 입력된(수신된) 또는 출력된(송신된) 신호의 전계 및 자계 성분 모두에 대해 응답을 한다. 한편, 멀티필라(멀티와인딩)는 안테나 방향성 및 분극의 제어기능을 제공하는 가운데, 별도의 휨 형상에서 별개의 권선내에서 동일한 피치 감지 또는 다른 피치 감지를 가질 것이다. 나선의 한 형태는 링 및 브리지 설계의 형태이며, 이는 약간의 기본 콘트라-와운드 와인딩 구조 특성을 보여준다.

잘 알려져 있듯이, 선형 솔레노이드 코일은 자신의 중심축을 따라서 선형의 자계를 발생한다. 이러한 자계의 방향은 "오른손 법칙"에 따른 것으로써, 이에 의해 만약 오른손의 손가락이 손바닥을 향하여 내측으로 감겨져서 그 솔레노이드내의 원형의 전류 흐름 방향을 가리키게 된다면, 이러한 자계의 방향은 상기 감아진 손가락에 대한 축 방향에 평행하게 연장될 때 엄지손가락의 방향과 동일하게 된다(예를 들어 아래의 도 47을 참조). 이러한 룰이 오른손 나사산내에서처럼, 오른손 감지내에 감겨진 솔레노이드 코일에 대해 적용됐을 때, 전류 및 그 결과의 자계 모두는 동일한 방향을 가리키나 왼손 감지내의 코일은 상반된 방향을 가리키는 전류 및 그 결과의 자계를 가지게 된다. 상기 솔레노이드 코일에 의해 발생된 자계는 때때로 자기 전류라고 불린다. 동일한 축상의 오른 손 및 왼손 코일을 결합하여서 콘트라-와운드 코일을 발생하여서 서로 상반된 방향의 전류를 가진 개개의 코일 구성요소를 공급함으로써, 네트 자계가 단일 코일 자계의 두배가 되는 반면에, 네트 전류는 "0"까지 효율적으로 감소되게 된다.

또한 잘 알려져 있듯이, 사인 교류 소스에 의해 공급되며 로드 임피던스를 가지고 종단되는 평형 전기적 전송 선로는 상기 소스로부터 상기 로드까지의 전류 웨이브를 전파시킨다. 이러한 웨이브는 상기 로드에서 반사되어 상기 소스를 향하여 다시 전파되며, 상기 전송 선로상의 네트 전류 분배는 입사 및 반사파 구성성분 모두에서 찾아 볼 수 있으며 상기 전송 선로상의 정재파로써 특징지워질 수가있다(예를 들어 아래의 도 13을 참조). 평형 전송 선로를 가지고, 상기 전송 선로를 따른 소정 지점에서의 각 도선내의 전류 구성성분들은 크기에 있어서 동일하나 극성에 있어서는 서로 상반되며, 이는 별개의 도선을 따라 동일한 크기의 웨이브에 의해 상반되게 분극화된 동시적인 전파와 같은 의미가 된다. 소정의 도선을 따라, 단일 방향의 포지티브 전류의 전파는 상반된 방향의 네가티브 전류의 전파와 동일하다. 상기 입사 및 반사파의 상대 위상은 로드 소자 ZL의 임피던스에 달려 있다. 아래의 도 13을 참조하여 I0은 입사 전류 신호를 I1은 반사 전류 신호를 나타낼 때, 반사 계수는 다음과 같이 정의내릴 수 있다:

상기 입사 및 반사 전류는 서로 상반된 방향으로 흐르기 때문에, 그 상응 반사 전류인 I1'= -I1은 상기 입사 전류 I0의 방향에 대한 상기 반사 전류의 크기를 제공한다.

본 발명은 송수신 안테나에 관한 것으로서, 특히, 나선형으로 감겨진 안테나에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 저주파수 장거리 웨이브 분야에 특히 적절하면서도 물리적으로 낮은 프로파일 또는 안테나 패키지가 바람직한 어떤 주파수에서도 유용한 소형의 수직적으로 분극화된 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모터 차량 및 선박에 적합한 방향성 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 어떤 방향에서도 전방향적인 성격의 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 분극 방향에 대해 직각 방향으로 최대의 복사 이득을 가지며 그 분극 방향에 대해서는 최소의 복사 이득을 가지는 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선 주파수(RF) 전력원에 용이하게 정합되는 단순화된 피드 구조를 가지는 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 방사상의 에너지 복사율을 향상시킬 수 있는 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수직적 에너지 복사율을 향상시킬 수 있는 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따르면, 환형 안테나는 환형 표면부 및 세그먼트화된 나선형 패턴의 상기 표면 주변에 단일 폐회로로써 각각 연장된 절연 도선으로 이루어진 제 1 및 제 2 권선을 구비한다. 상기 환형은 두 개의 세그먼트보다는 일반적으로 크거나 또는 동일한 짝수의 세그먼트, 예를 들어 4개의 세그먼트를 가진다. 소정 세그먼트내의 연속적인 도선중의 한 도선의 각 부분은 근접한 세그먼트내의 동일한 도선의 그 부분에 대해 역으로 감겨지게 된다. 그 동일한 도선의 근접한 세그먼트는 노드 또는 접합 부분(권선 역 포인트)애서 만나게 된다. 상기 두 개의 연속 도선의 각각은 상기 환형의 모든 세그먼트내에서 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다. 한 쌍의 노드(포트)는 각각의 근접한 세그먼트 쌍사이의 경계부분에 위치하게 된다. 세그먼트로부터 세그먼트까지에서, 단극성 신호원으로부터의 전류 흐름의 분극이 포트의노드가 서로 연결된 상기 도선에 대하여 상기 포트에서의 접속을 통해 역으로 바뀌어진다.

본 발명에 따르면, 매 다른 포트에 위치한 상기 접합 부분에서의 상기 도선은 절단되며 그 절단된 단부는 각각의 반사 전류 신호에 대해 약 90˚의 위상 쉬프트를 제공하는 정합된 반응 임피던스를 가지고 종단이 된다. 이는 수직적으로 분극화된 전자 복사를 발생하는 구조내에서 네트 전류의 동시적 소거 및 준균일 방위각 자기전류의 발생을 제공하게 해준다.

본 발명에 따르면, 일련의 도체 루프는 회전 표면상에 그리고 그 회전 표면에 대해 동일하게 이격된 상태에서 "폴로이달리(poloidally)"하게 형성되어서 각 루프의 장축이 그 회전 표면의 단축에 대한 탄젠트를 형성하게 된다. 상기 회전 표면의 장축에 대해, 모든 루프의 가장 중심 단부들은 하나의 단자상에서 서로 연결되며, 그리고 나머지 단부들은 제 2 단자상에서 서로 연결된다. 단극성 신호원은 상기 두 개의 단자를 지나서 인가되며, 그러한 루프들이 평행하게 전기적으로 연결되기 때문에, 모든 루프에 의해 발생된 자계는 위상이 같게 되어서 수직적으로 분극화된 전방향의 복사를 발생하면서 준균일 방위각 자계를 발생하게 된다.

본 발명에 따르면, 루프 수는 증가하며 도선 소자는 회전 도선 표면부가 되어서 연속적으로 형성되거나 방사상으로 슬롯이 형성될 수가 있게 된다. 동작 주파수는 복합 안테나 단자에 대해 직렬 임피던스 또는 병렬 정전용량중의 하나를 증가함으로써 낮아지게 된다.

본 발명에 따르면, 정전용량은 회전 도전 표면에 대한 허브로써 역할을 하는한 쌍의 평행 도전 플레이트의 추가로 늘어나게 될 수 있다. 이러한 회전 표면은 상기 플레이트의 접합부분에서 분할되는 데, 한 플레이트는 그 분할된 표면의 일측에 전기적으로 연결되며, 다른 제 2의 플레이트는 그 분할된 표면의 타측에 전기적으로 연결된다. 상기 회전 도전 표면부는 방사상으로 분할되어서 일련의 기본 루프 안테나와 필적하게 된다. 이 구조의 대역폭은 만약 그 회전 표면부의 반지름 및 모양이 회전 대응각으로 변화된다면 증가하게 될 것이다.

본 발명에 따르면, 전자 안테나는 다중 연결된 표면부; 적어도 제 1 나선형 피치 감지부를 가진 상기 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 1의 나선형 도전로내에 연장된 제 1 절연 도선 수단; 상기 제 1 나선형 피치 감지부와 상반되는 적어도 제 2 나선형 피치 감지부를 가진 상기 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 2의 나선형 도전로내에 연장된 제 2 절연 도선 수단; 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 신호 단자; 및 안테나 신호의 수신 또는 송신을 위해 상기 다중 접속된 표면부에 대해 안테나 신호를 향하게 하는 반사기 수단을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단은 상기 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

본 발명에 따르면, 전자 안테나는 장축을 가지는 다중 연결된 표면부; 적어도 제 1 나선형 피치 감지부를 가진 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 1의 나선형 도전로내에 연장된 제 1 절연 도선 수단; 상기 제 1 나선형 피치 감지부와 상반되는 적어도 제 2 나선형 피치 감지부를 가진다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 2의 나선형 도전로내에 연장된 제 2 절연 도선 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 신호 단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단은 상기 다중 연결된 표면부의 장축에 대해 수직일 때, 또는 상기 다중 연결된 표면부의 장축에 대해 방사형태일 때, 그렇지 않으면 나선형으로 형성될 때, 상기 제 1 및 제 2 부분 나선형 도전로를 가지고, 상기 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

본 발명에 따르면, 전자 안테나는 장축을 따른 도선을 가진 구면의 표면부; 적어도 제 1 나선형 피치 감지부를 가진 상기 구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 1의 나선형 도전로내에 연장된 제 1 절연 도선 수단; 상기 제 1 나선형 피치 감지부와 상반되는 적어도 제 2 나선형 피치 감지부를 가진 상기 구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 2의 나선형 도전로내에 연장된 제 2 절연 도선 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 신호 단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단은 상기 다중 연결된 표면부의 장축에 대해 수직일 때, 또는 상기 다중 연결된 표면부의 장축에 대해 방사형태일 때, 그렇지 않으면 나선형으로 형성될 때, 상기 구면 표면부의 도선을 통과하며 그 도선내의 장축에 대해 평행하게 놓이거나 그렇지 않으면 나선형으로 형성되는 상기 제 1 및 제 2 부분 나선형 도전로를 가지고, 상기 구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

본 발명에 따르면, 전자 안테나는 "0"보다 큰 장반경 및 상기 장반경보다 더큰 단반경을 가진 다중 연결된 표면부; 적어도 제 1 나선형 피치 감지부를 가진 상기 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 1의 나선형 도전로내에 연장된 제 1 절연 도선 수단; 상기 제 1 나선형 피치 감지부와 상반되는 적어도 제 2 나선형 피치 감지부를 가진 상기 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 2의 나선형 도전로내에 연장된 제 2 절연 도선 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 신호 단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단은 상기 다중 연결된 표면부 주변 및 그 표면부상에 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

본 발명에 따르면, 전자 안테나는 구면의 표면부; 적어도 제 1 나선형 피치 감지부를 가진 상기 구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 1의 나선형 도전로내에 연장된 제 1 절연 도선 수단; 상기 제 1 나선형 피치 감지부와 상반되는 적어도 제 2 나선형 피치 감지부를 가진 상기 구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 2의 나선형 도전로내에 연장된 제 2 절연 도선 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 신호 단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단은 상기 구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

본 발명에 따르면, 전자 안테나는 반구면의 표면부; 적어도 제 1 나선형 피치 감지부를 가진 상기 반구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 1의 나선형 도전로내에 연장된 제 1 절연 도선 수단; 상기 제 1 나선형피치 감지부와 상반되는 적어도 제 2 나선형 피치 감지부를 가진 상기 반구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 적어도 부분적으로 위치한 제 2의 나선형 도전로내에 연장된 제 2 절연 도선 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 신호 단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 절연 도선 수단은 상기 반구면 표면부 주변 및 그 표면부상에 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

본 발명은 브릿지 및 링 구조와 비교했을 때 더 넓은 주파수 스펙트럼에 대해 보다 큰 이득을 가진 수직적으로 분극화된 소형 안테나를 제공한다. 본 발명의 또 다른 목적, 잇점 및 특징은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 명백하게 될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

도 1은 본 발명에 따른 4개의 세그먼트 나선형 안테나를 도시한 개략도.

도 2는 도 1에 도시한 권선의 확대도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에서의 권선의 확대도.

도 4는 본 발명을 구현한 두 개의 세그먼트(두개의 부분) 나선형 안테나를 도시한 개략도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에서 권선 역 지점에서의 다양한 임피던스를 가진 이-포트 나선형 안테나 및 본 발명에 따른 안테나 튜닝에 대한 개략도.

도 6은 도 1에 도시만 안테나에 대한 전계 패턴을 도시한 전계 플롯도.

도 7, 8 및 9는 도 1에 도시한 안테나의 노드사이의 환형 위치에 대한 전류 및 자계 플롯도.

도 10, 11 및 12는 도 4에 도시한 안테나의 노드사이의 환형 위치에 대한 전류 및 자계 플롯도.

도 13은 종단 전송 선로에 대한 등가 회로도.

도 14는 전계 소거 향상 및 단순화된 구성을 가진 튜닝 능력을 가진 본 발명에 따른 환형상의 폴로이달 권선의 확대도.

도 15는 임피던스 및 위상 정합 소자를 구비한 본 발명을 구현한 안테나의 4개면 버전의 단순화된 블록도.

도 16은 권선을 연결하는 제 1 및 제 2 임피던스 정합 코일을 가진 본 발명을 구현한 안테나의 권선을 도시한 확대도.

도 17은 튜닝 수단을 도시한 본 발명을 구현한 안테나에 대한 등가 회로도.

도 18 및 19는 도 17의 튜닝용도를 위해 환형주위에 위치한 폐쇄된 금속 포일 튜닝 소자를 이용한 환형 안테나의 일부를 도시한 개략도.

도 20은 상반된 노드사이에 튜닝 커패시터를 이용한 본 발명을 구현한 안테나를 도시한 개략도.

도 21은 본 발명을 구현한 사분면의 안테나에 대한 튜닝 방법을 도시한 등가 회로도.

도 22는 도 21의 튜닝용도를 위한 환형상의 도선 포일 랩퍼(wrapper)를 구비한 본 발명에 따른 안테나의 예시도.

도 23은 도 24의 라인 23-23을 절개한 단면도.

도 24는 본 발명에 따른 포일커버형의 안테나를 도시한 사시도.

도 25는 본 발명을 구현한 회전 대칭성을 가진 안테나의 다른 실시예를 도시한 예시도.

도 26은 안테나상의 모듈레이터 제어된 파라메트릭 튜닝 장치를 이용하는 주파수 변조 송신기를 도시한 기능 블록도.

도 27은 전방향성의 폴로이달 루프 안테나를 도시한 예시도.

도 28은 도 27에 도시한 안테나내의 한 루프를 도시한 측면도.

도 29는 상기 루프 안테나에 대한 등가 회로도.

도 30은 사각 루프 안테나의 측면도.

도 31은 본 발명에 따른 원통형 루프 안테나를 도시한 부분 절단도.

도 32는 도 31의 라인 32-32를 절개한 단면도 및 그 권선내의 전류에 대한 다이어그램.

도 33은 본 발명에 따른 폴로이달 루프 구조의 튜닝 및 에뮬레이션을 위한 환형 슬롯을 가진 환형을 도시한 부분도.

도 34는 환형 코어 튜닝 회로를 구비한 환형 안테나를 도시한 예시도.

도 35는 도 34에 도시한 안테나에 대한 등가 회로도.

도 36은 본 발명에 따른 중앙 정전용량 튜닝 배열을 가진 환형 안테나의 절개도.

도 37은 폴로이달 권선을 가진 도 36에 도시한 안테나의 다른 실시예를 도시한 절개도.

도 38은 가변형의 정전용량 튜닝을 가진 다른 실시예를 도시한 도.

도 39는 안테나 대역폭을 증가시키면 폴로이달 루프 구조에서 튜닝 또는 에뮬레이션용 슬롯을 가진 본 발명에 따른 사각 환형 안테나를 도시한 평면도.

도 40은 도 39의 라인 40-40에 따른 단면도.

도 41은 폴로이달 구조에서 튜닝 또는 에뮬레이션용 슬롯을 가진 6개의 측면을 가진 도 39에 도시한 안테나의 다른 실시예를 도시한 평면도.

도 42는 도 41의 라인 42-42에 따른 단면도.

도 43은 종래의 선형 나선을 도시한 예시도.

도 44는 대략적인 선형 나선을 도시한 예시도.

도 45는 자계가 나선 길이에 대해 균일하거나 준균일하다는 가정하에 도 45에 도시된 그 구조의 합성 등가도.

도 46은 외부 루프 및 위상 변이 및 전파제어를 가진 역으로 감겨진 환형 나선형 안테나를 도시한 예시도.

도 47은 오른손 감지 및 왼손 감지의 등가 회로도 및 관련된 전계 및 자계에 대한 설명도.

도 48은 직렬 급전 안테나의 개략도.

도 49는 다른 직렬 급전 안테나의 개략도.

도 50은 하나 또는 두 개의 급전 포트를 구비한 다른 안테나의 개략도.

도 51은 도 48 내지 51의 안테나의 환형 실시예에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한 도면.

도 52는 파라볼릭 반사기를 가진 환형 안테나의 사시도.

도 53은 도 52의 환형 안테나의 수직 단면도.

도 54는 다른 파라볼릭 반사기를 가진 환형 안테나의 사시도.

도 55는 도 54의 한형 안테나의 수직 단면도.

도 56은 부분적으로 나선형이며 부분적으로 방사형의 도전로를 가진 콘트라와운드 도선을 구비한 원통형 안테나의 등각도.

도 57은 나선형 도전로를 가진 환형 안테나에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한 도면.

도 58은 도 56의 안테나에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한 도면.

도 59는 원형의 횡단면 및 중앙 도관을 가진 구면의 환형 형태의 사시도.

도 60은 나선형 도전로를 가진 환형 안테나에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한 도면.

도 61은 도 59의 안테나에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한 도면.

도 62는 장반경보다 더 큰 단반경을 가진 환형태의 수직 단면 사시도.

도 63은 도 62의 환형태에 대한 나선형 도전로를 가진 도선의 평면도.

도 64는 도 63의 도선의 사시도.

도 65는 도 62의 환형태에 대한 나선형 도전로를 가진 역으로 감겨진 도선의 사시도.

도 66은 구면 안테나에 대한 단일 구면 도선의 사시도.

도 67은 구면 안테나에 대한 역으로 감겨진 구면 도선의 사시도.

도 68은 반구면 안테나에 대한 역으로 감겨진 반구면 도선의 사시도.

도 69는 구면 안테나에 대한 다른 단일 구면 도선의 사시도.

도 70은 구면 안테나에 대한 역으로 감겨진 다른 구면 도선의 사시도.

도 71은 직렬 또는 병렬 급전 포인트를 가진 구면 안테나에 대한 역으로 감겨진 구면 도선의 사시도.

도 72는 도 62의 환형의 형태에서 사용되는 4개의 세그먼트 나선형 안테나의 개략도.

도 1을 참조하면, 안테나 10은 4개(n = 4)의 등각 세그먼트(12)를 통해 환형(TF)주변에 연장되는 두 개의 전기적으로 절연된 폐회로 도선(권선)(W1 및 W2)을 포함한다. 이러한 권선은 두 개의 핀(S1 및 S2)으로부터 무선주파수 전기 신호를 공급받는다. 각 세그먼트내에, "콘트라와운드"형의 권선, 즉 권선(W1)에 대한 소스는 어두운 실선에 의해 도시된 바와 같이 오른손(RH)이 될 것이며, 다른 권선(W2)에 대한 소스는 파선에 의해 도시된 바와 같이 왼손(LH)이 될 것이다. 각 도선은 하기에 개시될 방정식으로부터 알 수 있듯이, 그 형태주변의 동일한 나선 회전수를 가지도록 설계된다. 접합점 또는 노드(14)에서 각각의 권선은 센스를 역으로 만든다(각각의 절단부에 도시된 바와 같이). 상기 신호 단자(S1 및 S2)는 상기 두 개의 노드에 연결되며 그러한 각 쌍의 노드는 "포트"라고 불린다. 본 설명에서, 4개의 포트의 각각에 위치한 각각의 노드 쌍은 a1 및 a2, b1 및 b2, c1 및 c2 그리고 d1 및 d2로 지정된다. 예를 들어, 도 1에서, 4개의 포트인 a, b, c 및 d가 있다. TF의 단축에 대해 소정 포트에서의 노드는 서로에 대해 각관계에 있게 되나그 구조상의 모든 포트는 만약 각 세그먼트내의 회전수가 정수가 된다면 동일한 각관계를 가지게 될 것이다. 예를 들어, 도 2는 정반대의 노드를 보여주는 반면에 도3은 중첩되는 노드를 도시한다. 이들 노드는 서로 중첩되나, 포트로부터 포트까지 단자 또는 핀(S1 및 S2)을 가진 해당 노드들의 연결은 도시된 바와 같이 역으로 이루어지며 정반대의 세그먼트가 각각의 권선이 동일한 센스를 가지는 가운데 평행하게 동일한 연결을 가지는 구조를 가지게 된다. 그 결과 각 세그먼트내에서 상기 권선내의 전류는 상반되나 그 방향은 세그먼트로부터 세그먼트까지 그 권선 센스와 같이 역으로 바뀌게 된다. 짝수 개의 세그먼트가 존재하는 한 세그먼트의 수를 증가하거나 감소시키는 것은 가능하나 상기 노드가 환형에 대한 효율적인 전송 선로 길이에 대한 관계를 유지해야 한다는 사실은 이해되어야만 한다(나선형의 권선 및 동작 주파수로 인해 전파 속도에 변화를 고려하여서). 상기 노드 위치를 변경함으로써 상기 안테나의 분극 및 방향성이 특히 도 5에 도시된 외부 임피던스(16)에 의해 제어될 수 있다. 본 발명에 도시된 4개의 세그먼트 구조는 상기 안테나의 축으로부터 상승각 θ을 가지며 도 6에 도시된 바와 같이 상기 안테나로부터 방사되는 다수 개의 전자파(E1 및 E2)를 가지는 수직으로 분극화된 전방향 전계 패턴을 발생시킴을 알수 있다.

도 1이 4개의 세그먼트를 가진 실시예를 도시하고 도 4가 두 개의 세그먼트를 가진 실시예를 도시하나, 본 발명에서는 소정의 짝수의 세그먼트, 예를 들어, 6개의 세그먼트를 가지고 실행될 수 있다고 할 수 있다. 세그먼트의 수를 증가시킴으로써 생기는 잇점은 복사 전력을 증가하며 안테나 급전 포트의 합성 임피던스를감소시켜서 상기 안테나상의 신호 포트의 합성 임피던스와 신호 단자에서의 임피던스를 정합하는 작업을 단순화시킬 수 있다는 것이다. 상기 세그먼트의 수를 감소시킴으로써 생기는 잇점은 안테나의 전체 크기를 감소시킬 수 있다는 데 있다.

1차적인 설계 목표가 도 6에 도시된 바와 같은 수직적으로 분극화된 전방향 복사 패턴을 형성하는 반면에, 전자 시스템의 등가 원리 및 기본적인 전자 다이폴 안테나의 이해를 통해서 이것이 자기 전류 또는 플럭스의 방위각 링의 형성을 통해 성취될 수가 있음을 인지하게 된다. 그러므로, 안테나는 그러한 자기 전류 분포를 발생하는 능력과 관련하여 설명될 것이다. 도 1을 참조하면, 평형 신호가 신호 단자(S1 및 S2)에 인가된다. 그런 다음, 이 신호는 평형 전송 선로를 경유하여 나선 급전 포트 d를 통해 a로 전달된다. 평형 전송 선로의 이론으로부터 알 수 있듯이, 그러한 전송 선로를 따른 어느 소정 지점에서, 그러한 두 개의 도선내의 전류는 위상으로부터 180˚에 있게 된다. 전송 선로가 접속되는 그 노드에 이르렀을 때, 상기 전류 신호는 각 노드로부터 떨어진 양방향으로 진행파로써 계속하여 전파된다. 이러한 방향으로 전류 분포는 4개의 세그먼트에 대해 도 7 내지 9에 2개의 세그먼트 안테나에 대해 도 10 내지 12에 도시되며 이러한 플롯에서 포트 또는 노드에 대해 설명이 되며, 여기서 J는 전류를 의미하며 M은 자기 전류를 의미한다. 이러한 분석은 신호 주파수가 안테나 구조와 튜닝되어서 그 구조의 전기적 원주가 1파장이 되며 그 구조상의 전류 분포가 사인 크기가 된다고 가정할 수가 있다. 안테나 구조의 콘트라와운드 환형 나선형 권선은 전송 선로로써 취급되나 이들은 복사 전력으로 인해 누출되는 전송 선로를 형성하게 된다. 도 7 및 10의 구성도는 신호가 방출되는 노드로부터 떨어진 전파 방향의 분극을 가진 전류 분포를 도시한다. 도 8 및 11의 구성도는 일반적인 시계반대방향으로 볼 때 상기 전류의 분극이 그 시계반대방향에 대하여 변화됨을 인식하면서 동일한 전류 분포를 도시한다. 도 9 및 12는 도 1에 도시된 원리를 이용하여 해당 자기 전류 분포를 도시한다. 도 8 및 11은 환형 나선형 구조상의 네트 전류분포가 소거되는 상태를 보여준다. 그러나 도 9 및 12는 향상된 네트 자기 전류 분포를 보여준다. 그 결과, 사분면에 있는 그러한 신호들이 준균일 방위각 전류 분포형태를 이루게 된다.

다음의 5개의 주요 구성부는 본 발명을 실행하기 위해 만족되어야만 한다:

1) 안테나는 신호 주파수와, 즉, 신호 주파수에서 튜닝되어야만 한다. 환형 나선형 구조의 각 세그먼트의 전기적 원주 길이는 1/4 파장이 되어야만 한다; 2) 각 노드상에서의 신호는 균일한 증폭을 가져야만 한다; 3) 각 포트상에서의 신호는 동일한 위상으로 이루어져야만 한다; 4) 신호단자(S1 및 S2)에 인가되는 신호는 평형이 되어야만 한다; 그리고 5) 상기 환형 나선형 구조상의 신호 단자(S1 및 S2)와 신호 포트를 연결하는 상기 전송 선로 세그먼트의 임피던스는 신호 반사를 제거하기 위해서 상기 전송 선로 세그먼트의 각 단말상의 각각의 로드와 정합되어야만 한다.

안테나에 대한 크기를 계산할 때, 다음의 파라미터가 이하에 사용된 수학식에서 적용된다.

a = 환형의 장축

b = 환형의 단축

D = 2 x b = 환형의 단 직경

N = 환형 주위에 랩핑된 나선형 도선의 회전수

n = 단위 길이당 회전수

Vg = 안테나의 속도 계수

a(정규화) = a/ λ = a

b(정규화) = b/ λ = b

Lw = 정규화 도선 길이

λg = 자유 공간에 대한 속도 계수 및 λ에 기준한 파장

m = 안테나 세그먼트 수

상기 환형 나선형 안테나는 다음의 세 개의 물리적 변수에 의해 결정된 "공명" 주파수에 있게 된다.

a = 환형의 장반경

b = 환형의 단반경

N = 환형 주위에 랩핑된 나선형 도선의 회전수

V = 유도 전파 속도

독립 변수의 수는 자유공간 파장 λ에 대해 변수를 정규화하여서 함수 a(Vg) 및 b(Vg, N)를 형성하기 위해 재배열됨으로써 두 개, 즉 Vg 및 N으로 더 감소될 수가 있다. 즉, 이러한 구조는 λ의 자유공간 파장을 가지고 해당 공명 주파수를 가질 수 있게 된다. 4개의 세그먼트 안테나에 있어서, 공명은 그 환형의 장축의 원주가 1파장의 길이를 가지는 주파수로써 한정될 수가 있다. 일반적으로, 공명 동작주파수는 안테나의 각 세그먼트가 1/4의 유도된 파장 길이(즉, 도 1의 각 노드(12)는 1/4 유도 파장에 있게 됨)에 있게 되는 안테나 구조상에서 정재파가 발생되는 주파수를 말한다. 이러한 분석에서, 그 구조는 1 파장의 장원주 길이를 가지며 그 급전 및 권선은 대응하게 구성된다는 것이 가정되어진다.

안테나의 속도 계수는 다음과 같이 주어진다:

[수학식 1]

환형의 물리적 크기는 다음과 같은 자유공간 파장에 대해서 정규화될 수 있게 된다:

[수학식 2]

아이 알 이의 컨베션 레코드, 1953 국내 컨베션 파트 2 - 안테나와 커뮤니케이션 제 42 내지 47 페이지에 에이 지 칸도니안(A.G. Kandoian) 및 더블유 시샥(W. Sichak)에 의해 발표된 참조문헌 "광주파수 영역 조정 나선형 안테나 및 회로(Wide-Frequency-Range Tuned Helical Antennas and Circuits)"에서는 모노필라 선형 나선형 내부 도선을 가진 동축라인에 대한 속도 계수를 예측하는 공식을 제시한다. 기하하적 변수의 대입을 통해, 이 공식은 미국 특허 번호 제 4,622,558 및 4,751,515호의 환형 나선 기하형태로 변형되어 다음의 수학식을 얻게 된다:

[수학식 3]

이러한 공식이 이하에 개시된 본 발명과는 다른 물리적 실시예에 근거되나, 소정의 공명 주파수를 얻기 위한 구조 설계를 위한 본 발명의 적절한 개시로써 소수의 실험적인 변경에는 유용하다.

수학식(1) 및 (2)를 수학식(3)에 대입하여 간단하게 하면, 다음의 수학식이 주어진다:

[수학식 4]

수학식 (1) 및 (2)로부터, 속도 계수 및 정규화 장반경이 서로에 대해 직접 비례관계에 있게 된다:

[수학식 5]

그 결과, 수학식 (4) 및 (5)는 Vg 및 N에 관하여 정규화된 장 및 단 환형 반경을 얻기 위해 재배열될 것이다.

[수학식 6]

[수학식 7]

다음의 토로스 기본 특성을 가정한다.

[수학식 8]

수학식 (2), (6), (7) 및 (8)은 기본적인 주파수 독립 설계 관계를 보여준다. 이들 수학식은 소정 동작 주파수에 대한 안테나의 물리적 크기, 속도 계수 및 회전수를 측정하거나 소정의 나선 회전수를 가진 특정 크기의 안테나에 주어진 동작 주파수를 결정하는 역순의 문제를 해결하기 위해 적용될 수가 있다.

칸도니안 및 시작에 의해 발표된 인용문헌에 근거된 제약 조건이 다음의 정규화 변수와 관련하여 표현될 수 있다:

[수학식 9]

이를 재배열하여 b로 풀어서 수학식 (7)을 대입하면 다음의 수학식이 주어진다:

[수학식 10]

수학식 (10)을 재배열하여 변수를 다음과 같이 분리한다:

[수학식 11]

그 결과 2차 방정식이 다음과 같이 주어지게 된다:

[수학식 12]

또한, 수학식(6) 및 (8)로부터 다음의 2차 방정식이 얻어진다:

[수학식 13]

상기 수학식(8)로부터 도출된 수학식(13)은 상기 수학식(12)보다 더욱 엄격한 것 같다.

상기 나선형 도선의 정규화 길이는 다음과 같이 주어진다.

[수학식 14]

이 와이어 길이는 a = b 및 최소 권선 수가 N일 때 최소화될 것이다. a = b일 때, 수학식 (6)으로부터 다음의 수학식이 구해진다:

[수학식 15]

그 결과,

[수학식 16]

4개의 세그먼트 안테나에 대해서, m = 4 이며,

[수학식 17]

수학식 (15)를 수학식 (10)에 대입하면 다음의 수학식이 얻어진다:

[수학식 18]

최소 와이어 길이에 대해, N = 최소 = 4, 그 결과 4개의 세그먼트 안테나에 대해서는,

[수학식 19]

일반적으로, 와이이 길이는 작은 속도 계수에 대해 가장 최소화가 되어서, 수학식 (18)이 다음과 같이 계산되어지게 된다:

[수학식 20]

이는 수학식 (16)에 대입됐을 때 다음과 같이 얻어진다:

[수학식 21]

그 결과 2개의 세그먼트 안테나에 대해서는, 칸도니안 및 시샥의 방정식은 도선당 전체 와이어 길이가 자유공간 파장보다 더욱 크다는 것을 예측하게 된다.

이러한 방정식으로부터, 1/2 웨이브 안테나 선형 안테나의 효과적인 전송 특성을 가진 토로이드를 구성할 수가 있다. 본 발명에 따라 구성된 다수 개의 콘트라 와운드 환형 나선형 안테나에 대한 경험은 소정 구조의 공명 주파수가 수학식 (2), (6) 및 (7)에 의해 예측된 것과 다르며 특히 실제의 공명 주파수는 본 계산에서 적용된 회전수(N)가 두 개의 도선중의 하나에 대한 실제 회전수보다 2내지 3개의 변수에 의해 커지게 될 때 수학식 (2), (6) 및 (7)에 의해 예측된 공명 주파수에 상응하다는 사실을 보여준다 몇몇 경우에, 실제 동작 주파수는 와이어의 길이와 가장 상관관계가 있는 것 같다. 소정 길이의 환형 나선형 도선 LW(a, b, N)에 대해서, 이러한 깊이는 다음과 같이 주어지는 전자파 주파수의 자유공간 파장과 동일하게 될 것이다:

[수학식 22]

몇몇 경우에 있어서, 측정된 공명 주파수는 0.75 * fw(a, b, N) 또는 fw(a, b, 2N)에 의해 가장 잘 예측되어진다. 예를 들어, 106,MHz 주파수에서 선형의 1/2 웨이브 안테나가 1.0의 속도 계수를 가정하며 1.415M(55.7 in.) 길이를 가지는 반면에, 본 발명의 토로이드 설계는 다음의 크기를 가진다.

a = 6.955 cm(2.738 in.)

b = 1.430 cm(0.563 in.)

N = 16 회전 ＃ 16 와이어

m = 4개의 세그먼트

환형 설계의 이러한 실시예에 대해, 수학식 (2), (6) 및 (7)은 N = 16에 대해 311.5MHz의 공명 주파수 및 Vg = 0.454를 예측하며 N = 32에 대해 166.7MHz의 공명 주파수를 예측한다. 이렇게 측정된 동작 주파수에서, Vg = 0.154이며 수학식 (4)에 대해, N의 효과적인 수치는 51 회전수가 되어서 이 수치가 각 도선에 대한 실제 수치보다 3.2 계수정도 더 크게 된다. 이 경우에, fw(a, b, 2N) = 103. 2 MHz가 된다.

도 5에 도시된 본 발명의 변형예에서, 해당 노드에서의 도선처럼, 입력신호에 대한 두 개의 포트(a 및 b)에서의 연결은 끊어지게 된다. 나머지 4개의 개방된 포트(a11-a21, a12-a22, c11-c21 및 c21-c22)는 임피던스가 콘트라와운드 환형 나선형 도선쌍에 의해 형성된 전송 선로 세그먼트의 고유 임피던스와 정합되는 리액턴스(reactance)(Z)로 종단이 된다. 이러한 단자 리액턴스(도 13 참조)로부터 신호 반사는 입사 신호에 대한 위상 사분면에 있는 신호를 반사하여서 상기 환형 나선형 도선상의 전류 분포가 도 1의 실시예의 전류 분포와 유사하게 되어서 신호 단자 및 신호 포트사이의 소수의 급전 연결관계를 가지면서 안테나 구조의 조정 및 튜닝을 간단하게 할 수 있는 동일한 복사 패턴을 제공하게 된다.

환형 콘트라와운드 도선은 나선형태 이상으로 배열가능하며 본 발명의 범위를 만족할 것이다 도 14는 고려한 다른 배열상태 ("폴로이달-외주(poloidal-peripheral) 와인딩 패턴")를 도시하여서 두 개의 절연 도선(W1 및 W2)각각에 의해 형성된 나선이 일련의 상호접속된 폴로이달 루프(14.1)내로 분리된다. 이러한 상호접속은 장축에 대해 원형의 호형태를 형성한다. 상기 두개의 분리된 도선은 어느 곳에서도 평행하여서 이러한 배열이 환형 전류 구성성분의 보다 정확한 소거를 가능하게 하며 상기 폴로이달 루프에 의해 형성된 자기 전류 구성성분을 보다 정확하게 제어하도록 한다. 이러한 실시예는 실험적으로 입증된 구조의 공명 주파수를 낮게 하도록 하는 큰 상호도선 정전용량에 의해 특징지워질 수가 있다. 본 실시예의 공명 주파수는 상기 평행 도선(W1 및 W2)사이의 공간을 조정함으로써, 서로에 대해서 그리고 상기 토로스의 장축 또는 단축중의 어느 하나에 대한 상기 두 개의 콘트라와운드 도선의 상대각을 조정함으로써 조정될 수가 있다.

상기 신호 포트(S1 및 S2) 각각의 신호는 서로에 크기 및 위상(즉, 균일한 180˚위상차와 동일한 크기)에 대해 평형이 유지되어야만 본 발명의 바람직한 실시예를 성취할 수가 있다. 또한 신호 급전 전송 선로 세그먼트는 양 단부, 즉, 신호 단자 공통 접합부분 및 콘트라와운드 환형 나선형 구조상의 개별 신호 포트의 각각에서 정합되어야만 한다. 콘트라와운드 권선이 감겨진 형태 또는 다른 인자에서 그러한 콘트라와운드 권선의 결함은 신호 포트의 임피던스에 변화를 가져다준다. 그러한 변화는 도 15에 도시된 형태에서처럼 보상을 요구하여서 안테나 구조에 흐르는 전류가 평형이 유지된 크기 및 위상을 가져서 후술되는 바와 같이 환형 전류 구성성분의 가장 완전한 소거를 가능하도록 해 준다. 가장 간단한 형태에서, 만약 신호 단자에서의 임피던스가 Z0이며, 전형적으로 50 Ohms이며 신호 포트상의 신호 임피던스가 Z1-m *Z0의 값을 가지면, 본 발명은 동일한 길이를 가지며 임피던스 Z1을 가진 m개의 급전 라인을 통해 실행되어서, 그 결과 상기 신호 단자의 이러한 임피던스의 평행 결합이 Z0의 값을 갖게 된다. 만약 상기 신호단자에서의 임피던스가 상기와 다른 저항 값 Z1을 가지게 된다면, 본 발명은 1/4 웨이브 트랜스포머 급전 라인을 통해 실행되는 데, 각각의 라인은 1/4 파장 길이 및= Z0Z1의 고유 임피던스를 가지게 된다. 일반적으로, 어떠한 임피던스도 전송 선로소자로부터 구성된 이중의 스터브 튜너와 정합될 수가 있다. 상기 신호 단자로부터의 급전 라인은 도 16에 도시된 신호 포트와 유도적으로 결합될 수가 있다. 상기 신호 포트의 임피던스를 상기 급전 라인과 정합하도록 하는 것외에, 이러한 기술은 급전 단자의 불균형 신호를 콘트라와운드 환형 나선형 구조상의 신호 포트상의 균형 신호로 변환하기 위한 발룬(balun)으로써 기능을 한다. 이러한 유도적인 결합 접근을 통해, 상기 신호 급전 및 안테나 구조사이의 결합 계수가 조정되어서 상기 안테나 구조가자유로이 공명하게 하도록 한다. 당해 기술 분야에 숙련된 자에게 있어서는 임피던스, 위상 및 증폭 정합 및 평형에 대한 다른 수단들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 가능하다.

상기 안테나 구조는 다양한 방식으로 튜닝될 수가 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 그러한 튜닝 수단은 그 구조 주위에 균일하게 분배되어서 균일한 방위각 자기 링 전류를 유지하도록 해야만 한다. 도 17은 두 개의 나선형 도체사이에 용량적 결합을 변경하는 역할을 하는 두 개의 절연 도체를 둘러싸는 폴로이달 포일 구조(18.1 및 19.1)(도 18 및 19를 참조)의 사용을 도시한다. 폴로이달 튜닝 소자는 개방되거나 폐쇄된 루프가 되며, 후자는 별도의 유도 결합 구성성분을 제공하게 된다. 도 20은 다른 노드 특히 동일한 도선상에 서로 상반된 노드를 용량적으로 결합하여서 상기 안테나 구조상의 신호를 평형하게 하는 수단을 도시한다. 가변성 커패시터(C1)를 이용한 용량적 결합은 환형 형태 및 환형 범위의 표면부와 평행한 원형의 도전 포일 또는 메쉬의 이용에 의해 방위적으로 연속되게 이루어진다. 도 23 및 25의 실시예는 도 17 내지 21의 실시예로부터 기인하며, 이 실시예에서 전체 환형 나선형 구조(HS)는 어느 곳에서도 동심원 형태인 실드(shield)(22.1)에 의해 둘러싸이게 된다. 이상적으로, 상기 환형의 나선형 구조(HS)는 그러한 실드와 평행하는 환형 자계를 발생하여서, 소정의 도전성 및 동작 주파수에 대한 상당히 얇은 포일에 대해서, 전자 경계 조건이 만족되어서 상기 구조 외부의 전자계 전파가 가능하도록 한다. 슬롯(폴로이달)(25.1)은 이하에서 설명되는 바와 같이 튜닝을 위해 부가되어진다.

상기 콘트라와운드 환형 나선형 안테나 구조는 안테나(10)로부터 전압을 수신하기 위한 발진기 증폭기(26.2)를 구비한 도 26에 도시된 FM 송신기에 대한 결합형의 튜닝 소자 및 복사기로써 역할을 하는 비교적 높은 Q 공명기가 된다. 모듈레이터(26.4)에 의해 제어되는 파라메트릭 튜닝 소자(26.3)를 통해, 변조가 이루어지게 된다. 전송 주파수(F1)는 리액턴스의 직접 변경에 의하거나 일련의 고정된 반응 소자(상기에 언급됨)를 절환함으로써 상기 안테나 구조에 부착된 용량적 또는 유도성의 튜닝 소자의 전자 조정에 의해 제어되어서 상기 구조에 결합된 리액턴스를 제어하여서, 그 결과, 상기 콘트라와운드 환형 나선형 구조의 본래의 주파수를 조정하게 된다.

도 27에 도시된 본 발명의 다른 변형예에서, 이전 실시예에서의 환형 나선형 도선은 환형의 형태에서 균일하게 방위적으로 이격된 일련의 N개의 폴로이달 루프(27.1)에 의해 대체되어진다. 상기 환형의 장반경에 대한 각 루프의 최중심부는 신호 단자(S1)에서 서로 연결되어지며 반면에 각 루프의 나머지 최외각부는 신호 단자(S2)에서 서로 연결된다. 서로에 대해 동일한 개개의 루프는 임의의 형태를 가지는 데, 도 28은 원형의 형태를 도시하며, 도 30은 직사각형 형태를 도시한다. 이러한 구조에 대한 전기적 등가 회로가 도 29에 도시된다. 개개의 루프 세그먼트는 각각 종래의 루프 안테나로써 기능한다. 이러한 복합적인 구조에서, 개개의 루프는 평행하게 궤환되어서 그 결과 각 루프에서 생기는 자계 구성성분이 위상이 동일하게 되며 환형의 형태에 대해 방위적으로 향하게 되어서 방위적으로 균일한 자기 전류 링을 형성하게 된다. 비교하면, 상기 콘트라와운드 환형 나선형 안테나에서, 상기 콘트라와운드 나선형 도선의 환형 구성성분으로부터의 전계는 만치 이러한 구성 성분이 존재하지 않았듯이 소거되어서 각 도선의 폴로이달 구성성분으로부터 그 컨트리뷰션(contributions)만을 남기게 한다. 그 결과, 도 27의 실시예에서는 상응하게 발생된 전자계의 소거보다는 그 물리적 구조로부터 환형 구성성분을 제거하게 된다. 도 27의 실시예에서 폴로이달 루프의 수를 증가시키는 것은 각각 직사각형 그리고 원형의 프로파일 루즈에 대한 도 31 및 33의 실시예를 가져오게 한다. 개개의 루프는 연속적인 도전 표면부가 되어서, 방사상의 평면 슬롯을 가지거나 가지지 않게 되어서 멀티루프 실시예를 에뮬레이션하게 한다. 이러한 구조는 도전성의 환형 표면부에 대해 어느 곳에서도 평행하는 방위각 자기 링 전류를 형성하며 이러한 자기 전류의 대응 전계는 상기 도전성의 환형 표면부에 대해 어느 곳에서도 수직하게 된다. 그 결과, 상기 구조에 의해 발생되는 전자파는 연속적인 도체의 경우에 있어서 상기 표면부가 상당히 얇다는 가정하에 상기 도전성의 표면부를 통해 전파될 수가 있다. 이러한 장치는 상기 구조의 상측면 및 하측면사이의 전하를 이동시에 즉 상기 환형 형태의 장축의 방향과 평행하는 전기 다이플 링을 가져오게 한다.

도 27 및 31의 실시예는 공명 동작에 대해 1/2 파장에 있게 되는 루프 원주에 대한 필요성으로 인해 비교적 큰 크기의 단점을 가지게 된다. 그러나, 루프 크기는 직렬 임피던스 또는 병렬 리액턴스를 도 27 및 31의 구조상에 첨가시킴으로써 줄어질 수가 있다. 도 36은 도 31의 실시예에 병렬 커패시턴스(36.1)의 첨가를 도시한다. 상기 병렬 커패시터는 환형의 형태 및 단자(S1 및 S2)의 신호를 안테나 구조로 궤환하는 전기 커넥터(36.3) 둘 다에 대한 구조적인 지지를 하는 환형 구조(TS)에 대한 중앙 허브(36.2)의 형태를 취한다. 상기 병렬 커패시터 및 구조적 허브는 두 개의 도전 플레이트(P1 및 P2)로부터 형성되며 구리, 알루미늄 또는 다른 비철 도체로 만들어지며 공기, 테프론(Teflon), 폴리에틸렌 또는 다른 저손실 절연물질(36.4)과 같은 매체에 의해 분리된다. 단자(S1 및 S2)를 가진 커넥터(36.3)는 병렬 플레이트(P1 및 P2) 각각의 중심에 도전적으로 부착되며, 이들 병렬 플레이트는 도전 환형 표면부(TS)의 내부상의 환형 슬롯의 각각의 측면에 도전적으로 번갈아 부착된다. 신호 전류는 상기 커넥터(36.3)로부터 상기 병렬 플레이트(P1 및 P2)를 통해 상기 도전 환형 표면부(TS) 근처로 방사상으로 흐르게 된다. 상기 전도성 플레이트(P1 및 P2)에 의해 제공되는 정전용량의 추가는 상기 환형 표면부(TS)의 폴로이달 원주가 동일한 주파수에서 동작하는 루프 안테나에 의해 유사한 공명상태에 요구되는 것보다 상당히 작게 하도록 한다.

도 36의 용량성 튜닝 소자는 도 27의 유도 루프와 결합하여 도 37의 실시예를 만들게 되며, 이러한 설계가 도 38의 등가회로에 대해서 모든 정전용량이 병렬 플레이트 커패시터에 의해 제공되며 모든 인덕턴스가 와이어 루프에 의해 제공된다는 가정하에 도시될 수가 있다. 병렬 플레이트 커패시터의 정전용량 및 와이어 인덕터에 대한 공식이 다음과 같이 이 시 요르단(E.C. Jordan)에 의해 하워드 더블유 샘즈(Howard W. Sams), 제 6내지 13페이지의 참조문헌 "무선 엔지니어에 대한 참조 데이터(Reference Data for Radio Engineers)"에서 찾아 볼 수 있다:

[수학식 23]

및

[수학식 24]

여기서, C = 정전용량 pfd

Lwire = 인덕턴스 μH

A = 플레이트 영역 제곱인치

t = 플레이트 분리 인치

N = 플레이트 수

a = 와이어 루프 인치의 평균 반경

d = 와이어 직경 인치

εr = 비유전율

전체 N개의 와이어를 가정하여서, 등가 병렬 회로의 공명 주파수는 다음과 같이 얻어진다.

[수학식 25]

[수학식 26]

7.00 cm(2.755 in.)의 단직경 및 10.28 cm(4.046 in.)의 내부 장직경(커패시터 플레이트의 직경)을 가진 환형의 형태에 대해 그리고 N = 24개의 루프의 t = 0.358 cm(0.141 in.)의 플레이트 분리를 가진 16 게이지 와이어(d = 0.16 cm(0.063 in.)에 대해 156.5 MHz의 공명 주파수를 가져다준다.

도 38의 실시예에서, 단일 회전의 환형 루프의 인덕턴스가 다음과 같이 얻어질 수 있다:

[수학식 27]

여기서 μ0은 400πnH/m의 자유 공간 투자율이며, a 및 b는 각각 환형 형태의 장반경 및 단반경이다. 토러스의 허브로써 형성된 상기 병렬 플레이트 커패시터의 정전용량은 다음과 같이 주어진다:

[수학식 28]

여기서 ε0 는 8.854 pfd./m의 자유 공간 투자율이다.

수학식 (27) 및 (28)을 수학식 (25) 및 (26)으로 대입하면 다음과 같은 결과를 얻게 된다:

[수학식 29]

수학식 (29)는 연속적인 도전성 표면부를 제외한 상기에 도시된 환형 구조는 만약 플레이트 분리가 1.01 cm(0.397 in.)로 증가된다면 156.6 MHz의 동일한 공명 주파수를 가지게 될 것을 예측한다.

도 36, 37 및 38의 실시예는 전체 플레이트 분리 또는 도 38에 도시된 플레이트로부터 비교적 좁은 환형 슬롯의 분리를 조정함으로써 동조될 수가 있으며, 이 실시예에서 이러한 동조 수단은 방위적으로 대칭되어서 그 구조의 중심으로부터 외부로 방사상으로 전파되는 신호내에서 대칭을 유지하도록 한다.

도 39 및 41은 안테나 구조의 대역폭을 증가하는 수단을 도시한다. 이들 신호가 방사상의 방향으로 외부로 전파되기 때문에, 상기 대역폭은 다른 반경 방향으로 다른 차동 공명 회로를 제공함으로써 증가되어진다. 배열형태에서의 변화가 방위적으로 대칭되도록 만들어져서 방위각 자계에 대한 기하학적인 동요를 최소화하게 한다. 도 39 및 41은 상업적으로 이용가능한 튜닝 조립으로부터 용이하게 형성되는 기하형태를 도시하는 반면에, 도 25(또는 도 24)는 자계에 대한 기하학적인 동요를 감소하는 사인곡선형태로 변화가능한 반경을 가진 기하형태를 도시한다.

나선형 안테나에 대한 선행 기술은 지질기술 특징의 리모트 센싱에서 이들의 응용 및 그로부터의 항행에 대한 응용을 보여 준다. 이러한 응용을 위해, 비교적 낮은 주파수가 이용되어서 양호한 실행력을 위해 큰 구조를 필요로 하게 만든다. 선형 나선형 구조가 도 43에 도시된다. 이는 도 44에 의해 얻어지게 되며 도 44에서는 실제의 나선이 선형 상호접속에 의해 분리된 일련의 단일 회전 루프내로 분리된다. 만약 자계가 이러한 구조의 길이에 대해 균일하거나 준균일하게 된다면, 루프 소자는 복합 선형 소자로부터 분리되어서 도 45의 구조를 형성하게 된다. 이 구조는, 도 46에 도시된 바와 같이, 상기 환형 나선형 또는 환형 폴로이달 안테나 구조를 상기 선형 소자로 대체함으로써 크기에 있어서 더욱 압축될 수가 있다. 이러한 구조의 1차적인 잇점은 전체 구조가 대기중, 지상 또는 해양 수단과 같은 휴대 가능한 응용분야에서 또는 기타 응용분야에서의 잇점이 되게 하는 해당 선형 나선보다 더욱 소형화될 수가 있다는 데 있다. 이러한 구조 및 도 45의 구조에 대한 2차적인 잇점은 자계 및 전계 신호 성분이 분해되어서 이들이 결국 처리되어서 선형 나선에 내재된 신호성분과는 다른 방식으로 재결합되도록 하나 이들은 별도의 정보를 제공할 수 있다.

도 48을 참조하면, 전자 안테나(48)의 개략도가 도시된다. 비록 본 발명이 예를 들어 다중 접속된 표면부, 대체적으로 구면 표면부(도 59에 도시된 바와 같은), 구면 표면부(도 66에 도시된 바와 같은), 또는 반구면 표면부(도 68에 도시된 바와 같은)와 같은 다양한 종류의 표면부에 적용가능할지라도 상기 안테나(48)는 도 1의 환형의 형태(TF)와 같은 표면부(49); 절연 도체 회로(50); 및 두 개의 신호 단자(52 및 54)를 포함한다.

본 발명에 언급된 바와 같이, 용어 "다중 접속 표면부"는 다음의 것을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. (a) 단반경보다 크거나 또는 동일한 장반경을 가진 도 1의 환형 형태(TF)와 같은 환형 표면부; (b) 플레인상에 놓인 축에 대해 다수개의 다른 반경을 가진 원, 또는 플레인 폐쇄된 커브 또는 다각형을 회전하여서 형성되며, '0"보다 큰 장반경과 상기 장반경 이하이거나 동일하거나 또는 큰 단반경을가진 다른 표면부; 및 (c) 플레인 폐쇄된 커브 및/또는 다각형이 되는 외부 및 내부 원주에 있어서, 플레인에 대해서 '0"보다 큰 상기 내부 원주 및 상기 내부 원주보다 큰 상기 외부 원주를 정의하기 위한 대체적으로 평면형의 물질로부터 형성된 육각형 너트와 같은 와셔 또는 너트의 표면부와 같은 또 다른 표면부.

상기 절연 도체 회로(50)는 노드(60)(+)로부터 다른 노드(62)(-)까지 상기 표면부(49) 주위의 도전로(56)에서 연장된다. 또한 상기 절연 도체 회로(50)는 상기 노드(62)(-)로부터 상기 노드(60)(+)까지 상기 표면부(49) 주위의 또 다른 도전로(58)에서 연장되어서 상기 표면부(49) 주위에 하나의 무종단 도전로를 형성한다.

도 1과 관련하여 상기에 언급된 바와 같이, 상기 도전로(56 및 58)는 동일한 회전수를 가지는 콘트라와운드 나선형의 도전로가 되며, 상기 도전로(56)에 대한 나선형 피치 센스가 실선에 도시된 바와 같이 오른손(RH)이 되며, 다른 도전로(58)에 대한 나선형 피치 센스는 상기 RH 피치 센스와 상반되는, 파선에 의해 도시된 바와 같이, 왼손(LH)이 된다.

상기 도전로(56 및 58)는 본 발명의 범위내에서 대체적인 나선형 형태, 부분적인 나선형 형태, 폴로이달-외주 형태, 또는 스파이럴 형태와 같은 나선형 형태로 배열될 수 있다. 상기 도전로(56 및 58)는 도 14와 관련하여 상기에서 언급한 바와 같이 상반되는 권선 감지를 가진 콘트라와운드 "폴로이달-외주 권선 패턴"이 되어서 그 두 개의 절연 도선(W1 및 W2)의 각각에 의해 형성된 나선이 일련의 상호연결된 폴로이달 루프(14.1)내로 분해될 수 있다.

계속하여 도 48을 참조하면, 상기 도전로(56 및 58)는 상기 노드(60 및 62)에서 감지를 바꾸게 된다. 상기 신호 단자(52 및 54)는 각각 상기 노드(60 및 62)에 각각 전기적으로 접속된다. 상기 신호 단자(52 및 54)는 상기 절연 도체 회로(50)로부터 또는 그 회로에 출력되는(전송되는) 또는 입력되는(수신되는) RF 전기적 신호(64)를 공급하거나 수신한다. 예를 들어, 송신된 신호의 경우, 상기 절연도체 회로(50)의 상기 단일 무종단 도전로가 상기 신호 단자(52 및 54)로부터 직렬로 궤환된다.

상기 도전로(56 및 58)가 상기 노드(60)로부터 상기 노드(62)까지의 상기 도전로(56) 및 상기 노드(62)로부터 다시 상기 노드(60)까지의 상기 도전로(58)를 포함하는 상기 단일 무종단 도전로를 형성하는, 예를 들어, 와이어 또는 인쇄 회로 도체와 같은 단일 절연 도체에 의해 형성된다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다. 또한, 상기 도전로(56 및 58)가 상기 노드(60)로부터 상기 노드(62)까지의 상기 도전로(56)를 형성하는 한 절연 도체 및 상기 노드(62)로부터 다시 상기 노드(60)까지의 상기 도전로(58)를 형성하는 다른 절연 도체와 같은 복수 개의 절연 도체에 의해 형성된다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다.

상기 신호(64)의 명목상의 동작 주파수는 전기적 원주가 길이상 1/2 파장이 되고 그 구조상의 전류 분포가 크기에 있어서 사인파가 되도록 하기 위해서 상기 안테나(48)의 구조와 튜닝된다. 상기 명목상의 동작 주파수의 유도 파장의 약 1/2의 길이를 각각 가지는 상기 콘트라와운드 도전로(56 및 58)는 평행 피드를 가지는 불균일한 전송 선로의 소자로써 보여진다. 상기 도전로(56 및 58)는 예를 들어 도1의 환형 형태(TF)와 같은 환형 표면의 경우 꼬여서 "숫자-8"을 형성한 다음 뒤로 접어져서 두 개의 동심원상의 권선을 형성하는 폐루프를 형성한다.

도 49를 참조하면, 다른 전자 안테나(48')의 개략도가 도시된다. 상기 안테나(48')는 도 48의 표면부(49)와 같은 표면부, 절연 도체 회로(50'), 및 두 개의 신호 단자(52' 및 54')를 구비한다. 이하에 개시되는 내용을 제외하고는, 상기 전자 안테나(48'), 절연 도체 회로(50') 및 두 개의 신호 단자(52' 및 54')는 도 48의 각각의 전자 안테나(48), 절연 도체 회로(50) 및 두 개의 신호 단자(52 및 54)와 일반적으로 동일하다.

상기 절연 도체 회로(50')는 노드(60')(+)로부터 중간 노드(A)까지 그리고 상기 중간 노드(A)로부터 다른 노드(62')(-)까지 상기 표면부(49) 주위의 도전로(56')에서 연장된다. 또한 상기 절연 도체 회로(50')는 상기 노드(62')(-)로부터 다른 중간 노드(8)까지 그리고 상기 중간 노드(B)로부터 상기 노드(60')(+)까지 상기 표면부(49) 주위의 또 다른 도전로(58')에서 연장되어서 상기 표면부(49) 주위에 하나의 무종단 도전로를 형성한다.

도 14 및 48과 관련하여 상기에 언급된 바와 같이, 상기 도전로(56' 및 58')는 동일한 회전수를 가지는 콘트라와운드 나선형의 도전로가 되거나, 또는 서로 상반된 권선 센스를 가지는 대체적인 나선형 형태, 부분적인 나선형 형태, 폴로이달-외주 형태, 또는 스파이럴 형태와 같은 순수 나선형 형태로 배열될 수 있다.

상기 신호 단자(52' 및 54')는 상기 절연 도체 회로(50')로부터 또는 그 회로에 출력되는(전송되는) 또는 입력되는(수신되는) RF 전기적 신호(64)를 공급하거나 수신한다. 상기 신호(64)의 명목상의 동작 주파수의 유도 파장의 약 1/2의 길이를 각각 가지는 상기 도전로(56' 및 58')는 상기 노드(60' 및 62')에서 바뀌게 된다. 상기 신호 단자(52' 및 54')는 상기 중간 노드(A 및 B)에 전기적으로 각각 접속된다. 바람직하게, 상기 노드(60' 및 62')는 상기 중간 노드(A 및 B)에 정반대로 위치하여서 상기 노드(60' 및 62')로부터 상기 중간 노드(A 및 B)까지의 상기 도전로(56' 및 58')의 길이가 상기 중간 노드(A 및 B)로부터 상기 노드(62' 및 60')까지의 상기 도전로(56' 및 58')의 길이와 동일하도록 한다.

상기 도전로(56' 및 58')가 상기 노드(60')로부터 상기 중간 노드(A) 및 상기 노드(62')까지의 상기 도전로(56') 및 상기 노드(62')로부터 다시 상기 중간 노드(B) 및 상기 노드(60')까지의 상기 도전로(58')를 포함하는 상기 단일 무종단 도전로를 형성하는 단일 절연 도체에 의해 형성된다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다. 또한, 상기 도전로(56' 및 58')가 하나 이상의 절연 도체에 의해 형성되는 데, 예를 들어, 상기 노드(60')로부터 상기 중간 노드(A)까지의 그리고 상기 중간 노드(A)로부터 상기 노드(62')까지의 한 절연 도체 또는 상기 노드(60')로부터 상기 중간 노드(A)까지의 도전로(58)를 형성하는 한 절연 도체, 및 상기 중간 노드(A)로부터 상기 노드(62')까지의 다른 절연 도체와 같은 한 개 이상의 절연 도체에 의해 형성된다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다.

도 50을 참조하면, 다른 전자 안테나(66)의 개략도가 도시된다. 상기 안테나(66)는 도 48의 표면부(49)와 같은 표면부, 제 1 절연 도체 회로(68), 제 2절연 도체 회로(70), 및 두 개의 신호 단자(72 및 74)를 구비한다.

상기 절연 도체 회로(68)는 한 쌍의 나선형 도전로(76 및 78)를 포함하며, 유사하게 상기 절연 도체 회로(70)는 한 쌍의 나선형 도전로(80 및 82)를 포함한다. 상기 절연 도체 회로(68)는 노드(84)로부터 노드(86)까지 상기 표면부(49) 주위 및 부분적으로 지나서 상기 도전로(76)에서 연장되며, 또한 상기 노드(86)로부터 상기 노드(84)까지 상기 표면부(49) 주위 및 부분적으로 지나서 상기 도전로(78)에서 연장되어서 상기 도전로(76 및 78)는 상기 표면부(49) 주위 및 위에 하나의 무종단 도전로를 형성한다. 상기 절연 도체 회로(70)는 노드(88)로부터 노드(90)까지 상기 표면부(49) 주위 및 부분적으로 지나서 상기 도전로(80)에서 연장되며, 또한 상기 노드(90)로부터 상기 노드(88)까지 상기 표면부(49) 주위 및 부분적으로 지나서 상기 도전로(82)에서 연장되어서 상기 도전로(80 및 82)는 상기 표면부(49) 주위 및 위에 하나의 무종단 도전로를 형성한다.

도 14 및 48과 관련하여 상기에 언급된 바와 같이, 상기 도전로(76,78 및 80,82)는 동일한 회전수를 가지는 콘트라와운드 나선형의 도전로가 되거나, 또는 서로 상반된 권선 센스를 가지는 대체적인 나선형 형태, 부분적인 나선형 형태, 폴로이달-외주 형태, 또는 스파이럴 형태와 같은 순수 나선형 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전로(76)에 대한 나선형 피치 센스가 실선에 도시된 바와 같이 오른손(RH)이 되며, 다른 도전로(78)에 대한 나선형 피치 센스는 상기 RH 피치 센스와 상반되는, 파선에 의해 도시된 바와 같이, 왼손(LH)이 된다. 상기 도전로(76 및 78)는 상기 노드(84 및 86)에서 바뀌게 된다. 상기 도전로(80 및 82)는상기 노드(88 및 90)에서 바뀌게 된다.

상기 신호 단자(72 및 74)는 상기 절연 도체 회로(68 및 70)로부터 또는 그 회로에 출력되는(전송되는) 또는 입력되는(수신되는) RF 전기적 신호(92)를 공급하거나 수신한다. 예를 들어, 송신된 신호의 경우, 비록 본 발명이 상기 노드(84 및 88) 및 상기 노드(90 및 86) 둘 다에서 병렬 급전에 적용가능할지라도, 상기 절연 도체 회로(68 및 70)의 상기 단일 무종단 도전로 쌍이 상기 신호 단자(72 및 74)로부터 직렬로 궤환된다. 상기 도전로(76, 78, 80 및 82) 각각은 상기 신호(92)의 명목상의 동작 주파수의 유도 파장의 약 1/2의 길이를 가진다. 도 50에 도시한 바와 같이, 상기 신호 단자(75)는 상기 노드(84)에 전기적으로 접속되며 상기 신호 단자(74)는 상기 노드(88)에 전기적으로 접속된다.

상기 절연 도체 회로(68 및 70)가 하나 이상의 절연 도체에 의해서 각각 형성된다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다. 예를 들어, 상기 절연 도체 회로(68)는 상기 도전로(76 및 78) 둘 다에 대해 단일 도선을 가지거나, 상기 도전로(76 및 78) 각각에 대해 단일 도선을 가지거나, 상기 도전로(76 및 78) 각각에 대해 전기적으로 상호 접속된 다중 도체를 가질 수 있다.

도 51을 참조하면, 도 48, 49 및 50의 전자 안테나(48, 48' 및 66)에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한다. 이들 안테나는 선형적으로(예를 들어, 수직적으로) 분극화되며 분극 방향을 따라 도 48, 49 및 50의 표면부(49)의 단직경과 결합되는 실제로 낮은 프로파일을 가진다. 더욱이, 그러한 안테나는 분극 방향에 직각인 방향에서는 최대 복사 이득을 그리고 분극방향에서는 최소 복사 이득을 가지면서 상기 분극 방향에 대해 직각이 방향에서 대체로 전방향성을 가지게 된다. 도 48의 도전로(56 및 58)와 같은 상기 콘트라와운드 도전로는 전계를 소거하는 파괴성 간섭 및 자계를 강화하는 건설적인 간섭을 제공한다.

도 52 및 53을 참조하면, 비록 본 발명이 다중 접속된 표면부 및 다양한 형태의 반사기에 일반적으로 적용가능할지라도, 전자 안테나(94)는 도 1, 48, 49 및 50의 각각의 안테나(10, 48, 48' 및 66)와 같은 환형 안테나(96); 및 안테나 신호(100 및 102)의 수신 또는 송신을 위한 상기 안테나(96)의 환형 표면부(103)에 대해 상기 안테나 신호(100 및 102)를 보내는 위성 접시 반사기와 같은 파라볼릭 반사기를 구비한다. 상기 파라볼릭 반사기(98)는 정점(104), 개구부(106), 및 상기 정점(104) 및 상기 개구부(106)사이의 중심 축(108)을 가진 대체로 파라볼릭 형태를 취한다. 더욱이, 상기 파라볼릭 반사기(98)는 상기 중심 축(108)상에 초점 포인트(110)를 가진다.

상기 환형 표면부(103)는 상기 정점(104) 및 상기 파라볼릭 반사기 개구부(106) 사이에 일반적으로 위치한다. 바람직하게, 상기 환형 표면부(103)의 장축은 상기 파라볼릭 반사기(98)의 상기 중심축(108)을 따라 위치하며, 상기 환형 표면부(103)의 중심은 상기 파라볼릭 반사기(98)의 상기 초점 포인트(110)에 위치하도록 한다.

상기 전자 안테나(94)는 상기 환형 안테나(96)에 대해 방향성을 제공한다. 상기 파라볼릭 반사기(98)는 상기 안테나(96)의 전계 패턴(112)의 고 이득부(111)에 상기 원하는 전자신호(100 및 102)를 보낸다. 원하지 않는 다른 신호(114 및116)는 상기 안테나(96)의 상기 전계(112)의 저이득부(118 및 119)와 각각 만나게 되거나 포인트(120)에서처럼 상기 파라볼릭 반사기(98)에 의해 왜곡된다.

도 54 및 55를 참조하면, 전자 안테나(94')는 도 52 내지 53의 환형 안테나(96), 및 도 53과 관련하여 상기에서 설명된 바와 유사한 방식에서 상기 안테나 신호(100 및 102)를 보내는 파라볼릭 반사기(98')를 구비한다. 상기 파라블릭 반사기(98')는 개구부(122) 및 상기 개구부(122)의 중심에서 정점(104)을 경계짓는 일반적인 파라볼릭 형태부(124)(팬텀 라인 도면에 도시된 바와 같음)를 구비한다. 상기 파라볼릭 반사기(98')의 다른 개구부(106)는 상기 개구부(122)보다 더 크다. 상기 환형 표면부(103)는 상기 파라볼릭 반사기(98')의 상기 개구부(106 및 122) 사이에 일반적으로 위치한다. 상기 개구부(122)를 제외하고는, 상기 파라볼릭 반사기(98')는 도 52 내지 53의 상기 파라볼릭 반사기(98)와 대체로 유사하다.

일반적으로 상기 파라볼릭 반사기(98') 및 특히 상기 개구부(122)는 상기 안테나(96)의 전계 패턴(112)을 이용한다. 상기 안테나(96)의 바닥면(도 55와 관련하여)에서 상기 저이득부(119)는 상기 안테나 신호(100 및 102)의 송신 또는 수신에 크게 기여하지는 못한다. 따라서, 상기 개구부(122)에서 상기 파라블릭 반사기(98')의 표면부의 부재는 상기 안테나 신호(100 및 102)의 송신 또는 수신에 크게 영향을 끼치지는 않는다. 상기 개구부(122)를 향한 바람직하지 않은 신호(126)(도 55의 바닥면으로부터 나온)는 상기 안테나(96)의 상기 저이득부(119)와 만나게 된다. 상기 개구부(122)애서 상기 파라볼릭 반사기(98')의 표면부의 부재는 모토 차량 또는 선박과 같은 거친 바람에서도 설치가능하도록 상기 전자 안테나(94')의 방위각 특성을 향상시켜서 바람 압력을 감소시키게 된다. 그러므로, 상기 파라볼릭 반사기(98')에 대한 적절한 무게 및 구조적인 세기가 그러한 바람에 저항하기 위해 필요하다.

도 56을 참조하면, 비록 본 발명이 대체로 평면의 상부 표면부(134) 및/또는 하부 표면부(136)를 가진 대체로 환형의 표면부와 같은 다중 접속된 표면부에 적용가능할지라도, 전자 안테나(128)는 보어(132), 상부 표면부(134) 및 하부 표면부(136)를 구비한 대체로 원통형의 표면부(130)와 같은 표면부를 포함한다. 상기 안테나(128)는 적어도 제 1 나선형 피치 센스(예를 들어, 오른손(RH))를 가진 상기 표면부(130) 주위 및 부분적으로 지나서 부분적으로 나선형의 제 1도전로에서 연장되는 제 1 절연 도체 회로(138)를 포함한다. 또한, 상기 안테나(128)는 적어도 제 2 나선형 피치 센스(예를 들어, 왼손(LH))를 가진 상기 표면부(130) 주위 및 부분적으로 지나서 부분적으로 나선형의 제 2 도전로에서 연장되는 제 2 절연 도체 회로(140)를 포함하여서 상기 절연 도체 회로(138 및 140)가 상기 표면부(130) 주위 및 위에서 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

상기 전자 안테나(128)의 장축(142)은 상기 상부 표면부(134) 및 상기 하부 표면부(136)에 대해 대체로 수직상태에 있다. 상기 절연 도체 회로(138 및 140)는 상기 상부 표면부(134)상에서, 방사부(144 및 146) 각각에 도시된 상기 장축(142)에 대해 대체로 방사상에 있다. 또한, 상기 절연 도체 회로(138 및 140)는 상기 하부 표면부(136)상에서, 방사부(148 및 150)(숨겨진 라인 도면에 도시된) 각각에 도시된 상기 장축(142)에 대해 대체로 방사상에 있다. 그렇지 않으면, 상기 절연 도체 회로(138 및 140)는 상기 대체로 원통형의 표면부(130)의 외부 표면부(156)상에서, 대체로 나선형부(152 및 154)에 도시된 것같이 또한 상기 대체로 원통형의 표면부(130)의 상기 보어(132)상에서, 대체로 나선형부(156 및 158)에 도시된 것같이 대체로 나선형으로 형성될 수 있다. 상기 대체로 원통형의 표면부(130) 및 상기 방사부(144, 146, 148 및 150) 및 상기 나선형부(152, 154, 156 및 158)를 가진 상기 절연 도체 회로(138 및 140)가 도 1, 48, 49 및 50 각각의 안테나(10, 48, 48' 및 66)에 적용될 수 있다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다.

도 57은 나선형 도전로를 가진 환형 표면부를 구비한 도 1, 48, 49 및 50 각각의 전자 안테나(10, 48, 48' 및 66)에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한다. 또한 도 58을 참조하면, 도 56의 전자 안테나(128)는 방사상으로 더 많은 에너지를 복사하거나 수신하여서 적은 에너지가 수직적으로 복사되거나 수신된다. 따라서, 본 실시예에서, 상기 안테나(128)의 상부 및 하부상의 복사 패턴은 나선형의 도전로를 가진 안테나와 비교하여 감소되며, 이러한 방사상의 복사 패턴이 향상된다. 더욱이, 몇 개의 선형 도체부(144, 146, 148 및 150)를 이용하는 상기 절연 도체 회로(138 및 140)는 상기 안테나(128)의 장반경의 크기를 감소시킨다.

도 59를 참조하면, 전자 안테나(160)는 대체로 원형의 횡단면부(164)(다양한 위도선에 도시됨)를 가진 대체로 구면의 환형 표면부(162), 및 상기 표면부(162)의 장축(168)을 따른 관로(166)(숨겨진 선에 도시됨)를 포함한다. 상기 안테나(160)는 적어도 제 1 나선형 피치 센스(예를 들어, 오른손(RH))를 가진 상기 구면표면부(162) 주위 및 부분적으로 지나서 부분적으로 나선형의 제 1도전로(172)에서 연장되는 제 1 절연 도체 회로(170)를 포함한다. 또한, 상기 안테나(160)는 적어도 제 2 나선형 피치 센스(예를 들어, 왼손(LH))를 가진 상기 구면 표면부(162) 주위 및 부분적으로 지나서 부분적으로 나선형의 제 2 도전로(176)에서 연장되는 제 2 절연 도체 회로(174)를 포함하여서 상기 제 1 및 제 2 절연 도체 회로(170 및 174)가 상기 구면 표면부(162) 주위 및 위에서 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다. 상기 부분적으로 나선형의 도전로(172 및 176)는 상기 관로(166)를 지나서 상기 각각의 도전로(172 및 176)의 선형부(178 및 180)와 함께 도시된 상기 관로(166)내의 상기 장축(168)에 대해 대체로 병렬관계에 있게 된다. 그렇지 않으면, 상기 도전로(172 및 176)는 각각 나선형부(182 및 184)를 구비한다. 상기 대체로 구면형의 표면부(162) 및 상기 선형부(178 및 180) 및 상기 나선형부(182 및 184)를 가진 상기 절연 도체 회로(170 및 174)가 도 1, 48, 49 및 50 각각의 안테나(10, 48, 48' 및 66)에 적용될 수 있다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다.

도 60은 나선형 도전로를 가진 환형 표면부를 구비한 도 1, 48, 49 및 50 각각의 전자 안테나(10, 48, 48' 및 66)에 대한 대표적인 상승 복사 패턴을 도시한다. 또한 도 61을 참조하면, 도 59의 전자 안테나(160)는 수직적으로 더 많은 에너지를 복사하거나 수신한다. 따라서, 본 실시예에서, 상기 안테나(160)의 상부 및 하부상의 복사 패턴은 나선형의 도전로를 가진 안테나와 비교하여 향상된다. 이러한 방식에서, 본 실시에는 다소 더 대칭적인 복사 패턴을 형성하게 된다.

도 62는, 비록 본 발명이 "0"보다 큰 장반경과 상기 장반경보다 큰 단반경을 가지는 다중 접속된 표면부에 적용가능할지라도, 장반경보다 큰 단반경을 가진 환형(186)의 수직 단면 사시도를 도시한다. 또한, 도 63 및 64의 각각의 평면 및 사시도를 참조하면, 비록 본 발명이 소정의 회전수를 가지는 절연 도체 회로에 적용가능할지라도, 4개의 턴부(190, 192, 194 및 196)를 가진 절연 도체 회로(188)의 패스를 도시한다. 상기 환형(186)에서, 상기 절연 도체 회로(188)는 적어도 제 1 나선형 피치 센스(예를 들어, 오른손(RH))를 가진, 하기에서 설명될 방식에서, 상기 환형(186)의 표면부(197) 주위 및 부분적으로 지나서 대체로 나선형의 도전로에서 연장된다. 또한, 도 65를 참조하면, 다른 절연 도체 회로(198)는 적어도 제 2 나선형 피치 센스(예를 들어, 왼손(LH))를 가진 상기 환형(186)의 상기 표면부(197) 주위 및 부분적으로 지나서 대체로 나선형의 도전로에서 연장되어서 상기 절연 도체 회로(188 및 198)가 상기 환형(186)의 상기 표면부(197) 주위 및 위에서 서로에 대해 역으로 감겨지게 된다.

상기 환형(186)의 상기 표면부(197)는 예를 들어 상기 절연 도체 회로(188 및 198)를 라우팅하기 위한 다수 개의 개구부(208)를 가진 메쉬 스크린 표면부로써 실행될 수가 있다. 비록 상기 중앙부(210)를 형성하며 상기 회로(188 및 198)에 대한 라우팅 채널을 제공하는 다수 개의 파이 슬라이스와 상기 환형(186)을 결합하거나 단단한 환형의 형태에 적절한 라우팅홀을 형성하는 방식과 같은 다른 실행방법이 가능하지만, 본 실시 방식에서는, 상기 환형(186)의 상기 중앙부(210)는 상기 회로(188 및 198)의 부분(211)(도 63에 가장 잘 도시됨)을 라우팅하기 위해 액세스가능하다.

상기 환형(186) 및 상기 절연 도체 회로(188 및 198)는 도 1, 48, 49 및 50 각각의 안테나(10, 48, 48' 및 66)에 적용될 수 있다는 사실은 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다. 상기 회로(188 및 198)는 상기 회로(188 및 198)의 각각의 부분(216 및 218)(도 65에 도시됨)에서 상기 환형(186)내의 두 개의 공통 지점(212 및 214)을 통과한다.

도 72에 개략적으로 도시된 바와 같이, 도 1의 안테나(10)와 유사한 안테나(219)는 단자(220)에서 모아지는 노드(a1, b2, c1 및 d2) 단자(222)에서 모아지는 노드(a2, b1, c2 및 d1)를 포함하며, 상기 노드(a1, b2, c1 및 d2) 및 (a2, b1, c2 및 d1)사이의 선로가 설명의 편의를 위해 도시된다. 이러한 방식에서, 상기 안테나(219)는 상기 단자(220 및 222)에서 단일 포트를 가지거나, 세그먼트(12)의 각각에서 개별적으로 궤환된다. 교대로, 상기 단자(220 및 222)는 상기 환형(186)의 상기 장축(224)을 따라 상기 공통 지점(212 및 214)에서 모아지는(적은 값의 장반경을 가지면서) 상기 노드(a1, b2, c1 및 d2) 및 (a2, b1, c2 및 d1) 각각에 전기적으로 접속된다. 상기 지점(212 및 214)은 상기 회로(188 및 198)의 각 부(216 및 218)(도 65에 도시됨)와 결합된다.

도 1의 환형(TF)과 같은 세가지 크기의 환형 표면부가 다음의 수학식에 의해 보여질 수 있다:

[수학식 30]

[수학식 31]

[수학식 32]

여기서,

a: 장반경

b: 단반경

: 폴로이달 각( 0 내지 2π)

θ: 방위각(0 내지 2π)

도 1의 상기 환형(TF)상에 존재하는 나선은 다음을 설정하여서 정의 내릴 수 있다:

[수학식 33]

여기서,

N: 나선내의 턴 수

N > 0: 오른손(RH) 권선

N < 0: 왼손(LH) 권선

나선을 정의하는 수학식은 다음과 같다:

[수학식 34]

[수학식 35]

[수학식 36]

상기 N을 포지티브 또는 네가티브로 간주함으로써, 상기 수학식(34 내지 36)은 역으로 감겨진 권선을 적절히 보여준다.

도 66 및 67을 참조하면, 구면 표면부(232)를 가진 구면형 안테나(230)에 대한 역으로 감겨진 구면 도선(226 및 228)을 도시한다. 비록 구면 표면부가 바람직하나, 본 발명은 대체로 구면형의 표면부에 적용가능하다. 상기 도선(226)은 적어도 제 1 권선 센스(예를 들어, 오른손(RH))를 가진 상기 구면 표면부(232) 주위 및 부분적으로 지나서 대체로 제 1 도전로에서 연장된다. 상기 도선(228)은 적어도 제 2 권선 센스(예를 들어, 왼손(LH))를 가진 상기 구면 표면부(232) 주위 및 부분적으로 지나서 제 2 도전로에서 연장되어서 상기 도선(226 및 228)이 상기 구면 표면부(232) 주위 및 위에서 서로에 대해 역으로 감겨진다.

구면형태의 실시예에서, 역으로 감겨진 권선을 보여주는 방정식이 다음의 수학식에서 도시된 바와 같이 장반경(a)을 제로로 설정함으로써 얻어질 수 있다:

[수학식 37]

[수학식 38]

[수학식 39]

비록 본 발명이 제로보다 큰 장반경을 가진 대체로 구면형의 실시예에 적용가능하지만, 구면은 보다 구면형의 복사 패턴의 잇점을 제공하여 준다. 이는 어떤 방향에 대해서도 동일한 에너지를 투사하는 이상적인 등방성 복사기 또는 지점 소스의 복사 패턴을 얻을 수 있게 한다. 상기 역으로 감겨진 권선(226 및 228)을 이용함으로써, 전계가 거의 제로 반경의 자기 루프 전류를 소거하게 된다. 상기 구면형의 표면부(232) 및 상기 역으로 감겨진 권선(226 및 228)이 도 1, 48, 49 및 50 각각의 안테나(10, 48, 48' 및 66)에 적용될 수 있으며 예를 들어, 도 67의 극 노드(233A 및 233B)는 상기 권선 센스(예를 들어, LH 및 RH)사이의 변화를 도모하며, 상기 역으로 감겨진 권선(226 및 228)의 패스는 대체로 서로에 대해 반복적으로 교차된다는 사실은 당헤 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 내용이다.

도 68을 참조하면, 플레인(242)상에 반구면 표면부(240)를 구비한 반구면형의 안테나(238)에 대한 역으로 감겨진 반구면 도선(234 및 236)이 도시된다. 반구면 형태의 실시예에서, 상기 역으로 감겨진 권선을 설명하는 방정식은 상기수학식(37 내지 39)에 의해 얻어지면 여기서 z는 제로보다 크거나 동일한 값을 가진다. 상기 도선(234)은 적어도 제 1 권선 센스(예를 들어, 오른손(RH))를 가진 상기 반구면 표면부(240) 주위 및 부분적으로 지나서 대체로 제 1 도전로에서 연장된다. 상기 도선(236)은 적어도 제 2 권선 센스(예를 들어, 왼손(LH))를 가진 상기 반구면 표면부(240) 주위 및 부분적으로 지나서 제 2 도전로에서 연장되어서 상기 도선(234 및 236)이 상기 반구면 표면부(240) 주위 및 위에서 서로에 대해 역으로 감겨진다.

역으로 감겨진 도체 및 그에 대한 접속관계에 대한 간결한 설명을 위해, 상기 플레인(242)은 좌측부(244) 및 우측부(246)를 포함한다. 상기 플레인(242)의 중심에 한 쌍의 단자(A 및 B)가 형성되는 데, 상기 단자(A)는 설명의 편의상 오프셋된다. 다수 개의 피드(248)가 단자(A)에 접속되며 다수 개의 피드(250)가 단자(B)에 접속된다. 상기 피드(248 및 250)는 바람직하게 차폐되며 동일한 전기적 임피던스를 가진다.

바람직하게, 상기 플레인(242)은 전기적으로 각각의 권선을 반사하여서 미러 이미지를 발생하는 그라운드 플레인이다. 이러한 방식에서, 만약 상기 반구면형의 안테나(238)가 항공기의 기저부상에나 차량의 상부상에 위치한다면, 장거리로부터 복사 패턴은 구면형의 안테나의 그 복사 패턴에 거의 가깝게 된다.

상기 플레인(242)의 상기 우측부(246)상에서, 상기 피드(248 및 250)는 각각 상기 도선(236 및 234)에 연결된다. 상기 플레인(242)의 상기 좌측부(244)상에서, 상기 피드(248 및 250)는 각각 상기 도선(234 및 236)에 연결된다. 상기 반구면의안테나(238)는 지구물리 탐구에 종사하는 자에게는 지구 전류를 자극하거나 검출하는 데 있어서 유용하며 도 68의 상기 플레인(242)상의 모든 방향에 대해 동일하게 에너지를 투사하거나 수신할 수 있다.

도 69 및 70을 참조하면, 도 67의 상기 구면 표면부(232)에 대한 역으로 감겨진 구면 도선(226' 및 228')이 도시된다. 이러한 구면 형태의 실시예에서, 상기 구면 도선(226' 및 228')은 도 67과 관련하여 설명된 바와 같이 극에서 반복적으로 교차되지 않는다. 상기 안테나(230')는 예를 들어 상기 도선(226' 및 228')이 적용됨에 따라 상기 구면 표면부(232)를 회전함으로써 형성될 수 있다.

변형 메트릭스가 상기 수학식(37 내지 39)에 의해 정의내려진 위치 벡터(x, y, 및 z)상에서 동작하도록 도입된다. 상기 역으로 감겨진 도선(226' 및 228')에 동일한 변형 오퍼레이터를 인가함으로써, 상기 변형이 상기 수학식(34 내지 36)의 환형 실시예에 본래 포함된 역으로 감겨진 대칭관계를 유지하게 한다.

다음의 수학식 (40)은 변형된 방정식중의 일반적인 형태를 보여준다. 이러한 변형 메트릭스는 대체로및 θ의 함수이다.

[수학식 40]

여기서,

(X, Y, Z): 변형 좌표

(x, y, z): 불변형 좌표

:및 θ의 일반 함수

상기 수학식(40)의 변형 메트릭스는 상기 권선의 역으로 감겨진 대칭관계를 유지하는 메트릭스로써 정의내릴 수 있다. 예를 들어, 비록 본 발명이 전계를 소거하기 위해 파괴성의 간섭을 제공하며 자계를 강화하기 위해 건설형의 간섭을 제공하는 권선에 적용가능하다 할지라도, 상기 역으로 감겨진 도체(226' 및 228')의 기하형태는 스트레칭 또는 회전애 의해 왜곡될 수가 있다. 이러한 변형을 도시하기 위해서, 하나의 예가 다음과 같이 주어진다.

[수학식 41]

상기 예에서, 본 발명이 환형 표면부, 다중 접속된 표면부, 대체로 구면형의 표면부 및 구면 표면부와 관련된 광범위한 변형예에 적용가능하다 할지라도, 상기 구면 표면부(232)는 θ의 함수로써 XZ-플레인에서 회전된다.

도 71을 참조하면, 하나 또는 두 개의 피드 포트를 구비한 안테나(254)가 도시된다. 절연 도체 회로(256)는 노드(260)(+)로부터 노드(262)(-)까지 상기 표면부(232) 주위 및 부분적으로 지나서 도전로(258)에서 연장된다. 상기 노드(262)(-)에서 권선 센스를 변화시킨 후에, 상기 절연 도체 회로(256)는 상기 노드(262)(-)로부터 상기 노드(260)(+)까지 상기 표면부(232) 주위 및 부분적으로 지나서 도전로(274)에서 연장되어서 상기 도전로(258 및 274)가 상기 표면부(232)주위 및 위에 하나의 무종단 도전로를 형성한다. 절연 도체 회로(266)(숨겨진 선 도면에 도시됨)는 노드(270)(-)로부터 노드(272)(+)까지 상기 표면부(232) 주위 및 부분적으로 지나서 도전로(268)에서 연장된다. 상기 노드(272)(+)에서 권선 센스를 변화시킨 후에, 상기 절연 도체 회로(266)는 상기 노드(272)(+)로부터 상기 노드(270)(-)까지 상기 표면부(232) 주위 및 부분적으로 지나서 도전로(264)에서 연장되어서 상기 도전로(268 및 264)가 상기 표면부(232) 주위 및 위에 다른 하나의 무종단 도전로를 형성한다.

상기 안테나(254)는 안테나 신호의 송수신 기능을 제공한다. 예를 들어, 송신된 신호의 경우, 비록 본 발명이 상기 노드(272 및 262) 및 상기 노드(260 및 270) 둘 다에서 병렬 피드에 적용가능할지라도, 상기 절연 도체 회로(256 및 266)의 상기 무종단 도전로 쌍이 상기 노드(272 및 262)로부터 직렬로 궤환된다.

상기에 설명되거나 제시된 변형예 및 변경에 더하여, 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않는 한 다른 변형예 및 변경이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims (22)

1. (a) 구형(232) 또는 대체로 구형(162)이거나 또는, (b) 0보다 큰 장반경 및 상기 장반경보다 큰 단반경으로 다중 연결(186)된 표면부;

   적어도 제1 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 적어도 부분적으로 상기 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장된 제1 절연 도선 수단(226,170,188);

   상기 제1 권선 감지부와 상반되는 적어도 제2 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 적어도 부분적으로 상기 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 절연 도선 수단이 상기 표면부 주변 및 적어도 부분적으로 상기 표면부 상에서 서로에 대해 역으로 감겨지는 제2 절연 도선 수단(228,174,198); 및

   상기 제1 및 제2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 신호 단자(52,54)

   를 포함하는 안테나 신호용 전자 안테나(230;160;48,186,188,198;219).
2. 제1항에 있어서, 상기 표면부는 다중 연결된 표면부(186)이며, 상기 제1 절연 도선 수단(188,56)은 제1 노드(60)로부터 제2 노드(62)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되고, 상기 제2 절연 도선 수단(198,58)은 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에 위치한 제2도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 도선 경로가 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제1 및 제2 노드에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(48,186,188,198).
3. 제1항에 있어서, 상기 표면부는 다중 연결된 표면부(186)이며, 상기 제1 절연 도선 수단(188,56')은 제1 노드(60')로부터 제2 노드(A)까지 그리고 상기 제2 노드로부터 제3 노드(62')까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되고, 상기 제2 절연 도선 수단(198,58')은 상기 제3 노드로부터 제4 노드(B)까지 그리고 상기 제4 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 상기 표면부상에 위치한 제 2 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 도전 경로가 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제2 및 제4 노드에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(48,186,188,198).
4. 제1항에 있어서, 상기 표면부는 다중 연결된 표면부(186)이며, 상기 제1 절연 도선 수단(188,68)은, 제1 노드(84)로부터 제2 노드(86)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 부분적으로 상기 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되고, 또한 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 부분적으로 상기 표면부 상에 위치한 제3 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제3 도전 경로가 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에서 제1 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제2 절연 도선 수단(198,70)은, 제3 노드(88)로부터 제4 노드(90)까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 부분적으로 상기 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되고, 또한 상기 제4 노드로부터 상기 제3 노드까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 표면부 주변 및 부분적으로 상기 표면부 상에 위치한 제4도전 경로 내에 연장되어, 제3 및 제4 도전 경로가 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에서 제2 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제3 도전 경로가 상기 제2 및 제4 도전 경로에 대해 각각 역으로 감겨지고, 상기 제1 신호 단자가 상기 제1 노드에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 신호 단자가 상기 제2 노드에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(48,186,188,198).
5. 제20항에 있어서, 상기 표면부는 다중 연결된 표면부(186)이며, 상기 제1 절연 도선 수단(W1)은 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로내에 연장되어 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에서 제1 무종단 도전 경로를 형성하고, 상기 제1 도전 경로는 상기 제1 권선 감지부(RH) 및 상기 제1 권선 감지부와 상반되는 상기 제2 권선 감지부(LH)를 지니며, 상기 제2 절연 도선 수단(W2)은 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되어 상기 표면부 주변 및 상기 표면부 상에서 제2 무종단 도전 경로를 형성하고, 상기제2 도전 경로는 상기 제1 및 제2 권선 감지부를 지니며, 상기 제1 및 제2 절연 도선 수단은 상기 표면부 주변에 연장된 복수 개의 인접 표면 세그먼트 각각에서 서로에 대하여 역으로 감겨지고, 상기 세그먼트 각각은 상기 제1 및 제2 절연 도선 수단중 하나가 상기 제1 권선 감지부로부터 상기 제2 권선 감지부로 변화되는 제1 노드(a1,b2), 및 상기 제1 및 제2 절연 도선 수단 중 다른 하나가 상기 제2 권선 감지부로부터 상기 제1 권선 감지부로 변화되는 제2 노드(b1,a2)로 한정되며, 상기 제1 신호 단자(220)가 제1의 실질적인 공통 지점(212)에서 상기 제1 노드에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 신호 단자(222)는 제2의 실질적인 공통 지점(214)에서 상기 제2 노드에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(219).
6. 제5항에 있어서, 상기 표면부는 장축(224)을 가진 환형(186)의 표면부이며, 상기 제1 및 제2의 실질적인 공통 지점은 상기 환형의 장축을 따라 대체로 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(219).
7. 제1항에 있어서, 상기 표면부는 반경(b)을 지니는 구형의 표면부(232)이며, θ는 방위각이고, N은 도전 경로의 권수이며, N이 상기 제1 및 제2 권선 감지부 중하나에 대하여 양이고 상기 제1 및 제2 권선 감지부 중 다른 하나에 대하여는 음이며, x, y, 및 z는 위치 벡터를 한정하는 위치이고, 상기 제1 및 제2 도전 경로는,

   로 한정되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(230).
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단(226)은 제1 노드(60)로부터 제2 노드(62)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되며, 상기 제2 절연 도선 수단(228)은 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 도전 경로가 서로에 대해 역으로 감겨져서 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제1 및 제2 노드에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(230).
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단(226)은 제1 노드(60')로부터 제2 노드(A)까지 그리고 상기 제2 노드로부터 제3 노드(62')까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제1도전 경로 내에 연장되며, 상기 제2 절연 도선 수단(228)은 상기 제3 노드로부터 제4 노드(B)까지 그리고 상기 제4 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로내에 연장되어, 제1 및 제2 도전 경로가 서로에 대해 역으로 감겨져서 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제2 및 제4 노드에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(230).
10. 제7항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단(226)은 제1 노드(84)로부터 제2 노드(86)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되며, 또한 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제3 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제3 도전 경로가 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에서 제1 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제2 절연 도선 수단(228)은 제3 노드(88)로부터 제4 노드(90)까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되며, 또한 상기 제4 노드로부터 상기 제3 노드까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 구형의 표면부 상에 위치한 제4도전 경로내에 연장되어, 제3 및 제4 도전 경로가 상기 구형의 표면부 주변 및 상기 구형의 표면부 상에서 제2 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제3 도전 경로가 상기 제2 및 제4 도전 경로에 대해 각각 역으로 감겨지며, 상기 제1 신호 단자는 상기 제1 노드에 전기적으로 접속되며 상기 제2 신호 단자는 상기 제2 노드에전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(230).
11. 제7항에 있어서, 상기 구형의 표면부는 한 쌍의 폴(pole)을 지니며, 상기 제1 및 제2 도전 경로는 상기 폴 각각에서 대체로 교차되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(230).
12. 제7항에 있어서, 상기 구형의 표면부는 한 쌍의 폴을 지니며, 상기 제1 및 제2 도전 경로는 상기 폴 각각으로부터 떨어져서 대체로 교차되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(230).
13. 제1항에 있어서, 상기 표면부는 장축(168)을 따라 관로(166)를 지니는 대체로 구형의 표면부(162)이며, 상기 제1 및 제2 도전 경로(170,174)는 상기 대체로 구형의 표면부의 관로를 통과하고 상기 관로 내에서 상기 장축에 대체로 나란한 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(160).
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단(170)은 제1 노드(60)로부터 제2 노드(62)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되며, 상기 제2 절연 도선 수단(174)은 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 도전 경로가 서로에 대해 역으로 감겨져서 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 상기 대체로 구형의 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제1 및 제2 노드에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(160).
15. 제13항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단(170)은 제1 노드(60')로부터 제2 노드(A)까지 그리고 상기 제2 노드로부터 제3 노드(62')까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되고, 상기 제2 절연 도선 수단(174)은 상기 제3 노드로부터 제4 노드(B)까지 그리고 상기 제4 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제2 부분 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 도전 경로가 서로에 대하여 역으로 감겨져서 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 상기 대체로 구형의 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제2 및 제4 노드에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(160).
16. 제13항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단(170)은, 제1 노드(84)로부터 제2 노드(86)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되고, 또한 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제3 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제3 도전 경로가 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 상기 대체로 구형의 표면부 상에서 제1 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제2 절연 도선 수단(174)은, 제3 노드(88)로부터 제4 노드(90)까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되고, 또한 상기 제4 노드로부터 상기 제3 노드까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 대체로 구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 대체로 구형의 표면부 상에 위치한 제4 도전 경로 내에 연장되어, 제3 및 제4 도전 경로가 상기 대체로 구형의 표면 주변 및 상기 대체로 구형의 표면 상에서 제2 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제3 도전 경로는 상기 제2 및 제4 도전 경로에 대해 각각 역으로 감겨지고, 상기 제1 신호 단자는 상기 제1 노드에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 신호 단자는 상기 제2 노드에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(160).
17. 반구형의 표면부(240,242);

    적어도 제1 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 적어도 부분적으로 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장된 제1 절연 도선 수단(234);

    상기 제1 권선 감지부와 상반되는 적어도 제2 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 적어도 부분적으로 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 절연 도선 수단이 상기 반구형의 표면부 주변 및 적어도 부분적으로 상기 반구형의 표면부 상에서 서로에 대해 역으로 감겨지는 제2 절연 도선 수단(236); 및

    상기 제1 및 제2 절연 도선 수단에 각각 전기적으로 접속된 제1 및 제2 신호 단자(A,B)

    를 포함하는 안테나 신호용 전자 안테나(238).
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단은 제1 노드(60)로부터 제2 노드(62)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되며, 상기 제2 절연 도선 수단은 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제2 도전 경로가 서로에 대해 역으로 감겨져서 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제1 및 제2 노드에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(238).
19. 제17항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단은 제1 노드(60')로부터 제2노드(A)까지 그리고 상기 제2 노드로부터 제3 노드(62')까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되며, 상기 제2 절연 도선 수단은 상기 제3 노드로부터 제4 노드(B)까지 그리고 상기 제4 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로내에 연장되어, 제1 및 제2 도전 경로가 서로에 대해 역으로 감겨져서 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부 상에서 단일 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제2 신호 단자는 상기 제2 및 제4 노드에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(238).
20. 제17항에 있어서, 상기 제1 절연 도선 수단은 제1 노드(84)로부터 제2 노드(86)까지 상기 제1 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제1 도전 경로 내에 연장되며, 또한 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제3 도전 경로 내에 연장되어, 제1 및 제3 도전 경로가 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부상에서 제1 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제2 절연 도선 수단은 제3 노드(88)로부터 제4 노드(90)까지 상기 제2 권선 감지부를 가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제2 도전 경로 내에 연장되며, 또한 상기 제4 노드로부터 상기 제3 노드까지 상기 제1 권선 감지부를가진 상기 반구형의 표면부 주변 및 부분적으로 상기 반구형의 표면부 상에 위치한 제4 도전 경로 내에 연장되어, 제3 및 제4 도전 경로가 상기 반구형의 표면부 주변 및 상기 반구형의 표면부 상에서 제2 무종단 도전 경로를 형성하며, 상기 제1 및 제3 도전 경로가 상기 제2 및 제4 도전 경로에 대해 각각 역으로 감겨지며, 상기 제1 신호 단자는 상기 제1 노드에 전기적으로 접속되며 상기 제2 신호 단자는 상기 제2 노드에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(238).
21. 제17항에 있어서, 상기 반구형의 표면부(240,242)는 상기 제1 및 제2 신호 단자와 결합된 평면의 표면부(242)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(238).
22. 제21항에 있어서, 상기 평면의 표면부는 그라운드 플레인(242)인 것을 특징으로 하는 안테나 신호용 전자 안테나(238).