KR100553555B1 - 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나 - Google Patents

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KR100553555B1
KR100553555B1 KR1020050022253A KR20050022253A KR100553555B1 KR 100553555 B1 KR100553555 B1 KR 100553555B1 KR 1020050022253 A KR1020050022253 A KR 1020050022253A KR 20050022253 A KR20050022253 A KR 20050022253A KR 100553555 B1 KR100553555 B1 KR 100553555B1
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한은석
이명성
오세현
이주문
윤진희
최상옥
에이 오네일 주니어 그레고리
엠 카이미 프랭크
조영민
찰스 파라르 존
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에스케이 텔레콤주식회사
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

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Abstract

본 발명은 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나에 관한 것이다.
네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나는 서로 다른 길이를 가진 두 쌍의 필러들을 포함하며, 직각 위상 관계를 가지는 신호들을 전파한다. H 모양의 전도성 임피던스 매칭부는 전원 임피던스와 안테나 임피던스를 매치시킨다. 임피던스 매칭부는 중앙에 피드 단자를 가지고 있으며, 피드 단자로부터 임피던스 매칭부의 모서리 주위에 위치하고 임피던스 매칭부의 중앙에 대하여 대칭적인 각각의 필러 쌍의 두 개의 필러들로 전류가 공급된다. 더 나아가서, 임피던스 매칭부는 안테나 임피던스와 소스 임피던스를 매칭시키기 위해 리액티브 성분을 포함한다.
QHA, 나선형 안테나, 임피던스 매칭, 필러, 위성 DMB

Description

네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나{Quadrifilar Helical Antenna}
도 1은 본 발명에 따른 QHA를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 QHA를 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명의 설명에 따른 도 1 및 도 2의 QHA에서 사용하기 위한 임피던스 매칭부를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 설명에 따른 임피던스 매칭부의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 레이돔을 포함하는 QHA를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 QHA의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 QHA를 제작하기 위한 회로 기판을 나타낸 도면,
도 8은 도 5의 QHA에서 사용하기 위한 임피던스 매칭부의 특정 모양을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에서 QHA의 상부를 나타낸 도면,
도 10은 QHA에서 사용하기 위한 기판의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 11은 임피던스 매칭부와 QHA를 연결하기 위한 구조를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 QHA를 위한 또다른 실시예에 따른 회로 기판을 나타낸 도면,
도 13과 도 14는 도 1의 QHA의 전도성 브리지를 형성하기 위한 기판 구조를 나타낸 도면,
도 15A와 도 15B는 핸드셋 통신 장치와 함께 동작하는 QHA를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 140, 219 : QHA 12, 14, 16, 18, 226 : 필러
20 : 하부 22 : 상부
23, 24 : 전도성 브리지 28, 194 : 에어 갭
32 : 무선 주파수 커넥터 33 : 레이돔 베이스
48, 110, 169 : 임피던스 매칭부 50, 60, 78, 162 : 전도성 전극
52, 160, 170, 175 : 유전체 기판 54 : 신호 피드 단자
55 : 동축 케이블 56 : 중앙 전도체
57 : 커패시터 58 : 실드
59 : 인덕터 61, 62, 72, 74 : 전도성 패드
70, 118, 124, 142, 222 : 전도체 100, 102, 104, 106 : 화살표
112 : 전송선 변환기 120, 124 : 암
130 : 레이돔 165, 168, 171 : 탭
163, 164 : 슬롯 172 : 소더 필릿
173 : 표면 178 : 유전체 스트립
180, 190, 192 : 원형 기판 182, 184 : 전도성 스트립
220 : 통신 핸드셋 224 : 폰-설치 커넥터
본 발명은 위성 통신 링크를 위한 안테나에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 위성 통신 링크를 위한 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나(QHA : Quadrifilar Helical Antenna, 이하 'QHA'라 칭함)에 관한 것이다.
나선형 안테나는 나선을 형성하기 위해 나선(Screw Thread)의 형태로 감긴 하나 이상의 긴 전도성 전극을 포함한다. 기하학적인 나선 배열은 직경 D의 실린더에 대하여 피치(Pitch) 각도가 P이고 길이가 L인 전기적으로 전도되는 전극을 포함한다. 피치 각도는 나선축에 수직인 평면과 나선 전도체에 접하는 선에 의해 형성된 각도로 정의된다. 안테나 동작 특성은 나선의 기하학적인 속성, 전도성 전극들 사이의 상호 연결의 수 및 피드 배치(Feed Arrangement)에 의해 결정된다. 안테나가 엔드 파이어(End Fire) 또는 전방 방사축 모드(Forward Radiating Axial Mode)에서 동작할 때, 방사 패턴은 단일의 주요한 패턴 로브(Lobe)를 포함한다. 피치 각도는 로브 내에서 최대 강도를 가지는 위치를 결정한다. 낮은 피치 각도의 나선형 안테나는 축을 따라서 최대 강도 지역을 가지는 경향이 있는데, 이는 더 높은 피치 각도에서의 최대 강도 지역은 축을 벗어나기 때문이다.
QHA는 UHF(Ultra High Frequency), L 주파수 및 S 주파수 대역에서 동작하는 통신 및 항법(Navigation) 수신기로 사용된다. 또한, 제한된 대역폭을 가진 공진 QHA는 GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하기 위해 사용된다. QHA는 상대적으로 작은 크기, 우수한 원형 분극 커버리지(Coverage) 및 대부분의 상위 반구에 대하여 낮은 축방향 비율을 가지고 있다. QHA는 공진 안테나이기 때문에, QHA의 크기는 일반적으로 좁은 대역폭에서 최적의 성능을 제공하도록 선택된다. C.C Kilgus는 안테나와 전파에 대한 IEEE의 학술지인 "Resonant Quadrifilar Helix", Vol. AP-17, May 1969, pp.349-351에서 처음으로 QHA에 대하여 설명하였다.
종래 기술의 QHA는 약 1575 MHz에서 동작하도록 약 30 mm의 직경을 가지며, 나선에 설치된 4 개의 동일한 길이를 가진 필러(Filar)로 구성되어 있다. 이러한 기하학적 특성에 의해, 안테나는 일반적인 50 옴(Ohm)의 특성 임피던스를 가지는 동축 케이블과 매칭시키기에 적합한 약 50 옴의 구동점 임피던스를 출력한다. QHA의 네 개의 필러는 직각 위상을 가지게 되어, 인접한 필러들 간의 90 도의 위상 관계를 가지게 된다. 4 개의 동일한 길이를 가진 QHA의 필러들이 직각 위상을 가지도록 하기 위해, 적어도 2 개의 공지된 종래 기술이 있다. 하나의 그러한 직각 위상 매칭 구조는 두 개의 집중(Lumped) 또는 분포된(Distributed) 발룬(Balun)과 함께 집중 또는 분포된 BLHC(Branch Line Hybrid Coupler)와 종단 부하를 사용한다. 다소 넓은 대역폭을 제공하는 다른 기술은 종단 부하와 함께 각각 동작하는 3 개의 BLHC(첫번째 입력 BLHC는 입력 신호를 받아 2 개의 병렬 BLHC로 출력 신호를 제공)를 사용한다. 1/4 전파 위상 쉬프터는 첫번째 BLHC와 병렬로 연결된 BLHC들 중 하나 간에 90 도의 위상 이동이 되도록 한다.
하이브리드 커플러와 발룬과 같은 직각 위상 매칭 기술들은 안테나가 설치된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)의 크기를 증가시켜 불리하다고 알려져 있다. 또한, 커플러와 발룬은 안테나 가격을 증가시키며, 안테나와 함께 동작하는 각각의 추가적인 구성 요소로 인해 손실과 대역폭 제한이 가해진다.
더 나아가서, 종래 기술로서 긴 필러와 짧은 필러와 같이 길이가 서로 다른 첫번째 필러와 두번째 필러로 구성되는 QHA를 제작하는 기술이 알려져 있다. 여기서, 각각의 필러는 첫번째와 두번째 전도성 전극으로 구성되어 있다. 첫번째 필러는 QHA의 하부 말단 부분에서 안테나 피드 단자와 연결된 중앙 전도체와 안테나 그라운드 단자와 연결된 실드(Shield)를 가지는 동축 케이블을 포함한다. 두번째 필러는 전도성 전선을 포함한다. QHA의 상부 말단 부분에서 (첫번째 필러를 구성하는) 동축 케이블의 중앙 전도체는 실드와 연결되며, 두번째 필러의 첫번째와 두번째 전극은 서로 연결되어 있다.
일반적으로, QHA는 그라운드 평면 또는 매설 지선(Counterpoise)없이 동작하는 스스로 방사할 수 있는 구조이다. 그러나, QHA가 무선 송수신 핸드셋에 아주 근접하게 설치되면, 핸드셋 구조는 그라운드 평면과 매우 유사하게 QHA의 방사 패턴과 임피던스에 영향을 미치는 전자기파 반사를 유발할 수 있다. 예를 들어, QHA가 오른손 방향으로 순환하도록 분극된 신호를 방사하면, 도전 표면으로부터 반사된 신호는 왼손 방향으로 순환하도록 분극된 신호로 바뀌게 된다. 명백히, 이러한 효과들은 안테나의 성능에 부정적인 영향을 미치게 되며, 통신 시스템이 이중 신호 분극을 적용하는 경우에는 특히 문제가 될 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 첫번째 길이와 첫번째 및 두번째 말단을 가지고 있는 직렬로 연결된 나선 필러들의 첫번째 쌍과 첫번째 길이와 다른 두번째 길이와 세번째 및 네번째 말단을 가지고 있는 직렬로 연결된 나선 필러들의 두번째 쌍을 포함하며, 더 나아가서 안테나의 부하 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 첫번째, 두번째, 세번째 및 네번째 말단과 전기적으로 연결된 임피던스 매칭부를 포함하는 QHA를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실수 성분과 유도성 성분을 가지고 있는 임피던스를 출력하기 위한 첫번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계; 첫번째 필러 루프의 실수 성분과 대체적으로 동일한 실수 성분을 가지며, 유도성 성분의 크기와 대체적으로 동일한 크기를 가지는 용량성 성분을 가지는 임피던스를 출력하기 위한 두번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계; 및 안테나 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 첫번째와 두번째 필러 루프에 연결된 임피던스 매칭부를 결정하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 기결정된 높이와 직경을 가지는 실린더 형태의 QHA를 설계하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 목적에 의하면, 첫번째 길이와 첫번째 및 두번째 말단을 가지고 있는 직렬로 연결된 나선 필러들의 첫번째 쌍; 상기 첫번째 길이와 다른 두번째 길이와 세번째 및 네번째 말단을 가지고 있는 직렬로 연결된 나선 필러들의 두번째 쌍; 및 안테나 부하 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 상기 첫번째 말단, 상기 두번째 말단, 상기 세번째 말단 및 상기 네번째 말단과 전기적으로 연결된 임피던스 매칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나(Quadrifilar Helical Antenna, 이하 'QHA'라 칭함)를 제공한다.
본 발명의 제 2 목적에 의하면, 인클로저(Enclosure) 및 원통형 표면에 배치된 복수의 필러들을 포함하는 QHA를 포함하는 통신 핸드셋에 있어서, 상기 QHA는 상기 인클로저의 외부에 설치되며, 상기 필러들의 전체 길이는 상기 인클로저를 넘어서 연장되는 것을 특징으로 하는 통신 핸드셋을 제공한다.
본 발명의 제 3 목적에 의하면, QHA에 있어서, 첫번째 길이를 가지고 있는 필러들의 첫번째 쌍; 상기 첫번째 길이와 다른 두번째 길이를 가지고 있는 필러들의 두번째 쌍; 및 자신의 대략적인(Approximate) 중심에 대하여 대칭적으로 배치된 전류 피드점들(Feed Points)로부터 전류를 각각의 상기 첫번째 쌍과 상기 두번째 쌍의 필러들의 첫번째 말단으로 공급하며, 더 나아가서 안테나 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 리액티브(Reactive) 성분을 포함하는 H 모양의 임피던스 매칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 제공한다.
본 발명의 제 4 목적에 의하면, 첫번째 전도성 전극과 두번째 전도성 전극을 가지고 있는 피드(Feed) 전도체로 연결하기 위한 QHA에 있어서, 첫번째 길이를 가지고 있고, 안테나 베이스와 안테나 상부 사이에 나선형으로 위치한 각각의 첫번째 필러와 두번째 필러를 포함하는 필러들의 첫번째 쌍; 상기 첫번째 길이와 다른 두번째 길이를 가지고 있고, 상기 안테나 베이스와 상기 안테나 상부 사이에 나선형으로 위치한 각각의 세번째 필러와 네번째 필러를 포함하는 필러들의 두번째 쌍; H 모양 전도성 패턴의 첫번째 전도성 전극이 상기 첫번째 필러 및 상기 세번째 필러 와 연결되고, 상기 H 모양 전도성 패턴의 두번째 전도성 전극이 상기 두번째 필러 및 상기 네번째 필러와 연결되는 상기 H 모양 전도성 패턴의 각각의 다리의 고정되지 않은 말단에서 상기 첫번째 필러, 상기 두번째 필러, 상기 세번째 필러 및 상기 네번째 필러 각각의 첫번째 말단을 수용하기 위한 상기 H 모양 전도성 패턴을 지원하는 기판; 더 나아가서 상기 두번째 전도성 전극으로의 연결을 위한 두번째 내부 단자를 포함하는 상기 H 모양 전도성 패턴의 첫번째 내부 단자와 상기 첫번째 전도성 전극 간의 연결을 위한 첫번째 리액티브 성분(Reactive Element); 상기 첫번째 전도성 전극과 상기 두번째 전도성 전극 간의 연결을 위한 두번째 리액티브 성분; 상기 안테나 상부 근처에서 상기 첫번째 필러와 상기 두번째 필러의 두번째 말단을 연결하기 위한 첫번째 전도성 브리지; 및 상기 안테나 상부 근처에서 상기 세번째 필러와 상기 네번째 필러의 두번째 말단을 연결하기 위한 두번째 전도성 브리지를 포함하되, 상기 첫번째 전도성 브리지와 상기 두번째 전도성 브리지는 거리 d의 간격으로 떨어져 있고, 그 결과 상기 첫번째 쌍과 상기 두번째 쌍의 필러들 간의 길이 차이가 상기 거리 d에 대응하는 것을 특징으로 하는 QHA를 제공한다.
본 발명의 제 5 목적에 의하면, 적어도 하나의 기결정된 높이와 직경을 가지는 실린더 형태의 QHA를 설계하기 위한 방법에 있어서, 실수 성분과 유도성 성분을 가지고 있는 임피던스를 출력하기 위한 첫번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계; 상기 첫번째 필러 루프의 실수 성분과 대체적으로 동일한 실수 성분을 가지며, 상기 첫번째 필러 루프의 유도성 성분의 크기와 대체적으로 동일한 크기의 용량성 성분을 가지는 임피던스를 출력하기 위한 두번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계; 및 안테나 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 상기 첫번째 필러 루프와 상기 두번째 필러 루프에 연결된 임피던스 매칭부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 특정한 안테나 장치와 안테나를 구성하기 위한 방법을 세부적으로 설명하기 전에, 본 발명은 하드웨어 요소들과 공정 단계들의 새롭고 자명하지 않은 결합에 있다. 따라서, 이러한 요소들은 도면들과 명세서에서 기존의 요소들에 의해 설명되므로, 도면들과 명세서에서 종래에 기술적으로 공지된 요소들과 방법 단계들은 간략하게 설명하고, 발명을 이해하는데 관련된 요소들과 방법 단계들은 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 한 쌍의 짧은 필러들과 한 쌍의 긴 필러들로 구성된 네 개의 필러들 각각에 직각(Quadrature) 관계가 있는 전류를 제공하는 신호 전원에 응답하는 안테나에 관한 것이다. 더 나아가서, 안테나는 안테나 필러들에 의해 얻어지는 원형 분극 이득(Circularly Polarized Gain)을 이용하는 간단하며, 저비용 및 저손실을 가지는 매칭 전극을 이용한다. 하나의 실시예에서, 안테나는 상대적으로 작은 물리적 패키지에서 유리한 이득을 제공하며, 물리적 패키지는 다른 공지된 안테나들과 비교할 때, 이득과 크기 면에서 최적에 가깝다. 하나의 응용에서, 안테나는 인공위성을 이용한 통신을 위해 지상 기반 통신 핸드셋에서 원하는 성능 특성을 제공한다.
하나의 실시예에서, 본 발명의 QHA는 2630 MHz에서 2655 MHz까지의 주파수 밴드(즉, 약 1 %의 대역폭)에서 동작한다. 방사 패턴은 오른손 방향 원형 분극 (RHCP : Right Hand Circular Polarization, 이하 'RHCP'라 칭함)을 취한다. 천정으로부터 약 45 도의 입방각 내에서 이득은 약 2.5 dBrhcpi이며, 이득은 오른손 방향으로 순환하도록 분극된 등방성 안테나와 비교하여 2.5 데시벨(Decibels) 이상이다. 천정에서의 이득은 4.0 dBrhcpi에 가깝다. 정재파비(SWR : Standing Wave Ratio, 이하 'SWR'이라 칭함)는 2630 MHz에서 2655 MHz의 주파수 범위에서 약 1.5 대 1이다. 본 발명의 QHA 또는 QHA로부터 파생되는 실시예는 GPS(Global Positioning System) 인공위성, 대한민국 위성 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 시스템 및 XM 라디오와 시리우스(Sirius)에 의해 운영되는 위성 상업 무선 시스템들과 같이 인공위성으로부터 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 지상 기반 통신 장치를 사용하기 위한 조건들을 충족시킬 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명에 따른 QHA(10)를 나타낸 도면이며, 일반적으로 실린더 형상을 가진 QHA(10)의 하부(20)에서 상부(22)로 퍼져 있는 필러 와인딩(Winding)(12, 14, 16, 18)을 포함한다. 도 1은 반대 위치에 배치된 필러들(12, 16)이 전도성 브리지(23)에 의해 전기가 통하도록 연결되고, 필러들(14, 18)이 전도성 브리지(24)에 의해 전기가 통하도록 연결되어 있는 QHA를 나타낸다. 필러(12/16)를 통하여 전파하는 신호는 원하는 원형 신호 분극을 만들기 위해 필러(14/18)를 통하여 전파하는 신호와 직각 위상 관계가 있다. 바람직한 실시예에서, 각각의 필러들(12, 14, 16, 18)은 원형 또는 직사각형의 단면을 가지는 도선 또는 유전체 상에 전도성 줄 또는 선을 가진 전선과 같은 전도성 요소를 포함한다.
기술적으로 공지된 대로, 전도성 브리지들은 동작 주파수에서 1/4 파장의 짝 수배에 해당하는 필러 길이를 가지는 QHA와 함께 사용되지만, 필러의 길이가 1/4 파장의 홀수배를 포함하는 경우에는 일반적으로 사용되지 않는다. 하나의 실시예에서, 각각의 전도성 브리지(23, 24)(또한, 크로스바로 지칭됨)는 전도성 테이프 스트립(Strip)을 포함한다.
도 1과 도 2의 실시예에서, 네 개의 필러 전도체들(12, 14, 16, 18)은 가상의 실린더의 하부(20)부터 상부(22)까지 대체적으로 균일한 나선 패턴으로 퍼져 있다. 도시되지 않은 다른 실시예에서, 하나 이상의 필러들은 하부(20)에서 상부(22)까지 지그재그 또는 꾸불꾸불한 패턴으로 실린더 주위에 배치된다.
도 1과 도 2의 구조를 구축하는 실시예에서, 2630 MHz부터 2655 MHz까지의 밴드를 이용하기 위한 실린더 직경의 범위는 약 8 mm에서 약 10 mm이다. 본 발명에 따라 구성된 안테나는 약 3.5 dBrhcpi를 초과하는 최대 이득을 제공한다. 천정에서의 최대 이득은 필러가 약 45 도의 피치 각도를 가지는 경우에 발생한다. 천정으로부터의 입방각이 45 도 이내인 경우에 증가한 이득은 약 60 도의 피치 각도를 이용하여 획득할 수 있다. 다른 실시예에서, 피치 각도는 약 75 도이지만, 60 도의 피치 각도는 의도하고자 하는 응용을 위해 45 도의 입방각 내에서 적당한 이득을 제공한다는 것이 알려져 있다. 일반적으로 피치 각도를 낮추는 것은 천정에서의 이득을 증가시킨다. 60 도의 피치 각도를 가지도록 구성된 안테나는 75 도의 피치 각도를 가진 안테나보다 더 짧은 축 높이를 나타내어, 안테나를 이용한 응용에 유리하다. 더 높은 피치 각도는 모든 방위각에 대하여 최대치를 유지하도록 더 낮은 고도각에서 빔 피크(Beam Peak)를 제공하게 된다. 또한, 더 높은 피치 각도의 사용은 대역폭을 넓히고 SWR를 낮추게 된다. 45 도의 피치 각도를 가지도록 구성된 안테나는 60 도의 피치 각도를 가진 안테나와 비교하여 좁은 대역폭과 높은 SWR을 가진다. 만족스러운 원형 분극을 얻기 위한 안정되고 필수적인 공진 조건은 일반적으로 협밴드 안테나를 요구한다.
각각의 필러(12, 14, 16, 18)의 명목(Nominal) 길이는 대략적으로 약 2642.5 MHz에서 동작하는 1/4 파장 안테나 구조에 대하여 약 25 mm이다. 명목 필러 길이는 반파장 QHA에 대하여 약 46 mm이다. 이러한 필러 길이들과 약 60 도의 피치 각도를 기초로 하여, 안테나의 축 높이는 1/4 파장 QHA에 대하여 약 18 mm이며, 반파장 QHA에 대하여 약 39 mm이다. 반파장 QHA의 하나의 실시예에서, 안테나는 약 16 mm의 직경을 가진다. 하나의 반파장 실시예에서, 필러 구조 직경은 약 8.5 mm이다. 무선 주파수 커넥터, 레이돔 하우징(Radome Housing) 및 안테나와 커넥터 사이에 배치된 짧은 케이블을 완전히 조립하면, 전체 크기는 68 mm의 높이와 12 mm의 직경을 가진다.
반파장 QHA의 방사 패턴은 1/4 파장 QHA보다 방사 패턴에 있어서 우수한 순방향 이득과 더 작은 백 로브(Back Lobe)를 보여준다. 다른 실시예에서, 3/4 파장 QHA, 5/4 파장 QHA 등은 본 발명의 설명에 따라 이용할 수 있다. 더 높은 비율의 파장을 적용한 실시예들은 좁은 방사 패턴, 확장된 대역폭 및 더 높은 전방 반구 대 후방 반구 비율을 가지는 빔 피크에서 더 높은 이득을 제공한다고 알려져 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, QHA 필러들의 길이는 명목 길이로부터 수정하게 된다. 즉, 필러들(12, 14, 16, 18)은 첫번째 쌍 또는 긴 필러들(예컨대, 필러 (12, 16))의 루프와 두번째 쌍 또는 짧은 필러들(예컨대, 필러(14, 18))의 루프로 구성되며, 긴 필러의 길이와 짧은 필러의 길이는 안테나의 공진 주파수와 관계 있는 명목 길이와 관련하여 측정된다. 여기서, 명목 길이는 약 2642.5 MHz에서 동작하는 1/4 파장 안테나에 대하여 약 25 mm이고, 전체 길이가 전도성 루프를 둘러싸도록 전도성 브리지(23/24)의 길이와 안테나 임피던스를 후술할 피드 구조 임피던스(Feed Structure Impedance)와 매칭시키기 위한 피드 구조의 세그먼트의 길이를 포함한다. 두 쌍의 필러들 간의 길이 차이는 네 개의 필러들을 통해서 전파하는 신호들을 위하여 직각 위상 관계를 유지한다.
반파장 실시예에서, 각각의 긴 필러들은 약 46 mm의 길이를 가지고 각각의 짧은 필러들은 약 44.5 mm의 길이를 가지며, 긴 필러들의 길이와 짧은 필러들의 길이는 전체 길이가 전도성 루프를 둘러싸도록 각 필러 쌍의 전도성 브리지의 길이와 후술할 (안테나 임피던스와 피드 구조 임피던스를 매칭시키기 위한) 피드 구조의 전도성 세그먼트의 길이를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 전도성 브리지(23, 24)는 반대 위치에 배치된 필러들을 연결하며, 필러들의 길이 차이로 인해 전도성 브리지(23, 24) 사이에 에어 갭(Air Gap)(28)이 존재한다. 따라서, 에어 갭의 거리는 필러의 길이 차이를 조절한다. 다른 실시예에서, 길이 차이는 두 개의 필러 쌍에 대하여 서로 다른 피치 각도를 적용하는 것과 같이 길이가 다른 필러들을 형성함으로써 만들게 된다.
약 2642.5 MHz에서의 동작을 위한 본 발명의 1/4 파장 실시예에서, 긴 필러의 길이와 짧은 필러의 길이는 각각 약 23.325 mm와 약 21.075 mm이다.
후술할 핸드셋과 같은 소비자 전자 장치들과 같이 이러한 타입의 안테나를 이용하는 최근에 출시되는 응용 장치들에 대한 소비자 마케팅 연구들은 안테나 개발자에게 가능한 가장 작은 크기의 안테나를 요구한다. 본 발명의 QHA의 특정 크기는 소비자 요구 사항에 의해 결정되며, QHA의 크기는 원하는 방사 패턴과 대역폭 성능을 지원할 수 있는 최소 크기에 매우 근접하도록 제안한다. 더 작은 크기에서는 안테나 전극들이 방사를 스스로 흡수하게 된다고 알려져 있다.
통신 핸드셋은 QHA(10)를 이용하는 하나의 응용 장치이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 무선 주파수 커넥터(32)는 핸드셋의 송신 및/또는 수신부와 전기적으로 접속된다. 송신 모드에서, 무선 주파수 신호는 커넥터(32)를 통해 핸드셋의 송신부에서 QHA(10)로 전달된다. 수신 모드에서, QHA(10)에서 수신한 무선 주파수 신호는 커넥터(32)를 통해 핸드셋의 수신부로 전달된다. 더 나아가서 후술할 QHA(10)는 도 1과 도 2에 도시된 레이돔 베이스(33)를 포함하는 레이돔을 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 안테나는 (후술할 신호 피드와 같은) 안테나 신호 피드를 상부(22) 또는 하부(20)에 배치할 수 있다. QHA(10)는 안테나의 피드가 상부에 위치하는지 또는 하부에 위치하는지의 여부에 따라 (방사 패턴을 포함하는) 다른 동작 특성들을 보여준다. 그러나, 어느 경우에도 대부분의 에너지는 천정 방향으로 방사된다.
안테나 신호 피드가 하부(20)에 배치된 경우에는, QHA는 50 옴의 저항을 가지는 동축 케이블과 같은 신호 전도체에 직접 연결된 신호 피드를 가지고 포워드 파이어 엑시얼 모드(Forward Fire Axial Mode)에서 동작하게 된다.
안테나 신호 피드가 상부(22)에 가깝게 배치된 경우에는, QHA는 백워드 파이어 엑시얼 모드(Backward Fire Axial Mode)에서 동작하게 된다. 백워드 파이어 엑시얼 모드에서 동작하는 QHA의 실시예에서, 전송선은 상부(22)의 신호 피드 구조에 연결되어 하부(20)까지 연장되며, (그리고, 하나의 실시예에서는 하부(20)의 아래쪽까지 전송선이 연장되며,) 하부(20)에서 50 옴의 저항을 가지는 동축 케이블에 연결된다. 전송선은 신호 피드에서 출력되는 안테나 임피던스(또한, 구동점 임피던스로 지칭됨)와 동축 케이블의 50 옴의 특성 임피던스를 매칭시키기 위한 1/4 파장 전송선 변환기로서 동작할 수 있다. 특정 응용례에서는, 하부 피드 구조가 상부(22)와 하부(20) 사이에 설치되어 있는 전송선(또는 전송선 변환기)을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다.
모든 안테나처럼 본 발명의 QHA는 안테나로 신호를 입력하는 전송선으로 (안테나의 신호 피드 단자에서) 구동점 임피던스를 출력한다. 최적의 전력 전달을 위해, 안테나의 구동점 임피던스를 전원 또는 부하 임피던스로 지칭되는 전송선의 특성 임피던스와 매칭시키는 것이 필요하다. 임피던스 매칭은 안테나 임피던스와 전원 임피던스의 저항 또는 실수 성분이 같고, 리액티브 또는 허수 성분이 크기는 같고 부호가 반대인 경우에 발생한다. 공통적으로 사용되는 전송선은 50 옴의 임피던스를 가지고 있기 때문에, QHA를 50 옴을 가지는 전송선과 연결하기 위해서는 50 옴의 임피던스를 가지거나 50 옴으로 쉽게 변환할 수 있는 임피던스를 가진 본 발명의 QHA를 만들 필요가 있다.
위에서 설명한 대로, 특정한 응용을 위한 QHA의 사용은 안테나의 동작 및 물리적 특성들을 조정한다. 이러한 특성들을 얻기 위해서, QHA는 상대적으로 좁은 직경의 실린더를 제공하며, 상대적으로 좁은 직경의 실린더는 유도성 성분을 포함하는 50 옴 미만의 구동점 임피던스를 가지게 된다. 특정 실시예들에서, 임피던스는 약 3 옴에서 15 옴까지의 범위에 있다고 알려져 있다. 예컨대, 1/4, 1/2, 3/4, 3/4, 5/4 등의 모든 1/4 파장의 배수들에 대하여 비슷한 인덕턴스 값이 출력된다. 50 옴의 안테나 구동점 임피던스를 얻는 것은 통신 핸드셋에 이용하기 위해서 더 큰 실린더 직경을 일반적으로 수용할 수 있는 것을 필요로 한다.
(도 3에 도시된) 임피던스 매칭부(48)는 본 발명의 설명에 따라 안테나 구동점 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시킨다. 매칭 전극(48)은 유전체 기판(52) 위에 배치된 "H 모양"의 전도성 전극(50)을 포함한다. 예컨대, 전도성 전극(50)과 유전체 기판(52)은 전도성 패턴을 가지고 있는 인쇄 회로 기판으로 구성된다. 더 나아가서, 임피던스 매칭부(48)는 (기판 중앙에 대하여 대칭적으로 QHA의 여러 가지 구성 요소들을 배치한 기판(52)의 중앙에 가장 가깝게 위치한) 신호 피드 단자(54)를 포함한다. 중앙으로 신호를 공급받는 임피던스 매칭부(48)는 종래 기술의 발룬의 문제점들을 극복하며, 핸드셋과 같은 통신 장치와의 결합을 위한 통합된 방사 및 임피던스 매칭 구조를 만들기 위해 안테나 방사 구성 요소들과 물리적으로 통합될 수 있는 매칭 구조를 제공한다.
도시된 실시예에서, QHA(10)는 커패시터(57)의 단자(57A)에 연결된 중앙 전도체(56)와 더 나아가서 실드(58)로 구성된 동축 케이블(55)로부터 신호를 입력받 는다. 인덕터(59)는 중앙 전도체(56)와 실드(58) 사이에 연결된다. 바람직한 실시예에서, 커패시터(57)는 약 1.8 pF의 값을 가지며, 인덕터(59)는 약 2.2 nH의 값을 가진다. 안테나가 임피던스 매칭에 영향을 미치는 피드와 안테나 구성 요소들의 구조적 특성들과 관련하여 동작할 때, 커패시터와 인덕터의 값은 원하는 임피던스 매칭을 하기 위해 선택된다. 커패시터와 인덕터의 값은 임피던스 매칭에 영향을 미치는 피드와 안테나 구조적 특성들과 연계되어 동작할 때, 임피던스 매칭을 하기 위해 선택된다. 도면에 배치된 바와 같이, 커패시터(57)와 인덕터(59)는 (동축 케이블(55)의) 전원 임피던스와 QHA(10) 사이에서 두 구성 요소의 임피던스를 매칭시킨다. 그리하여, 안테나의 고유 구동 임피던스는 커패시터와 인덕터에 의해 대략 50 옴으로 변환된다.
중앙 전도체(56)의 길이는 종래 기술에서 공지된 대로 짧게 유지되어야 한다. 또한, 종래 기술에서 산재하는 무선 주파수 필드(Field)가 실드(58)에서 전류를 발생시키는 것을 방지하기 위해, 발룬이 가장 가까운 신호 피드 단자(54)에 연결될 수 있다는 것이 알려져 있다.
커패시터(57)의 단자(57B)는 전도체(70)를 통해서 임피던스 매칭부(48)의 전도성 전극(60)으로 연결된다. 전도성 전극(60)은 전도성 패드(61, 62)와 전기적으로 연속적이다. 동축 케이블(55)의 실드(58)는 전도성 전극(78)을 통해 전도성 패드(72, 74)와 연결된다. 하나의 실시예에서, 소더 필릿(Solder Filet)은 전기적으로 실드(58)와 전도성 전극(78)을 연결한다. (긴) 필러(12), (짧은) 필러(14), (긴) 필러(16) 및 (짧은) 필러(18)는 각각의 전도성 패드에 지정된 대로, 각각 통로 들(72A, 74A, 61A, 62A) 내에 배치되며, 임피던스 매칭부(48)의 평면으로부터 수직으로 설치하게 된다. 전도성 패드와 각각의 필러를 브리징(Bridging)하는 (도 11에 도시된) 소더 필릿은 그들 사이에 전기적 접속을 형성한다.
임피던스 매칭부(48)를 형성하기 위해, 하나의 실시예에서 전도층은 유전체 기판(52) 위에 배치되고, 전도성 패드(61, 62, 72, 74)와 전도성 전극(78)은 전도층의 선택적인 감산 에칭(Subtractive Etching)에 의해 형성된다.
(모두 긴) 필러(12, 16)들은 기판(52)의 중앙에 대하여 나선 상에 반대 위치에 배치된다. 이와 유사하게, (모두 짧은) 필러(14, 18)들은 기판 중앙에 대하여 반대 위치에 배치된다. 그리하여, 임피던스 매칭 구조(48)의 전도성 전극(60)은 긴 필러(18)와 짧은 필러(16)에 연결한다. 이와 유사하게, 전도성 전극(78)은 긴 필러(12)와 짧은 필러(14)에 연결한다. 전도성 브리지(23, 24)는 위에서 전술한 대로 필러들의 상부 말단에서 필러들과 연결한다.
임피던스 매칭부(48)는 설명된 바와 같이 QHA(10)의 중앙 부분에 배치하거나 또는 QHA(10)의 말단 부분에 배치할 수 있다. (커패시터와 인덕터의 값을 포함하는) 매칭부(48)의 물리적 특징들은 매칭부(48)가 말단 부분에 위치할 때, 위에서 설명한 물리적 특징들로부터 변화할 수 있다.
임피던스 매칭부(48)에서 전형적인 전류 흐름은 전도성 전극(78)을 통해서 실드(58)로부터 전도성 패드(72)까지 화살표(Arrowhead)(100)에 의해 표시된다. 전류 흐름은 (도 1에서 도시된) 긴 필러(12), 전도성 브리지(23) 및 긴 필러(16)를 통해서 전도성 패드(61)로 이어진다. 화살표(102)는 전도성 전극(60) 및 커패시터 (57)를 통해서 전도성 패드(61)로부터 중앙 전도체(56)로의 전류 흐름을 나타낸다.
유사하게, 전류 흐름은 전도성 전극(78)을 통해서 실드(58)로부터 전도성 패드(74)까지 화살표(104)에 의해 표시된다. 전류 흐름은 (도 1에 도시된) 짧은 필러(14), 전도성 브리지(24) 및 짧은 필러(18)를 통해서 전도성 패드(62)로 이어진다. 화살표(106)는 전도성 전극(60) 및 커패시터(57)를 통해서 전도성 패드(62)로부터 중앙 전도체(56)로의 전류 흐름을 나타낸다.
여러 가지의 무선 주파수 커넥터들은 도 3의 동축 케이블(55) 대신에 사용될 수 있다는 것이 종래 기술에서 알려져 있다. 예를 들어, 도 1, 도 2 및 도 5의 실시예들에서 도시된 바와 같이, 커넥터(32)는 안테나 피드 단자에 연결된다. 커넥터(32)의 단자들은 도 3에서 도시되지 않은 신호 커넥터와 접지(Ground) 커넥터를 포함하는 신호 케이블과 연결된다. 신호 커넥터는 동축 케이블(55)의 중앙 전도체(56) 대신에 동작하며, 접지 커넥터는 실드(58)를 대체하게 된다. 신호 커넥터와 접지 커넥터는 위에서 설명한 동축 케이블(55)의 접속과 비슷한 방식으로 임피던스 매칭부(48)에 연결된다.
Kilgus에 의해 논의된 바와 같이, QHA는 이중의 두 개의 나선형 방사체 구조를 가지는 안테나이다. 이중의 두 가닥 필러 각각은 하나의 말단에서 (예컨대, 도 1의 전도성 브리지(23, 24)에 의해) 거의 단락되고, 개방 말단(Open End)에서 (예컨대, 필러들과 피드 구조 간의 연결에서) 거의 개방된 전송선으로 간주할 수 있다. 각각의 두 가닥 필러 쌍의 길이를 적절하게 조정하면, 각 쌍의 필러들은 한 쌍의 필러들이 다른 쌍의 필러들보다 길이가 더 길더라도 상대적으로 길이 차이를 작 게 하고, 필러들을 통해 전파하는 신호들의 직교 위상 관계가 원하는 원형 분극 신호를 생성하도록 유지될 수 있다. 길이가 더 긴 필러 쌍은 유도성 성질을 가지게 되며, 길이가 더 짧은 필러 쌍은 용량성 성질을 가지게 된다. 하나의 실시예에서, 유도성 리액턴스(Reactance)는 대략적으로 용량성 리액턴스와 크기가 같고 부호가 반대이며, 짧은 필러 쌍과 긴 필러 쌍 각각의 저항은 대략적으로 필러 쌍 각각의 인덕턴스 또는 커패시턴스(Capacitance)와 크기가 같다. 신호 피드 단자(54)에서 바라볼 때, 이러한 복소수 공액(Complex Conjugate) 임피던스는 직교 위상 관계를 만족하고, 원하는 원형 분극 신호를 생성한다.
(예를 들어, 긴 필러들(12, 16)인) 첫번째 필러 쌍이 임피던스 매칭부(48) 위에서 반대 위치로 배치되도록 하고 전도성 패드(72, 61)에 전기적으로 접속되도록 한다. 나선의 상부에 전도성 피드 구조와 전도성 브리지를 포함하는 필러 쌍의 명목 길이는 동작 주파수 밴드의 중심에서 (반파장 QHA에 대하여) 전기적 반파장에 가깝다. 공지된 전송선 이론에 따르면, 반파장보다 조금 긴 전송선은 등가 직렬 저항뿐만 아니라 유도성 리액턴스를 가진다. (예컨대, 필러들(14, 18)로 구성된) 반파장보다 조금 짧은 전송선은 용량성 리액턴스와 직렬 등가 저항을 가진다.
공지된 전송선 및 관련된 전기 공학적 원리들로부터 결정될 수 있는 것으로서, 필러들이 크기와 위상 모두에서 직각을 이루는 신호를 입력받으면, 바람직한 이득 및 원형 분극이 발생하게 된다.
(즉, 짧은 필러들(14, 18)이 없는 경우인) 두번째 필러 쌍의 없는 경우에 신호 피드 단자(54)에서 측정된 첫번째 또는 긴 두 가닥 필러 쌍의 임피던스는 필러 들의 길이를 명목 길이, 즉 동작 주파수에 대한 공진 길이보다 대략 2 % 정도 늘려서 약 Zlong = R + jX = 12.5 + j12.5 옴의 임피던스를 출력하도록 조정된다. 기술적으로 공지된 대로, 다른 임피던스 값들은 오직 전형적인 용도들을 위해 여기서 고려되는 12.5 옴 대신에 사용될 수 있다. 두번째 필러 쌍은 첫 번째 필러 쌍보다 길이가 짧아 용량성 성질을 가지며, 첫번째 필러 쌍이 없는 경우에 신호 피드 단자(54)에서 약 (12.5 - j12.5)의 임피던스를 출력하도록 길이를 줄일 수 있다. (즉, 동일한 실수부를 가지고 크기는 같고 부호가 반대인 허수부를 가지는) 이 관계에 따른 임피던스를 출력하는 필러들은 원하는 원형 분극된 신호를 제공하게 된다.
그리하여, 본 발명의 설명에 따른 적절한 SWR에서 충분한 이득을 얻기 위한 방법은 긴 필러 쌍과 짧은 필러 쌍의 길이를 조정하며, 첫번째 필러 쌍과 두번째 필러 쌍 간에 복소수 공액 관계가 있는 동안에, 이득 최고치와 SWR가 어디서 감소하는지 주의하도록 제안한다. 현대의 컴퓨터 기반 안테나 시뮬레이션 기술들은 시뮬레이션된 공액 매치를 이용한다. 컴퓨터 시뮬레이션에서 공액 매치의 특징을 제안한 후에, 그 값들은 원하는 동작을 검증하기 위해 테스트 안테나에서 사용된다.
첫번째 필러 쌍과 두번째 필러 쌍이 전기적 병렬 배치에 있는 것을 인지하면, 공지된 중첩 이론(Superposition Theorem)에 따라 신호 피드 단자(54)에서의 합성 임피던스는 약 12.5 옴으로 예상된다. 그러나, 약 8-10 mm의 나선 반경을 가진 QHA에 있어서, (예컨대, 전후방 비율(Front-to-back Ratio), SWR, 안테나 이득 및 방사 패턴과 같은) 향상된 동작 특성들은 두 개의 필러 쌍의 합성 임피던스가 유도성 성분과 함께 저항 성분을 가지고 있는 경우에 실현되도록 결정되어 있다. 임피던스 매칭부(48)의 여러 가지 전도성 전극들이 이 인덕턴스의 원인이 된다. 인덕턴스의 총량은 QHA의 직경과 임피던스 매칭부(48)의 전도성 전극들의 순 등가(Net Equivalent) 직경에 비례한다.
약 8.5 mm의 직경과 약 60 도의 피치 각도를 가지는 전형적인 QHA의 구조에 있어서, 약 12 + j26 옴의 임피던스(Zdp)를 위해서는 순 리액턴스는 2642.5 MHz에서 1.6 nH(j26)이고, 저항은 약 12 옴이다. 리액티브 성분이 직렬 등가 저항보다 약 2 배의 값을 가지는 것을 주목하도록 한다. 실제 구동 임피던스가 안테나 직경과 필러 피치 각도에 의해 결정됨에도 불구하고, 저항 성분의 값보다 약 2 배의 값을 가지는 유도성 임피던스에 대한 이러한 경향은 적절한 안테나 이득과 SWR을 제공할 수 있으며, 필러들 간의 직각 위상 관계를 위한 만족스러운 해법을 제시하여 원형 분극된 신호를 방사하게 된다.
또한, 최대 QHA 이득은 가장 낮은 SWR이 측정되는 주파수보다 조금 낮은 주파수에서 발생하게 된다는 사실이 알려져 있다. 그리하여, 하나의 실시예에 따라, QHA는 충분한 SWR을 얻는 반면에 약간의 이득을 희생하게 된다. 그러나, 컴퓨터 기반 설계 과정은 더 높은 SWR과 함께 더 큰 최대 이득을 획득하기 위해 (짧은 필러와 긴 필러 모두 또는 한 쪽의) 필러 길이, 필러 단면, 실린더 반경, 필러 피치 각도 및 매칭 성분값(즉, 커패시터(57)와 인덕터(59))과 같은 필러의 크기를 조정하도록 수행될 수 있다. 이러한 필러의 크기와 매치 성분 값들이 결정되면, 이들 값에 기초하여 구성된 안테나는 원하는 성능을 획득할 정도의 적당한 공정 허용 오차를 나타낸다.
본 발명에 따른 QHA의 설계는 여러 가지의 안테나의 물리적 파라미터들과 원하는 동작 특성들 간의 관계를 고려한다. 위에서 설명한 하나의 실시예에 따라, 안테나의 물리적 파라미터들은 50 옴 미만의 실수 부분과 양성(Positive) 리액티브 부분을 가지는 안테나의 구동점 임피던스(즉, 직렬 등가 임피던스)를 출력하기 위해 최적화된다. 발명의 여러 가지의 실시예들에서, 임피던스 매칭부(48)에서 전도성 구조들의 인덕턴스에 기인한 남아있는 리액티브 성분은 전도성 구조들의 길이에 비례한다. 일반적으로, 리액티브 성분은 저항 성분의 약 2 배의 값을 가지거나 20에서 40 옴의 범위에 있다. 발명자들에 의해 수행된 연구에 따라, 실수 성분과 리액티브 성분 간의 이 관계가 나타나면, QHA는 원하는 이득, 대역폭 등의 파라미터들을 나타내게 된다.
하나의 응용례에 따라, QHA는 핸드셋 통신 장치에서 사용하기 위해 상대적으로 작은 실린더 직경을 가지는 것이 바람직하다. 안테나의 특성 임피던스는 안테나의 직경과 직접적으로 관련되어 있다. 즉, 직경이 작을수록 특성 임피던스를 낮추게 된다. 또한, 직경을 줄이는 것은 공진 주파수를 낮추고 대역폭을 감소시키게 된다. 서로 다른 길이의 필러 쌍을 이용한 실시예와 비교할 때, 첫번째 필러 쌍과 두번째 필러 쌍이 동일한 길이를 가지는 작은 직경의 QHA는 다소 더 넓은 대역폭과 다소 더 높은 최대 이득을 가진다. 그러나, 같은 길이의 필러들을 가진 QHA를 동작시키기 위해서는 발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술 부분에서 설명한 BLHC와 같은 정교한 직각 위상 피드 네트워크가 필요하다. 반면에, 본 발명에 따른 적절한 대역폭과 이득은 (도 3과 관련하여 전술한) 임피던스 매칭부(48)와 (도 4와 관련하여 후술할) 임피던스 매칭부(110)와 같은 임피던스 매칭을 위한 직각 위상 피드 네트워크에서 동작하는 다른 길이의 필러 쌍들을 이용하여 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 QHA의 설계는 다음과 같이 진행된다. 안테나의 직경은 일반적으로 고객을 고려하거나 고객의 통신 장치에서 이용 가능한 안테나 공간을 고려하거나 또는 통신 핸드셋 장치로부터 튀어나오는 안테나의 원하는 크기와 같은 다른 상업적 고려들에 의해 결정된다. 그러나, 직경과 안테나의 대역폭 사이의 설계 상의 균형(Trade-off)을 맞추어야 하는 것을 인지하여야 한다. 필러 피치 각도는 예컨대, 동일한 길이의 필러를 가지는 안테나를 사용한 일반적인 분석을 통해 알 수 있다. 그리하여, 피치 각도는 원하는 안테나 성능 특성을 획득하기 위해 결정되며, 특히 원하는 방사 패턴을 얻기 위해서 결정된다.
(임피던스 매칭부(즉, 커패시터(57)와 인덕터(59))에 대한 값을 차례대로 결정할) 필러의 길이들을 결정하기 위해서, 구동점 임피던스가 변화하는 동안에 (즉, 긴) 첫번째 필러 쌍과 (즉, 짧은) 두번째 필러 쌍의 길이는 최적 이득을 위해 반복적으로 조정된다. 그리고나서, 부하 임피던스는 안테나 부하 임피던스를 도 3의 동축 케이블(55)에 대한 50 옴과 같은 전송선의 특성 임피던스로 변환하기 위한 커패시터와 인덕터의 값을 계산하기 위해 사용된다.
다른 설계 과정에 따르면, 테스트 안테나는 긴 두 가닥의 필러 루프의 명목 크기를 이용하여 설계하며, 테스트 안테나의 구동점 임피던스가 측정된다. 예를 들어, 필러의 길이들은 임피던스를 Zlong = 12.5 + j12.5로 맞추기 위해 조정된다. 개별적으로, 테스트 안테나는 짧은 두 가닥의 필러 루프의 명목 크기를 이용하여 설계하며, 테스트 안테나의 구동점 임피던스가 측정된다. 예를 들어, 필러의 길이들은 임피던스를 Zshort = 12.5 - j12.5로 맞추기 위해 조정된다. 긴 필러와 작은 필러의 임피던스에 중첩 이론을 직접 응용하면, 12.5 옴의 Zdp(구동점 임피던스)를 산출하게 된다. 그러나, 위에서 설명한 대로, 예를 들어 임피던스 매칭부(48)의 전도성 전극들은 안테나의 구동점 임피던스에 리액티브 성분을 주게 된다. 그리하여, 긴 필러와 짧은 필러가 공통 자심(Common Core)에 감겨 있고 거기에 임피던스 매칭부가 연결되면, 필러들의 대칭 구조에도 불구하고, 안테나의 구동점 임피던스는 유도성 성질을 가지게 되며, 직렬 저항은 12.5 옴보다 약간 큰 값을 가지게 된다. 적절한 방사 패턴을 얻기 위해, 적절한 SWR을 위해 Zdp를 매칭시킴으로써 원하는 대역폭에서 원하는 이득을 얻도록 필러들의 길이를 조정하게 된다. 다른 실시예들에서, 필러의 길이는 긴 필러 루프의 길이와 짧은 필러 루프의 길이 간의 차이, 즉 길이 차이를 조정함으로써 좁은 대역폭에서 더 높은 이득을 얻거나 또는 넓은 대역폭에서 다소 낮은 이득을 얻도록 선택할 수 있다.
긴 필러 쌍의 길이와 짧은 필러 쌍의 길이를 조정함으로써 저항 대 유도성 리액턴스의 이 비율을 얻는 것이 본 발명의 하나의 실시예에 따른 설계 목적이기는 하지만, 본 발명의 QHA는 저항의 약 2 배인 유도성 리액턴스를 출력하는 안테나에 한정되지는 않는다. 다른 실시예들에서, 예컨대, 다른 원통형 직경 및/또는 다른 필러 피치 각도를 가지는 안테나에 있어서, 저항 성분과 유도성 성분 간의 다른 관계도 관찰할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 합성 또는 구동점 임피던스는 유도성 성분 대신에 용량성 성분(즉, 음성(Negative) 리액턴스 값)을 포함할 수 있다.
도 3의 임피던스 매칭 구조(48)의 커패시터(57)와 인덕터(59)는 QHA의 구동점 임피던스(예컨대, 15 + j30)와 안테나 피드 단자(54)에 연결된 동축 케이블(55)의 50 옴의 특성 임피던스 간의 임피던스 매칭을 제공하기 위해 선택된다. 기술적으로 공지된 대로, 다른 실시예에서, 집중된 인덕터와 커패시터는 기판(52) 위에서 서로 얽힌 전도성 선들에 의해 형성된 커패시터와 하나 이상의 전도성 루프 또는 선형 전도성 세그먼트의 형태로 전도성 선에 의해 형성된 인덕터와 같이 임피던스 매칭 기능을 수행하기 위한 분포된 구성 요소들로 대체할 수 있다. 더 나아가서, 전원 특성 임피던스는 50 옴이 아니며, 그리하여 커패시터와 인덕터는 이 임피던스에 매칭시키기 위해 선택된다.
다른 실시예에 따르면, 기술적으로 공지된 여러 가지 타입 중 하나로부터 선택된 안정된 전송선은 동축 케이블(55) 대신에 사용된다. 안정된 전송선의 각각의 전도체는 전도성 패드에 부착되며, 전도성 패드는 도 3의 기판(52)과 같은 인쇄 회로 기판의 반대쪽 면에 위치한다. 더 나아가서, 각 패드는 기존의 접속 기술을 이용하여 도 3의 신호 피드 단자(54)에 연결된다.
종래의 기술에서 인지된 바와 같이, QHA(10)의 구성 요소들의 다른 크기(예컨대, 다른 직경, 다른 필러 길이 또는 다른 필러 피치 각도)는 다른 실시예에서 사용할 수 있다. 이 파라미터들은 첫번째 필러 쌍과 두번째 필러 쌍의 길이 차이 및/또는 안테나 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 인덕터 및/또는 커패시터의 값을 차례대로 변화시키는 안테나 부하 임피던스를 변화시킬 수 있다. 하나의 실시예에서, 임피던스 매칭은 (인덕터 또는 커패시터 중 하나인) 오직 한 개의 구성 요소를 필요로 한다. 그러나, 위에서 언급한 대로 안테나의 동작 특성을 최적화하기 위해서는, 구동점 임피던스가 리액티브 성분을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
최적의 대역폭, 이득 및 (원형 분극된 신호를 위해 필요한) 직각 위상 신호 분포를 얻기 위해, 긴 필러 쌍과 짧은 필러 쌍은 대략적으로 같은 값의 직경을 가지는 것이 바람직하다. (또는, 긴 필러 쌍과 짧은 필러 쌍은 유전체 기판 위에 있는 전도성 선으로 구성되는 필러들과 같이 사변형(Quadrilateral) 단면(즉, 길이와 폭)을 가지는 필러들에 대하여 같은 값의 단면적을 가지는 것이 바람직하다.) 그러나, 극적으로 안테나 성능에 영향을 주지 않고 약하게 발산하는 직경을 조절하는 것을 가능할 수 있다. 또한, 같은 직경의 전도체들을 사용하는 것은 물리적인 필러 구조를 단순화하고 안테나 대칭성을 유지시킨다.
하나의 실시예에서, QHA의 직경은 약 8.5 mm이며, 그리하여 안테나의 원주는 약 25 mm이다. 전도체의 저항을 낮추기(즉, 저항 손실을 줄이기)에 효과적일 만큼 폭이 넓은 전도체를 사용하는 것이 바람직하며, 전도체의 저항을 낮추는 것은 이에 상응하여 안테나의 대역폭을 (어느 정도까지) 넓히게 된다. 또한, 필러들은 필러 간의 커플링(Filar-to-filar Coupling)과 유전체 부하를 줄이도록 충분한 거리를 두고 분리되어 있어야 한다. 하나의 실시예에서 필러의 직경은 안테나의 원주를 8로 나누고 편리한 정수값으로 반올림하여 결정된다. 그리하여, 25 mm의 원주는 약 3 mm의 필러 직경을 산출한다. 필러가 평평한 전도체로 구성된 실시예에 의하면, 반은 전도체이고 반은 유전체인 관계를 전도체의 너비를 정하기 위해 이용하게 된 다. 본 발명에 따른 안테나의 여러 가지 실시예들은 다른 실시예들이 다른 비율을 선택하더라도, 위의 전도체 대 절연체의 비율을 선택한다. 종래 기술에서 공지된 대로, 그러한 QHA의 분석을 수행하는데 있어서, 평평한 전도체는 평평한 전도체의 너비보다 1.5 배의 직경을 가지는 원형 전도체에 의해 구현될 수 있다.
위에서 설명한 하나의 실시예에서, 15 + j30의 구동점 임피던스는 임피던스 매칭부(48)(특히, 커패시터(57)와 인덕터(59))에 의해 동축 케이블(55)의 특성 임피던스를 매칭시키기 위한 50 옴으로 변환된다. 본 발명의 설명에 따라 구성된 1/4 전파 버전과 같은 다른 실시예에 따르면, 커패시터 및/또는 인덕터는 3 + j6의 구동점 임피던스를 약 12.5 옴으로 변환하고, 1/4 파장 변환기는 12.5 옴을 50 옴으로 변환하게 된다. 25 옴의 특성 임피던스(Zo)를 가지는 1/4 파장 전송선은 Zo = sqrt[(구동점 임피던스)*(전원 임피던스)] 라는 방정식에 따라 12.5 옴의 임피던스를 50 옴으로 변환시킨다.
도 4는 12.5 옴의 임피던스를 50 옴과 매치시키기 위해 신호 피드 단자(54)에 연결된 1/4 파장 전송선 변환기(112)를 포함하는 임피던스 매칭부(110)의 실시예를 나타낸 도면이다. 전송선 변환기(112)는 전도성 전극(50)의 암(Arm)(120)에 연결된 전도체(118)와 암(128)에 연결된 전도체(124)로 구성된다.
종래 기술에서 볼 수 있는 것처럼, 안테나의 물리적 파라미터들이 약 12.5 옴의 저항 성분만을 가지는 구동점 임피던스를 만들어 내는 실시예에서 임피던스 매칭부(110)는 구동점 임피던스를 50 옴으로 변환하기에 충분하다. 임피던스 매칭부(48)는 필요로 하지 않는다.
레이돔은 안테나가 연결된 통신 장치를 사용자가 사용하는 동안에 안테나 손상을 피하도록 하는 편리한 역할을 한다. 레이돔의 재료는 안테나의 동작 주파수 범위에서 상대적으로 낮은 손실을 나타내는 재료를 선택한다. 레이돔의 유전체 로딩 효과(Dielectric Loading Effect)는 원하는 공진 주파수와 원하는 대역폭에서 동작할 수 있도록 하기 위해 QHA를 설계하는데 있어서 고려할 수 있다. QHA(10)을 위한 알맞은 레이돔(130)은 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 레이돔(130)은 QHA(10)의 하부(20)를 감싸는 레이돔 베이스의 구성 요소들(33A, 33B)와 연결된다.
본 발명의 설명에 따른 다른 실시예는 커넥터(32)와 QHA(140)의 하부(20)에 위치한 임피던스 매칭부(48) 사이를 연결하는 (일반적으로 50 옴의 특성 임피던스를 가지는) 전도체(142)를 포함하는 도 6에 도시된 QHA(140)로 구현된다. 이 실시예는 커넥터(32)와 QHA(140) 사이를 물리적으로 분리시켜, 이러한 분리가 이로운 응용례에 이용할 수 있다.
본 발명의 QHA를 위하여 크기 제어를 유지하고, 그리하여 원하는 성능 파라미터들을 유지하기 위해, 안정된 제작 기술을 제안한다. 도 7은 (플렉서블 필름(Flexible Film)과 같은 휘기 쉬운 물질로 구성된 하나의 실시예에서) 유전체 기판(160)을 나타낸 도면이다. 유전체 기판(160)은 유전체 기판(160) 위에 배치된 4 개의 전도성 전극들(162)을 가지고 있으며, 각각의 전도성 전극들은 L1, L2, L3 및 L4의 길이를 가지고 있다. 바람직한 실시예에서는 L1 = L3 및 L2 = L4의 관계를 가지고, 긴 필러들(12, 16)(L1 = L3)과 짧은 필러들(14, 18)(L2 = L4) 사이의 길이 차이를 설정하게 된다. 갭 거리 "g"는 길이 차이를 나타낸다. 거리 "g"가 너무 작으면, (즉, 긴 필러들(12, 16)로 구성된 첫번째 쌍과 짧은 필러들(14, 18)로 구성된 두번째 쌍으로 이루어진) 각각의 필러 쌍으로부터 발생한 필드들이 부분적으로 상쇄되고, 그것에 의해 안테나 이득이 줄어들게 된다. 거리 "g"가 너무 크면, 원형 신호 분극이 불리한 영향을 받는다.
기판(160)은 원통형 모양으로 형성되며, 그 결과 전도성 전극들(162)은 QHA의 나선 필러들을 이루게 되며, 기판(160)의 인접한 모서리를 연결하는 접착성 테이프 스트립을 사용하여 원통형 모양을 유지하게 된다. 선택적으로 또는 거기에 추가하여, 기판(160) 위에 형성된 탭들(165)을 원통형 크기 제어를 유지하도록 슬롯(163)에 연결시킨다.
더 나아가서, 크기 제어를 유지하기 위해 기판(160)에 형성된 슬롯들(164)을 (도 8에 도시된) 임피던스 매칭부(169) 위에 있는 대응되는 탭들(168)을 연결시켜, 기판(160)을 원통형 모양으로 형성하게 된다. 기판(160)에 슬롯들(164)이 모서리(162A)의 우측 각도와 다른 각도로 형성되어 있고, 대응되는 탭들(168)이 슬롯들(164)과 같은 각도로 형성되어 있는 경우에는, 슬롯들(164)이 탭들(168)과 결합될 때, 속이 빈 원통형 기판(160)을 매칭부(169) 위에 위치시키고 "Seated" 위치에서 회전시킬 수 있다.
도 9는 원통형 모양으로 형성된 기판(160)의 상부를 보여주며, 갭 거리 "g"에 의해 생긴 성 모양(Castellated)의 상부 모서리(160A)를 나타낸다.
도 10의 다른 실시예에서, 기판(170)은 (기판(160)에 있는 슬롯들(164) 대신 에) 도 4에서 서술한 통로들(72A, 74A, 61A, 62A)로 들어가서 결합하는 탭들(171)을 포함한다. 도 11은 임피던스 매칭부(48 또는 110)에 대해서 기판(170)의 명확하고 정확한 위치를 제공하기 위해 각각의 필러를 각각의 마운팅(Mounting) 패드(61, 62, 72, 74)에 전기적으로 연결하는 소더 필릿들(172)을 나타낸다. 기판(170)이 임피던스 매칭부(48)를 포함하는 실시예에서, 커패시터(57)와 인덕터(59)는 표면(173) 위에 배치한다.
도 12에 도시된 실시예에서, (플렉서블 필름과 같은 휘기 쉬운 물질로 구성된 하나의 실시예에서) 유전체 기판(175)은 유전체 기판(175) 위에 배치된 4 개의 전도성 전극들(176A, 176B, 176C, 176D)을 포함하며, 각각의 전도성 전극들은 L1, L2, L3 및 L4의 길이를 가지고 있다. 여기서, L1, L2, L3 및 L4는 L1 > L3 > L2 > L4의 관계를 가진다. 그리하여, 각각의 필러들로부터 방사된 필드의 상쇄를 최소화시킬 수 있기 때문에, 각각의 필러는 안테나의 대역폭을 증가시키도록 서로 다른 길이로 구성된다. 그러나, 이 실시예에 의해 제공되는 방사 패턴은 완전히 대칭을 이루지 않을 수 있다. 이 실시예는 1/4 파장 QHA와 같이 QHA의 크기가 제한되고, 그리하여 대역폭이 원하는 대역폭보다 좁아지는 경우에 유용하게 실시할 수 있다.
다른 실시예에서는, 플렉서블 필름은 나선들을 형성하는 전도성 스트립들을 배치하는 단단한 원통형 구조로 대체한다. 예컨대, 남아있는 전도성 부분들이 나선들을 형성하도록 원통형 단편의 외부 표면 위에 전도성 물질을 인쇄하거나 외부 표면 위에 형성된 전도성 시트(Sheet)에서 특정 부분을 제거하기 위한 감산 에칭 공정을 적용한다.
QHA를 위한 알맞는 크기를 확보하기 위한 하나의 조립 공정에서, 기판(160)은 축(Mandrel) 주위에 감기고, 축에 의해 원통형 모양을 유지하게 된다. 축의 재료는 기판(160)에 설치 보전성 및 안정성을 제공하는 동시에 안테나의 동작 주파수들에서 낮은 손실을 나타내는 재료를 선택한다. 축은 전기적으로 절연되도록 안테나를 장전시켜 안테나의 공진 주파수를 낮추게 된다. 그리하여, 유전체 로딩은 안테나의 크기를 결정할 때 고려해야 한다. 다른 실시예에서, 축은 조립 공정 동안에만 사용되며, QHA의 제작을 마친 후에는 제거한다.
다른 실시예에서, 나선 구조를 형성하기 위해 유전체로 이루어진 축은 이용하는 것은 별문제로 하고, 유전체 부하는 필러들에 의해 정해진 원통의 내부 구역에 배치한다. 특정 실시예들에서, 그러한 부하는 나선 필러들에 추가적인 물리적 지원을 제공하고/제공하거나 안테나의 공진 주파수를 조정한다. 작은 안테나 부피 내에서 원하는 공진 주파수를 얻을 수 있도록 유전체 부하를 적용하면, QHA의 하나 이상의 물리적 크기를 줄일 수 있다. 그러나, 그러한 유전체 로딩은 또한 안테나의 효율성을 떨어뜨리고 안테나의 대역폭을 증가시킨다.
다시 다른 실시예에서, QHA의 공진 주파수는 (도 6에 도시된 유전체 스트립(178)과 같은) 하나 이상의 유전체 스트립들을 QHA 실린더의 외부 표면에 추가하여 조정할 수 있다. 제작 후에 조정하는 것이 최종 안테나 구조에서 크기 변화를 극복하는데 유리하다. 예를 들어, (즉, 유전체 테이프와 같은) 접착성 표면을 가진 유전체 기판은 필러들 간의 커패시턴스를 변화시키고 공진 주파수를 낮추기 위해 QHA의 외부 표면에 붙일 수 있다. 테이프 재료의 너비 및/또는 길이는 원하는 공진 주 파수 편이(Shift)를 제공하도록 선택한다. 테이프를 추가하는 것은 안테나 성능에 중대한 손실을 주지 않는 것으로 알려져 있다. 하나의 실시예에서, 유전체 기판은 폴리에스터(Polyester) 재질로 구성된다.
다른 실시예에서, 더 긴 두 가닥의 필러 루프는 약 50 + j50 옴의 임피던스를 나타내며, 더 짧은 두 가닥의 필러 루프는 약 50 - j50 옴의 임피던스를 나타낸다. 이러한 임피던스 값들을 얻기 위해서 더 긴 루프는 더 짧은 루프보다 직경이 조금 작다는 것이 발명자들에 의해 알려져 있다. 예를 들어, 필러들이 동일한 직경을 가지고 있는 경우, 긴 필러들은 약 53 + j50의 임피던스를 출력하며, 짧은 필러들은 약 50 - j50의 임피던스를 출력한다. 긴 필러의 직경을 줄이는 것은 긴 필러의 임피던스를 약 50 + j50으로 낮추게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 임피던스 매칭을 이용하여 구동점 임피던스와 매칭시키기 위한 원하는 임피던스 값을 얻도록 필러의 길이들을 조정할 수 있기 때문에, 표면상으로 본 발명은 이러한 직경 문제들에 대한 필요성을 없애 준다.
다시 다른 실시예에서, 전도성 브리지(23, 24)는 일반적으로 원형 기판(180)으로 대체되며, 원형 기판(180)은 전도성 스트립(182)과 전도성 스트립(182)의 반대쪽 표면들(180A, 180B) 위에 위치한 전도성 스트립(184)을 가지며, 두께는 (도 13에 도시된) d이다. 전도성 스트립(182, 184) 각각의 말단은 필러들(12, 14, 16, 18) 중 하나와 전기적으로 연결되어, 전도성 브리지(23, 24)가 제공하는 것과 같이 필러들 간에 동일한 전기적 접속을 제공한다. 원형 기판(180)을 사용하면, 원형 기판(180)의 크기에 따라 안테나의 상부 말단에서 필러들 간의 거리를 조정함으로써 QHA에 부가적인 크기 안정성을 제공하게 된다. 안테나의 상부 말단에서, 크기 변화들은 주파수 디튜닝(Detuning) 및/또는 이득 감소를 초래할 수 있다. 위에서 논의한 대로, 거리 d는 긴 필러들과 짧은 필러들 간의 길이 차이와 관련되어 있다.
도 14에서 도시된 실시예는 일반적으로 원형 기판(190, 192)을 포함하며, 원형 기판(190, 192) 사이에는 에어 갭(194)이 형성되어 있다. 기판(190)의 상위 표면과 기판(192)의 하위 표면 위에 각각 위치한 전도성 스트립(182, 184)은 위에서 설명한 바와 같이 필러들(12, 14, 16, 18)과 전기적으로 연결되어 있다. 필러의 길이 차이는 에어 갭(194)의 높이를 변경하여 조절하게 된다.
도 15A와 도 15B는 본 발명의 설명에 따라 구성된 QHA(219)에 대한 두 가지 응용례를 나타낸다. 통신 핸드셋 또는 셀룰러 폰(220)은 무선 주파수 신호들을 송신하고 수신하기 위해 QHA(219)를 사용하여 동작하게 된다. 도 15B의 실시예는 폰-설치(Phone-Mounted) 커넥터(224)와 QHA(219)를 연결하는 전도체(222)를 포함한다. 전도체(222)가 없고, QHA(219)의 필러들(226)이 측면으로 폰(220) 가까이 위치한 도 15A의 구성은 필러들(226)과 폰(220)(예컨대, 폰(220)의 인쇄 회로 기판) 간의 간섭으로 인해 안테나 이득을 감소시킨다고 알려져 있다. 도 15B의 실시예의 전도체(222)는 폰(220)의 상위 표면(220A) 위로 필러들(226)을 연장시킴으로써 이러한 간섭을 피하게 된다.
본 발명은 바람직한 실시예들과 관련하여 설명됨과 동시에, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 가능하고 발명의 구성 요소들을 균등한 구성 요소로 치환할 수 있다는 것은 기술 분야의 숙련자들이 이해할 것이다. 더 나아가서, 본 발명의 범위는 여기서 설명한 다양한 실시예에 의거하여 구성 요소들의 임의의 결합을 포함한다. 덧붙여서, 본 발명의 본질적 범위를 벗어나지 않고 특정한 경우를 본 발명의 설명에 적용시키기 위한 변형들이 가능하다. 그러므로, 본 발명은 발표한 특정 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구 범위 내에 있는 모든 실시예들을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 위성 통신 링크를 위해 통신 핸드셋과 탑재하여 이용할 수 있는 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (60)

  1. 첫번째 길이와 첫번째 및 두번째 말단을 가지고 있는 직렬로 연결된 나선 필러들의 첫번째 쌍;
    상기 첫번째 길이와 다른 두번째 길이와 세번째 및 네번째 말단을 가지고 있는 직렬로 연결된 나선 필러들의 두번째 쌍; 및
    안테나 부하 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 상기 첫번째 말단, 상기 두번째 말단, 상기 세번째 말단 및 상기 네번째 말단과 전기적으로 연결된 임피던스 매칭부
    를 포함하며,
    상기 첫번째 길이는 공진 주파수에서의 공진 길이보다 길고, 상기 두번째 길이는 상기 공진 주파수에서의 상기 공진 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나(Quadrifilar Helical Antenna, 이하 'QHA'라 칭함).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 부하 임피던스는 저항 성분과 직렬 양성 리액티브 성분(Series Positive Reactive Component)을 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리액티브 성분은 상기 저항 성분의 크기보다 약 2 배의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 QHA.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 임피던스는 50 옴이고, 상기 안테나 부하 임피던스의 직렬 저항 성분은 상기 전원 임피던스보다 작은 것을 특징으로 하는 QHA.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 부하 임피던스는 저항 성분과 유도성 성분을 포함하며, 상기 저항 성분과 상기 유도성 성분의 크기는 상기 첫번째 쌍과 상기 두번째 쌍의 필러들이 배치된 실린더의 직경에 대응하며, 상기 안테나 부하 임피던스는 상기 직경이 줄어듦에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 직경은 상기 안테나 부하 임피던스가 상기 임피던스 매칭부에 의해 50 옴으로 변환될 수 있도록 선택하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 직경의 범위는 약 5 mm 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 집중(Lumped) 커패시터와 분포(Distributed) 커패시터로부터 선택된 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 집중(Lumped) 인덕터와 분포(Distributed) 인덕터로부터 선택된 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 집중(Lumped) 커패시터와 분포(Distributed) 커패시터로부터 선택된 커패시터와 집중 인덕터와 분포 인덕터로부터 선택된 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 기판을 포함하며, 상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들은 상기 기판의 중심에 대하여 대칭적으로 배치된 것을 특징으로 하는 QHA.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 평면 기판을 포함하며, 상기 평면 기판은 상기 평면 기판의 모서리에 가깝게 배치되고 상기 평면 기판의 중심에 대하여 대칭적으로 배치된 네 개의 슬롯들을 가지고 있으며, 상기 첫번째 말단, 상기 두번째 말단, 상기 세번째 말단 및 상기 네번째 말단은 각각 상기 네 개의 슬롯들 중 하나에 배치되는 것을 특징으로 하는 QHA.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 첫번째 전도성 브리지에 의해 연결된 첫번째 필러와 두번째 필러를 포함하고, 상기 두번째 쌍의 필러들은 두번째 전도성 브리지에 의해 연결된 세번째 필러와 네번째 필러를 포함하며, 상기 첫번째 전도성 브리지와 상기 두번째 전도성 브리지는 서로 절연되어 있고, 상기 첫번째 말단, 상기 두번째 말단, 상기 세번째 말단 및 상기 네번째 말단은 상기 임피던스 매칭부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 QHA.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 첫번째 전도성 브리지와 상기 두번째 전도성 브리지는 유전체 기판의 반대쪽 면들에 배치하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들은 실린더의 형태로 된 플렉서블(Flexible) 기판에 배치되며, 상기 유전체 기판은 상기 실린더의 첫번째 말단에 위치하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 부하 임피던스는 리액티브 성분과 50 옴 이하의 저항 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  18. 제 1 항에 있어서,
    신호 전도체는 신호를 상기 QHA로 전달하며, 상기 임피던스 매칭부는 상기 신호 전도체와 직렬로 연결된 커패시터와 상기 신호 전도체와 병렬로 연결된 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 전도성 패턴과 상기 전도성 패턴에 연결된 리액티브 성분들을 포함하며, 상기 전도성 패턴은 상기 안테나 부하 임피던스에 유도성 성분을 제공하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 전도성 선(Trace)들과 거기에 배치된 하나 이상의 리액티브 성분들을 가지고 있는 대체적으로 원형인 유전체 기판을 포함하며, 상기 임피던스 매칭부는 상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들이 주위에 배치된 실린더의 하부 말단에 배치되는 것을 특징으로 하는 QHA.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들은 원통형 기판 주위에 나선 피치(Pitch) 패턴으로 배치되며, QHA의 축에 대하여 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 QHA.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 QHA는 상기 첫번째 길이와 상기 두번째 길이에 대응하여 기결정된 동작 파라미터들을 나타내는 것을 특징으로 하는 QHA.
  23. 제 22 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 동작 파라미터들은 입방각(Solid Angle)을 넘는 하나 이상의 이득과 대역폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 각각 안테나 베이스에 배치된 첫번째 말단을 가지고 있고 안테나 상부 방향으로 나선형으로 배치된 첫번째 전도체 및 두번째 전도체를 포함하고, 더 나아가서 상기 QHA는 상기 안테나 상부에 가깝게 상기 첫번째 전도체와 상기 두번째 전도체를 연결시키는 첫번째 전도성 브리지를 포함하며, 상기 두번째 쌍의 필러들은 각각 안테나 베이스에 배치된 첫번째 말단을 가지고 있고 안테나 상부 방향으로 나선형으로 배치된 세번째 전도체 및 네번째 전도체를 포함하고, 더 나아가서 상기 QHA는 상기 안테나 상부에 가깝게 상기 세번째 전도체와 상기 네번째 전도체를 연결시키는 두번째 전도성 브리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 첫번째 전도체, 상기 두번째 전도체, 상기 세번째 전도체 및 상기 네번째 전도체의 피치 각도는 약 60 도인 것을 특징으로 하는 QHA.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 첫번째 전도체, 상기 두번째 전도체, 상기 세번째 전도체 및 상기 네번째 전도체의 피치 각도는 약 60 도와 약 75 도 사이에 있는 것을 특징으로 하는 QHA.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 길이와 다른 상기 두번째 길이는 상기 QHA가 전송 모드에서 동작할 때, 원형으로 분극된 신호를 생성하기 위해 상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들을 통하여 전파하는 신호들에 대한 직각 위상 관계를 만드는 것 을 특징으로 하는 QHA.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 첫번째 저항과 유도성 리액턴스를 나타내고, 상기 두번째 쌍의 필러들은 두번째 저항과 용량성 리액턴스를 나타내며, 상기 첫번째 저항은 대체적으로 상기 유동성 리액턴스의 크기와 동일하고, 상기 두번째 저항은 대체적으로 상기 용량성 리액터스의 크기와 동일하며, 상기 유도성 리액턴스의 크기는 대체적으로 상기 용량성 리액턴스의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 QHA.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들의 길이는 안테나의 공진 주파수에서의 1/4 파장보다 길며, 상기 두번째 쌍의 필러들의 길이는 상기 공진 주파수에서의 1/4 파장보다 짧은 것을 특징으로 하는 QHA.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들의 길이는 안테나의 공진 주파수에서의 반파장보다 길며, 상기 두번째 쌍의 필러들의 길이는 상기 공진 주파수에서의 반파장보다 짧은 것을 특징으로 하는 QHA.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들의 길이는 안테나의 공진 주파수에서의 1/4 파장의 정수배보다 길며, 상기 두번째 쌍의 필러들의 길이는 상기 공진 주파수에서의 정수배보다 짧은 것을 특징으로 하는 QHA.
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍과 상기 두번째 쌍의 필러들은 실린더 형태로 나선형으로 배치되며, 상기 첫번째 쌍과 상기 두번째 쌍의 필러들은 실린더의 축으로부터 같은 거리에 있는 것을 특징으로 하는 QHA.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 원통형 형태로 나선형으로 배치된 첫번째와 두번째 필러들을 포함하고, 상기 두번째 쌍의 필러들은 원통형 형태로 나선형으로 배치된 세번째와 네번째 필러들을 포함하며, 각각의 상기 첫번째 필러, 상기 두번째 필러, 상기 세번째 필러 및 상기 네번째 필러는 상기 원통형 형태의 상부 모서리에 있는 개방 말단(Open End)을 포함하며, 더 나아가서 상기 QHA는 상기 첫번째 필러와 상기 두번째 필러의 상기 개방 말단을 전기적으로 연결시키는 첫번째 전도성 스트립과 상기 세번째 필러와 상기 네번째 필러의 상기 개방 말단을 전기적으로 연결시키는 두번째 전도성 스트립을 포함하며, 상기 첫번째 전도성 스트립과 상기 두번째 전도성 스트립 사이의 유전체 갭(Gap)은 상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들 간의 길이 차이를 가리키는 것을 특징으로 하는 QHA.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 상부 모서리는 성 모양(Castellated)의 모서리를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 첫번째 전도성 스트립은 첫번째 유전체 기판 위에 형성되고, 상기 두번째 전도성 스트립은 상기 유전체 갭을 형성하기 위해 상기 첫번째 유전체 기판과 간격이 떨어져 있는 두번째 유전체 기판 위에 형성되며, 상기 유전체 갭의 길이는 상기 길이 차이를 가리키는 것을 특징으로 하는 QHA.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 첫번째 필러와 두번째 필러를 포함하고, 상기 두번째 쌍의 필러들은 세번째 필러와 네번째 필러를 포함하며, 상기 첫번째 필러, 상기 두번째 필러, 상기 세번째 필러 및 상기 네번째 필러 각각은 다른 길이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 QHA.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 첫번째 필러와 두번째 필러를 포함하고, 상기 두번째 쌍의 필러들은 세번째 필러와 네번째 필러를 포함하며, 상기 첫번째 필러와 상기 두번째 필러 각각은 상기 첫번째 길이를 가지고, 상기 세번째 필러와 상기 네번째 필러 각각은 상기 첫번째 길이와 다른 상기 두번째 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 QHA.
  38. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들은 원통형 표면에 나선형으로 배치되며, 더 나아가서 상기 QHA는 상기 원통형 표면에 배치되어 상기 QHA의 공진 주파수를 바꾸기 위한 길이의 유전체 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  39. 제 1 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 쌍의 필러들은 각각 첫번째 임피던스와 두번째 임피던스를 출력하며, 상기 첫번째 임피던스와 상기 두번째 임피던스는 공액 쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 QHA.
  40. 삭제
  41. 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나(Quadrifilar Helical Antenna, 이하 'QHA'라 칭함)에 있어서,
    첫번째 길이를 가지고 있는 필러들의 첫번째 쌍;
    상기 첫번째 길이와 다른 두번째 길이를 가지고 있는 필러들의 두번째 쌍; 및
    자신의 대략적인(Approximate) 중심에 대하여 대칭적으로 배치된 전류 피드점들(Feed Points)로부터 전류를 각각의 상기 첫번째 쌍과 상기 두번째 쌍의 필러들의 첫번째 말단으로 공급하며, 더 나아가서 안테나 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 리액티브(Reactive) 성분을 포함하는 H 모양 임피던스 매칭부
    를 포함하며,
    상기 H 모양 임피던스 매칭부는 더 나아가서 기판을 포함하고, 상기 기판은 상기 기판 위에 배치된 H 모양의 전도성 패턴을 가지고 있으며, 신호 피드 단자(Signal Feed Terminal)는 상기 H 모양의 전도성 패턴의 대략적인 중심에 위치하며,
    전류는 상기 신호 피드 단자에서 상기 전류 피드점들로 공급되며, 상기 리액티브 성분은 신호 전원과 직렬로 연결된 적어도 하나의 커패시터와 상기 신호 전원과 병렬로 연결된 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 H 모양 임피던스 매칭부는 네 개의 다리들을 포함하며, 상기 전류 피드점은 각 다리의 고정되지 않은 말단에 위치하며, 상기 리액티브 성분은 적어도 하나의 용량성 성분과 유도성 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 각각 첫번째 전도성 브리지와 연결되는 두번째 말단을 포함하며, 상기 두번째 쌍의 필러들은 각각 두번째 전도성 브리지와 연결되 는 두번째 말단을 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  44. 제 41 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들과 상기 두번째 상의 필러들은 원통형 형태를 가지는 플렉서블(Flexible) 기판 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 QHA.
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 제 41 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍과 상기 두번째 쌍의 필러들 각각으로 공급되는 전류는 대략적으로 동일한 것을 특징으로 하는 QHA.
  48. 제 41 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들에서의 전류는 상기 두번째 쌍의 필러들에서의 전류와 대략적으로 직각 위상 관계에 있는 것을 특징으로 하는 QHA.
  49. 제 41 항에 있어서,
    적어도 하나의 안테나 대역폭과 안테나 이득은 상기 첫번째 길이와 상기 두번째 길이의 차이에 대응하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  50. 제 41 항에 있어서,
    상기 첫번째 쌍의 필러들은 안테나 베이스와 안테나 상부 사이에 나선형으로 위치한 첫번째 전도체와 두번째 전도체를 포함하고, 상기 두번째 쌍의 필러들은 상기 안테나 베이스와 상기 안테나 상부 사이에 나선형으로 위치한 세번째 전도체와 네번째 전도체를 포함하며, 상기 첫번째 전도체, 상기 두번째 전도체, 상기 세번째 전도체 및 상기 네번째 전도체는 피치(Pitch) 각도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 QHA.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 피치 각도는 약 60 도의 피치 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA.
  52. 삭제
  53. 적어도 하나의 기결정된 높이와 직경을 가지는 실린더 형태의 네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나(Quadrifilar Helical Antenna, 이하 'QHA'라 칭함)를 설계하기 위한 방법에 있어서,
    실수 성분과 유도성 성분을 가지고 있는 임피던스를 출력하기 위한 첫번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계;
    상기 첫번째 필러 루프의 실수 성분과 대체적으로 동일한 실수 성분을 가지며, 상기 첫번째 필러 루프의 유도성 성분의 크기와 대체적으로 동일한 크기의 용량성 성분을 가지는 임피던스를 출력하기 위한 두번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계; 및
    안테나 임피던스와 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 상기 첫번째 필러 루프와 상기 두번째 필러 루프에 연결된 임피던스 매칭부를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부를 결정하는 단계는 더 나아가서 상기 안테나 임피던스와 상기 전원 임피던스를 매칭시키기 위한 적어도 하나의 인덕턴스와 커패시턴스를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 전원 임피던스는 명목(Nominal) 50 옴 임피던스를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
  56. 제 53 항에 있어서,
    상기 방법은 더 나아가서 상기 첫번째 필러 루프와 상기 두번째 필러 루프의 피치(Pitch) 각도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
  57. 제 53 항에 있어서,
    상기 방법은 더 나아가서 안테나 이득과 대역폭이 반비례 관계에 있는 원하는 상기 안테나 이득 및 상기 대역폭 동작 파라미터들을 얻기 위해 상기 첫번째 필러 루프와 상기 두번째 필러 루프의 길이를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
  58. 제 53 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부를 결정하는 단계는 더 나아가서 상기 임피던스 매칭부의 적어도 하나의 인덕터와 커패시터의 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
  59. 제 53 항에 있어서,
    상기 첫번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계는 상기 첫번째 필러 루프의 실수 성분을 상기 첫번째 필러 루프의 유도성 성분의 크기와 대체적으로 동일하게 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
  60. 제 53 항에 있어서,
    상기 두번째 필러 루프의 길이를 결정하는 단계는 상기 두번째 필러 루프의 실수 성분을 상기 두번째 필러 루프의 용량성 성분의 크기와 대체적으로 동일하게 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 QHA를 설계하기 위한 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009055667A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 X-Ether, Inc. Balance-fed helical antenna
KR100995253B1 (ko) 2008-07-21 2010-11-19 주식회사 알.에프.텍 안테나 시스템 및 이를 포함하는 모바일 전자기기
US11715875B2 (en) 2020-11-06 2023-08-01 Electronics And Telecommunications Research Institute Individual rotating radiating element and array antenna using the same

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245268B2 (en) * 2004-07-28 2007-07-17 Skycross, Inc. Quadrifilar helical antenna
GB2420230B (en) * 2004-11-11 2009-06-03 Sarantel Ltd A dielectrically-loaded antenna
US7301506B2 (en) * 2005-02-04 2007-11-27 Shure Acquisition Holdings, Inc. Small broadband helical antenna
JP4367642B2 (ja) * 2005-03-10 2009-11-18 ミツミ電機株式会社 アンテナ装置
JP4340905B2 (ja) * 2005-03-10 2009-10-07 ミツミ電機株式会社 アンテナ装置
JP4318046B2 (ja) * 2005-03-10 2009-08-19 ミツミ電機株式会社 ポール型アンテナ装置
WO2006136809A1 (en) 2005-06-21 2006-12-28 Sarantel Limited An antenna and an antenna feed structure
TWI256177B (en) * 2005-07-13 2006-06-01 Jabil Circuit Taiwan Ltd Quadrifilar spiral antenna structure without coaxial cable
JP2007060617A (ja) 2005-07-28 2007-03-08 Mitsumi Electric Co Ltd アンテナ装置
RU2497246C2 (ru) * 2006-02-22 2013-10-27 МедиаТек Инк. Антенное устройство и использующее его мобильное устройство связи
US7489271B2 (en) 2006-03-22 2009-02-10 Lockheed Martin Corporation Optimized receive antenna and system for precision GPS-at-GEO navigation
GB2442998B (en) * 2006-10-20 2010-01-06 Sarantel Ltd A dielectrically-loaded antenna
GB2449837B (en) * 2006-12-20 2011-09-07 Sarantel Ltd A dielectrically-loaded antenna
KR100881281B1 (ko) * 2007-03-13 2009-02-03 (주)액테나 정사각형 쿼드리필러 나선형 안테나 구조
US8089421B2 (en) * 2008-01-08 2012-01-03 Sarantel Limited Dielectrically loaded antenna
GB0808661D0 (en) * 2008-05-13 2008-06-18 Sarantel Ltd A dielectrically-loaded antenna
GB0812672D0 (en) * 2008-07-10 2008-08-20 Permaban Ltd Screed rail apparatus
WO2010103264A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Sarantel Limited A dielectrically loaded antenna
GB0904307D0 (en) * 2009-03-12 2009-04-22 Sarantel Ltd A dielectrically-loaded antenna
US8456375B2 (en) * 2009-05-05 2013-06-04 Sarantel Limited Multifilar antenna
US20110001684A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Elektrobit Wireless Communications Multiresonance helix antenna
KR101397275B1 (ko) * 2009-07-30 2014-05-20 짐 디. 그레이 앤드 어소시에이츠, 아이엔시. 안테나 시스템과 안테나용 커넥터
GB2477289B (en) * 2010-01-27 2014-08-13 Harris Corp A radio communication apparatus having improved resistance to common mode noise
US8736513B2 (en) * 2010-01-27 2014-05-27 Sarantel Limited Dielectrically loaded antenna and radio communication apparatus
US9905932B2 (en) 2010-02-02 2018-02-27 Maxtena Multiband multifilar antenna
US20110215986A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-08 Sarantel Limited Antenna Assembly
US8314750B1 (en) * 2010-04-28 2012-11-20 The United States Of America As Represented By Secretary Of The Navy Slotted bifilar or quadrifilar helix antenna
WO2012040091A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-29 MP Antenna, Ltd. Antenna assembly providing a global multi-directional radiation pattern
US8576131B2 (en) 2010-12-22 2013-11-05 Shure Acquisition Holdings, Inc. Helical antenna apparatus and method of forming helical antenna
GB201200638D0 (en) * 2012-01-13 2012-02-29 Sarantel Ltd An antenna assembly
GB2508638B (en) 2012-12-06 2016-03-16 Harris Corp A dielectrically loaded multifilar antenna with a phasing ring feed
WO2014157947A1 (en) * 2013-03-26 2014-10-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Planar antenna apparatus and method
CN103606731B (zh) * 2013-10-31 2016-05-11 上海利正卫星应用技术有限公司 自移相四臂螺旋天线
US20150270597A1 (en) * 2014-03-19 2015-09-24 Google Inc. Spiral Antenna
CN104332704B (zh) * 2014-11-10 2017-04-05 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种用于移动卫星通信系统的手持机终端天线
US9472842B2 (en) * 2015-01-14 2016-10-18 Symbol Technologies, Llc Low-profile, antenna structure for an RFID reader and method of making the antenna structure
US9812754B2 (en) 2015-02-27 2017-11-07 Harris Corporation Devices with S-shaped balun segment and related methods
US10637137B2 (en) * 2015-04-09 2020-04-28 Topcon Positioning Systems, Inc. Broadband helical antenna with cutoff pattern
US9742058B1 (en) 2015-08-06 2017-08-22 Gregory A. O'Neill, Jr. Deployable quadrifilar helical antenna
US10965012B2 (en) * 2015-08-28 2021-03-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Multi-filar helical antenna
US9899731B1 (en) * 2016-09-06 2018-02-20 Aeroantenna Technology, Inc. Octofilar antenna
US10424836B2 (en) 2016-09-26 2019-09-24 The Mitre Corporation Horizon nulling helix antenna
US10483631B2 (en) 2016-09-26 2019-11-19 The Mitre Corporation Decoupled concentric helix antenna
US10978804B2 (en) * 2017-03-17 2021-04-13 Bittium Wireless Oy Quadrifilar helical antenna for communicating in a plurality of different frequency bands
KR102068468B1 (ko) * 2017-03-24 2020-01-21 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 안테나 장치
US11133576B2 (en) * 2017-08-28 2021-09-28 Aeternum, LLC Rectenna
CN108258426A (zh) * 2018-01-10 2018-07-06 西安电子工程研究所 一种全向圆极化缝隙螺旋天线
FR3086107B1 (fr) * 2018-09-13 2021-12-24 Office National Detudes Et De Rech Aerospatiales Onera Antenne en segment de spirale
CN109462008B (zh) * 2018-10-08 2021-09-17 上海尚远通讯科技有限公司 一种多系统兼容的单频多星螺旋天线
CN110326161A (zh) * 2018-10-31 2019-10-11 深圳市大疆创新科技有限公司 螺旋天线及通信设备
US11251533B2 (en) 2019-04-26 2022-02-15 Tallysman Wireless Inc. Filar antenna element devices and methods
CN110739539A (zh) * 2019-10-12 2020-01-31 南京理工大学 一种240.5MHz~242.5MHz的电小天线

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9417450D0 (en) 1994-08-25 1994-10-19 Symmetricom Inc An antenna
FI99219C (fi) 1995-06-06 1997-10-27 Nokia Mobile Phones Ltd Kahdella taajuusalueella toimiva antenni
US5828348A (en) * 1995-09-22 1998-10-27 Qualcomm Incorporated Dual-band octafilar helix antenna
GB9603914D0 (en) * 1996-02-23 1996-04-24 Symmetricom Inc An antenna
FR2746548B1 (fr) 1996-03-19 1998-06-19 France Telecom Antenne helicoidale a moyens de duplexage integres, et procedes de fabrication correspondants
GB9606593D0 (en) * 1996-03-29 1996-06-05 Symmetricom Inc An antenna system
US5990847A (en) 1996-04-30 1999-11-23 Qualcomm Incorporated Coupled multi-segment helical antenna
US5896113A (en) 1996-12-20 1999-04-20 Ericsson Inc. Quadrifilar helix antenna systems and methods for broadband operation in separate transmit and receive frequency bands
US5909196A (en) 1996-12-20 1999-06-01 Ericsson Inc. Dual frequency band quadrifilar helix antenna systems and methods
US5920292A (en) 1996-12-20 1999-07-06 Ericsson Inc. L-band quadrifilar helix antenna
US6384798B1 (en) 1997-09-24 2002-05-07 Magellan Corporation Quadrifilar antenna
US6094178A (en) 1997-11-14 2000-07-25 Ericsson, Inc. Dual mode quadrifilar helix antenna and associated methods of operation
FI974350A (fi) 1997-11-27 1999-05-28 Nokia Mobile Phones Ltd Monilankaiset helix-antennit matkaviestinlaitteita varten
FI113814B (fi) 1997-11-27 2004-06-15 Nokia Corp Monilankaiset helix-antennit
US6052089A (en) 1997-12-23 2000-04-18 Nokia Mobile Phones Limited Half-wave retractable antenna with matching helix
JP3892129B2 (ja) 1998-01-23 2007-03-14 松下電器産業株式会社 携帯無線機
JP2000183636A (ja) * 1998-10-09 2000-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヘリカルアンテナ
US6320549B1 (en) 1999-03-31 2001-11-20 Qualcomm Inc. Compact dual mode integrated antenna system for terrestrial cellular and satellite telecommunications
US6407720B1 (en) 1999-07-19 2002-06-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Capacitively loaded quadrifilar helix antenna
US6229499B1 (en) * 1999-11-05 2001-05-08 Xm Satellite Radio, Inc. Folded helix antenna design
CA2358875A1 (en) * 1999-12-15 2001-06-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Antenna device
EP1154516A1 (en) * 1999-12-15 2001-11-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Impedance matching circuit and antenna using impedance matching circuit
US6613671B1 (en) * 2000-03-03 2003-09-02 Micron Technology, Inc. Conductive connection forming methods, oxidation reducing methods, and integrated circuits formed thereby
US6288686B1 (en) 2000-06-23 2001-09-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Tapered direct fed quadrifilar helix antenna
US6480173B1 (en) 2000-11-28 2002-11-12 Receptec Llc Quadrifilar helix feed network
GB0030741D0 (en) 2000-12-16 2001-01-31 Koninkl Philips Electronics Nv Antenna arrangement
US6483471B1 (en) 2001-06-06 2002-11-19 Xm Satellite Radio, Inc. Combination linearly polarized and quadrifilar antenna
US20030016184A1 (en) * 2001-07-17 2003-01-23 Kitching David R. Resonant length multi-element helical antenna
JP2003110337A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Mitsumi Electric Co Ltd ４点給電ループアンテナ
US6535179B1 (en) 2001-10-02 2003-03-18 Xm Satellite Radio, Inc. Drooping helix antenna
US6545649B1 (en) 2001-10-31 2003-04-08 Seavey Engineering Associates, Inc. Low backlobe variable pitch quadrifilar helix antenna system for mobile satellite applications
US6621458B1 (en) 2002-04-02 2003-09-16 Xm Satellite Radio, Inc. Combination linearly polarized and quadrifilar antenna sharing a common ground plane
US6653987B1 (en) 2002-06-18 2003-11-25 The Mitre Corporation Dual-band quadrifilar helix antenna
US6888510B2 (en) * 2002-08-19 2005-05-03 Skycross, Inc. Compact, low profile, circular polarization cubic antenna
EP1589610A4 (en) * 2003-01-08 2007-02-14 Atr Advanced Telecomm Res Inst GROUP ANTENNA CONTROLLER AND GROUP ANTENNA DEVICE
US7245268B2 (en) * 2004-07-28 2007-07-17 Skycross, Inc. Quadrifilar helical antenna
US7173576B2 (en) * 2004-07-28 2007-02-06 Skycross, Inc. Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures
WO2006011723A1 (en) * 2004-07-28 2006-02-02 Sk Telecom Co., Ltd. Quadrifilar helical antenna

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009055667A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 X-Ether, Inc. Balance-fed helical antenna
KR100995253B1 (ko) 2008-07-21 2010-11-19 주식회사 알.에프.텍 안테나 시스템 및 이를 포함하는 모바일 전자기기
US11715875B2 (en) 2020-11-06 2023-08-01 Electronics And Telecommunications Research Institute Individual rotating radiating element and array antenna using the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20090201215A1 (en) 2009-08-13
US7245268B2 (en) 2007-07-17
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CN101065883B (zh) 2012-05-30
US20060022891A1 (en) 2006-02-02
US7489281B2 (en) 2009-02-10
US7978148B2 (en) 2011-07-12
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