KR100709688B1 - 안테나 제조방법 - Google Patents

Abstract

200 MHz 이상의 주파수에서 원형 분극 방사를 위한 4갈래형 안테나를 제조하는 방법에 있어서, 안테나는 검사 공급원에 연결하고, 요소들에 용량적으로 연결된 프로브에 의해 안테나의 각각의 요소들 내의 소정 위치에서 전류의 상대적인 위상 및 진폭을 측정하고, 인덕턴스를 증가시키기 위해 요소들 내의 크기가 측정된 상대적인 위상의 소정 값에 대한 편차에 따라 계산되는 구멍들(26A 내지 26D)을 에칭함으로써 조정된다.

안테나, 유전성, 기판, 나선형, 트랙

Description

안테나 제조방법{Antenna manufacture}

도 1은 유전체 적재형 4갈래형 안테나의 투시 사시도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따라 조정되기 전후의 도 1의 안테나의 평면도,

도 3은 도 1의 안테나의 원통면 상의 도전체의 형태를 예시한 도면,

도 4는 안테나 상의 여러 지점에서 측정된 신호들의 주파수에 대한 위상과 진폭의 변화를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 사용하기 위한 검사 장치를 도시한 도면,

도 6은 도 5에 도시된 프로브들 중의 하나의 단면도이다.

본 발명은 안테나의 제조방법에 관한 것으로, 특히 원형 분극 방사용(circularly polarized radiation) 4갈래형 안테나(quadrifilar antenna)를 200 MHz 이상의 주파수들에서 조정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 방법에 따라 제조된 안테나를 포함한다.

역방향(backfire)의 4갈래형 안테나가 공지되어 있으며, 이 안테나는 원형 분극 신호들을 궤도 위성과 송수신함에 있어서 특정 응용을 가진다. 영국특허출원 제2292638A호는 원통형 세라믹 코어의 표면 상에 도금된 폭좁은 도전성 스트립의 형태인 4개의 반파장 나선형 안테나 요소들을 구비한 초소형의 4갈래형 안테나를 개시하고 있다. 코어의 말단부의 표면 상에 방사상 요소들을 연결하면 폭좁은 통로의 코어를 통해 축방향으로 통과하는 동축 피더에 나선형 요소들을 연결시킬 수 있다. 나선형 요소는 쌍으로 배열되는데, 한 쌍의 요소들은 계속되는 구불구불한 경로에 의해 다른 한 쌍보다 더 큰 전기 길이(electrical length)를 가지며, 모두 4개의 요소들이 도전성 밸룬 슬리브(balun sleeve)의 림에 연결되며, 이 림은 안테나 축에 직각인 평면에 놓이는 원(circle)을 형성한다. 영국특허출원 제2310543A호는 밸룬 슬리브가 비 평면 림(non-planar rim)을 구비한 다른 안테나를 개시하고 있는데, 나선형 요소들은 요구되는 상이한 길이의 요소들을 만들기 위해 림의 정점 및 홈에서 각각 종단하는 간단한 나선부들이다.

안테나 요소들의 쌍들이 상이한 전기 길이를 가짐으로써 안테나의 동작 주파수에서 각 쌍들의 전류들 사이에 위상차가 생기며, 이러한 위상차에 의해 안테나가 카디오이드 특성 방사 패턴(cardioid radiation pattern)를 갖는 원형 분극 방사에 민감하게 되며, 따라서 안테나는 안테나의 바로 위, 즉, 안테나 축 상에 또는 이 축에 직각이며 안테나를 통과하는 평면 상에서 약간의 각도를 갖는 위치들에 있는 공급원(sources)으로부터 원형 분극 신호들을 수신하도록 구성되거나 또는 이러한 각도들 중 가장 외곽의 각도들이 형성하는 입체각(solid angle)내의 임의의 곳에 위치된 공급원으로부터 원형 분극 신호를 수신하도록 구성된다. 또한, 방사 패턴은 최대 이득의 방향에 반대 방향의 축방향 영(axial null)에 의해 특징된다.

전술한 4갈래형 공진의 대역폭은 비교적 좁으며, 특히 높은 유전 상수의 코어를 갖는 소형의 4갈래형 안테나들의 경우에, 필요 카디오이드 특성 응답 및 공진 주파수를 갖는 안테나를 반복적으로 제조할 수 있기 위해 충분하게 정밀한 치수 공차를 달성하는데 있어 제조상의 어려움이 있다.

본 발명의 제1 특징에 의하면, 유전성 기판 상에 위치된 다수의 사실상 나선형의 도전성 방사 트랙들을 포함하며, 200 MHz 이상 주파수에서 원형 분극 방사용 4갈래형 안테나를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은 안테나의 적어도 하나의 전기적인 변수를 모니터링하는 단계와, 적어도 하나의 트랙으로부터 도전성 물질을 제거하고 모니터된 변수를 소정 값에 근접하게 하여 상기 트랙의 인덕턴스를 증가시켜서 안테나의 원형 분극 방사 패턴을 향상시키는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 예를 들어 전자기적 무반향실에서 개별적인 검사를 하지 않고 또한 과도한 수동 조정을 하지 않고 대량 생산에 있어서 안테나들을 조정하는 것이 가능하다.

바람직한 방법은, 하나 이상의 트랙들내의 하나의 구멍을 레이저 에칭함으로써 트랙들로부터 도전성 물질을 제거하고 각각의 구멍의 한 측면상에 상기 트랙들의 대향 에지들을 그대로 남겨두는 단계를 포함한다. 이 방법은 기판이 10 이상의 상대적인 유전 상수를 갖는 세라믹 물질로된 사실상 원통체이며 트랙이 기판의 원통면 상의 그리고 원통 축에 실질적으로 직각인 기판의 편평한 단부면 상의 부분들을 포함하는 안테나에 특히 적용 가능하다. 이 경우에, 도전성 물질은 바람직한 안테나에 있어서 안테나 요소들에 대한 공급 지점에 근접하고 4갈래형 공진에 있어서 최소 전압의 위치인 편평한 단부면에 위치된 트랙들의 부분들로부터 제거된다. 다른 실시예들에서, 구멍 또는 구멍들은, 예를 들어 나선형 요소가 코어를 둘러싸는 밸룬 슬리브와 같은 공통의 연결 도전체와 연결하는 다른 최소 전압의 위치에서 절단될 수 있다.

통상, 모니터링 단계는, 동작 주파수를 포함한 주파수들의 대역을 스위프(sweep)하도록 배열된 무선 주파수 공급원에 안테나를 연결하는 단계와, 공급 지점으로부터 이격된 트랙들의 단부와 같은 소정의 위치에서 트랙과 병렬 배치된 프로브들에 의해 픽업된 신호들의 상대적인 위상과 진폭을 모니터링하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 프로브들은 안테나에 각각의 접지 접속들을 회피하도록 각각의 트랙들에 용량적으로 결합된다.

트랙들 내에 형성된 구멍들은 바람직하게는 직사각형이며, 각각은 트랙의 방향에 가로지르는 소정의 폭을 가지며, 이 폭은 모니터링 단계의 결과에 응답하여 자동적으로 계산된다. 이것은 구멍에 의해 추가된 트랙의 인덕턴스가 구멍 영역, 특히 직사각형 구멍의 폭에 비선형적으로 관련된다는 점에서 비선형의 조정 프로세스이다. 구멍 크기의 계산은 각각의 트랙 쌍들의 트랙들 내의 전류 및/또는 전압들의 위상차를 90°에 가깝게 하고 이러한 직교가 발생하는 주파수를 원하는 동작 주파수에 가깝게 하도록 조정하기 위해 실행된다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 본 발명은 또한 유전성 기판 상에 위치된 다수의 사실상 나선형의 도전성 트랙들을 포함하는, 200 MHz 이상 주파수에서 원형 분극 방사를 위한 4갈래형 안테나를 포함하는데, 적어도 하나의 트랙은 상기 트랙의 인덕턴스를 증가시키는 소정 크기의 절개부를 구비한다. 양호한 안테나는 고체의 유전성 물질로 형성된 안테나 코어를 포함하는 기판을 구비하며, 트랙들은 주요 부분이 코어의 고체 물질로 점유된 내부 체적을 형성하도록 배열되고, 기판은 상기 도전성 트랙들을 지지하는 편평한 표면부들과 만곡된 외부 표면부들을 구비하고, 그리고 각각의 절개부는 편평한 표면부들 중 하나 위에 각각의 트랙이 놓인 곳에 형성된다.

삭제

이하, 본 발명은 도면을 참조하여 예를 들면서 설명하기로 한다.

이하에서 설명될 4갈래형 안테나는 전술한 영국특허출원 제2310543A호에 기재된 것과 유사하며, 영국특허출원 제2310543A호의 개시 내용 전체를 여기에서 참고하기로 한다. 또한, 전술한 관련 영국특허출원 제2292638A호의 개시 내용 전체도 여기에서 참고하기로 한다.

도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 본 발명이 적용 가능한 안테나는 세라믹 코어(12)의 원통형 외면 상에 폭좁은 금속 도전체의 트랙들의 부분들로서 형성된 4개의 종방향 연장 안테나 요소들(10A, 10B, 10C, 10D)을 구비한 안테나 요소 구조물을 갖는다. 코어는 외부 스크린(16)과 내부 도전체(18)를 구비한 동축 피더(coaxial feeder)를 둘러싸는 축방향 통로(14)를 갖는다. 내부 도전체(18)와 스크린(16)은 공급선(feed line)을 안테나 요소들(10A 내지 10D)에 연결하는 피더 구조물(feeder structure)을 형성한다. 또한, 안테나 요소 구조물은 코어(12)의 말단 부의 표면(12D) 상에 금속 트랙들의 부분들로서 형성되어 각각의 종방향 연장 요소들(10A 내지 10D)의 단부에 대응하는 방사상 안테나 요소들(10AR, 10BR, 10CR, 10DR)을 포함하며, 이 대응하는 방사상 안테나 요소들(10AR, 10BR, 10CR, 10DR)은 각각의 종방향 연장 요소들(10A 내지 10D)의 단부를 피더 구조물에 연결한다. 안테나 요소들(10A 내지 10D)의 다른 단부들은 코어(12)의 근접 단부를 둘러싸는 도금 슬리브의 형태로 된 공통의 가상 접지 도전체(20)에 연결된다. 이 슬리브(20)는 코어(12)의 근접 단부의 표면(12P) 상에 도금함으로써 피더 구조물의 스크린(16)에 다시 결합된다.

4개의 종방향 연장 요소들(10A 내지 10D)은 길이가 서로 다르며, 이 요소들 중 2개의 요소들(10B, 10D)은 코어(12)의 근접 단부에 더 가깝게 연장됨으로써 나머지 2개의 요소들(10A, 10C)보다 길다. 각각의 쌍의 요소들(10A, 10C; 10B, 10D)은 코어축의 대향면들 상에서 서로에 대하여 정반대로 대향되어 있다.

나선형 요소들(10A 내지 10D)에 대하여 대략 균일한 방사 저항을 유지하기 위해, 각각의 요소는 간단한 나선 경로를 따른다. 슬리브(20)의 상부 연결에지(20U)는 길고 짧은 요소들 각각에 대하여 연결 지점들을 제공하기 위하여 높이가 변동한다(즉, 근접 단부의 표면(12P)으로부터의 거리가 변동한다). 그래서, 이 실시예에서, 연결에지(20U)는 코어의 둘레에서 얕은 지그재그의 경로를 따르고 짧은 요소(10A, 10C)와 접촉하는 2개의 정점과 긴 요소(10B, 10D)에 접촉하는 2개의 홈을 가지며, 지그재그 경로의 폭은 도 3에 도면부호 "a"로 도시되어 있다.

나선형 요소부 및 나선형 요소부에 대응되는 연결 방사상 요소들의 각 쌍(예 를 들어, 10A, 10AR)은 소정의 전기 길이를 갖는 도전체를 구성한다. 짧은 길이를 갖는 요소 쌍들(10A, 10AR; 10C, 10CR)의 각각은 요소 쌍들(10B, 10BR; 10D, 10DR)의 각각보다 동작 파장에서 약 135°더 짧은 전송 지연을 일으킨다. 평균 전송 지연(average transmission delay)은 180°로서 동작 파장에서 λ/2의 전기 길이에 해당한다. 상이한 길이들은 The Microwave Journal의 1970년 12월호의 49면 내지 54면에 게재된 Kilgus의 "Resonant Quadrifilar Helix Design"에서 설명된 원형 분극 신호들을 위한 4갈래형의 나선형 안테나에 대하여 필요 위상 천이 조건들을 발생시킨다. 2개의 요소 쌍들(10C, 10CR; 10D, 10DR)(즉, 하나의 긴 요소 쌍 및 하나의 짧은 요소 쌍)은 방사상 요소들(10CR, 10DR)의 내측 단부들에서 코어(12)의 말단부에서의 피더 구조물의 내측 도전체(18)에 연결되며, 반면에 다른 2개의 요소 쌍들(10A, 10AR; 10B, 10BR)의 방사상 요소들은 외부 스크린(16)에 의해 형성된 피더 구조물의 스크린에 연결된다. 피더 구조물의 스크린의 말단부에서, 내측 도전체(18)와 외부 스크린(16) 상에 있는 신호들은 후술하는 바와 같이 안테나 요소들이 대략 균형을 이룬 공급원 또는 부하에 연결되도록 대략적으로 균형을 이루게 된다. 일반적인 경우에, 트랙들의 부분들(10A 내지 10D, 10AR 내지 10DR)에 의해 형성된 트랙들은 nλ/2(n은 정수)의 평균 전기 길이를 가질 수 있으며, 안테나 축(24)에 대하여 n/2 회전을 할 수 있다.

종방향 연장 요소들의 나선형 경로들의 좌측으로 도는 방향에서, 안테나들은 우측의 원형 분극 신호들에 대하여 가장 높은 이득을 갖는다.
안테나가 좌측의 원형 분극 신호들 대신에 사용된다면, 나선들의 방향은 역으로 되며 방사상 요소들의 결합 형태는 약 90°에 걸쳐 회전된다. 좌측 및 우측의 원형 분극 신호들을 모두 수신하기에 적합한 안테나의 경우에, 종방향 연장 요소들은 축에 거의 평행한 경로를 따르도록 배열될 수 있다.

삭제

도전성 슬리브(20)는 안테나 코어(12)의 근접 단부를 덮으므로 축방향 통로(14)의 금속 라이닝과 슬리브(20) 사이의 공간 전체를 채우는 코어(12)의 물질로 피더 구조물(16, 18)을 둘러싼다. 슬리브(20)는 코어(12)의 근접 단부의 표면(12P)의 판금에 의해 라이닝에 연결된 실린더를 형성한다. 피더 구조물(16, 18)에 의해 형성된 전송 라인의 신호들이 안테나의 근접 단부의 불균형 상태와 슬리브(20)의 상부 연결에지(20U)와 같은 근접 단부로부터 거의 동일한 거리인 축방향 위치의 대략 균형을 이룬 상태 사이에서 전환되도록, 슬리브(20)와 판금(22)이 결합하여 밸룬(balun)을 형성한다. 이러한 효과를 달성하기 위해서, 평균 슬리브 길이는, 기초 코어 물질이 비교적 높은 상대 유전 상수(relative dielectric constant)를 갖는 경우에, 밸룬의 평균 전기 길이가 안테나 동작 주파수의 대략 λ/4가 되도록 된다. 안테나의 코어 물질이 단축 효과(foreshortening effect)를 가지고, 내부 도전체(18)를 둘러싸는 환형 공간이 비교적 작은 유전 상수를 갖는 절연 유전성 물질(17)로 채워지므로, 슬리브(20)의 말단의 피더 구조물은 짧은 전기 길이를 갖는다. 따라서, 피더 구조물(16, 18)의 말단부에서의 신호들은 적어도 대략적으로 균형을 이룬다(balanced).

슬리브(20)에 의해 형성된 트랩은 요소들(10A 내지 10D) 사이의 전류들을 위 한 연결에지(20U)를 따라 환형 경로를 제공하므로, 전기 길이가 서로 다른 2개의 루프, 즉 짧은 요소(10A, 10C)에 대한 제1 루프 및 긴 요소(10B, 10D)에 대한 제2 루프를 효과적으로 형성한다. 4갈래형의 공진에서 최대 전류 및 최대 전압이 요소(10A 내지 10D)의 단부들 및 연결에지(20U)에 나타난다. 에지(20U)는 슬리브(20)에 의해 만들어진 대략 1/4 파장의 트랩으로 인해 그 근접 에지에서 접지 커넥터로부터 효과적으로 절연된다.

안테나는 1575 MHz 근처에서 원형 분극 방사를 위해 주요한 4갈래형의 공진 주파수를 가지며, 공진 주파수는 안테나 요소들의 유효 전기 길이에 의해 결정되며 또한 안테나 폭에 의해 더 세밀하게 결정된다. 또한, 소정의 공진 주파수에서의 요소들의 길이는 코어 물질의 상대 유전 상수에 좌우되며, 안테나의 치수는 유사하게 구성된 공심(air-cored) 안테나에 비하여 상당히 감소된다.

코어(12)용으로 바람직한 물질은 지르코늄-티타네이트(zircoium-titanate)기(based) 물질이다. 이 물질은 35를 초과하는 상대 유전 상수를 가지며, 온도를 변화시켜도 치수적 및 전기적으로 안정한 것으로 알려져 있다. 유전 손실은 무시해도 된다. 코어는 압출(extrusion) 또는 프레싱에 의해 만들어질 수도 있다.

안테나 요소들(10A 내지 10D, 10AR 내지 10DR)은 코어(12)의 외부 원통면 및 단부면에 접합된 금속 도전체 트랙들이며, 각각의 트랙의 폭은 그 동작 길이에 걸쳐 트랙 두께의 적어도 4배이다. 트랙들은 코어(12)의 표면들을 금속층으로 먼저 도금한 다음, 인쇄회로기판을 식각하기 위해 사용된 것과 유사한 감광층에 인가된 패턴에 따라 코어를 노출시키기도록 금속층을 선택적으로 에칭한다. 모든 경우에, 치수적으로 안정한 코어의 외부에 일체형 층으로서 트랙들을 형성하면 치수적으로 안정한 안테나 요소들을 갖는 안테나가 된다. 나선형 트랙들의 부분들의 원주 간격은 그 폭보다 더(바람직하게는 2배 이상) 크다.

허용 가능한 이득과 함께 양호한 전-후방 비율을 갖는 방사 패턴을 달성하기 위해, 그리고 필요 동작 주파수에서 이 방사 패턴을 달성하기 위해 도 1에 도시되고 전술한 바와 같은 안테나는, 도 2b에 도시된 바와 같이 구멍을 형성하도록 도전성 트랙으로부터 도전성 물질이 제거되는 절단 공정을 거쳐야 한다. 구멍들(26A, 26B, 26C, 26D)은 동작 주파수에서 최소 전압이 존재하는 연결부인 연결 요소들(10AR, 10BR, 10CR, 10DR) 내에 각각 형성된다. 이러한 요소들이 한 평면에 있으므로, YAG 레이저를 사용하여 트랙의 도전성 물질을 에칭하기 위해서는 요구되는 위치의 트랙들 상에 레이저 비임을 집중시키는 것이 비교적 간단하다. 각각의 구멍은 그 각각의 트랙(10A, 10AR, 등)의 고유 인덕턴스를, 구멍의 면적에 따라서 증가시킨다. 본 출원인은 구멍의 폭(즉, 트랙을 가로지른 구멍의 폭)이 증가됨에 따라 증가된 인덕턴스가 증가 비율에 있어 비선형적으로 증가함을 발견하였다. 구멍의 길이에 따라(즉, 트랙의 종방향으로) 증가된 인덕턴스의 변동은 대략 선형적인 관계에 있다. 이러한 선형적인 관계에 의해 필요에 따라서 인덕턴스를 대략 조절하거나 또는 미세하게 조절할 수 있다.

안테나가 동작하는 방식과 구멍의 영향은 도 4의 그래프를 참조하면 보다 충분하게 이해될 수 있을 것이다. 도 4는 슬리브(20)의 림에 인접한 외부인 나선형 트랙들의 부분들(10A, 10B, 10C, 10D)의 무선 주파수 전류들(radio frequency currents)(즉, 안테나의 피더 구조물들(16,18)을 통해 필요 동작 주파수를 포함하는 대역에 걸친 스위프된 주파수 신호(swept frequency signal)가 안테나에 공급되는 동안의 나선형 트랙들의 부분들(10A 내지 10D)의 근접 단부들의 전류들)를 모니터링함으로써 얻어진다. 도 4에는 전류 위상을 나타내는 4개의 자취와 전류 진폭을 나타내는 4개의 자취가 도시되는데, 각각의 위상 자취와 진폭 자취는 트랙들의 부분들(10A 내지 10D) 중 하나와 관련된다. 위상 자취들은 도면부호(30A, 30B, 30C, 30D)로 표시되어 있으며, 진폭 자취들은 도면부호(32A, 32B, 32C, 32D)로 표시되어 있다. 완전하게 하기 위해서, 9번째의 자취(34)는 공급원 단부에서 피더 구조물을 바라볼 때의 반사 손실(return loss)을 표시한다.

도 4의 그래프는 2개의 결합된 정점을 갖는 주 공진(main resonace)을 나타낸다. 짧은 트랙들(10A, 10C)에 대응하는 진폭 자취들(32A, 32C)은 중심 공진 주파수의 고주파수 쪽에 정점을 가지지만, 진폭 자취들(32B, 32D)은 저주파수 쪽에 정점을 가짐을 알 수 있을 것이다. 이들 4개의 진폭 자취들의 교차점들은 중심 주파수를 정의하는데 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이며, 도 4에 점선(36)으로 도시되어 있다. 4개의 전류 위상 자취들(30A 내지 30D)을 참조하면, 피더 구조물의 외부 스크린에 연결된 트랙들에 대응하는 자취(30A, 30B)가 공진 근처에서 분기됨을 알 수 있을 것이다. 마찬가지로, 피더의 내부 도전체(18)에 연결된 트랙들 내의 전류 위상에 대응하는 자취들(30C, 30D) 사이에도 분기가 있다. 원형 분극을 위한 방사 패턴에서 양호한 전-후방 비율을 얻기 위한 중요한 조건은 긴 트랙과 짧은 트랙들 내의 각각의 신호드 사이의 위상차가 90°이거나 90°(λ/4)의 홀수 정수배이 어야 한다는 것이다. 따라서, 도 4를 참조하면, 점선(36)으로 표시된 중심 주파수에서, 위상 자취들(30A, 30B)로 표시된 위상 값들은 가능한 한 거의 90°만큼씩 차이가 나야 하며, 마찬가지로 자취들(30C, 30D)로 표시된 위상 값도 또한 90°만큼씩 차이가 나야 한다.

물론, 점선(36)으로 표시된 중심 주파수는 안테나의 필요 동작 주파수에도 대응해야 한다.

안테나를 정렬 또는 조정하기 위해 하나 이상의 트랙들(10A, 10AR 등)의 인덕턴스를 조정함으로써 전술한 위상 직교성(orthogonality) 및 중심 주파수를 얻을 수 있다. 예를 들어, 중심 주파수들에서 위상들의 분기는 짧은 트랙들(10A, 10AR, 10C, 10CR)의 인덕턴스를 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 중심 주파수는 전부 4개의 트랙들의 인덕턴스를 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 구멍들을 절삭함으로써 제공되는 조정 용이성을 충분히 활용하기 위해서는, 안테나는 처음에, 필요 동작 주파수에서 최적 길이보다 전기적으로 더 짧은 트랙을 갖도록 제조되어야 한다.

본 발명에 따른 이러한 개념들은, 안테나의 전기적 변수들(방사 요소의 신호 위상과 진폭 등)에 있어서 필요 최적 값들로부터의 편차를 감소시키거나 제거하기 위해 자동화된 안테나 조정 프로세스에 대한 기반으로서 사용될 수 있다. 이런 식으로, 고가이고 노동집약적인 제조 및 조정 방법들을 사용하지 않고 초기에 공차가 작은 제조 프로세스를 이용하여 안테나들을 비교적 저렴하게 제조할 수 있다.

위상과 진폭 측정들을 수행하기 위한 검사 장비는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 필요 동작 주파수의 근처의 위상과 진폭을 모니터링하기 위해, 안테나(40)는 방사상 트랙들(44A, 44B, 44C, 44D) 상에 미끄럼 가능하게 장착된 프로브들(42A, 42B, 42C, 42D)에 의해 형성된 성형 구성 프로브 배열의 중심의 검사 위치로 이동된다. 검사 위치에서, 안테나(40)는 필요 높이 및 회전 방향에 위치되므로(안테나 단부면들의 에지들 중 하나에서 절개된 노치(미도시)에 의해 가능하게 됨), 프로브들(42A 내지 42D)이 트랙들(10A, 10AR 내지 10D, 10DR)의 근접 단부와 정렬되는데, 즉 밸룬 슬리브(20)(도 1 참조)의 림에 인접하게 된다. 안테나(40)의 피더 구조물은 검사 장치의 스위프된 주파수, 무선 주파수 공급원의 출력부(48)에 근접하게 결합된다.

도6을 참조하면, 각각의 프로브(42)는 동축 케이블(52)의 내부 도전체에 결합된 중심 도전체(50)를 갖는 용량성 프로브이며, 동축 케이블의 스크린은 검사 조립체에 접지되어 있다. 중심 도전체(50)는 케이블(52)로부터 돌출하지만 중심 도전체의 단부를 지나 소정의 거리(통상 0.5mm 이하) 만큼 연장된 플라스틱 유전성 팁(53)에 의해 둘러싸여 있다. 따라서, 각각의 프로브들(42A 내지 42D)은 각각의 나선형 트랙들의 부분들(10A 내지 10D)로부터 소정의 간격으로 이격된 중심 도전체(50)의 팁으로 안테나(40)의 외면과 접촉하게 된다. 따라서, 각각의 중심 도전체(50)는 해당 트랙에 용량적으로 결합되며, 트랙 내의 전류를 나타내는 신호들을 그 해당 케이블(52) 및 검사 장치(도 5 참조)의 각각의 측정 입력부들(54A, 54B, 54C, 54D)로 전송한다.

도 5에서, 2개의 프로브들(42A, 42B)은 안테나(40)와 접촉하는 동작 위치에 있는 것으로 도시된 반면, 다른 2개의 프로브들(42C, 42D)은 하나의 안테나가 다른 안테나로 교체될때 적용되는 위치들로 수축된 것으로 도시되어 있음을 알 수 있을 것이다. 각각의 프로브들(42A 내지 42D)은 후퇴 위치와 동작 위치들 사이에서 자동적으로 이동하도록 피스톤 장착되어 있다.

검사 과정 중에, 모두 4개의 프로브들(42A 내지 42D)은 안테나(40)와 접촉하게 되며, 스위프된 무선 주파수 신호가 검사 장치(56)의 출력부(48)로부터 안테나에 인가되며, 입력부들(54A 내지 54D)에서 수신된 프로브 신호들이 모니터링된다. 중심 주파수는 진폭 특성(도 4를 참조하여 전술한 바와 같음)의 교차점들을 검출함으로써 계산된 다음, 중심 주파수에서의 각각의 신호의 위상 값들은 직교성으로부터의 편차를 판단하기 위해 판독되며, 판독치로부터 데이터 세트가 발생되며, 이 데이터 세트로부터 필요 구멍 크기들이 계산될 수 있다. 이어서, 레이저(미도시)가 전술한 바와 같이 안테나의 노출된 말단면 내에 구멍을 에칭하며, 이 때 위상 직교성과 중심 주파수가 특정 한계치 내에 들어가는지를 검사하기 위해 다른 데이터 세트가 생성될 수 있다.

사실상, 검사 장치는 4개의 진폭 경로의 가장 근접한 수렴을 나타내는 크로스오버 주파수(crossover frequency)를 계산하고, 대응 주파수를 표시하고, 위상차들을 계산하기 위해 이 주파수에서 4개의 위상 값을 판독한 다음, 정확한 위상 직교성을 가진 필요 주파수(이 경우에 1575.5 MHz의 GPS 주파수)로 크로스오버 주파수를 천이시키기 위해 각각의 트랙에 대하여 필요 추가 컨덕턴스를 계산한다. 이 계산은 각각의 트랙에 대하여 L×C (inductance × capacitance)적을 계산함으로써 실행된다.

다음, 필요 구멍 크기가 계산되며, 레이저가 구멍 또는 구멍들을 에칭하도록 제어된다.

다음, 안테나는 마무리 공정으로 이송되기 위해 도 5에 도시된 검사 위치로부터 자동적으로 제거될 수 있다.

전술한 검사 중에 프로브가 안테나 특성에 실질적으로 영향을 주지 않게 하기 위해서는, 안테나 코어의 상대 유전 상수가 적어도 10이며, 바람직하게는 35 이상인 것이 바람직하다.

용량성 프로브들은 아주 근접한 필드(very near field)를 나타내는 신호를 픽업하므로, 각 트랙들 내의 전류들에 대응하는 신호들을 제공할 수 있다. 이에 의해 전술한 위상 관계에 따라 파 필드(far field) 패턴을 삭제할 수 있다.

물질의 제거는 정밀한 치수 제어를 제공하기 위해 실질적으로 용융시키지 않고 금속을 제거하는 펄스식 YAG 레이저에 의해 실행되는 것이 바람직하다.

트랙들의 부분들(10A 내지 10D)의 근접 단부에서와 같이 다른 위치에서 트랙내에 개구를 형성하는 것이 가능하여, 다른 프로브 위치들이 선택될 수 있다.

본 발명은 4갈래형 안테나를 제조하는 방법에 관하여 설명되었지만, 이 방법은 유전체 적재형(dielectrically-loaded) 다른 와이어 안테나(즉, 간격이 더 좁은 도전체를 갖는 안테나)에도 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 안테나 제조방법에 의하면, 전자기적 무반향실에서 개별적인 검사를 하지 않고 또한 과도한 수동 조정 없이 대량 생산에 있어 안 테나를 조정하는 것이 가능하다.

Claims (4)

1. 유전성 기판 상에 위치된 다수의 실질적으로 나선형인 도전성 방사 트랙들을 포함하며, 200 MHz 이상 주파수들에서 원형 분극 방사를 위한 4갈래형 안테나에 있어서,

   상기 트랙들중 적어도 하나의 트랙은 그 트랙의 인덕턴스를 증가시키기 위한 소정 크기의 절개부를 구비하는 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절개부는,

   상기 트랙의 대향 에지들 사이에 위치된 구멍을 포함하는 것인, 안테나.
3. 제1항에 있어서,

   상기 안테나는 10보다 큰 유전 상수를 갖는 유전성 물질로 형성된 실질적으로 원통형인 코어를 포함하고,

   상기 코어는 안테나의 축을 정의하며 실질적으로 원통형인 외부 표면과 한 쌍의 단부면들을 구비하며,

   상기 트랙들은 상기 실질적으로 원통형인 상기 외부 표면 상에 축방향으로 동일하게 연장된 외부들과, 상기 단부면들 중 하나의 단부면 상에 있는 연결부들을 포함하는데, 상기 연결부들은 상기 외부들을 상기 단부면 상의 축방향 공급 지점에 연결하며,

   상기 안테나는, 상기 하나의 단부면으로부터 다른 하나의 단부면으로 코어를 통과시키는 축방향 피더 구조물과, 상기 단부면들 사이에의 축방향 위치에 있으며, 상기 외부들에 연결된 림까지 상기 다른 하나의 단부면 상의 피더 구조물로부터 연장되고 상기 코어를 둘러싸는 도전성 밸룬 슬리브를 더 포함하고,

   상기 절개부 각각은

   상기 각 트랙의 연결부에 또는 각 트랙이 슬리브 림에 연결되는 각 트랙 외부의 일 단부에 있는 것인, 안테나.
4. 제3항에 있어서,

   상기 외부들은 2쌍의 나선형으로된 트랙이고, 한 쌍의 나선형 트랙은 다른 한 쌍의 나선형 트랙과는 다른 전기 길이를 가지고, 적어도 한 쌍의 나선형 트랙의 각각의 트랙은 절개부를 가지며,

   상기 각각의 절개부는 상기 각각의 트랙의 연결부 내의 소정 크기의 구멍인 것인, 안테나.

Images