KR100763579B1 - 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기 - Google Patents

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엄순영
윤재훈
전순익
김창주
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한국전자통신연구원
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 선형 편파 신호를 원형 편파 신호로 변환시키는 편파기(polarizer)의 구현에 있어서 두 개의 반쪽 도파관(특히, 두 개의 반쪽 원형 도파관) 사이에 콤(comb) 형상의 도체판(콤 도체판)을 삽입함으로써, 기존의 다른 편파기에 비하여 구조가 간단하여 밀리미터파 대역에서 제작이 용이하고, 제작 및 시험비용이 저렴하며, 또한 다른 대역에서 동작하는 편파기로의 응용도 가능하게 하는, 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기에 있어서, 분리가능하도록 두 개의 반쪽 도파관(Half Waveguide)으로 이루어진 임의의 개구면을 갖는 도파관; 및 입사되는 선형 편파 신호를 원형 편파 신호로 변환하기 위하여, 상기 두 개의 반쪽 도파관 사이에 삽입되는 복수의 코그(cog)를 갖는 콤(comb) 형상의 도체부(콤 도체부)를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 밀리미터파 응용을 위한 편파기 등에 이용됨.
편파기, 원형 편파기, 콤 원형 편파기, 콤 구조, 이중 대역, 상대 위상 지연차, 밀리미터파 대역

Description

밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기{Comb Polarizer suitable for Millimer-band Applications}
도 1 은 본 발명에 따른 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 원형 편파기의 일실시예 구성도,
도 2 는 전파 상수와 주파수 간의 개념적 상관 관계도,
도 3 은 본 발명에 따른 도 1의 콤 원형 편파기의 내부 단면 및 설계 치수를 나타내는 설명도,
도 4a 는 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 반사 손실 특성에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 성능분석도,
도 4b 는 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 상대 위상 지연 차 특성에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 성능분석도,
도 5 는 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 시제품 사진,
도 6 은 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 반사 손실 특성에 대한 실제 측정 결과를 나타내는 성능분석도,
도 7 은 회전 검출 방식에 따라 교차 편파 특성을 측정하기 위한 시험 장치의 구성도,
도 8 은 도 7의 시험 장치에 의하여 측정된 이중대역 콤 원형 편파기의 교차 편파 특성을 나타내는 성능분석도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
11: 반쪽 원형 도파관 12: 콤 도체판
13: 입/출력 원형 도파관 플랜지
14: 반쪽 원형 도파관 및 콤 도체판의 고정용 핀
15: 반쪽 원형 도파관과 콤 도체판의 결합용 나사
71, 77: SMA(또는 K) 커넥터-구형 도파관 변환기(SRW-T1)
72, 76: 구형-원형 도파관 변환기(RCW-T2)
73: 원형 도파관(CWG)
74: 시제품인 콤 원형 편파기(POL)
75: 로터리 조인트 및 선형 편파 필터(RJ-LPF)
본 발명은 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선형 편파 신호를 원형 편파 신호로 변환시키는 편파기(polarizer)의 구현에 있어서 두 개의 반쪽 도파관(특히, 두 개의 반쪽 원형 도파관) 사이에 콤(comb) 형상의 도체판(콤 도체판)을 삽입함으로써, 기존의 다른 편파기에 비하여 구조가 간단하여 밀리미터파 대역에서 제작이 용이하고, 제작 및 시험비용이 저렴하며, 또한 다른 대역에서 동작하는 편파기로의 응용도 가능하게 하는, 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기에 관한 것이다.
광대역 위성 멀티미디어 서비스를 위하여 종래에는 L 대역, C 대역 및 Ku 대역 등과 같은 위성통신 주파수 대역을 사용하였는데, 이러한 위성 통신 주파수의 제한된 주파수 대역폭으로 인하여 최근에는 광대역 서비스가 가능한 밀리미터파 대역 위성 통신으로 점차 전환하는 추세에 있다. 여기서 '밀리미터파'란 주파수 범위가 30∼300㎓ 인 전자기파, 즉 밀리미터(㎜) 단위의 파장을 갖는 전자기파를 의미한다.
본 발명은 새로운 구조의 원형 편파기에 관한 것으로, 원형 편파기(Circular Polarizer)는 위성 통신 안테나 급전 시스템에 사용되는 핵심 부품 중의 하나이다. 원형 편파기는 직선 선형 편파 신호를 좌현 또는 우현 원형 편파 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
종래의 원형 편파기 구현 방법으로는, (1)구형 또는 원형 도파관 안에 도체 아이리스(iris) 구조를 삽입하여 구현하는 방법, (2)구형 또는 원형 도파관 안에 도체 막대 기둥들을 삽입하여 구현하는 방법, (3) 구형 또는 원형 도파관 안에 유전체 판을 삽입하여 구현하는 방법, 그리고 (4)원형 도파관 바깥쪽으로 사각형 홈(groove) 구조를 형성하여 구현하는 방법 등이 있었다.
상기와 같은 종래의 방법들에 의하여 구현된 원형 편파기들은 그 구조가 복 잡하기 때문에 밀리미터파 대역에서 응용할 수 있도록 가공하는 것이 어려우며, 또한 이로 인하여 제작 비용 및 시험 비용이 높다는 문제점이 있었다. 특히, 유전체 판을 삽입하여 구현된 원형 편파기는 주변 온도 특성에 따라 전기적인 특성이 변한다는 문제점과 이중 대역 응용이 불가능하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 선형 편파 신호를 원형 편파 신호로 변환시키는 편파기(polarizer)의 구현에 있어서 두 개의 반쪽 도파관(특히, 두 개의 반쪽 원형 도파관) 사이에 콤(comb) 형상의 도체판(콤 도체판)을 삽입함으로써, 기존의 다른 편파기에 비하여 구조가 간단하여 밀리미터파 대역에서 제작이 용이하고, 제작 및 시험비용이 저렴하며, 또한 다른 대역에서 동작하는 편파기로의 응용도 가능하게 하는, 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기에 있어서, 분리가능하도록 두 개의 반쪽 도파관(Half Waveguide)으로 이루어진 임의의 개구면을 갖는 도파관; 및 입사되는 선형 편파 신호를 원형 편파 신호로 변환하기 위하여, 상기 두 개의 반쪽 도파관 사이에 삽입되는 복수의 코그(cog)를 갖는 콤(comb) 형상의 도체부(콤 도체부)를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 원형 편파기의 일실시예 구성도이다.
본 발명에 따른 콤 원형 편파기는 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍(두 개)의 반쪽 원형 도파관(11) 사이에 머리 빗(comb)과 같은 모양의 두 개의 콤 도체판(12)(이 둘을 합하여 '콤 도체부'라 할 수 있음)을 삽입하여 구현된다. 본 발명은 이에 한정되지 않고 두 개의 정사각형 도파관 사이에 콤 도체판을 삽입해도 된다. 또한, 삽입되는 콤 도체판도 반드시 두 개일 필요는 없으며, 하나만을 사용해도 구현가능함은 물론이다.
이외에도, 본 발명에 따른 콤 원형 편파기는, 원형 편파기를 원형 도파관 형 태의 다른 부품들과 접속하기 위해 사용되는 원형 편파기의 '입력 및 출력 플랜지'(13), 두 개의 반쪽 원형 도파관들(11) 사이에 삽입되는 두 개의 콤 도체판(12)이 정확한 자리에 위치하도록 하는 역할을 수행하는 '고정 핀'(14), 두 개의 반쪽 원형 도파관과 두 개의 콤 도체판을 결합하는 '결합 나사들'(15)을 포함한다.
각 콤 도체판(12)은 원형 도파관(11)의 종 축 및 횡 축에 대하여 대칭적이며, 주기적으로 배열된 콤 코그(cog)들을 가진다(도 3 참조). 이때, 횡 축으로 주기적인 한 쌍의 콤 코그(cog)는 등가적으로 병렬 인덕터 및 캐패시터라는 집중 부하 소자들로 모델링 될 수 있으며, 이는 위상 지연 효과를 야기한다.
즉, 원형 도파관(11) 사이에 삽입되는 한 쌍의 콤 도체판(12)이 이루는 평면에 +45o 또는 -45o 오프셋 되어 입사되는 기본 모드의 선형 편파 신호는, 콤 도체판 평면에 벡터적으로 수직인 성분과 수평인 성분으로 합성할 수 있다. 콤 도체판 평면에 수직인 성분은 콤 구조를 거치치 않고 전파가 진행되는 반면에, 수평 성분은 콤 구조를 거쳐 전파가 진행되므로 위상 지연이 발생하게 된다. 그러므로, 원형 편파 신호를 발생하기 위해서는 동작 대역에서 입사신호의 두 직교성분에 대한 입사신호들의 상대적인 위상 지연차가 +90o 가 되어야 하며, 이를 위해 콤 코그(cog)의 개수 및 콤 코그(cog)의 치수를 최적화하여야 한다.
도 2 는 전파 상수(β)와 주파수(f) 간의 개념적 상관 관계도로서, 본 발명에 해당하는 콤 구조의 원형 편파기가 이중 대역에서 동작하는 원리를 개념적으로 보여준다.
도 2를 살펴 보면, 원형 도파관(11)의 차단 주파수(fc)는 콤 도체판 평면에 수평인 입사 신호의 차단 주파수(fcp)보다는 크며, 수직 입사 신호의 차단 주파수(fcv)보다는 작음을 알 수 있다.
또한, 수직 입사 신호의 주파수 증가에 따른 전파 상수 변화는 원형 도파관에서의 전파 상수 변화와 같이 수렴하는 반면에, 수평 입사 신호는 콤 구조에 의해 야기되는 공진 주파수에 제한되어 발산하게 된다.
그러므로, 콤 원형 편파기가 이중 대역 원형 편파기로 동작하기 위해서는 제도 2에 도시되는 바와 같이, 두 f1, f2 주파수에서 [수학식 1]과 같이 동시에 +90o 의 상대적인 위상 지연차(
Figure 112006084398686-pat00001
)를 가져야 한다.
Figure 112006084398686-pat00002
여기서,
Figure 112006084398686-pat00003
이며,
Figure 112006084398686-pat00004
는 상대적인 전파 상수, β vi와 β pi는 각각 수직 및 수평 입사 신호의 전파 상수, 첨자 i는 각 동작 주파수, L은 위상 지연시키는 콤 코그(cog)의 길이, fcv 과 fcp 는 각각 수직 및 수평 입사 신호의 차단 주파수, fc 와 fr 은 각각 원형 도파관의 차단 주파수 및 콤 코그(cog) 구조에 의한 공진 주파수, 그리고 f1과 f2는 각 이중 동작 주파수들을 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 도 1의 콤 원형 편파기의 내부 단면 및 설계 치수를 나타내는 설명도로서, 콤 원형 편파기의 내부 구조를 보기 위한 단면도와 설계 치수를 나타낸다.
설계 치수는 원형 도파관 반지름(R), 콤 코그(cog)의 개수(N), 두께(T), 길이(L1), 콤 사이 간격(L2), 높이(L3 ~ L6)로서 동작 주파수 대역에서 최적화 결정되며, 특히, 콤 도체판의 입출력 단에 놓여지는 콤 코그(cog)들은 입출력 신호의 임피던스 정합을 위해 점차적으로 증가 테이퍼링(tapering) 되어 중심에 위치한 코그들의 높이(L6)와 같게 된다. 즉, 입/출력 임피던스 정합을 위하여, 입/출력단으로부터 일정한 길이 범위 내에서만(입/출력단에서 L3 ~ L6 까지만) 중심 위치로 갈수록 코그들의 높이가 점차적으로 증가하고 그외의 부분은 코그 높이가 일정하다.
콤 원형 편파기의 전기적인 성능은 상기 설계 치수에 의해 결정되며, 특히, 원형 도파관의 반지름은 TM11, TE31, TM21, TE12 모드들과 같은 고차 모드들이 전파되지 않도록 크기가 정해져야 한다. TM01, TE21, TE01 모드와 같은 이차 모드들은 콤 구조의 대칭 구조에 의해 상쇄되므로 원형 도파관의 직경 결정에는 영향을 주지 않는다. 그러므로, 원형 도파관의 반지름(R)과 콤 구조에 의해 야기되는 공진 주파수에 의해 원형 편파기의 동작 주파수 범위는 다음의 [수학식 2]와 같이 주어진다.
Figure 112006084398686-pat00005
여기서, R은 원형 도파관의 반지름, K1 과 K2 는 각각 TE11 과 TM11 모드와 관련된 계수로서 K1=3.413, K2=1.640의 값으로 주어진다. 하나의 실시예로, 반지름(R)이 5.335 mm인 경우에는, 동작 주파수 대역은 16.5GHz < f <34.3GHz 범위 내에 있게 된다.
다음은 일 실시예로, 본 발명에 따른 콤 원형 편파기를 이용하여 이중대역 위성통신용 원형 편파기를 설계한 시뮬레이션 및 실험 결과들을 보여준다. 여기서, 설계에 반영된 이중 대역 주파수는 각각 20.355~21.155 GHz(Band 1, K_band)와 30.085~30.885 GHz(Band 2, Ka_band)이다.
콤 원형 편파기의 최적화 설계는 상용 설계 시뮬레이터인 CST Microwave StudioTM 를 사용하였다. 주어진 이중 대역에서 90o±5o의 위상 지연차 조건을 갖는 콤 원형 편파기의 최적화 설계 변수는 [표 1]과 같이 주어진다.
Figure 112006084398686-pat00006
도 4a 는 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 반사 손실 특성에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 성능분석도, 도 4b 는 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 상대 위상 지연 차 특성에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 성능분석도를 나타낸다. 즉, 도 4a 및 도 4b는 상기 [표 1]의 최적화 설계 변수들을 사용하여 설계한 이중 대역 콤 원형 편파기의 시뮬레이션 결과들을 나타낸다.
도 4a의 반사 손실(Return Loss) 시뮬레이션 결과에서 "401"은 콤 도체판 평면에 수평으로 입사하는 신호에 대한 것이고, "402"는 콤 도체판 평면에 수직으로 입사하는 신호에 대한 것을 나타내며, 각각의 신호에 대하여 동작 주파수 대역에서 - 25 dB 이하의 우수한 성능들을 갖는다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 4b의 상대 위상 지연 차(Differential Phase Shift) 특성 곡선들은 콤 코그(cog)의 길이(L1)와 콤 코그간의 간격(L2)의 합(L1+L2)이 2.4 mm로 일정할 경우, 콤 코그(cog)의 종축 방향으로의 길이(L1) 변화에 따라 곡선 특성이 변화됨을 나타낸다. 대역 1(K 대역)(411)은 위성통신 수신 대역으로, 그리고 대역 2(Ka 대역)(412)는 위성통신 송신 대역으로 사용되며, 위성 통신에서는 송신 편파 특성이 매우 엄격히 제한을 받기 때문에 대역 1(K 대역)(411)보다는 대역 2(Ka 대역)(412)에서 더 최적화되었음을 알 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 시제품 사진을 나타낸다.
도 5와 같이 실제로 제작된 원형 편파기는 전기적 성능 보장 및 부식 방지를 위해 금 도금되었으며, 제작된 이중 대역 원형 편파기의 전체 길이는 각 3.5 mm의 입출력 플랜지의 길이를 포함하여 60 mm이다.
도 6 은 본 발명에 따른 이중대역 콤 원형 편파기의 반사 손실 특성에 대한 실제 측정 결과를 나타내는 성능분석도로서, 두 종류의 구형/원형 도파관 어뎁터들과 벡터 망 분석기를 사용하여 측정된 이중 대역 원형 편파기의 반사 손실 특성을 나타낸다.
단, 구형-원형 도파관 어뎁터들의 반사 손실 특성은 -30 dB 이하의 매우 우수한 반사 손실 특성을 나타내고 있으며, 측정 결과는 구형/원형 도파관 어뎁터들의 반사 손실 특성을 포함한 것이다.
도 6에서 실선(61)은 콤 도체판 평면에 수평 입사 신호에 대한 측정결과이고, 파쇄선(62)은 콤 도체판 평면에 수직 입사 신호에 대한 측정 결과를 나타내는데, 이러한 측정결과를 살펴보면 시험용 도파관 어뎁터들에 의해 많는 리플(ripple) 특성들이 나타남에도 불구하고 Band 1(K대역) 내에서는 -18.8 dB 이하, 그리고 Band 2(Ka 대역) 내에서는 -26.4 dB 이하의 우수한 임피던스 정합 성능이 나타나는 것을 알 수 있다.
도 7 은 회전 검출 방식에 따라 교차 편파 특성을 측정하기 위한 시험 장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 콤 원형 편파기의 상대적인 위상 차 특성은 교차 편파 특성으로 대신할 수 있다. 교차 편파 특성을 측정하기 위한 방법으로는 도 7에 도시된 바와 같은 "회전 검출 방법"이 사용된다.
회전 검출 방법의 시험 장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 SMA(또는 K) 커넥터-구형 도파관 변환기(SRW-T1)(71, 77), 두 개의 구형-원형 도파관 변환기(RCW-T2)(72, 76), 각 한 개의 원형 도파관(CWG)(73), 시제품의 콤 원형 편파기(POL)(74), 한 개의 로터리 조인트 및 선형 편파 필터(RJ-LPF)(75)를 포함하여 이루어진다. 그리고, "P1"는 SRW-T1(71)과 RCW-T2(72)사이의 경계면, "P2"는 RCW-T2(72)와 CWG(73)의 경계면, "P3"는 CWG(73)와 POL(74) 사이의 경계면, "P4"는 POL(74)과 RJ-LPF(75) 사이의 경계면, "P5"는 RJ-LPF(75)와 RCW-T2(76)사이의 경계면을 나타낸다.
N 개의 시험 주파수(fT1, fT2, …fTN)가 입력 SMA(또는 K) 커넥터-구형 도파관 변환기(SRW-T1)(71)에 입력되면, P1 경계면에서는 수직 기본모드 신호가 생성되고, 이 선형 신호는 구형-원형 도파관 변환기(RCW-T2)(72)를 거친 후 P2 경계면에서는 원형 도파관 내의 수직 기본모드 신호로 변환된다.
그리고 나서, 원형 도파관(CWG)(73)을 통과한 후 P3 경계면에서는 시험 시제품 원형 편파기(POL)(74)의 콤 구조에 45o 오프셋되어 입력되며, 이 선형 편파 신호가 콤 원형 편파기(POL)(74)를 통과하면 P4 경계면에서는 원형 편파 신호가 생성된다.
이 원형 편파 신호는 로터리 조인트 및 선형 편파 필터(RJ-LPF)(75)에 의해 다양한 회전 각도에서 선형 편파 신호만을 검출하게 된다. 도 7에서 L1(fTi), L2(fTi), …, LM(fTi)은 시험 주파수 fTi에서 각각의 회전 각도마다 검출된 레벨들을 나타내며, 이러한 레벨들은 모든 시험 주파수(fT1, fT2, …fTN)에 대해서 검출된다.
이러한 측정 결과들의 각 시험 주파수에서의 최대값과 최소값의 차인
Figure 112006084398686-pat00007
는 다음의 [수학식 3]과 같이 축 비(Axial ratio) 특성을 나타낸다.
Figure 112006084398686-pat00008
여기서,
Figure 112006084398686-pat00009
은 출력단에서 검출된 M개의 레벨, 즉, L1(fTi), L2(fTi), …LM(fTi) 중에서 최대값을 선택하는 것을 나타내고,
Figure 112006084398686-pat00010
은 최소 값을 선택하는 것을 나타낸다. 그리고, i는 N 개의 시험 주파수를 나타낸다. 축 비 특성은 다음의 [수학식 4]에 의해 다시 교차 편파(Cross Polarization) 레벨로 환산될 수 있다.
Figure 112006084398686-pat00011
여기서,
Figure 112006084398686-pat00012
로 주어진다.
도 8 은 도 7의 시험 장치에 의하여 측정된 이중대역 콤 원형 편파기의 교차 편파 특성을 나타내는 성능분석도이다.
도 8의 측정 결과를 살펴 보면, Band 1(K 대역)(81) 내에서 -22.9 dB 이하, 그리고 Band 2(Ka 대역)(82) 내에서 - 30.0 dB 이하의 매우 우수한 교차 편파 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 기존의 원형 도파관을 그대로 사용하고 다만 원형 도파관 사이에 콤 도체판 만을 삽입하여 구성되기 때문에, 기존의 원형 편파기 구조에 비하여 구조가 간단하고, 제작 및 시험 비용이 저렴하며, 또한 다른 대역에서 동작하는 원형 편파기로의 응용도 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 정밀한 제작과 시험을 요구하는 밀리미터파 대역에서도 원형 편파기의 제작 및 시험 비용을 현저히 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 종래의 위성 및 이동 통신 안테나 시스템에서의 단일 또는 이중 대역 원형 편파기로 다양하게 활용 및 응용될 수 있는 효과가 있으며, 이로 인하여 향후 해당 분야에서 상당한 경제적 파급 효과를 불러 일으킬 것이다.
또한, 본 발명은 성능 조정용 튜닝소자들이 없는 콤 원형 편파기에 해당하지만, 콤 코그(cog)의 치수에 의하여 전기적 성능을 최적화할 수 있으며, 용도에 따라서 단일 또는 이중 대역 설계에 사용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기에 있어서,
    분리가능하도록 두 개의 반쪽 도파관(Half Waveguide)으로 이루어진 임의의 개구면을 갖는 도파관; 및
    입사되는 선형 편파 신호를 원형 편파 신호로 변환하기 위하여, 상기 두 개의 반쪽 도파관 사이에 삽입되는 복수의 코그(cog)를 갖는 콤(comb) 형상의 도체부(콤 도체부)
    를 포함하는 콤 편파기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콤 도체부는,
    상기 두 개의 반쪽 도파관이 접하는 두 접합면 중 어느 하나의 접합면에 삽입될 수 있는 하나의 콤 도체판인 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콤 도체부는,
    상기 두 개의 반쪽 도파관이 접하는 두 접합면의 각각에 삽입될 수 있는 두 개의 콤 도체판으로 이루어지되, 상기 두개의 콤 도체판의 코그는 상기 도파관의 중심축을 따라 서로 대칭적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 콤 도체판은,
    입/출력 임피던스의 정합을 위하여, 입/출력단으로부터 소정의 길이 범위 내에서 중심위치 쪽으로 갈수록 코그들의 높이가 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도파관은,
    정사각형 도파관인 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 도파관은,
    원형 도파관(Circular Waveguide)인 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 원형 도파관의 반지름 및 상기 콤 도체판의 코그 구조에 따라 동작주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 콤 원형 편파기의 동작주파수 범위는 아래의 [수학식 1]에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
    [수학식 1]
    Figure 112006084398686-pat00013
    여기서, R은 원형 도파관의 반지름, K1 과 K2 는 각각 TE11 과 TM11 모드와 관련된 계수로서 K1=3.413, K2=1.640을 나타냄.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 콤 원형 편파기가 이중대역 원형 편파기로 동작할 수 있도록, 상기 콤 원형 편파기에 입사되는 선형 편파 신호의 수평성분과 수직성분이 위상차가 90˚가 되게 하는 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 콤 편파기를 다른 도파관 부품과 접속하기 위한 입력 및 출력 플랜지
    를 더 포함하는 콤 편파기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 반쪽 도파관과 그 사이에 삽입되는 상기 콤 도체판은 체결수단을 통하여 체결되는 것을 특징으로 하는 콤 편파기.
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