KR100941124B1 - 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템 - Google Patents

전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 점(P1 및 P2)에서 쌍으로 접하는 세 개의 고리형 슬롯(20, 21, 22)을 포함하는 전자기 신호를 수신 및/또는 송신하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 이들 슬롯들은 선로/슬롯 트랜지션을 만들기 위한 두 개의 공급 선로(23, 24)에 의해 공급된다. 이들 선로 중 하나(23)는 점(P1)을 통과하는 한편 다른 선로(24)는 점(P2)을 통과하고, 두 선로는 공통 포트 1에서 T-모양의 접합부를 통해 연결된다. 하나의 다이오드(25 또는 26)가 각 선로의 자유단에 장착되어, 선로 중 하나의 단부에서 단락 회로 또는 개방 회로를 시뮬레이트할 수 있게 하며 다른 선로의 단부에서 개방 회로 또는 단락 회로를 시뮬레이트할 수 있게 한다.

Description

전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템 {ANTENNA SYSTEM FOR THE TRANSMISSION OF ELECTROMAGNETIC SIGNALS}
도 1은 종래기술에 따라 접하여 공급되는 고리형 슬롯의 도식적인 평면도.
도 2는 도 1의 디바이스에 있어서, 다양한 값의 y에 대하여 고리형 슬롯의 주파수의 함수로서 반사 계수 S11을 나타내는 곡선.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접하는 공급수단을 가지는 두 개의 고리형 슬롯의 도식적인 평면도.
도 3a 및 도 3b는, 각각, 도 3에 따른 안테나 시스템의 주파수 및 방사 패턴의 함수로서 반사 계수 S11을 나타내는 곡선.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 시스템의 형태의 도식적인 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 형태를 위한 주파수의 함수로서 반사 계수 S11을 나타내는 곡선.
도 6은 도 4의 안테나 시스템의 세 개의 상태에서의 방사를 도시하는 개략도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 도식적인 평면도.
도 8은 도 7의 다이오드(25 및 26)가 온 상태에 있고, 다이오드(33)가 오프 상태에 있을 때, 도 7의 안테나의 반사 계수를 나타내는 곡선.
도 9는 도 7의 다이오드(25 및 26)가 온 상태에 있고, 다이오드(33)가 오프 상태에 있을 때, 주파수의 함수로서 도 7의 안테나의 반사 패턴을 도시하는 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
20, 21, 22 : 고리형 슬롯 23, 24 : 공급선로
25, 26, 33 : 다이오드
본 발명은 무선 송신(wireless transmission) 분야에서 사용될 수 있는 전자기 신호의 송신을 위한 안테나 시스템에 관한 것이며, 특히 가정내부 환경, 경기장, 텔레비젼 스튜디오, 영화 및 극장, 등등과 같은 폐쇄 또는 반-폐쇄 환경(closed or semi-closed environment)에서의 송신을 위한 경우에 관한 것이다.
알려져 있는 고 비트율 무선 송신 시스템에 있어서, 송신기에 의해 송신되는 신호는 복수의 서로 다른 경로를 따라 수신기에 도달한다. 이 신호가 수신기에서 결합될 때, 서로 다른 길이의 경로를 지나온 여러 광선들 사이의 위상차 때문에, 신호의 페이딩(fading) 또는 상당한 열화(degradation)를 야기시킬 수 있는 간섭 패턴이 발생된다.
더욱이, 페이딩의 위치는 새로운 물체의 존재 또는 사람의 통행과 같은 환경의 변화에 의존하여 시간에 따라 변화한다. 다중 경로에 기인하는 이 페이딩은, 수신된 신호의 품질 및 시스템 성능 양자의 면에서, 상당한 열화를 야기시킬 수 있다.
페이딩을 해결하기 위하여, 가장 자주 사용되는 기술은 공간 다이버시티(spatial diversity)를 가진 기술이다. 이 기술은 특히, 하나의 스위치로 결합된 패치(patch) 타입의 두 개의 안테나와 같은 큰 공간 유효범위(coverage)를 가진 한 쌍의 안테나를 사용하는 것으로 이루어진다. 두 개의 안테나는, λ0 가 안테나의 동작 주파수에 대응하는 파장인 경우, 반드시 λ0 /2 와 같거나 더 큰 길이만큼 떨어져 있다. 이런 타입의 안테나에 있어서, 두 개의 안테나 모두 동시에 페이딩 영역 내에 존재할 확률이 매우 낮다는 것을 증명하는 것이 가능하다. 또한, 스위치 덕분에, 제어 회로를 경유하여 수신된 신호를 검사함으로써 가장 높은 신호 레벨을 가진 안테나에 연결된 브랜치(branch)를 선택하는 것이 가능하다.
상기 해결책은 상대적으로 부피가 크다는 주된 단점을 가진다. 이에 대하여 본 출원인은 상기에 기술된 해결책에 대해 대안적인 다양한 해결책들을 제안하였다. 이들 해결책들은 선로/슬롯 트랜지션(line/slot transition)에 의해 공급되는 슬롯 타입의 안테나에 응용가능하며 방사 다이버시티(radiation diversity)를 얻을 수 있도록 한다.
따라서, 접선형(tangential) 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 고리형 슬롯(annular slot)과 같은, 슬롯 타입의 안테나에 대한 연구가 수행되었다. 이런 타입의 안테나는 도 1에 도시된다. 이 안테나는 Er = 2.6, TanD = 0.0018 및 높이 h = 0.76 mm인 Chukoh Flo CGP500 기판과 같은 기판(1) 상에 만들어진다. 이 안테나는 고리형 슬롯(2)을 포함하는데, 이 슬롯의 원주(perimeter)는, k'은 정수이고 λs는 슬롯 내에서 안내되는 파장일 때, k'λs 정도(order)이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 고리형 슬롯(2)은 점(P)에서 실질적으로 접하는 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급된다. 선로/슬롯 트랜지션은 기판(1) 상에 만들어진 마이크로스트립 선로(microstrip line)(3)로 이루어지고, 이 마이크로스트립 선로는 슬롯(2)에 접하는 점으로부터 거리 y만큼 떨어진 곳에 있다. 단부(3')와 점(P) 사이의 마이크로스트립 선로(3)의 길이는, k가 홀수 정수이고 λm 이 마이크로스트립 선로 내에서 안내되는 파장일 때, 약 kλm/4이다. 더욱이, 마이크로스트립 선로의 특성 임피던스는 포트 1에서 50 Ω을 제공하도록 선택된다. 이 경우, 슬롯과 마이크로스트립 선로 사이의 커플링(coupling)은 전자기적 타입이다. 여기된(exciting) 마이크로스트립과 슬롯 사이의 커플링을 최대로 하기 위하여는, 마이크로스트립 선로가 단락-회로 평면 내에 배치되는 것이 필수적이다. 따라서, 커플링은 슬롯(2)과 여기된 선로(3) 사이의 거리 y를 조정함으로써 최적화된다. 커플링이 마이크로스트립 선로를 위한 단락-회로 평면의 어느 한 측면 상의 특정 영역 위에서 이루어지기 때문에, 아래의 표 1에서 주어지는 바와 같이, 이런 방식으로 여기된 안테나에 있어서는 광대역 특성(broadband behaviour)이 얻어진다.
y(mm) -0.25 0 +0.25 +0.5
매칭된 대역폭(%) 14.3 14 12 9.5

또한 도 2는 표 1에 주어진 y의 다양한 값에 대하여 주파수의 함수로서 고리형 슬롯(2)의 반사 계수 S11 을 보여준다. 이들 곡선들은 상기 값들에 대해 고리형 슬롯의 매칭(matching)을 나타낸다. 이 연구에서, 접선형 공급 선로에 의해 대칭적으로 여기된 두 개의 고리형 슬롯은 반대 위상으로 방사한다는 점이 단순히 언급된다. 따라서 이것은 제로 축으로의 방사를 야기한다.
그러나, 이 주장과는 반대로, 본 출원인은 슬롯들에 대하여 마이크로스트립 선로를 마이크로스트립 선로의 단락-회로 평면에 한 슬롯이 존재하도록 포지셔닝하는 상기 타입의 구조에 있어서, 2 개의 고리형 슬롯은 동위상으로 방사하며 이것은 매우 높은 순도의 선형 편광을 가지는 축을 따라 보강적인(constructive) 방사를 나타낸다라는 점에 주목하였다.
따라서 본 발명은, 광역 주파수 대역을 가지며 매우 높은 순도의 선형 편광을 가지는 콤팩트한 안테나를 얻을 수 있게 하는, 상기에서 기술한 바와 같은 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 슬롯-타입 안테나를 사용하는 전자기 신호의 송신을 위한 안테나 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 수신시 방사 다이버시티를 가진 콤팩트 디바이스를 얻을 수 있게 하는, 위에 기술된 바와 같은 안테나의 새로운 형태에 관한 것이다.
본 발명의 주제는 전자기 신호의 송신을 위한 안테나 시스템으로서, 슬롯 안테나 타입의 신호 송신을 위한 제 1 수단 및 신호를 이용하는 수단에 상기 제 1 수단을 연결하기 위한 제 1 공급 선로를 포함하며, 상기 제 1 공급 선로는 선로/슬롯 트랜지션에 의해 상기 슬롯 안테나 타입의 신호 송신을 위한 상기 제 1 수단에 전자기적으로 커플링된, 전자기 신호의 송신을 위한 안테나 시스템에 있어서, 상기 시스템은 제 1 점(P)에 대하여 상기 제 1 수단과 대칭적인 상기 슬롯 안테나 타입의 신호 송신을 위한 제 2 수단을 포함하며, 상기 제 2 수단은 상기 제 1 대칭점을 통과하는 평면 내에 있는 상기 제 1 공급 선로에 선로/슬롯 트랜지션에 의해 전자기적으로 커플링되고, 상기 트랜지션은 상기 공급 선로의 해당 단락-회로 평면에 가까이 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구조에 의하여, 높은 순도의 선형 편광을 가진 안테나를 얻는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 슬롯 안테나 타입의 신호 송신을 위한 제 1 및 제 2 수단은 각각 두 개의 퍼터베이션(perturbation)이 제공되며, 상기 퍼터베이션은 상기 송신 수단의 중심과 상기 제 1 대칭점을 통과하는 평면에서 약 45 또는 135도에 위치한다. 퍼터베이션의 추가는, 상기 선형 편광을 선택된 각도에 따라 오른쪽 또는 왼쪽 원형 편광(right or left circular polarizatin)으로 변형시킨다.
본 발명의 또 다른 특징, 즉 송신에서 방사 다이버시티를 획득하는 것을 가 능하게 하는 특징에 따라, 상기 시스템은 제 2 점에 대하여 두 개의 전자기파 송신 수단 중 하나와 대칭적인 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 슬롯 안테나 타입의 전자기파 송신을 위한 제 3 수단 및 신호를 이용하는 수단에 상기 제 1 공급 선로과 공통으로 연결된 제 2 공급 선로를 포함하며, 상기 제 2 공급 수단은 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 상기 슬롯 안테나 타입의 전자기파 송신 수단에 전자기적으로 커플링되고 상기 제 2 대칭점을 통과하는 평면 내에 존재하고, 상기 제 1 및 제 2 공급 선로의 자유단은 일구성부품에 연결되어 상기 선로들 중 하나의 단부에서 단락 회로 또는 개방 회로를 시뮬레이트할 수 있게 하고 다른 선로의 단부에서 개방 회로 또는 단락 회로를 시뮬레이트할 수 있게 한다.
본 발명의 추가적인 특징에 따라, 상기 전자 구성부품과 상기 대칭점 사이의 상기 각 공급 선로의 길이는, k는 정수이고 λm 은 상기 선로 내에서 안내되는 파장일 때, 약 kλm/4 여서, 대칭 점들을 포함하는 평면 내에서 상기 구성부품의 상태에 의존하여 전기적 단락-회로 또는 개방-회로 평면을 복구하도록 한다. 이 경우, 만약 상기 선로가 k = 2일 때 kλm/4 의 길이라면, 동일한 특성을 발견하기 위하여 다이오드 상태를 반전시키기에 충분하다. 따라서, k = 1 인 경우, 온 상태의 다이오드(CC) 더하기 1/4파장 선로는 트랜지션에서 개방 회로(CO)를 나타내고, k = 2 인 경우, 오프 상태의 다이오드(CO) 더하기 반-파장 선로는 개방 회로를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 슬롯 안테나 타입의 전자기파 송신을 위한 수단들은 고리형 또는 다각형 모양의 슬롯으 로 이루어지며, 상기 다각형 모양은 직사각형 또는 정사각형 또는 알려진 임의의 다각형 모양일 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 원주는, k'는 정수 λs 는 상기 슬롯 내에서 안내되는 파장일 때, 약 k'λs 의 길이를 가진다.
본 발명의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 상기 디바이스는 송신 수단에 연결되고 선로/슬롯 트랜지션에 의해 중앙 전자기파 송신 수단에 전자기적으로 커플링된 제 3 공급 선로를 더 포함한다.
바람직한 실시예들에 따라, 상기 구성부품은 다이오드, 트랜지스터, 전자 스위치 및 마이크로전기역학(microelectromechanical) 시스템으로 이루어진다. 또한, 상기 공급 선로들은 마이크로스트립(microstrip) 기술 또는 코플레이너(coplanar) 기술을 사용하여 만들어진다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 다양한 실시예들을, 첨부된 도면들을 참조하여 읽음으로써 명백하게 될 것이다.
설명을 단순하게 하기 위하여, 동일한 요소는 동일한 참조번호를 가진다. 본 발명에 있어서, "전자기파 송신 수단"이란 용어는 전자기파를 송신 및/또는 수신가능한 임의의 수단을 지칭하며, 이러한 수단은 "안테나"라는 용어로 알려져 있다.
먼저, 매우 순수한 선형 편광을 가진 광대역 안테나 시스템을 얻을 수 있도록 하는 실시예가 도 3, 도 3a, 및 도 3b를 참조하여 설명될 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 시스템은 두 개의 슬롯(10, 11)에 점(P')에서 접하는 마이크로스트립 공급 선로(12)의 각각의 측면에 배치된 두 개의 고리형 슬롯(10, 11)으로 이루어진 슬롯-타입 안테나를 포함한다. 이 경우, 두 개의 고리형 슬롯은 공급 선로(12)와 슬롯들 사이의 자기적 커플링을 제공하는 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급된다. 입력 포트에서 먼쪽의 단부와 접하는 점 사이의 공급 선로의 길이는, k는 홀수 정수이고 λm 은 상기 선로 내에서 안내되는 파장일 때, 약 kλm/4 이다.
도 1의 경우와 같이, 각각의 고리형 슬롯(10, 11)의 원주는, k'은 정수이며 λs는 슬롯 내에서 안내되는 파장일 때, 실질적으로 k'λs 와 동일하다. 이 구조에 있어서는, 마이크로스트립 선로(12)의 각 측면 상에 위치하는 각각의 슬롯(10. 11)의 타원 편광이 반대방향으로 치우쳐(of opposite handedness)지기 때문에, 특히 안테나의 축 방향으로, 매우 높은 순도의 선형 편광을 야기시킨다. 이 경우에, 안테나의 중심 주파수를 보존하기 위해 각 고리형 슬롯의 원주는, λs가 고립된 슬롯 내에서 안내되는 파장일 때, k'λs 보다 약간 작다.
도 3b는 중심 주파수 5.7 GHz에서 E 및 H 평면 내에서 도 3의 안테나 시스템의 방사 패턴을 보여준다. 상기 시스템은 도 1의 시스템과 동일 타입의 기판 상에서 제작되기 때문에, 특히 안테나의 축 방향으로, 크로스(cross) 편광이 -19.1 dB 보다 작다는 점을 알 수 있다.
도 3a는 측정에 대하여 그리고 시뮬레이션에 대하여 주파수의 함수로서 도 3의 시스템의 반사 계수 S11을 보여준다. 안테나 시스템은 -10 dB에서 시뮬레이션에서 15.7 % 이상 측정에서 22% 이상 매칭된다.
이런 타입의 디바이스는, 예컨대, 유전율 εr1 및 εr2의 두 개의 기판에 대해 트리플레이트(triplate) 기술을 사용함으로써 제작될 수 있다. 이런 방식에 있어서, 두 개의 고리형 슬롯이 제 1 기판의 상부 표면 상에서 에칭된다. 마이크로스트립 기술에 의해 만들어진 공급 선로는, 두 개의 기판 사이에 만들어지고 접지 평면이 제 2 기판의 하부 표면 상에 형성된다.
본 발명의 추가적인 특징에 따라, 상기 두 개의 고리형 슬롯은 알려져 있는 방식으로 선형 편광을 원형 편광으로 변형시키는 퍼터베이션(perturbation)이 제공될 수 있다. 더 상세하게는, 각각의 고리형 슬롯은 두 개의 대각으로 대향하는 퍼터베이션이 제공되며, 상기 퍼터베이션은 상기 송신 수단의 중심과 상기 제 1 대칭점을 통과하는 평면에서 약 45 또는 135도 되는 위치에 존재한다. 퍼터베이션은, 해당 기술분야에서 알려진 바와 같은, 여러 모양의 절개부(cut) 또는 돌출부(projection)에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 방사 다이버시티를 획득하는 것을 가능하게 하는 본 발명의 실시예가 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 기술될 것이다. 이 방사 모드는 위에서 기술된 기본 구조를 사용한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자기 신호 송신 시스템의 새로운 기술은 고리형 슬롯 타입의 세 개의 안테나(20, 21, 22)로 이루어진다. 이들 슬롯은 점(P1 및 P2)에서 쌍으로 접한다. 더 상세하게는, 고리형 슬롯(20 및 21)은 점(P1)에서 접하고 한편 슬롯(21 및 22)은 점(P2)에서 접한다. 따라서 점(P1 및 P2)은 평면, 더 상세 하게는 접평면(plane of tangency)이 통과할 수 있는 대칭점이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 슬롯(20, 21, 22)은 점(P1, P2)을 통과하는 접평면들 안에 각각 존재하는 마이크로스트립 선로(23, 24)에 의해 공급된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 선로(23, 24)는, T-모양의 접합부에 의해, 공급 회로(미도시됨)와의 연결을 위한 포트 1에 결합된다.
또한, 점(P1 또는 P2)과 포트 1에서 먼쪽의 단부(23' 또는 24') 사이의 선로(23 또는 24)의 길이는, k는 정수이고 λm 은 공급 선로 내에서 안내되는 파장일 때, 약 kλm/4 인 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 선로들 중 하나의 단부에서 단락 회로 또는 개방 회로를 그리고 다른 선로 단부에서 개방 회로 또는 단락회로를 시뮬레이트할 수 있게 해주는 전자 구성부품이 각각의 선로(23, 24)의 단부에 장착된다. 더 상세하게는, 하나의 다이오드(25)가 단부(23')와 접지 사이에 역방향으로 장착되는 한편, 하나의 다이오드(26)가 단부(24')와 접지 사이에 순방향으로 장착된다. 이러한 장착은 다이오드(25 및 26)의 바이어스 상태에 의존하여 세 개의 상태 사이의 방사 패턴을 스위칭하는 것을 가능하게 하며, 상기 바이어스는 본 기술 분야의 당업자에게 알려져 있는 방식으로 이루어진다. 여러 스위칭 상태들이 아래 표 2에 보여진다:
다이오드 상태
인가 전압 다이오드(25) 다이오드(26)
-V 오프 온
0 오프 오프
+V 온 오프

도 4의 구조로부터, 도 5에 도시된 바와 같이, 주파수의 함수로서 반사 계수 S11을 나타내는 곡선이 얻어진다. 이 곡선을 기초로 하여, -10 dB에서 매칭된 대역폭은 하나의 다이오드가 오프인 경우 22%, 그리고 두 다이오드 모두 오프인 경우는 17.8%라는 점이 주목될 것이다.
또한, 도 6은 동작 주파수 5,4 GHz에서 두 개의 이상적인 다이오드의 상태에 따라 안테나의 세 개의 방사 상태를 보여준다. 이렇게 하여, 안테나 디바이스에 있어서 3 차(order)의 방사 다이버시티가 얻어진다.
도 4에 도시된 안테나 형태를 가진 송신 채널을 얻기 위해서, 도 7에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 선로(27)를 크노르(Knorr)에 의해 기술된 바와 같은 종래의 선로/슬롯 트랜지션을 생성하도록 포지셔닝된 마이크로스트립 라인(27)에 의해 중앙 고리형 슬롯 즉 슬롯(21)을 공급하는 것이 제안된다. 이 선로의 단부에는, 수신 모드에서 상기 선로(27)의 단부에 단락 회로를 복구하는 다이오드(33)가 장착된다.
송신과 수신 사이의 최대한의 격리를 보장하기 위하여, 두 개의 다이오드(25, 26)는 반드시 온 상태에 있어야만, 다시 말해서 송신 모드에서 마이크로스트립 선로(23 및 24)의 단부에 단락 회로를 가져야만 하고, 또한 다이오드(33)는 오프 상태에 있어야만, 다시 말해서 송신 모드에서 선로(27)의 단부에 개방 회로(CO)를 가져야만 한다. 이 경우에 있어서, 도 7에 도시된 시스템은 아래 표 3에 언급된 바와 같이 네 개의 동작 상태를 가진다:
다이오드 상태
다이오드(25) 다이오드(26) 다이오드(33)
수신모드 상태 1 오프 온 온
상태 2 오프 오프 온
상태 3 온 오프 온
송신모드 상태 4 온 온 오프

이들 네 개의 상태를 관리할 수 있도록 하는 제어 디바이스는 세 개의 다이오드 각각을 독립적으로 제어하는 하나의 디바이스에 의해 제공된다. 이 제어 디바이스는, 예컨대 상기 T-접합부와 공급 선로(23, 24) 사이에 장착된 블록(block) 디바이스(28', 28)로 이루어진다. 이 블록 디바이스는 알려져 있는 타입의 DC-블록으 로 이루어진다. 또한 DC-블록(29)이 선로(27)과 포트 2 사이에 제공된다. 이에 더하여, 여러 다이오드(25, 26 및 33)를 바이어싱하기 위하여 각각의 선로(23, 24 및 27)와 그 종단부 사이에, 선로 단부 또는 "토막(stub)"(30, 31, 32)이 장착된다. 각각의 방사상의(radial) 선로 단부의 길이는 교차 점에서 개방 회로가 복구되도록 하는 길이이다. 이런 방식으로, 바이어스 전압은 무선주파수(radiofrequency) RF 를 교란시키지 않고(투명 조건), 각각의 다이오드에 제공된다. 또한, DC-블록 디바이스는 안테나 액세스에서 DC 전류를 필터링하는 것을 가능하게 한다.
도 7에 도시된 시스템에 있어서, 송신 주파수의 함수로서 디바이스의 파라미터 S의 진폭을 나타내는 곡선이 얻어지는데, 이것은 다이오드(25 및 26)가 도 8에서 단락 회로로 존재하는 경우이다. 이 경우, 송신 채널의 매칭된 대역폭은 22% 이상이라는 것이 주목될 것이다.
더욱이, 송신에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같은 방사 패턴이 상기 디바이스에 대해 얻어진다. 여러 방사 패턴을 보면, 안테나 축방향으로 고품질의 선형 편광이 얻어진다는 점이 주목될 것이다. 더욱이, 송신 및 수신 사이에 격리가 양호한 레벨로 얻어지며 송신 및 수신에 대해 동일한 편광이 얻어진다는 점이 주목될 것이다. 더욱이, 이 콤팩트한 안테나 스트레처(stretcher)는 3차의 방사 패턴 다이버시티를 제공한다.
본 기술분야의 당업자에게는 상기 실시예들이 예시로서 주어진 것이며 여러 방식으로 수정될 수 있다는 점이 명백하다. 따라서, 슬롯은 고리형 모양이 아닌 다른 모양을 가질 수 있다: 슬롯은 다각형 모양, 즉 정사각형 또는 직사각형 등을 가 질 수 있다. 공급 선로는 마이크로스트립 기술로 또는 코플레이너 기술로 제작될 수 있다. 다이오드는 트랜지스터, 전자 스위치 및 마이크로전기역학 시스템과 같은 다른 구성부품에 의해 대체될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 광역 주파수 밴드를 가지며 매우 높은 순도의 선형 편광을 가지는 콤팩트한 안테나를 얻을 수 있게 하는, 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 슬롯-타입 안테나를 사용하는 전자기 신호의 송신을 위한 안테나 시스템 등을 제공하는 등의 효과가 있다. 또한 본 발명은, 수신시 방사 다이버시티를 가진 콤팩트 디바이스를 얻을 수 있게 하는, 안테나의 새로운 형태를 제공하는 등의 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템으로서,
    제 1 슬롯 타입 안테나(10) 및 신호를 이용하는(exploiting) 수단에 상기 제 1 슬롯 타입 안테나를 연결하기 위한 제 1 공급 선로(12)를 포함하며, 상기 제 1 공급 선로는 선로/슬롯 트랜지션에 의해 상기 제 1 슬롯 타입 안테나에 전자기적으로 커플링된, 전자기 신호의 송신을 위한 안테나 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 제 1 대칭점(P)에 대하여 상기 제 1 슬롯 타입 안테나와 대칭적인 제 2 슬롯 타입 안테나(11)를 포함하며, 상기 제 2 슬롯 타입 안테나는 상기 제 1 대칭점을 통과하는 평면 내에 있는 상기 제 1 공급 선로에 선로/슬롯 트랜지션에 의해 전자기적으로 커플링되고, 상기 선로/슬롯 트랜지션은 상기 제 1 공급 선로의 단락-회로 평면에 가까이 있는
    것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템은, 제 2 대칭점(P2)에 대하여 상기 제 1 및 제 2 슬롯 타입 안테나 중 하나와 대칭적인, 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 제 3 슬롯 타입 안테나(22) 및 신호를 이용하는 수단에 상기 제 1 공급 선로와 공통으로 연결된 제 2 공급 선로(24)를 포함하며, 상기 제 2 공급 선로는 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 상기 제 2 및 제 3 슬롯 타입 안테나에 전자기적으로 커플링되며 상기 제 2 대칭점을 통과하는 평면 내에 존재하고, 상기 제 1 및 제 2 공급 선로의 자유단은 구성부품(25, 26)에 연결되어 상기 제 1 및 제 2 공급 선로 중 하나의 단부에서 단락 회로 또는 개방 회로를 시뮬레이트할 수 있게 하고 다른 하나의 공급 선로의 단부에서 개방 회로 또는 단락 회로를 시뮬레이트할 수 있게 하는
    것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구성부품 각각(25, 26)과 상기 제 1 및 제 2 대칭점 각각 사이의 상기 제 1 및 제 2 공급 선로 각각의 길이는, k는 정수이고 λm 은 상기 제 1 및 제 2 공급 선로 각각 내에서 안내되는 파장일 때, kλm/4 이고, 상기 제 1 및 제 2 대칭점 을 포함하는 평면 내에서 상기 구성부품의 상태에 의존하여 전기적 단락-회로 또는 개방-회로 평면을 복구하도록 하는
    것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 선로/슬롯 트랜지션에 의해 공급되는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 슬롯 타입 안테나 각각(10, 11, 20, 21, 22)은 고리형 또는 다각형 모양의 슬롯으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 슬롯의 원주(perimeter)는, k'는 정수이고 λs 은 상기 슬롯 내에서 안내되는 파장일 때, k'λs 의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 선로/슬롯 트랜지션에 의해 상기 제 2 슬롯 타입 안테나(21)에 전자기적으로 커플링된 제 3 공급 선로(27)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 송신 모드에서, 상기 제 1 및 제 2 공급 선로의 단부에 있는 상기 구성부품들은 단락 회로를 시뮬레이트하기 위하여 공급되는 것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  8. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 구성부품(25, 26, 33)은 다이오드, 트랜지스터, 전자 스위치 및 마이크로전자기계 (microelectromechanical) 시스템으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 공급 선로는 마이크로스트립(microstrip) 기술 또는 코플레이너(coplanar) 기술을 사용하여 만들어지는 것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 슬롯 타입 안테나 각각에는 두 개의 퍼터베이션(perturbation)이 제공되며, 상기 퍼터베이션은 상기 제 1 및 제 2 슬롯 타입 안테나의 중심과 상기 제 1 대칭점을 통과하는 평면에서 45 또는 135도(degree)에 위치하는 것을 특징으로 하는, 전자기 신호 송신을 위한 안테나 시스템.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2833764B1 (fr) * 2001-12-19 2004-01-30 Thomson Licensing Sa Dispositif pour la reception et/ou l'emission de signaux electromagnetiques polarises circulairement
FR2859315A1 (fr) * 2003-08-29 2005-03-04 Thomson Licensing Sa Antenne planaire multibandes
FR2861222A1 (fr) * 2003-10-17 2005-04-22 Thomson Licensing Sa Antenne planaire bi-bande
FR2892862A1 (fr) * 2005-10-27 2007-05-04 Thomson Licensing Sas Antenne d'emission/reception a diversite de rayonnement
TWI334241B (en) * 2007-05-10 2010-12-01 Asustek Comp Inc Antenna
FR2917242A1 (fr) * 2007-06-06 2008-12-12 Thomson Licensing Sas Perfectionnement aux antennes large bande.
CN102832446A (zh) * 2011-06-17 2012-12-19 云南银河之星科技有限公司 一种立体四环圆极化天线
CN103151604B (zh) * 2013-03-01 2016-06-08 江苏省东方世纪网络信息有限公司 天线单元和天线
CN103700932B (zh) * 2013-12-27 2016-03-02 北京航天时代光电科技有限公司 一种小型化甚高频单极子类型天线
CN111585050B (zh) * 2020-05-18 2021-03-02 宁波大学 一种宽频带平板阵列天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0324805A (ja) * 1989-06-21 1991-02-01 Nippon Dengiyou Kosaku Kk スロット形双スパイラルアンテナ
JPH0324804A (ja) * 1989-06-21 1991-02-01 Nippon Dengiyou Kosaku Kk スロット形双ループアンテナ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2651926B1 (fr) * 1989-09-11 1991-12-13 Alcatel Espace Antenne plane.
CA2147399A1 (en) * 1994-06-01 1995-12-02 Noach Amitay Feed structure for use in a wireless communication system
US6191740B1 (en) * 1999-06-05 2001-02-20 Hughes Electronics Corporation Slot fed multi-band antenna
EP1158606B1 (en) * 2000-05-26 2004-10-06 Sony International (Europe) GmbH Dual-spiral-slot antenna for circular polarization
FR2821503A1 (fr) * 2001-02-23 2002-08-30 Thomson Multimedia Sa Dispositif de reception et/ou d'emission de signaux electromagnetiques utilisable dans le domaine des transmissions sans fil
DE60102574T2 (de) * 2001-06-26 2005-02-03 Sony International (Europe) Gmbh Gedruckte Dipolantenne mit dualen Spiralen
FR2828584A1 (fr) * 2001-08-10 2003-02-14 Thomson Licensing Sa Dispositif pour la reception et/ou l'emission de signaux a diversite de rayonnement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0324805A (ja) * 1989-06-21 1991-02-01 Nippon Dengiyou Kosaku Kk スロット形双スパイラルアンテナ
JPH0324804A (ja) * 1989-06-21 1991-02-01 Nippon Dengiyou Kosaku Kk スロット形双ループアンテナ

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