KR101281329B1

KR101281329B1 - 탁월한 설계 유연성을 갖는 초광대역 안테나

Info

Publication number: KR101281329B1
Application number: KR1020077024405A
Authority: KR
Inventors: 쟝-필립 꾸페; 쎌쥐 뼁엘; 실바엥 엥이쌍
Original assignee: 앵스띠뛰 미네-뗄레콩
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2013-07-03
Also published as: US8013801B2; US20090213025A1; KR20080034828A; CN101164198A; WO2006100306A1; JP5203925B2; EP1861895A1; JP2008535299A; FR2883671A1

Abstract

본 발명은 안테나의 종축(Z)에 대한 회전 대칭이며, 수평축(X)을 포함하며 종축(Z)에 수직인 평면에 관하여 서로 반대 측에 위치하고, 구역(2) 내의 전자기장 특성을 제어하기에 적당한 윤곽과 치수를 갖는, 송신 요소를 형성하기 위한 제1 및 제2 형상화 표면(3)(4) 사이에 한정되어, 안테나가 방위 평면을 따라 주파수 대역에서 실질적으로 일정한 이득을 가질 수 있도록 하는 상기 구역(2); 종축(Z)과 평행하게 연장되며, 중앙 영역에서 국부적인 방법으로 신호(5)를 공급할 수 있는 여기 수단(6); 및 제2 형상화 표면(4) 방향으로 구역(2)의 중앙 영역에서 투영되며 제1 형상화 표면(3)과 결합되어, 상기 구역(2)과 여기 수단(6) 사이의 국부적인 연결을 촉진할 수 있도록 하는 적응 수단(7);을 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나(1)에 관한 것이다.

Description

탁월한 설계 유연성을 갖는 초광대역 안테나{ULTRA-WIDEBAND ANTENNA WITH EXCELLENT DESIGN FLEXIBILITY}

본 발명은 통신 안테나, 특히 초광대역형(ultra wideband type: 이하, UWB) 안테나에 관한 것이다.

이런 유형의 안테나는 오랫동안 민간용 또는 군사용 레이더 영역에 존재했었지만, 범용의 애플리케이션을 위한 그의 매력은 단지 최근에야 나타났다.

비 제한적인 예로서, 현재 그러한 안테나는 고속 멀티미디어 애플리케이션의 영역에서, 가정용 또는 전문가용에 관하여, 몇몇의 매우 재미있는 가능성을 연 것으로 알려진다.

이런 안테나에 대한 애플리케이션의 다른 예들이 당연히 존재하지만, 아무튼, (예를 들어 반송파(carrier)를 갖는 협대역형의) 전통적인 라디오 기술과의 관계에서, 그러한 UWB 기술을 사용하는 것에 대한 알려진 장점은 매우 높은 전송속도의 가능성을 제공한다는 것이다.

UWB 기술에 대한 다른 알려진 장점은 다중경로전달(multiple-path propagation)의 경우에 신호의 페이딩(fadeing)과 간섭에 대한 문제와의 관계에서 매우 강하다는 것이다.

이러한 UWB 기술의 또 다른 알려진 장점은 극도로 넓은 주파수 스펙트럼을 갖는다는 것이다.

일 예로서, FCC(Federal Communication Commission)의 최근 규정은 허가없이 3.1GHz 내지 10.6GHz 사이의 주파수 대역의 사용을 허용한다.

그러한 통신 시스템의 기초적인 구성요소로서, UWB 안테나에 대한 많은 실시들(implementations)이 이미 제안된 바 있다.

예를 들어, (쌍원뿔형(biconical), 사각형 또는 삼각형 형상의 평면형과 같은) 쌍극형(dipole type) 및 (예를 들어, 단극형, 원뿔형 안테나와 같은) 단극형(single pole type)의 안테나인, 첫 번째 큰 집단의 UWB 안테나가 이미 잘 알려져 있다. [1-6]

대칭형 또는 비대칭형 형상의 송신 요소(radiating element)를 갖는 해결책이 제안된 바 있는, 쌍극형 안테나의 경우와 같은 경우에 특히 주의해야 한다.

비록 이런 첫 번째 큰 집단의 안테나가 양호한 성능을 제공한다 하지만, 하나의 문제는 그들의 치수가 안테나의 작동 주파수(working frequency)에 의존한다는 것이다.

더욱 정확하게는, 구체적으로 송신 요소의 치수가, 관련되는 애플리케이션에 사용되는, 최저 작동 주파수에 의해 강제된다.

따라서, 쌍원뿔형의 쌍극형 안테나의 경우에, 각 원뿔의 치수가 λ/4와 같으 며, 여기서 λ는 관련되는 애플리케이션에서의 최장 작동 파장이다.

결과적으로, 상기 애플리케이션의 작동 주파수를 알고 있는, 그러한 안테나의 설계자는 그의 실시에서 기술적 조작에 관한 매우 작은 여유를 갖는다.

그리고, 그 결과는 안테나가 구체적으로 소형화의 관점에서 정확한 설계 명세서에 따르지 않는다는 것일 수 있다.

두 번째 큰 집단의 UWB 안테나 또한 잘 알려져 있다.

이는 호른형(horn configuration type) 안테나를 포함한다.[7-10]

우리는 특히, 예를 들어 동축 호른형(coaxial horn type) 또는 횡 전자기 호른형(transverse electromagnetic horn type)의 송신 요소를 갖는 안테나를 안다.

이런 두 번째 집단의 안테나에서의 다른 변형물들(variants)은, 가장 빈번하게 지수법칙(exponential law)에 따라 형상화된 윤곽(profile)들, 및 발룬(balun)들 및 공동(cavity)들에 근거하는 여기(excitation) 또는 공급 시스템들을 갖는 송신 요소의 사용에 다시 근거한다.[9-10]

이런 집단의 안테나의 경우에서, 설계자는 이전보다 많은 수의 자유도를 조작할 수 있다.

특히, 작동 주파수의 함수에 따른 송신 요소의 치수에 관한 제한이 완화되어, 예를 들어 첫 번째 집단의 안테나에서의 그것보다 작은 치수의 송신 요소를 사용하는 것에 대한 가능성을 제공한다.

이러함에도 불구하고, 이런 두 번째 큰 집단의 안테나의 설계 유연성은 여전히, 소형의 결과물(compact result)을 또한 달성하면서, 매우 변경된 설계 명세서 스케줄을 만족시킬 수는 없는 상태로 남아 있다.

예를 들어, 특히 안테나의 치수가 작을 때, 안테나의 성능을 개선하기 위하여, 공급 요소(feeder element)와 송신 요소 사이에서 부드러운 전이(transition)의 연결을 달성할 수 있도록 하는 점진적 매칭 요소(gradual matching element)가 사용된다.

그렇지만 지금, 조작에 관한 그것의 원리에 대한 결과로서, 이런 점진적 매칭 요소는 상당한 공간을 점유하는 것이며, 필연적으로 소형이 아닌 안테나가 되도록 한다.

마지막으로, 세 번째 큰 집단의 안테나는 슬롯 형상 안테나(shaped slot antennae)이다.

구체적으로 더블-슬롯 평면 형상(double-slot planar configuration)의 송신 요소를 포함하는 안테나가 잘 알려져 있다.[11]

세 번째 큰 집단의 다른 안테나는 수직으로 위치하는 두 개의 평면형 더블 슬롯을 갖는 형상의 송신 요소를 갖는다.

이런 안테나의 단점은 방위 평면(azimuthal plane)에서 동질의 송신패턴을 얻기 위하여 사용될 수 없다는 것이다.

더군다나, 만약 매칭 요소가 또한 이런 안테나와 함께 제안되었다면, 그들의 치수는 불운하게도 설계 명세서의 최저 작동 주파수에 의해 강제된다.

구체적으로, 치수는, 여기서 다시 안테나의 소형화를 제한하는, λ/4와 같아야만 한다.

FR 2 843 237 문서는 상기한 첫 번째 큰 집단의 단극형 안테나를 개시한다.

그러나 이런 안테나의 송신 패턴은, 구체적으로 방위 평면에서, 주파수 함수와 같이 변화한다는 것을 확인할 수 있다.

나아가, 특히 이런 안테나는 단지 술잔(1) 같은 형상의 표면(surface)에 의해 전자기장을 제어하는 단점을 갖는다.

나아가, 이런 안테나는 국부적인 방법(localised manner)으로 중앙 영역(central region)에서 신호를 발생시키지 않으며, 공급 수단(4)과 상기 영역 사이의 국부적인 연결을 돕기 위한 어떠한 매칭 요소도 갖지 않는다.

US 2 532 551 및 FR 2 573 576 문서는 상기한 두 번째 큰 집단에 속하는 초광대역 안테나에 관한 것이다. 사실, 이것은 쌍원뿔형 호른 안테나이다.

이들은, 구체적으로 중앙 영역에서 신호의 국부적인 연결의 부재로 인해, 이런 유형의 안테나의 이전에 언급한 단점들을 갖는다.

WO 02/056418 문서는 광대역 전자기 탐침(probe)에 관한 것이다.

FR 2 843 237 문서와 마찬가지로, 이런 안테나는 초광대역형이 아니며, 그 자체를 그러한 용도로 사용하지도 않는다.

구체적으로, 이런 안테나는 전자기장을 제어하기 위하여 단일의 표면(100)을 가지며, 이런 표면(250)은 질량체(mass)에 연결된다.

더군다나, 동축 드라이브(302)와 영역(400) 사이의 국부적인 연결을 돕기 위한 효과적이고 소형인 어떠한 매칭 요소도 갖지 않는다.

따라서, 본 발명의 일 목적은 개선된 안테나를 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명은 방위 평면에서 전방위 송신이 가능하고, 이 평면에서 주파수에 따른 가능한 한 가장 일정한 이득(gain) 값을 갖는 UWB 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

더군다나, 본 발명에 따른 안테나는 유익하게 단순한 기하학적 형상을 가지며, 매우 다른 설계 명세서에 따를 수 있도록 탁월한 설계 유연성을 제공한다.

나아가, 특히 이러한 실시에 대한 탁월한 단순함의 덕택으로, 구체적으로 높은 기술적 재현성, 낮은 비용 및 작은 크기 등과 같은, 많은 다른 제한들을 또한 만족시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은,

송신 요소를 생성하기 위한 것으로서, 또한 안테나의 종축(longitudinal axis)에 대한 회전 대칭을 보여주게 되며, 수평축을 포함하며 종축에 수직인 평면에 관하여 서로 반대 측에 위치하고, 구역(zone) 내의 전자기장 특성을 제어하도록 설계된 윤곽과 치수를 갖는 제1 및 제2 형상화 표면(shaped surfaces) 사이에 형성되어, 안테나가 방위 평면에서 전 주파수 대역에 걸쳐 대체로 일정한 이득을 얻을 수 있도록 하는 상기 구역;

종축과 평행하게 연장되며, 중앙 영역에서 국부적인 방법으로 신호를 공급할 수 있는 공급 수단; 및

제2 형상화 표면 방향으로 구역의 중앙 영역에서 표면에 장착되는 방식으로 제1 형상화 표면과 결합되어, 상기 구역과 공급 수단 사이의 국부적인 연결을 도울 수 있도록 하는 매칭 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나를 제안한다.

바람직하고 비 제한적인 양태의 이런 안테나는 다음과 같다.

-. 구역은 전체적으로 공기로 채워진다.

-. 구역은 종축에 관하여 회전 대칭인 단일 블록의 재료로 이루어진다.

-. 구역은 전체적으로 단일 블록의 재료로 채워진다.

-. 두 개의 형상화된 표면은 각각 두 개의 분리된 요소에 의해 형성된다.

-. 단일 블록의 재료는 두 개의 분리된 요소를 지지하도록 배열된다.

-. 상기 구역에, 안테나는 또한 각각의 말단이 두 개의 분리된 요소에 부착되는 스페이서(spacer)들 및/또는 로드들을 포함한다.

-. 두 개의 형상화된 표면은 각각 단일 블록의 재료의 제1 및 제2 반대 표면에 해당하여, 이러한 두 개의 형상화된 표면 및 이런 단일 블록의 재료가 단지 하나의 단일 부품(part)을 형성한다.

-. 단일 블록의 재료는 또한 공기와 접촉하며 안테나의 한 외측면(external side)을 구성하는 외측 단면(external section)을 갖는다.

-. 단일 블록의 재료는 또한 적어도 부분적으로 구역의 중앙 영역을 수용하는 내측 단면(internal section)을 갖는다.

-. 적어도 부분적으로 내측 단면에 의해 둘러싸이는 중앙 영역은 공기를 수용한다.

-. 단일 블록의 재료의 단면 또는 단면들은 구역 내의 전자기장의 특성을 제어하기 위하여 사용되는 윤곽을 갖는다.

-. 종방향 단면에서, 단일 블록의 재료의 단면 또는 단면들의 윤곽의 적어도 한 부분은 다음으로부터 선택되는 형상을 갖는다.

a. 직선형(rectilinear)

b. 종축에 관하여 오목형(concave)

c. 종축에 관하여 볼록형(convex)

-. 종방향 단면에서, 두 개의 형상화된 표면 각각의 윤곽의 적어도 한 부분은 다음으로부터 선택되는 형상을 갖는다.

a. 직선형(rectilinear)

b. 종축에 수직이며 수평축을 포함하는 평면에 관하여 오목형(concave)

c. 종축에 수직이며 수평축을 포함하는 평면에 관하여 볼록형(convex)

-. 두 개의 형상화된 표면 중 적어도 하나의 윤곽은 적어도 하나의 변곡점(inflection point)을 포함한다.

-. 대략 그 중심에, 제2 형상화된 표면은, 공급 수단의 적어도 일부를 포함하는, 오리피스(orifice)를 포함한다.

-. 공급 수단의 일 말단은 매칭 수단과 접촉한다.

-. 공급 수단은, 일 단부가 매칭 수단과 접촉하는, 중심 코어를 갖는 동축선(coaxial line)이다.

-. 단일 블록의 재료는 다음의 리스트로부터 선택되는 유형의 절연 재료이다. 폼(foam), 플라스틱 또는 세라믹.

-. 단면 또는 단면들은 전도성 패턴(conducting patterns)을 포함한다.

-. 안테나는 종축에 대하여 회전 대칭을 갖는다.

-. 안테나는 멀지 않은 위치에 전자회로를 받아들일 수 있도록, 그리고 송신 중에 전자기장으로부터 보호할 수 있도록 배열된다.

-. 전자회로는 안테나에 가능한 한 가깝게 위치하게 된다.

-. 제2 형상화된 표면은 안테나의 외측면에 홈(recess)을 형성하며, 전자회로는 이 홈 속에 통합된다.

-. 매칭 수단 및 단일 블록의 재료는 하나의 단일 부품을 형성한다.

-. 매칭 수단은 스터브(stub)이다.

-. 두 개의 형상화된 표면은 금속으로 코팅된다.

부가적으로, 본 발명은 또한, 단독으로든 조합형태로든, 상기한 특성을 보유하도록 설계되는 초광대역 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템을 제안한다.

따라서, 이상에서 설명한 다양한 수단의 적절한 조합은 초광대역 안테나 설계자에게 많은 자유도를 제공할 수 있도록 하며, 구체적으로 여전히 소형을 유지하는 가운데 변경된 설계 명세서 스케줄을 만족시킬 수 있는 능력과 같은, 본 발명의 장점을 제공하기 위하여 간단한 방법으로 설계자에게 수단을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 다른 양태들, 목적들 및 장점들은, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 뒤따르는 상세한 설명을 읽는 가운데 더욱 명확하게 나타날 것이다.

도 1은 종축에 수직이며 수평축(X)을 포함하는 평면에 대하여 대칭으로 위치하는 두 개의 형상화된 표면을 구비하는 본 발명에 따른 안테나의, 종축(Z)을 포함하는 평면 위에서의, 단면도.

도 2는 공급 요소 및 매칭 요소가 위치한 구역의 중앙 영역의 종단면 확대도.

도 3은 각각 도 1에 도시한 안테나와 본질적으로 다른 윤곽을 갖는 두 개의 형상화된 표면을 갖는, 본 발명에 따른 두 안테나의 종단면도.

도 4는 구역이 공기로 채워진 본 발명에 따른 안테나의 단면도.

도 5는, 구역 내에, 두 개의 단면(T 및 T')을 갖는 단일 블록의 재료를 포함하는 본 발명에 따른 안테나의 단면도.

도 6은 윤곽이 서로 다르며, 단면(T)이 종축(Z)에 평행한 윤곽을 갖는 두 개의 형상화된 표면을 갖는, 본 발명에 따른 안테나의 종단면도.

도 7은 윤곽이 서로 다르며, 단면(T)이 종축(Z)에 관하여 경사진 직선형의 윤곽을 갖는 두 개의 형상화된 표면을 갖는 본 발명에 따른 안테나의 종단면도.

도 8은 추가적인 용도가 마주하는 표면들 및 단면(T)의 윤곽으로 만들어지는, 도 7의 안테나의 변형(variant)을 도시한 종단면도.

도 9는 단일 블록의 재료의 단면(T)이 안테나의 외부를 향하여 굴곡진 윤곽을 갖는 본 발명에 따른 안테나를 도시한 종단면도.

도 10은 단일 블록의 재료의 단면(T)이 안테나의 내부를 향하여 굴곡진 윤곽을 갖는 본 발명에 따른 안테나를 도시한 종단면도.

도 11은 단면(T)이 그 표면 위에 전도성 패턴들을 포함하는 본 발명에 따른 안테나의 종단면도.

도 12는 본 발명에 따른 안테나의 외부 홈 속에 전자회로가 통합된 상태를 도시한 도면.

도 13은 본 발명에 따른 안테나의 상세한 실시 예를 도시한 도면.

도 14는 도 13에서 예로 취해진 안테나에 관하여 선택된 주파수 대역의 함수로서의 매칭의 시뮬레이션을 도시한 그래프.

도 15는, 방위(azimuth) 및 고도(elevation)에서의, 상기 주파수 대역의 다른 주파수에 대한 도 13의 안테나의 송신 패턴의 시뮬레이션을 도시한 그래프.

도 16은 방위 평면에서 도 13의 안테나에 대한 매칭 및 이득 측정값을 도시한 그래프.

도 17은 본 발명에 따른 안테나의 두 번째 상세한 실시 예를 도시한 도면.

도 18은 도 17에서 예로 취해진 안테나에 관하여 선택된 주파수 대역의 함수로서의 매칭의 시뮬레이션을 도시한 그래프.

도 19는, 방위 및 고도에서의, 상기 주파수 대역의 다른 주파수에 대한 도 17의 안테나의 송신 패턴의 시뮬레이션을 도시한 그래프.

도 20은 방위 평면에서 도 17의 안테나에 대한 매칭 및 이득 측정값을 도시한 그래프.

도 21은 본 발명에 따른 안테나의 세 번째 상세한 실시 예를 도시한 도면.

도 22는 방위 평면에서 도 21의 안테나에 대한 매칭 및 이득 측정값을 도시한 그래프.

뒤따르는 설명에서, 말초(distal)라는 용어는 안테나의 중심과 관련한 의미를 갖게 됨을, 곧 알게 될 것이다.

나아가, 독해를 단순화하기 위하여, 종축(Z)은 수직축과 정렬되며, 따라서 도면에 나타나는 축(X)은 수평축과 정렬된다고 가정된다.

도 1에 관련하여, 우리는, 본 발명의 실시예에 따른 초광대역 안테나(1)의, 종축(Z)을 포함하는 평면 위에서의 단면을 도시했다.

이 안테나(1)는

수평축(X)을 포함하며 종축(Z)에 수직인 평면에 관하여 서로 반대 측에 위치하는 두 개의 동일한 형상화된 표면(3)(4)을 포함한다.

구역(2)은 이러한 두 개의 형상화된 표면 사이에 형성된다.

따라서, 구역(2)은 일반적으로 두 개의 대면하는 형상화된 표면(3)(4)에 의해 완벽하게 범위가 정해지는 외관(outline)을 보여준다.

이 실시예에서, 두 개의 대면하는 형상화된 표면(3)(4)은 각각 상향 및 하향 으로 개방된 포물선 형상의 윤곽(C)을 갖는다.

그러나, 선택된 윤곽이 무엇이든 간에 항상, 구역(2)에 존재하는 전자기장이, 이 구역의 중앙 영역에 공급되는 신호(5)가 방위 평면에서 전파되도록 허용함과 더불어 가능한 한 일정한 주파수의 이득을 갖도록 하는, 특성을 구비하는 형상으로 배열된다.

바꿔 말하면, 이러한 두 표면(3)(4)의 윤곽 및 치수는 구역(2)의 전자기장을 제어하도록 설계되어, 안테나가 일반적으로, 방향 또는 방위 평면을 따라, 선택된 전 주파수 대역에 걸쳐 가능한 한 일정한 이득을 나타내도록 한다.

본 발명에 따르면, 가능한 한 일정한 이득이라 함은 적어도 fmax/fmin=5 보다 큰 통과 대역(passband)에 전반에 걸쳐 그 변화가 1.5 dB 이하로 유지되는 이득을 의미함을 알게 될 것이다.

결과로서, 본 발명에 따르면, 형상화된 표면들의 윤곽(C)은 안테나 설계에서 자유도(매개변수)를 나타낸다.

이 양태는 이후 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1로 돌아가서, 수평축(X)은 이러한 두 표면(3)(4)에 대한, 그러므로 구역(2)에 대한 대칭축에 대응한다.

다시 더욱 일반적으로, 안테나, 또는 적어도 두 개의 형상화된 표면은, 구체적으로, 방위 평면에서의 안테나의 송신 패턴에 고도의 균등성을 달성하는데 기여하는, 수직축(Z)에 대한 회전 대칭을 갖는다.

안테나는 또한, 구역(2)의 중앙 영역에 신호(5)를 공급할 수 있고, 수직 축(Z)에 평행하게 연장되는, 전형적으로 동축선인, 공급 수단(6)을 포함한다.

이 공급 수단의 일 부분은 대략 형상화된 표면(4)의 중심에 생성되는 오리피스를 통하여 수직으로 통합된다.

이 방식으로, 공급 수단(6)은 안테나의 바닥에서 외부로부터 구역(2)의 중심 영역에 도달할 수 있다.

그리고, 도 1에 구체적으로 도시된 바와 같이, 따라서 공급 수단은 중앙 영역에 국부적인 방법으로 신호(5)를 공급할 수 있다.

다시 더욱 정확하게, 공급 수단(6)은 또한 형상화된 표면(3) 아래의 중심에 위치하는 국부적 매칭 수단(7)과 밀접하게 접촉하도록 구역(2)의 중앙 영역을 관통한다.

결과로서, 매칭 수단(7)은 대략 관통 오리피스와 대면하도록 위치하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 매칭 수단(7)은 관통 오리피스의 방향에서 표면(3)으로부터 투영되는 원통형 스터브 형상으로 형성된다.

이와 같은 매칭 수단은, 여전히 작은 치수를 유지하는 가운데, 구역(2)과 공급 수단(6) 사이에서 신호의 전이를 국부적으로 돕기 위하여 사용된다.

도 2는 구역(2)의 중앙 영역을 상세히 도시한 종단면도이다.

스터브(7)는 각각 d 및 h로 표시된 직경과 높이를 갖는다는 것을 상세한 설명의 남은 부분에서 간단히 확인될 것이다.

또한 관통 오리피스의 상단과 스터브(7)의 하단 사이에 수직축을 따라 길이 e의 변경가능한 공간이 존재한다는 것을 기억하게 될 것이다.

이전에 언급한 바와 같이, 여기서 비 제한적인 예로서 도시되는, 공급 수단은 스터브(7)의 하단에 연결되는 중심 코어(6") 및 형상화된 표면(4)에 전기적으로 연결되며 중심 코어(6")를 둘러싸는 주변 전도체(6': peripheral conductor)(스크린)를 포함하는 동축선(6)이다.

이 점에 있어서, 형상화된 표면(3)(4)은 얇은 층(coat)의 전도성 물질로 덮이고 함께 송신 요소를 형성한다는 것을 알아야 한다.

지금부터 구역(2)이 더욱 상세하게 설명될 것이다.

이 점에 있어서, 도 3은 본 발명의 바람직한 변형을 도시한다.

여기서, 우리는 구역(2)이 전체적으로 단일 블록의 재료(10)로 채워진 두 개의 안테나를 나타내었다.

이 단일 블록(10)은 그러므로, 중앙 영역으로부터 형상화된 표면(3)(4)의 말초 엣지(distal edge)에 의해 결정되는 안테나의 말단(extrimity)까지, 수직축(Z)에 둘레에 놓여 있다.

안테나의 일 측면에서 공기와 접촉하도록 위치하게 되는 단일 블록(10)의 표면은, 그 윤곽이 안테나 설계에서 자유도(매개변수)로서 역할을 할 수 있는, 단면(T)을 구성한다.

또한 이 변형에서, 두 개의 형상화된 표면(3)(4)은 각각 단일 블록의 재료(10)의 상하 표면이며, 단지 하나의 단일 물리적 부품만이 존재한다는 것을 확인하게 될 것이다.

따라서, 구역(2)의 부피의 본질은 단일 블록의 재료(10) 자체의 부피에 의해 결정되는 어느 범위까지 이다.

매칭 수단(7) 및 단일 블록의 재료(10)는 또한 하나의 단일 부품을 구성한다는 것을 알게 될 것이다.

다른 변형에서, 두 개의 형상화된 표면(3)(4)은 각각, 두 개의 독립적인 물리적 부품에 의한 것인, 두 개의 분리된 요소(3')(4')에 의해 형성된다.

구역(2)은 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 전체적으로 공기로 채워진다.

이 경우에, 수단(10')이 서로 반대방향인 두 요소(3')(4')를 고정하기 위하여 상기 구역(2)에 제공된다.

이러한 고정 수단(10')은 예를 들어, 수직축(Z) 둘레에 분포되고 그 말단이 요소(3')(4')에 고정되는, 스페이서들 및/또는 로드들 일 수 있다.

구역(2)은 또한 공기 및 단일 블록의 재료(10)로 구성될 수 있다.

비 제한적인 예가 도 5에 제공된다.

여기서, 단일 블록의 재료(10)는 공기와 접촉하는 두 개의 단면(T)(T')을 갖는다.

더욱 정확하게, 단일 블록의 재료(10)는 안테나의 외측면을 구성하는 외측 단면(T), 및 적어도 부분적으로 구역(2)의 중앙 영역을 포함하는 내측 단면(T')을 갖는다.

따라서, 수평 단면에서 보이는, 단일 블록(10)은 수직축(Z) 둘레에 위치하는 고리에 대응한다.

내측 단면(T')은 공기를 수용하지만, 본 발명은 또한, 바람직하게 절연 특성 을 갖는, 다른 가스를 수용할 수 있도록 허용한다.

유익하게, 단일 블록(10)은 두 개의 분리된 요소(3')(4')에 대한 지지대(support)를 구성한다.

그러나, 또한 상기한 로드들이나 스페이서들과 같은 고정 수단(10')(도 5에 도시 안됨)으로 안테나의 강성을 강화하도록 할 수 있다.

이상의 상세한 설명에서 확인할 수 있는 바와 같이, 설계자는 그러므로 이미 주어진 세트의 설계 명세서에 따른 UWB 안테나의 설계에서 상당한 유연성을 갖는다.

그러나 본 발명에 따른 안테나는 더욱 많은 수의 자유도(매개변수)를 제공한다.

이전에 언급한 바와 같이, 하나의 기초적인 자유 매개변수는 형상화된 표면(3)(4)의 변화하는 윤곽(C, C)으로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 종단면에서, 적어도 이러한 윤곽(C, C')의 한 부분은 다음으로부터 선택되는 형상을 갖는다.

a. 직선형,

b. 종축에 수직이며 수평축을 포함하는 평면에 관하여 오목형,

c. 종축에 수직이며 수평축을 포함하는 평면에 관하여 볼록형.

따라서, 각각의 두 표면(3)(4)은 병렬 배치인 표면의 몇몇 부분들로 이루어지며, 이러한 부분들은 그 형상이 순서대로 다른 윤곽을 갖는다.

당연히, 이러한 두 형상화된 표면이 전체적으로 이상에서 열거한 형상들 중 하나의 윤곽을 가질 수 있는 것은 배제되지 않는다.

이는 또한 첨부된 도면들에 의해 일반적인 방법으로 도시된다.

예를 들어, 도 1 및 도 3은 수평축(X)에 관하여 대칭인, 전체적으로 수평축에 관하여 볼록 포물선 형상인 윤곽(C)을 갖는, 두 개의 형상화된 표면을 보여준다.

도 3a는 구체적으로 윤곽(C)이 변곡점을 포함한다는 점에서 도 3b와 다르다.

도 6에서, 표면들(3)(4)은, 구체적으로 도 1에 도시한 바와 같이 상방 및 하방으로 개방된, 그러나 일반적으로 다른 곡률을 갖는 포물선 형상인 윤곽(C, C)을 포함한다.

그리고, 표면(4)의 윤곽(C)과 대조적으로, 구체적으로 표면(3)의 윤곽(C')은 변곡점을 포함한다.

도 7은 형상화된 표면(3)의 윤곽(C')이 말초 단부에서 수평이 될 정도로 바깥으로 젖혀지는 안테나의 예를 보여준다.

이러한 직전의 두 도면 및 도 8에 도시한 바와 같이, 설계자는 또한 표면들(3)(4)의 윤곽(C, C')의 대칭이 의무적이지 않다는 사실과 함께 작업할 수 있음을 볼 수 있다.

도 6 내지 도 8에서 제공되는 예에서, H 및 H'은 각 표면(3)(4)의 윤곽(C, C')의 높이에 관련된다.

의문인 높이는 윤곽의 일 말초 단부와 상기 수직축에 위치하는 그 중심 사이의 수직축 위에서 투영되는 거리에 대응하는 것으로 이해된다.

부가적으로, R 및 R'은 각 표면의 반경에 관련된다. 마지막으로, S는 두 개의 형상화된 표면(3)(4)을 이격시킨 최소거리, 또는 구역(2)의 중심에서 이러한 두 개의 표면을 이격시킨 실제 거리에 관련된다.

이러한 정의의 관점에서, 도 8의 안테나는 다음과 같은 시스템에 의해 결정된다.

(C')≠(C), H'〉H, R'〈R

동일한 사상에서, 도 6의 안테나는 다음과 같은 시스템에 의해 결정된다.

(C')≠(C), H'=H, R'=R

그리고, 도 7의 안테나는 다음과 같은 시스템에 의해 결정된다.

(C')≠(C), H'〉H, R'〉R

당연히, 적어도 매개변수 H, R 및 윤곽 C 중 하나가 변화함에 의해, 용도가 대면하는 표면들(3)(4)의 윤곽에서 비대칭으로 만들어지는, 다른 가능한 시스템이 존재한다.

설계자에게 제공되는 다른 자유 매개변수는 단일 블록의 재료(10)의 단면 또는 단면들(T, T')의 변화하는 윤곽으로 이루어진다.

형상화된 표면(3)(4)의 윤곽(C, C')과 마찬가지로, 단면 또는 단면들(T, T')의 윤곽의 적어도 일 부분은, 종단면에서, 다음으로부터 선택되는 형상을 갖는다.

a. 직선형,

따라서, 단면은 병렬 배치인 단면의 몇몇 부분들로 이루어지며, 이러한 단면의 부분들은 그 형상이 순서대로 다른 윤곽을 갖는다.

당연히, 단면이 전체적으로 이상에서 열거한 형상들 중 하나의 윤곽을 가질 수 있는 것은 배제되지 않는다. 구체적으로 도 3 내지 도 8을 참조하는, 비 제한적인 예로서, 외측 및/또는 내측 단면의 윤곽은 그러므로, 전체적으로, 직선형일 수 있으며, 종축에 관하여 경사지거나 그렇지 않을 수 있고(예를 들어, 도 3, 도 5, 도 6, 도 7 및 도8), 외측을 향해 굴곡지거나(도 9), 내측을 향하여 굴곡질 수 있다(도 10).

설계자에게 제공되는 또 다른 자유 매개변수는, 구역(2)에서 전자기장의 특성을 제어하는데, 말하자면, 구체적으로 송신 패턴의 형태, 지향성(directivity) 값 또는 분극(polarisation) 등과 같은 안테나의 송신 특성을 제어하는데, 더욱 기여할 수 있도록 하기 위하여 단일 블록(10)의 단면에 적어도 하나의 전도성 패턴(11)을 갖도록 하는 능력이다.

예를 들어, 도 11에서, 몇몇의 전도성 패턴이 안테나의 외측 단면(T)에 프린트된다.

또 다른 자유 매개변수는, 형상이나 치수(d 및/또는 h)를 수정함에 의해, 스터브(7)의 기하학적 형상을 변경하는 것으로 이루어진다.

비 제한적인 예로서, 스터브는 종단면에서, 바닥에 최단변이 있는, 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 안테나의 부가적인 장점을 도시한다.

실제로, 안테나는 멀지 않은 위치에 전자회로(12)를 받아들일 수 있도록, 그리고 송신 중에 전자기장으로부터 보호할 수 있도록 배열될 수 있다.

바람직하게, 전자회로(12)는 안테나에 가능한 한 가깝게 위치하게 되어, 또한 결과적으로 신호 대 노이즈 비(signal-to-noise ratio)의 최적화를 이룬다.

도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 외부의 홈(13) 속에 통합된다.

안테나를 아래에서 봤을 때, 이 비 제한적인 예에서, 제2 형상화된 표면(4)의 윤곽(C)의 오목형상에 의해 형성되는 홈에 대응한다.

이제부터 우리는 도 3의 안테나와 같은 본 발명에 따른 안테나의 생산 과정을 나타낼 것이다.

이 과정은 우선 단일 블록의 재료(10)의 성형에 근간을 둔다.

재료의 선택이 또한 안테나 설계에 대한 자유 매개변수를 구성함을 알게 될 것이다.

일반적으로, ε_r이 비교적 1에 가깝고 tg(δ)가 가능한 한 최소의 값인, 전기적 특성을 갖는, 바람직하게 폼 또는 플라스틱 유형의 절연재료를 하도록 제안된다(ε_r은 비유전율이며, tg(δ)는 본 발명에서 바람직하게 10^- ³인 유전손실 탄젠트 이다.).

단일 블록(10)의 성형은 적절한 선택의 재료를 기계가공(machining)하거나 주조(molding)하는 방식으로 수행될 수 있다.

성형이 완료되면, 선택적인 금속 코팅이, 형상화된 표면(4) 뿐만 아니라, 매 칭 스터브(7)가 생성된 형상화된 표면(3)의 모든 윤곽화된 표면에 실행된다.

단지 하나의 원형 저항이 형상화된 표면(40) 위의 동축선(6)과의 연결부에 위치하게 된다. 상기 금속 코팅은, 예를 들어, 전도성 도료의 증착 또는 금속의 전기화학적 증착에 의해 실행될 수 있다.

이 점에 있어서, 단일 블록 지지대(10)의 단면(T)은 부분적으로 비금속으로 코팅됨을 알게 될 것이다.

마지막으로, 동축선이 이어서 안테나에 연결될 수 있다.

이 경우에, 납땜에 의하거나 전도성 접착제에 의한 전기적 연속성이 일차적으로 저항에 위치한 주변 전도체(6')와 표면(4) 위의 금속 코팅층 사이에 제공되어야하며, 이차적으로 동축케이블의 중심 전도체(6")와 매칭 스터브(7)의 바닥부분 사이에 제공되어야 한다.

상기한 바로부터 이해되었을 것처럼, 그 다음에 중심 코어(6")는 높이 e의 작은 구멍을 통해 단일 블록의 절연 재료를 관통한다.

이 생산 과정은 실시하기 매우 쉽고 낮은 비용의 장점을 갖는다.

기술적 재현성에 관련하여, 안테나를 구성하는 모든 요소가 그 위에 생성되는 단지 하나의 단일 부품은, 이러한 요소들의 배치 및 특히 두 형상화된 표면(3)(4) 사이에서의 공간배치와 정렬 전반에 걸쳐, 수행되어야 할 고도의 제어를 가능하게 한다.

지금부터 우리는, 이러한 예들로 결과적으로 발생하는 성능 뿐만 아니라, 다소 상세한 본 발명의 실시예들을 나타낼 것이다.

도 13은, Rc=32.5mm의 곡선 반경을 갖고, 서로에 대하여 대칭이며, 치수 H=13mm 이고 R=26mm이며, 둘 사이에 S=3mm 의 고정된 공간을 갖는, 두 개의 구면형 캡(caps)으로 구성되는, 첫 번째 예의 UWB 안테나를 도시한다.

이러한 두 개의 캡의 말초 단부가 만나는, 안테나에 나타나는 단면(T)은 이때 반경 R=26mm 및 높이 2H+S=29mm 의 원통형 단면에 대응한다.

부분적으로, 매칭 스터브(7)는 h= 2.5mm 의 높이와 d=3.5mm 의 직경을 갖는 원통형의 기하학적 형상을 갖는다.

공급 수단(6)과 관련하여, 보유한 해결책은, 50Ω의 특성 임피던스를 갖는, 표준 테플론 동축 케이블을 사용하는 것이다.

단일 블록의 절연 재료(10)는, 5GHz에서 측정되었을 때 ε_r=1.11 및 tg(δ)=7.10^- ⁴ 의 전기적 특성을 갖는 폴리메타크릴레이트 이미드 폼(polymethacrylate imide foam)이다.

이 경우에서, 이 재료(10)(예를 들어, 단일 블록의 폼)는 단일 부품에 표면들(3)(4)과 매칭 요소(7)를 포함하는 조립체를 총체적으로 생성하기 위하여 마이크로 밀링(micro-milling)에 의해 가공되었다.

안테나의 전도성 구역의 선택적인 금속 코팅에 관련하여, 코팅은 은-기반 금속성 도료의 직접 증착으로 재료(10)에 수행된다.

이 안테나의 작동에 관련하여, 시뮬레이션 수행이, 시간 영역(domain)에서 작동하는 전자기적 CAD 응용프로그램의 도움으로 수행된다.

도 14에 나타나는, 반사계수(39)의 시뮬레이션은 이런 안테나의 매칭 레벨이, 예로서 여기서 고려되는 3.1GHz 내지 10.6GHz의 주파수 대역 전반에 걸쳐 항상 -10dB 이하의 만족스러운 값이라는 것을 강조한다.

부가적으로, 도 15는 전체 대역폭 전반에 걸쳐 분산된 몇몇의 주파수에 대한 방위 및 고도에서의 송신 패턴을 제공한다(즉, 3.1GHz, 5.0GHz, 8.5GHz 및 10.6GHz)

이 경우에, 안테나의 송신이, 주파수 함수로서 방위 평면에서 약간의 이득 값 분산을 갖는, 실제로 방위 평면에서 전방위적 유형이다(이전의 주파수 값에 대하여 각각 0.6dBi, -2.4dBi, 1.1dBi, 2.4dBi 및 1.7dBi)

안테나 성능 시뮬레이션의 초기 단계(initial phase)에 이어서, 거리 D 만큼 떨어져 있는 본 발명에 따른 두 안테나 사이에서 간단한 연결 성능의 기반 위에서 그리고 방위 평면에서 측정이 수행되는 가운데, 몇몇의 모델(prototype)이 매칭 및 전송에 의해 생성되었고 특징지어졌다.

Pr=Pe.G² ^.(λ/4πD)²

여기서, λ는 파장이고, Pr은 수신 출력(received power)이며, G는 안테나의 이득이며, 그리고 Pe는 전송 출력(transmitted power)이다.

연결 성능에 대한 일반적인 방정식으로부터, 이때, 이 방위 평면에서, 주파수 함수로서의 안테나의 실험적인 이득 값을 추론할 수 있도록 하고, 이를 이론으로부터 얻어지는 값과 비교할 수 있도록 한다.

매칭 및 이득 값에 대응하는 실험적인 결과는 3.1GHz 내지 10.6 GHz의 작동 대역 전반에 걸쳐 시뮬레이션 된 성능을 뒷받침한다.

구체적으로 도 16을 참조하면, 매칭 레벨(40)이 작동 대역 전체에 걸쳐 -10dB 이하로 항상 유지된다.

주파수 함수로서의 방위 평면에서의 이득 값에 관하여, 측정된 곡선(41)은 다중경로의 존재와 관계되는 파동 효과(ripple effect)를 나타낸다.

이들은 평가(characterisation)가 반향이 없는 챔버(anechoic chamber)에서 수행되지 않는다는 이유로 존재한다.

그러므로 이득으로 얻어진 결과는 정량적이기보다는 더욱 정성적이다.

그럼에도 불구하고, 즉 3.1GHz 내지 10.6 GHz의 관심 대역에 걸쳐, 측정된 값은, 시뮬레이션과 일치하는, -2.5 dBi 내지 2.5 dBi의 범위 내에 유지된다.

본 발명에 따른 안테나의 두 번째 상세한 실시 예가 도 17에 도시된다.

이 경우는, 그의 요소(3)(4)가 수평축에 관하여 비대칭이지만 종축(Z)에 대하여 회전 대칭을 갖는 소형 UWB 안테나이다.

도 18은 작동 주파수의 함수로서의 이 안테나의 반사계수(42)를 보여준다.

이 계수(42)는, 즉 3.1GHz 내지 10.6 GHz의, 전체 대역에 걸쳐 -10dB 이하의 레벨을 유지한다는 것이 관찰될 수 있다. 부가적으로, 도 19는, 첫 번째 실시예의 경우에서 유지되는 것처럼 동일한 주파수들에 대한, 방위 및 고도에서의 송신 패턴을 나타낸다(즉, 3.1GHz, 5.0GHz, 8.5GHz 및 10.6GHz).

안테나로부터의 송신이, 주파수 함수로서, 이 평면에서의 이득 값에서 약간 의 변화와 관련되는, 방위에서 여전히 전방위적 유형이다는 것이 다시 확인될 수있다(이전의 언급된 주파수에 대하여, 각각 1.5dBi, -0.4dBi, -2.1dBi, 0.5dBi 및 0.5dBi)

실험적 관점에서, 이 안테나에 수행되는 측정은 반사 계수(43)의 측정 레벨이 항상, 3.1GHz 내지 10.6 GHz의 전체 대역에 걸쳐 -15dB 이하이기 때문에, 실제로 조화를 이루게 된다는 것을 보여준다.

주파수 함수로서의 방위 평면에서의 이득 값(44)에 관련하여, 측정된 값은, -2.0 dBi 내지 2.0 dBi의 범위에 걸쳐 작은 변화를 갖는, 시뮬레이션과 다시 일치한다.

마지막으로, 안테나의 세 번째 예가 이하에 간략하게 설명되며, 도 21에 도시된다.

이 안테나의 형상화된 표면(4)은, 형상화된 표면(3)이 단부에서 바깥으로 젖혀져 뒤집어 놓은 종(inverted bell)과 같이 성형되는 윤곽을 갖는 가운데, 구면형 캡 형상으로 이루어진다.

방위 평면에서의 매칭 및 이득에 관한 실험적 측정값이 도 22에 제공된다.

반사 계수(50)는 항상, 3.1GHz 내지 10.6 GHz의 전체 작동 대역에 걸쳐 -12dB 이하임을 확인할 수 있다. 이 안테나는 그러므로, 이전의 안테나의 경우와 같이, 매우 만족스럽게 조화를 이루게 된다.

이득(51)과 관련하여, 이는, 그 값이 실제로 항상 -1.5 dBi 내지 1.5 dBi 의 범위 내에 유지되는 것처럼, 주파수와 함께 매우 조금 변화한다는 것을 확인할 수 있다.

결과로서, 이 세 번째 실시예는 만족스러운 성능 및 구체적으로 매우 적당한 부피를 제공할 수 있도록 한다.

실제로, 이 안테나의 부피는, 이전에 설명한 첫 번째 실시예에 의해 점유되는 부피가 61.6cm³ 가운데, 단지 37.7cm³ 이다. 이 예에서 선택되는 유형의 안테나에 의해 점유되는 부피를 더욱더 줄이기 줄이고자 하는 경우에는, 여전히 만족스러운 성능, 구체적으로 고려되는 대역에서 항상 -9dB 이하인 반사 계수, 및 -2.0 dBi 내지 2.0 dBi의 범위에 걸쳐 주파수와 함께 작은 변화를 또한 나타내는 방위 평면에서의 이득을 달성하는 가운데, 첫 번째 실시예에 비하여 70%가 감소한 것인 17.7cm³ 의 부피를 갖는 안테나를 생성하는 것이 가능했음을 알아야 할 것이다.

이 안테나는 또한 유익하게 소형이다는 것을 알 수 있을 것이다. 당연히, 본 발명은 도면에 나타나고 이상에서 설명한 실시 형상에 어떤 식으로든 제한되지 않는다.

결론적으로, 본 발명은 매우 높은 정도의 설계 유연성을 제공하며 변화하는 설계 명세서를 만족시키도록 사용될 수 있는 초광대역 안테나를 제안한다.

이와 같은 안테나는 그러므로 군용 및 민간용(일반용 또는 전문가 사용을 위해)으로 모두 사용될 수 있다.

비 제한적인 예로서, 컴퓨터, 일반 또는 이동 전화, 프린터, 텔레비전 세트, CD-ROM 드라이브 등과 같은 다양한 장비에서, 또는 더욱 일반적으로 무선 통신이 사용되는 어떠한 장치에서, 하나 이상의 본 발명에 따른 안테나가 장착되는 것을 예상할 수 있을 것이다.

*참조문헌 목록*

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제 1 표면, 제 2 표면 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면에 의해 적어도 일부가 형성된 구역을 포함하는 송신 요소로서, 상기 제 1 표면은 안테나의 종축에 수직이고 상기 안테나의 수평축을 포함하는 평면에 관하여 상기 제 2 표면의 반대 측에 위치하고, 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 안테나의 상기 종축에 대한 회전 대칭을 가지고, 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 소정의 주파수 대역에 걸쳐 실질적으로 일정한 이득을 제공하도록 구성된 윤곽 및 치수를 가지고, 상기 제 1 표면은 오목형 및 볼록형 중 적어도 하나이고, 상기 제 2 표면은 오목형 및 볼록형 중 적어도 하나인, 상기 송신 요소;

상기 구역의 적어도 일부로 연장되고, 상기 구역으로 신호를 공급하도록 구성된 피더 (feeder); 및

상기 피더를 상기 구역과 커플링시키도록 구성된 매칭 요소를 포함하는, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 피더의 적어도 일부가 상기 안테나의 상기 종축과 평행한, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 매칭 요소는 상기 제 2 표면에 장착되고 상기 제 1 표면을 향해 확장된, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 표면은 상기 피더를 수용하도록 구성된 오리피스 (orifice) 를 포함하는, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 피더는 중심 코어 및 주변 전도체 (peripheral conductor) 를 가지는 동축 케이블을 포함하는, 초광대역 안테나.
제 33 항에 있어서,

상기 중심 코어는 상기 매칭 요소와 접촉하도록 구성된, 초광대역 안테나.
제 33 항에 있어서,

상기 주변 전도체는 상기 제 1 표면과 접촉하도록 구성된, 초광대역 안테나.
제 35 항에 있어서,

상기 제 1 표면은 전도성 물질의 층 (coat) 을 포함하는, 초광대역 안테나.
제 36 항에 있어서,

상기 전도성 물질의 층은 전기화학적 증착 또는 전도성 도료 중 적어도 하나에 의해 적용된, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 구역의 적어도 일부는 공기로 채워진, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 구역의 적어도 일부는 블록의 재료를 포함하고, 상기 블록의 재료는 상기 안테나의 상기 종축에 관하여 대칭인, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 블록의 재료는 고리-형상인, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 블록의 재료는 상기 안테나의 제 1 측면 및 제 2 측면을 형성하는, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 블록의 재료의 상기 종축에 관한 단면은 직선형, 오목형 또는 볼록형인, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 블록의 재료는 상기 제 1 표면 및 상기 제 1 표면을 형성하는, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 블록의 재료는 폼, 플라스틱 또는 세라믹 중 적어도 하나로부터 형성된 절연 재료를 포함하는, 초광대역 안테나.
제 44 항에 있어서,

상기 절연 재료는 약 1 의 비유전율 및 10^-3 보다 작은 유전손실 탄젠트를 가지는, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 블록의 재료는 폴리메타크릴레이트 이미드 폼 (polymethacrylate imide foam) 을 포함하는, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 블록의 재료는 전도성 패턴을 포함하는, 초광대역 안테나.
제 39 항에 있어서,

상기 매칭 요소는 상기 블록의 재료의 일부인, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 표면에 제 1 말단이 장착되고 상기 제 2 표면에 제 2 말단이 장착된 로드를 더 포함하는, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 표면은 변곡점을 포함하는, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

전자회로를 더 포함하는, 초광대역 안테나.
제 51 항에 있어서,

상기 전자회로는, 상기 전자회로가 상기 안테나에 의해 생성된 전자기장으로부터 보호될 수 있도록, 상기 제 1 표면 또는 상기 제 2 표면 중 적어도 하나에서 홈 속에 통합된, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 실질적으로 일정한 이득의 변화는 상기 소정의 주파수 대역에 걸쳐 1.5 dB 이하인, 초광대역 안테나.
제 53 항에 있어서,

상기 소정의 주파수 대역은 최대 주파수 및 최소 주파수를 가지고, 상기 최대 주파수를 상기 최소 주파수로 나눈 몫이 5 가 되는, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 매칭 요소는 원통형의 스터브 또는 사다리꼴 중 적어도 하나를 포함하는, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 표면의 모서리가 상기 수평축에 실질적으로 평행하도록 나팔모양으로 된, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 사이의 최단 거리는 상기 제 1 표면의 중심에서 있는, 초광대역 안테나.
제 29 항에 있어서,

상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 수평축에 대해 대칭인, 초광대역 안테나.
제 1 표면, 제 2 표면 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면에 의해 적어도 일부가 형성된 구역을 포함하는 송신 요소를 형성하는 단계로서, 상기 제 1 표면은 안테나의 종축에 수직이고 상기 안테나의 수평축을 포함하는 평면에 관하여 상기 제 2 표면의 반대 측에 위치하고, 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 안테나의 상기 종축에 대한 회전 대칭을 가지고, 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 소정의 주파수 대역에 걸쳐 실질적으로 일정한 이득을 제공하도록 구성된 윤곽 및 치수를 가지고, 상기 제 1 표면은 오목형 및 볼록형 중 적어도 하나이고, 상기 제 2 표면은 오목형 및 볼록형 중 적어도 하나인, 상기 송신 요소를 형성하는 단계;

상기 구역의 적어도 일부로 연장된 피더 (feeder) 를 상기 제 1 표면에 장착시키는 단계로서, 상기 피더는 상기 구역으로 신호를 공급하도록 구성된, 상기 피더를 장착시키는 단계; 및

매칭 요소를 상기 제 2 표면에 장착시키는 단계로서, 상기 매칭 요소는 상기 피더를 상기 구역과 커플링시키도록 구성된, 상기 매칭 요소를 장착시키는 단계를 포함하는, 초광대역 안테나를 형성하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 안테나에 의해 생성된 전자기장으로부터 보호될 수 있도록, 상기 제 1 표면 또는 상기 제 2 표면 중 적어도 하나에서 홈 속에 전자회로를 통합하는 단계를 더 포함하는, 초광대역 안테나를 형성하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 사이에 로드를 장착하는 단계를 더 포함하는, 초광대역 안테나를 형성하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 구역의 적어도 일부에 절연 재료를 장착하는 단계를 더 포함하는, 초광대역 안테나를 형성하는 방법.
제 62 항에 있어서,

상기 절연 재료는 상기 안테나의 제 1 측면 및 제 2 측면을 형성하는, 초광대역 안테나를 형성하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 제 1 표면에 전도성 물질의 층 (coat) 을 적용시키는 단계를 더 포함하는, 초광대역 안테나를 형성하는 방법.
제 1 표면, 제 2 표면 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면에 의해 적어도 일부가 형성된 구역을 포함하는 송신 요소로서, 상기 제 1 표면은 안테나의 종축에 수직이고 상기 안테나의 수평축을 포함하는 평면에 관하여 상기 제 2 표면의 반대 측에 위치하고, 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 안테나의 상기 종축에 대한 회전 대칭을 가지고, 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 소정의 주파수 대역에 걸쳐 실질적으로 일정한 이득을 제공하도록 구성된 윤곽 및 치수를 가지고, 상기 제 1 표면은 오목형 및 볼록형 중 적어도 하나이고, 상기 제 2 표면은 오목형 및 볼록형 중 적어도 하나인, 상기 송신 요소;

상기 구역에 신호를 공급하기 위한 수단; 및

상기 구역에 상기 신호를 커플링하기 위한 수단을 포함하는, 초광대역 안테나.
제 65 항에 있어서,

상기 제 1 표면은 상기 신호를 공급하기 위한 상기 수단을 수용하도록 구성된 오리피스 (orifice) 를 포함하는, 초광대역 안테나.
제 65 항에 있어서,

상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이에 고정된 거리를 유지하기 위한 수단을 더 포함하는, 초광대역 안테나.
제 65 항에 있어서,

상기 실질적으로 일정한 이득의 변화는 상기 소정의 주파수 대역에 걸쳐 1.5 dB 이하인, 초광대역 안테나.