KR101784501B1 - 고효율 알에프 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 이중 직교 편파를 갖는 송수신 배열 안테나 장치 - Google Patents

고효율 알에프 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 이중 직교 편파를 갖는 송수신 배열 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동일 공간 내 이중 직교 편파를 발생시키고, 송수신이 가능한 고효율 배열 안테나 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 상층, 중층 및 하층 도체 기구물 및 상기 도체 기구물 사이에 삽입되는 유전체 또는 기판을 포함하는 에어스트립 전송선로 구조로 구성하되, 상기 유전체 필름 또는 기판에 구현된 스트립은 내부 도체 기능을 하고, 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물은 전기적으로 단락(short)이 되도록 결합하되, 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물이 유전체 필름 또는 기판을 유지하면서 결합하는 것을 특징으로 하는, 에어스트립 전송선로 구조에 관한 것이다.
본 발명은 상기 에어스트립 전송선로 구조를 이용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치에 관한 것이다.

Description

고효율 알에프 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 이중 직교 편파를 갖는 송수신 배열 안테나 장치{HIGH-EFFICIENT RF TRANSMISSION LINE STRUCTURE AND ITS TRX ARRAY ANTENNA WITH DUAL ORTHOGONAL PUALPOLARIZATION USING THE STRUCTURE}
본 발명은 동일 공간 내 이중 직교 편파를 발생시키고, 송수신이 가능한 고효율 배열 안테나 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 상층, 중층 및 하층 도체 기구물 및 상기 도체 기구물 사이에 삽입되는 유전체 또는 기판을 포함하는 에어스트립 전송선로 구조로 구성하되, 상기 유전체 필름 또는 기판에 구현된 스트립은 내부 도체 기능을 하고, 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물은 전기적으로 단락(short)이 되도록 결합하되, 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물이 유전체 필름 또는 기판을 유지하면서 결합하는 것을 특징으로 하는, 에어스트립 전송선로 구조에 관한 것이다.
본 발명은 상기 에어스트립 전송선로 구조를 이용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치에 관한 것이다.
안테나 편파는 선형 편파(수직 및 수평편파)와 원형편파(좌현 및 우현편파)로 분류되며, 안테나 편파(Polarization)는 방사 전기장의 정해진 운동 특성을 나타내는 무선 전파 자원으로 최근에 고속 데이터 무선 통신 시스템에 동적으로 많이 활용되고 있다.
안테나를 통해 고주파 신호를 송수신할 경우 안테나 편파의 특성에 따라 송신 신호의 전력이 수신 장비 수신 레벨에 영향을 줄 수 있다. 즉 송신 안테나의 편파가 수직편파이면 수신 안테나도 수직편파로 신호를 수신하여야 최대 전력을 수신할 수 있다. 만약 수신안테나가 수평편파이면 수신 레벨은 현저히 떨어지게 된다.
또한, 송신 안테나가 수평편파인 경우도 동일한 특성을 나타내며, 원형편파의 경우도 좌현/우현 편파에 따라 신호 수신 레벨의 특성을 좌우하게 되므로, 종래 기술에서는 한개의 안테나로 모든 편파를 구현하기 어려웠다.
한편, 본 출원인은 특허 제10-2015-0026290호(고효율 알에프 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 응용부품)를 통해 종래의 마이크로스트립 전송선로 구조의 문제점인 높은 삽입 손실, 높은 가격 및 무겁고 큰 부피 등을 극복할 수 있는 최적의 전송 선로 구조와 상기 선로 구조를 이용한 응용부품을 구현한바 있다.
상기 발명을 기반으로 종래에 고주파 신호를 유선으로 전송하기 위한 선로 구조를 도 1 내지 도 2를 통해 간략하게 설명한다.
종래에 고주파 신호를 유선으로 전송하기 위한 선로 구조는 매우 다양한 방법이 있는데 이중에서 가장 많이 사용되고 있는 전송 선로 구조는 도 1에 보여지는 바와 같이 (a)마이크로스트립 전송 선로 구조, (b)스트립 전송 선로 구조, (c)동축 전송 선로 구조 그리고 (d)도파관 전송 선로 구조가 있다.
그런데 도파관 전송 선로 구조를 제외한 전송 선로 구조는 내부 도체를 유지하기 위하여 고가의 유전체 또는 자성체 물질을 사용하며, 이로 물질은 손실 특성을 가지며 이로 인하여 급전 손실 특성이 나빠지게 된다.
한편 (d)도파관 전송 구조는 일반적으로 도파관 내부를 공기 매질을 사용하므로 저손실 고주파 회로 및 배열 안테나 설계가 가능하다. 그러나 도파관 전송 구조는 매우 부피가 크고 무거우며, 가격이 비싸다. 또한 주파수 별 요구하는 도파관의 크기가 정해지므로 낮은 대역 배열 안테나 설계시에는 무겁고, 부피가 큰 배열 안테나를 설계하여야 하는 문제점이 있다.
도 2는 이상적으로 요구되는 저손실 에어스트립 전송선로 구조로서, 전송선로의 외부는 접지 도체(50, 60)로 둘러싸여지고, 내부는 신호 도체(52, 62)와 공기 매질(51, 61)로 이루어진다.
도 2 (a)의 타원형 단면, 도 2 (b)의 직사각형 단면을 갖는 전송 선로 구조가 사용 가능하나 설계 및 제작 측면에서 고려할 때, 직사각형 단면이 더 편리하다. 그러나 저손실 전송 선로 구조를 위해서는 내부를 공기 매질로 하여야 하는데 실제적으로 내부 도체를 일정한 위치에 고정하기가 불가능하다.
이하, 본 발명과 관련된 선행기술에 대하여 간략하게 살펴본다. 등록특허 10-0764604호에는 접지판을 가진 비방사 마이크로스트립 선로에 대해 기재되어 있다.
상기 기술을 살펴보면, 유전체 기판(13) 위에 동박의 스트립 선로(12)를 포토에칭 기법으로 제작하고, 스트립 선로(12) 좌우에 그라운드 접지판(10, 11)과 맞닿은 부분에 접지판용 동박 패턴(14)을 형성하고 스루홀(15)을 가공한 것이 기재되어 있다.
이는 기본적으로 비방사를 수행하기 위해 접지판을 유전체기판과 맞닿게 하되, 일부 전송손실을 줄이기 위하여 스루홀(15)을 가공한 것에 특징이 있다.
그러나 상기 기술은 신호의 비방사를 주요한 목적으로 하기 때문에 유전체기판이 접지면과 맞닿게 되고, 신호의 전달 목적이기 때문에 유전율이 높은 기판을 사용할 수 밖에 없게 된다.
또한, 상기 기술은 단일편파 안테나로서, 이중편파 안테나를 구현할 경우에는 급전부의 각 신호를 구분하기 위해서 다수의 적층형 구조로 형성되어야 하는데 상기 다수의 적층형 안테나는 회로가 복잡하고 안테나의 효율이 저하되며 안테나의 크기, 무게 및 비용이 증가하는 문제점이 생길 수 있다.
따라서, 방사목적으로 사용될 수 있도록 낮은 유전율을 갖는 기판에 스트립을 형성하고 기판을 외곽 구조에 고정하면서도 낮은 전송 손실을 갖는 고효율 알에프 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 이중 직교 편파를 갖는 송수신 배열 안테나 장치가 필요하다.
등록특허공보 제10-0764604호(2007.10.19.)
본 발명의 목적은, 종래의 전송선로 구조의 문제점인 높은 삽입 손실, 높은 가격 및 무겁고 큰 부피 등을 극복할 수 있는 최적의 전송 선로 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 상기 최적의 전송 선로 구조를 이용하되 송수신이 가능한 이중 직교 편파를 갖는 송수신 배열 안테나 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 이중 직교 편파를 송수신하기 위해 각 편파의 송수신이 용이할 수 있도록 도체 기구물의 슬롯 구조를 최적화하여 적용하는 데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 고효율 알에프 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치는 상층, 중층 및 하층 도체 기구물 및 상기 도체 기구물 사이에 삽입되는 유전체 또는 기판을 포함하는 에어스트립 전송선로 구조로 구성하되, 상기 유전체 필름 또는 기판에 구현된 스트립은 내부 도체 기능을 하고, 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물은 전기적으로 단락(short)이 되도록 결합하되, 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물이 유전체 필름 또는 기판을 유지하면서 결합하는 에어스트립 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 이중 편파 송수신 배열 안테나 장치를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 종래의 전송선로 구조의 문제점인 높은 삽입 손실, 높은 가격 및 무겁고 큰 부피 등을 극복할 수 있는 최적의 전송 선로 구조를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 도체 기구물의 슬롯 구조를 최적화하여 이중 직교 편파의 송수신이 용이하도록 하는 효과를 보유하고 있다.
또한 본 발명은 고주파 전송 매질을 대부분 공기로 이용하므로 전송 손실을 최소화할 수 있는 효과를 보유하고 있다.
도 1은 종래 고주파 전송선로 구조를 서술하기 위한 도면이다.
도 2는 이상적인 형태의 에어스트립 전송선로 구조를 서술하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전송선로 구조의 일예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전송선로 구조의 일예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전송선로 구조의 일예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조를 적용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조를 적용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치의 예로서 2x2 배열 안테나의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조를 적용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치의 지향성 특성을 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전송선로 구조의 일예를 도시한 도면이다. 도 3은 얇은 유전체 필름(101b 및 101c)을 사용하여 내부 신호 도체(102a 및 102b)를 구현한 에어스트립 전송 선로 구조를 보여준다. 얇은 유전체 필름(101b 및 101c)을 외부 도체 내부에 일정하게 유지하기 위하여 외부 도체를 하층 외부 도체(100a)와 중층 외부 도체(100b) 및 상층 외부 도체(100c)로 분리하고 그 사이에 얇은 유전체 필름(101b 및 101c)을 삽입한 후 하층 외부 도체(100a)와 중층 외부 도체(100b) 및 상층 외부 도체(100c)로 지지한다.
전송 선로의 특성 임피던스 값은 내부 신호 도체(102a 및 102b)의 선 폭(W), 외부 도체의 내부 벽으로부터 거리 변수(B1, B2, Ws1, Ws2)를 조절하여 결정된다. 파장에 비하여 매우 작은 얇은 유전체 필름을 사용할 경우, 전송 선로의 매질의 대부분은 공기로 간주될 수 있으므로 전송 선로의 삽입 손실은 최소화된다.
즉 도 3에 사용되는 유전체 필름의 두께가 파장에 비하여 매우 작을 경우에는 상층, 중층 및 하층 도체는 근사적으로 서로 전기적 단락(short)된 것처럼 간주될 수 있다.
바람직하게, 유전체 필름의 두께는 동작 주파수에서 0.01 파장 이하로 형성함으로써 전기적 단락이 가능하게끔 형성한다.
그러므로, 동작 주파수 대역에 따라 상층, 중층 및 하층 도체가 연결되지 않을 경우에는 전송 선로의 특성 임피던스 등 전기적 특성에 영향을 줄 수도 있다.
이에 따라 본 발명의 제2 실시예로서 도 4와 같은 상층, 중층 및 하층 외부 도체 단락 방식을 제안한다. 도 4의 직접 접촉 방식은 얇은 유전체 필름을 상층, 중층 및 하층 도체 사이에 완전히 삽입한 후 세 도체가 바로 접촉되도록 한다.
여기에서, 도 3 또는 도 4의 하층 외부 도체(100a)와 중층 외부 도체(100b) 및 상층 외부 도체(100c)를 체결하는 방식은 일반적인 방식으로 나사를 이용할 수도 있으나 본 특허에서는 도 5의 제 3실시예와 같이, 나사를 사용하지 않고 도체에 암수 구조물 즉, 한쪽에 오목한 구조물(female, 110a)과 다른 한쪽에는 볼록한 구조물(male, 110b)을 사용하여 세개의 도체 구조물을 체결하는 방법을 제안한다.
여기에서 상기 도 5에 도시된 도면은 종래 기술의 도체 구조물을 체결하는 방법에 대해 도시되어 있으나 본 발명에서는 상층, 중층 및 하층 도체 구조물을 체결하는 방식에 대해 설명한다.
상기 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물을 직접 전기적 단락시키기 위하여, 상층 및 하층 도체 기구물 중 하나에 볼록한 구조물(male)을 구현하고 나머지 하나에 오목한 구조물(female)을 구현하며, 중층 도체 기구물의 상부면 및 하부면 중 하나에 볼록한 구조물(male)을 구현하고 나머지 하나에 오목한 구조물(female)을 구현하여 상층, 중층 및 하층 도체 구조물을 체결할 수 있다.
예를 들어, 상층 도체 기구물에 볼록한 구조물(male)이 구현되었을 경우, 중층 도체 기구물의 상부면에는 오목한 구조물(female)이 구현되고, 하부면에는 볼록한 구조물(male)이 구현되며, 하층 도체 기구물에는 오목한 구조물(female)이 구현될 수 있다.
반대로 상층 도체 기구물에 오목한 구조물(male)이 구현되었을 경우, 중층 도체 기구물의 상부면에는 볼록한 구조물(female)이 구현되고, 하부면에는 오목한 구조물(male)이 구현되며, 하층 도체 기구물에는 볼록한 구조물(female)이 구현될 수 있다.
이 경우에, 암수 구조물은 끼움 결합하되 접착제를 이용하여 견고히 체결될 수 있도록 할 수 있다.
이러한 체결 방법은 본 특허에서 제안하는 고효율 알에프 전송선로 구조 및 상기 구조를 이용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치 제품을 대량 생산할 경우에 생산 효율을 증대시켜 생산 가격을 줄일 수 있다.
설계조건에 따라서, 스트립 라인과 상층, 중층 및 하층 구조체 사이의 높이 B1, B2는 상호 동일하게 설계할 수도 있고 달리할 수도 있게 함으로써 특성 임피던스를 조절할 수 있다.
또한 도 3에서는 상층 및 중층 도체 기구물이 직사각형 형상의 단면을 형성하는 구조가 예시되어 있지만, 상기 상층 도체 기구물이 형성하는 단면의 형상은 교차 형태로 구성하되, 방사 개구면의 형상은 직사각형(Rectangular type), 원형(Circular type), 보우 타이형(Bow-tie type) 및 도그본형(Dog-bone type) 등으로 구성될 수 있고 중층 도체 기구물이 형성하는 단면의 형상은 급전방향과 수직인 일자형 형태로 구성하되, 방사 개구면의 형상은 직사각형, 원형, 보우 타이형 및 도그본형 등의 다양한 단면 형상을 갖도록 구조물을 변경함으로써 특성 임피던스를 조절할 수 있다.
또한 한 선로에 스트립 라인이 두 개가 형성되어 커플링 될 수 있도록 설계될 수도 있으며, 이 경우에는 선로의 구조가 각 스트립 라인에 따라 형성되도록 할 수 있다.
예를 들어, 일측 스트립 라인과 상층, 중층 및 하층 구조체 사이의 높낮이가 타측 스트립 라인의 높낮이보다 크게 할 수도 있다. 또한 각 스트립 라인을 감싸는 형태로 선로 단면을 형성할 수도 있다.
또한 바람직하게는 선로에 공기만을 채워놓아 에어스트립이 가능하도록 하나, 필름의 형상을 견고히 유지하기 위하여 공기와 유사한 유전율을 갖는 폼(Foam)을 선로에 채워 넣을 수도 있다.
도 6은 본 특허에서 제안한 에어스트립 급전 선로를 갖는 슬롯-개구면 단위 안테나 소자를 보여준다.
도 6의 (a)는 단위 안테나 소자를 구성하는 상층 도체 기구물(200c)의 양면(앞면과 뒷면) 구조를 보여주고, 도 6의 (b)는 중층 도체 기구물(200b)의 양면 구조를 보여주며, 도 6의 (c)는 단위 안테나 소자의 에어스트립 급전을 위한 내부 도체(302)가 구현되는 얇은 유전체 필름(201a, 201b)을 보여준다.
또한, 도 6의 (d)는 단위 안테나 소자를 구성하는 하층 도체 기구물(200a) 구조를 보여준다. 단위 안테나 소자를 구성하는 상층 중층 하층 도체 기구물(200a, 200b, 200c)의 내부는 동작 주파수 대역과 밀접한 관계를 갖는 정사각형 형태의 공동 구조(Cavity structure, 204a, 204b, 204c)를 갖는다.
도 6의 (e) 및 (f)는 각각 단위 안테나 소자의 조립 과정 및 조립 후 형상을 보여준다.
도 6에서는 슬롯-개구면을 예로 들었지만, 설계 조건에 따라서는 슬롯-테이퍼 개구면을 이용하여 설계될 수도 있다.
일 실시예로, 도 7은 단위 안테나 소자를 이차원적으로 배열 확장한 2x2 평면 배열 형상을 보여준다. 2x2 배열 급전을 위해, 본 특허에서 제안하는 에어스트립 전송 선로 구조를 이용한 급전 회로망이 사용되었다. 이를 위해, 얇은 유전체 필름(301a, 301b) 상에 급전 회로망(302a, 302b, 내부 도체의 PCB 레이아웃 패턴)이 각각 구현되며, 하층 도체 구조물(300a), 중층 도체 구조물(300b) 및 상층 도체 구조물(300c)의 내부는 배열 소자를 위한 4개의 정사각형 공동 구조(304a, 304b, 304c)외에 급전 회로망의 전송 선로를 위한 통로 또는 채널 구조(305a, 305b, 305c)를 제공한다.
여기에서 하층 도체 기구물(300a)은 2번째 급전 회로망(302a)의 전기적 특성 구현 및 유전체 필름(301a)을 지지하는 기능을 수행한다.
상기 하층 도체 기구물(300a)의 상부 구조는 2번째 급전 회로망(302a)을 위한 전송선로의 경로 제공 및 물리적 치수에 의한 전송선로의 특성 임피던스를 결정하고 하부 구조는 평탄한 기구물 형상으로 구성될 수 있다.
또한 중층 도체 기구물(300b)은 1번째 및 2번째 급전 회로망(302a, 302b)의 전기적 특성 구현 및 유전체 필름(301a, 301b)을 지지하는 기능을 수행한다.
상기 중층 도체 기구물(300b)의 상부 구조는 1번째 급전 회로망(302b)을 위한 전송선로의 경로 제공 및 물리적 치수에 의한 전송선로의 특성 임피던스를 결정하고 하부 구조는 2번째 급전 회로망(302a)을 위한 전송선로의 경로 제공 및 물리적 치수에 의한 전송선로의 특성 임피던스를 결정할 수 있다.
상층 도체 기구물(300c)은 1번째 급전 회로망(302b)의 전기적 특성 구현 및 1번째 유전체 필름(301b)을 지지하는 기능을 수행한다.
상기 상층 도체 기구물(300c)의 상부 구조는 자유공간으로 이중 직교 편파 또는 송수신 발생을 위한 개구면 슬롯형 구조로 형성될 수 있고 하부 구조는 1번째 급전 회로망(302b)을 위한 전송선로의 경로 제공 및 물리적 치수에 의한 전송선로의 특성 임피던스를 결정할 수 있다.
설계조건에 따라 본 발명에 따른 전송선로를 채용하는 안테나는 송신부와 수신부로 각각 구성하여 결합될 수 있도록 한다.
또한, 하층 도체물 하면에 도파관 접속을 통하여 도파관 급전 또는 에어스트립 급전을 통하여 안테나의 지향성(또는 이득)을 증대하기 위하여 배열 확장이 용이하다.
이 경우에, 안테나 연결 부위는 안테나끼리의 연결을 위한 구성으로 사용되거나 도파관 기능을 위한 연결 홈으로서 이용된다.
도 6 내지 7에 도시된 1x1 배열 안테나 및 2x2 배열 안테나 외에도 설계조건에 따라 4x4 배열 및 8x8 배열 등의 다양한 배열이 가능하도록 설계될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조를 적용한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치의 지향성 특성을 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)는 1x1 배열 안테나의 지향성 특성을 나타낸 것이고, 도 8의 (b)는 2x2 배열 안테나의 지향성 특성을 나타낸 것이며, 도 8의 (c)는 8x8 배열 안테나의 지향성 특성을 나타낸 것이다.
상기 도 8의 (a), (b) 및 (c)는 일실시예로 각각 12.25GHz 대역에서 동작하는 이중 편파 송수신 배열 안테나의 방사패턴을 나타낸 것이며, 1x1 배열 안테나의 경우 안테나 이득이 8.3dBi 이며, 2x2 배열 안테나의 경우 14.4dBi 그리고 8x8 배열 안테나의 경우 28.02dBi로 안테나 이득이 증가하고 있음을 알 수 있다.
한편, 상기에서 도 1 내지 도 8을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 8의 구성 및 기능에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
100a : 하층 외부 도체 100b : 중층 외부 도체
100c : 상층 외부 도체 101a : 공기 매질
101b, 101c : 유전체 필름 102 : 신호 도체
110a : 오목한 구조물 110b : 볼록한 구조물
200a : 하층 도체 기구물 200b : 중층 도체 기구물
200c : 상층 도체 기구물 201a, 201b : 유전체 필름
202a, 202b : 내부 도체 203a, 203b : 슬롯
204a, 204b, 204c : 공동구조
300a : 하층 도체 기구물 300b : 중층 도체 기구물
300c : 상층 도체 기구물 301a, 301b : 유전체 필름
302a, 302b : 급전 회로망 303a, 303b : 슬롯
304a, 304b, 304c : 공동구조 305a, 305b, 305c : 통로 또는 채널구조

Claims (10)

  1. 상층, 중층 및 하층 도체 기구물 및 상기 도체 기구물 사이에 삽입되는 얇은 유전체 기판(또는 필름)을 포함하는 에어스트립 전송선로 구조에 있어서,
    상기 유전체 기판(또는 필름)에 구현된 스트립은 내부 도체 기능을 하고,
    상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물은 전기적으로 단락(short)이 되도록 결합하되, 상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물이 얇은 유전체 기판(또는 필름)을 유지하면서 결합하며,
    상기 상층 도체 기구물이 형성하는 단면의 형상은 교차 형태로 구성되되, 방사 개구면의 형상은 직사각형, 원형, 보우 타이형 및 도그본형으로 구성될 수 있고,
    상기 중층 도체 기구물이 형성하는 단면의 형상은 급전방향과 수직인 일자형 형태로 구성되되, 방사 개구면의 형상은 직사각형, 원형, 보우 타이형 및 도그본형으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 에어스트립 전송선로 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전송선로의 특성 임피던스 값을 조절하기 위하여,
    얇은 유전체 기판(또는 필름)에 구현된 스트립의 선 폭(W), 상층, 중층 및 하층 도체 기구물의 내부 벽으로부터 거리 변수(B1, B2, WS1, WS2)를 제어하여 전송 선로의 특성 임피던스 값을 조절하는 것을 특징으로 하는 에어스트립 전송선로 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 얇은 유전체 기판(또는 필름)을 일정하게 유지하기 위하여, 공기와 유사한 유전체 또는 폼(Foam) 재료를 상층, 중층 및 하층 도체 기구물과 유전체 필름 또는 기판 사이에 삽입하는 것을 특징으로 하는, 에어스트립 전송 선로 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물간의 전기적 단락(short)를 위하여, 유전체 기판(또는 필름) 뚜께는 동작 주파수에서 0.01 파장 이하로 형성하여 상층, 중층 및 하층 도체 기구물과 맞닿게 하거나,
    유전체 기판(또는 필름)을 상층, 중층 및 하층 도체 기구물이 맞닿는 부위의 일부분에 위치시키고 상층 및 하층 도체 기구물은 유전체 기판(또는 필름)이 없는 영역에서 직접 전기적 단락 시키는 것을 특징으로 하는, 에어스트립 전송선로 구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상층 도체 기구물, 중층 도체 기구물 및 하층 도체 기구물을 직접 전기적 단락시키기 위하여,
    상층 및 하층 도체 기구물 중 하나에 볼록한 구조물(male)을 구현하고 나머지 하나에 오목한 구조물(female)을 구현하며, 중층 도체 기구물의 상부면 및 하부면 중 하나에 볼록한 구조물(male)을 구현하고 나머지 하나에 오목한 구조물(female)을 구현하여 상층, 중층 및 하층 도체 구조물을 체결하는 것을 특징으로 하는, 에어스트립 전송선로 구조.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 기재된 에어스트립 전송선로 구조를 기반으로 설계되며,
    고주파 회로의 상부 접지면 및 신호 전송 채널을 위한 비접촉 공간을 제공하는 기능의 상층 도체 기구물,
    고주파 회로의 중부 접지면 및 신호 전송 채널을 위한 비접촉 공간을 제공하는 기능의 중층 도체 기구물 및
    고주파 회로의 하부 접지면 및 신호 전송 통로(채널)을 위한 비접촉 공간을 제공하는 기능의 하층 도체 기구물 및 고주파 회로가 구현된 유전체 필름(기판)으로 구성되는 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치.
  8. 청구항 1에 기재된 에어스트립 전송선로 구조를 기반으로 설계되며,
    배열 안테나의 방사 개구면 슬롯, 상층 공동 구조물, 배열 급전 회로망을 위한 상층 접지면 및 급전 신호 전송 채널을 위한 비접촉 공간을 제공하는 기능의 상층 도체 기구물,
    배열 안테나의 방사 개구면 슬롯, 중층 공동 구조물, 배열 급전 회로망을 위한 중층 접지면 및 급전 신호 전송 채널을 위한 비접촉 공간을 제공하는 기능의 중층 도체 기구물,
    배열 안테나의 반사 접지면, 하층 공동 구조물, 배열 급전 회로망을 위한 하층 접지면 및 급전 신호 전송 채널을 위한 비접촉 공간을 제공하는 기능의 하층 도체 기구물 및
    배열 안테나의 급전 회로망 기능을 갖는 고주파 전력 분배 또는 결합 회로가 구현된 얇은 유전체 기판(또는 필름)으로 구성되는 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    얇은 유전체 기판(또는 필름)에 구현된 배열 급전 회로망의 급전 선로 일부분에 에어스트립 전송 선로 구조형 저손실 필터 구조를 삽입한 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 급전 신호 전송 채널 사이에 십자형상의 동공을 형성하여 안테나끼리 상호 연결될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 직교 편파 송수신 배열 안테나 장치.
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