KR101799866B1 - 테이퍼드 슬롯 안테나 및 이를 구비하는 평면배열 안테나 모듈 - Google Patents

테이퍼드 슬롯 안테나 및 이를 구비하는 평면배열 안테나 모듈 Download PDF

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KR101799866B1
KR101799866B1 KR1020160124185A KR20160124185A KR101799866B1 KR 101799866 B1 KR101799866 B1 KR 101799866B1 KR 1020160124185 A KR1020160124185 A KR 1020160124185A KR 20160124185 A KR20160124185 A KR 20160124185A KR 101799866 B1 KR101799866 B1 KR 101799866B1
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김인선
이창훈
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나는, 상호 결합되어, 각각에 구비되는 제1 및 제2테이퍼부 사이에서 테이퍼드 슬롯을 형성하고, 상기 테이퍼드 슬롯과 교차하도록 연통되는 교차 슬롯을 형성하는 제1 및 제2안테나 몸체; 및 일 방향으로 연장 형성되며, 상기 교차 슬롯과 교차하도록 배치되어 상기 제1 또는 제2테이퍼부에 급전 연결되는 급전부(antenna feed)를 포함하며, 상기 제1 안테나 몸체는, 상기 급전부의 일부를 수용하도록 형성되는 제1수용홈을 구비하는 제1결합부를 포함하고, 상기 제2 안테나 몸체는, 상기 상호 결합 시 상기 제1수용홈과 마주하도록 배치되고 상기 급전부의 다른 일부를 수용하는 제2수용홈을 구비하는 제2결합부를 포함한다.

Description

테이퍼드 슬롯 안테나 및 이를 구비하는 평면배열 안테나 모듈{TAPERED SLOT ANTENNA AND PLANAR ARRAY ANTENNA MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 광대역에서 동작하는 테이퍼드 슬롯 안테나와 이를 적용한 평면배열 안테나 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 테이퍼드 슬롯 안테나(TSA, tapered slot antenna)는 비발디 안테나(Vivaldi antenna)라고도 불리며, 광대역에서 동작하고 높은 방사이득과 넓은 빔폭을 갖는 특징이 있다.
특히 도체 플레이트 테이퍼드 슬롯 안테나는, 유전체 기판 형태의 테이퍼드 슬롯 안테나에 비해 진동 및 충격 등 기구적인 측면의 견고성이 뛰어나고 높은 출력을 다루는 시스템에서 내열성이 우수한 장점이 있어 널리 사용되고 있다.
테이퍼드 슬롯 안테나는 전자파 천이 이론에 따라 두 안테나 몸체에 의해 형성되는 슬롯(slot)과 안테나 몸체에 장착되는 급전부(antenna feed)가 서로 수직으로 배치되어야 한다. 이를 위해, 특허문헌 1의 경우 급전부가 길이가 길고 구부러진 형태로 구성되었다. 그러나 이러한 곡선 형태의 길이가 긴 급전부는 전송 손실 및 임피던스 정합 저하 요인으로 작용될 수 있는 단점을 갖는다.
특허문헌 2는 위와 같은 문제점을 해결하여 급전부의 성능을 개선할 수 있는 구조를 제시하였는데, 슬롯과 이에 연결되는 캐비티(cavity)를 적절히 배치하여 짧고 직선 형태의 급전부를 구현하였다. 이에 따라 특허문헌 1에 비해 급전 선로에서 발생할 수 있는 전기적 성능 저하를 개선하고 조립 과정의 단순화를 가능케 하였다. 다만, 특허문헌 2의 경우에는 급전부가 삽입되는 홀을 얇은 도체 플레이트에 정밀하게 가공하는 과정이 필요하여 제작이 어려운 단점이 있다.
이러한 상황에서, 제작이 손쉬우면서도 급전부에서의 전송손실을 줄일 수 있고, 나아가 선형 및 평면으로 배열 안테나를 구성하는 것이 용이하도록 이루어지는 테이퍼드 슬롯 안테나에 대한 개발이 요구되고 있다.
KR 10-0833174 B (2008.05.22. 등록) US 8350773 B1 (2013.01.08. 등록)
본 발명의 첫 번째 목적은, 급전부의 형상을 단순화하여 전송손실 및 반사특성을 개선할 수 있고, 급전부와 안테나 몸체를 손쉽게 조립할 수 있도록 구성되는 테이퍼드 슬롯 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은, 서로 안정적으로 결합되고 다수 개의 테이퍼드 슬롯 안테나를 결합하여 배열 안테나로 구성하기에 용이하도록 안테나 몸체가 형성되는 테이퍼드 슬롯 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은, 평면상에서 일정한 각도를 이루어 선형편파를 갖도록 배치되고, 다수 개를 결합하여 배열 안테나를 구성하기에 용이하도록 형성되는 평면배열 안테나 모듈을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나는, 상호 결합되어, 각각에 구비되는 제1 및 제2테이퍼부 사이에서 테이퍼드 슬롯을 형성하고, 상기 테이퍼드 슬롯과 교차하도록 연통되는 교차 슬롯을 형성하는 제1 및 제2안테나 몸체; 및 일 방향으로 연장 형성되며, 상기 교차 슬롯과 교차하도록 배치되어 상기 제1 또는 제2테이퍼부에 급전 연결되는 급전부를 포함하며, 상기 제1 안테나 몸체는, 상기 급전부의 일부를 수용하도록 형성되는 제1수용홈을 구비하는 제1결합부를 포함하고, 상기 제2 안테나 몸체는, 상기 상호 결합 시 상기 제1수용홈과 마주하도록 배치되고 상기 급전부의 다른 일부를 수용하는 제2수용홈을 구비하는 제2결합부를 포함한다.
상기 제1 및 제2수용홈은 상기 상호 결합 시 상기 급전부의 외주를 감싸도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2테이퍼부의 적어도 일부는 상기 일 방향으로 연장 형성되어, 상기 테이퍼드 슬롯의 일부와 상기 급전부는 나란하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 테이퍼드 슬롯은, 상기 일 방향으로 갈수록 상기 제1 및 제2테이퍼부 사이의 폭이 넓어지도록 형성되는 제1슬롯; 및 상기 제1슬롯과 상기 교차 슬롯을 서로 연통시키도록 형성되는 제2슬롯을 포함할 수 있다.
본 발명의 두 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나는, 상호 결합되어, 각각에 구비되는 제1 및 제2테이퍼부 사이에서 테이퍼드 슬롯을 형성하고, 상기 테이퍼드 슬롯과 교차하도록 연통되는 교차 슬롯을 형성하는 제1 및 제2안테나 몸체; 및 일 방향으로 연장 형성되며, 상기 교차 슬롯과 교차하도록 배치되어 상기 제1 또는 제2테이퍼부에 급전 연결되는 급전부를 포함하며, 상기 제1 안테나 몸체는, 상기 급전부의 일부를 수용하도록 형성되는 제1수용홈을 구비하는 제1결합부를 포함하고, 상기 제2 안테나 몸체는, 상기 상호 결합 시 상기 제1수용홈과 마주하도록 배치되고 상기 급전부의 다른 일부를 수용하는 제2수용홈을 구비하는 제2결합부를 포함하며, 상기 제1결합부는 상기 제1테이퍼부의 일 측면보다 리세스되게 형성되는 제1장착면을 구비하고, 제2결합부는 상기 제2테이퍼부의 일 측면보다 리세스되게 형성되며, 상기 제1장착면과 결합되는 제2장착면을 구비하며, 상기 제1 및 제2장착면의 상호 결합 시, 상기 제1 및 제2테이퍼부 각각에 형성되는 테이퍼진 면은 서로 마주하도록 배치된다.
상기 제1 및 제2테이퍼부가 서로 이격 배치되는 방향과 상기 제1 및 제2장착면이 서로 마주보는 방향은 서로 직교하도록 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제1테이퍼부에는 상기 급전부의 상단이 급전 연결되는 연결부가 형성되고, 상기 연결부는 상기 제1수용홈의 단부와 마주보는 상기 제1테이퍼부의 일 면에 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 테이퍼드 슬롯 안테나는, 상기 제1 및 제2결합부에 각각 결합되어 상기 제1 및 제2 안테나 몸체를 고정시키고, 상기 급전부와 급전 연결되도록 이루어지는 커넥터부를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 커넥터부는, 상기 급전부의 하단에 급전 연결되는 중심핀; 상기 제1결합부의 하단에 형성되는 제1장착홈에 장착되는 제1커넥터; 및 상기 제2결합부의 하단에 형성되는 제2장착홈에 장착되는 제2커넥터를 포함할 수 있다.
본 발명의 세 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 평면배열 안테나 모듈은, 상기 제1 안테나 몸체가 측 방향으로 연속하여 형성되는 제1 안테나 어레이와, 상기 제2 안테나 몸체가 측 방향으로 연속하여 형성되는 제2 안테나 어레이를 포함하고, 상기 제1 및 제2 안테나 어레이들 간의 결합에 의해 복수의 테이퍼드 슬롯이 형성되는 선형배열 안테나 모듈을 포함하며, 상기 선형배열 안테나 모듈은 복수 개로 구비되어 어느 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이가 다른 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이와 상기 측 방향에 교차하는 방향으로 중첩되게 결합된다.
또한 본 발명의 평면배열 안테나 모듈은, 어느 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이와 다른 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이를 상호 결합시키는 결합부재를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫 번째, 본 발명에서는 급전부가 일 방향으로 연장되는 단순한 형상으로 이루어지고, 또한, 급전부가 제1 및 제2수용홈에 일부씩 수용되도록 제1 및 제2 안테나 몸체가 서로 결합됨으로써, 급전부의 전송손실 및 반사특성이 개선될 수 있고 급전부가 수용되는 공간의 가공이 손쉽게 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 단순한 직선 형태의 급전부가 테이퍼드 슬롯의 연장 방향과 나란하게 배치됨으로써, 복수 개의 테이퍼드 슬롯 안테나를 배열하여 안테나를 구성하는 것이 용이하다.
두 번째, 제1 및 제2장착면이 제1 및 제2 안테나 몸체의 측면 방향으로 넓게 형성되어 서로 결합됨으로써, 본 발명의 제1 및 제2 안테나 몸체는 구조적으로 견고한 결합이 형성될 수 있고 나사 등의 체결수단에 의해 손쉽게 결합되는 것이 가능하다.
아울러, 테이퍼부가 연장되는 반대 측에 커넥터부가 결합됨으로써, 제1 및 제2 안테나 몸체와 급전부의 결합을 강화하고 신호를 송수신할 수 있다.
세 번째, 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈은, 네 개의 테이퍼드 슬롯이 한 방향으로 경사지도록 배치됨으로써, 선형편파를 갖도록 배치하면서 다수 개의 모듈을 평면 상에 손쉽게 배치하여 배열 안테나를 구성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나의 정면도.
도 3은 도 1에 도시된 테이퍼드 슬롯 안테나 두 개를 결합한 구조를 갖는 선형배열 안테나 모듈의 분해 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 선형배열 안테나 모듈의 정면도.
도 5는 도 3에 도시된 선형배열 안테나 모듈 두 개를 결합한 평면배열 안테나 모듈의 분해 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 평면배열 안테나 모듈의 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 평면배열 안테나 모듈의 평면도.
도 8은 도 6에 도시된 평면배열 안테나 모듈의 저면도.
도 9는 도 6에 도시된 평면배열 안테나 모듈 다수 개를 평면상에 배열한 평면배열 안테나의 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 평면배열 안테나의 저면도.
이하, 본 발명에 관련된 테이퍼드 슬롯 안테나와 이를 이용한 평면배열 안테나 모듈에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 정면도이다. 도 1 및 2에 따르면, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)는 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)와 급전부(130)를 포함한다.
제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)는 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 외형을 구현하는 구성요소이며, 전파를 송수신하는 기능을 한다. 도 1 및 2에 보인 것과 같이, 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)는 각각 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)를 구비한다. 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)는 각각 테이퍼진 형상을 갖고 일 방향으로 연장 형성되며, 서로 이격 배치됨으로써 그 사이에 테이퍼드 슬롯(101)을 형성한다. 도 1 및 2에 보인 것과 같이, 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)는 서로 테이퍼진 면을 마주보도록 이격 배치되며, 상단을 향해 연장되는 방향으로 갈수록 테이퍼드 슬롯(101)의 폭이 증가하도록 이루어질 수 있다.
또한, 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)는 서로 결합을 이루기 위해, 제1 안테나 몸체(110)는 제1결합부(112)를 구비하고 제2 안테나 몸체(120)는 제2결합부(122)를 구비한다. 제1 및 제2결합부(121, 122)는 면 결합을 이루도록 구성되며, 이때, 테이퍼드 슬롯(101)과 교차하도록 연통되는 교차 슬롯(102)이 형성된다.
도 2에 보인 것과 같이 교차 슬롯(102)은, 일 단이 테이퍼드 슬롯(101)과 연통되고 타 단은 캐비티(cavity, 103)와 연통된다. 캐비티(103)는 테이퍼드 슬롯(101) 및 교차 슬롯(102)과 마찬가지로, 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)의 연장 방향의 측면의 양 방향(도 2를 기준으로 전후방향)으로 개방되는 공간으로 이루어진다.
한편, 급전부(130)는 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)에 급전 연결되며, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)에서 송수신하는 전기 신호를 전달하는 역할을 한다. 이를 위해, 테이퍼드 슬롯(101)과 급전부(130)는 서로 직교하도록 교차되는 것이 요구된다. 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)에서는, 급전부(130)가 일 방향으로 연장되며 그 길이가 최소화되도록 이루어진다.
도 1에 보인 것과 같이 급전부(130)는 직선으로 연장 형성되며, 급전부(130)는 예를 들면 동축 케이블로 구성될 수 있다. 그리고, 일 단은 제1 또는 제2 안테나 몸체(110, 120)와 급전 연결되며, 타 단은 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)에 전기 신호를 전달할 수 있도록 구성된다. 이처럼 급전부(130)가 일 방향으로 연장되고 짧은 길이를 갖게 되면, 전송 손실이 감소되고 반사 특성이 개선될 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)에서 급전부(130)는 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)에 각각 일부가 수용되도록 이루어진다. 즉, 앞서 설명한 제1결합부(112)에는 급전부(130)의 일부가 수용되는 제1수용홈(112a)이 구비되고, 제2결합부(122)에는 제1수용홈(112a)과 마주하도록 배치되고 급전부(130)의 다른 일부를 수용하는 제2수용홈(122a)이 구비된다.
본 실시예에서는 도 1에 보인 것과 같이, 제1 및 제2수용홈(112a, 122a)이 원주 방향으로 급전부(130)를 나누어 감싸도록 이루어진다. 특히, 급전부(130)가 원주 방향으로 완전히 감싸지도록, 제1 및 제2수용홈(112a, 122a)이 각각 180도씩 급전부(130)의 외주를 감싸도록 구성될 수 있다.
위와 같이 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)에서는, 급전부(130)가 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)의 결합체에 삽입되도록 위해 제1 및 제2수용홈(112a, 122a)이 각각 가공되므로, 안테나 몸체에 급전부(130)가 삽입될 홀을 정밀하게 가공하는 것보다 제작이 손쉬운 이점이 있다.
본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)는, 도 1 및 2에 보인 것과 같이 급전부(130)와 테이퍼드 슬롯(101)이 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이를 위해, 급전부(130)가 연장 형성되는 일 방향으로 제1 및 제2테이퍼부(111, 121) 각각의 적어도 일부도 테이퍼진 형상으로 연장 형성될 수 있다. 이러한 방향 배치는, 후술하는 것과 같이 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)가 일 방향을 향해 다수 개 배열되기에 용이한 이점이 있다.
이때, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 테이퍼드 슬롯(101)은 위와 같은 방향 배치를 위해, 제1 및 제2슬롯(101a, 101b)을 구비하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1슬롯(101a)은 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)의 형상 및 배치에 의해, 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)의 상단으로 갈수록 폭이 점차 넓어지도록 이루어질 수 있다. 그리고, 제2슬롯(101b)은 제1슬롯(101a)의 일 단과 교차 슬롯(102)의 일 단을 서로 연통시키는 형상으로 이루어질 수 있다. 일 예로 도 2에 보인 것과 같이, 제2슬롯(101b)은 적어도 일 부분에서 절곡 형성되어 제1슬롯(101a) 및 교차 슬롯(102)과 각각 연통될 수 있다.
또한 본 실시예에서, 급전부(130)의 급전 연결은 교차 슬롯(102)을 교차하여 통과한 위치에서 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 2에 보인 것과 같이, 급전부(130)를 감싸는 제1 및 제2수용홈(112a, 122a)의 단부와 마주보는 제1테이퍼부(111)의 일 면에 연결부(111a)가 형성될 수 있고, 연결부(111a)에 급전부(130)의 상단이 연결될 수 있다. 즉, 도 2에 보인 것과 같이 교차 슬롯(102)의 일 측에는 제1 및 제2수용홈(112a, 122a)의 단부가 위치하고, 그 맞은 편에는 급전부(130)가 삽입되도록 이루어지는 홈 형태의 연결부(111a)가 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)는 서로 결합되기에 용이하도록 제1 및 제2결합부(121, 122)가 구성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 제1 안테나 몸체(110)에서 제1결합부(112)는 제1테이퍼부(111)의 일 측면보다 리세스되게 형성되는 제1장착면(112b)을 구비할 수 있다. 또한, 제2 안테나 몸체(120)에서 제2결합부(122)는 제2테이퍼부(121)의 일 측면보다 리세스되게 형성되고 제1장착면(112b)과 결합되는 제2장착면(122b)을 구비할 수 있다.
즉, 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)가 테이퍼드 슬롯(101)을 형성하도록 연장되는 방향의 측 방향이자 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)가 서로 이격 배치되는 방향의 측 방향인 일 측면을 향해 제1장착면(112b)과 제2장착면(122b)은 각각 리세스되는 구조로 이루어져 서로 결합될 수 있다. 제1 및 제2장착면(112b, 122b)의 상호 결합에 의해, 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)의 테이퍼진 면은 서로 마주하도록 배치되어 테이퍼드 슬롯(101)이 형성될 수 있다.
본 실시예에서는, 결과적으로 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)가 서로 이격 배치되는 방향과 제1 및 제2장착면(112b, 122b)이 서로 마주보는 방향은 서로 직교하도록 이루어질 수 있다. 즉, 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)는, 테이퍼드 슬롯(101)이 형성되는 상대적으로 넓은 평면상에 제1 및 제2결합부(121, 122)가 제1 및 제2장착면(112b, 122b)에 의해 서로 포개어지도록 서로 결합될 수 있다.
이러한 결합에 의해, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)는 최대한 넓은 면 접촉을 통해 서로 안정적으로 결합될 수 있는 효과가 있다. 또한, 급전부(130)도 제1 및 제2장착면(112b, 122b)의 일부에 형성되는 제1 및 제2수용홈(112a, 122a)에 각각 일부가 삽입 장착되어 안정적으로 배치될 수 있다.
또한, 제1 및 제2결합부(112, 122)를 각각 관통하여 서로를 체결시키는 고정나사부(140)도 추가적으로 장착될 수 있는데, 제1 및 제2결합부(112, 122)가 서로 넓은 평면이 포개어지도록 형성됨으로써 이러한 고정나사부(140)의 체결 구조가 용이하게 구현될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)는 커넥터부(150)를 더 포함할 수 있다. 도 1 및 2에 보인 것과 같은 커넥터부(150)는, 급전부(130)와 급전 연결되어 전기 신호를 전달하는 역할을 하고, 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)를 고정시켜 결합을 보강하는 기능을 수행할 수 있다.
도 1에 보인 것과 같이, 커넥터부(150)는 중심핀(151)과 제1 및 제2커넥터(152, 153)를 구비할 수 있다. 중심핀(151)은 급전부(130)의 하단과 서로 전기적인 연결을 이루도록 구성되며, 중심핀(151)을 기준으로 서로 반대되는 방향으로 제1 및 제2커넥터(152, 153)가 배치될 수 있다. 제1 및 제2커넥터(152, 153)는 각각 제1 및 제2결합부(121, 122)의 하단에 형성되는 제1 및 제2장착홈(112c, 122c)에 삽입될 수 있도록 이루어질 수 있다.
제1커넥터(152), 중심핀(151) 및 제2커넥터(153)가 각각 제1 안테나 몸체(110), 급전부(130), 제2 안테나 몸체(120)에 체결됨으로써, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 결합 구조를 안정적으로 지지할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)에 대한 구조 및 기능에 대하여 설명하였다. 이하에서는 도 3 내지 8을 참조하여 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)를 구성요소로 하여 이루어지는 평면배열 안테나 모듈(1000)에 대해 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 테이퍼드 슬롯 안테나(100) 두 개를 결합한 구조를 갖는 선형배열 안테나 모듈(1100)의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 선형배열 안테나 모듈(1100)의 정면도이다.
도 3 및 4에 보인 선형배열 안테나 모듈(1100)은 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)가 복수 개 구비되는 형상으로 이루어지며, 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈(1000)을 구성하는 구성요소가 될 수 있다.
도 3을 참조하면, 선형배열 안테나 제1 및 제2 안테나 어레이(1110, 1120)를 포함한다. 제1 및 제2 안테나 어레이(1110, 1120)는 복수 개의 테이퍼드 슬롯(101)이 측 방향으로 연속하여 형성되도록 구성된다. 구체적으로, 제1 안테나 어레이(1110)는 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)의 제1 안테나 몸체(110)가 측 방향으로 연속되도록 형성되며, 제2 안테나 어레이(1120)는 제2 안테나 몸체(120)가 측 방향으로 연속되도록 형성된다. 이들에 의해, 제1 및 제2 안테나 몸체(110, 120)에 의해 형성되는 테이퍼드 슬롯(101)이 다수 개 형성된다.
또한 본 실시예에서는, 복수 개의 테이퍼드 슬롯(101)에 각각 급전부(130)가 장착될 수 있다. 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)와 마찬가지로, 급전부(130)의 일부를 각각 제1 및 제2 안테나 어레이(1110, 1120)가 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 여기에 앞서 설명한 커넥터부(150) 및 고정나사부(140)가 복수 개 구비되어 추가적인 결합을 이룰 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)에서 제1 및 제2테이퍼부(111, 121)가 이격 배치되는 방향과 제1 및 제2결합부(112, 122)가 결합되는 방향이 서로 직교하도록 배치되는 구조가 제1 및 제2 안테나 어레이(1110, 1120)의 결합에도 적용됨으로써, 선형배열 안테나 모듈(1100)은 테이퍼드 슬롯(101)이 일정 방향으로 연속적으로 형성되는 선형 배열을 손쉽게 구현할 수 있다.
한편, 도 5는 도 3에 도시된 선형배열 안테나 모듈(1100) 두 개를 결합한 평면배열 안테나 모듈(1000)의 분해 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 평면배열 안테나 모듈(1000)의 사시도이다. 또한, 도 7은 도 6에 도시된 평면배열 안테나 모듈(1000)의 평면도이며, 도 8은 도 6에 도시된 평면배열 안테나 모듈(1000)의 저면도이다.
도 5 내지 8을 참조하면, 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈(1000)은, 앞서 설명한 선형배열 안테나 모듈(1100)을 복수 개 결합한 형태로 구성된다. 특히, 복수 개의 테이퍼드 슬롯(101)이 동일한 방향으로 배치되어 선형편파를 갖기에 적합하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 평면배열 안테나는, 도 3 및 4에 보인 것과 같이 선형으로 두 개의 테이퍼드 슬롯(101)이 배치되는 선형배열 안테나 모듈(1100) 두 개가 결합되어, 네 개의 테이퍼드 슬롯(101)을 구비하도록 구성될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 테이퍼드 슬롯(101)이 개방되는 측면 방향으로 두 개의 선형배열 안테나 모듈(1100)이 배치되도록 구성될 수 있으며, 특히, 도 5 내지 8에 보인 것과 같이, 네 개의 테이퍼드 슬롯(101) 중 두 개는 테이퍼드 슬롯(101)이 개방되는 측면 방향(도 7에 도시된 A 방향)으로 서로 오버랩되도록 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈(1000)의 하부에는 앞서 설명한 것과 같은 커넥터부(150)가 네 개 장착될 수 있다. 위 오버랩되는 결합에 따라, 도 8에 보인 것과 같이, 네 개의 커넥터부(150)에 각각 구비되는 중심핀(151)이 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈(1000)을 하부에서 보았을 때 평행사변형(도 8의 B)을 이루도록 배치되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 두 개의 선형배열 안테나 모듈(1100)이 서로 엇갈리게 배치되기 위하여, 도 5 내지 7에 보인 것과 같이 결합부재(1200)가 더 포함될 수 있다. 결합부재(1200)는, 앞서 설명한 선형배열 안테나 모듈(1100)을 결합하여 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈(1000)을 이루는 결합 구조를 구현하는 역할을 한다.
결합부재(1200)는 앞서 설명한 서로 다른 선형배열 안테나 모듈(1100)의 제1 안테나 어레이(1110)들을 서로 결합하도록 구성될 수 있다. 다만, 경우에 따라 제1 및 제2 안테나 어레이(1110, 1120) 사이에서 결합을 구성할 수도 있다.
본 실시예에서 결합부재(1200)는, 두 개의 제1 안테나 어레이(1110)와 각각 연결되고, 각각의 선형배열 안테나 모듈(1100)의 두 테이퍼드 슬롯(101) 중 하나가 테이퍼드 슬롯(101)이 개방되는 측면 방향으로 서로 오버랩되도록 엇갈리게 결합된다.
두 개의 제1 안테나 어레이(1110)가 위와 같이 배치될 때, 결합부재(1200)는 도 5에 보인 것과 같이, 서로를 향하는 측면으로 돌출되는 형상으로 이루어지는 두 개의 제1 결합부(112)의 상부면에 장착되도록 이루어질 수 있다. 결합부재(1200)의 크기에 의해 두 개의 선형배열 안테나 모듈(1100)이 이격되어 배치되는 거리가 결정될 수 있고, 나아가, 선형편파를 위한 각도도 결합부재(1200)에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
이상에서 그 구조를 설명한 본 발명에 따른 평면배열 안테나는, 도 9 및 10에 보인 것과 같은 기설정된 각도로 선형편파를 갖는 평면배열 안테나를 구성하는 반복되는 구성요소로 사용될 수 있다.
구체적으로, 도 9는 도 6에 도시된 평면배열 안테나 모듈(1000) 다수 개를 평면상에 배열한 평면배열 안테나의 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 평면배열 안테나의 저면도이다. 도 9 및 10의 평면배열 안테나는 총 64개의 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)가 45도의 선형편파를 갖도록 배치된 형태로 구성된다. 특히, 도 10에 보인 것과 같이, 평면배열 안테나에는 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈(1000)이 총 16개 구비될 수 있다.
도 9 및 10에 보인 배열 외에도, 본 발명에 따른 평면배열 안테나 모듈(1000)은 다양한 각도 및 개수로 다양한 기구적 확장이 가능한 장점이 있으며, 나아가 결합부재(1200)로 결합하기 전 구성요소인 선형배열 안테나 모듈(1100)이 다양한 배열 안테나를 구현하는데 활용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(TSA, tapered slot antenna)와 이를 구비하는 평면배열 안테나 모듈은, 급전부(antenna feed)를 짧고 단순하게 구현하여 전송손실 발생을 최소화하고, 급전부를 사이에 두고 두 안테나 몸체를 결합하도록 구성함으로써 조립이 간편하도록 구성되는 특징을 갖는다. 나아가, 다수 개의 테이퍼드 슬롯 안테나가 선형 또는 평면 배열하기에 적합하도록 형성되며, 평면배열 안테나 모듈로 이루어짐으로써 배열 안테나를 구성하기에 용이한 장점을 갖는다.
아울러, 이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 테이퍼드 슬롯 안테나(100)와 이를 이용한 평면배열 안테나 모듈(1000)을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
100: 테이퍼드 슬롯 안테나 101: 테이퍼드 슬롯
101a: 제1슬롯 101b: 제2슬롯
102: 교차 슬롯 103: 캐비티
110: 제1 안테나 몸체 111: 제1테이퍼부
111a: 연결부 112: 제1결합부
112a: 제1수용홈 112b: 제1장착면
112c: 제1장착홈 120: 제2 안테나 몸체
121: 제2테이퍼부 122: 제2결합부
122a: 제2수용홈 122b: 제2장착면
122c: 제2장착홈 130: 급전부
140: 고정나사부 150: 커넥터부
151: 중심핀 152: 제1커넥터
153: 제2커넥터 1000: 평면배열 안테나 모듈
1100: 선형배열 안테나 모듈 1110: 제1 안테나 어레이
1120: 제2 안테나 어레이 1200: 결합부재

Claims (11)

  1. 상호 결합되어, 각각에 구비되는 제1 및 제2테이퍼부 사이에서 테이퍼드 슬롯을 형성하고, 상기 테이퍼드 슬롯과 교차하도록 연통되는 교차 슬롯을 형성하는 제1 및 제2 안테나 몸체;
    일 방향으로 연장 형성되어 상기 교차 슬롯과 교차하도록 배치되고, 상단이 상기 제1 또는 제2테이퍼부에 급전 연결되는 급전부(antenna feed); 및
    상기 제1 및 제2 안테나 몸체를 고정시키고, 상기 급전부와 급전 연결되도록 이루어지는 커넥터부를 포함하며,
    상기 제1 안테나 몸체는,
    상기 급전부의 일부를 수용하도록 형성되는 제1수용홈을 구비하는 제1결합부를 포함하고,
    상기 제2 안테나 몸체는,
    상기 상호 결합 시 상기 제1수용홈과 마주하도록 배치되고 상기 급전부의 다른 일부를 수용하는 제2수용홈을 구비하는 제2결합부를 포함하고,
    상기 테이퍼드 슬롯은,
    상기 일 방향으로 갈수록 상기 제1 및 제2테이퍼부 사이에서 형성되는 폭이 넓어지고, 상기 일 방향으로 연장되게 형성되는 제1슬롯; 및
    상기 제1슬롯과 상기 교차 슬롯을 서로 연통시키도록 형성되는 제2슬롯을 포함하고,
    상기 커넥터부는, 상기 급전부의 하단에 급전 연결되고, 상기 일 방향으로 연장되는 중심핀을 포함하여,
    상기 제1슬롯, 급전부 및 상기 중심핀은 서로 나란하게 일 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 테이퍼드 슬롯 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2수용홈은 상기 상호 결합 시 상기 급전부의 외주를 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼드 슬롯 안테나.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1결합부는 상기 제1테이퍼부의 일 측면보다 리세스되게 형성되는 제1장착면을 구비하고,
    제2결합부는 상기 제2테이퍼부의 일 측면보다 리세스되게 형성되며, 상기 제1장착면과 결합되는 제2장착면을 구비하며,
    상기 제1 및 제2장착면의 상호 결합 시, 상기 제1 및 제2테이퍼부 각각에 형성되는 테이퍼진 면은 서로 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 테이퍼드 슬롯 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2테이퍼부가 서로 이격 배치되는 방향과 상기 제1 및 제2장착면이 서로 마주보는 방향은 서로 직교하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 테이퍼드 슬롯 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1테이퍼부에는 상기 급전부의 상단이 급전 연결되는 연결부가 형성되고,
    상기 연결부는 상기 제1수용홈의 단부와 마주보는 상기 제1테이퍼부의 일 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼드 슬롯 안테나.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터부는,
    상기 제1결합부의 하단에 형성되는 제1장착홈에 장착되는 제1커넥터; 및
    상기 제2결합부의 하단에 형성되는 제2장착홈에 장착되는 제2커넥터를 더 포함하는 테이퍼드 슬롯 안테나.
  10. 제1항의 제1 안테나 몸체가 측 방향으로 연속하여 형성되는 제1 안테나 어레이와, 제1항의 제2 안테나 몸체가 측 방향으로 연속하여 형성되는 제2 안테나 어레이와, 제1항의 급전부와, 제1항의 커넥터부를 구비하여, 상기 급전부, 상기 커넥터부, 상기 제1 및 제2 안테나 어레이들 간의 결합에 의해 복수의 테이퍼드 슬롯이 형성되는 선형배열 안테나 모듈을 포함하며,
    상기 선형배열 안테나 모듈은 복수 개로 구비되어 어느 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이가 다른 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이와 상기 측 방향에 교차하는 방향으로 중첩되게 결합되는 것을 특징으로 하는 평면배열 안테나 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    어느 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이와 다른 하나의 상기 선형배열 안테나 모듈에 구비되는 상기 제1 안테나 어레이를 상호 결합시키는 결합부재를 더 포함하는 평면배열 안테나 모듈.
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