KR102022209B1 - 단일-평면 스트립라인 피드를 구비한 이중-편파 광대역 방사기 - Google Patents

단일-평면 스트립라인 피드를 구비한 이중-편파 광대역 방사기 Download PDF

Info

Publication number
KR102022209B1
KR102022209B1 KR1020187016128A KR20187016128A KR102022209B1 KR 102022209 B1 KR102022209 B1 KR 102022209B1 KR 1020187016128 A KR1020187016128 A KR 1020187016128A KR 20187016128 A KR20187016128 A KR 20187016128A KR 102022209 B1 KR102022209 B1 KR 102022209B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
feed
board
antenna elements
slot
Prior art date
Application number
KR1020187016128A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180079442A (ko
Inventor
매튜 피. 리틀
데이비드 알. 크라지
랜던 엘. 로우랜드
재클린 비타즈
Original Assignee
레이던 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레이던 컴퍼니 filed Critical 레이던 컴퍼니
Publication of KR20180079442A publication Critical patent/KR20180079442A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102022209B1 publication Critical patent/KR102022209B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H01Q13/085—Slot-line radiating ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0075—Stripline fed arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0087—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

안테나는 복수의 안테나 소자들로부터 제공되며, 각각은 인터리빙된 스트립라인-대-슬롯 피드 구조에 결합된 직교하게 결합된 노치 소자들의 쌍을 갖는다. 이중-편파, 인터리빙된 테이퍼드 슬롯 안테나 소자의 각각은 빌딩 블록을 형성하고, 이러한 복수의 테이퍼드 슬롯 안테나 소자들은 삼각형 격자 패턴을 갖는 위상 어레이 안테나를 형성하도록 배열될 수 있다. 위상 배열 안테나는 직교 편파를 갖는 전자기 신호들을 수신할 수 있으며, 단일 평면에 상호 접속을 제공하는 피드 구조를 포함한다. 테이퍼드 슬롯 안테나 구조의 구조는 인접한 노치 안테나 소자들 사이의 전기적 연속성을 요구하지 않으면서 다수의 편파에 대해, 광대역, 넓은 스캔 성능을 제공한다.

Description

단일-평면 스트립라인 피드를 구비한 이중-편파 광대역 방사기
당 업계에 공지된 바와 같이, 위상 어레이 안테나들(phased array antennas)(또는 더 간단하게 "위상 어레이들(phased arrays)")은 다른 다기능 무선 주파수(RF) 시스템뿐만 아니라 통신, 레이더 및 방향-탐지 시스템에 사용된다. 위상 어레이는 일반적으로 많은 개별 방사 안테나 소자들로부터 제공된다. 이러한 소자들의 배열 및 개별적인 방사 소자의 선택은 위상 어레이 안테나의 성능 및 비용에 상당한 영향을 미친다.
또한 공지된 바와 같이, 방사 소자들이 다중 편파를 갖는 RF 신호를 효율적으로 송신 및 수신할 수 있는 동시에 넓은 주파수 대역폭 및 넓은 전자 스캔 볼륨(wide electronic scan volume)에 대해, 낮은 삽입 손실 특성을 나타내는 것이 종종 바람직하다.
위상 어레이 안테나를 제조하는 데 사용되는 안테나 소자의 한 유형은 테이퍼드 슬롯 안테나 소자(tapered slot antenna element)("노치(notch)" 안테나 소자라고도 함)라고 한다. 노치 안테나 소자들은 비교적 낮은 삽입 손실 특성을 가질 수 있고 비교적 넓은 주파수 대역폭 및 비교적 넓은 전자 스캔 볼륨을 통해 작동할 수 있다.
그러나, 이러한 테이퍼드 슬롯 위상 어레이 안테나들의 구성(construction)은 소자들 사이의 전기적 연속성을 필요로 한다. 이는 위상 어레이에서 삼각형 격자 패턴의 사용을 어렵게 하고(경우에 따라서는 금지한다), 또한 단일 평면(single plane)에 배치되지 않은 상호 연결(interconnects)을 갖는 피드 구조의 사용을 요구한다(즉, 피드 구조는 다층 인쇄 회로 보드의 다수의 다른 층들 상에 있다). 이는 상대적으로 복잡한 물리적 구조 (예컨대, 복잡한 피드 구조 및 전자 패키징)를 갖는 위상 어레이를 초래한다. 또한, 복잡한 피드 구조와 결합된 삼각형 격자를 사용할 수 없다는 것은 노치 안테나 소자들로부터 제공된 위상 어레이 안테나에서 비용 및 복잡성을 증가시킨다.
공지된 바와 같이, 우수한 성능 특성을 갖는 다양한 테이퍼드 슬롯 안테나 디자인이 있다. 리, 제이. 제이.(Lee, J.J.), 리빙스톤 에스.(Livingston S.) 및 코에닝 알.(Koenig R.) 낮은-프로파일 광-대역 (5:1) 이중-폴 어레이(A Low-Profile Wide-Band (5:1) Dual-Pol Array), IEEE 안테나 및 무선 전파 레터스(IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters) 2권, 2003에 설명된 하나의 출판된 디자인은 안테나 소자들 사이의 전기적 연속성에 대한 필요성을 없애준다.
본 명세서에 설명된 개념들, 시스템들, 회로들 및 기술들에 따르면, 단일 평면을 따라 놓이는 무선 주파수 (RF) 상호 접속들을 제공하는 피드 구조를 갖는 위상 어레이 안테나에 대한 필요성이 인식되어왔다. 단일 평면을 따라 놓이는 RF 상호 접속을 갖는 위상 어레이 안테나를 제공하는 것은 위상 어레이에 전자기기(electronics)의 연결을 용이하게 할 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들은 다음 특징들 중 하나 이상을 독립적으로 또는 다른 특징과 조합하여 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 개념들, 시스템들, 회로들 및 기술들의 일 측면에 따르면, 안테나 소자는 직교하게 배치되고 인터리빙된 노치 안테나 소자들(orthogonally disposed and interleaved notch antenna elements)(또는 더 간단히 노치 소자들)의 쌍을 포함하며, 이들의 각각은 인터리빙된 스트립라인-대-슬롯 피드 구조(interleaved stripline-to-slot feed structure)에 결합된다.
이러한 특정 배열로, 직교 편파를 가지며 단일 평면에 상호 접속을 제공하는 피드 구조를 갖는 전자기 신호를 수신할 수 있는 위상 어레이 안테나가 제공된다. 이러한 구조는 노치 안테나 소자들과 관련 전자기기 사이의 연결을 용이하게 하며, 또한 위상 어레이 안테나에서 삼각형 격자의 사용을 허용한다.
노치 안테나 소자들(테이퍼드 슬롯 안테나 소자들로도 지칭됨)의 구조는 인접한 노치 안테나 소자들 사이의 전기적 연속성을 요구하지 않으면서 다중 편파에 대해, 광대역의 넓은 스캔 성능을 제공한다. 노치 안테나 소자들의 핀들(fins) 또는 암들(arms) 사이의 전기적 연속성이 요구되지 않기 때문에, 복수의 이러한 소자들로부터 제공된 위상 어레이 안테나의 개구(aperture)는 모듈러 구조 기술을 사용하여 삼각형 격자로 배열될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 테이퍼드 슬롯 안테나 구조는 연성 기판(soft substrates)의 사용과 호환할 수 있다(compatible). 또한, 개별 안테나 소자 (또는 방사기) 빌딩 블록은 비교적 간단한 다층 회로 카드 조립 (CCA) 기술(multi-layer circuit card assembly (CCA) techniques)을 사용하여 구성될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 인터리빙된 안테나 소자 및 피드 구조는 단일 평면에서의 방사 소자 상호 접속에 대한 낮은 삽입 손실 경로를 제공하며, 이는 예를 들어, 위상 어레이 안테나에 대한 물리적 구조 및 패키징을 단순화한다.
본 명세서에 설명된 개념, 회로 및 기술의 실시예는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 단일-평면에서의 출력을 가지며 전자기기에 대한 연결을 단순화하는 이중-편파, 인터리빙된, 테이퍼드 슬롯 안테나 소자. 이러한 이중-편파, 인터리빙된 테이퍼드 슬롯 안테나 소자는 빌딩 블록을 형성하고, 이러한 복수의 테이퍼드 슬롯 안테나 소자들은 삼각형 격자 패턴을 갖는 위상 어레이 안테나를 형성하도록 배열될 수 있다.
다른 측면에서, 어레이 안테나는 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들을 포함하여 제공된다. 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각은 그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분(radiating portion)을 갖고, 제1 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로(feed circuit)를 갖는 피드 부분(feed portion)을 갖고, 상기 제1 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제1 부분(a first one of the radiating or feed portions of the first element board)에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제1 소자 보드(first element board), 그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분을 갖고, 제2 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로를 갖는 피드 부분을 갖고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들이 직교하게 배치 및 인터리빙 되도록 상기 제2 소자의 슬롯과 맞물리는(engaged) 상기 제1 소자 보드의 슬롯을 구비한 상기 제2 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제2 부분(a second one of the radiating or feed portions of the second element board)에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제2 소자 보드(second element board)를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 피드 회로들의 각각은 피드 회로 출력(feed circuit output)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들의 피드 회로들의 출력들의 각각은 오프셋(offset)되어 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각에 대한 상기 피드 회로 출력들이 단일 평면에 배치되도록 한다.
상기 제1 소자 보드는 그 위에 배치되는 노치 안테나 소자들의 쌍을 포함할 수 있고, 상기 피드 회로는 상기 피드 회로 출력에 결합되는 입력을 갖고, 출력들의 쌍을 갖는 디바이더 회로(divider circuit), 상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제1 소자(first one of the pair of notch antenna elements)와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제1 출력(first one of the divider circuit outputs) 사이에 결합되는 제1 결합기(coupler), 및 상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제2 소자(second one of the pair of notch antenna elements)와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제2 출력(second one of the divider circuit outputs) 사이에 결합되는 제2 결합기를 포함할 수 있다.
상기 수평 보드 소자(horizontal board element) 및 상기 수직 보드 소자(vertical board element)의 방사기 부분(radiator portion)은 제1 노치 안테나 소자 및 제2 노치 안테나 소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 노치 안테나 소자 및 상기 제2 노치 안테나 소자의 각각은 제1 핀(fin), 제2 핀 및 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이의 통로 영역(throat region)을 포함할 수 있다.
상기 수평 보드 소자는 상기 수직 보드 소자의 피드 부분을 수용하도록 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이에 배치되고 상기 방사기 부분에서의 리시빙 슬롯(receiving slot)을 포함할 수 있다. 상기 수직 보드 소자는 상기 수평 보드 소자의 방사기 부분을 수용하도록 상기 피드 부분에서의 리시빙 슬롯을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 커넥터들(connectors)은 상기 수평 보드 소자 및 상기 수직 보드 소자에 결합될 수 있으며, 상기 커넥터들의 각각은 상기 동일한 평면에 있다.
일 실시예에서, 상부 접지 블록(upper ground block) 및 하부 접지 블록(lower ground block)은 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들에 결합될 수 있다. 상기 상부 접지 블록 및 상기 하부 접지 블록은 상기 안테나에 접지 연속성(ground continuity)을 제공한다.
상기 안테나는 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 하나 이상의 행들(rows)을 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 각 행은 인접한 행에 대해 상기 인터리빙된 스트립라인-대-슬롯 피드 구조로 배열될 수 있다. 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 하나 이상의 행들은 삼각형 격자 패턴(triangular lattice pattern)으로 배열될 수 있다.
다른 측면에서, 어레이 안테나는 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 행들을 포함하여 제공된다. 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각은 그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분을 갖고, 제1 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로를 갖는 피드 부분을 갖고, 상기 제1 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제1 부분에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제1 소자 보드, 및 그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분을 갖고, 제2 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로를 갖는 피드 부분을 갖고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들이 직교하게 배치 및 인터리빙 되도록 상기 제2 소자의 슬롯과 맞물리는 상기 제1 소자 보드의 슬롯을 구비한 상기 제2 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제2 부분에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제2 소자 보드를 포함한다. 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 행들의 각 행은 인접한 행에 대해 상기 인터리빙된 스트립라인-대-슬롯 피드 구조로 배열된다.
상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 행들은 삼각형 격자 패턴으로 배열될 수 있다. 상기 피드 회로들의 각각은 피드 회로 출력을 포함하고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들의 피드 회로들의 출력들의 각각은 오프셋되어 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각에 대한 피드 회로 출력들이 단일 평면에 배치되도록 한다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 소자 보드는 그 위에 배치되는 노치 안테나 소자들의 쌍을 포함하고, 상기 피드 회로는 상기 피드 회로 출력에 결합되는 입력 및 출력들의 쌍을 갖는 디바이더 회로, 및 상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제1 소자와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제1 출력 사이에 결합되는 제1 결합기, 및 상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제2 소자와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제2 출력 사이에 결합되는 제2 결합기를 포함한다.
상기 이중-편파 슬롯 안테나의 각각에서의 상기 수평 보드 소자 및 상기 수직 보드 소자는 서로에 대해 직교하게 배치될 수 있다. 상기 수평 보드 소자 및 수직 보드 소자는 방사기 부분 및 피드 부분을 포함한다. 상기 수평 보드 소자 및 상기 수직 보드 소자의 방사기 부분은 제1 노치 안테나 소자 및 제2 노치 안테나 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 노치 안테나 소자 및 상기 제2 노치 안테나 소자의 각각은 제1 핀, 제2 핀 및 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이의 통로 영역을 포함할 수 있다.
상기 수평 보드 소자는 상기 수직 보드 소자의 피드 부분을 수용하도록 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이에 배치되고 상기 방사기 부분에서의 리시빙 슬롯을 포함할 수 있다. 상기 수직 보드 소자는 상기 수평 보드 소자의 방사기 부분을 수용하도록 상기 피드 부분에서의 리시빙 슬롯을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 접지 블록 및 하부 접지 블록은 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 행들의 각 행에 결합될 수 있다. 상기 상부 접지 블록 및 상기 하부 접지 블록은 상기 안테나에 접지 연속성을 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 상이한 실시예들의 요소들은 상기에 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들을 형성하도록 조합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 단일 실시예의 문맥에서 설명된, 다양한 요소들은 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 서브조합(subcombination)으로 제공될 수 있다. 본 명세서에 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들 또한 하기 청구항들의 범위 내에 있다.
전술한 특징들은 다음의 도면들의 설명으로부터 더욱 완전히 이해될 수 있다:
도 1은 복수의 이중-편파 인터리빙된 슬롯 안테나 소자들로부터 제공된 선형 위상 어레이 안테나의 정면 등척도(front isometric view)이다;
도 1a는 도 1의 선형 위상 어레이 안테나의 등척 부분 분해도(isometric partially exploded view)이다;
도 1b는 도 1의 선형 위상 어레이 안테나의 배면도이다;
도 2는 슬롯 안테나 소자 및 피드 회로의 평면도이다;
도 3은 삼각형 격자 패턴으로 배열된 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들로부터 제공된 위상 배열 안테나의 일부분의 정면 등척도이다; 및
도 3a는 도 3에 도시된 위상 어레이 안테나의 배면 등척도(rear isometric view)이다.
본 명세서에 설명된 주제는 스트립라인-대-슬롯 피드 구조(stripline-to-slot feed structure)를 갖는 이중 편파, 인터리빙된, 테이퍼드 슬롯 안테나 소자(dual-polarized, interleaved, tapered slot antenna element)("노치 안테나 소자"로도 알려짐)에 관한 것이다. 인터리빙된 노치 소자 및 스트립라인-대-슬롯 피드 구조의 조합은 대략 30%(일반적으로)의 상대적으로 넓은 대역폭 및 대략 60도(일반적으로)의 상대적으로 넓은 스캔 각도에 걸쳐 작동할 수 있는 안테나를 초래한다. 복수의 이러한 이중-편파, 인터리빙된, 노치 소자들은 위상 어레이를 형성하도록 배치될 수 있다. 본 명세서에 설명된 노치 안테나 소자는 인접한 소자들 사이의 전기적 연속성을 요구하지 않기 때문에, 복수의 이러한 이중-편파, 인터리빙된, 노치 소자들은 삼각형 격자 패턴을 갖는 위상 어레이 안테나를 형성하기 위해 모듈러 구성 기술에서 사용될 수 있고, 임의의 편파를 갖는 전자기 신호를 수신하도록 작동 가능하다.
또한, 안테나 소자들 및 피드 회로들이 배치된 인쇄 회로 보드들(따라서 본 명세서에서 "소자 보드"라 함)을 인터리빙하고, 이러한 인쇄 회로 보드들에 피드 회로 신호 경로를 적절하게 배치함으로써, 노치 소자 방사기 피드용 입력 포트는 단일 평면에 있다. 이는 피드 확장(feed dilation)(즉, 오프셋 피드(offset feeds))을 회피하고 위상 어레이 안테나의 입력 포트에 회로를 결합하는 소위 "블라인드 메이트(blind mate)" 연결 기술의 사용을 허용하는 어레이 안테나를 초래한다. 이는 전통적인 송신/수신 (T/R) 통합 마이크로웨이브 모듈 (TRIMM) 및/또는 슬랫 구조(traditional transmit/receive (T/R) integrated microwave module (TRIMM) and/or slat architectures)로의 연결을 할 수 있다(여기서, 예를 들어 T/R 모듈 기능은 상대적으로 길고 얇은 방사기 구조의 반대 표면에 2개의 개별 패키지로의 구현을 요구하므로, "슬레이트" 어레이("slat" array)의 이름을 생기게 한다). 또한, 본 명세서에 설명된 개념들, 시스템들, 회로들 및 기술들에 따라 제공되는 인터리빙된 이중 편파 노치 소자들의 사용은, 이중-선형 편파들 사이에 일치하는 위상 중심들을 갖는 위상 안테나를 초래한다.
다음의 논의에서, 다양한 안테나 구조를 설명할 때 오른손 직교 좌표계(right-hand Cartesian coordinate system)(CCS)가 가정된다. 설명을 간단히 하기 위해, 안테나의 페이스(face)에 수직인 방향은 CCS의 z-방향(단위 벡터 z로)으로서 사용될 것이고, 안테나의 한쪽을 따르는 방향은 x-방향(단위 벡터 x로)으로서 사용될 것이며, 안테나의 직각 쪽을 따르는 방향은 y 방향(단위 벡터 y로)으로 사용될 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 도면들에 도시된 구조는 반드시 일정한 축척이 아니라는 것을 이해해야 한다. 즉, 도면의 하나 이상의 치수들은 예를 들어 명확성을 증가시키고 본 명세서에서 설명된 개념, 회로 및 기술의 이해를 용이하게 하기 위해 비대해질(exaggerated) 수 있다.
이제, 몇몇 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호를 갖는 유사한 소자들이 제공되는, 도 1-1b를 참조하여, 선형 위상 어레이 안테나(10)(또는 더 간단하게는, "위상 어레이(10)")는 하우징(housing)(12) 내에 배치되는, 복수의, 여기서는 6개의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11a-11f, 일반적으로 11로 표시됨)을 포함한다. 도 1은 6개의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)을 구비한 선형 위상 어레이 안테나(10)를 도시하지만, 임의의 수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)이 원하는 애플리케이션에 따라 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 당업자는 특정 애플리케이션의 필요를 충족시키기 위해 위상 어레이에서 사용하기에 적절한 수의 소자들을 선택하는 방법을 이해할 것이다.
도 1-1b의 예시적인 실시예에서, 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)의 각각은 인터리빙되고(또는 상호 접속) 직교 배치된 소자 보드들(16, 16)의 쌍을 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 이중 편파 슬롯 소자(11)는 제1 소자 보드(16)(본 명세서에서 수평 소자 보드(16)라고도 함) 및 제2 소자 보드(18)(본 명세서에서 수직 소자 보드(18)라고도 함)로부터 제공된다. 용어 "수평" 및 "수직"의 사용은 단지 식별 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안됨을 이해해야 한다.
일부 실시예에서, 수평 소자 보드(16) 및 수직 소자 보드(18)는 각각 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 포함한다. 따라서, 각각의 소자 보드(16, 18)는 일반적으로 공지된 바와 같이 방사 표면에서의 노치 또는 슬롯의 크기 및 형상에 의해 결정되는 방사 패턴 특성을 갖도록 제공된다.
하나의 안테나 소자(예컨대, 수평 보드 소자(16))를 하나의 편광 방향으로 배치하고 제2 안테나 소자(예컨대, 수직 보드 소자(18))를 직교하는 편광 방향으로 배치함으로써, 임의의 편파를 구비하여 신호에 응답하는 이중 편파 안테나 소자가 제공된다. 또한, 수직으로 배치된 노치 안테나 소자들(예컨대, 수평 소자 및 수직 소자 모두)의 사용은 다수의 편파에 대해 광대역 및 넓은 스캔-각도 성능을 갖는 방사 소자를 초래한다.
수평 소자 보드(16) 및 수직 보드 소자(18)를 인터리빙하고 소자 보드(16, 18) (따라서 그 위에 배치된 안테나 소자들)를 서로에 대해 90도의 각도로 배열함으로써, 일치하는 위상 중심을 갖는 이중-편파 노치 안테나 소자가 제공된다. 부가적으로, 도 3 및 도 3a와 관련하여 이하의 설명으로부터 명백해질 것이며, 복수의 이러한 선형 위상 어레이(10)는 인터리빙된 배열로 함께 결합될 수 있다.
수평 및 수직 소자 보드들(16, 18)을 함께 결합하기 위해, 각 소자 보드(16a-16f, 18a-18f)는 리시빙 슬롯(receiving slot) 또는 오프닝의 다른 형태(other form of opening)(예컨대, 도 2에서의 슬롯들(19a, 19b))를 포함한다. 리시빙 슬롯들은 수평 소자 보드(16)와 수직 소자 보드(18)가 인터리빙된 방식으로 함께 결합될 수 있게 하여, 일치하는 위상 중심을 갖는 이중 편파 소자(11)를 초래한다. 일부 실시예에서, 리시빙 슬롯은 수평 소자 보드(16) 및 수직 소자 보드(18)의 중간 지점에 위치된다. 수직 소자 보드(18) 및 수평 소자 보드(16)에 대한 리시빙 슬롯의 위치 및 치수(즉, 길이, 폭, 깊이)는 원하는 애플리케이션의 필요에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 그리고 제한없이, 리시빙 슬롯은 수직 소자 보드(18) 및 수평 소자 보드(16)의 각각은 형성되어 그 길이가 각각 수직 소자 보드(18) 및 수평 소자 보드(16)의 전체 길이의 절반이 되도록 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 수평 소자 보드(16) 및 수직 소자 보드(18)는 하나의 소자 보드의 리시빙 슬롯을 다른 소자 보드의 논-리시빙 슬롯 부분(non-receiving slot portion)과 정렬시킴으로써 함께 결합될 수 있다.
이중-편파 슬롯 안테나 소자(11)는 수평 및 수직 소자 보드(16, 18)의 적어도 일부분을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 이중-편파 슬롯 안테나 소자(11)의 내부 구성 요소를 커버하고 보호하는 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 형성되거나 그렇지 않으면 유전체 재료 또는 전기 절연 재료의 다른 형태로부터 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 전기 전도성 재료는 소자 보드를 위한 연속적인 접지 표면을 형성하도록 하우징(12)의 표면의 전부 또는 일부분 위에 배치될 수 있다. 따라서, 하우징(12)은 수평 및 수직 소자 보드들(16, 18) 둘레에 외부 쉘을 형성할 수 있고 도 1a에 도시된 바와 같이, 각각의 개별 안테나 소자에 대한 접지 평면을 제공할 수 있다.
하우징(12)은 상부 접지 블록(upper ground block)(30)과 하부 접지 블록(lower ground block)(32)을 포함한다. 상부 및 하부 접지 블록(30, 32)은 모듈러 조립을 가능하게 하고 또한 상부 접지 블록(30) 및 하부 접지 블록(32)을 연결하는 평면을 따라 스트립라인 피드 네트워크를 생성하도록 이중-편파 슬롯 안테나(11a-11f)를 구성하는 복수의 소자 보드(16, 18)를 결합 및 고정(secure)한다.
상부 접지 블록(30) 및 하부 접지 블록(32)은 선형 위상 어레이 안테나(10)에 대한 접지 연속성을 제공한다. 하우징(12)은 커넥터 본체(connector body)(14)를 더 포함할 수 있다. 커넥터 본체(14)는 하우징(12)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 커넥터 본체(14)는 피드 회로로부터 이중-편파 슬롯 안테나 소자(11)로의 하나 이상의 연결(connections)을 커버하고 보호한다.
이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)을 수용하기 위해, 상부 접지 블록(30)은 소자 보드(18)의 상위 부분을 수용하기 위한 하나 이상의 오프닝 또는 슬롯들(24)을 포함하고, 하부 접지 블록(32)은 소자 보드(18)의 바닥 부분을 수용하기 위한 하나 이상의 슬롯들(26)을 포함한다. 따라서, 슬롯들(24, 26)은 하우징(12)에서의 소자 보드(18)를 고정한다.
상부 접지 블록(30) 및 하부 접지 블록(32)은 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)에 결합되는 커넥터(22)를 수용하기 위한 커넥터 부분(14)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 수직 소자 보드(18)는 하부 접지 블록(32)의 슬롯(26) 및 상부 접지 블록(30)의 슬롯(24) 내에 리시브되고 수평 소자 보드(16)는 상부 접지 블록(30)과 하부 접지 블록(32) 사이의 평면에 배치된다. 상부 접지 블록 (30)과 하부 접지 블록 (32) 사이에 제공된 이중- 편파 슬롯 안테나 소자들(11)의 피드 회로 구성 및 인터리빙된 테이퍼드 슬롯 안테나는 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)의 각각의 커넥터들이 단일 평면에 있게 한다.
예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 수평 커넥터들(22)은 수평 소자 보드(16)에 결합되고 수직 소자 보드(18)에 결합된 수직 커넥터들(23)은 단일 평면에 정렬된다. 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)은 동일한 평면에 커넥터들(22, 23)을 제공하기 위한 선형 위상 어레이 안테나(10)를 위한 빌딩 블록(building blocks) 또는 모듈로서 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 단일 평면에서의 커넥터들(22, 23)을 갖는 것은 그 평면을 따라 스트립라인 피드 네트워크를 제공하고 전통적인 TRIMM 및 SLAT 구조로의 연결을 가능하게 한다.
이제 도 2를 참조하여, 도 1-1b 와 함께 전술한 수평 및 수직 소자 보드(16, 18)와 동일하거나 유사할 수 있는, 수평 보드 소자(16') 및 수직 보드 소자(18')는 각각 방사기 부분(43a-43b) 및 피드 부분(45a, 45b)을 포함한다.
수평 소자 보드(16')에서, 방사기 부분(43a)은 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20a, 20b)을 포함한다. 노치 안테나 소자들(20a, 20b)의 각각은 각각 제1 및 제2 핀 부분들(50a, 52a, 50b, 52b)을 포함한다. 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20a, 20b)은 소자 보드(16)의 표면에 인접하게 배치되고 핀(50a)과 핀(52b) 사이의 통로 영역(throat region)에 의해 이격된다.
소자 보드 피드 부분(Element board feed portion)(45a)은 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20a, 20b)의 각각과 커넥터(22) 사이에서 신호를 결합하는 피드 회로(44a)를 포함한다. 피드 회로(44a)는 커넥터(22)에 결합된 제1 단부 및 디바이더 회로(divider circuit)(42a)의 입력에 결합된 제2 단부를 갖는 신호 경로를 포함한다. 일부 실시예에서, 피드 회로(44a)는 피드 회로(44a)의 두 부분들을 함께 조인하는(join) 연귀(miter)를 포함한다. 연귀는 피드 회로(44a)의 두 부분들, 또는 90°의 각도로 형성되는, 소자 보드(16, 18)의 다른 부분들 사이에 만들어진 조인트(joint)일 수 있어, 접합의 라인이 이 각도를 이등분(bisects)할 수 있다. 그 입력에 제공된 신호에 응답하여, 디바이더 회로(42)는 신호를 분할하고 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20a, 20b) 사이에서 신호를 분배한다. 일부 실시예에서, 전력 디바이더(power divider)(42a)는 다중-섹션 윌킨슨 전력 디바이더/스플리터(multi-section Wilkinson power divider/splitter)를 포함하는 윌킨슨 전력 디바이더/스플리터로서 제공될 수 있다. 전력 디바이더의 다른 유형이 또한 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 전력 디바이더(42a)는 입력을 적어도 2개의 출력 사이에 동일하게 분배될 수 있는 적어도 2개의 출력으로 나눈다. 디바이더 회로(42a)의 출력은 여기서는 소자 보드(16')의 방사기 부분(43a)에 배치된 방사기 피드 결합기(radiator feed couplers)(46a, 48a)로서 도시된 제1 및 제2 방사기 피드 회로(46a, 48a) 중 각각에 결합된다. 예를 들어, 전력 디바이더(42a)는 신호 경로(44a)를 통해, 커넥터(22)로부터 수신된 입력을 나누고 결합기(46a, 48a)를 통해 제1 및 제2 노치 안테나 소자(20a, 20b)에 2개의 출력 신호를 분배할 수 있다.
수직 보드 소자(18')에서, 방사기 부분(43b)은 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20c, 20d)를 포함한다. 노치 안테나 소자들(20c, 20d)의 각각은 각각 제1 및 제2 핀 부분들(fin portions)(50c, 52c, 50d, 52d)을 포함한다. 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20c, 20d)은 소자 보드(18)의 표면에 인접하게 배치되고 핀(50c)과 핀(52d) 사이의 통로 영역에 의해 이격된다.
소자 보드 피드 부분(45b)은 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20c, 20d)의 각각과 커넥터(23) 사이에서 신호를 결합하는 피드 회로(44b)를 포함한다. 피드 회로(44b)는 커넥터(23)에 결합되는 제1 단부 및 디바이더 회로(42b)의 입력에 결합되는 제2 단부를 갖는 신호 경로를 포함한다. 그 입력에 제공된 신호에 응답하여, 디바이더 회로(42b)는 신호를 분할하고 제1 및 제2 노치 안테나 소자들(20c, 20d) 사이에서 신호를 분배한다. 일부 실시예에서, 전력 디바이더(42b)는 다중-섹션 윌킨슨 전력 디바이더/스플리터를 포함하는 윌킨슨 전력 디바이더/스플리터로서 제공될 수 있다. 전력 디바이더의 다른 유형이 또한 사용될 수 있다.
실시예에서, 전력 디바이더(42b)는 입력을 적어도 2 개의 출력 사이에 동일하게 분배될 수 있는 적어도 2개의 출력으로 나눈다. 디바이더 회로(42b)의 출력은 소자 보드(18')의 방사기 부분(43b)에 배치된 방사기 피드 결합기(46b, 48b)로서 도시된 제1 및 제2 방사기 피드 회로(46b, 48b)의 각각에 결합된다. 예를 들어, 전력 디바이더(42b)는 신호 경로(44b)를 통해, 커넥터(23)로부터 수신된 입력을 나누고, 결합기(46b, 48b)를 통해 제1 및 제2 노치 안테나 소자(20c, 20d)로 2 개의 출력 신호를 분배할 수 있다.
일부 실시예에서, 수평 및 수직 소자 보드(16', 18') 모두에 대한 피드 부분(45a, 45b)은 팬텀 아웃라인(phantom outline)(40)에 의해 표시된 바와 같이 하우징(housing)(12) (예컨대, 상부 접지 블록(30), 하부 접지 블록(32))에 의해 커버되는 부분이다. 상부 접지 블록(30) 및 하부 접지 블록(32)은 스트립라인 피드 네트워크를 형성하는 피드 부분(45a, 45b)을 샌드위치(sandwich)하는 2개의 접지 평면으로서 작동한다.
본 명세서에서 이전에 상술한 바와 같이, 수평 및 수직 소자 보드(16', 18')는 함께 결합되어 도 1-1b로부터 이중-편파 슬롯 안테나 소자(11)를 형성할 수 있다. 함께 결합될 소자 보드들(예컨대, 수평 소자 보드(16), 수직 소자 보드(18))의 쌍에서, 리시빙 슬롯들(19a, 19b)은 다른 보드 소자에 대해 대향하는 단부 또는 측면에 제공될 수 있다. 예를 들어, 수평 소자 보드(16)는 리시빙 슬롯(19a)을 포함하고 수직 소자 보드는 리시빙 슬롯(19b)을 포함한다. 일부 실시예에서, 리시빙 슬롯(19a)은 수직 소자 보드(18)의 일부분을 수용하도록, 제1 노치 소자(20a)와 제2 노치 소자(20b) 사이에 배치된, 수평 소자 보드(16)의 방사기 부분(43a)에 제공된다. 수평 소자 보드(16)의 리시빙 슬롯(19b)은 수평 소자 보드(16)의 일부분을 수용하도록 피드 부분(45b)에 제공될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 수평 소자 보드(16) 및 수직 소자 보드(18)는 단일 평면으로 커넥터들(22, 23)을 정렬시키기 위해 함께 인터리빙될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 위상 어레이 안테나(60)는 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)로부터 제공된다. 위상 어레이 안테나(60)는 위상 어레이 안테나 소자들의 제1 행(62) 및 위상 어레이 안테나 소자들의 제2 행(64)을 포함한다. 도 3은 4개의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)을 갖는 위상 어레이 안테나 소자들(62, 64)의 제1 행 및 제2 행 각각을 도시하지만, 임의의 수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)이 원하는 애플리케이션에 따라 안테나 소자들의 특정 행 또는 구성에 사용될 수 있음을 이해할 수 있다. 부가적으로, 임의의 수의 행 또는 위상 어레이 안테나 소자들(62, 64)의 구성은 원하는 애플리케이션에 따라 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이 안테나 소자들(62)의 제1 행의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)은 배열되어 이웃하거나 인접한 행 위상 어레이 안테나 소자들(예컨대, 위상 어레이 안테나 소자들의 제2 행(64)) 및 삼각형 격자 패턴에 대해 오프셋(offset)된다. 삼각형 격자 패턴(즉, 안테나 소자들(11)의 위치 결정(positioning))은 위상 어레이 안테나에 필요한 안테나 소자의 수를 감소시킨다. 삼각형 격자 패턴은 일반적으로 인접한 행의 수평 보드 소자들(16) 및 수직 보드 소자들(18)의 교차점(intersection points)(65)에 대해 제1 행의 수평 보드 소자들(16) 및 수직 보드 소자들(18)의 교차점(65)을 나타낸다.
위상 어레이 안테나(60)는 일반적으로 (65)로 표시된, 복수의 교차점(65a-65h)을 포함한다. 교차점(65)은 수평 소자 보드(16) 및 수직 소자 보드(18)가 접촉하고 함께 결합되는 지점을 지칭한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 위상 어레이 안테나 소자들(62)의 제1 행의 수평 및 수직 소자 보드(16, 18)의 교차점(65)은 위상 어레이 안테나 소자들(64)의 제2 행의 수평 및 수직 소자 보드(16, 18)의 교차점(65)에 대해 오프셋된다. 다시 말해, 위상 어레이 안테나 소자들(62)의 제1 행의 수평 및 수직 소자 보드(16, 18)의 교차점(65)은 위상 어레이 안테나 소자들(64)의 제2 행의 수평 및 수직 소자 보드(16, 18)의 교차점(65) 바로 위에 위치되지 않는다. 삼각형 격자 패턴은 위상 어레이 안테나(60)의 경제성을 향상시키고 위상 어레이 안테나(60)를 채우는데(populate) 필요한 안테나 소자들의 수를 감소시킨다.
본 출원에서는, 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11) 사이의 전기적 연속성이 요구되지 않기 때문에, 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)로부터 제공된 위상 어레이 안테나(60)의 개구(aperture)는 모듈러 구성 기술을 사용하는 삼각형 격자 패턴에 배열될 수 있다. 예를 들어, 이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)은 빌딩 블록을 형성할 수 있고, 이들 복수의 소자(즉, 위상 어레이 안테나 소자들(62)의 제1 행, 위상 어레이 안테나 소자들(64)의 제2 행)는 삼각형 격자 패턴을 포함하는 다양한 패턴으로 배열될 수 있다.
이제 도 3a를 참조하여, 위상 어레이 안테나(60)(도 3)의 커넥터들(22, 23)은 위상 어레이 안테나 소자들(62, 64)의 제1 및 제2 행 각각에 결합된다. 중요하게는, 커넥터들(22, 23)은 단일 평면 내에 정렬된다. 삼각형 격자 패턴은 또한 위상 어레이 안테나(60)에서 각 이중-편파 슬롯 안테나 소자(11)의 커넥터들(22, 23)의 정렬에 기초하여 식별될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 위상 어레이 안테나 소자들(62)의 제1 행의 각 이중-편파 슬롯 안테나 소자(11)의 커넥터들(22, 23)은 위상 어레이 안테나 소자들(64)의 제2 행의 각 이중-편파 슬롯 안테나 소자(11)의 커넥터들(22, 23)에 대해 오프셋된다.
이중-편파 슬롯 안테나 소자들(11)을 사용하는 위상 어레이 안테나(60)의 모듈러 구성은 임의의 크기 및 형상을 갖는 위상 어레이 안테나의 구성을 허용한다. 또한, 각 행의 안테나 소자들(11) 및 커넥터들(22, 23)을 동일 평면에 정렬시키는 것은 위상 어레이 안테나의 구성뿐만 아니라 위상 어레이 출력을 다른 회로에 연결하는 것 모두를 단순화한다. 이는 전통적인 TRIMM 및/또는 슬랫 구조로의 연결을 할 수 있다(여기서, 예를 들어, T/R 모듈 기능이 상대적으로 길고 얇은 방사기 구조의 반대 표면에 2개의 개별 패키지로의 구현을 요구하므로, "슬레이트" 어레이의 이름을 생기게 한다).
일반적인 개요에서, 변형된 테이퍼드 슬롯 안테나를 구비한 인터리빙된 스트립라인-대-슬롯 피드 구조를 포함하는 안테나가 본 명세서에 설명된다. 변형된 테이퍼드 슬롯 안테나 구조는 인접한 안테나 소자 사이의 전기적 연속성을 필요로 하지 않으면 서 다수의 편파에 대해 광대역, 넓은 스캔 성능을 제공한다.
본 명세서에 설명된 안테나 디자인 및 디자인 기술은 매우 다양한 다른 애플리케이션인 애플리케이션을 갖는다. 예를 들어, 안테나는 대역폭을 필요로 하는 미사일 센서, 링크 마진(link margin)을 지원하는 더 높은 이득, 및 작은 볼륨 내에서 더 높은 데이터 속도를 지원하는 넓은 임피던스 대역폭을 위한 액티브 또는 패시브 안테나 소자들(active or passive antenna elements)로서 사용될 수 있다. 그것은 또한 육상, 해상 또는 위성 통신용 안테나로서 사용될 수 있다. 작은 안테나 볼륨을 갖는 안테나가 가능하기 때문에, 안테나는 작은 미사일 기체(small missile airframes)에 사용하기에 매우 적합하다. 또한, 예를 들어, 안테나는 핸드헬드 통신 장치, 상업용 항공기 통신 시스템, 자동차-기반 통신 시스템(예컨대, 개인 통신, 교통 업데이트, 비상 대응 통신, 충돌 회피 시스템, 등), 위성 디지털 오디오 라디오 서비스(Satellite Digital Audio Radio Service)(SDARS) 통신, 근접 리더 및 다른 RFID 구조(proximity readers and other RFID structures), 레이더 시스템, 글로벌 위치결정 시스템(global positioning system)(GPS) 통신 및/또는 등등에 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 안테나 디자인은 의학 이미징 시스템에서 사용하기에 적합하다. 본 명세서에 설명된 안테나 디자인은 송신 및 수신 작동 모두에 사용될 수 있다. 많은 다른 애플리케이션 또한 가능하다.
본 기술은 개시된 실시예와 관련하여 설명되었지만, 청구 범위의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변형, 대체 실시예, 균등물 등이 물론 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다수의 소자 중 임의의 소자가 위상 어레이에서 사용될 수 있다.
또한, 본 청구항의 범위는 도면에 도시된 바와 같이 및 본 명세서에 설명된 바와 같이 소자 및 구조에 대한 다른 모든 예측 가능한 균등물을 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 본 명세서에서 보호하고자 하는 주제는 청구 범위 및 그 균등물의 범위에 의해서만 제한된다.
이 특허의 대상인, 다양한 개념, 구조 및 기술을 예시하는 바람직한 실시예를 설명하였지만, 당업자에게는 이러한 개념, 구조 및 기술을 포함하는 다른 실시예가 사용될 수 있음이 명백할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 상이한 실시예의 개별 개념들, 특징들(또는 요소들(elements)) 및 기술들이 조합되어 상기 특별히 설명되지 않은 다른 실시예를 형성할 수 있음을 알아야한다. 또한, 단일 실시예의 문맥에서 설명된, 다양한 개념, 특징(또는 요소들(elements)) 및 기술이 또한 개별적으로 또는 임의의 적합한 서브-조합(sub-combination)으로 제공될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들 또한 다음의 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 기대된다.
따라서, 특허의 범위는 설명된 실시예들에 한정되어서는 안되며, 오히려 다음의 청구항들의 사상 및 범위에 의해서만 제한되어야 한다.
본 명세서에 인용된 모든 간행물 및 참고 문헌은 그 전체에서 본 명세서에 참고로 명확히 포함된다.

Claims (20)

  1. 어레이 안테나에 있어서,
    복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들; 및
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나에 결합되는 상부 접지 블록 및 하부 접지 블록
    을 포함하고,
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각은,
    그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분을 갖고, 제1 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로를 갖는 피드 부분을 갖고, 상기 제1 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제1 부분에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제1 소자 보드; 및
    그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분을 갖고, 제2 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로를 갖는 피드 부분을 갖고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들이 직교하게 배치 및 인터리빙 되도록 상기 제2 소자의 슬롯과 맞물리는 상기 제1 소자 보드의 슬롯을 구비한 상기 제2 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제2 부분에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제2 소자 보드
    를 포함하고,
    상기 상부 접지 블록 및 상기 하부 접지 블록은 상기 안테나에 접지 연속성을 제공하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피드 회로들의 각각은 피드 회로 출력을 포함하고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들의 피드 회로들의 출력들의 각각은 오프셋되어 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각에 대한 상기 피드 회로 출력들이 단일 평면에 배치되도록 하는
    안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 소자 보드는 그 위에 배치되는 노치 안테나 소자들의 쌍을 포함하고; 및
    상기 피드 회로는,
    상기 피드 회로 출력에 결합되는 입력을 갖고, 출력들의 쌍을 갖는 디바이더 회로;
    상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제1 소자와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제1 출력 사이에 결합되는 제1 결합기; 및
    상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제2 소자와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제2 출력 사이에 결합되는 제2 결합기
    를 포함하는 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 소자 보드 및 상기 제2 소자 보드의 방사기 부분은 제1 노치 안테나 소자 및 제2 노치 안테나 소자를 포함하는
    안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 노치 안테나 소자 및 상기 제2 노치 안테나 소자의 각각은 제1 핀, 제2 핀 및 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이의 통로 영역을 포함하는
    안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 소자 보드는 상기 제2 소자 보드의 피드 부분을 수용하도록 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이에 배치되고 상기 방사기 부분에서의 리시빙 슬롯을 포함하는
    안테나.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 소자 보드는 상기 제1 소자 보드의 방사기 부분을 수용하도록 상기 피드 부분에서의 리시빙 슬롯을 포함하는
    안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 소자 보드 및 상기 제2 소자 보드에 결합되는 하나 이상의 커넥터들 - 상기 커넥터들의 각각은 동일한 평면에 있음 -
    를 더 포함하는 안테나.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 하나 이상의 행들 - 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나의 각 행은 인접한 행에 대해 상기 인터리빙된 스트립라인-대-슬롯 피드 구조로 배열됨 -
    을 더 포함하는 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 하나 이상의 행들은 삼각형 격자 패턴으로 배열되는
    안테나.
  12. 어레이 안테나에 있어서,
    복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 행들; 및
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 행들의 각 행에 결합되는 상부 접지 블록 및 하부 접지 블록
    을 포함하고,
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각은,
    그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분을 갖고, 제1 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로를 갖는 피드 부분을 갖고, 상기 제1 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제1 부분에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제1 소자 보드; 및
    그 위에 배치되는 하나 이상의 노치 안테나 소자들을 갖는 방사 부분을 갖고, 제2 소자 보드의 상기 방사 부분에 배치되는 상기 하나 이상의 노치 안테나 소자들의 각각에 신호들을 제공하도록 구성되고 그 위에 배치되는 피드 회로를 갖는 피드 부분을 갖고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들이 직교하게 배치 및 인터리빙 되도록 상기 제2 소자의 슬롯과 맞물리는 상기 제1 소자 보드의 슬롯을 구비한 상기 제2 소자 보드의 방사 또는 피드 부분들 중 제2 부분에 제공되는 슬롯을 갖는 상기 제2 소자 보드
    를 포함하고,
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 행들의 각 행은 인접한 행에 대해 상기 인터리빙된 스트립라인-대-슬롯 피드 구조로 배열되고,
    상기 상부 접지 블록 및 상기 하부 접지 블록은 상기 안테나에 접지 연속성을 제공하는
    는 안테나.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나들의 행들은 삼각형 격자 패턴으로 배열되는
    안테나.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 피드 회로들의 각각은 피드 회로 출력을 포함하고, 상기 제1 및 제2 소자 보드들의 피드 회로들의 출력들의 각각은 오프셋되어 상기 복수의 이중-편파 슬롯 안테나 소자들의 각각에 대한 피드 회로 출력들이 단일 평면에 배치되도록 하는
    안테나.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 소자 보드는 그 위에 배치되는 노치 안테나 소자들의 쌍을 포함하고; 및
    상기 피드 회로는,
    상기 피드 회로 출력에 결합되는 입력 및 출력들의 쌍을 갖는 디바이더 회로;
    상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제1 소자와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제1 출력 사이에 결합되는 제1 결합기; 및
    상기 노치 안테나 소자들의 쌍 중 제2 소자와 상기 디바이더 회로 출력들 중 제2 출력 사이에 결합되는 제2 결합기
    를 포함하는 안테나.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 이중-편파 슬롯 안테나의 각각에서의 상기 제1 소자 보드 및 상기 제2 소자 보드는 서로에 대해 직교하게 배치되는
    안테나.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 소자 보드 및 제2 소자 보드는 방사기 부분 및 피드 부분을 포함하고, 상기 제1 소자 보드 및 상기 제2 소자 보드의 방사기 부분은 제1 노치 안테나 소자 및 제2 노치 안테나 소자를 포함하는
    안테나.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 노치 안테나 소자 및 상기 제2 노치 안테나 소자의 각각은 제1 핀, 제2 핀 및 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이의 통로 영역을 포함하는
    안테나.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 소자 보드는 상기 제2 소자 보드의 피드 부분을 수용하도록 상기 제1 핀과 상기 제2 핀 사이에 배치되고 상기 방사기 부분에서의 리시빙 슬롯을 포함하고, 상기 제2 소자 보드는 상기 제1 소자 보드의 방사기 부분을 수용하도록 상기 피드 부분에서의 리시빙 슬롯을 포함하는
    안테나.
  20. 삭제
KR1020187016128A 2015-12-02 2016-11-30 단일-평면 스트립라인 피드를 구비한 이중-편파 광대역 방사기 KR102022209B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/956,604 US9806432B2 (en) 2015-12-02 2015-12-02 Dual-polarized wideband radiator with single-plane stripline feed
US14/956,604 2015-12-02
PCT/US2016/064054 WO2017095832A1 (en) 2015-12-02 2016-11-30 Dual-polarized wideband radiator with single-plane stripline feed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180079442A KR20180079442A (ko) 2018-07-10
KR102022209B1 true KR102022209B1 (ko) 2019-09-17

Family

ID=57543237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187016128A KR102022209B1 (ko) 2015-12-02 2016-11-30 단일-평면 스트립라인 피드를 구비한 이중-편파 광대역 방사기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9806432B2 (ko)
EP (1) EP3384558B1 (ko)
JP (1) JP6522246B2 (ko)
KR (1) KR102022209B1 (ko)
CN (1) CN108370100B (ko)
WO (1) WO2017095832A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11228112B2 (en) * 2017-07-06 2022-01-18 Saab Ab Electrically controlled broadband group antenna
US10361485B2 (en) * 2017-08-04 2019-07-23 Raytheon Company Tripole current loop radiating element with integrated circularly polarized feed
US10505281B2 (en) * 2018-04-09 2019-12-10 Massachusetts Institute Of Technology Coincident phase centered flared notch feed
CN109449568B (zh) * 2018-08-07 2020-09-18 瑞声科技(新加坡)有限公司 毫米波阵列天线及移动终端
US10714837B1 (en) 2018-10-31 2020-07-14 First Rf Corporation Array antenna with dual polarization elements
US11158951B2 (en) * 2019-06-07 2021-10-26 Sri International Antipodal vivaldi antenna systems
CN110212314A (zh) * 2019-06-21 2019-09-06 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种超宽带大功率正交极化阵列天线及其工作方法
KR102292229B1 (ko) * 2020-07-31 2021-08-23 주식회사 극동통신 연직바람 관측장비용 밴드다이폴 배열안테나
CN112332075B (zh) * 2020-11-02 2022-04-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种多波束相控阵集成系统及方法
US11990677B2 (en) 2021-03-12 2024-05-21 Raytheon Company Orthogonal printed circuit board interface
SE544827C2 (en) * 2021-04-23 2022-12-06 Saab Ab Array antenna with dual polarization
CN113937492B (zh) * 2021-10-25 2023-06-02 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种毫米波斜极化印制天线阵密集布阵结构的设计方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268701A (en) 1992-03-23 1993-12-07 Raytheon Company Radio frequency antenna
US5745076A (en) 1996-09-05 1998-04-28 Northrop Grumman Corporation Transmit/receive module for planar active apertures
US5880694A (en) 1997-06-18 1999-03-09 Hughes Electronics Corporation Planar low profile, wideband, wide-scan phased array antenna using a stacked-disc radiator
JP4488595B2 (ja) * 2000-06-08 2010-06-23 株式会社アドバンテスト テストパターン生成方法
US6552691B2 (en) 2001-05-31 2003-04-22 Itt Manufacturing Enterprises Broadband dual-polarized microstrip notch antenna
US6650291B1 (en) * 2002-05-08 2003-11-18 Rockwell Collins, Inc. Multiband phased array antenna utilizing a unit cell
US20060038732A1 (en) 2003-07-11 2006-02-23 Deluca Mark R Broadband dual polarized slotline feed circuit
US7642979B2 (en) * 2004-08-18 2010-01-05 Telefonaktiebolaget L M (Publ) Wave-guide-notch antenna
US7450072B2 (en) * 2006-03-28 2008-11-11 Qualcomm Incorporated Modified inverted-F antenna for wireless communication
CN101192702B (zh) * 2006-11-24 2012-07-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 双频天线
US8259027B2 (en) 2009-09-25 2012-09-04 Raytheon Company Differential feed notch radiator with integrated balun
US8325099B2 (en) 2009-12-22 2012-12-04 Raytheon Company Methods and apparatus for coincident phase center broadband radiator
JP5495935B2 (ja) * 2010-05-19 2014-05-21 三菱電機株式会社 アンテナ装置
US9054427B2 (en) * 2010-07-19 2015-06-09 Bae Systems Plc Planar Vivaldi antenna array
CN102751592B (zh) * 2012-06-21 2015-03-11 华为技术有限公司 多波束天线阵列及多波束天线

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018536362A (ja) 2018-12-06
US9806432B2 (en) 2017-10-31
US20170162950A1 (en) 2017-06-08
WO2017095832A1 (en) 2017-06-08
EP3384558A1 (en) 2018-10-10
KR20180079442A (ko) 2018-07-10
CN108370100B (zh) 2020-12-15
EP3384558B1 (en) 2021-08-18
JP6522246B2 (ja) 2019-05-29
CN108370100A (zh) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102022209B1 (ko) 단일-평면 스트립라인 피드를 구비한 이중-편파 광대역 방사기
US10297923B2 (en) Switchable transmit and receive phased array antenna
AU2013348304B2 (en) Dual linear and circularly polarized patch radiator
US8957819B2 (en) Dielectric antenna and antenna module
US7348932B1 (en) Tile sub-array and related circuits and techniques
US9225070B1 (en) Cavity backed aperture coupled dielectrically loaded waveguide radiating element with even mode excitation and wide angle impedance matching
US7532171B2 (en) Millimeter wave electronically scanned antenna
US9402301B2 (en) Vertical radio frequency module
US10333228B2 (en) Low coupling 2×2 MIMO array
US7289078B2 (en) Millimeter wave antenna
US11374322B2 (en) Perpendicular end fire antennas
EP3555962B1 (en) Polarization versatile radiator
Trzebiatowski et al. A dual-polarized 39 GHz 4x4 microstrip antenna array for 5G MU-MIMO airflight cabin connectivity
US8766742B2 (en) Integrated hybrid-direct couplers
US11990677B2 (en) Orthogonal printed circuit board interface

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant