KR102039914B1 - Controlled lens antenna apparatus and system - Google Patents
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Abstract
실시예는 마이크로전자공학과 관련된다. 예컨대, 컴팩트 안테나 디바이스들은 밀리미터 범위 내에서 동작하는 모바일 통신들 및 다른 장비 내에 적용된다. 제어되는 렌즈 안테나 장치는 빔들을 전송하도록 구성된 집적회로 내의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 장치는 또한 전송된 빔들 내에서 기반한 평면파를 생성하도록 구성된 유전체 렌즈 안테나를 포함할 수 있다. 장치는 또한 생성된 평면파를 임의의 각도로 굴절하도록 구성된 판을 포함할 수 있다.Examples relate to microelectronics. For example, compact antenna devices are applied in mobile communications and other equipment operating within the millimeter range. The controlled lens antenna apparatus may comprise antenna elements in an integrated circuit configured to transmit beams. The apparatus may also include a dielectric lens antenna configured to generate plane waves based on the transmitted beams. The apparatus may also include a plate configured to refract the generated plane wave at any angle.
Description
하기의 설명은 밀리미터 범위 내에서 동작하는 모바일 통신 장비들 내에서 연속적인 방향성 변화(directivity variation)를 가능하게 하는 컴팩트(compact)한 제어되는 렌즈 안테나와 관련된다.The following description relates to a compact controlled lens antenna that enables continuous directivity variation in mobile communications equipment operating within the millimeter range.
본 출원은 러시아 특허청(Russian Intellectual Property Office)에 2012년 10월 17일자로 출원된 러시아 특허출원 제2012-144224호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 모든 개시는 모든 목적들에 대한 참조로서 여기에 포함된다.
This application claims the benefit of the priority of Russian Patent Application No. 2012-144224, filed October 17, 2012 with the Russian Intellectual Property Office, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes. do.
반-도체 집적회로(Integrated Circuit; IC)들의 개발 및 제조에 있어서, 최근 몇 년간의 많은 주안점들 중 하나는 IC 내에 통합된 구성 요소들의 수를 증가시키면서 그 크기를 줄임으로써 IC의 크기를 줄이는 것이었고, 그렇게 함으로써 IC의 패키지 밀도를 증가시키고 최대의 동작 주파수를 제공하고자 하는 것이었다. 상업적 사용 및 소비자 전자 장비의 두 가지 모두를 위한 고-주파 광-대역 IC들의 생산은 더 작은 면적(dimensions) 및 더 낮은 비용으로 더 높은 주파수들 상에서 큰 기능성을 갖는 실리콘 IC들의 출현과 함께 경제적으로 타당해졌다. IC에 기반한 고-주파 광-대역 소자들은 현재 24 GHz 내지 60 GHz의 차수(order)의 밀리미터 범위 내의 작은 거리들 상에서 동작하는 통신기(communicator) 및 24 GHz - 77 GHz 범위 내에서 동작하는 자동차 레이더(automobile radar) 내에 적용된다. 이러한 소자들은 "밀리미터-파" 주파수들(3 내지 300 기가헤르츠)에서 또는 "밀리미터-파" 주파수들에 근접한 주파수에서 동작하도록 구현되었기(designed) 때문에 매력적이다. 셀룰러 네트워크들은 항상 스펙트럼 상의 더 낮은 대역을 차지하였고, 이러한 스펙트럼 상의 더 낮은 대역의 수십 센티미터 길이(수백 메가헤르츠)의 캐리어 파들은 장애물들의 주위 및 공기를 쉽게 통과한다. 그러나 이러한 스펙트럼이 과도하게 사용됨으로써, 운영자들이 이러한 스펙트럼으로부터 더 많은 것을 획득하는 것은 어려워졌다. 현재, 상업적 통신들 및 레이더 어플리케이션들의 운영 주파수들은 무선 대역의 상한(upper range limit)에 도달하였고, 밀리미터 파들로 확장되었다.In the development and manufacture of semi-conductor integrated circuits (ICs), one of the many focuses of recent years has been to reduce the size of ICs by reducing their size while increasing the number of components integrated in the IC. The goal was to increase the IC's package density and provide the maximum operating frequency. The production of high-frequency wide-band ICs for both commercial use and consumer electronics equipment is economical with the advent of silicon ICs with greater functionality on higher frequencies at smaller dimensions and lower cost. Justified. IC-based high-frequency wide-band devices currently operate on small distances within the millimeter range of order from 24 GHz to 60 GHz and automotive radars operating within the range of 24 GHz to 77 GHz. Applied in automobile radar. Such devices are attractive because they are designed to operate at "millimeter-wave" frequencies (3 to 300 gigahertz) or at frequencies close to the "millimeter-wave" frequencies. Cellular networks have always occupied lower bands on the spectrum, and carrier waves of tens of centimeters long (hundreds of megahertz) of the lower bands on this spectrum easily pass around the obstacles and through the air. However, the overuse of these spectra has made it difficult for operators to obtain more from these spectra. Currently, the operating frequencies of commercial communications and radar applications have reached the upper range limit of the radio band and extended to millimeter waves.
밀리미터 범위 내에서 동작하는 IC에 기반하여 울트라-컴팩트 안테나들이 개발되었다. 그러나, 기존의 울트라-콤펙트 안테나들의 많은 결점들 중 하나는, 기존의 울트라-콤팩트 안테나들은 불연속적인(discrete) 방향성의 스위칭의 수행 만을 허용한다는 것이다. 알려진 솔루션들 내에서 원활한 스캐닝(smooth scanning)을 위해서는, IC의 면적의 증가가 야기되고 더 크고 더 비싼 IC의 생산으로 이어지는, IC 상의 안테나들의 수의 증가가 요구된다.Ultra-compact antennas have been developed based on ICs operating within the millimeter range. However, one of the many drawbacks of existing ultra-compact antennas is that existing ultra-compact antennas only allow the performance of discrete directional switching. Smooth scanning within known solutions requires an increase in the number of antennas on the IC, leading to an increase in the area of the IC and leading to the production of larger and more expensive ICs.
본 요약은 간략화된 양식으로 하기의 상세한 설명에서 더 자세하게 설명될 선별된 개념들을 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 실시예의 주요 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하기 위해 의도된 것은 아니며, 실시예의 범위를 결정함에 있어서 도움으로써 사용되도록 의도된 것도 아니다.This Summary is provided to introduce a selection of concepts that will be described in more detail in the following detailed description in a simplified form. This Summary is not intended to identify key features or essential features of the embodiments, nor is it intended to be used as an aid in determining the scope of the embodiments.
일 설명적인 예시에 따르면, 일 설명적인 예시에 따른, 빔들을 전송하도록 구성된 집적회로 내의 안테나 소자들, 전송된 상기 빔들 내에서 기반한 평면파를 생성하도록 구성된 유전체 렌즈 안테나 및 상기 생성된 평면파를 임의의 각도로 굴절하도록 구성된 판(plate)을 포함하는, 제어되는 렌즈 안테나 장치가 제공된다.According to one illustrative example, antenna elements in an integrated circuit configured to transmit beams according to one illustrative example, a dielectric lens antenna configured to generate a plane wave based on the transmitted beams, and the generated plane wave at any angle A controlled lens antenna apparatus is provided that includes a plate configured to be refracted by.
상기 유전체 렌즈 안테나의 유전체 렌즈는 반구부 및 원통형 연속체(continuation)를 포함할 수 있고, 유전체로 형성될 수 있다.The dielectric lens of the dielectric lens antenna may include a hemisphere and a cylindrical continuation, and may be formed of a dielectric.
상기 안테나 소자들은 상기 유전체 렌즈 안테나의 유전체 렌즈의 원통형 연속체의 평면 표면 상에 위치될 수 있다.The antenna elements may be located on the planar surface of the cylindrical continuum of the dielectric lens of the dielectric lens antenna.
상기 유전체 렌즈 안테나는 호모지니어스(homogeneous) 또는 컴포짓(composite)할 수 있다.The dielectric lens antenna may be homogeneous or composite.
상기 유전체 렌즈 안테나는 비유전 전도도(relative dielectric conductivity)가 인 유전체 렌즈 몸통, 비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 필 피스(fill piece) - 상기 는 상기 보다 큼 - 및 비유전 전도도가 인 매칭 유전체 렌즈 커버링(covering) - 상기 은 임 -을 포함할 수 있다.The dielectric lens antenna has a relative dielectric conductivity Dielectric lens body, non-electrical conductivity Dielectric Lens Fill Piece-Above Above Greater than-and non-dielectric conductivity In Matching Dielectric Lens Covering-Above silver May include-.
상기 제어되는 렌즈 안테나 장치는 고-저항(high-resistance) 반-도체(semi-conductive) 기판 상에서 형성될 수 있다.
The controlled lens antenna device may be formed on a high-resistance semi-conductive substrate.
상기 유전체 렌즈 안테나는 유전체 렌즈 몸통 및 유전체 렌즈 필 피스를 포함할 수 있다.The dielectric lens antenna may include a dielectric lens body and a dielectric lens fill piece.
상기 유전체 렌즈 몸통의 비유전 전도도는 일 수 있고, 상기 유전체 렌즈 필 피스는 비유전 전도도가 인 쌍곡면(hyperboloid)의 필 피스일 수 있다.The dielectric constant of the dielectric lens body is Wherein the dielectric lens fill piece has a non-dielectric conductivity It may be a fill piece of the hyperboloid.
상기 유전체 렌즈 안테나의 비유전 전도도들 및 의 의존성은 하기의 수학식 1을 이룰 수 있고,Non-dielectric Conductivities of the Dielectric Lens Antenna And The dependency of can be achieved in the following
상기 는 쌍곡면의 축들 간의 각도일 수 있다.remind May be the angle between the axes of the hyperboloid.
상기 판은 인가된 전압에 따라 변경되는 유전 전도도를 갖는 세라믹(ceramic) 판, 두 개의 매칭 판들 및 접촉 전극들을 포함할 수 있다.The plate may comprise a ceramic plate, two matching plates and contact electrodes having a dielectric conductivity that varies with the applied voltage.
상기 판의 편각(deviation angle)은 arcsin(d/s)에 따라 결정될 수 있고, d는 전파차(propagation difference)일 수 있고, S는 상기 편향판의 접촉 전극들의 중심들 간의 거리일 수 있다.The deviation angle of the plate may be determined according to arcsin ( d / s ), d may be a propagation difference, and S may be a distance between centers of contact electrodes of the deflection plate.
상기 판은 강유전성의(ferroelectric) 세라믹 판들 및 대응하는 층(layer)들을 포함할 수 있다.The plate may comprise ferroelectric ceramic plates and corresponding layers.
또 다른 설명적인 예시에 따르면, 빔들을 전송하도록 구성된 집적회로 내의 안테나 소자들, 전송된 상기 빔들 내에서 기반한 평면파를 생성하도록 구성된 유전체 렌즈 안테나 - 상기 유전체 렌즈 안테나의 렌즈는 소정의 반경을 갖는 반구부 및 소정의 길이를 갖는 원통형 연속체를 포함함 - 및 접촉 전극들을 포함하고 상기 빔들의 전파차 및 상기 접촉 전극들의 중심들 간의 거리 간의 관계를 사용하여 임의의 각도로 상기 생성된 평면파를 굴절하도록 구성된 편향판을 포함하는, 제어되는 렌즈 안테나 장치가 제공된다.According to another illustrative example, an antenna element in an integrated circuit configured to transmit beams, a dielectric lens antenna configured to generate a plane wave based on the transmitted beams, wherein the lens of the dielectric lens antenna has a hemisphere having a predetermined radius And a cylindrical continuum having a predetermined length—and a deflection comprising contact electrodes and configured to deflect the generated plane wave at an angle using a relationship between the propagation difference of the beams and the distance between the centers of the contact electrodes. A controlled lens antenna apparatus is provided that includes a plate.
상기 안테나 소자들은 상기 원통형 연속체의 평면 표면 상에 위치될 수 있다. The antenna elements may be located on the planar surface of the cylindrical continuum.
상기 유전체 렌즈 안테나는 호모지니어스(homogeneous) 또는 컴포짓(composite)할 수 있다.The dielectric lens antenna may be homogeneous or composite.
상기 유전체 렌즈 안테나는 비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 몸통, 비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 필 피스(fill piece) - 상기 는 상기 보다 큼 - 및 비유전 전도도가 인 매칭 유전체 렌즈 커버링(covering) - 상기 은 임 -을 포함할 수 있다.The dielectric lens antenna has a non-dielectric conductivity Dielectric lens body, non-electrical conductivity Dielectric Lens Fill Piece-Above Above Greater than-and non-dielectric conductivity In Matching Dielectric Lens Covering-Above silver May include-.
상기 유전체 렌즈 안테나는 유전체 렌즈 몸통 및 유전체 렌즈 필 피스를 포함할 수 있다.The dielectric lens antenna may include a dielectric lens body and a dielectric lens fill piece.
상기 유전체 렌즈 몸통의 비유전 전도도는 일 수 있고, 상기 유전체 렌즈 필 피스는 비유전 전도도가 인 쌍곡면(hyperboloid)의 필 피스일 수 있다.The dielectric constant of the dielectric lens body is Wherein the dielectric lens fill piece has a non-dielectric conductivity It may be a fill piece of the hyperboloid.
상기 유전체 렌즈 안테나의 비유전 전도도들 및 의 의존성은 하기의 수학식 1을 이룰 수 있고,Non-dielectric Conductivities of the Dielectric Lens Antenna And The dependency of can be achieved in the following
상기 는 쌍곡면의 축들 간의 각도일 수 있다.remind May be the angle between the axes of the hyperboloid.
상기 편향판은 인가된 전압에 따라 변경되는 유전 전도도를 갖는 세라믹(ceramic) 판, 두 개의 매칭 판들 및 접촉 전극들을 포함할 수 있다.The deflection plate may include a ceramic plate, two matching plates, and contact electrodes having a dielectric conductivity that varies with the applied voltage.
상기 편향판의 편각은 arcsin(d/s)를 통해 결정될 수 있고, d는 전파차일 수 있고, S는 편향판의 접촉 전극들의 중심들 간의 거리일 수 있다.The deflection angle of the deflection plate may be determined through arcsin ( d / s ), d may be a propagation difference, and S may be a distance between centers of contact electrodes of the deflection plate.
상기 편향판은 강유전성의 세라믹 판들 및 대응하는 층들을 포함할 수 있다.The deflection plate may comprise ferroelectric ceramic plates and corresponding layers.
다른 특징들 및 측면들은 후술될 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백할 것이다.Other features and aspects will be apparent from the following detailed description, drawings, and claims.
도 1은 일 실시예에 따른, 컴팩트 렌즈 장치의 스캐닝 또는 제어되는 렌즈 안테나의 예를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른, 제어되는 렌즈 안테나의 예를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른, 제어되는 렌즈 안테나의 편각을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른, 쌍곡면의 초점 내의 파원을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른, 제어되는 렌즈 안테나의 안테나 지향성도(radiation pattern)를 나타낸다.
도면들 및 상세한 설명의 전반에 걸쳐서, 달리 설명된 것이 없으면, 동일한 도면 참조 번호들은 동일한 요소들, 특징들 및 구조들을 참조하는 것으로 이해될 것이다. 이들 요소들의 상대적인 크기 및 묘사는 명확한 설명 및 편의를 위해 과장될 수 있다.1 illustrates an example of a lens antenna that is scanned or controlled in a compact lens device, according to one embodiment.
2 illustrates an example of a controlled lens antenna, according to one embodiment.
3 illustrates a declination angle of a controlled lens antenna, according to an embodiment.
4 illustrates a wave source in focus of a hyperboloid, according to one embodiment.
5A and 5B show an antenna radiation pattern of a controlled lens antenna, according to one embodiment.
Throughout the drawings and the detailed description, unless otherwise described, the same figure reference numbers will be understood to refer to the same elements, features, and structures. The relative size and description of these elements may be exaggerated for clarity of explanation and convenience.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
하기의 상세한 설명은 독자가 본 문서에서 설명되는 방법들, 장치들 및/또는 시스템들의 종합적인 이해를 획득함에 있어서 독자를 돕기 위해 제공된다. 따라서, 본 문서에서 설명되는 다양한 변경들, 개조들 및 시스템들, 장치들 및/또는 방법들의 균등물(equivalent)들은 당해 기술 분야에 대해 통상의 기술을 가진 자에게 암시될 수 있을 것이다. 처리 단계들 및/또는 동작(operation)들의 진행은 예시이지만, 단계들 및/또는 동작들의 시퀀스(sequence)는 본 문서에 기재된 것에 제한되지 않고, 필수적으로 특정 순서로 일어나는 단계들 및/또는 동작들을 제외하고는 당해 기술 분야에 알려진 것으로서 변경될 수 있다. 또한, 잘 알려진(well-known) 기능들 및 구조들의 설명은 증대된 명확성 및 간결성을 위해 생략될 수 있다.
The following detailed description is provided to assist the reader in gaining a comprehensive understanding of the methods, devices, and / or systems described in this document. Accordingly, equivalents of the various modifications, adaptations, and systems, apparatuses, and / or methods described herein may be implied to one of ordinary skill in the art. The progression of processing steps and / or operations is an example, but the sequence of steps and / or operations is not limited to that described herein, and essentially requires steps and / or actions to occur in a particular order. Except as may be known in the art. In addition, descriptions of well-known functions and structures may be omitted for increased clarity and brevity.
설명되는 실시예에 따르면, 집적회로의 면적 및 제조 비용의 증가 없이 원활한 방향성 변화를 가능하게 하는 컴팩트 렌즈 안테나 장치가 도시된다. 일 예에서, 컴팩트 렌즈 장치는 저주파 요구조건(requirement)들을 갖는 컴팩트한 제어되는 렌즈 안테나 시스템들을 구현하는(designing) 것을 가능하게 하는 무선 데이터 전송 시스템들 및 자동차 레이더들과 같은 밀리미터 범위 시스템들의 일부로서 사용될 수 있다.According to the described embodiment, a compact lens antenna device is shown that allows for smooth directional changes without increasing the area and manufacturing cost of integrated circuits. In one example, the compact lens apparatus is part of millimeter range systems such as wireless radars and wireless data transmission systems that enable designing compact controlled lens antenna systems with low frequency requirements. Can be used.
컴팩트 렌즈 안테나 장치는 IC 내의 안테나 소자들 및 평면파를 생성하기 위해 구성된 유전체 렌즈 안테나를 포함할 수 있다. 안테나 소자들은 빔들을 전송하도록 구성될 수 있다. 컴팩트 렌즈 안테나 장치는 또한 임의의 각도로 생성된 평면파를 굴절하도록 구성된 판을 포함할 수 있다. 상기 판은 편향판일 수 있다.The compact lens antenna device may include antenna elements in the IC and a dielectric lens antenna configured to generate plane waves. Antenna elements may be configured to transmit beams. The compact lens antenna device may also include a plate configured to refract the plane wave generated at any angle. The plate may be a deflection plate.
도 1은 일 실시예에 따른, 컴팩트 렌즈 장치의 스캐닝 또는 제어되는 렌즈 안테나의 예를 나타낸다.1 illustrates an example of a lens antenna that is scanned or controlled in a compact lens device, according to one embodiment.
일 설명적인 예시에서, 도 1은 스캐닝 또는 제어되는 렌즈 안테나(100)의 구조도(scheme)를 나타낸다. 일 예에서, 제어되는 렌즈 안테나는 시각화 시스템들 내에서 사용될 수 있다. 제어되는 렌즈 안테나(100)는 렌즈(110) 및 안테나 소자(120)를 포함할 수 있다. 렌즈(100)는 반경 R을 갖는 반구부(112) 및 길이 L을 갖는 원통형 연속체(114)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 렌즈(110)는 유전체로 형성될 수 있다. 안테나 소자(120)들은 원통형의 연속체(114)의 평면 표면 상에 위치될 수 있다. 각 안테나 소자(120)는 대응하는 빔(130)들에 따라 신호들을 전송할 수 있다. 각 빔(130)의 각방향(angular direction)은 렌즈(110)의 초점(116)으로부터 각각 대응하는 안테나 소자(120)의 쉬프트(shift), 이격(distance) 또는 이동(displacement)으로서 X에 대응할 수 있다. 안테나 소자들(120)의 각각을 이동시킴(displacing)으로써 외부 회로의 전송 요구 조건과 일치하는(in accord with) 스캐닝이 제공될 수 있다. 일 예에서, 안테나 소자들(120)의 각 소자로부터의 비디오(video) 전송을 위해 외부 회로가 사용될 수 있다.
In one illustrative example, FIG. 1 shows a schematic of a
도 2는 일 실시예에 따른, 제어되는 렌즈 안테나의 예를 나타낸다.2 illustrates an example of a controlled lens antenna, according to one embodiment.
도 2의 제어되는 렌즈 안테나는 집적회로(IC)(1), IC(1) 상의 안테나 소자들(2), 유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4) 및 편향판(4.1 내지 4.4)을 포함할 수 있다. IC(1) 상의 안테나 소자들(2) 및 유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)를 포함하는 제어되는 렌즈 안테나는 평면파를 생성한다. 일 예에서, 유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)는 호머지니어스(homogeneous) 또는 컴포짓(composite)할 수 있다. 유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)는 비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 몸통(3.1 및 3.2) 및 비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 필 피스(fill piece)(3.4)를 포함할 수 있다. 는 보다 클 수 있다. 유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)는 또한 매칭 유전체 렌즈 커버링(3.3)을 포함할 수 있다. 비유전 전도도는 비유전율(relative permittivity)일 수 있다.The controlled lens antenna of FIG. 2 may include an integrated circuit (IC) 1,
유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)에 의해 생성된 평면파는 편향판(4.1 내지 4.4)에 의해 굴절될 수 있다. 편향판(4.1 내지 4.4)은 예컨대, 세라믹(ceramic) 판(4.2), 두 개의 매칭 판들(4.1 및 4.3) 및 접촉 전극들(4.4)을 포함할 수 있다. 세라믹 판(4.2)의 유전 전도도는 소정의 인가된 전압에 따라 변경될 수 있다. 유전 전도도는 유전율(permittivity)일 수 있다. 소정의 인가된 전압은 접촉 전극들(4.4)에 의해 세라믹 판(4.2)에 인가되는 전압일 수 있다. 편향판(4.1 내지 4.4)은 빔들의 전파차 및 접촉 전극들(4.4)의 중심들 간의 거리 간의 관계를 사용하여 임의의 각도로 생성된 평면파를 굴절하도록 구성될 수 있다. 편향판(4.1 내지 4.4)의 편각은 하기의 arcsin(d/s)의 관계를 사용하여 결정될 수 있다. d는 빔들의 전파차(propagation difference)일 수 있다. S는 접촉 전극들의 중심들 간의 거리일 수 있다. 도 3은 일 실시예에 따른, 제어되는 렌즈 안테나의 편각을 나타낸다. 따라서, 편각은 하기의 수학식 3으로 표현될 수 있다.The plane wave generated by the dielectric lens antennas 3.1 to 3.4 can be refracted by the deflection plates 4.1 to 4.4. The deflection plates 4.1 to 4.4 may comprise, for example, a ceramic plate 4.2, two
여기서, 는 편각일 수 있다. h는 세라믹 판(4.2)의 두께일 수 있다. 및 는 다양한 전압들의 영향 하에 세라믹 판(4.2)의 다양한 부분들의 비유전 전도도들일 수 있다. s는 접촉 전극들의 중심들 간의 거리일 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른, 제어되는 렌즈 안테나의 안테나 지향성도(radiation pattern)를 나타낸다.here, May be a declination. h may be the thickness of the ceramic plate 4.2. And Can be the dielectric constants of the various parts of the ceramic plate 4.2 under the influence of various voltages. s may be the distance between the centers of the contact electrodes. 5A and 5B show an antenna radiation pattern of a controlled lens antenna, according to one embodiment.
일 실시예에 따르면, IC 상의 제어되는 렌즈 안테나 장치 고-저항(high-resistance) 반-도체(semi-conductive) 기판 상에서 형성될 수 있다. 유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)는 비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 몸통(3.1 및 3.2) 및 유전체 렌즈 필 피스를 포함할 수 있다. 유전체 렌즈 필 피스는 비유전 전도도가 인 쌍곡면(hyperboloid) 필 피스(3.4)일 수 있다. 쌍곡면 필 피스(3.4)는 제어되는 렌즈 안테나 장치의 면적의 상당한 감소를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 구형파를 평면파로 변환하기 위해, 파원은 쌍곡면의 초점 내에 배치될 수 있다(도 4 참조). 도 4에서, F1 및 F2는 쌍곡면의 초점들을 나타낸다. x 및 y는 쌍곡면을 구성하는 점들의 좌표 값들을 나타낸다. 초점 F2로부터 출발한 파는 쌍곡선 상의 점에서 β-α만큼 굴절될 수 있다. 점선은 상기의 점의 법선일 수 있다. 유전체 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)의 비유전 전도도들 및 의 의존성은 하기의 수학식 4에 의해 표현될 수 있다.According to one embodiment, a controlled lens antenna device on an IC may be formed on a high-resistance semi-conductive substrate. Dielectric lens antennas (3.1 to 3.4) have a dielectric constant Phosphor dielectric lens body (3.1 and 3.2) and a dielectric lens fill piece. Dielectric lens fill piece has a non-dielectric conductivity It may be a hyperboloid fill piece (3.4). The hyperbolic fill piece 3.4 can be configured to allow for a significant reduction in the area of the controlled lens antenna device. In one example, to convert a square wave into a planar wave, the wave source may be placed within the focal point of the hyperboloid (see FIG. 4). In FIG. 4, F 1 and F 2 represent the focal points of the hyperboloid. x and y represent coordinate values of the points constituting the hyperbolic surface. The wave starting from the focal point F 2 can be refracted by β-α at points on the hyperbola. The dotted line may be a normal of the above point. Non-dielectric Conductivities of Dielectric Lens Antennas 3.1 to 3.4 And The dependency of can be expressed by
여기서 는 쌍곡면 축들 간의 각도일 수 있다. tg는 탄젠트 함수일 수 있다. 예컨대, 인 경우, 일 수 있다. 유전 손실들을 고려하면, 하기의 수학식 5의 관계가 적용될 수 있다.here May be the angle between the hyperbolic axes. tg may be a tangent function. for example, If is Can be. Considering the dielectric losses, the relationship of Equation 5 below can be applied.
또한, 유전 렌즈 안테나(3.1 내지 3.4)는 비유전 전도도가 인 매칭 유전체 렌즈 커버링(3.3)을 포함할 수 있다. 비유전 전도도 은 하기의 수학식 6에 의해 표현될 수 있다.In addition, the dielectric lens antenna (3.1 to 3.4) has a non-dielectric conductivity In-matching dielectric lens covering 3.3. Non-dielectric conductivity Can be expressed by
대체적인(alternative) 구성에 따르면, 편향판(4.1 내지 4.4)는 강유전(ferroelectric) 세라믹 판들 및 매칭 또는 대응하는 층(layer)들을 포함할 수 있다. 강유전 세라믹 판들의 유전 전도도는 인가되는 전압에 의해 제어될 수 있다.
According to an alternative configuration, the deflection plates 4.1 to 4.4 may comprise ferroelectric ceramic plates and matching or corresponding layers. The dielectric conductivity of ferroelectric ceramic plates can be controlled by the voltage applied.
본 문서는 특정한 예시들을 포함하지만, 청구범위 및 청구범위의 균등물들의 정신 및 범위를 벗어나지 앉는 실시예들 내의 구성(form) 및 세부 사항들 내에서 다양한 변경이 가해질 수 있음은 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 본 문서에 설명된 예시들은 기술적인 의미(descriptive sense) 내에서 고려되어야 하고, 제한의 목적들을 위해서는 고려되지 않아야 한다. 각 예시 내의 특징들 또는 측면들의 설명들은 다른 예시들 내의 유사한 특징들 또는 측면들에 적용될 수 있는 것으로 간주되어야 한다. 설명된 기법들의 다른 순서로의 수행 및/또는 설명된 시스템, 아키텍처, 디바이스 또는 회로 내의 구성요소들의 상이한 방식으로의 결합 및/또는 다른 구성요소 또는 다른 구성요소의 균등물들에 의해 교체 또는 보충되더라도 적절한(suitable) 결과들이 달성될 수 있다. 따라서, 실시예들의 범위는 상세한 설명에 의해서 특정되지(defined) 않고, 청구범위 및 청구범위의 균등물들에 의해 특정되고, 청구범위 및 청구범위의 균등물들의 범위 내의 모든 변형들은 본 문서 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Although this document contains specific examples, it is conventional in the art that various changes may be made within the form and details within embodiments that fall within the spirit and scope of the claims and their equivalents. It will be self-evident to those who have knowledge. The examples described in this document should be considered within a descriptive sense and not for the purposes of limitation. Descriptions of features or aspects in each example are to be considered applicable to similar features or aspects in the other examples. Performing the described techniques in different order and / or replacing or supplementing by different combinations of components in the described system, architecture, device or circuit and / or equivalents of other components or other components (suitable) results can be achieved. Accordingly, the scope of the embodiments is not defined by the detailed description, but is defined by the claims and their equivalents, and all modifications within the scope of the claims and their equivalents are included within this document. Should be interpreted as
Claims (20)
전송된 상기 빔들 내에서 기반한 평면파를 생성하도록 구성된 유전체 렌즈 안테나; 및
상기 생성된 평면파를 임의의 각도로 굴절하도록 구성된 판(plate)
를 포함하고,
상기 유전체 렌즈 안테나는,
비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 몸통;
비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 필 피스(fill piece) - 상기 는 상기 보다 큼 -; 및
비유전 전도도가 인 매칭 유전체 렌즈 커버링(covering) - 상기 은 임 -
을 포함하는,
제어되는 렌즈 안테나 장치.Antenna elements in an integrated circuit configured to transmit beams;
A dielectric lens antenna configured to generate plane waves based on the transmitted beams; And
A plate configured to refract the generated plane wave at an angle
Including,
The dielectric lens antenna,
Non-dielectric conductivity Dielectric lens body;
Non-dielectric conductivity Dielectric Lens Fill Piece-Above Above Greater than-; And
Non-dielectric conductivity In Matching Dielectric Lens Covering-Above silver Im-
Including,
Controlled lens antenna device.
상기 유전체 렌즈 안테나의 유전체 렌즈는 반구부 및 원통형 연속체(continuation)를 포함하고 유전체로 형성된, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 1,
And a dielectric lens of said dielectric lens antenna comprises a hemisphere and a cylindrical continuation and formed of a dielectric.
상기 안테나 소자들은 상기 유전체 렌즈 안테나의 유전체 렌즈의 원통형 연속체의 평면 표면 상에 위치되는, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 1,
And the antenna elements are located on the planar surface of the cylindrical continuum of the dielectric lens of the dielectric lens antenna.
상기 유전체 렌즈 안테나는 호모지니어스(homogeneous) 또는 컴포짓(composite)한, 제어되는 렌즈 안테나 장치. The method of claim 1,
And the dielectric lens antenna is homogeneous or composite.
상기 제어되는 렌즈 안테나 장치는 고-저항(high-resistance) 반-도체(semi-conductive) 기판 상에서 형성되는, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 1,
The controlled lens antenna device is formed on a high-resistance semi-conductive substrate.
전송된 상기 빔들 내에서 기반한 평면파를 생성하도록 구성된 유전체 렌즈 안테나; 및
상기 생성된 평면파를 임의의 각도로 굴절하도록 구성된 판(plate)
를 포함하고,
상기 유전체 렌즈 안테나는,
유전체 렌즈 몸통; 및
유전체 렌즈 필 피스를 포함하고,
상기 유전체 렌즈 몸통의 비유전 전도도는 이고, 상기 유전체 렌즈 필 피스는 비유전 전도도가 인 쌍곡면(hyperboloid)의 필 피스인,
제어되는 렌즈 안테나 장치.Antenna elements in an integrated circuit configured to transmit beams;
A dielectric lens antenna configured to generate plane waves based on the transmitted beams; And
A plate configured to refract the generated plane wave at an angle
Including,
The dielectric lens antenna,
Dielectric lens body; And
A dielectric lens fill piece,
The dielectric constant of the dielectric lens body is And the dielectric lens fill piece has a non-dielectric conductivity It is a peel piece of the phosphorus hyperboloid,
Controlled lens antenna device.
상기 유전체 렌즈 안테나의 비유전 전도도들 및 의 의존성은 하기의 수학식 1을 이루고,
[수학식 1]
상기 는 쌍곡면의 축들 간의 각도이고, 상기 tg는 탄젠트 함수인, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 1,
Non-dielectric Conductivities of the Dielectric Lens Antenna And The dependency of the following Equation 1,
[Equation 1]
remind Is an angle between the axes of the hyperboloid, and tg is a tangent function.
상기 판은 인가된 전압에 따라 변경되는 유전 전도도를 갖는 세라믹(ceramic) 판;
두 개의 매칭 판들; 및
접촉 전극들
을 포함하는, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 1,
The plate may comprise a ceramic plate having a dielectric conductivity that varies with applied voltage;
Two matching plates; And
Contact electrodes
Controlled lens antenna device comprising a.
상기 판의 편각(deviation angle)은 arcsin(d/s)에 따라 결정되고, d는 전파차(propagation difference)고, S는 상기 판의 접촉 전극들의 중심들 간의 거리인, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 1,
The deviation angle of the plate is determined according to arcsin (d / s), d is a propagation difference, and S is a distance between centers of contact electrodes of the plate.
상기 판은 강유전성의(ferroelectric) 세라믹 판들 및 대응하는 층(layer)들을 포함하는, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 1,
And the plate comprises ferroelectric ceramic plates and corresponding layers.
전송된 상기 빔들 내에서 기반한 평면파를 생성하도록 구성된 유전체 렌즈 안테나 - 상기 유전체 렌즈 안테나의 렌즈는 소정의 반경을 갖는 반구부 및 소정의 길이를 갖는 원통형 연속체를 포함함 -; 및
접촉 전극들을 포함하고 상기 빔들의 전파차 및 상기 접촉 전극들의 중심들 간의 거리 간의 관계를 사용하여 임의의 각도로 상기 생성된 평면파를 굴절하도록 구성된 편향판
을 포함하고,
상기 유전체 렌즈 안테나는,
비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 몸통;
비유전 전도도가 인 유전체 렌즈 필 피스(fill piece) - 상기 는 상기 보다 큼; 및
비유전 전도도가 인 매칭 유전체 렌즈 커버링(covering) - 상기 은 임 -
을 포함하는,
제어되는 렌즈 안테나 장치.Antenna elements in an integrated circuit configured to transmit beams;
A dielectric lens antenna configured to generate a plane wave based within the transmitted beams, wherein the lens of the dielectric lens antenna comprises a hemisphere having a predetermined radius and a cylindrical continuum having a predetermined length; And
A deflection plate comprising contact electrodes and configured to refract the generated plane wave at an angle using a relationship between the propagation difference of the beams and the distance between the centers of the contact electrodes
Including,
The dielectric lens antenna,
Non-dielectric conductivity Dielectric lens body;
Non-dielectric conductivity Dielectric Lens Fill Piece-Above Above Greater than; And
Non-dielectric conductivity In Matching Dielectric Lens Covering-Above silver Im-
Including,
Controlled lens antenna device.
상기 안테나 소자들은 상기 원통형 연속체의 평면 표면 상에 위치되는, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 12,
And the antenna elements are located on a planar surface of the cylindrical continuum.
상기 유전체 렌즈 안테나는 호모지니어스(homogeneous) 또는 컴포짓(composite)한, 제어되는 렌즈 안테나 장치. The method of claim 12,
And the dielectric lens antenna is homogeneous or composite.
전송된 상기 빔들 내에서 기반한 평면파를 생성하도록 구성된 유전체 렌즈 안테나 - 상기 유전체 렌즈 안테나의 렌즈는 소정의 반경을 갖는 반구부 및 소정의 길이를 갖는 원통형 연속체를 포함함 -; 및
접촉 전극들을 포함하고 상기 빔들의 전파차 및 상기 접촉 전극들의 중심들 간의 거리 간의 관계를 사용하여 임의의 각도로 상기 생성된 평면파를 굴절하도록 구성된 편향판
을 포함하고,
상기 유전체 렌즈 안테나는,
유전체 렌즈 몸통; 및
유전체 렌즈 필 피스를 포함하고,
상기 유전체 렌즈 몸통의 비유전 전도도는 이고, 상기 유전체 렌즈 필 피스는 비유전 전도도가 인 쌍곡면(hyperboloid)의 필 피스인,
제어되는 렌즈 안테나 장치.Antenna elements in an integrated circuit configured to transmit beams;
A dielectric lens antenna configured to generate a plane wave based within the transmitted beams, wherein the lens of the dielectric lens antenna comprises a hemisphere having a predetermined radius and a cylindrical continuum having a predetermined length; And
A deflection plate comprising contact electrodes and configured to refract the generated plane wave at an angle using a relationship between the propagation difference of the beams and the distance between the centers of the contact electrodes
Including,
The dielectric lens antenna,
Dielectric lens body; And
A dielectric lens fill piece,
The dielectric constant of the dielectric lens body is And the dielectric lens fill piece has a non-dielectric conductivity It is a peel piece of the phosphorus hyperboloid,
Controlled lens antenna device.
상기 유전체 렌즈 안테나의 비유전 전도도들 및 의 의존성은 하기의 수학식 1을 이루고,
[수학식 2]
상기 는 쌍곡면의 축들 간의 각도이고, 상기 tg는 탄젠트 함수인, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 12,
Non-dielectric Conductivities of the Dielectric Lens Antenna And The dependency of the following Equation 1,
[Equation 2]
remind Is an angle between the axes of the hyperboloid, and tg is a tangent function.
상기 편향판은 인가된 전압에 따라 변경되는 유전 전도도를 갖는 세라믹(ceramic) 판;
두 개의 매칭 판들; 및
접촉 전극들
을 포함하는, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 12,
The deflection plate may include a ceramic plate having a dielectric conductivity that changes according to an applied voltage;
Two matching plates; And
Contact electrodes
Controlled lens antenna device comprising a.
상기 편향판의 편각은 arcsin(d/s)를 통해 결정되고, d는 전파차고, S는 편향판의 접촉 전극들의 중심들 간의 거리인, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 12,
The angle of deflection of the deflection plate is determined via arcsin (d / s), where d is the radio wave and S is the distance between the centers of the contact electrodes of the deflection plate.
상기 편향판은 강유전성의 세라믹 판들 및 대응하는 층들을 포함하는, 제어되는 렌즈 안테나 장치.The method of claim 12,
And the deflection plate comprises ferroelectric ceramic plates and corresponding layers.
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