KR102550761B1 - 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 이를 포함하는 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터는, 도파관; 상기 도파관 내부에 배치된 루프; 상기 도파관의 종단면에 배치되고 상기 루프의 일단과 연결된 동축 커넥터; 및 상기 루프의 일단과 상기 동축 커넥터 사이에 배치되고, 중공의 통체로 형성된 캐비티 블록을 포함하고, 상기 루프는, 상기 캐비티 블록 내부에서 상기 동축 커넥터와 결합되는 결합부; 상기 결합부로부터 연장되는 제1 선로; 및 상기 제1 선로와 수직 방향으로 연결되고 상기 도파관의 제1 면과 결합되는 제2 선로를 포함하고, 상기 제2 선로의 직경은 상기 제1 선로의 직경보다 작다.

Description

종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 이를 포함하는 안테나{END-FED COAXIAL TO WAVEGUIDE ADAPTER AND ANTENNA INCLUDING THE SAME}

본 발명의 실시예들은 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역L자형 루프 급전 방식을 채용한 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것이다.

도파관은 고출력 전송이 가능하고 견고한 구조를 가지며, 동축 케이블에 비해서 손실이 작아 고출력 저손실 전력 전송이 필요한 응용에 사용되고 있다. 보통 RF 전송선로는 장착성이 용이한 동축 케이블이 사용되고 있어 도파관으로 전력을 전송하기 위해서는 도파관과 동축 케이블과의 천이 구조인 동축 도파관 어뎁터(Coaxial to waveguide adapter)가 필요하다.

동축 도파관 어뎁터는 도파관의 넓은 면 방향으로 모노폴형 프로브가 삽입된 구조가 일반적으로 적용된다. 하지만 좌우, 상하로 협소한 공간에 장착되는 도파관과 도파관 배열 안테나 또는 혼 안테나 배열의 경우 도파관의 종단 급전 구조를 적용해야 한다.

종단 급정 동축 도파관 어뎁터는 역L자형 루프 급전 방식과 이중 릿지(Double Ridge) 구조가 사용된다. 역L자형 루프 급전 방식은 일반적인 표준 도파관에 사용되고, 이중 릿지 구조의 급전 방식은 대역폭이 넓은 릿지 도파관에 적용된다. 이중 릿지 구조는 광대역으로 임피던스 매칭이 필요하기 때문에 릿지가 길어지면서 어뎁터의 길이가 길어진다. 이러한 동축 도파관 어뎁터는 혼 안테나, 이중릿지 혼 안테나에 적용 가능하며, 어뎁터의 길이를 조절하여 도파관 안테나, 도파관 배열 안테나로 사용 가능하다.

종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 급전 구조인 역L자형 루프 급전 구조는 모노폴을 이용한 급전 구조에 비해서 임피던스가 낮아 표준 도파관 대역폭 내에서 반사손실을 최소화할 수 있는 -15dB 이하의 반사계수로 임피던스 매칭을 시키기 어렵다. 임피던스 매칭을 위해서 역L자형 루프 급전 구조의 수직 선로를 사선으로 변경하여 임피던스 매칭을 개선하는 방법도 있으나, 이 경우 어뎁터의 길이가 길어지는 단점이 있다.

또한 도파관은 고출력 응용에 사용되므로 역L자형 루프 급전 구조에 아킹이 발생하지 않도록 설계되어야 하며, 진동과 충격에 의한 파손을 방지하기 위해 역L자형 루프 급전 구조를 동축 커넥터의 내심과 견고하게 결합되도록 제작할 필요가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 루프의 결합 내구성을 향상시키고, 아킹을 방지하며, 설정 값 이하의 반사 계수로 임피던스를 매칭시키는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 안테나를 제공하는 것이다.

다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터는, 도파관; 상기 도파관 내부에 배치된 루프; 상기 도파관의 종단면에 배치되고 상기 루프의 일단과 연결된 동축 커넥터; 및 상기 루프의 일단과 상기 동축 커넥터 사이에 배치되고, 중공의 원통형으로 형성된 캐비티 블록을 포함하고, 상기 루프는, 상기 캐비티 블록 내부에서 상기 동축 커넥터와 결합되는 결합부; 상기 결합부로부터 연장되는 제1 선로; 및 상기 제1 선로와 수직 방향으로 연결되고 상기 도파관의 제1 면과 결합되는 제2 선로를 포함하고, 상기 제2 선로의 직경은 상기 제1 선로의 직경보다 작다.

상기 제1 선로와 상기 제2 선로 사이에서 상기 제1,2 선로를 연결하는 선로 연결부를 더 포함하고, 상기 선로 연결부는 라운드지게 형성될 수 있다.

상기 캐비티 블록은 상기 도파관의 종단면에서 상기 도파관의 바깥부를 향해 돌출되도록 형성되고, 상기 동축 커넥터는 상기 도파관의 외부에서 상기 캐비티 블록과 결합될 수 있다.

상기 결합부의 끝단은 테이퍼진 형상으로 형성되고, 상기 결합부의 끝단 중심부에는 함몰 형성된 슬롯부가 형성되고, 상기 동축 커넥터로부터 돌출된 동축 커넥터 내심부는 상기 슬롯부 내부로 끼움 결합될 수 있다.

상기 동축 커넥터 내심부의 끝단 가운데 부분에는 슬릿부가 형성되고, 상기 동축 커넥터 내심부가 상기 슬롯부 내부에 삽입 결합시 상기 슬릿부가 오므라들면서 상기 동축 커넥터 내심부가 상기 슬롯부 내부로 삽입될 수 있다.

상기 동축 커넥터 내심부의 끝단 양측 부분에는 나사산부가 형성되고, 상기 슬롯부의 내벽에는 나사골부가 형성되고, 상기 동축 커넥터 내심부와 상기 슬롯부는 나사 결합할 수 있다.

상기 동축 커넥터 내심부와 상기 슬롯부 사이에는 전도성 접착층이 형성되고, 상기 전도성 접착층은 상기 동축 커넥터 내심부와 상기 슬롯부를 접착시킬 수 있다.

상기 도파관은, 상기 도파관 종단면과 수직으로 만나고, 상기 루프와 연결되는 제1 면; 및 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 동축 커넥터 및 상기 동축 커넥터와 연결된 상기 캐비티 블록은 상기 제2 면보다 상기 제1 면에 더 가깝게 배치될 수 있다.

상기 캐비티 블록의 내경은 상기 동축 커넥터의 외경과 대응되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나는 상기 종단 급전 동축 도파관 어뎁터를 포함한다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 이를 포함하는 안테나는, 라운드지게 형성된 선로 연결부 구조를 통해 최대 전계를 저하시켜, 고전력이 입력되었을 시 발생할 수 있는 아킹 현상을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 이를 포함하는 안테나는, 중공의 원통형으로 형성되어 동축 커넥터와 루프 사이에 배치된 캐비티 블록이 적용되고, 어뎁터의 길이를 증가시키지 않고 수직 방향으로 형성된 제2 선로의 직경을 조절하여, 어뎁터의 임피던스 매칭을 개선시킬 수 있다. 또한 도파관 배열 안테나의 방사 소자로 적용시 특정 대역에서 발생하는 능동반사계수의 저하를 개선시킬 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 이를 포함하는 안테나는, 역L자형 루프 급전 구조와 동축 커넥터 내심과의 견고한 결합 구조를 통해 진동과 충격에서 어뎁터의 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 사시도이다. 도 1(a)는 일측 사시도, 도 1(b)는 타측 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 단면 사시도이다.
도 3은 도 2의 B 부분으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 블록이 장착된 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프를 나타낸 도면이다. 도 4(a)는 사시도, 도 4(b)는 측면도이다.
도 5는 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 루프와 동축 커넥터 간의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 루프와 동축 커넥터 간의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 루프와 동축 커넥터 간의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 루프의 구조 및 캐비티 블록의 유무에 따른 도파관 어뎁터의 주파수에 따른 반사 계수를 나타낸 그래프이다. (a)는 기본 루프 구조를 포함하는 도파관 어뎁터, (b)는 (a)에서 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터, (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 선로의 직경이 제1 선로의 직경보다 작고, 선로 연결부가 라운드지게 형성되며, 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터이다.
도 9는 유한 배열 안테나에 적용된 루프의 구조에 따른 도파관 어뎁터의 주파수에 따른 능동 반사 계수를 나타낸 그래프이다. (a)는 기본 루프 구조에 캐비티 블록을 포함하는 도파관 어뎁터, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 선로의 직경이 제1 선로의 직경보다 작고, 선로 연결부가 라운드지게 형성되며, 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터이다.
도 10은 루프의 구조에 따른 도파관 어뎁터의 주파수에 따른 최대 전계를 나타낸 그래프이다. (a)는 기본 루프 구조에 캐비티 블록을 포함하는 도파관 어뎁터, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 선로의 직경이 제1 선로의 직경보다 작고, 선로 연결부가 라운드지게 형성되며, 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 안테나의 시뮬레이션으로 나타나는 반사계수 및 이와 비교되는 측정값에 따른 반사계수를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 안테나의 측정된 반사 패턴을 나타낸 도면이다. 도 12(a)는 E-plane, 도 12(b)는 H-plane 에서의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타냈으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

참고로, 본 명세서에서 특별히 한정하지 않는 한, 주행 방향은 X축 방향, 폭 방향은 Y축 방향, 높이 방향은 Z축 방향에 각각 대응될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 구조에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 사시도이다. 도 1(a)는 일측 사시도, 도 1(b)는 타측 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 단면 사시도이다. 도 3은 도 2의 B 부분으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 블록이 장착된 부분을 확대한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프를 나타낸 도면이다. 도 4(a)는 사시도, 도 4(b)는 측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 및 안테나는, 도파관(100), 도파관(100) 내부에 배치된 루프(200), 도파관(100)의 일면에 배치되고 루프(200)의 일단과 연결된 동축 커넥터(400) 및 루프(200)의 일단과 동축 커넥터(400)의 사이에 배치되고, 원통형의 중공부를 포함하는 캐비티 블록(300)을 포함한다.

이때, 도파관(100)의 종단에서 동축 커넥터(400)를 이용하여 도파관의 후면부(100a)로 급전될 수 있다.

캐비티 블록(300)은 중공의 통체로 형성될 수 있다. 캐비티 블록(300)은 도파관(100)의 종단면(100a)에서 도파관(100)의 외부로 돌출되도록 형성될 수 있다. 동축 커넥터(400)는 도파관(100)의 외부에서 캐비티 블록(300)의 외측면과 결합될 수 있다. 캐비티 블록(300)의 내부는 동축 커넥터(400)의 외경과 대응되도록 중공의 원통형 구조로 형성될 수 있다. 캐비티 블록(300)의 외부는 동축 커넥터와의 결합을 용이하게 하기 위해 사면체 구조로 형성될 수 있다.

중공의 캐비티 블록(300)의 내부에는 루프(200)의 끝단에 형성된 결합부가 위치할 수 있다. 루프(200)의 결합부는 도 3에 도시된 동축 커넥터(400)로부터 돌출 형성된 동축 커넥터 내심부(410)와 결합될 수 있다. 이때 루프(200)의 결합부와 동축 커넥터 내심부(410)는 캐비티 블록(300)의 중공부에서 결합될 수 있다.

이때, 동축 커넥터(400) 및 동축 커넥터(400)와 연결된 캐비티 블록(300)은, 제1 면(100b)과 마주보는 제2 면(100c)보다 제1 면(100b)에 더 가깝께 배치될 수 있다. 이는 동축전송선로의 TEM(Transverse ElectroMagnetic) 모드를 TE(Transverse Electric)10 모드로 변환하기 위함이다.

캐비티 블록(300)의 중공 구조 및 배치 위치를 통해, 낮은 입력 임피던스를 가지는 역 L자형 루프 급전 구조의 임피던스를 높여주는 역할을 할 수 있다.

루프(200)는 역 L자형 구조를 가질 수 있다. 역 L자형으로 형성된 루프(200)의 일단은 도파관(100)의 종단면(100a)에서 캐비티 블록(300)을 통해 동축 커넥터(400)와 결합되고, 루프(200)의 타단은 도파관(100)의 종단면(100a)과 수직으로 만나는 도파관 제1 면(100b)과 연결될 수 있다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 구조가 개시되어 있다. 루프(200)는, 캐비티 블록(300) 내부에서 동축 커넥터(400)와 결합되는 결합부(210), 결합부(210)로부터 연장되는 제1 선로(220) 및 제1 선로(220)와 수직 방향으로 연결되고 도파관(100)의 제1 면(100b)과 결합되는 제2 선로(240)를 포함한다. 이때, 제2 선로(240)의 직경은 제1 선로(220)의 직경보다 작다.

결합부(210)는 캐비티 블록(300)의 내부에서 동축 커넥터(400)의 내심부(410)와 결합될 수 있다. 결합부(210)는 동축 커넥터(400)가 위치한 방향을 향해 테이퍼진 형상으로 형성될 수 있다.

제1 선로(220) 및 제2 선로(240)는 파이프 형태로 형성될 수 있다. 제1 선로(220)와 제2 선로(240)의 사이에는 제1,2선로(220, 240)를 연결하는 선로 연결부(230)가 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 선로 연결부(230)는 라운드지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 직각으로 두 선로가 연결되는 경우에 대비하여 고전력이 입력되었을 시 아킹 현상을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제2 선로(240)의 직경은 제1 선로(220)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 제2 선로(240)의 직경을 제1 선로(220)의 직경보다 작게 제작함으로써, 도파관 어뎁터를 -15dB 이하의 반사계수로 임피던스를 매칭시킬 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 루프와 동축 커넥터 간 결합 구조에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 5에 개시되어 있지 않은 내용은 도 1 내지 도 4를 참조할 수 있다.

도 5는 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 루프와 동축 커넥터 간의 결합 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 도파관 어뎁터는, 루프(200)의 결합부(210)의 끝단이 테이퍼진 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 결합부(210)의 끝단 중심부에는 함몰 형성된 슬롯부(211)가 형성되고, 동축 커넥터(400)로부터 돌출된 동축 커넥터 내심부(410)는 슬롯부(211) 내부로 끼움 결합될 수 있다.

다만 외부의 충격 및 진동에 의해 동축 커넥터 내심부(410)와 루프(200)의 결합부(210) 간의 결합이 해제될 수 있다. 이에 본 실시예에 따르면, 동축 커넥터 내심부(410)의 끝단 가운데 부분에는 슬릿부(411)가 형성되고, 동축 커넥터 내심부(410)가 슬롯부(211) 내부에 삽입 결합시 슬릿부(411)가 오므라들면서 동축 커넥터 내심부(410)가 슬롯부(211) 내부로 삽입될 수 있다.

이를 통해 오므라든 슬릿부(411)가 탄성력을 통해 결합부(210) 내벽을 밀면서 고정될 수 있어, 결합부(210)와 동축 커넥터 내심부(410) 간의 결합이 더욱 견고해질 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 루프와 동축 커넥터 간 결합 구조에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 6에 개시되어 있지 않은 내용은 도 1 내지 도 4를 참조할 수 있다.

도 6은 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 루프와 동축 커넥터 간의 결합 구조를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터는, 동축 커넥터 내심부(410)의 끝단 양측 부분에 나사산부(412)가 형성되고, 슬롯부(211)의 내벽에는 나사골부(211a)가 형성되고, 동축 커넥터 내심부(410)와 슬롯부(211)는 나사 결합될 수 있다.

결합부(210)와 동축 커넥터 내심부(410)가 나사 결합 됨으로써, 결합부(210)와 동축 커넥터 내심부(410) 간의 결합이 더욱 견고해질 수 있다.

이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터의 루프와 동축 커넥터 간 결합 구조에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 7에 개시되어 있지 않은 내용은 도 1 내지 도 4를 참조할 수 있다.

도 7은 도 1의 A-A' 부분으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 루프와 동축 커넥터 간의 결합 구조를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터는, 동축 커넥터 내심부(410)와 슬롯부(211) 사이에는 전도성 접착층(413)이 형성되고, 전도성 접착층은 동축 커넥터 내심부(410)와 슬롯부(211)를 서로 접착시킴과 동시에 급전시킬 수 있다. 일 실시예로, 전도성 접착층(413)은 전도성 에폭시(Conductive epoxy)를 포함할 수 있다.

이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터 구조를 통한 효과에 대해 설명한다. 도 8 내지 도 12에 개시되어 있지 않은 내용은 도 1 내지 도 7을 참조할 수 있다.

도 8은 루프의 구조 및 캐비티 블록의 유무에 따른 도파관 어뎁터의 주파수에 따른 반사 계수를 나타낸 그래프이다. (a)는 기본 루프 구조를 포함하는 도파관 어뎁터, (b)는 (a)에서 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터, (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 선로의 직경이 제1 선로의 직경보다 작고, 선로 연결부가 라운드지게 형성되며, 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터이다.

도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 어뎁터의 입력 임피던스 매칭의 개선을 확인하기 위해 캐비티 블록(300) 및 역L자형 루프 급전 구조에 따른 반사계수 시뮬레이션 결과가 개시되어 있다. (a)구조의 경우 기본적인 역L자형 루프 급전 구조로서, 두 선로의 직경이 동일한 구조이며, 그래프에서 (a)구조의 반사 계수는 최대 -6dB로 확인되며, 이러한 낮은 입력 임피던스로 인하여 임피던스 매칭이 어려울 수 있다.

(b) 구조의 경우 (a) 구조와 대비하여 입력 임피던스를 높이기 위해 캐비티 블록을 적용한 구조이며, 그래프에서 (b)구조의 반사계수는 -10dB 이하의 반사계수로 매칭은 가능하나 도파관 어뎁터로 사용되기 위한 -15dB 이하의 반사 계수는 얻을 수 없는 것을 확인할 수 있다.

(c) 구조의 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 결합 구조로서, (b) 구조에 비해 제2 선로(240)의 직경을 제1 선로(220)에 비해 작게하여 입력 임피던스를 높여 그래프에서 반사계수가 도파관 어뎁터로 사용이 가능한 -15dB 이하로 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한 이러한 구조는 도파관 배열 안테나 적용시 일부 대역에서 능동반사계수가 열화되는 특성을 개선할 수 있다.

도 9는 유한 배열 안테나에 적용된 루프의 구조에 따른 도파관 어뎁터의 주파수에 따른 능동 반사 계수를 나타낸 그래프이다. (a)는 기본 루프 구조에 캐비티 블록을 포함하는 도파관 어뎁터, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 선로의 직경이 제1 선로의 직경보다 작고, 선로 연결부가 라운드지게 형성되며, 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터이다.

도 9에는 도파관 배열 안테나에 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 안테나를 적용할 경우 개선된 능동 반사 계수 특성을 시뮬레이션하여 나타낸 내용이 개시되어 있다. (a) 구조의 경우 기본적인 역L자형 루프 급전 구조에 캐비티 블록을 적용한 구조로서, 1.2GHz 대역에서 능동 반사 계수 특성이 열화되는 것을 확인할 수 있다.

(b) 구조의 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 결합 구조로서, 1.2GHz 대역에서 능동 반사 계수가 -10dB 이하로 개선됨을 확인할 수 있다.

도 10은 루프의 구조에 따른 도파관 어뎁터의 주파수에 따른 최대 전계를 나타낸 그래프이다. (a)는 기본 루프 구조에 캐비티 블록을 포함하는 도파관 어뎁터, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 선로의 직경이 제1 선로의 직경보다 작고, 선로 연결부가 라운드지게 형성되며, 캐비티 블록을 더 포함하는 도파관 어뎁터이다.

도 10에는 역L자형 루프 급전 구조의 선로 구조에 따른 최대 전계를 시뮬레이션한 그래프가 개시되어 있다. (a) 구조는 제1,2 선로의 선로 연결부가 직각으로 형성된 구조이며, (b) 구조는 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 연결부(230)가 라운드지게 형성된 구조이다.

(a) 구조의 경우 그래프 상에서 최대 전계가 평균 약 91590 V/m 이고 본 발명의 일 실시예에 따른 (b) 구조는 56160 V/m으로 (b) 구조가 35430V/m 만큼 작아 고전력 입력시 아킹이 발생할 확률이 상대적으로 작아지는 것을 확인할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 안테나의 시뮬레이션으로 나타나는 반사계수 및 이와 비교되는 측정값에 따른 반사계수를 나타낸 도면이다.

도 11에는 도파관 어뎁터의 종단을 개방하고 도파관의 길이를 조절하여 도파관 안테나로 사용할 경우의 도파관 안테나 시뮬레이션 값 및 측정값에 대한 그래프가 도시되어 있다. 그래프를 살펴보면, 시뮬레이션과 실제 측정값이 대부분 일치하는 것을 확인할 수 있으며, 반사 계수가 -10dB 이하로 입력 임피던스의 매칭이 잘 이루어져 도파관 안테나로 적용 가능한 것을 확인할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 안테나의 측정된 반사 패턴을 나타낸 도면이다. 도 12(a)는 E-plane, 도 12(b)는 H-plane 에서의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.

도 12에는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 어뎁터 구조를 통해 측정된 반사손실 특성을 나타낸 그래프로서, 도파관의 TE10 모드로 인하여 E-plane 이 H-plane 에 비해 넓은 빔폭 특성을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 어뎁터 구조가 도파관 안테나로도 적용이 가능함을 확인할 수 있다.

이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.

실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다.

또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다.

반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

100: 도파관
100a: 도파관 종단면
100b: 도파관 제1면
100c: 도파관 제2면
200: 루프
210: 결합부
211: 슬롯부
211a: 나사골부
220: 제1 선로
230: 선로 연결부
240: 제2 선로
300: 캐비티 블록
400: 동축 커넥터
410: 동축 커넥터 내심부
411: 슬릿부
412: 나사산부

Claims (10)

1. 도파관;
   상기 도파관 내부에 배치된 루프;
   상기 도파관의 종단면에 배치되고 상기 루프의 일단과 연결된 동축 커넥터; 및
   상기 루프의 일단과 상기 동축 커넥터 사이에 배치되고, 중공의 원통형으로 형성된 캐비티 블록을 포함하고,
   상기 루프는,
   상기 캐비티 블록 내부에서 상기 동축 커넥터와 결합되는 결합부;
   상기 결합부로부터 연장되는 제1 선로;
   상기 제1 선로와 수직 방향으로 연결되고 상기 도파관의 제1 면과 결합되는 제2 선로; 및
   상기 제1 선로와 상기 제2 선로 사이에서 상기 제1,2 선로를 연결하는 선로 연결부를 포함하고,
   상기 제2 선로의 직경은 상기 제1 선로의 직경보다 작으며,
   상기 선로 연결부는 라운드지게 형성되고,
   상기 캐비티 블록은 상기 도파관의 종단면에서 상기 도파관의 바깥부를 향해 돌출되도록 형성되고,
   상기 동축 커넥터는 상기 도파관의 외부에서 상기 캐비티 블록과 결합되는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 결합부의 끝단은 테이퍼진 형상으로 형성되고,
   상기 결합부의 끝단 중심부에는 함몰 형성된 슬롯부가 형성되고,
   상기 동축 커넥터로부터 돌출된 동축 커넥터 내심부는 상기 슬롯부 내부로 끼움 결합되는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 동축 커넥터 내심부의 끝단 가운데 부분에는 슬릿부가 형성되고,
   상기 동축 커넥터 내심부가 상기 슬롯부 내부에 삽입 결합시 상기 슬릿부가 오므라들면서 상기 동축 커넥터 내심부가 상기 슬롯부 내부로 삽입되는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 동축 커넥터 내심부의 끝단 양측 부분에는 나사산부가 형성되고,
   상기 슬롯부의 내벽에는 나사골부가 형성되고,
   상기 동축 커넥터 내심부와 상기 슬롯부는 나사 결합하는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터.
7. 제4 항에 있어서,
   상기 동축 커넥터 내심부와 상기 슬롯부 사이에는 전도성 접착층이 형성되고,
   상기 전도성 접착층은 상기 동축 커넥터 내심부와 상기 슬롯부를 접착시키는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 도파관은,
   상기 도파관 종단면과 수직으로 만나고, 상기 루프와 연결되는 제1 면; 및
   상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고,
   상기 동축 커넥터 및 상기 동축 커넥터와 연결된 상기 캐비티 블록은 상기 제2 면보다 상기 제1 면에 더 가깝게 배치되는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 캐비티 블록의 내경은 상기 동축 커넥터의 외경과 대응되도록 형성되는 종단 급전 동축 도파관 어뎁터.
10. 제1 항 및 제4항 내지 제9 항 중 어느 하나에 따른 종단 급전 동축 도파관 어뎁터를 포함하는 안테나.

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