KR102577948B1 - 불규칙 육각형 단면을 가지는 중공의 금속 도파관 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

불규칙 육각형 단면을 가지는 중공의 금속 도파관 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

여기에 개시된 도파관은 전자기 신호를 수신하고, 신호를 중공의 불규칙 육각형 금속 구조를 통하여 전파하는, 중공의 불규칙 금속 구조로서 구현될 수 있다. 도파관은 금속 부가적층 기술을 이용하여 제조될 수 있고, 하나 이상의 하향이고, 지지되지 않는 표면을 포함할 수 있다.

Description

불규칙 육각형 단면을 가지는 중공의 금속 도파관 및 이를 제조하는 방법
본 개시는 일반적으로 도파관과 그 구조에 관한 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 도파관은 전자기파 또는 신호를 수신하고, 전자기파가 최소한의 에너지 소실로 도파관을 통하여 전파하는 것을 허용하는 구조일 수 있다. 도파관은 많은 컨텍스트에서 사용될 수 있으며, 그 예시는 안테나, 전자기 필터 및 기타 무선 주파수(RF) 컴포넌트를 포함한다.
안테나는 현대 사회에서 매우 흔하며, 스마트 장치가 크게 증가하고 무선 연결이 기하급수적으로 더 많은 장치와 플랫폼으로 들어감에 따라, 점점 중요한 기술이 되고 있다. 신호를 두 지점 사이에서 무선으로 전송하고 수신하기 위해 설계된 안테나 구조는 와이어의 길이를 요구되는 신호 주파수의 알려진 파장으로 조정하는 것만큼 단순할 수 있다. 와이어의 특정한 길이에 대한 특정한 파장(광속분의 주파수에 반비례 함; λ=c/f)에서, 와이어는 수신된 신호를 "판독" 또는 재구성하는 것을 가능하게 하는 예측가능한 방식으로 전송된 신호에 노출되는 것에 응답하여 공진할 것이다. 라디오 및 텔레비전과 같은 단순한 장치에 대하여, 와이어 안테나는 충분히 유용하다.
패시브 안테나(passive antenna) 구조는 다양한 응용에서 이용된다. 통신은 가장 잘 알려진 응용이며, 라디오, 텔레비전 및 인터넷과 같은 분야에 적용된다. 레이더는 안테나에 대한 다른 일반적인 응용이고, 통신 안테나와 거의 동등한 패시브 방사 구조를 가질 수 있는, 안테나는 감지 및 탐지에 이용된다. 레이더 안테나가 이용되는 보통의 산업은 기상 감지(weather sensing), 공항 교통 관제(airport traffic control), 해군 군함 탐지(naval vessel detection) 및 저지구 궤도 영상(low earth orbit imaging)을 포함한다. 예를 들면, 전자전(electronic warfare) 및 ISR(정보, 감시 및 정찰)과 같은 산업 외부에 덜 알려진 안테나에 대한 폭넓은 고성능 응용이 존재한다.
높은 통신 속도(data rate), 원거리(long range) 또는 높은 신호 대 잡음비가 특정한 응용에 대하여 요구되는 경우, 고성능 안테나가 요구된다. 예컨대, 위성 통신(SATCOM) 안테나에서 한 세트의 시스템 요구사항을 만족하도록 안테나의 성능을 향상시키기 위해, 손실원을 감소시키고 안테나로부터 떨어져 특정한 영역을 향하는 에너지의 양("이득(gain)"로 지칭됨)을 증가시키는 것이 바람직하다. 가장 도전적인 응용에서, 또한 까다로운 환경, 충격 및 진동 조건에서 잔존하면서, 고성능이 달성되어야 한다. 안테나 구조에서의 손실은 물질 특성(유전체에서 손실, 금속에서 전도성), 신호가 패시브 구조에서 이동해야 하는 총 경로 길이(총 손실은 길이당 손실에 총 길이를 곱함), 멀티-피스 제조, 안테나 기하학 등과 같은 다양한 원인 때문일 수 있다. 이는 모두, 사이즈, 무게, 전력 및 비용 성능 메트릭(SWaP-C)의 균형을 유지하는 경우, 안테나 설계자가 해야하는 특정한 설계 및 제조 선택과 관련된다. 안테나 구조의 이득은 안테나의 영역과 동작의 주파수의 함수이다. 고이득 안테나를 생성하는 것은 파장의 수에 대한 총 영역을 증가시키는 것이고, 재료 또는 제조 방법의 잘못된 선택은 패시브 피드(passive feed)와 방사 부분에서 손실을 증가시킴으로써 안테나의 달성된 이득을 빠르게 감소시킬 수 있다.
최저 손실과 최고 성능 RF구조 중 하나는 중공의 금속 도파관이다. 이는 전도성 재료, 일반적으로 구리 또는 알루미늄과 같은 금속에 의해 단면의 에지가 둘러싸인 유전체, 공기 또는 진공의 단면을 가지는 구조이다. 중공의 금속 도파관에 대한 전형적인 단면은 직사각형, 사각형 및 원형을 포함하며, 이들은 19세기와 20세기에 분석 및 제조의 용이성으로 인해 선택되었다. 공기로 찬 중공의 금속 도파관 안테나와 RF 구조는 반사 안테나 피드(reflector antenna feed) 및 안테나 어레이와 같이 가장 까다로운 응용에서 이용된다. 반사 피드 및 안테나 어레이는 파장에 관하여 매우 큰 안테나를 제공하는 이점을 가지며, 따라서 적은 손실과 고이득 성능을 가진다.
모든 물리적 컴포넌트는 컴포넌트를 생성하기 위해 이용되는 제조 방법의 제한을 가지고 설계된다. 안테나와 RF 컴포넌트는 대부분의 중요한 특징이 파츠 내부에 있음에 따라, 제조 방법에 특히 민감하고, 기하학에서 매우 작은 변화는 안테나 성능에서 상당한 변화로 이어질 수 있다. 종래의 제조 프로세스의 제한으로 인해, 중공의 금속 도파관 안테나와 RF 컴포넌트는 다양한 플랜지, 인터페이스 및 이음매(seam)를 가진 멀티-피스 어셈블리로서 조립될 수 있도록 설계되어 왔다. 구조가 멀티-피스 방식으로 함께 조립되는 연결부의 전부는 최종 어셈블리의 사이즈, 무게 및 파츠 총 수를 증가시키는 한편, 동시에 증가된 손실, 경로 길이 및 반사를 통하여 성능을 감소시킨다. 구조의 증가된 복잡성을 가지고 증가된 사이즈, 무게 및 파츠 총 수의 전반적인 트렌드는 사이즈, 무게 및 비용이 전반적인 성능보다 덜 중요한 응용 범위 내에서의 중공의 금속 도파관 안테나와 RF 컴포넌트를 유지했다.
따라서, 종래의 도파관은 도파관에 대한 특정한 구현예를 위에서 설명된 제한을 가지는 표준 직사각형, 사각형 및 원형 단면의 기하학으로 제한하는 종래의 절삭 가공 기법을 이용하여 제조되었다. 부가적층 제조 기법은 다른 RF 컴포넌트를 도파관 구조와 통합하는 것과 같은 기회를 제공하여 복수의 RF 컴포넌트가 향상된 전반적인 성능을 가지고 더 작은 물리적 장치에서 형성될 수 있다. 그러나, 부가적층 제조에서 전형적인 직사각형, 사각형 또는 원형 도파관 구조를 제조하는 프로세스는 통합된 도파관 구조에서 차선의 성능과 증가된 총 비용으로 이어진다. 부가적층 제조의 강도의 이점을 취하는 도파관 구조를 위한 새로운 단면은 안테나와 RF 컴포넌트의 향상된 성능을 허용하는 한편, 복합 어셈블리에 대한 총 비용을 감소시킬 것이다.
따라서, 3차원 프린팅 기법(부가적층 제조 기법으로도 알려짐)으로 최적으로 제조될 수 있는 도파관 구조를 제공하는 것이 본 개시의 일 목적이다. 도파관 구조에서 각도 특정 전이(angle specific transition)를 포함하는 도파관을 제공하는 것이 본 개시의 추가 목적이다. 다른 RF 컴포넌트와 통합되는 도파관 구조를 제공하는 것이 본 개시의 추가 목적이다.
중공의 불규칙 육각형 금속 구조로서 구현될 수 있는 도파관이 여기에서 개시되고, 이는 전자기 신호를 수신하고, 중공의 육각형 금속 구조를 통하여 신호를 전파한다. 도파관은 금속 부가적층 제조 기법을 이용하여 제조될 수 있고, 하나 이상의 하향 및 지지되지 않는 표면을 포함할 수 있다.
본 개시의 비제한적이고, 완전하지 않은 구현예는 다음의 도면을 참조하여 설명되며, 유사한 참조 번호는 달리 명시되지 않는 한, 다양한 관점 전반에 걸쳐 유사한 부분을 지칭한다. 본 개시의 이점은 다음의 설명과 첨부된 도면에 관하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 예시한다.
도 2는 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 사시도를 예시한다.
도 3은 90°의 급격한 E-면 굴곡을 가진 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다.
도 4는 90°의 완만한 E-면 굴곡을 가진 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다.
도 5는 둔각의 급격한 E-면 굴곡을 가진 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다.
도 6은 90°의 H-면 굴곡을 가진 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다.
도 7은 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 예시한다.
도 8은 두 개의 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 예시한다.
도 9는 불규칙 육각형 도파관을 예시하는 제조된 도파관 컴포넌트의 실시예를 예시한다.
도 10은 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 도시하는 두 개의 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관의 단면을 예시한다.
도 11은 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 도시하는 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 예시한다.
도 12는 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 도시하는 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 예시한다.
도 13은 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 도시한다.
이하의 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적으로, 여기에 개시된 장치의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정한 기법과 구성과 같은 특정한 기법과 실시예가 기재된다. 기법과 실시예가 주로 첨부 도면과 문맥에서 설명될 것인 한편, 당업자는 기법과 실시예가 다른 유사한 장치에서 수행될 수도 있다는 것을 더 이해할 것이다.
참조는 이제 모범적인 실시예에 대하여 상세히 이루어질 것이며, 그 예시가 첨부된 도면에서 예시된다. 가능하면 어디서든, 동일한 참조 번호가 동일하거나 유사한 부분을 지칭하도록 도면 전체에 걸쳐 이용된다. 특정한 실시예에 대해 개시된 요소가 설명되는 실시예에만 제한되는 것은 아니라는 점이 더 유의된다. 예를 들어, 일 실시예 또는 도면을 참조하여 설명된 요소는 다른 실시예 또는 도면에서 도시되거나 설명되었는지 여부와 상관없이 다른 실시예 또는 도면에 대안적으로 포함될 수 있다. 다시 말하면, 도면의 요소는 도시 여부와 상관없이, 여기에 개시된 다양한 실시예 사이에서 교체가능할 수 있다.
통합 마케팅을 위한 구조, 시스템 및 방법이 개시되고 설명되기 이전에, 구조, 구성, 프로세스 단계 및 재료가 다소 달라질 수 있음에 따라, 본 개시가 여기에 개시된 특정한 구조, 구성, 프로세스 단계 및 재료에 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 여기에 사용된 용어는 오직 특정한 실시예를 설명하기 위한 목적으로 이용되며, 개시의 범위가 오직 첨부된 청구범위와 그에 상응하는 것에 의해 한정될 것이므로 제한할 의도가 없다는 점도 이해될 것이다.
본 개시의 대상을 설명하고 주장하는 것에서, 다음 용어들은 이하 제시된 정의에 따라 이용될 것이다.
본 명세서와 청구범위에서 이용된 바와 같이, 단수형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥 상 명시적으로 규정되지 않는 한, 복수의 대상(referent)를 포함한다는 점을 유의해야한다.
여기에 사용된 바와 같이, "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "포함하는(containing)", "~에 특징이 있는(characterized by)"이라는 용어 및 그 문법적 등가물은 추가적이고 열거되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는 포괄적 또는 개방식 용어이다.
여기서 사용된 바와 같이, "~로 구성되는"이라는 문구와 그 문법적 등가물은 청구범위에 명시되지 않은 임의의 요소 또는 단계를 배제한다.
여기에 이용된 바와 같이, "필수적으로 ~로 구성되는"이라는 문구와 그 문법적 등가물은 청구 범위를 특정된 재료 또는 단계로 한정하고, 청구된 개시의 특성 또는 기본 및 새로운 특성에 실질적으로 영향을 주지 않는다.
여기서 논의된 많은 도면이 도파관, 도파관 컴포넌트 및/또는 도파관 전이의 다양한 구현예의 공기 용적(air volume)을 도시한다는 점이 또한, 주목된다. 다시 말하면, 이러한 공기 용적은 설명된 기능을 구현하는 데 적절하므로, 제조된 요소에 설치된 금속 스킨에 의해 생성되는 제조된 요소 내 컴포넌트의 네거티브 스페이스(negative space)를 예시한다. 다양한 공기 용적에 의해 도시된 네거티브 스페이스를 생성하는 포지티브 구조(positive structure)가 공기 용적에 의해 개시되며 포지티브 구조가 금속 스킨을 포함하고, 여기에서 개시된 부가적층 제조 기술을 이용하여 형성된다는 점이 이해될 것이다.
금속 부가적층 제조 시스템에 관련되는 이러한 설명의 목적으로, 시간에 따른 증가 방향은 양의 z 축 또는 "천정(zenith)"이라고 불리는 한편, 반대 방향은, 음의 z축 또는 "바닥(nadir)"이다. 바닥 방향은 종종 "하향"으로 지칭되는 경우가 있지만, 중력에 대한 z축 방위는 본 발명의 문맥에서 차이를 만들지 않는다. 임의의 소정의 지점에서 표면의 방향은 그 지점에서 그 표면에 대하여 법선인 벡터에 의해 나타난다. 그 벡터와 음의 z축 사이의 각도는 "오버행각(θ)("세타")"이다.
"하향 표면"이라는 용어는 표면 상의 임의의 단일 지점에서 비롯된 두 벡터 사이에서 측정된 오버행각(θ)을 가지는 금속 부가적층 제조 프로세스에서 제조된 물체의 임의의 비수직 표면이다. 두 벡터는 (1) 표면에 수직이고, 공기 용적을 가리키는 벡터 및 (2) 바닥(음의 z축, 빌드의 반대편 또는 천정) 방향을 가리키는 벡터이다. 하향 표면에 대한 오버행각(θ)은 일반적으로 0°≤ θ< 90° 범위 내에 속할 것이다. 하향 표면에 대한 오버행각(θ)은 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 중공의 금속 도파관의 다양한 실시예에서 예시된다. 여기서 사용된 바와 같이, 하향 표면은 제조 동안 도파관 내에서 제거 가능한 지지 구조에 의해 지지되지 않으며, 이는 예컨대, 내부 브레이싱(internal bracing)이 하향 표면 또는 빌드 벽을 지지하기 위하여 도파관의 캐비티 내에 존재하지 않는다는 것을 의미한다.
도 1은 불규칙 육각형 도파관(100)의 단면의 실시예를 예시한다. 도파관(100)은 복수의 변을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도파관(100)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(105A) 및 제2 변(105B)을 포함한다. 도파관(100)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(105C) 및 제4 변(105D)을 더 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 변(105A-105D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나, 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(105A-105D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(105A-105D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(105A-105D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편 변(105A-105D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(100)은 제5 변(110A) 및 제6 변(110B)이 변(105A-105D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도1에 도시된 바와 같이, 제5 변(110A) 및 제6 변(110B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(105A-105D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(110A) 및 제6 변(110B)이 변(105A-105D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다. 제5 변(110A) 및 제6 변(110B)가 변(105A-105D)의 길이와 같은 길이를 가지는 특별한 경우에서, 도파관(100)은 정육각형 도파관일 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 여기서 사용된 바와 같이, "육각형"이라는 용어는 불규칙 육각형 또는 정육각형 도파관 둘 다를 포함할 수 있는 한편, "불규칙 육각형" 또는 "정육각형 "이라는 용어는 각각, 정육각형 또는 불규칙 육각형을 배제한다.
도파관(100)은 종래의 도파관 보다 많은 이점을 가진다. 먼저, 도파관(100)은 예컨대, 종래의 직사각형 도파관과 같이, 비교가능한 주파수, 전력, 전파 손실(transmission loss) 및 기타 전기적 특성의 신호를 수신하기 위해 적합한 전기적 특성을 제공할 수 있다. 그러나, 도파관(100)은 금속 부가적층 제조 프로세스(예컨대, 3D 금속 프린팅)를 이용하여 예컨대, 종래의 직사각형 도파관 보다 더 쉽게 생성될 수 있다.
금속 부가적층 제조는 단일 파츠로서 제조될 복합 통합 구조를 고려하는 제조 방법이다. 그러나 금속 부가적층 제조의 하나의 고유한 양상은 이러한 복합 통합 구조가 금속의 다른 레이어 상에 놓이는 레이어로서 제조된다는 것이다. 따라서, 특정한 파츠 또는 피스의 방위 또는 프린팅 순서는 중공의 금속 도파관 또는 다른 구조가 도파관 내에서 추가적인 빌드 지지 없이 통합된 구조 내에서 형성될 수 있음을 보장하도록 고려되어야한다. 다시 말하면, 금속 부가적층 제조동안, 금속의 제1 레이어만이 바람직하게는 양의 z 방향(예컨대, X-Y 평면에 대해 대략 0°내지 대략90°)에서, 제1 레이어 밑에 다른 레이어를 가지지 않고 프린트될 수 있다. 이는 전형적인 금속 부가적층 제조 빌드 프로세스에서 바람직하게는 양의 z 방향으로 구조의 빌드를 지지하도록 금속 빌드 플레이트 상에 프린팅함으로써 가능하다. 또한, 금속 부가적층 제조의 다른 제약은 금속 레이어가 금속의 다른 레이어 (또는 제1 금속 레이어의 경우, 빌드 기판) 상에 프린트되어야 한다는 것이다. 일 예시에서, 직사각형 도파관은 네 개의 변, 하부, 두 개의 수직 변 및 상부를 가질 수 있다. 그러나, 직사각형 도파관을 프린트하는 것은, 하부와 수직 변이 쉽게 프린트될 수 있는 한편, 직사각형 도파관의 상부 변은 그 밑에 금속의 레이어 없이 프린트되어야 하므로 어려움이 존재한다. 따라서, 어떠한 새로운 레이어도 직사각형 도파관의 상부 변을 프린트하는 금속 레이어를 가지지 않는다. 상부 표면을 프린트하기 위해, 이전 레이어로부터의 적어도 일부 오버행(overhang)은 최종적으로 상부 변과 수직 변을 연결하도록 직사각형 도파관의 수직 변 사이의 갭을 가로질러 적어도 미크론 수준으로 연장되어야한다. 일부 오버행이 용인되는 한편, 직사각형 도파관에서와 같이, 0°의 오버행 또는 직각은 일반적으로 기계적 결함으로 이어지거나, 제조에 대한 내부 지지 구조를 요구한다.
0° 또는 거의 0°의 각도를 가지는 전이에서의 부가적층 제조 가공의 레이어링 동안 생성된 오버행은 현저한 기계적 결함을 생산할 수 있다. 이러한 오버행은, 제조되는 컴포넌트의 하나 이상의 변이 빌드 방향으로 상당한 전이(예컨대, 0°에 접근하는 각도)를 마주하는 위치에서 발생하는 경향이 있다. 따라서, 이는 제조동안, 빌드 방위 및 선택적인 컴포넌트 정형(shaping)을 통하여 45° +/- 25°의 미리 규정된 범위 내의 상이한 표면 사이의 각도를 유지하는 것에 바람직하다. 도파관(100)은 변(105A-105D) 중 각 하나와 제5 변(110A) 및 제6 변(110B) 사이에 더 많은 중간 전이 각도를 가지는 각도를 가지는 도파관을 제공한다. 제3 변(105C) 및 제4 변(105D)이 금속에 의해 지지될 수 있고, 이하에 논의될 바와 같이, 오직 제1 변(105A) 및 제2 변(105B)이 오버행 변이 되도록 고려된다는 점이 주목된다.
여기에 개시된 도파관(100) 및 다른 도파관은, 이하에 도시되고 논의될 바와 같이, 원래 예리한 지점(sharp point)이었을 것에 적용되는 45° ± 25° 각도로 챔퍼링될 수 있는 짧은 벽 에지를 포함할 수 있다. 에지 챔퍼링(edge chamfering)은 오버행을 최소화하고 표면 조도에 대한 최적의 각도를 유지함으로써, 금속 부가적층 제조로 제조하기에 최적으로 적합한 도파관 구조의 빌드 방위를 고려한다.
일부 실시예에서, 여기에 개시된 도파관의 다양한 실시예의 프린트 방위는 일반적으로 양의 z 축 방향을 따르며, 이는 도파관에 대하여 현재의 바람직한 방위이고, 또한 오버행을 최소화하는 경향이 있다. 이와 같이, 도파관(100)의 불규칙 육각형 단면은 도파관에 대하여 요구된 전기적 특성뿐만 아니라 부가적층 제조 기술에 의한 프린팅에도 유용한 기하학적 구조이다. 도파관(100)은 45° ± 25°로 제어된 임계적인 오버행각을 유지함으로써 오버행 문제도 감소시키는 한편, 보다 복합적인 도파관 어셈블리의 빌드 용적(build volume)을 최소화한다. 예를 들어, 짧은 벽은 명목상 45° 각도만큼 각 코너 상에서 챔퍼링되어 도파관(100)이 변(105A-105D) 및 변(110A 및 110B) 중 임의의 변 사이의 지점이 된다. 이하에 논의될 바와 같이, 이하 논의된 단일-리지 및 이중-리지 도파관 실시예와 같은 다른 실시예는 금속 부가적층 제조 가공 방법에 대한 최적의 기하학적 구조를 가지는 더 넓은 대역폭 구조를 고려한다. 도파관(100)(상부 및 하부 에지 상의 챔퍼)의 대칭은 향상된 RF 수행 및 라우팅을 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 도파관(100)은 이하에서 논의될 바와 같이, 더 나은 제조를 허용하기 위해, 압출의 축을 따라 약간 굽히고/기울어질 수 있다.
도 2는 불규칙 육각형 도파관(200)의 공기 용적의 사시도를 예시한다. 도파관(200)이 도파관(200)의 깊이를 보여주기 위해 Y평면에서 압출되었지만, 도파관(200)은 도1에 도시되고 위에서 논의된 도파관(100)의 단면을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도파관(200)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(205A) 및 제2 변(205B)을 포함한다. 도파관(200)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(205C) 및 제4 변(205D)을 더 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 변(205A-205D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(205A-205D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(205A-205D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(205A-205D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(205A-205D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(200)은 제5 변(210A) 및 제6 변(210B)이 변(205A-205D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제5 변(210A) 및 제6 변(210B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(205A-205D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(210A) 및 제6 변(210B)이 변(205A-205D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다. 제5 변(210A) 및 제6 변(210B)이 변(205A-205D)의 길이와 같은 길이를 가지는 특별한 경우에서, 도파관(200)은 정육각형 도파관일 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 3은 90°의 급격한 E-면 굴곡(90° sharp E-plane bend)(300)의 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다. 굴곡(300)은 복수의 변을 포함하는 도파관일 수 있다. 예를 들어, 굴곡(300)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(305A) 및 제2 변(305B)을 포함한다. 굴곡(300)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(305C) 및 제4 변(305D)을 더 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 변(305A-305D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(305A-305D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(305A-305D) 각각이 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(305A-305D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(305A-305D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
굴곡(300)은 제5 변(310A) 및 제6 변(310B)이 변(305A-305D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제5 변(310A) 및 제6 변(310B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(305A-305D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(310A) 및 제6 변(310B)이 변(305A-305D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다. 제5 변(310A) 및 제6 변(310B)이 변(305A-305D)의 길이와 같은 길이를 가지는 특별한 경우에서, 굴곡(300)은 정육각형 도파관일 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 굴곡(300)은 전자기파(예컨대, H-면에 수직임)에 대한 전파의 방향을 나타내는 90°의 급격한 E면 굴곡을 제공하는 도파관이다. 굴곡(300)은 변(305A-305D) 및 변(310A-310B)의 상대적인 길이에 따른 불규칙 육각형 또는 정육각형 챔퍼(315)를 포함한다. 챔퍼(315)는 굴곡(300)을 통하여 전파하는 파형(wave)이 챔퍼(315)를 가진 도파관 모드에 대한 적절한 임피던스 전이를 제공함으로써 방향을 90°로 변경하는 것을 허용하는 표면을 제공한다.
도 4는 90°의 완만한 E-면 굴곡(400)이 있는 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다. 굴곡(400)은 복수의 변을 포함하는 도파관일 수 있다. 예를 들어, 굴곡(400)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(405A) 및 제2 변(405B)을 포함한다. 굴곡(400)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(405C) 및 제4 변(405D)을 더 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 변(405A-405D) 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나, 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(405A-405D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(405A-405D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(405A-405D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(405A-405D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
굴곡(400)은 제5 변(410A) 및 제6 변(410B)이 변(405A-405D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제5 변(410A) 및 제6 변(410B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(405A-405D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(410A) 및 제6 변(410B)은, 변(405A-405D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다. 제5 변(410A) 및 제6 변(410B)이 변(405A-405D)의 길이와 같은 길이를 가지는 특별한 경우에서, 굴곡(400)은 정육각형 도파관일 수 있다는 점이 유의되어야 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 굴곡(400)은 (예컨대, H-면에 수직인) 전자기파에 대한 전파의 방향을 나타내는 90°의 완만한 E-면 굴곡을 제공하는 도파관이다. 굴곡(400)은 전자기파의 방향을 90°만큼 변경하는 연속적 앵글 전이(successively angled transition)(415)를 가지고 구현될 수 있다. 굴곡(400)은 연속적 앵글 전이(415) 주위로 변(405A-405D 및 410A-410B)을 단순히 연장함으로써, 도 3에 도시된 챔퍼(315)와 동일한 기능을 제공한다. 그러나, 굴곡(400)은 일부 환경에서, 도 3에 도시된 굴곡(300) 보다 더 유용할 수 있다.
도 5은 둔각의 급격한 E-면 굴곡(500)이 있는 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다. 굴곡(500)은 복수의 변을 포함하는 도파관일 수 있다. 예를 들어, 굴곡(500)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(505A) 및 제2 변(505B)을 포함한다. 굴곡(500)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(505C) 및 제4 변(505D)을 더 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 변(505A-505D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(505A-505D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(505A-505D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(505A-505D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(505A-505D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
굴곡(500)은 제5 변(510A) 및 제6 변(510B)이 변(505A-505D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도5에 도시된 바와 같이, 제5 변(510A) 및 제6 변(510B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(505A-505D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(510A) 및 제6 변(510B)이 변(505A-505D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다. 제5 변(510A) 및 제6 변(510B)이 변(505A-505D)의 길이와 같은 길이를 가지는 특별한 경우에서, 굴곡(500)은 정육각형 도파관일 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 굴곡(500)은 둔각의 E-면 굴곡을 제공하는 도파관이다. 다시 말하면, 굴곡(500)은 90°보다 큰 각도를 가진다. 굴곡(500)은 변(505A-505D) 및 변(510A-510B)의 상대적인 길이에 따른 불규칙 육각형 또는 정육각형 챔퍼(515)를 포함한다. 챔퍼(515)는 챔퍼(515)를 가진 도파관 모드에 대한 적절한 임피던스 전이를 제공함으로써, 굴곡(500)을 통하여 전파하는 파(wave)가 둔각만큼 방향을 변경하는 것을 허용하는 표면을 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 굴곡(500)은 굴곡(500)의 길이를 따라 기울어진 경사에서 세팅될 수 있다. 즉, 굴곡(500)의 특정한 단면은 제조 조건을 용이하게 하도록 굴곡(500)의 길이를 따라 이전 또는 이후 단면으로부터 약간 오프셋될 수 있다.
도 6은 90° H-면 굴곡(600)이 있는 불규칙 육각형 도파관의 공기 용적의 실시예의 사시도를 예시한다. 굴곡(600)은 복수의 변을 포함하는 도파관일 수 있다. 예를 들어, 굴곡(600)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(605A) 및 제2 변(605B)을 포함한다. 굴곡(600)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(605C) 및 제4 변(605D)을 더 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 변(605A-605D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(605A-605D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(605A-605D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(605A-605D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(605A-605D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
굴곡(600)은 제5 변(610A) 및 제6 변(610B)이 변(605A-605D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제5 변(610A) 및 제6 변(610B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(605A-605D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(610A) 및 제6 변(610B)이 변(605A-605D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다. 제5 변(610A) 및 제6 변(610B)이 변(605A-605D)의 길이와 같은 길이를 가지는 특별한 경우에서, 굴곡(600)은 정육각형 도파관일 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 굴곡(600)은 90° H-면 굴곡을 제공하는 도파관이다. 굴곡(600)은 챔퍼(615)를 가진 도파관 모드에 대한 적절한 임피던스 전이를 제공함으로써, 전파하는 파형(wave)이 굴곡(600)을 통하여 방향을 90°만큼 변경하는 것을 허용하는 표면을 제공하는 챔퍼(615)를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 굴곡(600)은 굴곡(600)의 길이를 따라 기울어진 경사에서 세팅될 수 있다. 즉, 굴곡(600)의 특정한 단면은 제조 조건을 용이하게 하도록 굴곡(600)의 길이를 따라 이전 또는 이후 단면으로부터 약간 오프셋될 수 있다.
도 7은 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관(700)의 단면의 실시예를 예시한다. 도파관(700)은 복수의 변을 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 도파관(700)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(705A) 및 제2 변(705B)을 포함한다. 도파관(700)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(705C) 및 제4 변(705D)을 더 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 변(705A-705D) 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나, 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(705A-705D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(705A-705D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(705A-705D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(705A-705D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(700)은 복합 변인 도파관(700)의 제5 변 및 제6 변(710A) 둘 다 변(705A-705D)과 상이한 길이를 가지므로, 복합 변을 가진 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도파관(700)은 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 변(705A) 및 제3 변(705C) 사이에서 식별된 복합 변을 포함한다. 복합 변은 두 개의 수직 변(715A 및 715B)을 포함하여 프린팅 방위가 제3 수직 변(725)에서 연결되는 두 개의 대칭 변(720A 및720B)이 있는 챔퍼를 수용하는 것을 용이하게 한다. 보다 단순하게, 도 1에 도시된 도파관(100)의 변(110A)과 같은 불규칙 육각형 도파관의 변은, 프린팅에 적합한 제1 변(705A), 수직 변(725) 및 제3 변(705C) 사이의 전이의 각을 용이하게 하는 세 개의 수직 변(715A, 715B 및 725)을 가지고 도 7에 도시된 바와 같이, 도파관(700)으로 오목하게 형성된다. 따라서, 도파관(700)은 도 1에 도시된 도파관(100)에 의해 제공되는 것 보다 추가적인 대역폭 능력을 제공하는 "복합 단일-리지 도파관"으로 불릴 수 있다. 도파관(700)은 "육각형"이라는 용어가 암시할 수 있는 6 개 보다 많은 변을 포함한다. 그러나, 도파관(700)의 복합 변은 챔퍼(720A 및720B)에 의해 생성된 챔퍼를 용이하게 하는 추가적인 복합 각도가 있는 단일 변으로 간주될 수 있다. 따라서, 도파관(700)은 복수의 변을 가지는 육각형 도파관으로 지칭될 수 있다.
도 8은 두 개의 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관(800)의 단면의 실시예를 예시한다. 도파관(800)은 복수의 변을 포함한다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 도파관(800)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(805A) 및 제2 변(805B)을 포함한다. 굴곡(800)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(805C) 및 제4 변(805D)을 더 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 변(805A-805D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(805A-805D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(805A-805D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(805A-805D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(805A-805D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(800)은 이하에서 설명된 바와 같이, 두 개의 복합 변을 포함한다. 예를 들어, 도파관(800)은 제1 변(805A), 제2 변(805B), 제3 변(805C) 및 제4 변(805D)을 포함한다. 복합 변은 도 8에 도시된 바와 같이, 각각 제1 변(805A)과 제3 변(805C), 제2 변(805B)과 제4 변(805D) 사이에서 식별될 수 있다. 도파관(800)의 제1 복합 변은 프린팅 방위를 용이하게 하도록 두 개의 수직 변(815A 및 815C)을 포함하고, 제3 수직 변(810A)에서 연결되는 두 개의 대칭 변(820A 및 820B)에 의해 구현되는 챔퍼를 포함한다. 도파관(800)의 제2 복합 변은 위에서 설명된 바와 같이, 프린팅 방위를 용이하게 하도록 두 개의 수직 변(815B 및 815D)을 포함하고, 제3 수직 변(810B)에서 연결되는 두 개의 대칭 변(820C 및 820D)에 의해 구현되는 제2 챔퍼를 포함한다. 보다 단순하게, 도 1에 도시된 도파관(100)의 변(110A 및110B)과 같은 불규칙 육각형 도파관의 두 개의 변은, 도파관(800)의 각 복합 변에서 전이의 각을 용이하게 하는 하나의 복합 변 당의 세 개의 수직 변(815A, 815C 및 810A)과 수직 변(815B, 815D 및 810B) 상의 복합 변 당 세 개의 수직 변을 가지고, 도 8에 도시된 바와 같이, 도파관(800)으로 오목하게 형성된다. 따라서, 도파관(800)은 도 1에 도시된 도파관(100)에 의해 제공되는 것 보다 추가적인 대역폭 능력을 제공하는 "복합 이중-리지 도파관"으로 불릴 수 있다. 도파관(800)은 "육각형"이라는 용어가 암시할 수 있는 6 개 보다 많은 변을 포함한다. 그러나, 도파관(800)의 복합 변은, 챔퍼(820A, 820B, 820C 및 820D)에 의해 생성된 챔퍼를 용이하게 하는 추가적인 복합 각을 가지는 단일 변으로 간주될 수 있다. 따라서, 도파관(800)은 복수의 변을 가지는 육각형 도파관으로 지칭될 수 있다.
도 9는 불규칙 육각형 도파관을 예시하는 제조된 도파관 컴포넌트(900)의 실시예를 예시한다. 컴포넌트(900)는 도 1에 도시된 도파관(100)과 같은, 도파관의 예시적인 물리적 시현일 수 있다. 따라서, 컴포넌트(900)는 복수의 변을 가지는 도파관을 포함한다. 도파관(915)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(905A) 및 제2 변(905B)을 포함한다. 도파관(915)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(905C) 및 제4 변(905D)을 더 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 변(905A-905D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(905A-905D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(905A-905D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(905A-905D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(905A-905D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(915)은 제5 변(910A) 및 제6 변(910B)이 변(905A-905D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제5 변(910A) 및 제6 변(910B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(905A-905D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(910A) 및 제6 변(910B)이 변(905A-905D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 도파관(915)은 도파관(915)의 전기적 특성을 변경하도록 이음부(920)에서 도파관(925)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도파관(925)은 도파관(915)이 지원할 수 있는 것 보다 추가적인 대역폭을 제공할 수 있거나, 대안적으로, 도파관(915)과 도파관(925)은 다른 실시예에서 RF 전력 스플리터의 적어도 부분으로서 또는 다른 실시예에서, RF 필터로서 함께 동작할 수 있다. 도파관(915)과 도파관(925)은 튜닝 포트(935)를 통하여, 도파관(915 및 925)의 적어도 일부 특성을 튜닝하는 데 기여할 수 있는 튜닝 스크류(930)를 제공받을 수 있다.
컴포넌트(900)는 예컨대, 통합된 안테나 어레이의 구성 요소로서 통합적으로 만들어질 수 있다. 그러나, 도 9에 도시된 바와 같이, 컴포넌트(900)는 예컨대, 컴포넌트(900)가 다른 RF 요소에 고정적으로 부착되도록 허용하는 복수의 마운팅 홀(940)에 피팅된다. 이러한 예시에서, 방사 요소는 주파수 필터가 도파관(915 및 925) 사이의 이음부(920)에 적용되는 마운팅 홀(940)에 의해 도파관(915)으로 볼트 고정된 도파관에 의해 전파되는 전자기파 신호를 수신할 수 있다. 도파관(925)은 마운팅 홀(940)을 통하여 볼트로 고정된 수신기에 필터링된 전자기 신호를 출력할 수 있고, 이후 전자기 신호를 해석하고 처리할 수 있다. 다른 예시적인 컴포넌트가 이용될 수 있고, 마운팅 홀(940)을 통하여 컴포넌트(900)에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 도파관(915 및 925)이 각각 도 3-7에 도시된 굴곡(300-700) 중 임의의 것을 가지고 구현되어, 다양한 컴포넌트가 RF 컴포넌트의 전체 체인을 포함하는 단일 물리적 컴포넌트에서 서로 연결되도록 허용할 수 있다.
도 10은 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 도시하는 두 개의 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관의 단면을 예시한다. 도파관(1000)은 도 8에 도시된 도파관(800)과 유사할 수 있고, 복수의 변을 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 도파관(1000)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(1005A) 및 제2 변(1005B)을 포함한다. 도파관(1000)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(1005C) 및 제4 변(1005D)을 더 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 변(1005A-1005D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(1005A-1005D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(1005A-1005D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(1005A-1005D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(1005A-1005D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(1000)은 이하에서 설명된 바와 같이, 두 개의 복합 변을 포함한다. 예를 들어, 도파관(1000)은 제1 변(1005A), 제2 변(1005B), 제3 변(1005C) 및 제4 변(1005D)을 포함한다. 복합 변은 도 10에서 도시된 바와 같이, 각각 제1 변(1005A)과 제3 변(1005C), 제2 변(1005B)과 제4 변(1005D) 사이에서 식별될 수 있다. 도파관(1000)의 제1 복합 변은 위에서 설명된 바와 같이, 프린팅 방위를 용이하게 하도록 두 개의 수직 변(1015A 및 1015C)을 포함하고, 제3 수직 변(1010A)에서 연결되는 두 개의 대칭 변(1020A 및 1020B)에 의해 구현되는 챔퍼를 포함한다. 도파관(1000)의 제2 복합 변은 위에서 설명된 바와 같이, 프린팅 방위를 용이하게 하도록 두 개의 수직 변(1015B 및 1015D)을 포함하고, 제3 수직 벽(1010B)에서 연결되는 두 개의 대칭 변(1020C 및 1020D)에 의해 구현되는 제2 챔퍼를 포함한다. 보다 단순하게, 도 1에 도시된 도파관(100)의 변(110A 및110B)과 같은 불규칙 육각형 도파관의 두 개의 변은, 제1 복합 변 상의 복합 변 당 3 개의 수직 변(1015A, 1015C 및 1010A)과 제2 복합 변 상의 수직 변(1015B, 1015D 및 1010B)을 가지고, 도 10에 도시된 바와 같이, 도파관(1000)으로 오목하게 형성된다. 따라서, 도파관(1000)은 도 1에 도시된 도파관(100)에 의해 제공되는 것 보다 추가적인 대역폭 능력을 제공하는 "복합 이중-리지 도파관"으로 불릴 수 있다. 도파관(1000)은 "육각형"이라는 용어가 암시할 수 있는 6 개 보다 많은 변을 포함한다. 그러나, 도파관(1000)의 복합 변은 추가적인 복합 각을 가지는 단일 변으로 간주될 수 있다. 따라서, 도파관(1000)은 복수의 변을 가지는 육각형 도파관으로 지칭될 수 있다.
도 10은 제1 변(1005A), 제2 변(1005B), 제3 변(1020B) 및 제4 변(1020D)과 같은 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 더 예시한다. 예를 들어, 대략 45°의 오버행각을 25°내에서 유지함으로써, 도파관(1000)은 부가적층 제조 프로세스에서 더 높은 정확도로 프린트될 수 있다. 예를 들어, 부가적층 제조 프로세스에 의해 제조되는 도파관이 이전 레이어의 상부에 하나의 레이어로 효과적으로 3차원 프린트되므로, 제1 변(1005A), 제2 변(1005B), 제3 변(1020B) 및 제4 변(1020D)과 같은, 각 하향 표면은 이전 프린트된 레이어에 의해 지지되어야한다. 대략 45°의 오버행각을 25°내에서, 유지하는 것은 다음 레이어가 완전히 지지되도록 충분한 재료가 이전 레이어 상에 퇴적되었음을 보장한다. 이러한 방식으로, 다음의 레이어는 하향 표면이 완전히 프린트되고, 이전 레이어의 재료만에 의해 지지될 때까지 이전 레이어를 오버행할 수 있다. 따라서, 도파관(1000)은 우수한 대역폭과 다른 전기적 특성을 제공하는 한편, 부가적층 제조 프로세스를 통해 완전히 프린트 가능하다.
도 11은 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 도시하는 복합 불규칙 변을 가지는 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 예시한다. 도파관(1100)은 복수의 변을 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 도파관(1100)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(1105A) 및 제2 변(1105B)을 포함한다. 도파관(1100)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(1105C) 및 제4 변(1105D)을 더 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 변(1105A-1105D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(1105A-1105D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(1105A-1105D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(1105A-1105D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(1105A-1105D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(1100)은 복합 변인 도파관(1100)의 제5 변과 제6 변(1110A) 모두가 변(1105A-1105D)과 상이한 길이를 가지기 때문에 복합 변을 가진 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도파관(1100)은 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 변(1105A) 및 제3 변(1105C) 사이에서 식별되는 복합 변을 포함한다. 복합 변은 위에서 설명된 바와 같이, 프린팅 방위를 용이하게 하도록 두 개의 수직 변(1115A 및 1115B)을 포함하고, 제3 수직 벽(1125)에서 연결되는 두 개의 대칭 변(1120A 및 1120B)에 의해 구현되는 챔퍼를 포함한다. 보다 단순하게, 도 1에 도시된 도파관(100)의 변(110A)과 같은 불규칙 육각형 도파관의 변은, 세 개의 수직 변(1115A, 1115B 및 1125)을 가지고 도 11에 도시된 바와 같이, 도파관(1100)으로 오목하게 형성된다. 따라서, 도파관(1100)은 도 1에 도시된 도파관(100)에 의해 제공되는 것 보다 추가적인 대역폭 능력을 제공하는 "복합 단일-리지 도파관"으로 불릴 수 있다. 도파관(1100)은 "육각형"이라는 용어가 암시할 수 있는 6 개 보다 많은 변을 포함한다. 그러나, 도파관(1100)의 복합 변은 추가적인 복합 각도를 가지는 단일 변으로 간주될 수 있다. 따라서, 도파관(1100)은 복수의 변을 가지는 육각형 도파관으로 지칭될 수 있다.
도 11은 제1 변(1105A), 제2 변(1105B) 및 제3 변(1120B)과 같은 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 더 예시한다. 예를 들어, 대략 45°의 오버행각을 25°내에서, 유지함으로써, 도파관(1100)은 부가적층 제조 프로세스에서 높은 정확도로 프린트될 수 있다. 예를 들어, 부가적층 제조 프로세스에 의해 제조되는 도파관이 이전 레이어의 상부에 하나의 레이어로 효과적으로 3차원 프린트되므로, 제1 변(1105A), 제2 변(1105B) 및 제3 변(1120B)과 같은, 각 하향 표면은 이전 프린트된 레이어에 의해 지지되어야 한다. 대략 45°의 오버행각을 25°내에서, 유지하는 것은 다음 레이어가 완전히 지지되도록 충분한 재료가 이전 레이어 상에 퇴적되었음을 보장한다. 이러한 방식으로, 다음의 레이어는 하향 표면이 완전히 프린트되고, 이전 레이어의 재료만에 의해 지지될 때까지 이전 레이어를 오버행할 수 있다. 따라서, 도파관(1100)은 우수한 대역폭과 다른 전기적 특성을 제공하는 한편, 부가적층 제조 프로세스를 통해 완전히 프린트 가능하다.
도 12는 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 도시하는 불규칙 육각형 도파관의 단면의 실시예를 예시한다. 도파관(1200)은 복수의 변을 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 도파관(1200)은 동일한 길이를 가지고 대칭인 제1 변(1205A) 및 제2 변(1205B)을 포함한다. 도파관(1200)은 또한 동일한 길이를 가지고 대칭인 제3 변(1205C) 및 제4 변(1205D)을 더 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 변(1205A-1205D)의 각각은 동일한 길이를 가지고, 대칭이다. 그러나 이하에 더 상세히 논의될 바와 같이, 변(1205A-1205D)은 대칭이거나 동일한 길이를 가질 필요는 없다. 변(1205A-1205D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(1205A-1205D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(1205A-1205D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다.
도파관(1200)은 제5 변(1210A) 및 제6 변(1210B)이 변(1205A-1205D)과 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제5 변(1210A) 및 제6 변(1210B)은 동일한 길이를 가지고, 이는 변(1205A-1205D)의 길이 보다 길다. 그러나, 제5 변(1210A) 및 제6 변(1210B)이 변(1205A-1205D)의 길이와 같거나 그보다 짧은 길이를 가질 수 있다는 점이 고려될 수 있다.
도 12은 제1 변(1205A) 및 제2 변(1205B)과 같은 모든 하향 표면에 대한 바닥 또는 음의 z축 벡터 및 표면 법선 사이의 명목상 45°의 오버행각(θ)을 더 예시한다. 예를 들어, 대략 45°의 오버행각을 25°내에서, 유지함으로써, 도파관(1200)은 부가적층 제조 프로세스에서 높은 정확도로 프린트될 수 있다. 예를 들어, 부가적층 제조 프로세스에서 제조되는 도파관이 이전 레이어의 상부에 하나의 레이어로 효과적으로 3차원 프린트되므로, 제1 변(1205A) 및 제2 변(1205B)과 같은, 각 하향 표면은 이전 프린트된 레이어에 의해 지지되어야 한다. 대략 45°의 오버행각을 25°내에서, 유지하는 것은 다음 레이어가 완전히 지지되도록 충분한 재료가 이전 레이어 상에 증착되었음을 보장한다. 이러한 방식으로, 다음의 레이어는 하향 표면이 완전히 프린트되고, 이전 레이어의 재료 만에 의해 지지될 때까지 이전 레이어를 오버행할 수 있다. 따라서, 도파관(1200)은 우수한 대역폭과 다른 전기적 특성을 제공하는 한편, 부가적층 제조 프로세스를 통해 완전히 프린트 가능하다.
도 13은 불규칙 육각형 도파관(1300)의 단면의 실시예를 예시한다. 도파관(1300)은 복수의 변을 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 도파관(1300)은 상이한 길이를 가지고 비대칭인 제1 변(1305A)과 제2 변(1305B)을 포함한다. 도파관(1300)은 또한 상이한 길이를 가지고 비대칭인 제3 변(1305C)과 제4 변(1305D)을 더 포함한다. 도파관(1300)이 도파관(1300)을 이등분하는 수평 중앙선에 대하여 대칭적인 것은 이점인 한편, 이는 모든 실시예에서 요구되지 않는다. 변(1305A-1305D) 각각은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 변(1305A-1305D)의 일부가 유사한 길이를 가질 수 있는 한편, 변(1305A-1305D)의 다른 일부가 상이한 길이를 가질 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 변(1305A)과 제3 변(1305C)이 도파관(1300)의 수평 중앙선에 대하여 대칭인 한편, 제2 변(1305B)과 제4변(1305D)이 도파관(1300)의 수평 중앙선에 대하여 대칭이다.
도파관(1300)은 제5 변(1310A) 및 제6 변(1310B)이 변(1305A-1305D)과 상이한 길이 및 서로 상이한 길이를 가지므로, 불규칙 육각형으로 지칭된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제5 변(1310A)은 변(1305A-1305D 및1310B) 중 임의의 것 보다 긴 길이를 가진다. 동시에, 제6 변(1310B)은 변(1305B, 1305D 및 1310A) 보다 짧지만, 제1 변(1305A)과 제3 변(1305C)보다 긴 길이를 가진다. 그렇지만, 도파관(130)은 불규칙 육각형인 육각형 도파관의 다른 예시적인 실시예이다. 불규칙 육각형" 또는 "정육각형"이라는 용어가 각각, 정육각형 또는 불규칙 육각형을 배제하는 한편, "육각형"이라는 용어는 불규칙 육각형 또는 정육각형 도파관 둘 다를 포함할 수 있다.
예시:
다음의 예시는 추가 실시예의 특징과 관련 있다.
예시 1은 중공의 불규칙 육각형 금속 구조를 포함하는 도파관이고, 이는 전자기 신호를 수신하고, 중공의 불규칙 육각형 금속 구조를 통하여 신호를 전파한다.
예시 2는 예시의 1의 도파관이고, 불규칙 육각형 금속 구조는 적어도 두 개의 하향 변(downward facing side)을 포함한다.
예시 3는 예시 1-2의 도파관이고, 두 개의 하향의 변은 지지되지 않는다.
예시 4는 예시 1의 도파관이고, 불규칙 육각형은 제1 변, 제2 변, 제3 변, 제4 변, 제5 변 및 제6 변을 포함하고, 제1 변, 제2 변, 제5 변 및 제6 변은 동일한 길이를 가진다.
예시 5는 예시 4의 도파관이고, 제3 변과 제4 변은 동일한 길이를 가진다.
예시 6은 예시 4-5의 도파관이고, 제3 변과 제4 변의 길이는 제1 변, 제2 변, 제5 변 및 제6 변의 길이보다 길다.
예시 7은 예시 1의 도파관이고, 도파관은 복합 단일-리지 도파관(complex single-ridged waveguide)이다.
예시 8은 예시 7의 도파관이고, 복합 단일-리지 도파관은 복합 변을 포함한다.
예시 9는 예시 1의 도파관이고, 도파관은 복합 이중-리지 도파관(complex double-ridged waveguide)이다.
예시 10은 예시 9의 도파관이고, 복합 이중-리지 도파관은 두 개의 복합 변을 포함한다.
예시 11은 예시 1의 도파관이고, 도파관은 90°의 굴곡을 포함한다.
예시 12은 예시 1의 도파관이고, 도파관은 90° 보다 큰 각도를 가지는 굴곡을 포함한다.
예시 13은 예시 1의 도파관이고, 도파관은 금속 부가적층 제조 프로세를 이용하여 형성된다.
예시 14는 예시 13의 도파관이고, 도파관은 금속 부가적층 제조 프로세스를 이용하여 적어도 두 개의 지지되지 않은, 하향 면을 포함하도록 프린트된다.
예시 15는 예시 13-14의 도파관이고, 도파관은 세 개의 지지되지 않은 하향 면을 포함한다.
예시 16은 예시 13-15의 도파관이고, 도파관은 네 개의 지지되지 않은 하향 면을 포함한다.
예시 17은 예시 13-14의 도파관이고, 적어도 두 개의 지지되지 않은 하향 면은 표면 법선 및 음의 z축 벡터 사이에서, 25° 및 65° 사이의 오버행각으로 배치된다.
예시 18는 예시 13-14 및 17의 도파관이고, 적어도 두 개의 지지되지 않는 하향 표면은 45°의 오버행각으로 배치된다.
예시 19는 예시 1의 도파관이고, 도파관은 상기 도파관을 이등분하는 수평 축에 대하여 대칭이다.
예시 20은 예시 1의 도파관이며, 하나 이상의 수직 변을 포함한다.
전술한 설명은 예시의 목적으로 나타난다. 이는 완전하지 않고, 개시된 실시예 또는 정확한 형태로 발명을 제한하지 않는다. 수정과 조정(adaptation)이 개시된 실시예의 실시와 명세서의 고려사항으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 여기에 개시된 컴포넌트는 여기에 개시된 실시예 또는 첨부된 청구항의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않으면서 제거되거나 다른 컴포넌트가 추가될 수 있다.
다른 실시예가 여기에 개시된 개시의 실시 및 명세서의 고려사항으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 명세서 및 예시는 오직 예시적인 것으로 의도되며, 본 발명의 진정한 범위와 사상은 이하 청구범위에 의해 나타낸다.

Claims (23)

  1. 중공의 금속 구조
    를 포함하고,
    상기 중공의 금속 구조는 전자기 신호를 수신하고 상기 신호를 상기 중공의 금속 구조를 통하여 전파하고,
    상기 중공의 금속 구조는 불규칙 육각형을 가지며;
    상기 중공의 금속 구조의 불규칙 육각형의 한 변은 복합 변이며,
    상기 복합 변은
    제1 수직 변;
    제2 수직 변; 및
    상기 제1 수직 변과 상기 제2 수직 변 사이에 배치되는 챔퍼(chamfer)를 포함하는, 도파관.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중공의 금속 구조는 적어도 두 개의 하향 표면(downward facing surface)을 포함하는, 도파관.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두 개의 하향 표면은 지지되지 않는, 도파관.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합 변 외에, 상기 불규칙 육각형의 둘 이상의 변의 각각의 길이는 서로 동일한 것인, 도파관.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복합 변 외에, 상기 불규칙 육각형의 4 개의 변의 각각의 길이는 서로 동일한 것인, 도파관.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복합 변을 포함하는 상기 불규칙 육각형의 2 개의 변의 각각의 길이는 상기 불규칙 육각형의 상기 4 개의 변의 길이보다 긴, 도파관.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복합 변을 가지는 상기 도파관은 단 하나의 복합 변을 포함하는 단일-리지 도파관(single-ridged waveguide)인, 도파관.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복합 변을 가지는 상기 도파관은 적어도 2 개의 복합 변을 포함하는 이중-리지 도파관(complex double-ridged waveguide)인, 도파관.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은 90°의 굴곡을 포함하는, 도파관.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은 90° 보다 큰 각도를 가지는 굴곡을 포함하는, 도파관.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은 금속 부가적층 제조 프로세스를 이용하여 형성되는, 도파관.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 금속 부가적층 제조 프로세스를 이용하여, 임의의 제거 가능한 지지 구조에 의해 지지되지 않는 적어도 두 개의 하향 표면(downward facing surface)을 포함하도록 프린트되는, 도파관.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도파관은, 임의의 제거 가능한 지지 구조에 의해 지지되지 않는 세 개의 하향 표면을 포함하는, 도파관.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 도파관은, 임의의 제거 가능한 지지 구조에 의해 지지되지 않는 네 개의 하향 표면을 포함하는, 도파관.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 하향 표면은 표면 법선 및 음의 z축 벡터 사이에서 25° 및 65° 사이의 오버행각(overhang angle)으로 배치되는, 도파관.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 지지되지 않은 하향 표면은 45°의 오버행각으로 배치되는, 도파관.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 도파관을 이등분하는 수평 축에 대하여 대칭인, 도파관.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 복합 변의 일부가 아닌 수직 변(vertical side)을 포함하는, 도파관.
  21. 삭제
  22. 제1항에 있어서,
    상기 챔퍼는 제3 수직 변에 의해 연결된 두 개의 대칭 변을 포함하는 것인, 도파관.
  23. 도파관으로서,
    중공의 금속 구조
    를 포함하고,
    상기 중공의 금속 구조는 전자기 신호를 수신하고 상기 신호를 상기 중공의 금속 구조를 통하여 전파하고,
    상기 중공의 금속 구조는 불규칙 육각형을 가지며,
    상기 도파관은 90° 보다 큰 각을 가지는 굴곡(bend)을 포함하는, 도파관.
KR1020217017965A 2018-11-14 2019-11-14 불규칙 육각형 단면을 가지는 중공의 금속 도파관 및 이를 제조하는 방법 KR102577948B1 (ko)

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