KR20010034757A

KR20010034757A - 대향권취형 헬리컬 안테나

Info

Publication number: KR20010034757A
Application number: KR1020007011156A
Authority: KR
Inventors: 커트 엘. 반 부리스
Original assignee: 커트 엘. 반 부리스
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2001-04-25
Also published as: JP2003529226A; CN1296650A; AU749533B2; IL138935A0; RU2218637C2; CA2327739C; AU4068899A; EP1084521A1; IL138935A; CN100546099C; CN1123947C; WO1999052179A1; CA2327739A1; US6320550B1; CN1560960A; EP1084521A4

Abstract

대향권취된 헬리컬 안테나(100, 130)는 다수의 마그네틱 다이폴 요소(32, 34, 35)로서 균일하게 방향지워진 순환의 마그네틱 전류(M)를 발생시킨다. 일 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 다이폴 요소(32, 34)들은 동일한 곡률을 가지며, 각각 마그네틱 다이폴 요소들(32, 34)들의 마그네틱 전류는 마그네틱 다이폴 안테나(100)의 중앙 신호 커플러(18)에 대해 동일한 방향을 가리킨다. 다른 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 다이폴 요소(32, 35)들은 반대의 곡률을 가지며, 각각 마그네틱 다이폴 요소(32, 35)들의 마그네틱 전류(M)는 마그네틱 다이폴 안테나(130)의 중앙 신호 커플러(18)에 대해 반대 방향을 가리킨다.

Description

대향권취형 헬리컬 안테나{CONTRAWOUND HELICAL ANTENNA}

미국출원 제 08/514,409호로 할당된 출원서(이하 '609'출원이라 함)에는, 전기적으로 소형의 대향권취된 토로이달 헬리컬 안테나(CTHA)가 개시되어 있는 데, 이 'CTHA'는 서로 중첩되어 대향권취되는 관계에 있는 2개의 길이(구간)부(length portions)를 갖는 단일의 컨덕터를 구비한다. 상기 개별 길이부에서의 전기 흐름은 나선체 둘레를 원주 방향에 대향하여 활주한다. 그러나, 이러한 대향권취된 나선형 관계로 인해, 상기 연합된 원주방향 자성 전류(magnetic current) 요소는 상기 각각의 토로이달 헬리컬 길이부 보강재에서의 개별 전류에 의해 생성되고, 그 결과, 상기 유래된 방사 패턴은 원환체(torus)의 주축에 일치(접속) 내지는 이 주축을 따라 집중되는 전기적 다이폴의 패턴과 유사하다. 다시 말해서, 상기 유래된 방사 패턴은 상기 원환체의 주축에 평행한 방향으로 아주 선형적으로 분극화된다. 이것은 안테나의 구조 특히, 헬리컬 선곡(旋曲) 수와 하부 배열 원환체 형상과의 종횡비(aspect ratio)에 따라 달라지는 바, 다른 분극 구성요소가 제공되어도 된다.

상기 참조용으로 제공된 '609' 출원은 통상의 헬리컬 및 통상의 토로이달 헬리컬 권취체를 나타내도록 실선 또는 점선으로 개략적으로 나타낸 표기로 개시하고 있고, 상기 통상의 헬리컬 권취체는 레프트 핸드 피치 감지(sense)의 일예이고, 통상의 토로이달 헬리컬 권취체는 라이트 핸드 피치 감지의 일예를 나타내며, 상기 연합된 자성 전류의 축방향과 상기 연합된 전기 전류의 투영된 축방향은, 라이트 핸드 피치 센스 헬릭스(right hand pitch sense helix)와 동일하고, 레프트 핸드 피치 센스 헬릭스와는 반대이다. 전자계 안테나의 방사 패턴은 상기 안테나에 의해 유효 전기 및 자성 전류 분포로 연관될 수 있다. 예를 들어, 아무런 연합된 전기 전류를 가지지 않는 자성 전류의 동형의 링은, 전기적 다이폴 안테나의 방사형 전자계 분포에 상응한다. 더욱이, 아무런 연합된 자성 전류를 가지지 않는 전기 전류의 동형 링은 "Smith Cloverleaf"의 방사 패턴과 대체로 비슷하다. 이 전류 분포의 특정 세트의 방사 패턴은, 시뮬레이션이나 측정 중 어느 하나에 의해 판정된다.

작동 상 양태에 있어서, 안테나는 주파수로서 작동되고, 이 안테나의 원주 길이는, 전기적 파장의 절반이 된다. 대향권취된 헬리컬의 저속파의 특성은, 상기 연합된 하부배열(underlying) 헬릭스 지오미트리에 따라 다르지만, 해당 물리적 길이를 상기 연합된 속도 인자에 따라, 자유공간 파장보다 더 짧다.

상술한 대향권취된 토로이달 헬리컬 안테나의 하나의 예는, 안테나의 대역이 대략 10%인 점이다. 따라서, 보다 큰 대역이 필요한 광대역 적용례에 있어서는, 복수의 대향권취된 토로이달 헬리컬 안테나를 필요로 하고, 안테나의 개별 공진 주파수는, 상기 연합된 주파수 내에서의 작동 상 할당 주파수에 대해, 상기 관련 임피던스 매칭 네트워크의 전송라인측에 VSWR을 가지는 복수의 안테나 중 하나의 안테나가 할당 신호를 전송 또는 수신하는 데 사용된다. 따라서, '609' 출원의 도 76에 예시된 바와 같이, 광대역 신호는 멀티플렉서를 사용하여 적정 안테나로부터 지향되거나, 추출된다. 다른 실시예에 있어서, 개별 트랜시버는 각각의 안테나 요소에 채용될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 멀티플렉서는 복수의 안테나 요소를 구비한 하나의 트랜스미터를 인터페이스하는 데 사용되고, 개별 리시버는 각각의 안테나 요소에 작동 가능하게 결합되고, 그로부터의 출력은 콤포지트 수신 신호를 형성하도록 결합된다.

도 76에 도시된 바와 같이, 개별 안테나 요소는 공통의 중심축을 중심으로 동심적으로 공용위치된다. 이것은 상기 공통 축에 대하여 상기 유래된 송신파들의 상대칭(phase symmetry)을 제공하는 데 이점이 있다. 그러나, 이러한 장치엣의 하나의 문제점은, 개별 임피던스 매칭 네트워크의 전송 라인측이 안테나 요소들 사이에서의 물리적인 분리로 인해, 하나 이상의 임피던스 매칭 네트워크와 공통 신호부와 사이에 전송 라인 세그먼트를 합체하지 않고는 공통 신호부에 상호연결될 수 없다는 것이다. 이들 전송 라인 세그먼트 상기 공통 신호부를 중립 대역 작동을 획득하도록, 개별 임피던스 매칭 네트워크의 전송라인측의 직통 상호연결을 저지하는 주파수 함수인 신호에서의 위상 지연을 유도한다.

상술한 대향권취된 토로이달 헬리컬 안테나의 다른 예는, 안테나 입력 임피던스는 통상 전형적 전송 라인의 특성 임피던스와는 상이하고, 이에 따라, 신호 커넥터에서의 관련 임피던스 매칭 네트워크의 사용을 필요로 하게 된다. 더욱 상세하게는, 비교적 광 대역의 공진 상태에 대해, 안테나의 입력 임피던스는 대체로 1 내지 3K Ω이다. 이에 대비하여, 전형의 전송라인은 50∼300 Ω으로 되어 있다.

발명의 요약

본 발명은, 각각의 연합된 마그네틱 다이폴 요소에 의해 자기 류의 통일된 지향성 순환을 제공하도록 형성된 자기 다임폴 안테나를 제공함으로써, 상기한 문제점을 해소하고, 이에 다라, '609' 출원의 대향권취된 토로이달 헬리컬 안테나와 유사한 방사 패턴을 유래시키게 된다. 본 발명에 따른 하나의 실시예에 있어서, 마그네틱 다이폴 안테나는 비대칭성 예를 들어, "S" 또는 "Z" 형상으로 되며, 개별 마그네틱 다이폴 요소들을 축으로 한 자기 류는 마그네틱 다이폴 안테나의 중심에 대해 동일 방향으로 각각 지향된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 마그네틱 다이폴 안테나는 대칭형 예를 들어 환상형으로 되며, 개별 마그네틱 다이폴 요소에 대한 자기 류는 마그네틱 다이폴 안테나의 중심에 대해 반대 방향으로 각각 지향된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 마그네틱 모노폴 안테나는 자기 류의 순환을 발생시키도록 배열된 단일 마그네틱 다이폴 요소를 구비한다.

마그네틱 다이폴 요소는 다향한 대향권취된 헬리컬 구조, 병렬/전송 라인 피드 또는 직렬/루프 피드 중 어느 하나; 전기적으로 개방형이거나 전기적으로 폐쇄형으로 이루어져 있다.

복수의 기본 마그네틱 다이폴 안테나 요소들은 하나의 마그네틱 다이폴 안테나 시스템으로 합체된다. 만일, 복수의 것에 있어, 각각의 기본 마그네틱 다이폴 안테나 요소가 동일 작동 주파수에 대하여 조정되고, 또 작동 주파수에서 비교적 높은 입력 임피던스가 특징으로 된다면, 그의 조합으로 인해, 전송 라인에 대한 매칭에 보다 용이한 하위 콤포지트 입력 임피던스를 제공한다. 만일, 복수의 것에 있어, 각각의 기본 마그네틱 다이폴 안테나 요소가 상이 작동 주파수에 대하여 조정되고, 작동 주파수에서 비교적 높은 입력 임피던스가 특징으로 된다면, 그의 조합으로 인해, 단일 신호부에 용이하게 채용되는 상대적으로 광대역의 안테나를 제공한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 자기 류의 순환을 생성하는 개선된 마그네틱 안테나를 제공함에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 자기 순환 방향을 따라 분극화되는 비교적 소형의 하위 프로파일 안테나를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 전송 라인의 임피던스보다 더 근접한 연합된 입력 임피던스를 가지는 개선된 대향권취된 헬리컬 안테나를 제공함에 있다.

또, 본 발명의 추가 목적은, 개선된 광대역 대향권취된 헬리컬 안테나 시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 본 발명의 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 개시한 다음의 기재 사항과 청구범위로부터 보다 용이하게 이해됨을 물론이다.

본 발명은 1998년 4월 6일 출원 미국 가출원 제60/080,781호를 기초출원으로 한다.

본 발명은 1995년 8월 14일자로 출원된 "Contrawound Toroidal Helical Antenna" 제하의 미국 출원 제08/514,609호의 주요 구성요소와 관련이 있으며, 현재 여기에서 미국특허 제5,743,353호가 참조적으로 포함되었다.

본 발명은 전자계 방사의 송신 및 수신을 위한 안테나 특히, 대향권취형 헬리컬 안테나에 관한 것이다.

도1은 '609출원에 따른 대향권취형 트로이달 헬리컬 안테나의 개략도이다.

도2는 도1의 실시예를 자기 루프 안테나로 개략적으로 도시한 도면이다.

도3은 역-대칭 자기 다이폴 안테나를 포함하는 본 발명의 제1 실시예의 개략도이다.

도4a는 라인을 따라 투영된 도3의 실시예를 도시한다.

도4b는 신호 위상이 도4a에 대한 위상에 대해 반전될 때의 포인트에서의 도4a의 실시예를 도시한다.

도5a는 도3,4a 및 4b의 실시예에 따라 도시된 대향권취 헬리컬 소자의 개략도이다.

도5b는 두 헬리컬 다이폴 소자들의 조합으로서의 도5a의 실시예를 나타내는 등가의 개략도이다.

도6은 도3,4a,및 4b의 실시예들에 따라 또 다른 대향권취형 헬리컬 소자를 나타내는 개략도이다.

도7a는 제1차 공진조건을 위한 도5a 및 5b의 실시예들에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도7b는 극성들이 공동 방향으로 레퍼런스되는 제1차 공진 조건을 위한 도5a 및 5b의 실시예들에 대한 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도7c는 극성들이 공동 방향으로 레퍼런스되는 제1차 공진 조건을 위한 도5a 및 5b의 실시예들에 대한 주어진 시간의 포인트에서의 자기류 분포도이다.

도8은 연합 컨덕터가 라인을 따라 전개되는 도6의 실시예에 대한 주어진 시간에서의 전류 분포도이다.

도9는 도6의 실시예에 대한 주어진 시간에서의 전류 분포도이다.

도9b는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 도6의 실시예에 대한 주어진 시간에서의 전류분포도이다.

도9c는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 도6의 실시예에 대한 주어진 시간에서의 자기류 분포도이다.

도10a는 제2차 공진조건을 위한 도5a 및 5b의 실시예들에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도10b는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 제2차 공진 조건을 위한 도5a 및 5b의 실시예들에 대한 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도10c는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 제2차 공진 조건을 위한 도5a 및 5b의 실시예들에 대한 주어진 시간의 포인트에서의 자기류 분포도이다.

도11은 도3,4a,및 4b의 실시예들의 두 자기류 소자들 중 하나에 따른 대향권취형 헬리컬 소자의 개략도이다.

도12는 연합된 컨덕터가 라인을 따라 전개되는 도11의 실시예에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 전류분포도이다.

도13a는 도11의 실시예에 대해 주언진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도13b는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 도11의 실시예에 대해 주언진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도13c는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 도11의 실시예에 대해 주언진 시간의 포인트에서의 자기류 분포도이다.

도14는 각각 도11의 실시예에 따라 복합된 두개의 대향권취형 헬리컬 소자들을 포함하는 도3,4a,및 4b의 실시예들에 따른 또 다른 대향권취형 헬리컬 소자의 개략도이다.

도15a는 연합 컨덕터가 라인을 따라 전개되는 도14의 실시예의 대향권취형 헬리컬 소자들 중 하나에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도15b는 연합 컨덕터가 라인을 따라 전개되는 도14의 실시예의 대향권취형 헬리컬 소자들 중 나머지에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도16a는 도14의 실시예에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도16b는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 도14의 실시예에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 전류 분포도이다.

도16c는 극성들이 공통 방향으로 레퍼런스되는 도14의 실시예에 대해 주어진 시간의 포인트에서의 자기류 분포도이다.

도17은 각각 공통 공진 주파수를 갖는 도3에 따른 다수의 자기류 소자들을 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

도18은 각각 다양한 연합 공진 주파수들을 갖는 도3에 따른 다수의 자기류 소자들을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다.

도19는 대칭형 자기 다이폴 안테나를 포함하는 본 발명의 제2 실시예의 개략도이다.

도20a는 라인을 따라 투영된 도19의 실시예를 도시한다.

도20b는 신호위상이 도20a의 신호위상에 대해 반전될 때의 포인트에서의 도20a의 실시예를 도시한다.

도21a는 도19,20a, 및 20b의 실시예들에 따른 대향권취형 헬리컬 소자의 개략도이다.

도21b는 두 헬리컬 다이폴 소자들의 조합으로서 도21a의 실시예의 개략적인 등가도이다.

도22는 도19,20a, 및 20b의 실시예들에 따른 다른 대향권취형 헬리컬 소자의 개략도이다.

도 23은 도 19,20a, 및 20b의 실시예에서 2개의 자계류 요소 중 하나에 따른 역권취형 헬리컬 요소의 개략적인 표현,

도 24는 도 19, 20a, 및 20b의 실시예에서 2개의 자계류 요소 중 나머지에 따른 역권취형 헬리컬 요소의 개략적인 표현,

도 25a는 제 1 차 공진 조건에 대한 도 21a 및 21b의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 25b는, 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 제 1 차 공진 조건에 대한 도 21a 및 21b의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 25c는 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 제 1 차 공진 조건에 대한 도 21a 및 21b의 실시예에 대해 해당 시간에서 자계류 분배의 표현,

도 26은, 조합된 콘덕터가 선을 따라 전개되는, 도 22의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 27a는 도 22의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 27b는, 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 도 22의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 27c는, 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 도 22의 실시예에 대해 해당 시간에서 자계류 분배의 표현,

도 28은, 조합된 콘덕터가 선을 따라 전개되는, 도 23의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 29a는 도 23의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 29b는, 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 도 23의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 29c는, 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 도 23의 실시예에 대해 해당 시간에서 자계류 분배의 표현,

도 30은, 도 23 및 도 24의 실시예에 따라, 결합된 2개의 역권취형 헬리컬 요소를 포함하는, 도 19, 20a, 및 20b의 실시예에 따른 또 다른 역권취형 헬리컬 요소의 개략적인 표현,

도 31a는 도 30의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 31b는, 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 도 30의 실시예에 대해 해당 시간에서 전류 분배의 표현,

도 31c는, 극성이 통상적인 방향의 기준이 되는, 도 30의 실시예에 대해 해당 시간에서 자계류 분배의 표현,

도 32는, 여러가지 조합된 공진 주파수와 함께 각각, 도 19에 따라 복수의 자계류 요소를 포함하는, 본 발명의 또 다른 실시예,

도 33은, 조합된 자기 쌍극 요소 중 하나가 나머지보다 더 작은 속도 요소를 가지는, 도 3 또는 도 19에 도시된 것과 유사한 실시예를 포함하는, 본 발명의 또 다른 실시예,

도 34는 도 11에 따라 단일 자계류 요소를 포함하는, 본 발명의 제 3 의 예증적인 실시예.

도1을 참고하면, 대향권취형 트로이달 헬리컬 안테나(10)는, 각각 실질적으로 동일한 길이의 두 길이부(length portions)(1,2)를 갖는 단일 컨덕터(12)를 포함하는데, 상기 두 길이부는 범용 대향권취형 트로이달 헬릭스를 포함하되, 각각의 길이부는 균일한 헬리컬 피치 감도의 범용 트로이달 헬릭스를 형성하며 다른 길이부들의 헬리컬 피치 감도는 서로 대향된다. 도1의 개략도에서, 길이부(1)의 점선은, 자기류(magnetic current)의 방향이 연합 범용 헬릭스내 관련 전류의 축방향 투사방향과 동일한 오른손 헬리컬 피치 감도 헬리컬 컨덕터를 나타낸다. 더욱이, 길이부(2)의 실선은 자기류의 방향이 연합 범용 헬릭스내 관련 전류의 축방향 투영 방향에 대향하는 왼손 헬리컬 피치 감도 헬리컬 컨덕터를 나타낸다.

임피던스 정합망을 채용하는 신호 커넥터(18)를 통과하는 전송라인(16)을 통해 상호연결된 신호원(15)으로부터의 신호는 대향권취형 트로이달 헬리컬 안테나(10)의 신호 피드 포트(signal feed port)(20)에 인가되되, 신호 피드 포트(20)는 단일 컨덕터(12)의 제1 및 제2 길이부(1,2)들의 결합부에 위치되는 제1 노드(22) 및2노드(24)를 포함한다. 따라서, 도1에 도시되는 순시 신호 극성에 있어서, 인가된 신호는 전류(J)가 도1에 도시된 것 처럼 지향된 제1 및 제2 길이부(1,2)들로 흐르게 한다. 오른손 피치 감도 길이부(1)의 전류(J)는 동일하게 지향된 자기류(M)를 생성한다. 왼손 피치 감도 길이부(2)의 전류(J)는 반대로 지향된 자기류(M)를 생성한다. 따라서, 제1 및 제2 길이부(1,2)의 전류(J)는 대향하여 지향되므로써, 효과적으로 서로 소거하기 때문에, 연합 자기류(M)는 동일하게 지향되고 서로 강화하여 자기류(M)의 링을 생성시킨다.

도2를 참고하면, 대향권취형 트로이달 헬리컬 안테나(10)는 입력 포트(28)를 갖는 신호 커넥터(18)에 연결된 자기류(M)의 링(26)을 포함하는 자기 루프 안테나로서 개략적으로 표시된다. 자기류(M)의 링(26)은 대향권취형 트로이달 헬리컬 안테나(10)의 연합 방사패턴과 관계된 연합 자기류(30)의 순환을 특징으로 한다.

도3을 참고하면, 본 발명의 일실시예로서, 자기류(30)의 순환은 중심 신호 커플러(18)에 연결된 다이폴 소자(32,34)를 포함하는 역대칭(anti-symmetric) 자기 다이폴 안테나(100)에 의해 생성되되, 적시에 임의의 해당 포인트에서, 각각의 자기 다이폴 소자(32,34)의 자기류(M)는 중심 신호 커플러(18)에 대해 각각의 자기 다이폴 소자(32,34)를 따라 동일한 방향으로 전파된다. 각각의 자기 다이폴 소자(32,34)들은 각각의 자기 다이폴 소자(32,34)들로부터의 순환의 각각의 방향들이 동일하게 하는 연합 자기류(30)의 순환을 생성하도록 형성된다.

각각의 자기 다이폴 소자(32,34)가 반원 형상으로 도3에 도시되었지만, 실제적 형태는 본 발명에 대해 제한되지 않는다. 보다 상세하게는, 각 소자의 형태는 '609 출원에 정의되는 범용 토로이드의 어떤 부분이라도 될 수 있다. 실예로, 자기 다이폴 소자(32,34)들의 형태는 원형, 타원형, 나선형, 피스와이즈(piecewise) 선형, 또는 스플라인(spline) 곡선형일 수 있다. 더욱이, 자기 다이폴 소자(32,34)들은 평면에 반드시 위치될 필요가 없고, 일반적인 3차원 경로에 위치될 수 있다.

도4a는 본 발명의 다양한 실시예들의 전류 및 자기류의 분포 및 관련 구조를 도시하기 위한 참고로서 사용하기 위해 라인을 따라 투영된 도3의 실시예를 도시한다. 도4a는 도3에 도시되는 것과 동일한 순시 시간에 관련된 자기 다이폴 소자(32,34)들의 자기류(M)의 방향을 도시한다. '609출원에 기술된 바와 같이, 자기류는 시간 변화 자계에 상응한다. 도4b는 신호 위상이 도4a의 신호 위상과 관련하여 반전될 때의 순시 시간에서 관련된 자기 다이폴 소자(32,34)들의 자기류(M)의 방향을 도시한다. 따라서, 도4a 및 4b는 도3에 예시된 본 발명의 실시예를 실행하기 위해 필요한 자기류 분포를 도시한다.

도5a를 참고하면, 도3,4a,및 4b에 따른 대향권취형 헬리컬 안테나(100)의 일 실시예가 한 쌍의 절연된 컨덕터들을 포함하는 평행/전송 라인 피드 대향권취형 헬릭스로 개략적으로 도시된다. 이것은 서로에 대하여 상대적으로 대향권취된 한 쌍의 헬리컬 다이폴 안테나로 도5b에 부가적으로 도시된다. 각각의 연합 헬리컬 다이폴 안테나는 각각 서로에 대해 대향권취된 한 쌍의 헬리컬 다이폴 소자(32.1,34.2) 및(32.2,34.1)들을 각각 포함한다. 다른 방식으로 도시된다면, 대향권취형 헬리컬 안테나(100)는 한 쌍의 자기 다이폴 소자(32,34)들을 포함한다. 자기 다이폴 소자(32)들 중 하나는 오른손 및 왼손 피치 감도 범용 헬릭스 소자(32.1,32.2)들을 포함한다. 유사하게, 다이폴 소자(34)들 중 나머지는 오른손 및 왼손 피치 감도 범용 헬릭스 소자(34.1,34.2)들의 조함체를 포함하는 대향권취형 헬릭스를 포함한다. 자기 다이폴 소자(32,34)들은 신호 입력 포트(40)를 포함하는 노드(36,38)들의 공통 쌍에 연결된 신호원으로부터 제공되는데, 오른손 피치 감도 헬릭스 소자(32.1,34.1)들은 노드(36)들 중 하나에 연결되고 왼손 피치 감도 헬릭스 소자(32.2,34.2)들은 노드(38)들 중 나머지에 연결된다.

도7,7b 및 7c는 물리적 개략도인 도5b 상에 놓여진 도5a,5b의 실시예들을 위한 연합된 기본 공진 주파수에서의 전류(J) 및 자기류(M) 분포를 도시한다. 도7a를 참고하면, 주어진 순시 시간에, 정현파형 양 전류가 헬리컬 다이폴 소자(34.1) 상의 노드(36)로부터 좌측으로 전파되고 또한 헬리컬 다이폴 소자(32.1) 상의 노드(36)로부터 우측으로 전파된다. 더욱이, 정형파형 음 전류는 헬리컬 다이폴 소자(34.2) 상의 노드(38)로부터 좌측으로 전파되고 또한 헬리컬 다이폴 소자(32.2) 상의 노드(38)로부터 우측으로 전파된다. 도7b를 참고하면, 도7a의 컨덕터 지향 전류가 등가의 우방향 지향 전류로 전달되므로써, 음 좌방향 지향 전류는 양의 우방향 지향 전류가 되고 양의 좌방향 지향 전류는 음의 우방향 지향 전류가 된다. 최종적으로, 도 7C는 도 7a 및 7b의 전기 전류(electric current) J 분포에 대응하는 연합된 자기 전류(magnetic current) M 분포를 도시하며, 전기 J 및 자기 M의 전류 방향은 우측의 피치 센스 헬리컬 다이폴 요소(32.1, 34.2)(pitch sense helical dipole element)에 대해서 서로 동일하나 좌측 피치 센스 헬리컬 다이폴 요소(32.2, 34.1)에 대해서는 서로 반대여서, 마그네틱 다이폴 요소(32)의 양 헬리컬 다이폴 요소(32.1, 32.2)에 대한 자기 전류 M은 같은 방향으로 지향된다. 유사하게, 마그테틱 다이폴 요소(34)의 양 헬리컬 다이폴 요소(34.1, 34.2)에 대한 자기 전류 M은 마그네틱 다이폴 요소(32)에서 자기 전류의 방향에 반대인 방향과 같은 방향으로 지향된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 각각 상대적 헬리컬 다이폴 요소에서 전기 전류 J 성분은 서로 상쇄시킨다. 따라서, 도 5a 및 5b의 실시예에 따른 기본적인 공진 주파수에서 작동하는 마그네틱 다이폴 안테나(100)는 감지할 수 있는 연합된 전기 전류 J 없이 도 4a에 따른 연합된 자기 전류 M 분포를 생성한다.

도 10a, 10b, 및 10c는 도 5b의 물리적 개략도에 오버레이된(overlaid), 도 5a, 5b의 실시예에 대한 연합된 제 1 공진 고주파수에서 전기 J 및 자기 M 전류분포를 도시한다. 상술된 도 7a, 7b, 및 7c에 관한 한은, 도 5a 및 5b의 실시예에 따른 연합된 제 1 공진 고주파수에서 작동하는 마그테틱 다이폴 안테나(100)는 감지할 수 있는 연합된 전기 전류 J 없이 도 4a에 따른 연합된 자기 전류 M 분포를 생성한다.

도 6을 참조하면, 도 3, 4a, 및 4b에 따른 대향권취된 헬리컬 안테나(100)의 또 다른 실시예는 한 쌍의 마그테틱 다이폴 요소(32,34)를 구성하는 싱글 컨덕터(single conductor)(32)를 포함하는 대향권취된 나선(helix)이 제공된 연속/고리(series/loop)로 개략적으로 도시된다. 마그네틱 다이폴 요소(32)는 우측 피치 센스 나선(42.3)과 좌측 피치 센스 나선(42.4)를 포함하는 일반적으로 권취된 나선을 포함하며, 각각은 우측단(d)에서 서로에 연결된다. 마그네틱 다이폴 요소(32)는 우측 피치 센스 나선(42.1)과 좌측 피치 센스 나선(42.2)를 포함하는 일반적으로 권취된 나선을 포함하며, 각각은 좌측단(b)에서 서로에 연결된다. 우측 피치 센스 나선(42.1)의 단부(a)는 신호 터미널의 일단에 커플(couple)되어 작동되는 노드(node)(36)에 연결된다. 좌측 피치 센스 나선(42.4)의 단부(e)는 신호 터미널의 타단에 커플(couple)되어 작동되는 노드(node)(36)에 연결된다. 좌측 피치 센스 나선(42.4) 및 우측 피치 센스 나선(42.2)의 잔존 자유 단부는 지점 C에서 서로 연결된다.

선에 따라 투영된(projected) 싱글 컨턱터(42)를 도시하는 도 8을 참조하면, 노드(36과 38)에 적용된 사인파(sinusoidal waveform)가 도시된 바와 같이 분극화되는 조만간 주어진 시간에, 싱글 컨덕터(42)에 대한 전기 전류 J 분포는 하나의 파장의 스탠딩 웨이브(standing wave)이다. 각각의 쿼터-웨이브(quarter-wave) 나선 요소(42.1, 42.2, 42.3, 및 42.4)내부의 전류의 방향은 도 6의 기하(geometry)에 따라 우측 L 또는 좌측 R로서 도시된다.

도 9a, 9b, 및 9c는 거기에 오버레이된 도 6의 실시예에 대한 연합된 기본적 공진 주파수에서 전기 J 및 자기 M 전류분포를 도시한다. 도 9a를 참조하면, 조만간 주어진 순간에, 사인 양(sinusoidal positive) 전기 전류는 나선 요소(42.1)의 노드(36)로부터 지점 b로 좌측방향으로, 그런 다음 나선 요소(42.2)의 지점 b로부터 지점 c로, 사인 전류분포상의 노드, 우측으로 전파한다. 게다가, 사인 음(sinusoidal negative) 전기 전류는 나선 요소(42.4)의 노드(38)로부터 지점 d로 우측방향으로, 그런 다음 나선 요소(42.3)의 지점 d로부터 지점 c로 좌측으로 전파한다. 도 9b를 참조하면, 도 9a의 컨덕터 지향 전기 전류(conductor directed electric current)는 등가의 우방향 지향 전류로 변형되어, 음의 좌방향 지향 전류는 양의 우방향 지향 전류가 되고 그리고 양의 좌방향 지향 전류는 음의 우방향 지향 전류가 된다. 최종적으로, 도 9c는 도 9a 및 9b의 전기 전류 J 분포에 상응하는 연합된 자기 전류 M 분포를 도시하고, 전기 J 및 자기 M 분포의 방향이 우측 피치 센스 헬릭스 요소(42.1, 42.3)(pitch sense helix element)에 대해서 서로 동일하나 좌측 피치 센스 헬릭스 요소(42.2, 42.4)에 대해서는 서로 반대여서, 마그네틱 다이폴 요소(32)의 양 헬릭스 요소(42.3, 42.4)에 대한 자기 전류 M은 같은 방향으로 지향된다. 유사하게, 마그테틱 다이폴 요소(34)의 양 헬릭스 요소(42.1, 42.2)에 대한 자기 전류 M은 마그네틱 다이폴 요소(32)에서 자기 전류의 방향에 반대인 방향과 같은 방향으로 지향된다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 각각 상대적 인접 헬릭스 요소에서 전기 전류 J 성분은 서로를 상쇄시킨다. 따라서, 도 6의 실시예에 따른 제 1 공진 고주파수에서 작동하는 마그네틱 다이폴 안테나(100)는 감지할 수 있는 연합된 전기 전류 J 없이 도 4a에 따른 연합된 자기 전류 M 분포를 생성한다.

제 1 공진 고주파수에서 작동하는 도 6의 대향권취된 헬리컬 안테나 실시예 및 제 1 공진 고주파수에서 작동될 때 도 5a, 도5b의 실시예와 관련된 하나의 문제는 이 실시예들이 기본적인 공진 주파수에서 작동되는 유사한 안테나보다 두 배만큼 크다는 것이다. 더욱이, 제 1 진동 고주파수에서 도 6의 실시예와 기본적 진동 주파수에서 도 5a,5b의 실시예는 상대적으로 높은 임피던스 리저넌스(impedance resonances)보다 더 낮은 대역폭(bandwidth)을 고유적으로 가진 상대적으로 낮은 임피던스에 의해 특징 지워진다.

도 11을 참조하면, 자기 쌍극 요소(32,34)는 기본 공진 주파수에서 1/4 파장 길이이고 이러한 공진에서 조합된 상대적으로 고 임피던스에 의해 특징지워지는 역권취형 나선이 제공된 일렬/루프를 포함한다. 도 11의 자기 쌍극 요소(32,34)는 도 3, 4a, 및 4b의 2개의 개별 자기 쌍극 요소(32,34) 중 하나를 구성하거나 도 34에 도시된 바와 같이 역권취형 헬리컬 안테나(105)를 단독으로 구성할 수 있다. 도 11의 자기 쌍극 요소(32,34)는, 조합된 반파장 정상파가 오버레이된 선을 따라 주사되는 도 12에 도시된, 단일 콘덕터(46)를 포함한다.

도 13a, 13b, 및 13c는, 도 11의 물리적 도식상에 오버레이된, 도 11의 실시예에 대해 조합된 제 1 공진 고주파수에서 전(J)자계(M)류 분배를 도시한다. 상기된 도 7a, 7b, 및 7c에 관한 한, 도 11의 실시예에 따라 기본 공진 주파수에서 작동하는 자기 쌍극 요소(105)는, 감지가능한 조합된 전류(J)없이, 도 4a에 따라 조합된 자계류(M) 분배를 형성한다.

도 14를 참조하면, 도 11에 따른 한쌍의 자기 쌍극 요소(32,34)는, 함께 쇼트된 개별 단부를 지니는 역권취형 나선과 같이 형성되는 단일 콘덕터를 포함하는 도 3, 4a, 및 4b에 따라 자기 쌍극 안테나(100)를 형성하도록 노드(36,38)에서 평행하게 결합됨으로써, 신호는 역권취형 나선을 가로지르는 신호 입력 포트에서 제공된 평행/송신선이다. 개별 자기 쌍극 요소(32,34)는, 좌측(L) 또는 우측(R)과 같이 그곳에 함께 도시된 자기 쌍극 안테나(100)에 관해 조합된 전류의 방향과 조합된 반파장 정상파 전류 분배가 오버레이되는, 개별 도 15a 및 15b에서 개별 선상에 주사된다.

도 16a, 16b, 및 16c는, 도 14의 물리적 도식상에 오버레이되는, 도 14의 실시예에 대해 조합된 제 1 공진 고주파수에서 전(J)자계(M)류 분배를 도시한다. 상기된 도 7a, 7b, 및 7c에 관한 한, 도 14의 실시예에 따라 기본 공진 주파수에서 작동하는 자기 쌍극 안테나(100)는, 감지가능한 조합된 전류(J)없이, 도 4a에 따라 조합된 자계류(M) 분배를 형성한다.

도 17을 참조하면, 복수의 자기 쌍극 안테나(100,102,104, 및 106)는 단일 안테나 시스템(110)을 형성하도록 평행하게 결합된 개별 단일 커넥터(18)와 결합된다. 이러한 실시예는 개별 신호 커넥터(18)으로의 입력에서 비교적 고 임피던스로 작동되는 각각의 자기 쌍극 안테나(100,102,104, 및 106)에 대해, 평행한 결합은, 상기 임피던스 매칭이 필요하다면, 조합된 송신선의 개별 임피던스로 매칭시키는 것이 더 용이한 낮은 전체 임피던스에 대해 제공하는 장점을 갖는다. 도 17에 도시된 실시예가 짝수의 조합된 자기 쌍극 요소(100.1,100.2,102.1,102.2,104.1,104.2,106.1,106.2)에 의해 특징지워지는 반면에, 안테나 시스템(110)은 안테나 시스템(110)에 소정 수-짝수 또는 홀수-의 자기 쌍극 요소를 제공하도록 도 11에 따라 요소들이 전체적으로 구성될 수 있다.

도 18을 참조하면, 각각이 다른 공진 주파수를 가지는, 복수의 자기 쌍극 안테나(112,114,116, 및 118)는 단일 광대역 안테나 시스템(120)을 형성하도록 평행하게 결합되는 개별 단일 커넥터(18)와 결합될 수 있다.

도 19를 참조하면, 각각의 자기 쌍극 요소(32,35)내의 조합된 자계류는 각각이 통상적인 순환 방향(30)을 갖도록 유도되는 일반화된 토로이드상에 조합된 자기 쌍극 요소(32,35)가 위치되는 대칭형 자기 쌍극 안테나(130)를 본 발명의 제 2 의 예증적인 실시예는 포함한다. 자기 쌍극 요소(32,35)가, 원과 같이, 통상적으로 밀폐된 형태에 중첩되는 것처럼 도시된 반면에, 이와는 달리, 개별 자기 쌍극 요소(32,35)는 서로 상대적으로 각질 수 있다. 예를 들어, 자기 쌍극 요소(32)는 신호 커넥터(18)에 상대적인 시계방향으로 회전될 수 있는 반면에 자기 쌍극 요소(35)는 고정되거나 단일 커넥터(18)에 상대적인 반시계방향으로 회전된다. 이와는 달리, 자기 쌍극 요소(32)는 단일 커넥터(18)에 상대적인 반시계방향으로 회전될 수 있는 반면에 자기 쌍극 요소(35)는 고정되거나 단일 커넥터(18)에 상대적인 시계방향으로 회전된다.

도 20a는 조합된 구조 및 본 발명의 여러가지 실시예의 전자계류의 분배를 도시하기 위한 참조로서 사용하기 위해, 선상에 주사되는 도 19의 실시예를 도시한다. 도 20a는 도 19에 의해 도시되는 바와 같이 시간의 동일한 순간에 조합된 자기 쌍극 요소(32,35)에서 자계류(M)의 방향을 도시한다. '609 출원에 게시된 바와 같이, 자계류는 자장을 변화시키는 시간에 상응한다. 도 20b는 신호형이 도 20a의 것에 관해 역전되는 경우 시간의 순간에 조합된 자기 쌍극 요소(32,35)에서 자계류(M)의 방향을 도시한다. 따라서, 도 20a 및 20b는 도 19에 의해 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예를 실행하기 위해 필수적인 자계류 분배를 도시한다.

도 21a를 참조하면, 도 19, 20a 및 20b와 같이 대향권취된 헬리컬 안테나(130)의 일 실시예는 평행/전송선이 한쌍의 격리된 컨덕터를 포함하는 대향권취된 헬릭스(helix)에 공급되는 것으로서 개략적으로 도시되어 있다. 이것은 상대적으로 서로에 대해 대향권취된 헬리컬 다이폴 안테나로서 도 21b에 더 도시되어 있다. 각 연합된 헬리컬 다이폴 안테나는 서로에 대해 각각 대향권취된 각각 한쌍의 헬리컬 요소(32.1, 35,2 그리고 32.2, 35.1)를 포함한다. 다른 방향에서 보게되면, 상기 대향권취된 헬리컬 안테나(130)는 한쌍의 마그네틱 다이폴 요소들(32,35)을 포함한다. 마그네틱 다이폴 요소들(32)중 하나는 보편화된 헬릭스 요소들인 우측(32.1)과 좌측(32.2) 피치 센스의 조합체를 포함하는 대향권취된 헬릭스를 포함한다. 마찬가지로, 상기 다이폴 요소들(35)중 나머지는 보편화된 헬릭스 요소들인 우측(35.2)와 좌측(35.2) 피치 센스의 조합체를 포함하는 대향권취된 헬릭스를 포함한다. 상기 마그네틱 다이폴 요소(32, 35)들은 신호 입력부(40)를 포함하는 공통된 한쌍의 노드(36, 38)에 연결된 신호원으로부터 공급되며, 대향된 헬릭스 피치 센스에서 헬릭스 요소들(32.1, 35.1)은 상기 노드(36)의 일측에 연결되며, 연합된 헬릭스 요소들(32.2, 35.2)(상대적으로 헬릭스 요소들(32.1, 35.1)에 대향권취됨)은 상기 노드(38)의 타측에 연결된다.

도 25a, 25b 및 25c는 도 21a, 21b의 실시예에 대하여 연합된 기본 공진 주파수에서 도 21b의 물리적인 개략도에 겹쳐진 전기(J) 그리고 마그네틱(M) 전류 분포를 도시한 것이다. 도 25a를 참조하면, 일정한 시간에 사인파의 양극 전기 전류는 헬리컬 다이폴 요소(35.1)에서 노드(36)로부터 좌측방향으로 전파되며, 또한 헬리컬 다이폴 요소(35.2)에서 노드(38)로부터 우측방향으로 전파된다. 도 25b를 참조하면, 도 25a의 컨덕터를 가리키는 전기 전류들은 등가의 우측방향으로 지시된 전류로 변환되므로, 음극의 좌측방향으로 지시된 전류는 양극의 우측방향으로 지시된 전류가 되며 양극의 좌측방향으로 지시된 전류는 음극의 우측방향으로 지시된 전류가 된다. 결국, 도 25c는 도 25a와 25b의 전기 전류(J) 분포에 따른 연합된 마그네틱 전류(M) 분포를 도시하는 것이며, 전기(J)와 마그네틱(M) 전류의 방향은 우측 피치 센스 헬리컬 다이폴 요소들(32.1, 25.2)에 대하여 서로 동일하며, 좌측 피치 센스 헬리컬 다이폴 요소들(32.2, 35.1)에 대해여 서로 반대이므로, 마그네틱 다이폴 요소(32)의 헬리컬 다이폴 요소들(32.1, 32.2)에 대한 마그네틱 전류(M)는 동일한 방향을 가리킨다. 마찬가지로, 마그네틱 다이폴 요소(35)의 헬리컬 다이폴 요소들(35.1, 35.2)에 대한 마그네틱 전류(M)는 마그네틱 다이폴 요소(32)의 마그네틱 전류 방향과 같이 동일한 방향을 가리킨다. 도 25b에 도시된 바와 같이, 각각의 헬리컬 다이폴 요소에 대한 상기 전기 전류(J)는 서로 상쇄된다. 따라서, 도 21a와 21b의 실시예와 같이, 기본 공진 주파수에서 작동하는 마그네틱 다이폴 안테나(130)는 연합된 전기 전류(J)와 상관 없이 도 20a와 같이 연합된 마그네틱 전류(M) 분포를 발생시킨다.

도 22를 참조하면, 도 19, 20a 그리고 20b와 같이 대향권취된 헬리컬 안테나의 다른 실시예는 직렬/루프가 한쌍의 마그네틱 다이폴 요소들(32, 35)을 구성하는 단일 컨덕터(48)를 포함하는 대향권취된 헬릭스에 공급되는 것으로 도시되어 있다. 마그네틱 다이폴 요소(32)는 우측 피치 센스 헬릭스(48.3)와 좌측 피치 센스 헬릭스(48.4)를 포함하는 보편적으로 대향권취된 헬릭스를 포함하며, 각각 서로 우측 단부(d)에 연결된다. 마그네틱 다이폴 요소(35)는 우측 피치 센스 헬릭스(48.2)와 좌측 피치 센스 헬릭스(48.1)를 포함하는 보편적으로 대향권취된 헬릭스를 포함하며, 각각 서로 좌측 단부(b)에 연결된다. 우측 피치 센스 헬리스(48.2)의 단부(a)는 신호 터미널의 일측에 연결된 노드(36)에 연결된다. 좌측 피치 센스 헬릭스(48.4)의 단부(e)는 신호 터미널의 타측에 연결된 노드(38)에 연결된다. 우측 피치 센스 헬릭스(48.2)와 우측 피치 센스 헬릭스(48.3)의 나머지 단부는 포인트(c)에 서로 연결된다.

도 26은 라인을 따라 투영된 신호 컨덕터를 도시한 것이며, 일정 시간에 도드(36,38)에 공급되는 사인파는 도시된 바와 같이 편광되어, 신호 컨덕터(48)의 전기 전류(J)는 한 파장의 정재파이다. 헬릭스 요소(48.1, 48.2, 48.3 그리고 48.4)의 각 1/4 파장 내의 전류의 방향은 도 22의 기하학과 같이 좌측(L)과 우측(R)으로 도시되어 있다.

도 27a, 27b, 그리고 27c는 도 22의 실시예에 대한 연합된 기본 공진 주파수에서 그위에 겹쳐진 전기(J)와 마그네틱(M) 전류를 도시한 것이다. 도 27a를 참조하면, 일정한 시간에, 사인파의 양극 전기 전류는 헬릭스 요소(48.1)에서 사인파 전류 분포의 노드(36)로부터 포임트(b)인 좌측방향으로 전파되며, 헬릭스 요소(48.2)에서 포인트(b)로부터 포인트(c)인 우측방향으로 전파된다. 또한, 사인파 음극 전기 전류는 헬릭스 요소(48.4)에서 노드(38)로부터 포인트(d)인 우측방향으로 전파되며, 헬릭스 요소(48.3)에서 포인트(d)로부터 포인트(c)인 좌측방향으로 전파된다. 도 27b르 참조하면, 도 27a의 컨덕터의 지시된 전기 전류는 등가의 우측방향으로 지시된 전류로 변형되므로, 음극의 좌측방향으로 지시된 전류는 양극의 우측방향으로 지시된 전류가 되며 양극의 좌측방향으로 지시된 전류는 음극의 우측방향으로 지시된 전류가 된다. 결국, 도 27a는 도 27a와 27b의 전기 전류(J) 분포에 따른 연합된 마그네틱 전류(M) 분포를 도시하는 것이며, 전기(J)와 마그네틱(M) 전류의 방향은 우측 피치 센스 헬릭스 요소(48.2, 48.3)에 대해 서로 동일하며, 좌측 피치 센스 헬릭스 요소(48.1, 48.4)에 대해 서로 반대방향이므로, 마그네틱 다이폴 요소(32)의 다른 헬릭스 요소(48.3, 48.4)에 대한 마그네틱 전류(M)는 다른 방향을 가리킨다. 마찬가지로, 마그네틱 다이폴 요소(35)의 헬릭스 요소(48.1, 48.2)에 대한 마그네틱 전류(M)는 마그네틱 다이폴 요소(32)에서 마그네틱 전류와 같이 동일한 방향을 가리킨다. 도 27b에 도시된 바와 같이, 각각의 인접한 헬릭스 요소의 전기 전류(J) 구성성분은 서로 상쇄된다. 따라서, 도 22의 실시예와 같이 제 1 공진 고주파수에서 작동하는 마그네틱 다이폴 안테나(130)는 연합된 전기 전류(J)와 관계없이 도 20a와 같이 연합된 마그네틱 전류(M) 분포를 발생시킨다.

도 23과 24와 같이 마그네틱 다이폴 요소는 도 19에 도시된 마그네틱 다이폴 안테나(130)에 결합될 수 있다. 따라서, 도 23은 도 11과 동일하다. 도 23의 마그네틱 다이폴 요소는 단일 컨덕터(46)을 포함하며, 도 28에 도시된 라인을 따라 투영되는 것은 연합된 반파장 정재파에 겹쳐진다.

도 29a, 29b 와 29c는 도 23 에서 관련된 최초의 조화진동수에서 전류 J 와 자기류 M 분포를 나타내며 도 23 의 물리적 개략도에 겹쳐진다. 여기까지 나타난 도 25a, 25b와 25 c에 관해서 도 23 에서 기본 진동수에서 작동하는 마그네틱 다이폴 요소105 는 도 20a 에서 상관된 자기류 M 분포를 감지할 만한 전류 J 없이 만든다.

도 30 에서, 도 23 에 따른 마그네틱 다이폴 요소 32는 도 24 에 따라 마그네틱 다이폴 요소 35 와 평행하게 합쳐지며 마그네틱 다이폴 안테나 130을 도 19, 20a, 20b 에 따라 형성하며 함께 잘려진 각각의 끝과 함께 반대로 꼬인 헬릭스에 따라 형성된 싱글컨덕터를 구성하며 여기서 싱글은 반대로꼬인 헬릭스를 가로지르는 하나의 입력 포트에서 연결된 평행/전송선이다.

도 31a, 31b와 31는 도 30 에서 관련된 최초의 조화진동수에서 전류 J 와 자기류 M 분포를 나타내며 도 30 의 물리적 개략도와 겹쳐진다. 여기까지의 도 25a, 25b, 25c 에 대해서, 마그네틱 다이폴 안테나 130 은 관련된 자기류 M 분포를 도 20a 에 따라 감지할 만한 전류 J 없이 만든다.

도 32 에서 고유의 진동수를 가지는 마그네틱 다이폴 안테나 130, 132, 134 의 복수는 각각의 싱글 커넥터 18과 싱글 보드 밴드 안테나 시스템 140 을 형성하기 위해서 평행하게 합해진다. 이것은 각각의 싱글 커넥터 18로의 입력에서 상대적으로 높은 임피던스로 작동하는 각각의 마그네틱 다이폴 안테나130, 132, 134에 대해서 그리고 평행 합체가 하나의 진동수에 따라 적절한 안테나 요소에 직류로 작동하는 잇점을 가진다. 반면 도 32 에서 표현된 구체예가 상관된 마그네틱 다이폴 요소 130.1, 130.2, 132.1, 132.2, 134.1 과 134.2 에서 짝수에 의해서 표시되는 반면, 안테나 시스템 140 은 도 23 에 따라 많은 마그네틱 다이폴 요소를 제공하기 위하여 짝수든 홀수든 안테나 시스템 140 에서 요소들로 구성된다.

도 33에서 마그네틱 다이폴 안테나 150의 복수는 두개의 마그네틱 다이폴 요소 32, 35 로 도 19 처럼 구성된다. 여기서 마그네틱 다이폴 요소 35 중의 하나에 대한 속도 인자는 마그네틱 다이폴 인자 32 의 다른 것에 대한 속도 인자보다 작다.

비슷한 흐름 분포를 만드는 기존의 안테나 구조와 공지의 기술에 의해서나 시뮬레이션이나 테스트에 의해서 일렉트로 마그네틱방사 형식과 그림 들에서 나타난 흐름 분포 각각과 관련된 특성을 평가 할 수 있을 것이다.

본 발명의 다양한 실시예는 보다 좋은 입력 임피던스 특성을 가질 것이다. 반면 최초 공명은 높은 임피던스와 높은 밴드 넓이, 상대적으로 다음의 공병 차수 에 비해 가장 작은 전기적 크기에 의해서 특성화 될 것이다. 각각의 실시예는 싱글포트로 들어가는 것이 선호된다. 임피던스 매칭 네트워크는 연결된 전송성의 그것에 안테나의 공명 임피던스를 맞추기 위해 요구된다.

안테나들은 싱글 컨덕터를 형성하는 것에 의해 실제 또는 가상의 일반화된 토러스 표면 주변에 일반화된 토로이달 헬리컬 와인딩, 609 응용으로 가르켜지는 문자,을 형성하기 위해서 구성된다. 609 응용으로 카르켜지는 일반화된 토러스느 여기서처럼 실린더 토로이달 구조와 구에서 중심부를 형성하는 것에 의해서 형성된 구조, 헬리컬 와인딩의 일부가 일반화된 토로이달 형을 눕힌 주요 축에 대해 상대적으로 주로 둥근 구조도 포함 한다. 여기서 가르켜진 것처럼 일반화된 토러스는 주요 축이 적은 축보다 작은 생성된 케이스를 포함하며 표면이 구, 실린더 프리즘, 미국 특허 5,654,723 에 나타난 모든 명백한 관련된 이미지인 경우를 포함한다.

특정한 실시예가 상세하게 나타난 반면 이분야에서 일반적인 기술은 다양한 응용이 가능한 것으로 평가될 것이다. 따라서 나타난 특정한 배열은 발명의 영역에 관해서단지 예시적인 것이며 청구항과 모든 그리고 어떤 동일한 모든 영역으로 주어지는 발명의 영역을 한정하지 않는다.

Claims

(a) 서로 개략적으로 상반된 방향의 나선 관계인 제 1 및 제 2컨덕터로서, 제 1 및 제 2컨덕터가 서로 절연상태로 있으며, 제 1컨덕터로 제 1노드에 의해 제 1부분 및 제 2부분으로 나뉘어지고, 제 2컨덕터는 제 2노드에 의해 제 1 및 제 2부분으로 나뉘어지며, 제 1 및 제 2노드는 서로 가까운 위치에 있어서, 제 1포트를 구성하고, 제 1컨덕터의 제 1부분은 개략적인 상반된 방향나선의 제 1부분으로서 제 2컨더거터의 제 1부분과 중첩관계를 형성하며, 컨덕터의 제 2부분은 개략적인 상반된 방향 나선의 제 2부분으로서 제 2컨덕터의 제 2부분과 중첩 관계를 형성하고 개략적인 상반된 방향 나선은 만곡을 구비한 축을 갖도록된, 제 1 및 제 2 컨덕터 ; 및

(b) 제 1 및 제 2노드에 작동가능하게 연결된 제 1 및 제 2 터미널을 포함하는 신호 공급부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 개략적인 상반된 방향 나선의 제 1부분내의 제 1포트로부터 상기 축의 만곡방향이 상기 개략적인 상반된 방향 나선의 제 2부분내의 제 1포트로부터 상기 축의 만곡방향과 동일한 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 개략적인 상반된 방향 나선의 제 1부분내의 제 1포트로부터 상기 축의 만곡방향이 상기 개략적인 상반된 방향나선의 제 2부분내의 제 1포트로부터의 상기 축의 만곡방향과 반대인 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 제 1컨덕터의 제 1길이부분의 나선피치 센스가 제 1컨덕터의 제 2길이부분의 나선 피치센스와 동일한 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 제 1컨덕터의 제 1길이부분의 나선피치 센스가 상기 제 1컨덕터의 제 2길이 부분의 나선 피치센스와 반대인 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 제 1컨덕터의 제 1길이 부분 말단이 제 2컨덕터의 제 1길이부분 말단과 연결된 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 6항에 있어서, 상기 제 1컨덕터의 제 2길이 말단이 제 2컨덕터의 제 2길이 부분 말단과 연결된 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
(a) 제 1노드에서 제 2노드까지의 제 1의 개략적인 나선형 전도 경로 ;

(b) 제 3노드에서 제 4노드까지의 제 2의 개략적인 나선형 전도경로로서, 제 1의 개략적인 나선형 전도경로의 나선 피치 센스가 제 2의 개략적인 나선형 전도경로의 나선 피치센스와 반대이고, 제 1 및 제 2의 개략적인 나선형 전도경로들은 서로 절연되어 제 1의 개략적인 상반된 방향 나선을 구성하도록 서로 중첩되며 ; 제 1의 개략적인 상반된 방향 나선은 만곡된 축을 갖도록 된, 제 2의 개략적인 나선성 전도 경로 ;

(c) 제 5노드에서 제 6노드까지의 제 3의 개략적인 나선형 전도 경로 ;

(d) 제 7노드에서 제 8노드까지의 제 4의 개략적인 나선형 전도경로로서,

제 3의 개략적인 나선형 전도경로의 나선형 피치센스가 제 4의 개략적인 나선형 전도경로의 나선 피치센스와 반대이고, 제 3 및 제 4의 개략적인 나선형 전도 경로들은 서로 절연되어 제 2의 개략적인 상반된 방향 나선을 구성하도록 서로 중첩되며, 제 2의 개략적인 상반된 방향 나선이 만곡된 축을 갖도록 된, 제 4의 개략적인 나선형 전도 경로 ;

(e) 제 1 및 제 2의 개략적인 상반된 방향 나선에 작동가능하게 연결된 제 1 및 제 2 터미널을 포함하는 신호 공급부

를 포함하는 전자기 안테나.
제 8항에 있어서, 상기 제 1 및 제 4노드로부터의 상기 제 1의 개략적인 상반된 방향 나선의 축의 만곡방향이 제 5 및 제 8노드로부터의 상기 개략적인 상반된 방향 나선의 축의 만곡 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 8항에 있어서, 상기 제 1 및 제 4노드로부터의 상기 제 1의 개략적인 상반된 방향 나선의 축의 만곡방향이 제 5 및 제 8노드로부터의 상기 개략적인 상반된 방향 나선의 축의 만곡 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 8항에 있어서, 상기 제 2노드는 제 3노드에 연결되어 있으며, 제 4노드는 제 5노드에 연결되어 있고, 제 6노드는 제 7노드에 연결되어 있으며 상기 신호 공급부는 제 1 및 제 8노드에 작동가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 8항에 있어서, 상기 제 1전도 경로의 나선피치 센스가 제 4컨덕터의 나선 피치센스와 반대인 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 제 1전도 경로의 나선피치 센스가 상기 제 4전도 경로의 나선 피치센스와 동일한 것을 특징으로 하는 전자기 안테나.
전자기 신호의 전송방법에 있어서,

(a) 신호포트에 신호에 인가하고 ;

(b) 상기 신호에 응답하여 상기 신호 포트에 대하여 제 1만곡 경로를 따라 제 1자기전류를 발생시키며 ;

(c) 상기 신호에 응답하여 상기 신호포트에 대하여 제 2만곡경로를 따라 제 2자기전류를 발생시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 신호포트에 대한 제 1 및 제 2경로의 만곡방향이 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 신호포트에 대한 제 1 및 제 2 자기전류의 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 신호포트에 대한 제 1경로의 만곡방향이 신호포트에 대한 제 2경로의 만곡방향과 반대인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 신호포트에 대한 제 1자기 전류의 방향이 제 2자기전류의 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 제 1 및 제 2 자기전류가 제 1공명 주파수에서 공명하며, 상기 방법이,

(a) 상기 신호에 응답하여 신호포트에 대하여 제 3의 만곡경로를 따라 제 3자기 전류를 발생시키며,

(b) 상기 신호에 응답하여 신호포트에 대하여 제 4의 만곡경로를 따라 제 4자기전류를 발생시키는 단계를 더 포함하고, 제 3 및 제 4자기전류는 제 2공명주파수에서 공명인 것을 특징으로 하는 방법.