KR20010051453A - 안테나 제조방법 - Google Patents

Abstract

200 MHz 이상의 주파수에서 원형 분극 방사하는 4갈래형 안테나를 제조하는 방법에 있어서, 안테나는 검사 공급원에 연결하고, 요소들에 용량적으로 연결된 프로브에 의해 안테나의 개별적인 요소들 내의 소정 위치에서 전류의 상대적인 위상 및 진폭을 측정하고, 인덕턴스를 증가시키기 위해 요소들 내의 크기가 측정된 상대적인 위상의 소정 값에 대한 편차에 따라 계산되는 구멍들(26A 내지 26D)을 식각함으로써 조정된다.

Description

안테나 제조방법{Antenna manufacture}

본 발명은 안테나의 제조방법에 관한 것으로, 특히 원형 분극 방사하는 4갈래형 안테나를 200 MHz 이상의 주파수로 조정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 방법에 따라 제조된 안테나를 포함한다.

역방향의 4갈래형 안테나는 공지되어 있으며 특히 원형 분극 신호를 위성과 송수신하는 것에 관한 특허출원이 있다. 영국특허출원 제2292638A호는 원통형 세라믹 코어의 표면 상에 도금된 폭좁은 도전성 스트립의 형태인 4개의 반파장 나선형 안테나 요소를 구비한 초소형의 4갈래형 안테나를 개시하고 있다. 코어의 말단부의 표면 상에 방사상 요소를 연결하면 폭좁은 통로의 코어를 통해 축방향으로 통과하는 동축 피더에 나선형 요소를 연결시킨다. 나선형 요소는 쌍으로 배열되는데, 하나의 쌍의 요소는 계속되는 구불구불한 경로에 의해 다른 하나의 쌍보다 더 큰 전기장을 가지며, 전부 4개의 요소는 도전성 발룬 슬리브의 림에 연결되며, 이 림은 안테나 축에 직각인 평면 위에서 원을 그리며 움직인다. 영국특허출원 제2310543A호는 발룬 슬리브가 비분극 림을 구비한 다른 안테나를 개시하고 있으며, 나선형 요소는 요구되는 상이한 길이의 요소들을 만들기 위해 림의 정점 및 홈까지 각각 이어진 단순한 나선부이다.

요소들의 쌍들이 상이한 전기장을 갖는다는 사실은 안테나의 작동 주파수에서 개별적인 쌍들의 전류들 사이의 위상차를 야기하며, 안테나가 기본적인 방사 형태의 원형 분극 방사에 민감하게 하는 것은 위상차이므로 안테나는 안테나의 바로 위에, 즉 안테나 축 상에 또는 이 축에 직각이며 안테나를 통과하는 평면 상에서 약간의 각도를 갖는 위치의 바로 위에 있는 공급원으로부터 또는 이러한 극한값들 사이에서 고정 각도에 위치된 공급원으로부터 원형 분극 신호를 수신하도록 구성된다. 또한, 방사 형태는 최대 이득의 방향에 반대 방향인 축방향 영에 의해 특징된다.

전술한 4갈래형 공진의 대역폭은 비교적 좁으며, 높은 유전 상수의 코어를 갖는 소형의 4갈래형 안테나의 경우에, 요구되는 기본적인 응답 및 공진 주파수를 갖는 안테나를 반복적으로 제조할 수 있기 위해 충분하게 정밀한 치수 공차를 달성하는데 있어 제조상의 곤란함을 나타낸다.

도 1은 유전적으로 장착된 4갈래형 안테나의 투시 사시도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따라 조정되기 전후의 도 1의 안테나의 평면도,

도 3은 도 1의 안테나의 원통면 상의 도전체의 형태를 예시한 도면,

도 4는 안테나 상의 여러 지점에서 측정된 신호의 주파수에 대한 위상과 진폭을 나타낸 선도,

도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 사용하기 위한 검사 장치를 도시한 도면,

도 6은 도 5에 도시된 프로브들 중의 하나의 단면도이다.

본 발명의 제1 특징에 의하면, 유전성 기판 상에 위치된 다수의 나선형의 도전성 방사 트랙들을 포함하며 200 MHz 이상 주파수에서 원형 분극 방사하는 4갈래형 안테나를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은 안테나의 적어도 하나의 전기적인 변수를 관측하는 단계와, 관측된 변수를 소정 값에 근접하게 하여 트랙의 인덕턴스를 증가시켜서 안테나의 원형 분극 방사 형태를 향상시키기 위해 적어도 하나의 트랙으로부터 도전성 물질을 제거하는 단계를 포함한다. 이 방식에서는, 예를 들어 전자기적 무반향실에서 개별적인 검사를 하지 않고 또한 과도한 수동 조정 없이 대량 생산에 있어 안테나를 절단하는 것이 가능하다.

양호한 방법은 트랙 내의 구멍의 양측면 상에 트랙의 에지를 그대로 두면서 트랙 내의 구멍을 레이저 식각함으로써 트랙으로부터 도전성 물질을 제거하는 단계를 포함한다. 이 방법은 기판이 10보다 큰 상대적인 유전 상수를 갖는 세라믹 물질의 실질적인 원통체이며 트랙이 기판의 원통면 상의 부분과 또한 원통 축에 실질적으로 직각인 기판의 편평한 단부면을 포함하는 안테나에 특히 적용 가능하다. 이 경우에, 도전성 물질은 양호한 안테나에서 안테나 요소에 대한 공급 지점에 근접하고 4갈래형 공진에서 최소 전압의 위치인 편평한 단부면에 위치된 트랙부들로부터 제거된다. 변경 실시예에서, 구멍 또는 구멍들은, 예를 들어 나선형 요소가 코어를 둘러싸는 발룬 슬리브와 같은 공통의 연결 도전체와 연결하는 다른 최소 전압의 위치에서 절단될 수 있다.

통상, 관측 단계는 작동 주파수를 포함한 주파수의 대역을 통과하도록 배열된 무선 주파수 공급원에 안테나를 연결하는 단계와, 공급 지점으로부터 이격된 트랙의 단부와 같은 소정의 위치에서 트랙과 병렬 배치된 프로브에 의해 포착된 신호의 상대적인 위상과 진폭을 관측하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 프로브는 안테나에 개별적인 접지 연결할 필요가 없도록 하기 위해 개별적인 트랙에 용량적으로 연결된다.

트랙 내에 형성된 구멍들은 바람직하게는 직사각형이며, 각각은 트랙의 방향에 가로지르는 소정의 폭을 가지며, 이 폭은 관측 단계의 결과에 응답하여 자동적으로 계산된다. 이것은 구멍에 의해 추가된 트랙의 인덕턴스가 구멍 영역, 특히 직사각형 구멍의 폭에 비선형적으로 관련된다는 점에서 비선형의 조정 과정이다. 구멍 크기의 계산은 개별적인 트랙 쌍의 트랙 내의 전류 및/또는 전압의 위상차가 90°에 가깝게 하고 이러한 직교가 발생하는 주파수를 원하는 작동 주파수에 가깝게 하도록 조정하기 위해 실행된다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 본 발명은 또한 유전성 기판 상에 위치된 다수의 나선형의 도전성 방사 트랙들을 포함하며 200 MHz 이상 주파수에서 원형 분극 방사하는 4갈래형 안테나를 포함하며, 적어도 하나의 트랙은 트랙의 인덕턴스를 증가시키는 소정 크기의 절개부를 구비한다. 양호한 안테나는 고체의 유전성 물질로 형성된 안테나 코어를 포함하는 기판을 구비하며, 트랙은 주요 부분이 코어의 고체 물질에 의해 점유된 내부 체적을 한정하도록 배열되고, 기판은 상기 트랙을 지지하는 편평한 표면부와 만곡된 외부 표면부를 구비하고, 각각의 상기 절개부는 개별적인 트랙이 편평한 표면부 상에 놓이는 곳에 형성된다.

이하, 본 발명은 도면을 참조하여 예를 들면서 설명하기로 한다.

이하에서 설명될 4갈래형 안테나는 전술한 영국특허출원 제2310543A호에 기재된 것과 유사하며, 영국특허출원 제2310543A호의 내용은 본 명세서에 참고로 합체되어 있다. 또한, 전술한 관련 영국특허출원 제2292638A호의 내용도 본 명세서에 참고로 합체되어 있다.

도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 본 발명이 적용 가능한 안테나는 세라믹 코어(12)의 원통형 외면 상에 폭좁은 금속 도전체의 트랙부로서 형성된 4개의 종방향 연장 안테나 요소(10A, 10B, 10C, 10D)를 구비한 안테나 요소 구조물을 갖는다. 코어는 외부 스크린(16)과 내부 도전체(18)를 구비한 동축 피더를 둘러싸는 축방향 통로(14)를 갖는다. 내부 도전체(18)와 스크린(16)은 공급선을 안테나 요소(10A 내지 10D)에 연결하는 피더 구조물을 형성한다. 또한, 안테나 요소 구조물은 코어(12)의 말단부의 표면(12D) 상에 금속 트랙부로서 형성되어 각각의 종방향 연장 요소(10A 내지 10D)의 단부를 피더 구조물에 연결하는 대응의 방사상 안테나 요소(10AR, 10BR, 10CR, 10DR)를 포함한다. 안테나 요소(10A 내지 10D)의 다른 단부는 코어(12)의 근접 단부를 둘러싸는 도금 슬리브의 형상인 공통의 실제 접지 도전체(20)에 연결된다. 이 슬리브(20)는 코어(12)의 근접 단부의 표면(12P) 상에 도금함으로써 피더 구조물(14)의 스크린(16)에 다시 연결된다.

4개의 종방향 연장 요소(10A 내지 10D)는 길이가 서로 다르며, 이 요소들 중 2개의 요소(10B, 10D)는 코어(12)의 근접 단부에 더 가깝게 연장됨으로써 나머지 2개의 요소(10A, 10C)보다 길다. 각각의 쌍의 요소들(10A, 10C; 10B, 10D)은 코어축의 대향면 상에 서로에 대하여 정반대로 대향되어 있다.

나선형 요소(10A 내지 10D)에 대하여 대략 균일한 방사 저항을 유지하기 위해, 각각의 요소는 단순한 나선 경로를 따른다. 슬리브(20)의 상부 연결에지(20U)는 길고 짧은 요소들 각각에 대하여 연결 지점을 제공하기 위하여 높이가 변동한다(즉, 근접 단부의 표면(12P)으로부터의 거리가 변동한다). 그래서, 이 실시예에서, 연결에지(20U)는 코어의 둘레에서 얕은 지그재그의 경로를 따르고 짧은 요소(10A, 10C)와 긴 요소(10B, 10D)에 각각 접촉하는 2개의 정점과 2개의 홈을 가지며, 지그재그 경로의 폭은 도 3에 도면부호 "a"로 도시되어 있다.

나선형 및 대응의 연결 방사상 요소부의 각 쌍(예를 들어, 10A, 10AR)은 소정의 전기장을 갖는 도전체를 구성한다. 짧은 길이를 갖는 요소 쌍들(10A, 10AR; 10C, 10CR)의 각각은 작동 파장이 요소 쌍들(10B, 10BR; 10D, 10DR)의 각각보다 약 135°더 짧은 전송을 유발한다. 평균의 전송 지연은 180°로서 작동 파장에서 λ/2의 전기장에 상당한다. 서로 다른 길이는 더 마이크로웨이브 저널(The Microwave Journal)의 1970년 12월호의 49면 내지 54면에 게재된 킬거스(Kilgus)의 "공진의 4갈래형의 나선형 설계(resonant quadrifilar helix design)"에서 설명된 원형 분극 신호를 위한 4갈래형의 나선형 안테나에 대하여 요구되는 위상 변위 조건을 발생시킨다. 2개의 요소 쌍들(10C, 10CR; 10D, 10DR)(즉, 하나의 긴 요소 쌍 및 하나의 짧은 요소 쌍)은 방사상 요소(10CR, 10DR)의 내측 단부에서 코어(12)의 말단부의 피더 구조물의 내측 도전체(18)에 연결되며, 반면에 다른 2개의 요소 쌍들(10A, 10AR; 10B, 10BR)의 방사상 요소는 외부 스크린(16)에 의해 형성된 피더 스크린에 연결된다. 피더 스크린의 말단부에서, 내측 도전체(18)와 피더 스크린(16) 상에 있는 신호는 후술하는 바와 같이 안테나 요소들이 대략 균형을 이룬 공급원 또는 로드에 연결되도록 대략적으로 균형을 이루게 된다. 일반적인 경우에, 트랙부(10A 내지 10D, 10AR 내지 10DR)에 의해 형성된 트랙은 nλ/2(n은 정수)의 평균 전기장을 가질 수 있으며 안테나 축(24)에 대하여 n/2 회전을 할 수 있다.

종방향 연장 요소의 나선형 경로의 좌측으로 도는 방향에서, 안테나는 우측의 원형 분극 신호에 대하여 가장 높은 이득을 갖는다.

안테나가 좌측의 원형 분극 신호 대신에 사용된다면, 나선 방향은 역으로 되며 방사상 요소의 연결 형태는 약 90°에 걸쳐 회전된다. 좌측 및 우측의 원형 분극 신호를 모두 수신하기에 적합한 안테나의 경우에, 종방향 연장 요소는 축에 거의 평행한 경로를 따르도록 배열될 수 있다.

도전성 슬리브(20)는 안테나 코어(12)의 근접 단부를 덮으므로 축방향 통로(14)의 금속 라이닝(16)과 슬리브(20) 사이의 공간 전체를 채우는 코어(12)의 물질로 피더 구조물(16, 18)을 둘러싼다. 슬리브(20)는 코어(12)의 근접 단부의 표면(12P)의 판금(22)에 의해 라이닝(16)에 연결된 실린더를 형성한다. 슬리브(20)와 판금(22)의 결합은 피더 구조물(16, 18)에 의해 형성된 전송선 내의 신호가 안테나의 근접 단부의 불균형 상태와 슬리브(20)의 상부 연결에지(20U)와 같은 근접 단부로부터 거의 동일한 거리인 축방향 위치의 대략 균형을 이룬 상태 사이에서 전환된다. 이러한 효과를 달성하기 위해, 평균의 슬리브 길이는 비교적 높은 상대적인 유전 상수의 기초 코어 물질인 경우에 발룬이 안테나의 작동 주파수의 λ/4의 영역에서 평균 전기장을 갖도록 하는 길이이다. 안테나의 코어 물질이 단축 효과를 가지고 내부 도전체(18)를 둘러싸는 환형 공간이 비교적 작은 유전 상수를 갖는 절연 유전성 물질(17)로 채워지므로, 슬리브(20)의 말단의 피더 구조물은 짧은 전기장을 갖는다. 따라서, 피더 구조물(16, 18)의 말단부에서의 신호는 적어도 대략적으로 균형을 이룬다.

슬리브(20)에 의해 형성된 트랩은 요소들(10A 내지 10D) 사이의 전류를 위해 연결에지(20U)를 따라 환형 경로를 제공하여서 전기장이 서로 다른 2개의 루프, 즉 짧은 요소(10A, 10C)에 대한 제1 루프 및 긴 요소(10B, 10D)에 대한 제2 루프를 효과적으로 형성한다. 4갈래형의 공진에서 최대 전류 및 최대 전압은 요소(10A 내지 10D)의 단부 및 연결에지(20U)에 존재한다. 에지(20U)는 슬리브(20)에 의해 만들어진 대략 1/4 파장의 트랩으로 인해 그 기단 에지에 접지 커넥터로부터 효과적으로 절연된다.

안테나는 1575 MHz의 대역에서 원형 분극 방사를 위해 주요한 4갈래형의 공진 주파수를 가지며, 공진 주파수는 안테나 요소의 유효 전기장에 의해 측정되며 또한 그 폭에 의해 더 작은 정도까지 측정된다. 또한, 소정의 공진 주파수에 대한 요소의 길이는 코어 물질의 상대적인 유전 상수에 좌우되며, 안테나의 치수는 공기 코어식의 유사하게 구성된 안테나에 비하여 상당히 감소된다.

코어(12)용으로 바람직한 물질은 지르코늄-티타네이트(zircoium-titanate)기 물질이다. 이 물질은 35를 초과하는 상대적인 유전 상수를 가지며 온도를 변화시켜도 치수적 및 전기적으로 안정한 것으로 알려져 있다. 유전 손실은 무시해도 된다. 코어는 압출 또는 프레싱에 의해 만들어질 수도 있다.

안테나 요소(10A 내지 10D, 10R 내지 10DR)는 코어(12)의 외부 원통면 및 단부면에 접합된 금속 도전체 트랙이며, 각각의 트랙의 폭은 그 작동 길이에 걸쳐 그 두께의 적어도 4배이다. 트랙은 코어(12)의 표면을 금속층으로 먼저 도금한 다음 인쇄회로기판을 식각하기 위해 사용된 것과 유사한 감광층에 적용된 형태에 따라 코어를 노출시키기도록 금속층을 선택적으로 식각한다. 모든 경우에, 치수적으로 안정한 코어의 외부에 일체의 층으로서 트랙을 형성하면 치수적으로 안정한 안테나 요소를 갖는 안테나가 된다. 나선형 트랙부의 원주 간격은 그 폭보다 더(바람직하게는 2배 이상) 크다.

허용 가능한 이득과 함께 양호한 전방 대 후방 비율을 갖는 방사 형태를 달성하기 위해, 그리고 요구되는 작동 주파수에서 이 방사 형태를 달성하기 위해 도 1에 도시되고 전술한 바와 같은 안테나는 도 2b에 도시된 바와 같이 구멍을 형성하도록 도전성 트랙으로부터 제거되는 절단 공정을 거쳐야 한다. 구멍(26A, 26B, 26C, 26D)은 작동 주파수에서 최소 전압이 존재하는 연결 트랙부들(10AR, 10BR, 10CR, 10DR) 내에 각각 형성된다. 이러한 트랙부들이 동일한 평면에 있으므로, YAG 레이저를 사용하여 트랙의 도전성 물질을 식각하기 위해서는 요구되는 위치의 트랙 상에 레이저 비임을 집중시키는 것이 비교적 간단하다. 각각의 구멍은 각각의 트랙(10A, 10AR, 등)의 고유 인덕턴스를 구멍의 면적에 따른 정도까지 증가시킨다. 본 출원인은 구멍의 폭(즉, 트랙을 가로지른 구멍의 폭)이 증가됨에 따라 증가된 인덕턴스가 증가 비율에 있어 비선형적으로 증가함을 발견하였다. 구멍의 길이에 따라(즉, 트랙의 종방향으로) 증가된 인덕턴스의 변동은 대략 선형적인 관계이다. 이러한 관계는 필요하다면 인덕턴스를 거칠고도 미세하게 조절하는 것을 허용한다.

안테나가 작동하는 방식과 구멍의 영향에 대한 보다 충분한 이해는 도 4의 선도를 참조하면 얻게 될 것이다. 도 4는 슬리브(20)의 림(20U)에 인접한 나선형 트랙부(10A, 10B, 10C, 10D)의 무선 주파수 전류(즉, 안테나에 그 피더 구조물(16,18)을 통해 요구되는 작동 주파수를 포함하는 대역에 걸쳐 통과하는 주파수 신호를 공급하는 동안의 나선형 트랙부(10A 내지 10D)의 근접 단부의 전류)를 관측함으로써 얻어진다. 도 4에는 전류의 위상을 나타내는 4개의 자취와 전류의 진폭을 나타내는 4개의 자취가 있으며, 각각의 위상 자취와 진폭 자취는 트랙부들(10A 내지 10D) 중 하나와 합체된다. 위상 자취는 도면부호(30A, 30B, 30C, 30D)로 표시되어 있으며, 진폭 자취는 도면부호(32A, 32B, 32C, 32D)로 표시되어 있다. 완성을 위해, 9번째의 자취(34)는 공급원 단부에서 피더 구조물을 조사하는 삽입 손실을 표시한다.

도 4의 선도는 2개의 결합된 정점을 갖는 주요 공진을 나타낸다. 짧은 트랙(10A, 10C)에 대응하는 진폭 자취(32A, 32C)는 중심의 공진 주파수의 고주파수 측에 정점을 가지지만, 진폭 자취(32B, 32D)는 저주파수 측에 정점을 가짐을 알 수 있을 것이다. 4개의 진폭 자취의 교차점은 중심 주파수를 한정하는데 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이며, 도 4에 점선(36)으로 도시되어 있다. 4개의 전류 위상 자취(30A 내지 30D)를 참조하면, 피더의 외부 스크린에 연결된 트랙에 대응하는 자취(30A, 30B)가 공진의 영역에서 분기됨을 알 수 있을 것이다. 마찬가지로, 피더의 내부 도전체(18)에 연결된 트랙 내의 전류 위상에 대응하는 자취들(30C, 30D) 사이에도 분기가 있다. 원형 분극에 대한 방사 형태에서 양호한 전방 대 후방 비율을 얻기 위해 중요한 조건은 긴 트랙과 짧은 트랙의 각각의 신호간의 서로 다른 신호가 90°이거나 90°(λ/4)의 홀수 배이어야 한다는 것이다. 따라서, 도 4를 참조하면, 점선(36)으로 표시된 중심 주파수에서, 위상 자취(30A, 30B)로 표시된 위상 값은 가능한 한 90°만큼씩 차이가 나야 하며, 마찬가지로 자취(30C, 30D)로 표시된 위상 값도 또한 90°만큼씩 차이가 나야 한다.

물론, 점선(36)으로 표시된 중심 주파수는 안테나의 요구되는 작동 주파수에도 대응해야 한다.

안테나를 정렬하기 위해 하나 이상의 트랙(10A, 10AR 등)의 인덕턴스를 조정함으로써 전술한 위상 직교 및 중심 주파수를 달성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 중심 주파수에서 위상의 분기는 짧은 트랙(10A, 10AR, 10C, 10CR)의 인덕턴스를 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 중심 주파수는 전부 4개의 트랙의 인덕턴스를 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 구멍을 절단함으로써 제공된 조정 용이성을 충분히 사용하기 위해서는 요구되는 작동 주파수에서 최적 길이보다 전기적으로 더 짧은 트랙을 안테나가 갖도록 초기에 조정되어야 한다.

이러한 개념은, 본 발명에 따르면, 안테나의 전기적 변수(방사 요소의 신호 위상과 진폭 등)에 있어 요구되는 최적 값으로부터의 편차를 감소시키거나 제거하기 위해 자동화된 안테나 절단 공정에 대한 근거로서 사용될 수 있다. 이 방식에서는, 비용이 많이 들고 노동집약적인 제조 및 절단 방법을 사용하지 않고 초기에 공차가 작은 제조 공정을 사용하여 안테나를 비교적 비용이 적게 들게 제조하는 것이 가능하다.

위상과 진폭 측정을 수행하기 위한 검사 장치는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 요구되는 작동 주파수의 영역의 위상과 진폭을 관측하기 위해, 안테나(40)는 방사상 트랙(44A, 44B, 44C, 44D) 상에 미끄럼 가능하게 장착된 프로브(42A, 42B, 42C, 42D)에 의해 형성된 별모양의 프로브 배열의 중심의 검사 위치로 이동된다. 검사 위치에서, 안테나(40)는 요구되는 높이 및 회전 방향에 위치되므로(안테나 단부면의 에지들 중 하나에 절개된 노치(미도시)에 의해 가능하게 됨), 프로브(42A 내지 42D)가 트랙(10A, 10AR 내지 10D, 10DR)의 근접 단부와 정렬되는데, 즉 발룬 슬리브(20)(도 1 참조)의 림(20U)에 인접하게 된다. 안테나(40)의 공급 구조물은 검사 유닛에서 통과하는 주파수 알.에프.(r.f.) 공급원의 출력부(48)에 근접하게 연결된다.

도6을 참조하면, 각각의 프로브(42)는 동축 케이블(52)의 내부 도전체에 연결된 중심 도전체(50)를 갖는 용량성 프로브이며, 그 스크린은 검사 조립체에 접지되어 있다. 중심 도전체(50)는 케이블(52)로부터 돌출하지만 중심 도전체의 단부를 지나 소정의 거리(통상 0.5mm 보다 작음) 만큼 연장된 소성의 유전성 팁(53)에 의해 둘러싸여 있으므로, 각각의 프로브(42A 내지 42D)는 각각의 나선형 트랙부(10A 내지 10D)로부터 소정의 간격으로 이격된 중심 도전체(50)의 팁을 구비한 안테나(40)의 외면과 접촉하게 된다. 따라서, 각각의 중심 도전체(50)는 합체된 트랙에 용량적으로 연결되며, 트랙 내의 전류를 나타내는 신호를 그 합체된 케이블(52) 및 검사 유닛(도 5 참조)의 각각의 측정 입력부(54A, 54B, 54C, 54D)로 전송한다.

도 5에서, 2개의 프로브(42A, 42B)는 안테나(40)와 접촉하는 작동 위치에 있는 것으로 도시된 반면, 다른 2개의 프로브(42C, 42D)는 하나의 안테나가 다른 하나의 안테나와 결합될 때 적용되는 위치로 수축된 것으로 도시되어 있음을 알 수 있을 것이다. 각각의 프로브(42A 내지 42D)는 수축 위치와 작동 위치 사이에서 자동적으로 이동하도록 피스톤 장착되어 있다.

검사 과정 중에, 모두 4개의 프로브(42A 내지 42D)는 안테나(40)와 접촉하게 되며, 통과된 무선 주파수 신호는 검사 유닛(56)의 출력부(48)로부터 안테나에 인가되며, 입력부(54A 내지 54D)에 수신된 프로브 신호는 관측된다. 중심 주파수는 진폭 특성(도 4를 참조하여 전술한 바와 같음)의 교차점을 측정함으로써 계산되며, 다음으로 이 주파수에서의 각각의 신호의 위상 값은 직교부로부터의 편차를 측정하기 위해 판독되며, 데이터 세트는 판독부로부터 발생되며, 이 데이터 세트로부터 요구되는 구멍 크기가 계산될 수 있다. 다음, 레이저(미도시)는 전술한 바와 같이 안테나의 노출된 말단면 내에 구멍을 식각하며, 이 때 위상 직교부와 중심 주파수가 특정 한계치 내에 들어가는지를 검사하기 위해 다른 데이터 세트가 발생될 수 있다.

사실상, 검사 유닛은 4개의 진폭 경로의 가장 근접한 수렴을 나타내는 교차 주파수를 계산하고, 대응하는 주파수를 표시하고, 위상차를 계산하기 위해 이 주파수에서 4개의 위상 값을 판독한 다음, 정확한 위상 직교부에 대하여 요구되는 주파수(이 경우에 1575.5 MHz의 GPS 주파수)로 교차 주파수를 전이시키기 위해 각각의 트랙에 대하여 요구되는 추가 컨덕턴스를 계산한다. 이것은 각각의 트랙에 대하여 L×C (inductance × capacitance) 계산함으로써 실행된다.

다음, 요구되는 구멍 크기가 계산되며, 레이저가 구멍 또는 구멍들을 식각하도록 제어된다.

다음, 안테나는 마무리 공정으로 이송되기 위해 도 5에 도시된 검사 위치로부터 자동적으로 제거될 수 있다.

전술한 검사 중에 프로브가 안테나 특성에 실질적으로 영향을 주지 않게 하기 위해서는, 안테나 코어의 상대적인 유전 상수가 적어도 10이며, 바람직하게는 35 이상인 것이 양호하다.

용량성 프로브는 상당히 인접한 범위의 대표 신호를 포착하므로 각각의 트랙 내의 전류에 대응하는 신호를 제공할 수 있다. 이것은 전술한 위상 관계에 따라 떨어진 범위의 형태를 삭제한다.

물질의 제거는 정밀한 치수 제어를 제공하기 위해 실질적으로 용융시키지 않고 금속을 제거하는 펄스식 YAG 레이저에 의해 실행되는 것이 바람직하다.

트랙부(10A 내지 10D)의 인접 단부에서와 같이 교번하는 위치의 트랙 내에 구멍을 형성하는 것이 가능하므로, 교번하는 프로브 위치를 제공하는 것이 선택된다.

본 발명은 4갈래형 안테나를 제조하는 방법에 관하여 설명되었지만, 이 방법은 유전적으로 장착되는 다른 와이어 안테나(즉, 간격이 더 좁은 도전체를 갖는 안테나)에도 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 안테나 제조방법에 의하면, 전자기적 무반향실에서 개별적인 검사를 하지 않고 또한 과도한 수동 조정 없이 대량 생산에 있어 안테나를 절단하는 것이 가능하다.

Claims (21)

1. 유전성 기판 상에 위치된 다수의 나선형의 도전성 방사 트랙들을 포함하며 200 MHz 이상 주파수에서 원형 분극 방사하는 4갈래형 안테나를 제조하는 방법에 있어서,

   안테나의 적어도 하나의 전기적인 변수를 관측하는 단계;

   관측된 변수를 소정 값에 근접하게 하여 트랙의 인덕턴스를 증가시키기 위해 적어도 하나의 트랙으로부터 도전성 물질을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 도전성 물질은 트랙 내의 구멍의 양측면 상에 트랙의 에지를 그대로 두면서 트랙 내의 구멍을 레이저 식각함으로써 트랙으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판이 원통형이며 트랙이 기판의 원통면 상의 부분과 원통 축에 직각인 기판의 편평한 표면, 예를 들어 단부면을 포함하는 안테나를 제조하기 위하여, 도전성 물질은 편평한 표면에 위치된 트랙부 또는 트랙부들로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원통형 기판의 표면에 위치된 복수의 나선형 트랙부와 나선형 트랙부를 축방향 피더에 연결하도록 기판의 편평한 단부면에 위치된 복수의 개별적인 연결 트랙부를 갖는 안테나를 제조하기 위하여, 물질 제거 단계는 적어도 하나의 연결 트랙부 내에 절개부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 관측 단계는 안테나를 무선 주파수 공급원에 연결하는 단계와, 프로브를 소정의 위치에 트랙과 병렬 배치하는 단계와, 무선 주파수 공급원이 작동될 때 상이한 개별적인 트랙과 결합된 프로브에 의해 포착된 신호의 적어도 상대적인 위상을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 프로브는 개별적인 트랙에 용량적으로 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 무선 주파수 공급원이 안테나의 원하는 작동 주파수로 조정될 때 프로브는 최소 전압의 위치에 대응하는 트랙부와 정렬되게 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 프로브는 나선형 트랙의 단부와 정렬되게 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 트랙이 공급 위치에 인접한 제1 단부와 상기 공급 위치로부터 이격된 대향의 제2 단부를 갖는 안테나를 제조하기 위하여, 물질 제거 단계는 제1 단부에 절개부를 형성하는 단계를 포함하고, 관측 단계는 프로브를 제2 단부와 병렬되게 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 관측 단계의 결과에 응답하여 자동적으로 계산되는 트랙의 방향에 가로지르는 소정의 폭을 갖는 직사각형의 구멍을 각각의 영향을 받은 트랙 내에 형성함으로써 물질이 트랙으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 구멍의 폭과 길이는 상기 관측 결과에 응답하여 가변되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 관측 단계는 안테나의 원하는 작동 주파수를 포함하는 주파수 범위에 걸쳐 통과된 주파수 신호를 안테나에 공급하는 단계와, 방사 트랙 내의 신호의 상대적인 위상과 진폭을 관측하는 단계와, 위상 직교가 발생하는 주파수를 원하는 작동 주파수에 보다 가깝게 하기 위해 적어도 2개의 트랙으로부터 도전성 물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 관측 단계는 안테나의 원하는 작동 주파수를 포함하는 주파수 범위에 걸쳐 통과된 주파수 신호를 안테나에 공급하는 단계와, 90°부근의 중심 공진 주파수에서 관측된 위상들 사이에 차이가 있게 하기 위해 방사 트랙 내의 신호의 상대적인 위상과 진폭을 관측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 유전성 기판 상에 위치된 다수의 나선형의 도전성 방사 트랙들을 포함하며 200 MHz 이상 주파수에서 원형 분극 방사하는 4갈래형 안테나에 있어서,

    적어도 하나의 트랙은 트랙의 인덕턴스를 증가시키는 소정 크기의 절개부를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나.
15. 제14항에 있어서, 절개부는 트랙의 대향 에지들 사이에 위치된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 기판은 10보다 큰 상대적인 유전 상수를 갖는 고체 유전성 물질로 형성된 안테나 코어를 포함하고, 트랙은 주요 부분이 코어의 고체 물질에 의해 점유된 내부 체적을 한정하도록 배열되고, 기판은 상기 트랙을 지지하는 편평한 표면부와 만곡된 외부 표면부를 구비하고, 각각의 상기 절개부는 개별적인 트랙이 편평한 표면부 상에 놓이는 곳에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
17. 제14항에 있어서, 10보다 큰 유전 상수를 갖는 유전성 물질로 형성된 원통형 코어를 포함하고, 코어는 안테나의 축을 한정하며 원통형 외부 표면과 한 쌍의 단부면을 구비하고, 트랙은 원통형 표면 상에 축방향으로 동일하게 연장된 외부와 이 외부를 단부면 상의 축방향 공급 지점에 연결하기 위해 단부면들 중 하나 위의 연결부를 포함하고, 안테나는 상기 하나의 단부면으로부터 다른 하나의 단부면으로 코어를 통과하는 축방향 공급 구조물 및 단부면들 사이에의 축방향 위치에 있으며 외부 트랙부에 연결된 림까지 상기 다른 하나의 단부면 상의 피더 구조물로부터 연장되며 코어를 둘러싸는 도전성 발룬 슬리브를 더 포함하고, 각각의 절개부는 슬리브 림에 인접한 연결 위치에서 개별적인 트랙의 연결부 또는 개별적인 트랙의 외부에 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
18. 제17항에 있어서, 외부 트랙부는 2쌍의 나선부를 포함하고, 하나의 쌍의 나선부는 다른 하나의 쌍의 나선부와 상이한 전기장을 가지고, 적어도 하나의 쌍의 각각의 트랙은 절개부를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나.
19. 제18항에 있어서, 각각의 절개부는 개별적인 트랙의 연결부 내의 소정 크기의 구멍인 것을 특징으로 하는 안테나.
20. 4갈래형 안테나를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은 도면을 참조하여 본 명세서에 설명된 것과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
21. 본 명세서에 설명되고 도면들 중 도 2b에 도시된 것과 동일하게 구성되고 배열된 4갈래형 안테나.