KR20020022071A - 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 2개 또는 그 이상의 반사기(13) 특히 2중편파반사기(二重偏波反射器)(13, 13)와 적어도 한개의 추가 수동전도결합소자(受動傳導結合素子) (17)를 포함하는 안테나에 관한 것이다. 본 안테나는 그의 최장확장방향의 감결합소자(decoupling element)(17) 또는 적어도 그이 최장확장방향을 가진 감결합소자 (17)의 한 성분은 전자파(電磁波)의 전파방향 및 / 또는 반사기(5)평면에 대하여 수직으로 확장되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

안테나{ANTENNA}

적어도 2개 즉 다수의 제공된 방사기를 가진 안테나에 있어서 상이한 방사기간에 가급적 고도의 감결합을 목표로 하는 것이 공지되어있는 정도로 중요하다. 그 중에서도 특히 2중편파방사체 또는 배열에 있어서 한 편파(偏波)의 방사기와 이에 대하여 수직인 편파의 방사기사이에 고도의 감결합(減結合=decoupling)이 바람직하다. 이러한 배열은 예컨대 EP 0 685 900 A1 또는 1970,만하임/비엔나/쥬리히 문헌센터의 선 공개 "안테나" 제2편 47 내지 50페이지에 걸쳐 공지되어 있는 바와 같이 예컨대 쌍극자(dipole), 슬롯(slot) 또는 평면방사기소자로 구성 가능하다. 이에 의하면 예컨대 다이폴정방형형태 또는 다이폴교차를 가진 수평편파의 원형방사기가 공지되어 있으며 이는 양 90°의 공간적으로 편위되어 있는 시스템사이에서 하나의 결합(coupling)을 가지고 있다.

지향성의 제고를 위하여 이러한 방사기는 일반적으로 반사기앞에 배열된다. 이와 동시에 특히 직교편파를 가진 방사기간의 양호한 감결합은 어레이(array)에 의한 배열 그 중에서도 특히 반사기의 영향에 의하여 악화되는 것이 단점으로 드러나 있다.

이러한 상기 단점을 보완하기 위하여 이미 이에 대한 감결합소자가 제안되어 있다.

공개되어 있는 DE 196 27 015 A1에 따라서 방사기간에는 스트립 또는 교차형의 감결합장치배열이 제안되어 있으며 그 중에서도 특히 스트립을 사용할 경우에는 이것은 2개의 서로 편위되어 배열되어 있는 안테나배열의 안테나장치의 연결선에 따라서 배열되어 있다. 이에 반하여 선행 공지되어 있는 해결과 반대로 이러한 스트립은 2개의 안테나배열의 연결방향에 대하여 횡방향으로 배열되어 있지 않고 2개의 인접한 안테나장치간의 연결선에 대하여 평행하다.

선행 공개된 DE 198 21 223에 따라서 감결합소자로서 수동스트립배열이 제안되고 있는데 이는 각각 2개의 편위되어 있는 안테나배열방법에 따라 배열되어 있는 안테나장치간의 이들 사이의 중앙에서 방사기의 설치방향에 대하여 횡방향으로 배열되어 있거나 또는 한편으로 설치방향에 대하여 평행함과 동시에 방사기로부터 측면으로 배열되어 있다. 이러한 배열은 이에 관해서 이미 개별 감결합소자를 프레임방법에 따라서 개별안테나의 측면에 따른 배열을 동시에 제안한 선 공개 미국특허제3,541,559호와 일치한다.

GB 2 171 257A에서는 또한 한 가지 안테나배열이 공지되어 있는데 이에 의하면 다수의 서로 수직으로 배열되어 있는 다이폴(dipole)위로 돌출한 소자가 배열되어 있어서 다이폴간의 감결합의 개선에 기여하는 것으로 되어 있다. 이러한 문헌에 공지되어 있는 이러한 안테나배열은 물론 스트립선로(strip line)방식으로 구성되어 있다.

본 발명은 청구범위 제1항의 상위개념에 따르는 적어도 2개의 제공된 방사기를 가진 안테나에 관한 것이다.

도 1a: 그사이에 위치한 발명에 따른 감결합소자를 가진 2개의 수직부착방향으로 서로 대하여 편위배열 되어있는 다이폴의 평면약도;

도 1b: 도 1의 화살표에 따르는 도 1에 의한 실시예의 측면약도;

도 2: 안테나의 변종실시예의 평면도;

도 3: 교차다이폴에 의한 발명의 기타 변종실시예;

도 3a: 도 3에 의한 실시예의 투영도;

도 3b: 도 3에 의한 실시예의 평면도;

도 3c: 도 3의 화살표 2에 따른 도 3 내지 3b에 의한 실시예의 측면약도;

도 4: 다일폴정방형의 경우에 대한 발명의 변종실시예;

도 5: 2개의 서로 대하여 편위되어 배열되어 있는 교차다이폴을 가진 발명에 따르는 안테나;

도 6: 2개의 서로대하여 편위배열되어 있는 다일폴정방형에 따른 발명의 기타 실시예;

도 7내지 10: 한 감결합소자에 대한 상이한 형태의 상치한 측면도.

본 발명의 과제는 적어도 2개의 공급된 방사기를 가진 안테나, 특히 안테나배열 및 이와 동시에 그중에서도 특히 2중편파안테나배열에 있어서 몇 개의 방사기의 감결합의 재 개선의 가능성을 가능하도록 하는 데 있다.

본 과제는 발명에 따른 청구범위 제1항에 기술된 특징에 따라 해결된다.

본 발명의 유리한 형태는 제 종속청구항에 기술되어 있다. 모든 선행기술의 선행공개와는 달리 전자파의 전파방향에서 그의 주확장방향 즉 그의 최장확장 및 / 또는 반사기에 대하여 수직인 그의 최장확장으로 배열되어 있는 전도성감결합소자사용의 권장을 하는 것은 특이한 것으로서 의외의 것으로 표현되어야 한다. 동시에 본 배열은 전자파의 확장방향과 정확히 일치하거나 또는 반사기표면에 대하여 정확히 수직이 되어선 안 된다. 발명에 따라서 특히 스트립형태로 되어 있는 감결합소자는 전자파의 확장방향의 한 성분과 즉 그중에서도 특히 반사기판평면에 대하여 수직으로 배열되어 있으며 적어도 이러한 성분은 이에 대하여 수직인 성분에 대하여 큰 값을 나타내는 것으로만 되어 있다. 전자파의 스트립형 형태인 경우에 이것은 환언하면 감결합소자의 길이확장과 반사기판평면에 대한(즉 전자파의 확장방향에 대한) 수직선간의 각도는 45°이하인 것이라고 할 수 있다.

본 발명에 따른 시스템과 이것은 특히 의외의 것으로-즉 그중에서도 특히 교차다이폴 또는 적어도 하나의 다이폴정방형을 포함하는 2중편파안테나에 있어서 특히 결정적인 중요한 이점을 제시하고 있다. 이에 반하여 GB 2 171 257 A에 공지되어 있는 결합소자는 그밖에 인접한 편파의 다이폴배열만이 관계된다.

발명에 따라서 환언하면 각각의 2개 서로 수직인 편파에 관계되며 이 경우에 있어서 감결합이 가능할 수도 있는 서로 수직으로 위치한 방사기가 전혀 감안되어 있지 않은 것이 우세하다. 기타 선행기술과의 차이는 2중편파안테나에 있어서 2개의 분리된 입력의 사용이 가능하며 그사이에서 하나의 감결합(또는 절연)을 측정해야 하는 한편에 한 개만의 편파를 가진 낮은 배열로 감결합을 개선함으로서 측정할 수 없다는 데 있다( 물론 한 개의 입력만이 존재하기때문에).

상기와 같이 본 발명에 따르는 감결합소자는 특히 스트립형 및 / 또는 원추형으로 되어 있다.

본 발명에 따르는 감결합소자는 이 때 예컨대 2개의 방사기사이 예컨대 2개 또는 다수개의 수직편파 또는 수평편파방사기 사이에서 편파되어 있는 방사기는 각각 이러한 방사기의 연결도선 영역내에서 배열이 가능하다.

예컨대 교차다이폴인 경우에 있어서 반사기판에 특히 수직으로 자리 잡은 발명에 따른 감결합소자는 개별 다이폴1/2사이의 직접영역내에서 즉 위에서 보아 교차다이폴배열의 반각에서 배열이 가능하다.

이와 똑 같이 발명에 따른 감결합소자의 하나 또는 다수는 예컨대 다일폴정방형에서 다일폴정방형내에 배열이 가능하며 이 경우에 다시 특히 다일폴정방형의 반각상에 배열가능하다.

본 발명에 따른 스트립형의 감결합요소는 이미 상세히 설명한 바와 같이 전자파의 확장방향 및 / 또는 반사기평면에 대하여 수직으로 그의 최대길이방향확장또는 성분으로 뻗어 있다. 이와 동시에 감결합소자는 예컨대 원형 또는 규칙적인 또는 불규칙적인 다각형 예컨대 4각형이나 6각형단면등을 가진 동일한 형단면이나 상이한 단면형태를 가질 수 있다.

단면은 이 때 한편으로 또한 발명에 따른 감결합소자의 길이에 걸쳐서 다를 수 있다. 또한 단면적은 회전대칭이 아니고 예컨대 2개의 서로 대하여 수직으로 되고 반사기면에 대하여 평행인 부분에 따라서 상이한 길이확장을 가지는 것이 가능하다.

끝으로 본 발명에 따르는 감결합소자는 그중에서도 특히 그의 반사기판과 마주하고 있는 단부에서 돌출형 또는 돌기를 구비하고 있으며 이는 감결합요소의 수직확장성분에 대하여 횡방향 및 이에 따라 전자파의 확장방향에 대하여 횡방향과 / 또는 반사기판의 평면에 대하여 평행하게 확장가능하다.

본 발명은 다음의 실시예에 의하여 보다 상세히 설명하며 개별 도면의 내용은 다음과 같다:

다음에 도 1a와 1b를 참조하면 여기 평면약도에서 적어도 2개의 방사기(3) 즉 각각 2개의 다이폴1/2(13)을 가진 2개의 다이폴방사기(3a)로 이루어진 2개의 방사기(3)를 가진 안테나(1)가 도시되어 있다. 이것은 반사기(5)앞 또는 반사기판(5)앞에서 이에 대하여 적당한 거리에서 도 1에 의한 실시예에 따라 배열되어 있다. 도 1b에 의한 측면약도에 따라서 각각의 이에 부수되는 평형회로(7)를 볼 수 있으며 이에 대하여 다이폴1/2(13)은 반사기판(5)에 대하여 마주하고 있다.

다이폴방사기(3a)는 그의 다이폴1/2(13)과 도시되어 있는 실시예에서 연결선 (11)상에서 편위되어 서로 마주보고 배열되어 있다.

양 방사기(3)사이에는 도시되어 있는 실시예에서 전자파의 확장방향에 대하여 평행하게(즉 관찰면 또는 도면에 대하여 수직으로 원방영역에서) 즉 동시에 또한 반사기(5)의 평면에 대하여 수직으로 발명에 따른 감결합소자(7)가 배열되어 있으며 이는 도시되어 있는 실시예에서 스트립형 및 단면에서 6각 즉 규칙적인 6각방식에 의하여 구성된 감결합소자(17a)로 구성되어 있다.

이렇게 구성된 감결합소자(17 또는 17a)는 그의 발(foot)(21)에서 반사기(5)와 전도되도록 연결 예컨대 직류전도적 또는 용량적으로 연결되어 있다.

스트립형소자의 길이 즉 그의 확장방향은 이렇게 구성되어 있는 안테나(1)의 전자파의 확장방향에 대하여 평행 즉 반사기(5)에 대하여 수직이며 특히 안테나의 전달주파수대역의 파장의 0.05배 내지 1배이다.

스트립형소자의 직경은 동시에 기타 영역에서 다를 수 있으며 특히 전달할 파장의 약 0.01배 내지 0.2배이다.

도 2에 의하여 2개의 도 1과 다른 방사기 사이의 상이한 방사기의 설치가 가능한 것을 도시하고 있다. 도 2에서는 각각 쌍으로 감결합소자의 상하부의 평행배열로 자리잡은 각각 2개의 다이폴방사기가 존재한다. 동시에 도 1b에 의한 실시예에 대하여 묘사되어 있는 바와 같이 도 2의 화살표 2에 따라 측면도가 나타난다.

도 3에 및 도 3a 내지 3c에 의한 실시예의 경우에 2개의 교차폴(3b)에 함께 첨가되어 있는 다이폴방사기를 포함하는 안테나(1)가 도시되어 있다. 위에서 보아 십자형으로 배열되어 있는 다이폴방사기의 경우는 교차다이폴(3b)영역에 존재하는 각각의 이에 대응하는 감결합소자(17, 17a)가 배열되어 있다. 여기에 환언하면 교차다이폴을 가진 2중편파안테나배열이 존재하며 특히 의외적인 것은 감결합원리가 이미 이러한 교차다이폴에서 작동한다는 점이다. 교차다이폴(또는 예컨대 다일폴정방형)인 경우에 일반적으로 공지되어 있는 바와 같이 즉 2개의 분리된 입력이 그의감결합(또는 절연)사이에서 측정이 가능한 제어를 위하여 사용되며 본 발명에 따르는 감결합장치의 사용은 이러한 방법으로 입증이 가능하다. 이와 동시에 또한 의외적인 것은 감결합소자의 발명에 따르는 원리 또한 비대칭배열을 사용할 때 즉 예컨대 도 3내지 3c에서는 양 감결합소자중의 어느 하나만이 작동한다는 점이다.

도 4에 따르는 실시예에서는 평면도에서 다일폴정방형(3c)이 반사기(5)앞에서 이에 대응하는 거리로 도시되어 있으며 교차다이폴(3c)영역에서 반각선(27)상에 있는 2개의 감결합소자(17, 17a)가 도시되어 있으며 각각은 다일폴정방형의 정점 (29)과 다일폴정방형의 중점(31)사이의 영역에 있는 것이 도시되어 있다.

도 5에 따르는 실시예에서는 2개의 수직으로 서로 겹쳐 배열된 방사기장치가 수직의 반사기(5)앞의 2개의 십자방사기(36)형태로 도시되어 있으며 수직부착선 또는 연결선(11)상에서 중안에 발명에 따른 감결합소자(17, 17a)가 도시되어 있어서 동시에 다시 방사기의 전자파확장방향에 대하여 평행 환원하면 반사기(5)의 평면에 대하여 수직으로 뻗어 있다.

도 6에 따르는 실시예의 경우에는 도 4에 의하여 도시되어 있는 2개의 다일폴정방형(3, 3c)이 반사기앞에서 수직연결축(11)에 따라서 수직간격으로 배열되어 있으며 더욱이 각각 2개의 다일폴정방형내부에 이에 따라 도 4에 의하여 설명한 감결합소자(17, 17a)와 함께 배열되어 있다. 추가로 도시되어 있는 실시예에서 수직연결선(11)에 따라서 형성되어 있는 다일폴정방형(3c)의 2개의 차례로 지정한 정점(35)사이에는 중앙에서 반사기(5)에 대하여 수직인 제5의 스트립형 감결합소자가 도시되어 있다.

안테나장치의 일반적인 구조와 이에 대한 감결합소자(17, 17a)의 사용은 다양한 안테나타입에 대하여 명시되어 있다. 여기에 또한 임의의 기타 안테나의 변형 즉 그중에서도 특히 다른 안테나타입과 상이한 방사기의 구조와 배열을 감안할 수 있으며 이 경우에 모두 설명한 감결합소자(17, 17a)의 적용이 가능하다.

도시되어 있는 실시예와 달리 감결합소자(17, 17a)는 광범위한 범위에 걸쳐서 다른 형태로도 특히 다른 단면으로도 가능하다. 감결합소자(17,17a)의 단면은 예컨대 n다각형, 원형, 타원형 부분적으로 요철의 연속적인 주위부분형 또는 기타방식에 의해서도 구성가능하며 이렇게 형성되어 있는 감결합소자(17, 17a)의 전체길이확장 또는 반사기(5)에 대하여 수직 또는 및 / 또는 안테나(1)의 전자파확장방향에 대하여 평행인 그의 확장성분은 일정한 크기를 가지고 있으며 이는 반사기(5)의 평면에 대하여 평행인 임의의 횡방향의 횡단면 크기보다 크다. 이와 같이 확장방향에 대하여 횡방향인 또는 반사기(5)에 대하여 평행인 횡단면은 감결합소자(17, 17a)의 길에 걸쳐서 이러한 확장크기에 의하여 변할 뿐 아니라 형상에 의해서도 변화한다. 그중에서도 특히 감결합소자(17, 17a)의 상부에 위치한 단부에서 즉 그의 반사기(5)위의 발(21)과 마주대하여 또 다른 구조요소 예컨대 원추형 또는 구형부착물의 정부 또는 비대칭돌기, 각목형부착물등의 설치를 감안할 수 있으며 이러한 부착물은 반사기(5)에 대하여 평행 또는 전자파의 확장방향에 대하여 횡방향에 따라서 일정한 크기를 가지며 이것은 즉 반사기(5)에 대하여 수직인 전자파의 확장방향에 따라 확장성분보다 짧다.

그로부터 발명에 따르는 감결합소자(17)의 주확장방향(25)(도 1a)은 즉 반사기(5)의 평면에 대하여 수직으로 반사기(5)의 평면에 대하여 45°이상 특히 90°에이르기까지의 각도범위내에서 감안되어 있다.

도 7에 의하여 감결합소자(17)에 관한 기타 변형가능성이 도시되어 있다. 도 7은 동시에 단면도로서 언급한 바와 같이 경사지게 즉 반사기판(5)의 평면에 대하여 수직이 되지 않도록 배열이 가능한 반사기평면(5) 및 이 위에 위치한 감결합소자(17)를 도시하고 있다. 각도() 즉 감결합소자(17)의 확장방향(43)에 대하여 반사기(5)의 평면상의 수직선(41)에 의하여 형성되어 있는 각도()는 이 때 45°보다 작고 특히 30°또는 15°보다 작으며 특히 평탄한 0°이다. 반사기(5)의 평면에 대한 법선(41)은 이 때 원방영역에서 전자파의 확장방향과 일치한다.

도 8에 의하여 감결합소자는 또한 그의 길이확장위의 높이에서 상이한 단면형과 단면치수를 가질 수 있음을 도시하고 있다.

도 9에 의하여 결합소자에는 그밖에도 감결합소자(17)의 그 밑에 있는 외부치수를 능가하는 돌기 또는 부착물(45)이 그중에서도 특히 감결합소자(17)의 상단부에서 형성가능함을 도시하고 있다. 도 9에 의하여 예컨대 구형돌기가 도시되어 있다.

도 10에 의하여 이에 반한 짧은 스트립형돌기(45)가 나타나 있는데 그의 최대 횡방향확장은 한편으로 감결합소자(17)의 전체높이보다 작다.

발명의 착상범위내에서 기타 임의의 변형은 이점에 있어서 가능하다.

Claims (22)

1. 적어도 하나 또는 다수의 그중에서도 특히 적어도 교차다이폴 또는 적어도 하나의 다일폴정방형의 형태의 2중편파방사기(13, 13)와 적어도 하나의 추가 수동전도결합소자(17)를 가진 안테나에 있어서 감결합소자(17)는 그의 가장 좁은 확장방향 또는 적어도 전자파의 확장방향에서 그의 최장의 확장방향을 가진 감결합소자 (17)의 한 성분을 가지며 / 또는 반사기(5)의 평면에 대하여 수직으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
2. 제1항에 있어서, 감결합소자(17)는 그의 발(foot)(21)에서 반사기(5)와 직류전도로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
3. 제1항에 있어서, 감결합소자(17)는 그의 발(foot)(21)에서 반사기(5)와 용량적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
4. 제1항 내지 3항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)의 확장길이 또는 전자파의 확장방향에 있어 또는 반사기(5)의 평면에 대하여 수직인 그의 성분은 방사기(3)에 의하여 송신 또는 수신된 전자파인 파장의 0.05배 보다 큰 것을 특징으로 하는 안테나.
5. 제1항 내지 4항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)의 확장길이 또는 전자파의 확장방향에 있어서 또는 반사기(5)의 평면에 대하여 수직인 그의 성분은 방사기(3)에 의하여 송신 또는 수신된 전자파인 파장의 1배보다 작은 것을 특징으로 하는 안테나.
6. 제1항 내지 5항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)의 직경은 작동파장의 0.01배보다 큰 것을 특징으로 하는 안테나.
7. 제1항 내지 6항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)의 직경은 작동파장의 0.2배보다 작은 것을 특징으로 하는 안테나.
8. 제1항 내지 7항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)의 확장방향에 대하여 횡방향 직경은 n다각형, 원형, 타원형 또는 불규칙한 형인 것을 특징으로 하는 안테나.
9. 제1항 내지 8항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)의 길이확장(43)과 전자파 또는 반사기(5)의 평면에 대한 법선(41)간의 각도()는 45°보다 작고 특히 30°, 15°그중에서도 특히 0°인 것을 특징으로 하는 안테나.
10. 제1항 내지 9항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)는 그중에서도 특히 그의 발(foot)(21)과 마주하고 있는 단부에서 감결합소자(17)의 그 밑에 있는 부분의 단면치수가 돌출한 부착물 또는 돌기(45)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
11. 제1항 내지 10항중의 어느 한 항에 있어서, 부착물 또는 돌기(45)는 볼 (ball)형이며 다각형 스트립형등의 종류에 따라서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
12. 제1항 내지 11항중의 어느 한 항에 있어서, 감결합소자(17)는 바(bar)형 또는 스트립형이나 또는 도파관(導波管)형으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
13. 제1항 내지 12항중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 감결합소자(17)는 2개의 인접한 방사기(3)사이에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
14. 제13항에 있어서, 연결선(11)상의 적어도 하나의 감결합소자(17)는 2개의 인접한 방사기(3)사이 특히 그의 중앙에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
15. 제1항 내지 14항중의 어느 한 항에 있어서, 교차다이폴(3b) 또는 다일폴정방형(3c)에 있어서 적어도 하나의 특히 적어도 2개의 감결합소자(17)가 교차다이폴또는 다일폴정방형영역내에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
16. 제15항에 있어서, 적어도 하나 또는 특히 적어도 2개의 감결합소자(17)는 교차다이폴(3b) 또는 다일폴정방형(3c)에 대한 반각선상에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
17. 제15항 또는 16항에 있어서, 적어도 특히 적어도 2개의 감결합소자(17)는 방사기의 중앙점사이의 반각선(27)상과 그의 외측경계전에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
18. 제1항 내지 17항중의 어느 한 항에 있어서, 방사기(3)는 수직편파, 수평편파, 직교편파의 전달을 위한 방사기 그중에서도 특히 다이폴방사기 또는 패치 (patch)방사기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
19. 제1항 내지 18항중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 감결합소자(17)를 포함하는 전체 안테나배열은 비대칭인 것을 특징으로 하는 안테나.
20. 제1항 내지 19항중의 어느 한 항에 있어서, 2중편파안테나에 속한 적어도 2개의 분리된 입구가 서로 간격을 두고 측정이 가능하도록 감결합되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
21. 제1항 내지 20항중의 어느 한 항에 있어서, 모든 결합소자(17)는 동일한 형태인 것을 특징으로 하는 안테나.
22. 제1항 내지 20항중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나 특히 다수의 결합소자(17)는 잔여결합소자(17)에 대하여 상이하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.