KR20040070316A - 강화된 대역폭 단일층 전류쉬트 안테나 - Google Patents

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KR20040070316A KR10-2004-7011099A KR20047011099A KR20040070316A KR 20040070316 A KR20040070316 A KR 20040070316A KR 20047011099 A KR20047011099 A KR 20047011099A KR 20040070316 A KR20040070316 A KR 20040070316A
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Abstract

본 발명은 방사소자들의 어레이(100)에 관한 것이다. 어레이 구성에서 제 1 평면(104)에 있는 제 1 복수개 안테나 소자들은 제 1 주파수 대역에서 작동되도록 구성된다. 어레이 구성에서의 제 2 복수개 안테나 소자들은 제 2 주파수 대역에서 작동되도록 구성되며, 또한 제 1 평면(104)에 위치된다. 제 1 유효 접지평면(112)은 제 1 복수개 안테나 소자들을 위해 제공되며, 제 2 유효 접지평면(114)은 제 2 복수개 안테나 소자들을 위해 제공된다. 제 1 복수개 소자들과 제 1 유효 접지평면(112)사이의 제 1 간격은 제 2 복수개 소자들과 제 2 유효 접지평면(114)사이의 제 2 간격과 다르다.

Description

강화된 대역폭 단일층 전류쉬트 안테나{ENHANCED BANDWIDTH SINGLE LAYER CURRENT SHEET ANTENNA}
위상어레이 안테나 시스템은 안테나 기술분야에서 잘 알려져 있다. 상기 안테나는 일반적으로 관련된 위상과 크기에 대하여 개별적으로 제어 가능한 복수개의 방사 소자(radiating elements)로 구성된다. 안테나의 어레이패턴은 각 개별적 소자의 외형 및 각 소자들간에 선택된 위상/크기 관계식들에 의해서 선택적으로 결정된다. 상기 안테나 시스템을 위한 전형적인 방사 소자는 다이폴, 슬롯 또는 기타 적합한 장치로 구성된다.
최근에, 어레이 응용에 적합한 새로운 평면형 안테나 소자들이 다양하게 개발되어 왔다. 상기 소자의 하나의 예가, 멍크(Munk) 등이 출원한 광대역 위상어레이 안테나 및 이와 관련된 방법이라는 제목의 미국 특허출원 제09/703,247호에 공개되어 있다(이하에서 "멍크"라 칭함). 멍크는 뛰어난 광대역 특성을 갖는 평면형 안테나-방사 소자를 공개하였다. 멍크는 인접한 다이폴 안테나 소자들의 대향단들 사이에 용량 커플링을 사용함으로써 뛰어난 광대역폭을 얻어냈다. 멍크 등의 설계를 갖는 안테나 소자로 9-to-1 배열을 갖는 대역폭은 성취될 수 있게 되었다. 분석결과, 추가적인 조정을 통해서 10-to-1 대역폭의 획득 가능성도 보여줬다. 하지만, 상기 특별한 설계는 그 한계를 갖고있다. 비록 멍크 등의 안테나 소자는 위상어레이 안테나에 대해서 매우 넓은 대역폭을 갖고 있지만, 10-to-1 를 초과하는 더 넓은 대역폭을 가진 위상어레이 안테나들에 대한 필요와 요구들은 여전히 계속되고 있다. 비교적 좁은 대역을 갖는 위상어레이 안테나의 대역폭을 증가시키려는 과거의 노력들은 주파수 범위를 다중대역으로 분할하는 기술을 포함하여 다양한 기술들을 사용하여 왔다.
예를들어, 웅 등이 출원한 미국특허 제5,485,167호는 다중층 다이폴 어레이를 사용한 다중-주파수 위상어레이 안테나에 관한 것이다. 웅 등이 출원한 상기 특허에는, 몇개의 다이폴쌍 배열층이 제공되며, 각각은 서로 다른 주파수대역으로 동조된다. 각 층들은 가장 높은 주파수 어레이가 다음으로 낮은 주파수 어레이의 앞에오는 식의 관계를 서로 가지면서 송/수신 방향을 따라 적층된다. 웅 등이 출원한 상기 특허에는, 그물망배치의 평행한 배선들로 구성된 고대역 접지 차단막이 고-대역 다이폴 어레이와 저-대역 다이폴 어레이사이에 위치된다.
웅의 다중층 접근방식은 두가지 결점을 갖고 있다. 이중층 접근방식은 그 내부에 포함된 다중층 안테나의 상호연결때문에, 소자들을 제조하고 연결시키는 것을 더욱 어렵게 만든다. 두번째로, 다중층 안테나에서, 상부소자는 하부(접지평면에 근접한)소자에 일정량의 방해물을 제공한다. 더군다나, 웅 등의 특허에서 설명된 종래의 다이폴어레이는 비교적 좁은 대역폭을 가지는 바, 그 최종적인 결과로, 이와 같은 구조는 충분히 넓은 광대역 어레이를 여전히 제공할 수 없었다. 따라서, 10-to-1 을 초과하는 대역폭을 갖도록 하는 광대역 어레이 안테나에 대한 개선이 계속해서 필요해 왔다.
본 발명은 어레이 안테나 분야와 관련이 있으며, 구체적으로는 초광대역폭을 갖는 어레이 안테나에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 특성과 장점들은 첨부된 도면을 참고로 하면 더욱 쉽게 이해가 될 것이며, 도면내에서 동일 참조번호들은 동일 구성요소들을 가리킨다.
도 1은 단일 고주파 클러스터를 갖는 이중-대역, 단일층 어레이에 대한 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 이중-대역, 단일층 어레이에 대한 상면도이다.
도 3은 복수개의 고주파 클러스터를 갖는 이중-대역 단일층 어레이에 대한 단면도이다.
도 4는 도 3에서의 어레이에 대한 상면도이다.
도 5는 이중-대역, 단일층 어레이의 양자택일적인 실시예에 대한 단면도이다.
도 6은 도 5에서의 어레이에 대한 상면도이다.
도 7은 고주파 및 저주파 소자들이 서로 인터레이스된 형태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1내지 도 6의 어레이들과 함께 사용되는 광대역 안테나 소자의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 위상어레이 안테나 시스템의 예를 나타내는 도면이다.
본 발명은 방사 소자들의 어레이에 관한 것이다. 어레이 구조에서, 제 1 평면에서의 제 1 복수개 안테나 소자들은 제 1 주파수대역에서 작동하도록 형성된다. 어레이 구조에서, 제 2 복수개 평면 안테나 소자들은 제 2 주파수대역에서 작동하도록 형성되며, 또한 제 2 복수개 안테나 소자들도 제 1 평면에 위치된다. 제 1 유효 접지평면이 제 1 복수개 안테나 소자들에 대해서 제공되며, 제 2 유효 접지평면이 제 2 복수개 안테나 소자들에 대해서 제공된다. 제 1 복수개 안테나 소자와 제 1 유효 접지평면사이의 제 1 간격은 제 2 복수개 안테나 소자와 제 2 유효 접지평면사이의 제 2 간격과 다르다. 하나의 실시예에 따르면, 제 2 복수개 안테나 소자들은 제 1 복수개 안테나 소자들내에 위치된 단일 클러스터에서 서로 인접하여 위치된다.
또한 어레이는 제 1 및 제 2 복수개 안테나 소자들에 연결된 복수개의 RF 급전점(Feed point)과 급전점에서 방사 소자들에 인가된 RF의 위상 및/또는 크기를 제어하는 제어기를 포함한다. 본 구성은 수신되거나 또는 송신된 RF 에너지를 유리하게 제어하도록 요구하는 바대로 어레이가 주사되도록 해준다.
본 발명의 하나의 태양에 따르면, 제 1 복수개 소자들은 주파수의 저대역상에서 작동하는 저대역 안테나 소자들이 될 수 있으며, 이에 반하여, 복수개의 제 2소자들은 비교적 좀더 높은 주파수 대역상에서 작동하는 고대역 안테나 소자들이 될 수 있다. 이 경우, 제 1 간격은 제 2 간격보다 크다.
본 발명의 다른 하나의 태양에 따르면, 제 2 복수개 안테나 소자들은 고주파의 클러스터 또는 안테나 소자들로 나타날 수 있다. 이와 같은 복수개의 고주파 클러스터들은 제 1 복수개 안테나 소자들 중에 위치될 수 있다. 각각의 고주파 클러스터들은 동일한 주파수 대역상에서 작동하도록 형성되거나 또는 다른 고주파 클러스터와 다른 주파수 대역용으로 형성될 수 있다.
접지평면 계단부는 제 1 유효 접지평면이 제 1 간격으로부터 제 2 유효 접지평면으로 정의되는 제 2 간격으로 변경되는 곳에 제공될 수 있다. 양자택일적으로, 제 2 유효 접지평면은 제 2 복수개 안테나 소자들과 제 1 유효 접지평면사이에 삽입되는 저주파통과 선택평면일 수 있다. 어떠한 경우든, 바람직한 모습으로 적어도 하나의 유전층이 제 1 및 제 2 복수개 안테나 소자들이 위치된 제 1 평면과, 각 소자 세트들을 위한 각각의 유효 접지평면들 사이에 삽입된다.
하나의 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 복수개 안테나 소자들 중 하나 또는 모두에는 연장된 몸체부와, 연장된 몸체부의 끝단에 연결된 폭이 확대된 끝단부가 포함된다. 안테나 소자들의 인접부분의 폭이 확대된 끝단부들에는 서로 맞물림 부분들이 포함된다. 더 구체적으로, 복수개의 안테나 소자들은 인접 다이폴 소자들로 구성될 수 있으며, 각 다이폴 소자들의 끝단부는 대응하는 인접 다이폴 소자의 끝단부와 용량 커플링될 수 있다.
도 1 및 도 2는 이중대역, 단일층 어레이(100)를 나타낸다. 도 2는 어레이의 상면도이다. 도 1은 도 2에서 선 1-1을 따라 자른 단면도이다. 어레이(100)는 접지평면(102)과 표면(104)상에 배치되는 복수개의 안테나 소자들(도시되지 않음)로 구성된다. 유전물질(110)은 접지평면(102)과 표면(104)사이에서 드러나는 체적내로 제공된다. 복수개의 안테나 소자 급전점들은 어레이(100)의 안테나 소자들 각각을 위해 제공되는 것이 바람직하지만, 보다 나은 명확성을 위해 도 1 및 도 2에서는 그 도시가 생략된다.
바람직한 하나의 실시예에 따르면, 제 1 복수개 저주파 안테나 소자들은 어레이의 하나의 영역(106)에 설치되는 것이 바람직하며, 제 2 복수개 고주파 안테나 소자들은 어레이의 다른 하나의 영역(108)에 설치되는 것이 바람직하다. 접지평면(102)은 제 1 복수개 안테나 소자들을 위하여 어레이의 하나의 영역(106) 밑에 제공되는 제 1 유효 접지평면부(112)와, 제 2 복수개 안테나 소자들을 위하여 어레이의 하나의 영역(108) 밑에 제공되는 제 2 유효 접지평면부(114)를 포함한다.
도 1에서 보이는 바와 같이, 제 1 유효 접지평면부(112)와 표면(104)사이의 제 1 간격("a")은 제 2 유효 접지평면부(114)와 표면(104)사이의 제 2 간격("b") 보다 더 크다. 접지평면 계단부(116)는 제 1 유효 접지평면(112)이 제 1 간격("a")으로부터 제 2 유효 접지평면(114)으로 정의되는 제 2 간격("b")으로 변동되는 곳에 제공될 수 있다.
본 발명의 기술분야의 당업자라면, 영역(106)에서의 보다 큰 간격("a")은 어레이(10)의 상기 해당부분에서 저주파 안테나 소자들의 적절한 작동을 용이하게 해준다는 것을 알 수 있을 것이다. 이와는 반대로, 다른 하나의 영역(108)에서의 작은 간격("b")은 고주파 안테나 소자들의 적절한 작동을 용이하게 해줄 것이다. 각 경우에서 선택한 특정한 간격은 일반적으로 작동주파수, 안테나 소자들의 두께, 및특정한 유전물질(110)의 유전상수를 포함한 각종의 요인들에 의해 결정된다.
본 발명에서 사용하려고 선택된 특정한 유전물질(110)의 종류는 그렇게 중요하지 않다. 비록 낮은 유전손실을 갖는 것이 바람직하지만, 통상적으로 사용되는 각종 임의의 유전물질이 본 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를들어, 하나의 적합한 재료종류는 RT/duroid6002(유전상수 2.94; 손실 탄젠트 .009) 와 RT/duroid5880(유전상수 2.2; 손실 탄젠트 .0007)와 같은 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)을 기초로 하는 복합재료가 될 수 있다. 상기 제품들 모두는 Rogers Microwave Products, Advanced Circuit Materials Division, 100 S. Roosevelt Ave, Chandler, AZ 85226 으로부터 구할 수 있다. 하지만, 본 발명은 이들에 대해서만으로 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2에서 도시된 어레이구조는, 표면(104)에 의해 정해지는 공통평면에서의 두 개의 안테나 소자 세트를 갖는 단일 이중-대역 어레이를 형성하기 위해서, 두 개의 개별적인 주파수대역을 병합하는 안테나 어레이를 허용할 때에 유리하다. 대략 저주파 안테나 소자들의 응답이 차단되는 곳에서 고주파 안테나 소자들의 주파수 응답이 시작되도록 하는 설계는 분명히 넓은 대역폭을 갖는 안테나를 제공해준다. 하지만, 상술한 구조의 장점들에도 불구하고, 종래의 상기와 같은 어레이에서의 협-대역 안테나 소자들의 사용은 여전히 총대역이 다소 제한되는 결과를 낳는다. 특히, 각 어레이에서 사용되는 각각의 고주파 및 저주파 안테나 소자들의 제한된 주파수 범위는 어레이의 종국적인 커플링 대역폭을 제한할 것이다.
상술한 한계들은 극복될 수 있으며, 나아가 적절한 안테나 소자의 선택으로광대역 동작에서의 유리한 이점은 향유할 수 있게 된다. 본 명세서에서 참조문헌으로서 소개되고 있는, 멍크 등이 출원한 광대역 위상어레이 안테나 및 이와 관련된 방법이라는 제목의 미국 특허출원 제09/703,247호에는 이와 같은 다이폴 안테나 소자를 공개하고 있다. 편의를 위해서, 상기 소자에 대한 하나의 실시예를 도 8에 도시한다. 따라서, 제 1 및 제 2 복수개 안테나 소자 중 하나 또는 양쪽 모두에는 도 8에서의 소자(702)와 비슷한 구성을 갖는 다이폴쌍이 포함될 수 있다. 예를들어, 다이폴쌍에는 연장된 몸체부(802)와, 연장된 몸체부(802)의 끝단에 연결된 폭이 확장된 끝단부(804)가 포함될 수 있다. 안테나 소자들의 인접소자의 폭이 확대된 끝단부들에는 서로 맞물림 부분들(806)이 포함된다. 결과적으로, 각 다이폴 소자의 끝단부는 대응하는 인접 다이폴 소자의 끝단부와 용량 커플링될 수 있다. 어레이에서 사용되는 저주파 소자들은 도8에서 보이는 소자의 외형 및 구성과 비슷한 것이 바람직하지만, 저주파대역 작동을 수용하기 위해서 그 규격은 적절히 변경될 수 있다.
멍크 등의 다이폴 소자가 어레이에서 사용될 때 주목할만한 광대역 동작을 제공한다는 것을 알아냈다. 이와 같은 안테나 소자들의 광대역 동작은 본 발명에서의 장점으로 사용될 수 있다. 특히, 멍크 등의 명세서에서 설명된 고주파 대역 및 저주파 대역 소자형태들은 도 1 및 도 2와 관련되어 설명된 어레이에 배치될 수 있다.
일반적으로, 멍크 등의 안테나 구상은 이웃 안테나 소자들에 대한 각 개별적인 다이폴 안테나 소자들의 용량 커플링으로부터 그 이익을 얻는 것이다. 도 1 및도 2에서, 저주파 어레이의 한 가운데에 위치되는 고주파 클러스터는 이러한 용량 커플링을 방해할 수 있는 불연속성을 만들어 낸다. 만약, 안테나 시스템 설계 전체에 이에 대하여 적절한 예방조치를 취하지 않는다면, 상기 불연속성은 저주파대역 어레이의 동작에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
만약 고주파 어레이에 의해 생성된 불연속성이 저주파 어레이의 파장길이면에서 상대적으로 작게 된다면, 저주파 어레이의 기능성 약화는 작아질 수 있다. 일반적으로, 저주파 어레이에서의 상대적으로 작은 불연속영역은 어레이의 동작에 심하게 영향을 주지 않을 것이다.
저주파 어레이의 실질적인 기능성 약화가 없으면서, 고주파 어레이에 의해 차지될 수 있는 정확한 불연속영역의 최대값은 실험적으로 또는 컴퓨터 모델링을 사용하여 결정될 수 있다. 하지만, 고주파 어레이에 의해 생성된 불연속성은, 저-대역 어레이의 작동주파수를 기초로 해서 결정되는 파장길이의 대략 두 파장길이 구간보다 작은 것이 바람직하다.
앞서 설명한 한계들은 고주파 어레이에 의해 생성되는 불연속영역의 바람직한 최대 크기값을 제한할 것이다. 예를들어, 상기 요인은 도 2에서의 영역(108)의 크기를 제한한다. 만약, 고주파 어레이를 형성하기 위해 추가적인 고주파 안테나 소자들이 필요한 경우에는, 저주파 어레이에서 제 1 불연속영역으로부터 얼마간 거리로 떨어져 있는 분리된 불연속영역을 제공하는 것이 필요하다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2 에서의 구성과 비슷한 이중-대역 단일층 어레이(300)의 양자택일적인 실시예를 나타낸다. 도 4는 어레이의 상면도이며, 도 3은3-3 선을 따라 자른 단면도이다. 도 3 및 도 4에서 보이는 바와 같이, 어레이는 고주파 소자들이 밀집되어 있는 복수개의 영역(108)을 포함한다.
도 3 및 도 4에서의 구성과 관련된 하나의 난점은 먼 거리로인해 고주파 어레이를 형성하는 두 개 이상의 불연속영역(108)이 (전기적으로) 분리된다는 것이다. 이것은 만약 모든 고주파 소자들이 동시에 단일 어레이를 형성하는데 사용된다면 격자로브(grating lobe) 문제를 야기할 수 있다. 하지만, 고주파 클러스터 영역(108)의 패턴이 비주기적이라면 상기 문제현상은 줄어들 수 있다. 대체로, 동일한 격자로브-배제 주사를 달성하기 위해서, 비주기 격자에 배치된 소자들의 어레이는 종래의 직사각형 또는 삼각형 격자와 비교하여, 서로 훨씬 더 떨어져있게 될 수 있다.
격자로브는 어레이의 빔이 너무 멀리 주사된 경우에 나타날 수 있는 위상 어레이의 주요 빔에 대한 기계적측면에서의 그림이다. 이것은 소자 간격에 의존된다. 만약 소자들이 해당 주파수에서 반파장 길이의 간격을 갖고 서로 떨어져 있다면, 빔은 어레이의 전반구(前半球)(+/- 90°)의 어느곳에서도 주사가 가능하다. 만약 소자들이 한 파장길이의 간격을 갖고 서로 떨어진다면, 격자로브는 가시공간의 끝에 존재하게 되며, 어떠한 빔의 주사라도 격자로브는 완전한 모습을 갖고 가시공간내로 들어오게 된다. 비주기격자는 여전히 격자로브-배제 주사를 가능하게 하면서 소자들을 서로 훨씬 더 떨어져있도록 해준다. 예를들어, 영역(108)에서의 고주파 소자들의 클러스터는 격자로브 문제를 생성하는 것 없이 한 파장길이 또는 그 이상의 간격으로 떨어져 있을 수 있다. 비주기 격자들에 대한 장점은 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 널리 알려져 있는 것이지만, 본 발명에서 설명된 것처럼 적용되지는 않았다.
도 5는 이중-대역, 단일층 접근방식으로서의 양자택일적인 실시예에 대한 단면도이다. 도 6은 도 5의 이중-대역 어레이의 상면도이다. 도 5에서 보이는 바와 같이, 어레이에서의 고주파소자들을 위한 유효 접지평면은 주파수 선택표면(502)에 의해 제공될 수 있다. 어레이에서의 저주파소자들을 위한 제 2 유효 접지평면(504)은 구리 클래딩 등으로 형성된 종래의 금속 접지평면에 의해 제공될 수 있다. 도 1 및 도 2와 관련되어 상술된 적합한 유전물질은 접지평면(504)과 주파수 선택표면(502)사이에 제공될 수 있다. 이와 비슷하게 적합한 유전물질이 주파수 선택표면(502)과 안테나 소자들이 설치된 표면(508)사이에 제공될 수 있다.
주파수 선택표면(502)은 저주파 어레이(704)와 관련하여 저대역 주파수를 통과시키도록 설계된 임의의 층으로 구성될 수 있지만, 고주파소자들(702)이 작동되는 고주파수범위에 대해서는 통과시키지 않는다(예를들어, 대역차단으로서 행동한다). 이런 점에서, 표면의 주파수 응답에서 예상되는 롤오프(rolloff)를 없애기 위해서, 주파수 선택표면이 고주파소자들(702)의 작동범위보다 다소 높은 주파수 대역차단 범위를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 기술분야에서 알려진 것처럼, 종래의 배선 또는 슬롯구성이 주파수 선택표면(502)을 위해 사용될 수 있다. 적합한 주파수 선택표면(502)의 실제적인 설계는 "Frequency Selective Surfaces", Ben A. Munk, Copyright 2000 by Jhon Wiley & Son 의 참조문헌에 상세히 기록되어 있다. 하지만, 본 발명은 상기 참조문헌에서 공개된 특정한 주파수 선택표면에 한정되지 않는다. 따라서, 기타의 다른 주파수 선택표면이 본 목적을 위해서 사용될 수도 있다.
도 7은 고주파 다이폴 소자들(702) 및 저주파 다이폴 소자들(704)이 서로 인터레이스 되어 있는 형태를 보여주는 표면(508)을 개략적으로 설명하는 확대도이다. 저주파 소자들(704) 및 고주파 소자들(702)은 보이는 바와 같이 행과 열로 이격되어 분리된 이중극성 그물망패턴에 설치될 수 있다. 통신 RF를 위하여 급전점들(706, 708)이 각각의 소자들(702, 704)에 제공된다.
도 5 내지 도 7에서의 실시예에서, 제 1 및 제 2 복수개 안테나 소자들은 영역(108)에서 형성된 클러스터들에 배치될 때와 다르게, 서로 인터레이스 되어 있는 것이 바람직하다. 인터레이스 구성으로의 접근은 비주기 클러스터의 필요성을 제거해주며, 저주파 어레이에서의 불연속성의 생성은 피할 수 있다. 이것은 격자로브와 관련된 발생가능할 수 있는 여러 문제현상을 피할 수 있는 것에 그 장점을 갖는다. 상기 인터레이스 구성으로의 접근에서의 단점은 저주파 및 고주파 소자들(704, 702)이 매우 근접하게 위치되므로, 서로 커플링 가능성이 있다는 것이다. 최소한, 기판상에 에칭된 안테나 소자들의 비교적 높은 밀도는 소자들의 동작방법에 영향을 준다. 예를들어, 저주파 소자내로 밀어 넣어진 소수의 고주파 소자들은 혼자 격리된 상태에 있는 동일한 고주파 소자들과 동일한 방법으로 동작시켜서는 안된다. 따라서, 도 1 내지 도 4에서의 밀집된 배치에 대한 접근방식의 장점과 단점은 특정한 어레이의 실제 설계시에 취사선택하여 그 최적점을 찾도록 고려될 수 있다. 대체적으로, 특정한 적용예에 대한 최상의 실시형태는 만족되어야 할 요구사항들에 따라달라지기 때문이다.
저주파 소자들(704)사이에 삽입된 고주파 소자들(702)의 갯수는 각 저주파 및 고주파 소자들에 대한 작동 주파수와 주파수 대역폭에 따라 달라진다. 도 7에서는, 단지 네 개의 고주파 소자들(706)만이 인접한 저주파 소자들(704)사이에 제공된다. 하지만, 본 발명은 여기로 한정되지 않으며, 기타 구성들 또한 가능할 수 있다.
방사 소자들(702, 704)의 구체적인 외형 또는 종류는 이중대역 작동에서는 그리 중요하지 않다. 하지만, 본 바람직한 실시예에 따르면, 멍크 등의 명세서에서 공개된 외형과 특성을 갖는 안테나 소자들은 매우 넓은 대역폭을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 편의를 위해서, 멍크 등의 명세서에서 설명된 것과 같은 소자에 대한 하나의 실시예가 도 8에 도시된다. 하지만, 다른 종류의 안테나 소자들도 본 목적을 위해서 사용될 수 있음을 알아야 한다. 안테나 소자들(704)은 이와 비슷한 외형과 구성을 갖는 것이 바람직하지만, 저주파 대역의 작동을 가능케 하기 위해서 그 규격이 적당히 변경될 수 있다.
도 9는 도 1 내지 도 7의 어레이 안테나들의 사용방법에 대한 하나의 예를 도시한다. 급전 제어기(902)는 통상적으로 어레이에 의해 형성된 빔의 주사를 제어하기위해서 제공된다. 급전 제어기(902)는 어레이를 송/수신 장비에 연결시킨다. 급전 제어기(902)는 통상적으로 급전 선과 빔의 주사를 제어하기 위하여 각각의 안테나 소자들의 급전점과 연락이 취해지는 위상천이기를 포함한다.
앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 적용예를 나타내는 다양한 구체적인 실시예들을 단지 설명하고 있음을 본 발명의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다. 또 본 발명의 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나는 것 없이 수많은 선택적인 구성을 손쉽게 고안해 낼 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 제 1 평면에 있으며, 제 1 주파수 대역에서 작동되도록 구성된 어레이 구성에서의 제 1 복수개 평면안테나 소자들;
    상기 제 1 복수개 평면안테나 소자들 사이에 삽입된 상기 제 1 평면에 위치되며, 제 2 주파수 대역에서 작동되도록 구성된 제 2 어레이 구성에서의 제 2 복수개 평면안테나 소자들;
    상기 제 1 복수개 안테나 소자들을 위한 제 1 유효 접지평면; 및
    상기 제 2 복수개 안테나 소자들을 위한 제 2 유효 접지평면을 포함하며,
    상기 제 1 복수개 소자들과 상기 제 1 유효 접지평면사이의 제 1 간격은 상기 제 2 복수개 소자들과 상기 제 2 유효 접지평면사이의 제 2 간격과 다른 방사소자들의 단일 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 복수개 소자들은 상기 제 1 복수개 소자들내에 배치된 클러스터에서 서로 인접되어 형성되는 어레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 복수개 안테나 소자들에 연결된 복수개의 RF 급전점들; 과
    상기 급전점들에서 상기 방사소자들에 인가된 RF의 위상과 크기 중 적어도하나를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 어레이.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 복수개 소자들은 낮은 주파대역에서 작동하는 저대역 안테나소자들이고, 상기 제 2 복수개 소자들은 비교적 높은 주파대역에서 작동하는 고대역 안테나소자들이며, 상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격보다 큰 어레이.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 유효 접지평면이 상기 제 1 간격으로부터 상기 제 2 유효 접지평면으로 정의되는 상기 제 2 간격으로 변경되는 접지평면 계단부를 더 포함하는 어레이.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 유효 접지평면은 상기 제 2 복수개 안테나 소자들과 상기 제 1 유효 접지평면사이에 삽입된 저주파통과 선택표면인 어레이.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 복수개 안테나 소자들은 상기 제 2 복수개 안테나 소자들과 서로 인터레이스되어 있는 어레이.
  8. 제 1 항에 있어서, 적어도 상기 제 1 평면과, 상기 제 1 및 제 2 유효 접지평면들 사이에 삽입되는 유전층을 더 포함하는 어레이.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 복수개 안테나 소자들 중 적어도 하나는,
    연장된 몸체부; 및
    상기 연장된 몸체부의 끝단에 연결된 폭이 확대된 끝단부;를 포함하는 어레이.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 안테나 소자들의 인접소자의 상기 폭이 확대된 끝단부들에는 서로 맞물림 부분들(806)이 포함되는 어레이.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 복수개의 안테나 소자들 중 적어도 하나는 인접 다이폴 소자들로 구성될 수 있으며, 각 다이폴 소자들의 끝단부는 대응하는 인접 다이폴 소자의 끝단부와 용량 커플링될 수 있는 어레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 복수개 안테나 소자들은 고주파 클러스터로 나타날 수 있으며,
    상기 복수개의 고주파 클러스터들은 제 1 복수개 안테나 소자들 중에 위치될 수 있는 어레이.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 고주파 클러스터들은 비주기패턴으로 배치되는 어레이.
  14. 제 1 평면에서 서로 인접하게 위치되며, 제 1 주파수 대역에서 작동되도록 구성된 어레이 구성에서의 제 1 복수개 평면안테나 소자들;
    서로 인접하면서 상기 제 1 복수개 평면안테나 소자들내에 클러스터를 형성하며, 상기 제 1 복수개 평면안테나 소자들 사이에 삽입된 상기 제 1 평면에 위치되며, 상기 제 1 주파수 대역과 구별되는 제 2 주파수 대역에서 작동되도록 구성된 어레이 구성에서의 제 2 복수개 평면안테나 소자들;
    상기 제 1 복수개 안테나 소자들을 위한 제 1 유효 접지평면; 및
    상기 제 2 복수개 안테나 소자들을 위한 제 2 유효 접지평면을 포함하며,
    상기 제 1 복수개 소자들은 낮은 주파대역에서 작동하는 저대역 안테나 소자들이고, 상기 제 2 복수개 소자들은 비교적 높은 주파대역에서 작동하는 고대역 안테나 소자들이며, 상기 제 1 복수개 소자들과 상기 제 1 유효 접지평면사이의 제 1 간격은 상기 제 2 복수개 소자들과 상기 제 2 유효 접지평면사이의 제 2 간격과 다른 방사소자들의 어레이.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 유효 접지평면이 상기 제 1 간격으로부터 상기 제 2 유효 접지평면으로 정의되는 상기 제 2 간격으로 변경되는 접지평면 계단부를 더 포함하는 어레이.
  16. 제 1 평면에서 서로 인접하게 위치되며, 제 1 주파수 대역에서 작동되도록구성된 어레이 구성에서의 제 1 복수개 평면안테나 소자들;
    서로 인접하며, 제 1 평면에서 상기 제 1 복수개 평면안테나 소자들 사이에서 인터레이스 구성으로 배치되며, 상기 제 1 주파수 대역과 구별되는 제 2 주파수 대역에서 작동되도록 구성된 어레이 구성에서의 제 2 복수개 평면안테나 소자들;
    상기 제 1 복수개 안테나 소자들을 위한 제 1 유효 접지평면; 및
    상기 제 2 복수개 안테나 소자들을 위한 제 2 유효 접지평면을 포함하며,
    상기 제 1 복수개 소자들과 상기 제 1 유효 접지평면사이의 제 1 간격은 상기 제 2 복수개 소자들과 상기 제 2 유효 접지평면사이의 제 2 간격과 다르며,
    상기 제 2 유효 접지평면은 제 2 복수개 소자들과 상기 제 1 유효 접지평면사이에 삽입된 저주파 통과 선택표면인 어레이.
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