KR20050074475A - 도파관 마이크로파 안테나의 제조 방법 - Google Patents

도파관 마이크로파 안테나의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

도파관 기술을 이용하는 마이크로파 주름모양-혼 안테나(5)의 제조 방법은 안테나를 형성하기 위해서 합성 발포 블록의 외부면상에 혼의 주름을 형성하는 단계 및 성형된 발포 블록의 표면을 금속화하는 단계로 이루어진다.

Description

도파관 마이크로파 안테나의 제조 방법{METHOD FOR MAKING A WAVEGUIDE MICROWAVE ANTENNA}
본 발명은 도파관 기술을 이용하는 마이크로파 주름모양-혼(corrugated-horn) 안테나의 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 유형의 안테나는 일반적으로 여러 몰딩 부분으로 이루어진다. 특히, 주름모양 혼을 제조하기 위해서, 그 제조 방법은 혼의 축평면에 대해 대칭인 2개의 1/2 부분을 몰딩하는 단계로 이루어진다. 이러한 안테나의 여러 구성요소의 제조에 필요한 몰드의 수는 대량의 저가 생산의 관점에서 제한될 수 있다. 또한, 전기적 불연속성을 제한하기 위한, 안테나의 여러 구성요소의 정렬 및 상호연결은, 안테나의 생산 비용에 영향을 주는 제조 구속을 초래한다.
도 1은 다른 특징들 중에서도 주파수 분리기(2)를 갖는 주름모양 혼(1)을 포함하는 도파관 기술을 이용하는 마이크로파 안테나의 한 예시의 사시도를 나타낸다. 주름모양 혼(1)은 2개의 대칭하는 1/2 부분의 조립에 의해 형성된다.
도파관 기술을 이용하여 마이크로파 디바이스를 구성하기 위한, 폴리메타크릴이미드와 같은 합성 발포(foam) 블록의 이용이 문서 "Foam technology for integration of microwave 3D functions"{ELECTRONICS LETTERS 14(1999년 10월, Vol.35 N°21)}로부터 알려져 있다. 특히, 이 문서는 발포 블록의 몰딩에 의한 3D 대역통과 필터의 구성을 제안한다.
도파관 기술을 이용하여 마이크로파 안테나를 제조하기 위해 발포 블록상에 금속막을 증착하는 방법이 또한 프랑스 특허 제2780319호로부터 알려져 있다.
도 1은 주름모양 혼을 포함하는 도파관 기술을 이용하는 마이크로파 안테나의 사시도.
도 2는 도파관 기술을 이용하여 주름모양 혼을 일체형으로서 형성하기 위해 본 발명에 따른 발포 블록을 가열압착하는 것에 의한 몰딩 동작을 매우 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 방법에서 얻어진 주름모양 혼의 축 단면을 나타내는 도면.
도 4는 도파관 기술을 이용하여 편파기를 형성하기 위해 본 발명에 따른 발포 블록을 가열압착하는 것에 의한 몰딩 동작을 매우 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 방법에서 얻어진 편파기의 축단면을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 방법에서 생산된 마이크로파 안테나의 축단면을 나타내는 도면.
본 발명의 목적은 합성 발포 블록으로부터, 도파관 기술을 이용하여 마이크로파 주름모양-혼 안테나를 제조하는 방법을 제안하는 것이고, 상기 방법은 저가의 대량 생산을 위해 설계되지만 전술한 단점은 회피한다.
본 발명에 따른 방법은 안테나를 형성하기 위해서 합성 발포 블록의 외부면상에 혼의 주름을 형성하는 단계, 및 이어서 성형(conformed) 발포 블록 표면을 금속화하는 단계로 이루어진다. 이러한 방법에서, 주름모양 혼은 일체형으로 제조될 수 있고, 이는 안테나에서의 전기적 불연속성을 제거하는데 기여할 것이다.
혼의 주름을 형성하기 위한 발포 블록의 외부면의 형태(conformation)는 바람직하게 가열압착 몰딩 기술에 따라 열성형함으로써 얻어진다. 혼을 형성하는데 사용되는 발포 블록의 예비 형성폼(preform)은 바람직하게 대개 원추형이 될 것이다.
상기 발포 블록 표면의 금속화는 바람직하게 분사(projection) 또는 붓을 이용하여, 또는 대안적으로 금속 배스(metallic bath)내에서의 담금으로써(dipping)수행된다.
발포를 위해 사용되는 합성물질은 바람직하게 "ROHACELL HF"라는 상표로 판매되는 폴리메타크릴이미드 발포일 것이고, 이는 무엇보다도 강도, 낮은 유전율 및 낮은 손실 사이의 우수한 절충을 나타낸다.
추가로, 동일한 발포 블록의 여러 부분의 외부면은 연속적으로 주름모양 혼, 임피던스 어댑터 및 편파기를 포함하는 마이크로파 안테나를 일체형으로서 형성하기 위해 몰드내에서의 가열압착에 의해 성형될 수 있다.
도파관 기술을 이용하는 마이크로파 안테나 편파기는 환형 도파관 내부에 2개의 금속 플레이트를 삽입함으로써 형성될 수 있고, 이들 2개 부분은 환형 도파관의 축평면에서 서로 대칭적으로 배치된다. 이러한 부분들은 알려직 방식으로, 그 전계(E)가 금속 플레이트 평면내에 있는 모드의 위상이 그 전계(E)가 상기 플레이트 평면에 대해 수직인 모드에 대해 90°만큼 지연되도록 허용하여, 상기 플레이트 평면으로부터 45°로 배치된 평면에서 선형 편파를 갖는 입구에서의 필드로부터 시작해서, 편파기의 출구에서 환형 편파를 얻도록 형성(길이, 프로파일)되고, 그 반대도 마찬가지이다.
2개의 방사 슬롯은 발포 블록의 원통형 부분상에서의 가열압착에 의해 형성되고, 여기서 주름모양 혼이 형성되며, 이러한 원통형 부분의 표면은 이후 편파기를 형성하기 위해 금속화된다. 동일한 발포 블록의 다른 원통형 부분상에서, 원통형 부분의 단면에 협소부분(narrowing)을 형성하는 환형 홈은 가열압착에 의해 형성되고, 이러한 다른 원통형 부분의 표면은 이후 임피던스 어댑터를 형성하기 위해 금속화된다.
주름모양 혼, 임피던스 어댑터 및 편파기를 가열압착에 의해 일체형으로 형성하기 위해 단일 몰드가 사용될 수 있다는 사실은, 안테나의 제조 비용을 절감하는데 기여한다. 추가로, 이러한 방법에서 얻어진 마이크로파 안테나는 특히 매칭(matching)에 관해서 우수한 성능을 실현하는데 기여하는 이러한 여러 구성요소들 사이의 완벽한 전기적 연속성으로부터 이익을 얻는다.
본 발명에 따른 방법이 첨부 도면과 관련하여 후술된다.
도 2는 합성 발포 블록(3)으로부터의 대략 원추 형상의 예비 형성폼을 나타낸다. 이러한 프리폼은 도 3에 도시된 주름모양 혼(5)을 형성하기 위해 가열압착함으로써 몰드(4)내에 성형된다. 여기서, 합성 발포는 "ROHACELL HF"라는 상표로 판매되는 폴리메타크릴이미드 발포이다. 혼의 주름(6)은 열성형에 의해 발포 블록(3)의 외부면상에 형성된다. 성형된 발포 블록(3)의 표면은 주름모양 혼을 형성하기 위해 이후 금속화된다. 발포 블록(3)의 외부면상의 진한 선(7)은 발포 블록의 금속 코팅을 나타낸다.
도 4는 합성 발포 블록(3')으로부터의 대략 원통형상의 프리폼을 나타낸다. 이러한 프리폼은 도 5에 도시된 편파기(8)를 형성하기 위해서 가열압착에 의해 몰드(4')내에 성형된다. 상기 성형은 원통형 발포 블록의 축평면내에서 대칭인 발포 블록(3')내에서의 2개 방사 슬롯(9,10)의 형성 단계로 이루어진다. 성형된 발포 블록(3')의 표면은 이후 진한 선(11)으로 도시된 바와 같이 금속화된다.
도 6은 이제 본 발명의 방법에 따른 도파관 기술을 이용하여 생산된 마이크로파 안테나를 나타낸다. 상기 안테나는 임피던스 어댑터(13)와 함께 "8"과 같은 환형 도파관 편파기에 의해 여기되는 "5"와 같은 주름모양 혼을 포함한다. 상기 안테나는 열성형된 발포 블록으로부터 일체형으로 형성된다. 더 상세하게, 원추 형상의 발포 블록의 제 1 부분의 외부면상에서, 혼의 주름이 열성형에 의해 형성되었다. 원통 형상의 발포 블록의 제 2 부분의 외부면상에서, 환형 홈(12)은 임피던스 어댑터를 형성하기 위해 열성형에 의해 형성되었다. 원통 형상의 발포 블록의 제 3 부분의 외부면상에서, 2개의 방사 슬롯이 편파기를 형성하기 위해 열성형에 의해 형성되었다. 발포 블록의 3개 부분의 열성형은 단일 몰드를 이용하여 단일 단계로 수행된다.
폴리메타크릴이미드 발포가 사용되는 경우에, 프리폼은 몰드내로의 삽입을 위해 연화(soften)시키기 위해서 약 150℃까지 사전 가열된다. 일단 예비 성형폼이 몰드내로 삽입되면, 적절한 온도의 프로파일이 점진적인 압력의 인가와 함께 180℃까지의 온도 상승 단계 및 온도 하강 단계에서 인가된다. 몰드로부터의 제거는 실온 또는 약간 더 높은 온도에서 달성된다.
따라서, 발포 블록 부분들의 표면은 은 형태 또는 그 유도체의 금속 페인트의 분사, 또는 전술한 바와 같이 대안적으로 브러시를 이용하거나 또는 금속 배스에 담금으로써 금속화된다. (빗금으로 도시된) 발포 블록의 표면상의 금속 코팅은 도 6에서 진한 선으로 표시된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 도파관 기술을 이용하는 마이크로파 주름모양-혼 안테나의 제조 방법에서 이용가능하다.

Claims (5)

  1. 도파관 기술을 이용하는 마이크로파 주름모양-혼 안테나(5)의 제조 방법에 있어서,
    안테나를 형성하기 위해서 합성 발포 블록(3)의 외부면상에 상기 혼의 주름(6)을 형성하는 단계, 및 그 다음 성형된(conformed) 발포 블록의 표면을 금속화하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 마이크로파 주름모양-혼 안테나의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 혼의 주름은 몰드(4)내의 상기 발폭 블록의 가열압착에 의해 형성되는, 마이크로파 주름모양-혼 안테나의 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발포 블록 표면의 금속화는 분사 또는 붓을 이용하여, 또는 대안적으로 담금으로써(dipping) 수행되는, 마이크로파 주름모양-혼 안테나의 제조 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 방사 슬롯(8,10)은 열성형에 의해 상기 발포 블록의 원통형 부분내에 형성되고, 상기 발포 블록의 이러한 부분의 표면은 도파관 편파기를 형성하기 위해 금속화되는, 마이크로파 주름모양-혼 안테나의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 환형 홈(12)은 열성형에 의해 상기 발포 블록의 다른 부분내에 형성되고, 상기 발포 블록의 이러한 다른 부분의 표면은 임피던스 어댑터를 형성하기 위해 금속화되는, 마이크로파 주름모양-혼 안테나의 제조 방법.
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