KR20060044481A - 개선된 테스트 스탠드를 구비한 무선 주파수 무반향 챔버 - Google Patents

개선된 테스트 스탠드를 구비한 무선 주파수 무반향 챔버 Download PDF

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제임스 피. 필립스
허그 케이. 스미쓰
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모토로라 인코포레이티드
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Abstract

무선 주파수 무반향 테스트 챔버(100)는 상대적으로 지름이 작고, 기계적으로 튼튼하며 삽입식인 하부 수직 서포트 칼럼(202), 지름이 크고 벽이 얇으며, 외주에 인접하여 위치한 흡수재 시트 또는 코팅을 포함하는 중간 수직 서포트 칼럼(204) 및 상부 서포트 부재(206)를 포함하는 테스트 스탠드를 포함한다. 무선 주파수 무반향 테스트 챔버는 개선된 리플 성능을 제공하여 무선 주파수 장비의 이득 패턴에 대한 보다 정확한 측정이 가능하도록 한다.
무반향 테스트, 무반향 챔버, 무선 주파수, 이득 패턴, 리플

Description

개선된 테스트 스탠드를 구비한 무선 주파수 무반향 챔버{RADIO FREQUENCY ANECHOIC CHAMBER WITH IMPROVED TEST STAND}
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 무선 주파수 무반향 테스트 챔버의 절단 사시도이다.
도 2는 도 1의 무선 주파수 무반향 테스트 챔버 내에 사용되는 테스트 스탠드의 부분 투시 정면도이다.
도 3은 도 2의 테스트 스탠드의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 의 테스트 스탠드에 사용되는 무선 주파수 흡수기를 펼쳐놓은 상태의 평면도이다.
도 5는 도 1의 무선 주파수 무반향 테스트 챔버 내의 측정 안테나를 지지하는데 사용되는 U자형 스윙 암의 절반이 함께 도시된, 도 2 및 도 3의 테스트 스탠드의 부분 투시 측면도이다.
도 6은 다양한 테스트 스탠드에 대해 측정된 리플의 그래프이다.
도 7은 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 테스트 스탠드의 8각 프리즘형 상부 서포트로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 서포트이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시에에 따른 도2, 도 3 및 도 5의 테스트 스탠드의 얇은 벽 튜브이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 무선 주파수 무반향 테스트 챔버
102: 금속 외부 스킨(102) 110: 내부 인클로져(110)
107: 피라미드형 무선 주파수 흡수기
118: 테스트 스탠드 112: EUT
120: 인체 모형의 머리 124: U형 스윙 암
128: 제1 방사 암 126: 수평 빔
134: 피봇축 142: 측정 안테나
118: 테스트 스탠드 146: 마스터 제어기
144: 무선 주파수 계측부 140: 스텝퍼 모터
202: 하부 수직 서포트 칼럼 204: 중간 수직 서포트 칼럼
206: 상부 서포트 부재 208: 하부 튜브
210: 상부 튜브 214: 마운팅 플렌지
218: 유전체 고리 302: 플레인 홀
304: 스레드 홀
본 발명은 전반적으로 무선 주파수 무반향 챔버(radio frequency anechoic chamber)에 관한 것이다.
무선 주파수 무반향 챔버는 무선 주파수 방사 테스트(radio frequency radiation tests)를 수행하는 제어 및 반복가능한 환경을 제공하기 위해 사용된다. 무선 주파수 무반향 챔버는 전자기파에 대해 무한 자유 공간 영역과 유사한 환경을 제공하여 반사파(reflected waves) 또는 정상파(standing waves)에 의해 야기되는 에러(errors) 없이 무선 주파수 방사 테스트가 이루어질 수 있는 환경을 제공하기 위한 것이다.
무선 주파수 무반향 챔버 내에서 수행되는 테스트 유형 중 하나는 극각(polar angle) 및 방위각(azimuth angle)의 함수로서 무선 주파수 장비(Equipment Under Test(피시험장비), EUT)에서 방사되는 전력을 측정하는 것이다. 그러한 테스트는 EUT에 의해 방출된 전자기파의 완전한 공간 의존성 특성(characterization of the spatial dependence)을 허용한다. 무선 주파수 무반향 테스트 챔버의 바닥, 천장 및 측벽에는 반사 및 정상파를 실질적으로 줄이기 위해 제공된 무선 주파수 흡수기(radio frequency absorbers)가 도배되어 있다. 측정을 위해, EUT는 무반향 챔버의 흡수 측벽, 천장 및 바닥으로부터 이격되어 설치되며, 통상 무반향 챔버의 중앙에서 지지된다. 또한, 서포트(support)로 EUT를 상승시키는 것은 측정 안테나가 넓은 범위(거의 180°)의 극각으로부터 EUT를 볼 수 있도록 이동되는 것을 가능하게 한다. EUT에 의해 방사된 무선 주파수 필드의 큰 교란(disturbance)을 피하기 위해, 서포트는 금속과 반대되는 유전체 재료로 제조된다. 그러나, 유전체 서포트조차도 무선 주파수 필드를 교란하며 무선 주파수 무반향 챔버 내에서 의 측정을 왜곡하는 반사를 유발할 수 있다.
EUT 서포트가 갖추어지고, 방사된 무선 주파수 파 전력(radio frequency wave power)을 극각의 함수로서 측정하기 위해 구성된 무반향 챔버 내에서 원치않는 무선 주파수 파의 반사의 레벨을 측정하는 하나의 방법은 무반향 챔버 내의 EUT 서포트 상에서 극각의 함수로 균일하게 방사하는(예를 들어, 수평 방향 다이폴) 송신 안테나를 설치하고, 수신 안테나에 의해 수신된 전력을 측정하는 동안 송신 안테나에 대하여 넓은 범위의 극각에 대해 수신 안테나(프로브라고도 지칭됨)를 이동시키는 것이다. 이상적인 서포트를 구비한 이상적인 무선 주파수 무반향 테스트 챔버 내에는, 측정된 필드의 변화가 전혀 없을 것이다. 발생되는 변화는 "리플(ripple)"이라 명명된다. 리플은 송신 안테나로부터 방사된 무선 주파수 필드의 교란을 생성하는 서포트에 의해 일부 야기된다.
EUT용 서포트를 디자함에 있어서, 서포트는, 서포트에 의해 야기되는 무반향 챔버 내에서의 무선 주파수 필드의 교란을 줄이는 목적 외에도, EUT 및 서포트 상에 EUT와 함께 위치하는 다른 모든 장비를 지지할만큼 기계적으로 충분히 튼튼해야 한다. 높은 기계적 튼튼함을 달성하는 것은 서포트가 두꺼운 단면 재료로 만들어지는 것을 제안한다. 그러나, 두꺼운 단면 재료는 서포트에 의한 무선 주파수 필드의 교란을 증가시키는 경향이 있다. 부가적인 요구 사항은, 서포트가 서포트 상에 지지되는 EUT에 대하여 넓은 범위의 극각을 통하는 무반향 챔버 내의 수신 안테나의 이동을 가능한 방해하지 않도록 해야 한다는 것이다.
상술한 바와 같은 디자인 기준을 만족하는 EUT 서포트를 구비한 무선 주파수 무반향 테스트 챔버에 대한 필요성이 있다.
요구되는 바와 같이, 이하 본 발명의 상세한 설명이 개시된다. 그러나 개시된 실시에는 단지 본 발명의 예시적인 실시예일 뿐이며, 이는 다양한 태양으로 실시될 수 있다. 따라서, 후술되는 본 발명의 상세한 설명에 개시되는 특정 구조 및 기능은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 청구항의 근거 및 당업자에게 본 발명을 실질적으로 상세화된 임의의 구조로 다양하게 실시할 수 있도록 교시하는 대표적 근거로 해석하는 것이 적절하다. 또한, 본 명세서 내에서 사용되는 용어 및 어구는 한정적으로 쓰이는 것이 아니라 오히려 본 발명에 대해 이해할 수 있는 설명을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서 내에서 사용되는 관사는 하나 또는 하나 이상으로서 정의된다. 본 명세서 내에서 복수를 의미하는 용어는 둘 또는 둘 이상으로서 정의된다. 본 명세서에서 다른이라는 용어는 적어도 두 번째 이상으로서 정의된다. 본 명세서 내에서 "내포한다" 및/또는 "구비한다"라는 용어는 "포함한다(가령, 열린 언어)" 로서 정의된다. 본 명세서 내에서 "결합된"은 반드시 직접적이거나 기계적인 것은 아닐지라도 연결되었다는 의미로 정의된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 무반향 테스트 챔버(100)의 절단 사시도이다. 무반향 테스트 챔버(100)는 금속 외부 스킨(102)에 의해 경계가 지워져(bounded) 있다. 금속 외부 스킨(102)은 테스트 챔버(100) 외부에서 발산된 무선 주파수 또는 다른 전자기파가 테스트 챔버(100) 내로 들어와서 테스트 챔버 (100) 내에서 이루어지는 측정에 오류를 일으키는 것을 막는다. 도 1에 도시된 일 실시예에서, 무반향 테스트 챔버(100)는 박스형이고, 금속 외부 스킨(102)은 천장(104), 바닥(106) 및 4 개의 측벽(108)(그 중 2개는 도 1에서 일부만 보임)을 포함한다. 이와 달리, 무반향 테스트 챔버(100)은, 예를 들어, 또 다른 프리즘 형태(가령, 5각 프리즘, 6각 프리즘), 실린더형 또는 반구형과 같은 상이한 형태일 수 있다.
금속 스킨(102)은 합판(plywood) 또는 다른 재료로 이루어진 내부 인클로져(110)이다. 제2 금속 스킨(미도시)은 내부 인클로져(100) 내에 선택적으로 포함될 수 있다. 도 1의 일 실시예에서, 내부 인클로져(110)는 바닥(112), 천장(도 1에서 보이지 않음), 좌 측벽(114), 우 측벽(116), 후 측벽도(도 1에서 보이지 않음) 및 전 측벽(도 1에 보이지 않음)을 포함한다.
내부 인클로져(110)에는 무선 주파수 흡수재가 줄지어 있다. 도 1에 도시된 일 실시예에서, 무선 주파수 흡수재는 내부 인클로져(110)의 내면 상에 경사진 피라미드형 무선 주파수 흡수기(107)의 형태를 취하고 있다. 피라미드형 무선 주파수 흡수기(107)는 테스트 챔버(100) 내에서의 반사파 및 정상파를 감소시키는 역할을 한다.
테스트 스탠드(118)는 내부 인클로져(110)의 바닥(112)의 중앙에 위치한다. 테스트 스탠드(118)는 아래에 도 2 내지 도 8을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 테스트 스탠드(118)는 EUT(예를 들어, 셀룰러폰)(122) 및 "인체 모형의 머리(120)"를 지지한다. 인체 모형의 머리(120)는 실제 사람 머리의 전기적 특성과 유사하게 디자인된, 유체(fluid)로 채워진 공동의 인간 머리 모델(a hollow model of human head)이다. 전형적으로, 셀룰러폰은 사용자의 머리에 인접하여 유지되는 동안 동작된다. 따라서, 인체 모형의 머리(120)는, 셀룰러폰에 의해 생성되는 무선 주파수 필드에 대한 인간 머리의 영향을 시뮬레이션하기 위해 사용된다. 도시된 바와 같이, 셀룰러폰 EUT(122)는 인체 모형의 머리(120)에 부착된다. 고무줄, 포장 테이프, 접착제 또는 특수한 탑재는 인체 모형의 머리(120)에 셀룰러 텔레폰 EUT(122)를 부착하는데 적합하다. 인체 모형의 머리(120)는 약 10kg이다. 한편, 사용되는 인체 모형의 몸통은 30kg이다. 테스트 스탠드(118)는 이 무게를 지탱할 수 있을 만큼 튼튼해야 하고 연이은 테스트 동안 인체 모형의 머리 및 EUT의 위치를 유지할 만큼 강직해야 한다. 테스트 스탠드(118)에 의해 무선 주파수 필드가 교란되는 것을 막기 위해 테스트 스탠드(118) 내에 가능한한 재료를 사용하지 않도록 해야한다는 요구가 있다.
U형 스윙 암(124)은 챔버(100) 내에 위치한다. 스윙 암(124)은 제1 방사 암(radial arm)(128)의 반대측 단부에 수직으로 결합된 수평 빔(126) 및 제2 방사 암(도 1에서 보이지 않음)을 포함한다. 수평 빔(126)은 내부 인클로져(110)의 좌 측벽(114) 내의 제1 아치형 슬롯(130) 및 내부 인클로져(110)의 우 측벽(116) 내에 적절하게 형성된 제2 아치형 슬롯(132)을 통해 연장된다. 제1 방사 암(128)은 내부 인클로져(110)의 우 측벽(116)과 외부 스킨(102)의 측벽(108) 사이에 배치된다. 유사하게, 제2 방사 암(제1 방사 암과 평행하지만 도 1에서는 보이지 않음)은 내부 인클로져(110)의 좌 측벽(114) 및 외부 스킨(102) 사이에 배치된다. 수평 빔(126) 으로부터 이격된 두 방사 암(128)의 단부는 가상 피봇축(pivot axis)(134)까지 연장되는데, 그 축에 대해 스윙 암(124)이 회전한다. 가상 피봇축(134)은 테스트 스탠드(118)를 관통하는 축(135)과 교차한다. 가상 피봇축(134)에서, 제1 방사 암(128)은 제1 새프트(a first shaft)(136)에 연결되고, 제2 방사 암(미도시)은 제2 새프트(미도시)에 연결되어 있다. 제1 새프트(136)는 외부 스킨(102)을 관통하여 연장되고 베어링(138)에 의해 지지된다. 제2 새프트(미도시)는 제1 새프트(136)와 적절히 유사하게 지지된다. 제1 새프트(136)는 스윙 암(124)을 회전시키는데 사용되는 스텝퍼 모터(140)에 연결되어 EUT(122)에 대한 수평 빔(126)의 극각을 제어한다.
수평 빔(126)은, 일반적으로 EUT(122)로부터 신호를 수신하는데 사용되는 측정 안테나(142)를 지지한다. 측정 안테나(142)는 테스트 스탠드(118) 상에 장착된 EUT(122)에 대해 극각의 범위 내에서 스윙될 수 있다. 스윙 암(124)이 회전될 수 있는 극각의 범위는 테스트 스탠드(118)의 유한한 횡단 (깊이) 치수(a finite transverse (depth) dimension)에 의한 넓은 극각에 한정된다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 이후 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명될 테스트 스탠드(118)의 디자인은 스윙 암(124)이 넓은 극각으로 회전하는 것을 가능하게 하여, EUT에 대한 입체각(solid angle)의 실질적인 부분의 무선 주파수 측정이 가능하게 한다.
도 1에 도시되지는 않았지만, 테스트 스탠드(118)는 내부 인클로져(110)의 바닥(112) 상에 위치한 회전 디바이스(도 5의 504 참고) 상에서 적절히 지지되어, EUT(122)를 운반하는 테스트 스탠드(118)의 방위가 측정 안테나(142)에 대해 변할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 극각 및 방위각의 범위에 걸쳐 방출된 무선 주파수 신호가 챔버(100) 내에서 측정될 수 있다.
무선 주파수 계측부(radio frequency instrumentation)(144)는 챔버(100) 외부에 위치한다. 무선 주파수 계측부(144)는, 스펙트럼 분석기나 무선 주파수의 파워 측정에 적합한 다른 장치를 포함한다. 무선 주파수 계측부(144)는 스윙 암(124)을 따라 설치된 케이블(미도시)을 통해 측정 안테나(124)에 연결되어 있다. 또한, 무선 주파수 계측부(144) 및/또는 마스터 제어기(146)가 테스트 스탠드(118)를 통해 설치된 다른 케이블(미도시)을 통해 EUT(122)에 연결되어 있다.
마스터 제어기(146)(예를 들어, 하드웨어 및 소프트웨어를 인터페이싱(interfacing)하는 테스트 장치가 구비된 개인용 컴퓨터)는 무선 주파수 계측부(144), 스텝퍼 모터(140) 및 테스트 스탠드(118)의 방위를 제어하는 회전 디바이스(도 5의 504 참고)에 연결되어 있다. 마스터 제어기(146)는 필수 구성 요소는 아니지만, 테스트가 자동화되도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 무선 주파수 무반향 테스트 챔버(100) 내에 사용되는 테스트 스탠드(118)의 부분 투시 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 테스트 스탠드(118)의 분해 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 테스트 스탠드(118)는 하부 수직 서포트 칼럼(a lower vertical support column)(202), 중간 수직 서포트 칼럼(a middle vertical support column)(204) 및 상부 지지 부재(an upper support member)(206)를 포함한다. 테스트 스탠드(118)를 구성하는 3가지의 주요 엘리먼트(202, 204, 206) 각각은 특정한 수행 요건을 만족시켜야 한다.
하부 수직 서포트 칼럼(202)은 테스트 스탠드(118)를 방위 회전 디바이스(도 5의 504 참고)에 기계적으로 연결시킨다. 하부 수직 서포트 칼럼(202)은 방위 회전 디바이스(도 5의 504 참고)에 의해 생성되는 토크(torques)를 견뎌내야 한다. 하부 수직 서포트 칼럼(202)은 극심한 토크 및 하중을 받기 쉽다. 잠재적으로 높은 레벨의 스트레스는, 하부 수직 서포트 칼럼(202)을 기계적으로 튼튼하게 만들기 위해, 소정의 벌크(bulk)를 갖는 재료가 사용되어야 한다는 것을 나타낸다. 한편, 테스트 스탠드(118)와의 기계적 인터페이스가 스윙 암(124)의 극각 범위를 제한하는 정도를 줄이기 위해, 하부 수직 서포트 칼럼(202)의 횡단 (깊이) 치수를 작게 만드는 것이 바람직하다. 횡단 치수를 줄이면 하부 수직 서포트 칼럼(202)의 무게에 대한 내구력 및 토크에 대한 내구력(the weight-bearing and torque-bearing capacity)이 떨어질 수 있다. 이는 하부 서포트 칼럼(202) 내에 보다 두꺼운 섹션 측벽 재료(thicker section walled material)를 사용함으로써 보상될 수 있으나, 그렇게 하면 회피되어야 할 벌크가 상당히 커지게 된다. 하부 서포트 칼럼(202)은 단면이 원이지만, 이와 달리 다른 형태의 단면이어도 무방하다. 또한, 테스트 스탠드(118)의 높이 조정 피쳐(a height adjustment feature)가 하부 수직 서포트 칼럼(202) 내에 설치될 수 있다. 높이 조정 피쳐는 다양한 높이의 EUT 및 관련 장비, 가령 인체 모형 머리(a phantom head)(120) 또는 인체 모형 몸통(a phantom torso)(미도시)이 스잉 암(124)의 가상 피봇축(134)에 정렬되도록 한다. 또한, 높이 조정 피쳐를 설치하면 테스트 스탠드(118)에 중량이 더해지게 되는데, 이는 테스트 챔버(100) 내에서 무선 주파수 필드(radio frequency fields)가 교란되는 것 을 피하기 위해 제한되어야 한다. 그러나, 높이 조정 피쳐를 하부 수직 서포트 칼럼(202) 내에 통합시키되, 하부 수직 서포트 칼럼(202)을 EUT(112)까지 곧장 연장하지 않음으로써, 무선 주파수 필드의 교란을 매우 효과적으로 줄일 수 있다. 하부 수직 서포트 칼럼(202)은, 전형적으로 측정 안테나(142)의 이득이 높은 각 범위에 대향하지 않으며 EUT로부터 방사된 파의 반사가 야기되지 않도록 하기 위해 EUT로부터 충분히 떨어져 있다.
전술한 높이 조정 피쳐는 하부 수직 서포트 칼럼(202)을 끼워넣음(telescoping)으로써 획득된다. 하부 수직 서포트 칼럼(202)은 하부 튜브(a lower tube)(208) 및 상부 튜브(an upper tube)(210)를 포함한다. 하부 튜브(208)의 바닥 단부(212)는 복수의 거싯(gussets)(216)을 이용하여 마운팅 플렌지(mpounting flange)(214)에 부착되어 있다. 하부 튜브(208), 마운팅 플렌지(214) 및 거싯(216)을 연결하기 위해서는 접착제가 적절히 사용된다. 상부 튜브(210)는 하부 튜브(210) 내에 꼭 맞는 크기로 되어 있다. 유전체 고리(dielectric collar)(218)는 하부 튜브(208) 내로의 상부 튜브(21)의 삽입 깊이를 설정하여 테스트 스탠드(118)의 높이를 설정하는 역할을 한다. 고리(218)는 복수의 플레인 홀(plain holes)(302)을 포함하며 상부 튜브는 이에 대응하는 복수의 스레드 홀(threaded holes)(304) 세트를 갖는다. 유전체 스크류(220)는 플레인 홀(302)을 관통하여, 테스트 스탠드(118)의 높이를 설정하기 위한 스레드 홀의 세트들 중 하나 내로 관통된다.
챔버(100)를 정렬하기 위해 사용되는 유형의 피라미드형 흡수기(205) - 이는 하부 튜브(208) 내에 알맞도록 베이스에서 트리밍되어 있음 - 는 하브 튜브(208) 내에 위치하고 있다. 하부 수직 서포트 칼럼(202) 내의 피라미드형 흡수기(205)는 EUT(122)와 테스트 챔버(100)의 외부 스킨의 바닥(106) 사이의 상호작용을 약하게 하는 역할을 하는데, 만약 그렇지 않을 경우에는 챔버(100)의 리플 성능(ripple performance)을 열화시킬 수 있다.
하부 수직 서포트 칼럼(202)을 중간 수직 서포트 칼럼(204)에 결합시키는데 사용되는 제1 결합 부재(a first connecting member)(306)는 하부 수직 서포트 칼럼(202)의 상부 튜브(210)의 상단(308)에 부착된다. 제1 결합 부재(306)는 내부 림(an inner rim)(310) 및 내부 림(310)으로부터 외부로 방사하는 복수의 제1 핑거(a first finger)(312)를 포함한다. 복수의 제1 핑거(312)의 각각에는 축 지향 스레드 홀(an axially oriented threaded hole)(314)이 존재한다.
중간 수직 서포트 칼럼(204)은 지름은 넓고 측벽은 얇은 유전체 튜브(222)를 포함한다. 유전체 튜브(222)는 하부 수직 서포트 칼럼(202)의 상부 튜브(210) 및 하부 튜브(208)보다 지름이 더 길고 측벽은 더 얇다. 도시된 바와 같이, 유전체 튜브(222)는 원형의 단면을 가지지만, 이와 달리 다른 모양의 단면을 가질 수도 있다. 테스트 스탠드(118)(중간 수직 서포트 칼럼(204)을 포함함)를 제조하는데 실질적으로 적합한 유전체 재료는, 무선 주파수에서, 잠재적으로 테스트 챔버(100) 내의 무선 주파수 필드의 교란을 야기하고 테스트 챔버(100)의 리플 특성을 열화시키는데 충분한 정도인 1을 초과하는 유전 상수(dielectric constants)를 갖는다. 매우 얇은 측벽 튜브(222)를 사용함으로써, 중간 수직 서포트 칼럼(204)과 연관된 무선 주파수 파의 반사가 줄어든다. 얇은 측벽 튜브(222)는 1.5mm 두께 작은 (또는 EUT(122)에 의해 방사되는 자유 공간의 파장의 2%보다 작은) 두께의 측벽을 갖는 것이 바람직하다. EUT(122) 및 소정의 관련 장비, 가령 인체 모형 헤드(120) 또는 인체 모형 몸통(도시되지 않음)을 지지하는데 필요한 강도 및 견고함을 유지하기 위해서는 얇은 벽 튜브(222)의 지름을 증가시킨다. 얇은 측벽 튜브(222)의 지름은 적어도 30cm인 것이 바람직하다. 얇은 측벽 튜브는 유리 섬유(fiberglass)로 적절하게 만들어진다. 그러나, 얇은 벽 튜브(222)의 지름을 증가시키면, 얇은 측벽 튜브(222)가 스윙 암(124)의 넓은 극각에서 측정 안테나(142) 및 EUT(122) 사이의 가시 직선(direct line of sight) 내에 위치하게 되고, 이는 테스트 챔버(100)의 리플을 열화시킨다. 이러한 열화는 얇은 측벽 튜브가 EUT에 의해 높은 극각에서 방출된 파를 부분적으로 반사시킨다는 사실에 기인한다.
또한, 중간 수직 서포트 칼럼(204)은 실린더형인 얇은 측벽 튜브(222)의 내면(325)을 따라 튜브형으로 말려져 있고 얇은 측벽 튜브(222) 내부에 꼭 맞는 무선 주파수 흡수재 시트(a sheet of radio frequency absorbing material)(224)를 포함한다. 도 4는 말려지지 않은 상태의 흡수재(224) 시트를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 흡수재(224)는 고형 하부 밴드재(a solid lower band of material)(402) 및 고형 밴드재(402)로부터 상향으로 연장되고 일련의 테이퍼부(tapered portions)(406)를 포함하는 상부 에지(404)를 포함한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 테이퍼부(406)는 삼각형이다. 이와 달리, 비선형 테이퍼부가 제공된다. 흡수재(224)는 그 높이가 얇은 측벽 튜브(222)의 1/2 내지 2/3인 적이 적절하 다. 흡수재가 포함되면 큰 극각(EUT에 비해 흡수재의 방향에 가까운 각)에서 EUT에 의해 방출된 무선 주파수 파를 우선적으로 흡수하여 리플 성능이 열화될 것으로 예측되지만, 실제로는 중간 수직 서포트 칼럼(204) 내에 포함된 흡수재(224)가 리플 성능을 향상시킨다. 도 2 내지 도 4에 도시된 흡수재의 디자인은 리플에 대한 두 가지 물리적 효과를 상쇄시킨다. 제1 물리적 효과는, 흡수재(224)를 포함하면 큰 극각에서 지향된 파가 감쇄되는 경향이 있다는 것이다. 제2 물리적 효과는 흡수재(224)를 포함하는 것을 금지하는 것으로 나타날 것이다. 제2 물리적 효과 - 제1 물리적 효과에도 불구하고 흡수재에 의해 개선된 리플 성능이 획득되는 것을 설명해 줌 - 는 흡수재(224)가 중간 수직 서포트 칼럼(204)과 연관된 전자기파의 반사를 감쇄시킨다는 것이다. 이러한 반사는 리플 성능을 열화시키는 것이다. 그러나, 과도한 흡수는 제1 물리적 효과를 증가시키고 리플 성능을 열화시킨다. 도 2 내지 도 4에 도시된 테이퍼 디자인은 이들 상보적 효과들 간의 우수한 균형을 깨도록 개선되었다. 이와 달리, 흡수기의 양 및 강도를 중간 수직 서포트 칼럼(204)의 높이에 대한 함수로서 줄이는 다른 디자인이 사용된다. 다른 예는 밀도(단위 면적당 개수)가 줄어드는 도트 또는 다른 모양의 패턴, 또는 크기가 줄어드는 도트 또는 다른 모양의 패턴을 포함한다. 흡수재(224)는 카본 함유 오픈 셀 폼(carbon loaded open cell foam) 또는 다른 유형의 무선 주파수 흡수재의 절단 시트(a cut sheet)로 제조되는 것이 적합하다. 이와 달리, 자립형 시트(a self supporting sheet) 대신, 무선 주파수 흡수재의 코팅이 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명에 대해 특정 제조 이론이 제공되었지만, 본 발명이 상기 특정 이론에 한정되는 것으 로 해석되어서는 안 될 것이다.
얇은 측벽 튜브(222)는 EUT(112)로의 신호 또는 EUT(112)로부터의 신호를 커플링(coupling)하기 위한 테스트 셋업용 케이블을 설치하는데 사용될 수 있는 복수의 개구(226)를 포함한다.
하부 수직 서포트 칼럼(202)을 중간 수직 서포트 칼럼(204)에 결합시키는데 사용되는 제2 결합 부재(316)는 중간 수직 서포트 칼럼(204)의 얇은 측벽 튜브(222)의 하단(318)에 부착된다. 제2 결합 부재(316)는 외부 림(320)과, 외부 림(320)으로부터 내측으로 방사형으로 연장된 복수의 제2 핑거(322)를 포함한다. 복수의 제2 핑거(322) 각각에는 축 지향 플레인 홀(324)이 있다. 하부 수직 서포트 칼럼(202)을 중간 수직 서포트 칼럼(204)에 결합하기 위해, 복수의 유전체 볼트(326)가 제2 결합 부재(316) 내의 플레인 홀(324)을 관통하여 제1 결합 부재(306) 내의 스레드 홀(314) 내로 관통된다. 두 개의 결합 부재(306, 316)는 유전체이고, 강력한 접착제를 사용하여 각각의 수직 서포트 칼럼(202, 204)에 결합된다. 결합 부재(306, 316)가 결합될 경우, 내부 림(310), 외부 림(320) 및 오버랩(overlap)되는 복수의 제1 핑거(312) 및 복수의 제2 핑거(322) 사이에서 정의되는 복수의 환형 슬롯(a plurality annula slots)이 존재할 것이다.
상부 지지 부재(206)는 EUT(112)에 가장 근접하고, 결과적으로 가장 큰 전위를 가져서 EUT에 의해 방출되는 필드를 교란하거나, 챔버(100)의 리플 성능을 열화시킨다. 그러나, 상부 서포트 부재(206)는 비교적 짧은 것이 적절하기 때문에, EUT 및 관련 장비의 언밸런스한 하중을 견디기 위한 휨 강도 및 강성(bending strength and stiffness)에 대한 필요성은 그다지 중요한 것은 아니다. 상부 서포트 부재에 대한 요구를 능숙히 만족시키는 재료는 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene)이다. 발포 폴리스티렌은 테스트 챔버(100) 내의 무선 주파수 필드에 대해 비교적 작은 교란 효과를 가지도록 1에 가까운 유전 상수를 가지며, 짧은 길이의 상부 서포트 부재(206)에 구조적으로 충분한 무결성을 제공하여 EUT(122) 및 관련 장비, 가령 인체 모형 머리(120)나 인체 모형의 몸체(미도시)의 무게를 지지하도록 한다. 도2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 서포트 부재(206)는 6면체형이다. 이와 달리, 상부 서포트 부재(206)는 상이한 모양을 가질 수도 있다.
도 5는 도 2 내지 도 3에 도시되고, 무선 주파수 무반향 테스트 챔버(100) 내의 측정 안테나(142)를 지지하는데 사용되는 U 형 스윙 암(124)의 반쪽이 함께 도시된 테스트 스탠드(118)의 부분 투시 측면도이다. 측정 안테나(142)의 극 이득 패턴(polar gain pattern)은 참조 번호 502으로 표시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스윙 암(124)은 넓은 극각 θ로 회전한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스윙 암(124)이 넓은 극각 θ로 회전할 경우, 중간 수직 서포트 칼럼(204)은 이득이 높은 측정 안테나(142)에 대해 입체각 범위에 대한다. 부가적으로, 중간 수직 서포트 칼럼(204)은 EUT(122) 및 측정 안테나(142) 사이의 가시직선 내에 존재한다. 그럼에도 불구하고, 본 명세서에 기술된 것처럼 제조된 테스트 스텐드(118)를 사용하면, 우수한 리플 성능이 획득된다는 것을 알 수 있다.
방위각 회전 디바이스(504) 상에 지지된 테스트 스탠드(118)가 도 5에 도시되어 있다.
도 6은 다양한 테스트 스탠드에 대한 리플 측정 결과를 도시한 그래프이다. 그래프에서, 가로축은 극각을 나타내며 10도의 간격으로 표시되어 있다. 세로축은 측정 안테나(142)에 의해 측정된 신호의 레벨을 나타내며, 0.5dB의 간격으로 표시되어 있다. 이미 언급한 바와 같이, 리플 측정은 극각의 함수로 균일하게 방사하도록 디자인된 송출 안테나를 이용하여 실시된다. 그래프에서, 플롯(602)은 하부 수직 서포트 칼럼(202)에 피라미드형 흡수기(205)를 사용하지 않고 중간 수직 서포트 칼럼(204)에 흡수재(224)를 사용하지 않은 경우에 있어서 테스트 스탠드(118)에 대한 리플 측정이다. 신호 레벨은 0도에서 높은 값인 약 2.5dB의 로부터 150도에서 낮은 값인 0.8dB까지 변하며, 약 1.7dB의 피크 대 피크 리플(peak-to-peak ripple)을 제공한다. 플롯(604)은 피라미드형 흡수기(205)를 갖지만 흡수재(224)를 사용하지 않은 경우에 있어서 테스트 스탠드(118)에 대한 리플 측정이다. 신호 레벨은 150도에서 낮은 값인 약 0.95dB로부터 165도에서 높은 값인 2.75dB까지 급작스럽게 변하며, 1.8dB의 최악의 피크 대 피크 리플을 제공한다. 플롯(606)은 하부 수직 서포트 칼럼(202)에 피라미드형 흡수기(205)를 사용하고 중간 수직 서포트 칼럼(204)에 흡수재(224)를 모두 사용한 경우에 있어서 테스트 스탠드(118)에 대한 리플 측정이다. 이 경우, 신호 레벨은 160도에서 높은 값인 약 2.4dB로부터 165도에서 낮은 값인 1.05dB까지 변하며, 1.35dB의 개선된 피크 대 피크 리플을 제공한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 테스트 스탠드(118)의 8각 프리즘형 상부 지지 부재(702)를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예로서, 도 2, 도 3 및 도 5의 테스트 스탠드의 얇은 측벽 튜브(802)를 나타낸다. 무선 주파수 흡수기의 원형 패치(circular patches)(806)의 패턴(804)은 얇은 측벽 튜브(802) 상에 지지된다. 패턴(804)에서, 단위 높이당 흡수기의 양은 높이의 함수로서 원형 패치(806)의 크기를 줄임으로써 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 다른 실시에들이 도시되고 기술되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다. 후속하는 청구항에 정의된 것과 같은 본 밞여의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 수많은 수정, 변경, 변동, 대체 및 균등물은 본 발명의 기술 분야에 종사하는 사람이라면 누구에게나 실시가능할 것이다.
본 발명에 따른 무선 주파수 무반향 테스트 챔버에 의하면, 개선된 리플 성능을 제공하여 무선 주파수 장비의 이득 패턴에 대한 보다 정확한 측정이 가능하다.

Claims (19)

  1. 무선 주파수 무반향 챔버에 있어서,
    제1 수직 서포트 칼럼을 포함하는 테스트 스탠드를 포함하고,
    상기 제1 수직 서포트 칼럼은 그의 적어도 종방향 연장부에 분포된 하나 이상의 무선 주파수 흡수기를 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 주파수 흡수기는 카본 충전 오픈 셀 폼(carbon filled open cell foam)을 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 주파수 흡수기는 상기 제1 수직 서포트 칼럼의 외주면에 인접하여 위치한 무선 주파수 무반향 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 주파수 흡수기는 적어도 상기 제1 수직 서포트 칼럼의 실질적인 원주부에 인접하여 연장된 영역에 분포된 무선 주파수 무반향 챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 주파수 흡수기는 무선 주파수 흡수재 층을 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 층은 상기 제1 수직 서포트 칼럼에 대해 실질적으로 수직으로 연장된 복수의 테이퍼 돌출부를 포함하는 에지를 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 주파수 흡수기는 단위 높이당 흡수기의 양이 상기 제1 수직 서포트 칼럼을 따라 높이의 함수로서 감소하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 수직 서포트 칼럼은 제1 중공 관 부재(a first hollow tubular member)를 포함하고,
    상기 하나 이상의 무선 주파수 흡수기는 상기 제1 중공 관 부재 내에 위치하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 중공 관 부재는 단면이 원형인 무선 주파수 무반향 챔버.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 중공 관 부재는 유리 섬유 튜브를 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 주파수 흡수기는 무선 주파수 흡수재 층을 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 층 또는 시트는 상기 제1 수직 서포트 칼럼에 대해 실질적으로 축방향 연잔되는 상기 복수의 테이퍼 돌출부를 포함하는 에지를 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 유리 섬유 튜브는 적어도 30cm의 지름과, 1.5mm보다 얇은 측벽 두께를 갖는 무선 주파수 무반향 챔버.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 테스트 스탠드는 상기 제1 수직 서포트 칼럼 아래에 위치하며 상기 제1 수직 서포트 칼럼에 대해 지지하는 제2 수직 서포트 칼럼을 포함하고,
    상기 제1 수직 서포트 칼럼은 제1 횡단 치수를 특징으로 하고 상기 제2 수직 서포트 칼럼은 제2 횡단 치수를 특징으로 하며, 상기 제2 횡단 치수는 상기 제1 횡단 치수보다 작고, 이에 의해 상기 제1 수직 서포트 칼럼은 상기 제2 수직 서포트 칼럼 위에 위치하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  15. 제14항에 있어서,
    측정 안테나를 지지하도록 적응되고 상기 테스트 스탠드를 통해 축을 가로지르는 제1 축에 대해 극각의 범위 내에서 스윙하는 스윙 암을 더 포함하고,
    상기 스윙 암은 넓은 극각에서 상기 제2 수직 서포트 칼럼 근처에 오며, 그 방향에서, 상기 제1 수직 서포트 칼럼 위에 위치한 테스트 안테나 아래의 장비를 보도록 상기 측정 안테나의 위치를 정하고, 상기 측정 안테나와 상기 테스트 안테나 하의 상기 장비 사이의 가시선이 상기 제1 수직 서포트 칼럼을 가로지르는 무선 주파수 무반향 챔버.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 수직 서포트 칼럼 위에 위치하고 상기 제1 수직 서포트 칼럼에 의해 지지되는 제3 수직 서포트를 더 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 수직 서포트는 발포 폴리스티렌을 포함하는 무선 주파수 무반향 챔 버.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제3 수직 서포트 위에 위치하고 상기 제3 수직 서포트에 의해 지지되는 무선 주파수 테스트 모델을 더 포함하는 무선 주파수 무반향 챔버.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제1 수직 서포트 칼럼의 하단에 부착된 제1 림과 상기 제1 림의 내부로 방사형으로 연장된 복수의 제1 핑거들 구비한 제1 결합 부재와,
    상기 제2 수직 서포트 칼럼의 상단에 부착된 제2 림과 상기 제2 림으로부터 외부 방향으로 방사형으로 연장된 복수의 제2 핑거를 구비한 제2 결합 부재를 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 핑거들 및 상기 복수의 제2 핑거들은 오버랩되는 관계로 위치한 무선 주파수 무반향 챔버.
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