KR20060114281A - 지향성 안테나 어레이 - Google Patents

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로버트 피. 판도르프
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라즈 브리지랄
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Abstract

지향성 안테나 어레이가 제공되며, 이는 피구동 요소와 피구동 요소로부터 분리된 제1 기생 요소를 포함하고, 제1 기생 요소 및/또는 피구동 요소는 지향성 안테나 어레이의 자유 공간 파장의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 큰 폭을 갖는다. 대안적으로, 또는 이와 연계하여, 지향성 안테나 어레이는 피구동 요소를 전자기 에너지 소스 및 전자기 싱크 중 적어도 하나에 연결하도록 구성된 밸룬 구조체를 포함하고, 밸룬 구조체는 다이폴 구조체, 다이폴 구조체로부터 연장하는 제1 급전점 및 제1 기생 요소로부터 연장하는 제2 급전점을 포함한다.
피구동 요소, 기생 요소, 자유 공간 파장, 모놀리식 재료

Description

지향성 안테나 어레이{DIRECTIONAL ANTENNA ARRAY}
본 발명은 일반적으로 안테나, 보다 구체적으로 지향성 안테나 어레이에 관련한다.
야기-우다(Yagi-Uda) 안테나는 근원적으로 H. 야기에 의해 기술된 문헌에 영어로 기술되어 있었다(H. 야기 "초단파의 빔 전송(Proc. IRE. Vol. 16, pp. 715-741, 1998년 6월)" 참조). 일반적으로 야기 안테나라 지칭되는 이들 지향성 다이폴 안테나는 다년간, 다수의 응용처에 사용되어 왔다. 예로서, 야기 안테나는 텔레비전 신호의 수신, 지점 대 지점 통신 및 기타 전자 응용분야에 사용되어 왔다.
기본적 야기 안테나는 통상적으로 피구동 요소(driven element), 일반적으로 반파 다이폴(half-wave dipole)을 포함하며, 이는 전자기 에너지의 소스로부터 구동되거나, 전자기 에너지의 싱크(sink)를 구동한다. 또한, 안테나는 비피구동 또는 기생 요소(parasitic element)를 포함하며, 이는 피구동 요소와 함께 배열되어 있다. 이들 비피구동 또는 기생 요소는 일반적으로 피구동 요소의 일 측부상의 반사기 요소 및 피구동 요소의 다른 측부상의 적어도 하나의 디렉터 요소(director element)를 포함한다(즉, 상기 피구동 요소는 디렉터 요소와 반사기 요소 사이에 개재되어 있다). 피구동 요소, 반사기 요소 및 디렉터 요소는 일반적으로 피구동 요소로부터 전송 또는 수신 방향으로 연장하는 디렉터 요소 또는 요소들과 안테나 축을 따라 이격된 관계로 배치된다. 피구동, 반사기 및 디렉터 요소의 길이와 이들 안테나 요소 사이의 이격은 안테나 시스템의 보어 사이트 방향으로 안테나 시스템의 최대 유효 등방성 방사 파워(maximum Effective Isotripic Radiated Power)(EIRP)를 규정한다.
안테나 디자인의 현 경향은 야기 안테나로 달성할 수 있는 것들 같은 높은 지향성 안테나 패턴을 제공하면서, 이동 또는 휴대용 유닛을 위한 소정 수의 형상에 부합할 수 있는 저 프로파일(low profile), 지향성 안테나 구성에 대한 양호성을 반영한다. 부가적으로, 안테나 디자인의 현 경향은 표면 충격 같은 외력의 적용 이후, 구조적 형상 및 완전성을 유지하기 위한 안테나의 양호성을 반영한다. 이런 안테나 디자인은 셀룰러 전화 같은 휴대용 또는 파지형(hand-held) 장치, 위성 전화 및 무선 주파수 식별(RFID) 시스템의 RFID 인터로게이터(interrogator) 같은 자동 식별(오토 ID) 시스템의 무접점 인터로게이터에 특히 바람직하다.
따라서, 고 지향성 안테나 패턴을 제공하면서, 다수의 형상에 부합할 수 있는 저 프로파일 지향성 안테나를 제공하는 것이 바람직하다. 부가적으로, 외력의 적용 이후, 구조적 형상 및 완전성을 유지할 수 있는 안테나를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 휴대형 또는 파지형 장치를 위한 이런 안테나를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 양호한 특징 및 특성은 첨부 도면, 상술한 기술 분야 및 배경 기술에 관련하여 이루어지는 하기의 상세한 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 제1 예시적 실시예에 따라 지향성 어레이 안테나가 제공된다. 지향성 어레이 안테나는 피구동 요소 및 피구동 요소로부터 분리된 제1 기생 요소를 포함한다. 제1 기생 요소 및/또는 피구동 요소는 지향성 안테나 어레이의 자유 공간 파장(an free-space wavelength)의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 큰 것이 바람직하다.
대안적으로, 또는, 제1 예시적 실시예에 따라, 지향성 어레이 안테나는 제2 예시적 실시예에 따라 제공된다. 지향성 안테나 어레이는 전자기 에너지 소스 및 전자기 에너지 싱크 중 적어도 하나에 피구동 요소를 결합하도록 구성된 밸룬(balun)을 포함하고, 밸룬 구조체는 다이폴 구조체, 다이폴 구조체로부터 연장하는 제1 급전점(a first feed) 및 제1 기생 요소로부터 연장하는 제2 급전점을 포함한다.
본 발명은 이하 유사 번호가 유사 요소를 지시하고 있는 하기의 도면을 참조로 설명된다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 지향성 어레이 안테나의 평면도.
도 2는 도 1에 예시된 기생 요소에 부가하여 기생 요소를 갖는 지향성 어레이 안테나의 평면도.
도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 도 1의 지향성 어레이 안테나의 비평면 절첩 구조의 제1 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 도 1의 지향성 어레이 안테나의 비평면 절첩 구조의 제2 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 도1의 지향성 안테나 어레이를 위한 밸룬 구조체를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 엘라스토머 덮개를 가지는 도 3의 지향성 어레이 안테나를 도시하는 도면.
도 7은 개구를 가지는 도 1의 지향성 어레이 안테나를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 도 6의 지향성 안테나 어레이를 가지는 휴대용/파지형 장치를 도시하는 도면.
하기의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시이며, 본 발명의 응용 및 용도나 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 또한, 하기의 상세한 설명, 및 상술한 기술 분야 배경 기술 및 발명의 상세한 설명에 제시된 어떠한 명시적 또는 암시적 이론에 의해서도 본 발명은 제한되지 않는다.
도 1을 참조하면, 지향성 안테나 어레이(100)의 평면도가 본 발명의 예시적 실시예에 따라 제공되어 있다. 일반적으로, 지향성 안테나 어레이(100)는 피구동 요소(102)와 적어도 하나(1)의 기생 요소 또는 디렉터 요소(104)를 포함하며, 바람직하게는 디렉터 요소(104)에 부가하여 제2 기생 요소 또는 반사기 요소(106)를 포함한다. 단지 두 개의 기생 요소(즉, 디렉터 요소(104) 및 반사기 요소(106)가 피구동 요소(102)에 부가하여 도 1에 도시되어 있지만, 본 발명의 예시적 실시예에 따라 소정 수의 기생 요소가 제공될 수 있다. 예로서, 지향성 안테나 어레이(200)는 도 1에 도시된 바와 같은 반사기 요소(106) 및 디렉터 요소(104)에 부가하여 하나 이상의 부가적인 반사기 또는 디렉터 요소가 될 수 있는 4개의 부가적인(4) 기생 요소(202, 204, 206, 208)를 포함한다. 대안적으로, 지향성 안테나 어레이(100)는 피구동 요소 및 반사기 요소, 피구동 요소 및 디렉터 요소, 피구동 요소 및 다수의 반사기, 피구동 요소 및 다수의 디렉터 또는 하나 이상의 디렉터 요소 및 반사기 요소의 조합을 갖는 피구동 요소로 구성될 수 있다(즉, 더 이상도 더 이하도 갖지 않는다). 부가적으로, 이들 하나 이상의 부가적인 디렉터 또는 반사기 요소는 제3 반사기 아래에 위치된 제2 반사기 및 제3 반사기 위에 위치된 제1 반사기를 갖는 삼각형 반사기 시스템 같은 평면외 요소이거나, 평면내 요소일 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 피구동 요소(102)는 중앙 급전(center-fed), 반파 다이폴 안테나의 등가체(equivalent)이다. 디렉터 요소(104)는 피구동 요소(102)의 일 측부상에 배치되며, 붐(boom)(108)과 연결되고, 반사기 요소(106)는 피구동 요소(102)가 디렉터 요소(104)와 반사기 요소(106) 사이에 개재되도록 다른 붐(110)과 연결되어 디렉터 요소(102)의 다른 측부상에 위치되는 것이 바람직하다. 부가적으로, 디렉터 요소(102) 및 반사기 요소(106)는 피구동 요소(102)에 관하여 적어도 실질적으로 평행한 관계, 보다 바람직하게는 피구동 요소(102)에 대하여 평행한 관계로 배치된다.
본 예시적 실시예에서, 지향성 안테나 어레이(100)는 야기 안테나(Yagi antenna)이다. 따라서, 본 기술의 숙련자들에게 공지된 바와 같이, 지향성 안테나 어레이(100)의 설계는 피구동 요소(102), 디렉터 요소(104) 및/또는 반사기 요소(106)의 파라미터 및 존재시 지향성 안테나 어레이(100)의 부가적인 기생 요소의 다른 파라미터의 선택을 수반한다. 예로서, 지향성 안테나 어레이의 설계는 요소 사이의 간격(예로서, 피구동 요소(102)와 디렉터 요소(104) 사이의 간격(Sdir1)(112) 및 피구동 요소(102)와 반사기 요소(106) 사이의 간격(Sref)(114)), 요소 길이(예로서, 피구동 요소 길이(Ldri)(116), 디렉터 요소 길이(Ldir1)(118) 및 반사기 요소 길이(Lref)(120)), 요소 폭의 선택을 포함하며, 요소 폭은 여기서 사용되는 바와 같이 요소 직경(예로서, 피구동 요소 폭(Wdri)(122), 디렉터 요소 폭(Wdir1)(124) 및 반사기 요소 폭(Wref)(126))을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 파라미터 및 부가 안테나 구조체(들)의 파라미터가 본 기술의 숙련자에게 공지된 기술에 따라 지향성 안테나 어레이(100)의 설계에 사용될 수 있다(예로서, 붐 폭(Wb1)(128), (Wb2)(130)).
본 발명의 예시적 실시예에 따라서, 피구동 요소 폭(Wdri)(122), 디렉터 요소 폭(Wdir1)(124) 및 반사기 요소 폭(Wref)(126)은 지향성 안테나 어레이(100)의 동작 주파수의 자유 공간 파장의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 크며, 이는 여기서, 자유 공간 파장이라 지칭될 수 있으며, 바람직하게는 지향성 안테나 어레이(100)의 중심 주파수의 자유 공간 파장이라 지칭될 수 있다. 피구동 요소 폭(Wdri)(122), 디렉터 요소 폭(Wdir1)(124) 및 반사기 요소 폭(Wref)(126) 중 하나의 적어도 일부가 지향성 안테나 어레이(100)의 자유 공간 파장의 약 1퍼센트(1%) 보다 큰 것이 바람직하다. 피구동 요소 폭(Wdri)(122), 디렉터 요소 폭(Wdir1)(124) 및 반사기 요소 폭(Wref)(126) 중 하나의 적어도 일부가 약 2퍼센트(2%) 보다 큰 것이 보다 바람직하며, 가장 바람직하게는 약 4퍼센트(4%) 보다 크다. 피구동 요소(102)가 지향성 안테나 어레이(100)의 자유 공간 파장의 약 1/2 퍼센트(0.5%), 바람직하게는 약 1퍼센트(1%), 보다 바람직하게는 약 2퍼센트(2%), 가장 바람직하게는 약4 퍼센트(4%) 보다 큰 폭(즉, (Wdri)(122))을 갖는 부분을 갖는 요소인 것이 바람직하다.
본 상세한 설명에서 전술된 바와 같은 자유 공간 파장에 대한 폭 관계를 갖는 피구동 요소(102), 디렉터 요소(104) 및 반사기 요소(106) 중 하나의 적어도 일부에 부가하여, 요소 형상(즉, 라운드, 정사각형, 삼각형, 오각형, 육각형 등), 피구동 요소 길이(Ldri)(116), 반사기 요소 길이(Lref)(120), 디렉터 요소 길이(Ldir)(118), 디렉터 요소 간격(Sdir1)(112) 및 반사기 요소 간격(Sref)(114)이 본 기술의 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 기술에 따라 요소의 전기 공진 주파수에 따라 선택된다. 예로서, 지향성 안테나 어레이(100)의 파라미터는 디렉터 요소(104)의 전기적 공진 주파수가 자유 공간 파장 보다 크고, 반사기 요소(106)의 전기적 공진 주파수가 자유 공간 파장 보다 작도록 선택되는 것이 바람직하다.
본 기술의 숙련자에게 공지된 바와 같이, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 자유 공간 파장에 대한 관계를 갖는 지향성 안테나 어레이(즉, 야기 안테나)에 대하여 소정수의 설계 변형이 존재한다. 예로서, 약 902메가 헤르쯔(902MHz) 내지 928 메가 헤르쯔(928MHz)의 주파수 범위를 위한 양호한 붐 폭(Wb1)(128)과, 피구동 요소(102), 디렉터 요소(104) 및 반사기 요소(106)의 길이 및 간격이 표 1에 제공되어 있다.
피구동 디렉터 반사기
폭 0.56인치 0.49인치 0.33인치
%폭 4.35% 3.8% 2.57%
간격 0.89인치 2.75인치 0.89인치
%간격 적용 불가 14.4% 6.9%
길이 5.19인치 5.04인치 5.60인치
%길이 40.2% 39% 43.4%
여기서, %폭, %공간 및 %길이는 자유 공간 파장의 퍼센트이고, 디렉터 간격은 피구동 요소(102)와 디렉터 요소(104) 사이의 간격(Sdir1)(112)이고, 반사기 간격은 피구동 요소(102)와 반사기 요소(106) 사이의 간격(Sref)이다.
본 발명의 예시적 실시예에 따라서, 표 1에 제시된 예시적 실시예 및 본 발명에 따라 설계된 다른 지향성 안테나 어레이는 지향성 안테나 어레이(100)의 동작 주파수에서 약 1 스킨 깊이(skin depth) 보다 큰 두께를 갖는 모놀리식 재료(monolithic material)로 형성되는 것이 바람직하다. 모놀리식 재료는 스프링 강, 베릴륨 구리, 스테인레스 강 또는 그 조합 같은 소정 수의 재료일 수 있으며, 모놀리식 재료는 약 0.1x10-6 오옴-미터, 바람직하게는 0.2x10-6 오옴-미터, 보다 바람직하게는, 0.4x10-6 오옴-미터, 더 더욱 보다 바람직하게는 0.8x10-6 오옴-미터, 가장 바람직하게는 1.0x10-6 오옴-미터 및 2.0x10-6 오옴-미터 보다 큰 고유저항을 갖는 것이 바람직하다. 예로서, 표 1에 예시적으로 제시된 치수를 갖는 지향성 안테나 어레이는 약 십육 분의 1(1/16) 인치의 두께의 FR-10 P.C. 보드(PCB) 및 PCB의 적어도 한 측부상에 형성된 천분의 2(0.002) 인치 구리 테이프로 형성될 수 있다.
스탬핑, 레이저 절단, 워터 제트 절단 또는 기타의 방식으로 모놀리식 재료로 형성된 지향성 안테나 어레이(100)에서, 피구동 요소(102)는 비평면 절첩 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 예로서, 피구동 요소(102)의 말단 단부(302, 304)는 도 3에 도시된 바와 같이 비평면 절첩 구조(300)를 형성하도록 붐(108)에 관하여 약 90도(90°)의 각도를 제공하도록 절첩된다. 대안적으로, 그리고, 단지 예로서, 다른 비평면 구조(400)가 피구동 요소(102)의 말단 단부(302, 304)를 이런 단부가 도 4에 도시된 바와 같이 붐(108)에 인접하게, 바람직하게는 붐 바로 아래에 위치할 때까지 절첩을 지속하거나, 도 4의 타원 형상이 아닌 소정 수의 다른 형상(원형, 정사각형, 삼각형 등)으로 절첩됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 디렉터 요소(102) 및/또는 반사기 요소(104)도 3에 도시된 바와 같은 피구동 요소와 유사 또는 동일한 방식으로, 도 4에 도시된 바와 같은 피구동 요소와 유사하지 않은 다른 방식으로, 또는, 특정 안테나 특성 또는 안테나 미관을 제공하기 위해 소정의 다른 방식으로 절첩될 수 있다.
도 1을 참조하면, 피구동 요소는 전자기 에너지(미도시)의 소스 및/또는 전자기 에너지의 싱크(미도시)에 연결되는 것이 바람직하다. 본 발명의 지향성 안테나 어레이(100)는 고유하게 균형화된 안테나이며, 지향성 안테나 어레이(100)는 밸룬 또는 밸루닝 구조체(500)를 사용하여 비균형화된 커넥터(예로서, 동축 전송 라인(미도시))에 전자기 에너지의 소스 및/또는 싱크를 바람직하게 연결한다. 밸룬 구조체(500)는 동축 전송 라인의 외측으로의 RF 에너지의 도입 없이 동축 전송 라인 내에서 어느 한 방향으로 임피던스 일치 라디오 주파수(RF) 에너지가 흐를 수 있게 하도록 구성되는 것이 바람직하다. 인지할 수 있는 바와 같이, 동축 전송 라인 외측에서 흐르는 RF 에너지는 고유하게 낭비되며, 일반적으로, 지향성 안테나 어레이의 지향성 패턴을 손상시키고, 따라서, 최대 보어 사이트 이득을 저하시킨다.
도 5를 참조하면, 피구동 요소(102)의 확대도가 도시되어 있으며, 이는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 밸룬 구조체(500)의 예시적 실시예를 도시한다. 밸룬 구조체(500)는 본 상세한 설명에 전술된 바와 같이 모놀리식 재료로 형성되는 것이 바람직하며, 다이폴 구조체(502) 및 두 개의 급전점(즉, 제1 급전점(504) 및 제2 급전점(506))을 포함하고, 이는 본 예에서는 동축 전송 라인인 비균형화된 커넥터를 수용하도록 구성되어 있다. 부가적으로 밸룬 구조체는 또한, 도 1에 도시된 바와 같은 피구동 요소(102)의 제2 폭(Wdri2)(132) 및 피구동 요소(102)의 제1 폭(Wdri)(122) 사이의 파이를 포함하고, 이는 동축 전송 라인의 외부 커넥터상에 나타나게 되는 RF 에너지의 눌링을 보조하도록 조절될 수 있다. 예로서, 제1 폭(Wdri)(122)은 피구동 요소(102)의 제2 폭(Wdri2)(132) 보다 크다. 그러나, 소정 수의 비균형화된 커넥터 구조가 본 발명에 따라 사용될 수 있다.
도 5를 계속 참조하면, 제1 급전점(506)은 다이폴 구조체(502)로부터 바람직하게 연장하며, 동축 전송 라인의 중앙 전도체(동축 전송 라인의 중앙 전도체는 제1 급전점(506)에 연결된다)를 수용하는 것이 바람직하다. 제2 급전점(504)은 동축 전송 라인의 외부 전도체를 수용하며, 반사기 요소(106)로부터 연장하는 것이 바람직하다(즉, 동축 전송 라인의 외부 전도체는 제2 급전점(504)에 연결된다). 그러나, 제1 급전점(506) 및 제2 급전점(504)은 지향서 안테나 어레이의 다른 위치에 존재할 수 있다.
다이폴 구조체(502)는 지향성 안테나 어레이의 중심선(508) 외측에 있는 것이 바람직하며(즉, 중심 외측), 다이폴 구조체(502)는 테이퍼형 1/2 절첩 다이폴(one-half folded dipole)인 것이 바람직하고, 이는 피구동 요소(102)상에 RF 에너지를 공급한다. 1/2 절첩 다이폴의 테이퍼는 피구동 요소(102)에 대한 일 유형의 광대역 테이퍼형 임피던스 일치의 제공 및 동축 전송 라인의 중심을 위한 부착점의 부근에 션트 커패시터를 합성하는 이중 목적을 비제한적으로 포함하는 다수의 목적으로 기능한다. 이는 보다 넓은 동작 대역폭에 걸쳐 현저히 저하된 전압 스탠딩 웨이브 비율(VSWR)을 비제한적으로 포함하는 다수의 바람직한 특징을 제공한다.
밸룬 구조체(500)의 중심 외측 부착은 하기의 방식으로 수신된 신호를 전송하도록 구성되며, 안테나 상호작용의 원리는 신호 수신 동안의 원리의 동등한 유효성을 나타낸다. 지향성 안테나 어레이가 전자기 신호를 전송하는 동안, 동축 전송 라인의 중앙 전도체에 의해 라운칭되는 양의 전류는 통상적으로 실질적으로 동일한 크기의 전류가 제2 급전점(504)에서 지향성 안테나 어레이내로 라운칭되게 한다. 그러나, 밸룬 구조체(500)의 보정 작용 없이, RF 에너지는 동축 전송 라인 외부 전도체상으로 라운칭된다. 피구동 요소(102)가 약 십(10)의 회로(Q)로 동작할 때(이는 순환 RF 에너지가 전송 라인에 의해 공급되는 것 보다 약 십(10)배 크다는 것을 의미한다), 오프-센터 급전점(504, 506)은 소량의 반전-위상 순환 RF 에너지가 동축 전송 라인의 외부 전도체상으로 라운칭되게 한다.
급전점(504, 506)의 위치적 또는 전기적 오프셋이 적절히 형성될 때, 합성 RF 에너지의 상쇄는 동축 전송 라인의 외부 전도체상으로 라운칭되게 한다. 두 급전점(504, 506)에 의해 제공되는 전기적 오프셋의 미세 조율은 일 측부상에서의 길이의 조절로, 도 5에 도시된 바와 같은 반사기 요소(106) 및/또는 피구동 요소(102)의 전기적 위치를 오프셋시키고, 다른 측부상에 도전 테이프의 조각을 위치시키는 것 같이 다수의 기술로 지향성 안테나 어레이의 다른 요소의 공진 주파수를 변경하지 않고 달성될 수 있다. 대안적으로, 이들 요소의 좌측 및 우측의 상대적 폭은 이에 따라 조절될 수 있다. 전기적 오프셋팅 절차가 완료되고, 밸루닝 구조체(500)는 최소의 RF 전류가 외부 전도체상에서 감지될 때, 실질적인 균형화를 달성한다.
본 상세한 설명에 전술된 바와 같은 지향성 안테나 어레이의 밸룬 구조체(500), 요소 폭 및/또는 모놀리식 특성은 다수의 바람직한 특징을 제공한다. 예로서, 본 발명의 지향성 안테나 어레이는 외력의 적용 이후 구조적 형상 및 완전성의 유지를 포함하여, 구조적 형상 및 완전성을 유지할 수 있다.
외력의 적용 이후 구조적 형상 및 완전성의 유지를 포함하는, 구조적 형상 및 완전성의 유지를 위한 지향성 안테나의 기능을 향상시키기 위해, 지향성 안테나 어레이(600)의 일부 및 보다 바람직하게는 지향성 안테나 어레이(600)의 현저한 부분 또는 실질적인 전부나 전부가 도 6에 도시된 바와 같이 엘라스토머(602)로 덮혀진다. 지향성 안테나 어레이(600)는 엘라스토머(602)의 구조적 지지부의 적어도 일부를 제공하도록 구성되며, 개구(702)는 도 7에 도시된 바와 같이, 지향성 안테나 어레이(700)의 요소 중 하나내에, 그리고, 바람직하게는 그 모두에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 표면 충격에 견디기 위한 지향성 안테나 어레이(700의 기능을 향상시키며, 이는 다수의 환경 및 응용처에 유리하다. 예로서, 이 낮은 프로파일 및 러그형 지향성 안테나 어레이는 셀룰러 전화, 위성 전화 및 RFID 시스템의 RFID 인터로게이터 같은 자동 식별(오토 ID) 시스템의 비접촉 인터로게이터 같은 휴대형 또는 파지식 장치를 포함하는 다수의 전자 응용분야에 유리하다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 휴대용/파지형 장치(800)가 예시되어 있다. 예시된 예에서는 RFID 시스템의 RFID 인터로게이터인 휴대용/파지형 장치(800)는 처리 모듈(804)(예로서, 본 기술의 숙련자에게 공지된 소정 수의 구조를 갖는 RFID 처리 모듈) 및 본 상세한 설명에 전술된 바와 같은 지향성 안테나 어레이(802)의 하나 이상의 실시예에 따른 지향성 안테나 어레이(802)를 포함한다. 그러나, 본 기술의 숙련자가 알 수 있는 바와 같이, 다른 전자 시스템의 휴대용/파지형 장치가 본 발명에 따라 형성될 수 있거나, 비휴대용 비수지형 장치가 본 발명에 따라 형성될 수 있다.
하나 이상의 예시적 실시예를 상기 상세한 설명에서 제시하였지만, 방대한 수의 변형이 존재한다는 것을 인지하여야 한다. 또한, 예시적 실시예 또는 예시적 실시예들은 단지 예일 뿐이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주, 응용성 또는 구조를 제한하는 것은 아니라는 것을 인지하여야 한다. 오히려, 상기 상세한 설명은 본 기술의 숙련자에게 예시적 실시예 또는 예시적 실시예들을 구현하기 위한 편리한 로드 맵을 제공한다. 첨부된 청구범위에 기술된 바 및 그 법적 등가체와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고, 요소의 배열 및 기능에 대해 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (44)

  1. 지향성 안테나 어레이에 있어서,
    피구동 요소(driven elment) 및
    상기 피구동 요소로부터 분리된 제1 기생 요소(parasitic element)를 포함하고,
    상기 제1 기생 요소 및 상기 피구동 요소 중 적어도 하나는 지향성 안테나 어레이의 자유 공간 파장(an free-space wavelength)의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 큰 폭을 가지는 지향성 안테나 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폭은 상기 지향성 안테나 어레이의 상기 자유 공간 파장의 약 1 퍼센트(1%) 보다 큰 지향성 안테나 어레이.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 폭은 상기 지향성 안테나 어레이의 상기 자유 공간 파장의 약 2 퍼센트(2%) 보다 큰 지향성 안테나 어레이.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 폭은 상기 지향성 안테나 어레이의 상기 자유 공간 파장의 약 4 퍼센트(4%) 보다 큰 지향성 안테나 어레이.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 피구동 요소로부터 분리된 제2 기생 요소를 추가로 포함하고,
    상기 제1 기생 요소, 상기 피구동 요소 및 상기 제2 기생 요소 중 적어도 하나는 상기 지향성 안테나 어레이의 자유 공간 파장의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 큰 상기 폭을 갖는 지향성 안테나 어레이.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소에 부가하여 복수의 기생 요소를 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소는 적어도 실질적으로 평면내 요소(in-plane element)인 지향성 안테나 어레이.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소는 반사기 요소인 지향성 안테나 어레이.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 기생 요소는 디렉터 요소인 지향성 안테나 어레이.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 피구동 요소, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소는 모놀리식 재료로 형성되는 지향성 안테나 어레이.
  11. 제 12 항에 있어서, 상기 모놀리식 재료는 약 0.2x10-6오옴-미터 보다 큰 고유저항을 갖는 지향성 안테나 어레이.
  12. 제 12 항에 있어서, 상기 모놀리식 재료는 스프링 강인 지향성 안테나 어레이.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 피구동 요소, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소내에 복수의 개구를 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 피구동 요소의 적어도 일부를 덮는 재료를 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 피구동 요소의 상기 적어도 일부를 덮는 상기 재료는 엘라스토머(elastomer)인 지향성 안테나 어레이.
  16. 제 1 항에 있어서, 밸룬 구조체(balun structure)를 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 밸룬 구조체는
    다이폴 구조체,
    상기 다이폴 구조체로부터 연장하는 제1 급전점, 및
    상기 제1 기생 요소로부터 연장하는 제2 급전점을 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 다이폴 구조체는 상기 지향성 안테나의 중심선으로부터 벗어나 있는 지향성 안테나 어레이.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 다이폴 구조체는 1/2 절첩 다이폴(one-half folded dipole)인 지향성 안테나 어레이.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 다이폴 구조체는 테이퍼형 구조체인 지향성 안테나 어레이.
  21. 지향성 안테나 어레이에 있어서,
    제1 기생 요소,
    상기 제1 기생 요소로부터 분리된 피구동 요소, 및
    상기 피구동 요소를 전자기 에너지 소스 및 전자기 싱크에 연결하도록 구성된 밸룬 구조체를 포함하고,
    상기 밸룬 구조체는
    다이폴 구조체,
    상기 다이폴 구조체로부터 연장하는 제1 급전점, 및
    상기 제1 기생 요소로부터 연장하는 제2 급전점을 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 다이폴 구조체는 상기 지향성 안테나의 중심선으로부터 벗어나 있는 지향성 안테나 어레이.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 다이폴 구조체는 1/2 절첩 다이폴인 지향성 안테나 어레이.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 다이폴 구조체는 테이퍼형 구조체인 지향성 안테나 어레이.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 다이폴 구조체는 피구동 요소의 제1 폭과 피구동 요소의 제2 폭을 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 피구동 요소 중 적어도 하나는 지향성 안테나 어레이의 자유 공간 파장의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 큰 폭을 가지는 지향성 안테나 어레이.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 폭은 상기 지향성 안테나 어레이의 상기 자유 공간 파장의 약 1 퍼센트(1%) 보다 큰 지향성 안테나 어레이.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 폭은 상기 지향성 안테나 어레이의 상기 자유 공간 파장의 약 2 퍼센트(2%) 보다 큰 지향성 안테나 어레이.
  29. 제 21 항에 있어서, 상기 폭은 상기 지향성 안테나 어레이의 상기 자유 공간 파장의 약 4 퍼센트(4%) 보다 큰 지향성 안테나 어레이.
  30. 제 21 항에 있어서, 상기 피구동 요소로부터 분리된 제2 기생 요소를 추가로 포함하고,
    상기 제1 기생 요소, 상기 피구동 요소 및 상기 제2 기생 요소 중 적어도 하나는 상기 지향성 안테나 어레이의 자유 공간 파장의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 큰 상기 폭을 갖는 지향성 안테나 어레이.
  31. 제 21 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소에 부가하여 복수의 기생 요소를 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  32. 제 21 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소는 적어도 실질적으로 평면내 요소인 지향성 안테나 어레이.
  33. 제 21 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소는 반사기 요소인 지향성 안테나 어레이.
  34. 제 21 항에 있어서, 상기 제2 기생 요소는 디렉터 요소인 지향성 안테나 어레이.
  35. 제 21 항에 있어서, 상기 피구동 요소, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소는 모놀리식 재료로 형성되는 지향성 안테나 어레이.
  36. 제 21 항에 있어서, 상기 모놀리식 재료는 약 0.2x10-6오옴-미터 보다 큰 고유저항을 갖는 지향성 안테나 어레이.
  37. 제 21 항에 있어서, 상기 모놀리식 재료는 스프링 강인 지향성 안테나 어레이.
  38. 제 21 항에 있어서, 상기 피구동 요소, 상기 제1 기생 요소 및 상기 제2 기생 요소내에 복수의 개구를 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  39. 제 21 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 피구동 요소의 적어도 일부 를 덮는 재료를 추가로 포함하는 지향성 안테나 어레이.
  40. 제 21 항에 있어서, 상기 제1 기생 요소 및 상기 피구동 요소의 상기 적어도 일부를 덮는 상기 재료는 엘라스토머인 지향성 안테나 어레이.
  41. 휴대용/파지형 장치에 있어서,
    처리 모듈, 및
    상기 처리 모듈에 연결된 지향성 안테나 어레이를 포함하고,
    상기 지향성 안테나 어레이는
    피구동 요소, 및
    상기 피구동 요소로부터 분리된 제1 기생 요소를 포함하며,
    상기 제1 기생 요소 및 상기 피구동 요소 중 적어도 하나는 지향성 안테나 어레이의 자유 공간 파장의 약 1/2 퍼센트(0.5%) 보다 큰 폭을 가지는 휴대용/파지형 장치.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 휴대용/파지형 장치는 RFID 인터로게이터인 휴대용/파지형 장치.
  43. 휴대용/파지형 장치에 있어서,
    처리 모듈, 및
    상기 처리 모듈에 연결된 지향성 안테나 어레이를 포함하고,
    상기 지향성 안테나 어레이는
    제1 기생 요소,
    상기 제1 기생 요소로부터 분리된 피구동 요소, 및
    상기 피구동 요소를 전자기 에너지 소스 및 전자기 싱크 중 적어도 하나에 연결하도록 구성된 밸룬 구조체를 포함하고,
    상기 밸룬 구조체는
    다이폴 구조체,
    상기 다이폴 구조체로부터 연장하는 제1 급전점, 및
    상기 제1 기생 요소로부터 연장하는 제2 급전점을 포함하는 휴대용/파지형 장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 휴대용/파지형 장치는 RFID 인터로게이터인 휴대용/파지형 장치.
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