KR20090038805A - 듀얼선형편파 혼어레이 안테나 및 이에 사용되는 혼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼선형편파 혼어레이 안테나 및 이에 사용되는 혼에 관한 것으로서, 전자파의 진행방향을 따라 테이퍼지도록 형성되어 전자파를 안내하며, 상호 직각의 전계방향을 갖는 제1편파와 제2편파를 분리하는 편파필터링부를 갖는 적어도 하나의 혼과, 편파필터링부에 의해 분리된 제1편파를 안내하는 제1편파가이드와, 편파필터링부에 의해 분리된 제2편파를 안내하는 제2편파가이드를 포함한다. 이에 따라, 안테나의 성능을 향상시키고, 안테나의 크기를 축소시킬 수 있다.

혼, 어레이, 편파, 편파가이드, 편파필터링부

Description

듀얼선형편파 혼어레이 안테나 및 이에 사용되는 혼{HORN ARRAY TYPE ANTENNA FOR DUAL LINEAR POLARIZATION AND HORN USING THE SAME}

본 발명은 듀얼선형편파 혼어레이 안테나 및 그에 사용되는 혼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 안테나의 성능을 향상시키고, 안테나의 크기를 축소시킬 수 있는 듀얼선형편파 혼어레이 안테나 및 이에 사용되는 혼에 관한 것이다.

극초단파대 이상의 파는 파장이 매우 짧고 그 성질이 빛과 매우 비슷하다. 극초단파대 이상의 파를 효율적으로 수신 및 송신하기 위해, 광학의 원리와, 메가폰이 음파를 집중시키는 원리를 이용하여 지향성을 향상시킨 안테나가 제작되어 사용되고 있다. 이러한 안테나로는, 혼안테나, 포물면경 안테나, 전파렌즈 안테나, 및 도파관에 직접 구멍을 뚫은 슬롯 안테나 등이 있다.

이 중, 혼안테나는 도파관의 선단을 나팔모양으로 형성하고, 도파관의 양측을 개방한 다음, 도파관의 한쪽을 진동시켜 전파가 도파관을 통해 이동하여 공중으로 방사되도록 한다. 이때, 도파관과 공중 간의 임피던스 정합이 되어 있지 않기 때문에 전파의 일부가 반사되므로, 모든 에너지가 공중으로 방사되지 않는다. 따라서, 혼안테나의 설계시, 도파관의 개구를 서서히 넓혀서 공중과 도파관과의 임피 던스를 정합시킴으로써, 최대한 많은 에너지가 개구로부터 방사되도록 한다.

도 1은 일반적인 혼안테나의 혼의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 혼안테나는 공중을 향한 외측개구(2)와, 진동이 시작되는 측의 내측개구(3)를 갖는다. 이러한 혼안테나는, 외측개구(3)의 면적이 안테나의 성능을 좌우하며, 외측개구(3)의 면적이 클수록 안테나의 성능이 좋다. 그리고, 외측개구(2)와 내측개구(3)와의 면적 비율(S₂/S₁)도 안테나의 성능에 영향을 미치며, 외측개구(2)와 내측개구(3)의 면적 비율(S₂/S₁), 즉, 외측개구(2)와 내측개구(3)의 면적차이와 그 경사도가 중요한 요소이다. 이에 따라, 혼의 길이가 길어지게 되고, 혼의 길이가 길어지면 전체적으로 안테나의 크기가 커진다.

한편, 최근 통신기술의 발달과, 통신기기의 소형화 추세에 따라 안테나의 크기를 소형화하는 것이 안테나 설계의 이슈가 되고 있다.

이에 따라, 안테나의 성능을 향상시키고, 적어도 안테나의 성능을 유지하면서 안테나의 크기를 소형화할 수 있는 방법이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 안테나의 성능을 향상시키고, 안테나의 크기를 소형화할 수 있도록 하는 듀얼선형편파 혼어레이 안테나 및 이에 사용되는 혼을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 전자파의 진행방향을 따라 테이퍼지도록 형성되어 전자파를 안내하며, 상호 직각의 전계방향을 갖는 제1편파와 제2편파를 분리하는 편파필터링부를 갖는 적어도 하나의 혼; 상기 편파필터링부에 의해 분리된 제1편파를 안내하는 제1편파가이드; 및, 상기 편파필터링부에 의해 분리된 제2편파를 안내하는 제2편파가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼선형편파 혼어레이 안테나에 의해 달성될 수 있다.

본 듀얼선형편파 혼어레이 안테나 및 이에 사용되는 혼에 따르면, 안테나의 성능을 향상시키고, 안테나의 크기를 축소시킬 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나는, 전자파를 수신하거나 송신하는 역할을 모두 수행하나, 후술할 실시예에서는 설명의 편의성을 도모하기 위하여, 먼저 전자파를 수신하는 역할을 기준으로 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 각 구성요소에 대해 설명하고, 전자파를 송신하는 역할은 그 이후에 설명하기로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1편파는 지구의 적도와 나란한 편파인 H편파(Horizontal Polarization)이고, 제2편파는 지구의 적도와 수직인 V편파(Vertical Polarization)이다.

도 2는 본 발명에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 안테나 단위를 도시한 평면도이고, 도 3 및 도 4는 각각 도 2의 안테나 단위의 사시도 및 투시사시도 이다.

본 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)는, 전자파가 입사되는 복수의 혼(10)과, 혼(10)을 통해 입사된 전자파 중 제1편파를 안내하는 제1편파가이드(30)와, 혼(10)을 통해 입사된 전자파 중 제2편파를 안내하는 제2편파가이드(50)를 포함한다.

각 혼(10)은 공간을 향해 개방되어 있고, 각 혼(10)의 하부에는 제1편파가이드(30)가 형성되고, 제1편파가이드(30)의 하부에는 제2편파가이드(50)가 형성된다. 여기서, 혼(10)과 제1 및 제2편파가이드(30,50)는 전자파가 이동하는 공간이며, 혼(10)과 제1 및 제2편파가이드(30,50)를 형성하기 위한 각 레이어의 형상은 후술하기로 한다.

한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 안테나 단위는, 듀얼선형편파 혼어레이 안테나에서 제1편파와 제2편파를 처리할 수 있는 가장 작은 단위를 도시한 것으로서, 하나의 안테나 단위는 4개의 혼(10), 각각 하나의 제1편파가이드(30) 및 제2편파가이드(50)로 형성된다. 이하에서는 안테나 단위를 기준으로 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도, 도 6은 도 5의 혼의 투시 사시도, 도 7은 도 5의 혼의 투시 측면도, 도 8은 도 5의 혼의 부분 절취사시도이다.

혼(10)은 입사면 상에서 상호 직각의 방향을 갖는 제1편파와 제2편파가 입사되도록 전자파를 안내하며, 상부가 절단된 사각뿔형상으로 형성된 경사부(15)와, 경사부(15)의 일측 단부에 형성된 편파필터링부(20)를 포함한다.

경사부(15)는, 전자파의 진행방향을 따라 테이퍼지도록 형성되며, 전자파의 진행방향을 따라 양단이 개방되어 있다. 경사부(15)의 개방된 양단 중 외측으로 개방된 개구를 외측개구라 하고, 경사부(15)의 폭이 좁은 내측 일단에 사각형상으로 형성된 개구를 내측개구라 한다. 내측개구에는 그 연부로부터 중앙영역으로 돌출된 제1돌출턱(17)이 형성되어 있으며, 제1돌출턱(17)은 내측개구의 둘레를 따라 소정 폭만큼 돌출되어 형성된다. 그리고 경사부(15)에는 외측개구와 제1돌출턱(17) 사이의 경사면에 경사부(15)의 둘레방향을 따라 돌출된 제2돌출턱(18)이 형성되어 있으며, 제2돌출턱(18)은 제1돌출턱(17)과 평행하게 형성된다. 이러한 제1 및 제2돌출턱(17,18)을 적어도 1개 이상 형성시킴으로써 혼 안테나의 성능이 거의 유지하거나 개선할 수 있으며, 이에 따라, 혼 안테나의 높이를 줄일 수 있다. 본 실시예는, 2개의 돌출턱(17,18)을 가지고 있으나, 이는 어디까지나 예시적인 것이며, 돌출턱(17,18)의 개수는 변경가능함은 물론이다.

도 9(a)와 도 9(b)는 도 5의 혼에서 편파필터링부 만을 분리하여 전자파 이동공간이 나타나도록 도시한 사시도와 투시사시도, 도 10(a)와 도 10(b)는 도 9의 편파필터링부를 다른 각도에서 본 사시도와 투시사시도, 도 11은 도 10의 편파필터링부를 상부에서 본 평면도, 도 12(a) 내지 도 12(c)는 각각 상이한 형상의 방사돌기(22)를 갖는 편파필터링부의 측면도이다.

편파필터링부(20)는 경사부(15)의 내측개구에 연결되며, 하나의 안테나 단위에 대해 4개의 편파필터링부(20)가 장착된다. 편파필터링부(20)는 특정 편파인 제 2편파만을 통과시키며, 제1편파는 통과시키지 아니한다. 이에 따라, 제1편파는 편파필터링부(20)를 통과하지 못하여 제1편파가이드(30)로 가이드되며, 제2편파는 편파필터링부(20)의 단차(25)가 있는 영역을 통과하여 제2편파가이드(50)로 가이드된다.

이를 위해, 편파필터링부(20)는 경사부(15)에 연결된 상부로부터 하부로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 형성된다. 경사부(15)의 내측개구와 연결되는 편파필터링부(20)의 최상부는 제1돌출턱(17)의 내측연부로부터 하향 연장된 사각통상으로 형성되고, 편파필터링부(20)의 일측벽은 제1돌출턱(17)으로부터 소정 폭 하향 이격된 위치로부터 내측공간을 향해 돌출되어 있다. 이에 따라, 편파필터링부(20)의 폭은 일측방향으로 좁아져 직사각형상으로 형성되며, 이때, 제2편파의 전계방향과 동일한 방향의 폭이 좁아지게 된다.

이렇게 내측으로 돌출된 일측벽에는 편파필터링부(20)의 하부로 진행하지 못하는 제1편파를 제1편파가이드(30)로 안내하기 위한 제1편파 유입로(21)가 형성되어 있다. 제1편파 유입로(21)는, 제1편파의 이동방향을 따라 긴 사각통상으로 형성되며, 도 11에 도시된 바와 같이, 편파필터링부(20)의 일측벽의 폭방향을 따라 중앙영역에 배치된다. 그리고 제1편파 유입로(21)의 입구측 하부에는 제1편파 유입로(21)의 내측을 향해 돌출한 방사돌기(22)가 형성되어 있으며, 방사돌기(22)는 제1편파 유입로(21)의 입구로부터 하부로 소정 이격된 위치로부터 돌출되어 있어 제1편파 유입로(21)의 내측 하부가 계단 형상으로 형성된다.

이러한 방사돌기(22)는 제1편파 유입로(21)의 입구측을 상하방향으로 좁히는 역할을 하며, 방사돌기(22)에 의해 편파필터링부(20)로부터 제1편파 유입로(21)로 유입되는 제1편파의 급전특성을 개선할 수 있다. 방사돌기(22)는 다양한 형상으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 12(a)에 도시된 바와 같이, 사각형의 계단상으로 돌출되도록 형성될 수도 있고, 도 12(b)에 도시된 바와 같이, 편파필터링부(20)와 제1편파 유입로(21)를 비스듬히 연결하도록 형성될 수도 있고, 도 12(c)에 도시된 바와 같이, 곡선형태로 돌출되도록 형성될 수도 있다.

한편, 제1편파 유입로(21)의 하부에는 제1편파 유입로(21)가 형성된 일측벽과, 이에 대향되는 대향벽이 내측으로 돌출한 단차(25)가 형성되어 있다. 단차(25)는 하나만 형성될 수도 있고, 복수개가 형성될 수도 있으며, 일측벽에만 형성될 수도 있고 일측벽과 대향벽 양측에 형성될 수도 있다. 도 12(a) 내지 도 12(c)에 도시된 편파필터링부(20)는 2개의 단차가 일측벽과 대향벽 양측에 형성되어 있다. 이에 반해, 도 13에 도시된 편파필터링부(20)에는 일측벽에만 단차가 형성되어 있으며, 단차가 편파필터링부(20)의 상부로부터 일정 간격으로 복수개가 형성되어 있다.

이러한 단차(25)에 의해 편파필터링부(20)의 폭이 일측방향으로 좁아지게 되고, 편파필터링부(20)를 통과하는 제1편파와 제2편파가 분리되어 각각 제1편파가이드(30)와 제2편파가이드(50)로 제공된다. 이때, 편파필터링부(20)의 넓은 폭과 동일한 전계방향을 갖는 제1편파는 제1편파가이드(30)로 제공되고, 편파필터링부(20)의 좁은 폭과 동일한 전계방향을 갖는 제2편파는 편파필터링부(20)를 따라 이동하여 제2편파가이드(50)로 제공된다. 단차(25)의 갯수와 크기 및 길이는 제2편파가 이드(50)로 안내되는 제2편파의 주파수에 따라 변경될 수 있다.

한편, 대향벽에는 제1편파 유입로(21)에 대향되는 영역에 대향벽으로부터 돌출한 간섭돌기(19)이 형성되어 있다. 간섭돌기(19)은 제2편파가 제1편파가이드(30)에 의해 간섭되는 것을 배제하기 위해 형성되며, 그 형태는 사각형, 직사각형, 타원형, 반원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 14(a) 내지 도 14(c)에는 각각 간섭돌기(19)이 사각형, 삼각형, 반원형으로 형성된 예를 도시하고 있다. 이러한 간섭돌기(19)에 의해 제2편파의 간섭이 배제됨에 따라, 제1편파의 S11 파라미터가 개선된다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼의 간략한 측단면도, 도 16은 도 15의 혼과 동일한 크기의 외측개구와 동일한 길이를 갖는 혼의 간략한 측단면도, 도 17은 도 15의 혼과 동일한 성능을 갖는 혼의 간략한 측단면도이다.

본 발명과 도 16에 도시된 혼(110)의 길이는 61.0mm이고, 도 17에 도시된 혼(210)의 길이는 71.0mm이다. 각 혼(10,110,210)의 외측개구의 폭은 48.0mm로 동일하다. 이러한 세 개의 혼(10,110,210)에 의한 안테나 이득을 위성방송 대역(KU BAND)인 10.7GHz ~ 12.75GHz 중 중심주파수인 11.7GHz, 상측파대의 12.75GHz, 하측파대의 10.7GHz에서 비교한 결과가 다음의 표 1에 나타나 있다.

	본 발명	도 16	도 17
10.7GHz	14.8[dBi]	14.3[dBi]	14.8[dBi]
11.7GHz	15.8[dBi]	15.1[dBi]	15.8[dBi]
12.7GHz	16.1[dBi]	15.6[dBi]	16.1[dBi]

실험결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 혼(10)과, 본 발명의 혼(10)보다 10.0mm가 길게 설계된 도 17의 혼(210)은, 모든 주파수 대역에서 동일한 성능을 나타내고 있다. 그러나, 본 발명의 혼(10)과 동일한 길이와 동일한 외측개구의 크기를 갖는 도 16의 혼(110)은, 본 발명의 혼(10)에 비해, 10.7GHz 대역에서는 0.5dBi, 11.7GHz 대역에서는 0.7dBi, 12.7GHz대역에서는 0.5dBi만큼 안테나 이득이 작음을 알 수 있다. 일반적으로 안테나 이득의 차가 1dBi인 경우 성능이 33% 향상된다고 볼 수 있으므로, 본 발명의 혼(10)은 동일한 크기의 종래의 혼에 비해 약 18%의 성능이 향상되었음을 알 수 있다. 그리고 동일한 성능을 갖는 도 17의 혼(210)에 비해서, 10mm 정도의 높이를 단축시킬 수 있으므로, 안테나의 크기를 축소시킬 수 있다.

도 18은 도 15의 혼의 S11파라미터를 나타낸 그래프, 도 19는 도 16의 혼의 S11파라미터를 나타낸 그래프, 도 20은 도 17의 혼의 S11파라미터를 나타낸 그래프이다.

S11파라미터는 안테나로부터 방사된 전자파가 다시 안테나로 되돌아오는 정도를 나타내며, 작을수록 좋고, 일반적으로 -10dB 이하를 만족하면 허용할 수 있는 정도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 혼(10)은 11.6GHz에서 S11파라미터가 -40dB이하이므로, S11파라미터가 양호하다고 볼 수 있다. 이러한 결과는, 12.2GHz에서 S11파라미터가 -50dB로 나타난 도 16의 혼(110)과, 약 11GHz에서 -30dB의 S11파라미터를 나타낸 도 17의 혼(210)에 비해서도 양호한 편임을 알 수 있다.

이와 같이, 경사부(15)의 내측개구에 제1돌출턱(17)만을 형성하더라도, 내측개구의 폭과 외측개구의 폭을 유지한 상태에서 경사부(15)의 길이를 짧게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 안테나(1)의 이득은 유지시킬 수 있다.

도 21(a)와 도 21(b)는 도 2의 제1편파가이드와 제2편파가이드가 결합된 사시도와 투시사시도, 도 22(a)는 편파필터링부가 결합된 상태의 제1편파가이드의 평면도, 도 22(b)는 도 22(a)의 제1편파가이드의 사시도, 도 22(c)는 도 22(b)의 제1편파가이드의 투시사시도이다.

제1편파가이드(30)는, 4개의 혼(10)으로 입사된 제1편파를 안내하여 출사하며, 제1편파가이드(30)의 사방에는 4개의 편파필터링부(20)에 형성된 제1편파 유입로(21)에 연결되는 4개의 개구가 형성되어 있다.

제1편파가이드(30)는, 이웃하는 한 쌍의 제1편파 유입로(21)를 상호 연결하는 제1안내관(31) 및 제2안내관(32)과, 제1안내관(31)과 제2안내관(32)을 연결하는 제1중개관(40)과, 제1중개관(40)의 중앙영역으로부터 연장되는 제1혼합관(45)을 포함한다.

제1안내관(31)의 양단부는 한 쌍의 제1편파 유입로(21)에 연결되며, 제1안내관(31)의 양단부와 각 제1편파 유입로(21)는 상호 직각을 형성한다. 그리고 제1안내관(31)의 양단부에는 제1편파 유입로(21)와 연결되는 외측 모서리영역이 비스듬히 경사진 한 쌍의 제1유입안내면(33)이 형성되어 있다. 이에 따라, 한 쌍의 제1편파 유입로(21)를 통해 유입된 제1편파는 제1유입안내면(33)에 의해 진행방향이 변경되어 제1안내관(31)으로 안내된다.

제2안내관(32)의 양단부에도 한 쌍의 제1편파 유입로(21)가 연결되며, 제2안내관(32)의 양단부의 외측 모서리영역에도 비스듬히 경사진 한 쌍의 제2유입안내면(34)이 형성되어 있다. 이에 따라, 한 쌍의 제1편파 유입로(21)를 통해 유입된 제2편파가 제2유입안내면(34)에 의해 제2안내관(32)을 향해 진행하게 된다.

제1안내관(31)과 제2안내관(32)은 각 관의 중앙영역의 폭이 양단부의 폭보다 좁게 형성되어 있으며, 이를 위해, 제1안내관(31)과 제2안내관(32)의 중앙영역에는 관의 내측으로 돌출한 축경부(35,36)가 형성되어 있다. 축경부(35,36)가 돌출한 정도에 따라 형성된 제1안내관(31) 및 제2안내관(32)의 폭에 따라, 제1중개관(40)과 제1혼합관(45)에 입사되는 제1편파의 중심 주파수가 결정된다. 즉, 축경부(35,36)의 폭과 길이를 조절하면, 제1혼합관(45)에 입사되는 제1편파의 중심 주파수를 이동시킬 수 있다.

본 실시예에서 축경부(35,36)는 제1안내관(31) 및 제2안내관(32)과, 제1중개관(40)이 연결되는 일측벽면에 형성되어 있으나, 제1중개관(40)이 연결되는 일측벽면에 대향되는 벽면에 형성될 수도 있고, 일측벽면과 대향되는 벽면에 모두 형성될 수도 있음은 물론이다.

한편, 제1안내관(31)과 제2안내관(32)은 제1유입안내면(33)과 제2유입안내면(34)이 동일한 방향을 향해 경사지도록 상호 평행하게 배치되어 있다.

제1중개관(40)은 제1안내관(31)과 제2안내관(32)의 중앙영역을 상호 연결하며, 제1중개관(40)의 양단부에는 제1안내관(31)과 제2안내관(32)에 연결된 영역으로부터 소정 길이 연장되고 일측방향으로 비스듬히 절곡되어 있는 한 쌍의 절곡관부(41)가 형성되어 있다. 그리고 각 절곡관부(41)는 일자관부에 의해 상호 연결되어 있으며, 일자관부는 절곡관부(41)의 폭보다 소정 폭만큼 좁게 형성된다.

제1중개관(40)의 일자형 관부의 중앙영역에는 제1안내관(31)과 제2안내관(32)으로부터 유입된 제1편파를 혼합하기 위한 제1혼합관(45)이 형성되어 있다. 제1혼합관(45)은 제1중개관(40)의 중앙영역으로부터 연장되어 제1중개관(40)과 평행하도록 1차 절곡된 다음, 제1중개관(40)과 직각을 이루도록 2차 절곡되어 형성되며, 이에 따라, 'ㄱ'자 형상으로 형성된다. 제1혼합관(45)의 1차 및 2차 절곡영역에는 각각 외측 모서리영역에 비스듬히 제1 및 제2경사면(46,47)이 형성되어 제1편파의 진행방향을 변경한다. 이에 따라, 제1중개관(40)으로부터의 제1편파는 제1혼합관(45)에서 혼합되고, 제1 및 제2경사면(46,47)에 의해 진행방향이 변경되어 안테나 단위로부터 유출된다. 안테나 단위로부터 배출된 제1편파는 타 안테나 단위에서 배출된 제1편파와 혼합되어 외부로 배출되며, 안테나 단위에서 배출된 제1편파의 이동에 대해서는 후술하기로 한다.

이러한 제1편파가이드(30)는, 제1안내관(31)의 양단부가 상호 대칭적으로 형성되고, 제2안내관(32)의 양단부도 상호 대칭적으로 형성된다. 이에 따라, 제1안내관(31)의 양단부로 유입된 각 제1편파는 제1중개관(40)에 도달할 때 위상이 동일해지며, 제2안내관(32)의 양단부로 유입된 각 제1편파도 제1중개관(40)에 도달할 때 위상이 동일해진다. 이에 따라, 제1안내관(31)의 양단부로 유입되어 제1중개관(40)에서 합쳐진 제1편파와, 제2안내관(32)의 양단부로 유입되어 제1중개관(40)에서 합쳐진 제1편파가 위상차에 의해 상쇄되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.

도 23(a)는 제2편파가이드의 평면도, 도 23(b)는 도 23(a)의 제2편파가이드의 사시도, 도 23(c)는 도 23(b)의 제2편파가이드의 투시사시도이다.

제2편파가이드(50)는, 제1편파가이드(30)와 평행하게 배치되며, 편파필터링부(20)를 통해 전달된 제2편파를 제공받아 출사한다.

제2편파가이드(50)는, 각 편파필터링부(20)를 통해 전달된 제2편파의 진행방향을 변경하는 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54)와, 제1방향전환부(51)와 제3방향전환부(53)를 연결하는 제3안내관(55)과, 제2방향전환부(52)와 제4방향전환부(54)를 연결하는 제4안내관(60)과, 제3안내관(55)과 제4안내관(60)을 연결하는 제2중개관(63)과, 제3안내관(55)과 제4안내관(60)으로부터의 제2편파를 혼합하는 제2혼합관(65)을 포함한다.

제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54)는, 각각 편파필터링부(20)와 연결되며, 각 방향전환부(51,52,53,54)에는 돌출단(68)과 반사면(69)이 형성되어 있다. 돌출단(68)은, 각 방향전환부(51,52,53,54)의 편파필터링부(20)를 향한 단부에 각 방향전환부(51,52,53,54)의 바닥면으로부터 상향 돌출형성되며, 제3 및 제4안내관(55,60)에 연결되는 일측벽이 비스듬히 형성된 사각통상으로 형성된다. 편파필터링부(20)의 좁은 폭을 따라 전계방향을 갖는 제2편파는, 돌출단(68)을 만나면 진행방향이 변환된다. 반사면(69)은 돌출단(68)에 대항되는 면에 소정 각도로 비스듬히 형성되며, 돌출단(68)에 의해 진행방향이 변환된 제2편파를 반사하여 제3 및 제4안내관(55,60)으로 제공한다.

제1방향전환부(51)와 제2방향전환부(52)는 반사면(69)과 돌출단(68)의 위치가 대응되도록 평행하게 형성되며, 제3방향전환부(53)와 제4방향전환부(54)도 반사면(69)과 돌출단(68)의 위치가 대응되도록 평행하게 형성된다. 그리고, 제1방향전환부(51)와 제3방향전환부(53)의 반사면(69)은 상호 대칭되어 거울상으로 형성되며, 제2방향전환부(52)와 제4방향전환부(54)의 반사면(69)도 상호 대칭되어 거울상으로 형성된다.

한편, 제3안내관(55)은 제1방향전환부(51)와 제3방향전환부(53)에서 진행방향이 변환된 제2편파를 혼합하여 제2혼합관(65)으로 제공하고, 제4안내관(60)은 제2방향전환부(52)와 제4방향전환부(54)에서 진행방향이 변환된 제2편파를 혼합하여 제2혼합관(65)으로 제공한다. 이러한 제3안내관(55)과 제4안내관(60)은 제2혼합관(65)에 대해 대칭되도록 형성된다.

또한, 제3안내관(55)과 제4안내관(60)은, 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54)와 연결되는 양단부 영역의 폭이 제3안내관(55) 및 제4안내관(60)의 중앙영역의 폭보다 좁다. 이에 따라, 제3안내관(55)의 양단부와, 제4안내관(60)의 양단부에는 가로방향 폭의 양측에 단차(57,62)가 형성된다. 이러한 단차(57,62)는, 제3안내관(55)과 제4안내관(60)의 길이방향을 따라 하나만 형성될 수도 있고, 복수개가 형성될 수도 있음은 물론이다.

이러한 제3안내관(55)과 제4안내관(60)은 각각의 중앙영역을 연결하는 제2중개관(63)에 의해 상호 연결된다. 제2중개관(63)은 일자형 관으로 형성되어 있으며, 길이방향을 따라 중앙영역의 폭이 양단부의 폭보다 좁게 형성되어 있다. 이를 위해, 제2중개관(63)의 중앙영역에는 제2혼합관(65)이 연결된 일측벽으로부터 소정 폭만큼 내측으로 돌출한 돌출부(64)가 형성되어 있다.

본 실시예에서는 돌출부(64)를 제2혼합관(65)이 연결된 일측벽에만 형성하였으나, 일측벽에 대향하는 벽에도 돌출부(64)를 형성할 수도 있음은 물론이다. 또한, 돌출부(64)의 개수를 여러개로 형성하거나 돌출부(64)의 돌출정도를 조절할 수도 있음은 물론이다. 이렇게 돌출부(64)의 개수, 길이, 폭을 조절함으로써, 제2혼합관(64)에서 혼합되는 제2편파의 주파수를 조절할 수 있다.

제2혼합관(65)은 제2중개관(63)의 중앙영역으로부터 연장되어 제2중개관(63)과 평행하도록 1차 절곡된 다음, 제2중개관(63)과 직각을 이루도록 2차 절곡되어 형성되며, 이에 따라, 'ㄱ'자 형상으로 형성된다. 제2혼합관(65)의 1차 및 2차 절곡영역에는 각각 외측 모서리영역에 비스듬히 제3 및 제4경사면(66,67)이 형성되어 제2편파의 진행방향을 변경한다. 이에 따라, 제2중개관(63)으로부터의 제2편파는 제2혼합관(65)에서 혼합되고, 제3 및 제4경사면(66,67)에 의해 진행방향이 변경되어 안테나 단위로부터 유출된다. 안테나 단위로부터 배출된 제2편파는 타 안테나 단위에서 배출된 제2편파와 혼합되어 외부로 배출되며, 안테나 단위에서 배출된 제2편파의 이동에 대해서는 후술하기로 한다.

상술한 구성에 의한 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)에서 제1편파와 제2편파가 분리되어 수신되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 혼(10)을 통해 전자파가 입사되면, 전자파는 경사부(15)를 따라 안내된 다음, 제1 및 제2돌출턱(17,18)을 거쳐 편파필터링부(20)로 제공된다. 편파필터링부(20)는 복수의 단차(25)에 의해 일측의 폭이 점차 좁아지며, 이에 따라, 편파필터링부(20)의 긴 폭과 동일한 전계방향을 갖는 제1편파는 편파필터링부(20)를 통과하지 못하고 편파필터링부(20)의 제1편파 유입로(21)를 통해 제1편파가이드(30)로 입사된다. 그리고, 편파필터링부(20)의 짧은 폭과 동일한 전계방향을 갖는 제2편파는 편파필터링부(20)를 따라 하향 이동하여 제2편파가이드(50)로 입사된다.

4개의 혼(10)을 통해 입사된 전자파 중 제1편파는 제1편파가이드(30)의 제1 및 제2안내관(31,32)의 양단부로 입사된다. 제1중개관(40)의 일측 단부에서는 제1안내관(31)의 양단부로부터 입력된 제1편파가 혼합되고, 제1중개관(40)의 타측 단부에서는 제2안내관(32)의 양단부로부터 입력된 제1편파가 혼합된다. 제1중개관(40)의 양단부로 입력된 제1편파는 제1중개관(40)의 중앙영역에서 만나 제1혼합관(45)으로 안내된다. 제1혼합관(45)에서는 제1중개관(40)의 양단부로부터 이동된 제1편파가 혼합되고, 제1 및 제2경사면(46,47)에 의해 진행방향이 변경된 제1편파는 제1혼합관(45)의 외부로 출사된다.

한편, 편파필터링부(20)를 통해 제2편파가이드(50)로 안내된 제2편파는, 편파필터링부(20)의 좁은 폭과 동일한 전계방향을 갖는다. 제2편파는 각각 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54)로 이동하고, 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54)에 형성된 돌출단(68)을 만나서 진행방향이 변환된다. 제2편파는 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54)의 반사면(69)에서 반사되어 각각 제3 또는 제4안내관(55,60)으로 이동한다. 제1방향전환부(51)와 제3방향전환부(53)로부터의 제2편파는 제3안내관(55)의 중앙영역에서 혼합되고, 제2방향전환부(52)와 제4방향전환부(54)로부터의 제2편파는 제4안내관(60)의 중앙영역에서 혼합된다. 그리고 제3안내관(55)과 제4안내관(60)으로부터의 제2편파는 각각 제2중개관(63)의 양단부로 입력되고, 제2중개관(63)의 중앙영역에서 혼합되면서 제2혼합관(65)으로 제공된다. 제2혼합관(65)에서 혼합된 제2편파는 제3 및 제4경사면(66,67)에 의해 진행방향이 변경되면서 이동하여 외부로 출사된다.

한편, 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)에서 제1편파와 제2편파가 송신되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

제2편파가이드(50)의 제2혼합관(65)으로 입사된 제2편파는 제2중개관(63)의 중앙영역에서 두 개로 분리되어 제3 및 제4안내관(55,60)으로 안내되고, 제3 및 제4안내관(55,60)을 따라 제3 및 제4안내관(55,60)의 양단부로 진행한다. 분리된 제2편파는 각 방향전환부(51,52,53,54)의 반사면(69)에서 반사되어 각각 돌출단(68)으로 제공된다. 제2편파는 각 돌출단(68)에 의해 진행방향이 편파필터링부(20) 측으로 변경되고, 편파필터링부(20)를 통해서 상승한다.

한편, 제1편파가이드(30)의 제1혼합관(45)으로 입사된 제1편파는, 제1중개관(40)의 중앙영역에서 분리되어 제1중개관(40)의 양단부로 진행한다. 분리된 제1편파가 제1중개관(40)의 양단부에 연결된 제1 및 제2안내관(31,32)을 만나면, 다시 분리되어 각각 제1 및 제2안내관(31,32)의 양단부로 안내된다. 제1 및 제2안내관(31,32)의 양단부에서 제1편파는 제1 및 제2유입안내면(33,34)에 의해 진행방향이 제1편파 유입로(21)를 향해 변경되고, 각 제1편파는 제1편파 유입로(21)를 통과하여 각 편파필터링부(20)로 제공된다. 각 편파필터링부(20)로 출사된 제1편파는 제2편파가이드(50)로부터의 제2편파와 합쳐져 경사부(15)를 통해 공중으로 방사된다.

이러한 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)를 제작하기 위해 레이어 별로 분리된 구성을 안테나 단위로 살펴보면 다음과 같다.

도 24는 본 발명에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 각 레이어 분해사시도이고, 도 25는 도 24의 제1레이어의 평면도, 도 26은 도 24의 제1레이어의 사시도이다.

본 듀얼선형편파 혼어레이 안테나는, 제1레이어(100), 제2레이어(150), 제3레이어(200), 제4레이어(250), 제5레이어(300)로 이루어진다.

제1레이어(100)에는 혼(10)의 경사부(15)와 제1 및 제2돌출턱(17,18)이 형성되어 있으며, 제1레이어(100)의 평면 측에는 경사부(15)가 형성되고, 제1레이어(100)의 배면 측에는 내측개구가 형성된다.

도 27은 도 24의 제2레이어의 평면도, 도 28은 제2레이어의 사시도, 도 29는 제2레이어의 배면도이다.

제2레이어(150)에는 제1레이어(100)에 형성된 내측개구와 연결되는 편파필터링부(20)가 형성되고, 편파필터링부(20)는 제2레이어(100)의 각 모서리에 인접한 영역을 관통하여 형성된다. 편파필터링부(20)의 내측에는 제1편파 유입로(21)와, 간섭돌기(19)의 일부가 형성되어 있다.

제2레이어(150)의 배면에는 제1편파가이드(30)의 제1 및 제2안내관(31,32), 제1중개관(40), 제1혼합관(45)의 상측 부분이 형성된다.

도 30은 도 24의 제3레이어의 평면도, 도 31은 제3레이어의 사시도, 도 32는 제3레이어의 배면도이다.

제3레이어(200)의 상면에는 제1편파가이드(30)의 하부영역이 형성되고, 제3레이어(200)의 하면에는 편파필터링부(20)만이 관통하여 형성되어 있다. 즉, 제3레이어(200)의 상면에는 제1편파가이드(30)의 제1 및 제2안내관(31,32), 제1중개관(40), 제1혼합관(45)의 하측 부분이 형성된다.

도 33은 도 24의 제4레이어의 평면도, 도 34는 제4레이어의 사시도, 도 35는 제4레이어의 배면도이다.

제4레이어(250)의 상면에는 편파필터링부(20)만이 관통하여 형성되어 있으며, 제4레이어(250)의 하면에는 제2편파가이드(50)의 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54), 제3 및 제4안내관(55,60), 제2중개관(63), 제2혼합관(65)의 상측 부분이 형성된다.

도 36은 제5레이어의 평면도, 도 37은 제5레이어의 사시도이다.

제5레이어(300)의 상면에는 제2편파가이드(50)의 하측 영역이 형성된다. 제5레이어(300)는 제4레이어(250)와 함께 제2편파가이드(50)를 형성하며, 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54), 제3 및 제4안내관(55,60), 제2중개관(63), 제2혼합관(65)이 형성되어 있다. 제5레이어(300)의 제1 내지 제4방향전환부(51,52,53,54)내에는 각 돌출단(68)과 반사면(69)이 형성되어 있다.

도 38은 본 발명에 따른 혼어레이 안테나의 사용예의 사시도, 도 39는 제1레이어의 사시도, 도 40은 제2레이어의 평면도, 도 41은 제2레이어의 사시도, 도 42는 제2레이어의 배면도이다.

본 사용예의 혼어레이 안테나(1)는, 가로×세로 혼의 갯수가 8×16=128개인 경우, 즉, 4×8=32개의 안테나 단위로 이루어지며, 제2레이어(150)에는 128개의 혼(10)이 형성된다.

이하에서는 본 사용예의 혼어레이 안테나를 레이어별로 분리하여 설명하기로 한다.

도 43은 도 38의 혼어레이 안테나의 제3레이어의 평면도, 도 44는 제3레이어의 사시도, 도 45는 제3레이어의 배면도이다.

본 실시예의 혼어레이 안테나(1)는 32개의 안테나 단위로 이루어지며, 제2레이어(150)의 배면과 제3레이어(200)의 평면은 결합되어 32개의 제1편파가이드(30)를 형성한다.

혼(10)을 통해 입사된 제1편파는 각 제1편파가이드(30)를 통해 안내되고, 각 제1편파가이드(30)로부터 출사된 제1편파는 하나의 제1편파로 혼합되어 혼어레이 안테나(1)의 외부로 출사된다. 이를 위해 제3레이어(200)의 저면에는 제1편파가이드 12(312)과 제1편파가이드 13(313) 사이에 제1편파 유출입공(400)이 형성된다. 한편, 제1편파 유출입공(40)으로 입사된 제1편파는 각 제1편파가이드(30)로 분리된 다음, 혼(10)을 통해 외부로 출사된다.

제1편파가이드 1(301)과 제1편파가이드 2(302)는 상호 대칭되도록 거울상으로 형성되며, 제1편파가이드 1(301)의 제1혼합관(45)과, 제1편파가이드 2(302)의 제1혼합관(45)은 'T'자 형상의 제1편파분배관 1(351)에 의해 연통된다. 제1편파가이드 9(309)와 제1편파가이드 10(310)은 제1편파가이드 1(301) 및 제1편파가이드 2(302)와 평행하게 배치되며, 제1편파가이드 9(309)의 제1혼합관(45)과 제1편파가이드 10(310)의 제1혼합관(45)은 제1편파분배관 3(353)에 의해 연통된다. 그리고 제1편파분배관 1(351)과 제1편파분배관 3(353)은 제1편파분배관 2(352)에 의해 연통된다. 이에 따라, 제1편파가이드 1(301), 제1편파가이드 2(302), 제1편파가이드 9(309), 제1편파가이드 10(310)으로부터의 제1편파는 제1편파분배관 2(352)에서 혼합된다.

제1편파가이드 3(303)과 제1편파가이드 4(304)는 상호 대칭되도록 거울상으로 형성되며, 제1편파가이드 3(303)의 제1혼합관(45)과, 제1편파가이드 4(304)의 제1혼합관(45)은 제1편파분배관 5(355)에 의해 연통된다. 제1편파가이드 11(311)과 제1편파가이드 12(312)는 제1편파가이드 3(303) 및 제1편파가이드 4(304)와 평행하게 배치되며, 제1편파가이드 11(311)의 제1혼합관(45)과 제1편파가이드 12(312)의 제1혼합관(45)은 제1편파분배관 7(357)에 의해 연통된다. 그리고 제1편파분배관 5(355)와 제1편파분배관 7(357)은 제1편파분배관 6(356)에 의해 연통된다. 이에 따라, 제1편파가이드 3(303), 제1편파가이드 4(304), 제1편파가이드 11(311), 제1편파가이드 12(312)로부터의 제1편파는 제1편파분배관 6(356)에서 혼합된다.

또한, 제1편파분배관 2(352)와 제1편파분배관 6(356)은 제1편파분배관 4(354)에 의해 연결되며, 제1편파분배관 4(354)의 일자형 관의 양측 단부를 각각 포트2와 포트3이라고 칭한다면, 포트2에는 제1편파가이드 1, 2, 9, 10(301, 302, 309, 310)이 연결되고, 포트3에는 제1편파가이드 3, 4, 11, 12(303, 304, 311, 312)가 연결된다. 즉, 제1편파분배관 4(354)는 포트2와 포트3에 연결되는 제1편파가이드(30)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

이러한 구성에 의해, 제1편파분배관 4(354)에서는 제1편파가이드 1, 2, 9, 10(301, 302, 309, 310)와, 제1편파가이드 3, 4, 11, 12(303, 304, 311, 312)로부터의 제1편파가 혼합된다.

제1편파가이드 5(305)과 제1편파가이드 6(306)는 상호 대칭되도록 형성되며, 제1편파가이드 5(305)의 제1혼합관(45)과, 제1편파가이드 6(306)의 제1혼합관(45)은 제1편파분배관 8(358)에 의해 연통된다. 제1편파가이드 13(313)과 제1편파가이드 14(314)는 제1편파가이드 5(305) 및 제1편파가이드 6(306)과 평행하게 배치되며, 제1편파가이드 13(313)의 제1혼합관(45)과 제1편파가이드 14(314)의 제1혼합관(45)은 제1편파분배관 10(360)에 의해 연통된다. 그리고 제1편파분배관 8(358)과 제1편파분배관 10(360)은 제1편파분배관 9(359)에 의해 연통된다. 이에 따라, 제1편파가이드 5, 6, 13, 14(305,306,313,314)로부터의 제1편파는 제1편파분배관 9(359)에서 혼합된다.

제1편파가이드 7(307)과 제1편파가이드 8(308)은 상호 대칭되도록 형성되며, 제1편파가이드 7(307)의 제1혼합관(45)과, 제1편파가이드 8(308)의 제1혼합관(45)은 제1편파분배관 12(362)에 의해 연통된다. 제1편파가이드 15(315)과 제1편파가이드 16(316)은 제1편파가이드 7(307) 및 제1편파가이드 8(308)과 평행하게 배치되며, 제1편파가이드 15(315)의 제1혼합관(45)과 제1편파가이드 16(316)의 제1혼합관(45)은 제1편파분배관 14(364)에 의해 연통된다. 그리고 제1편파분배관 12(362)와 제1편파분배관 14(364)는 제1편파분배관 13(363)에 의해 연통된다. 이에 따라, 제1편파가이드 7, 8, 15, 16(307,308,315,316)으로부터의 제1편파는 제1편파분배관 13(363)에서 혼합된다.

또한, 제1편파분배관 9(359)와 제1편파분배관 13(363)은 제1편파분배관 11(361)에 의해 연결되며, 제1편파분배관 11(361)의 포트2에는 제1편파가이드 5, 6, 13, 14(305, 306, 313, 314)가 연결되고, 포트3에는 제1편파가이드 7, 8, 15, 16(307, 308, 315, 316)이 연결된다. 즉, 제1편파분배관 11(361)은 포트2와 포트3에 연결되는 제1편파가이드(30)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

이러한 구성에 의해, 제1편파분배관 11(361)에서는 제1편파가이드 5, 6, 13, 14(305, 306, 313, 314)와, 제1편파가이드 7, 8, 15, 16(307, 308, 315, 316)로부터의 제1편파가 혼합된다.

후술할 제1편파가이드 17 내지 32도 상술한 제1편파가이드 1 내지 16와 동일한 배치를 가지므로, 간략히 설명하기로 한다.

제1편파가이드 17(317)과 제1편파가이드 18(318)은 제1편파분배관 15(365)에 의해 연결되고, 제1편파가이드 25(325)와 제1편파가이드 26(326)은 제1편파분배관 17(367)에 의해 연결된다. 그리고 제1편파분배관 15(365)와 제1편파분배관 17(367)은 제1편파분배관 16(366)에 의해 상호 연통된다. 제1편파가이드 19(319)와 제1편파가이드 20(320)은 제1편파분배관 19(369)에 의해 연결되고, 제1편파가이드 27(327)과 제1편파가이드 28(328)은 제1편파분배관 21(371)에 의해 연결된다. 그리고 제1편파분배관 19(369)와 제1편파분배관 21(371)은 제1편파분배관 20(370)에 의해 상호 연통된다.

여기서, 제1편파분배관 16(366)과 제1편파분배관 20(370)은 제1편파분배관 18(368)에 의해 연결되며, 제1편파분배관 18(368)의 포트2에는 제1편파가이드 19, 20, 27, 28(319, 320, 327, 328)이 연결되고, 포트3에는 제1편파가이드 17, 18, 25, 26(317, 318, 325, 326)이 연결된다. 즉, 제1편파분배관 18(368)은 포트2와 포트3에 연결되는 제1편파가이드(30)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

제1편파가이드 21(321)과 제1편파가이드 22(322)는 제1편파분배관 22(372)에 의해 연결되고, 제1편파가이드 29(329)와 제1편파가이드 30(330)은 제1편파분배관 24(374)에 의해 연결된다. 그리고 제1편파분배관 22(372)와 제1편파분배관 24(374)는 제1편파분배관 23(373)에 의해 상호 연통된다. 제1편파가이드 23(323)과 제1편파가이드 24(324)는 제1편파분배관 26(376)에 의해 연결되고, 제1편파가이드 31(331)과 제1편파가이드 32(332)는 제1편파분배관 28(378)에 의해 연결된다. 그리고 제1편파분배관 26(376)과 제1편파분배관 28(378)은 제1편파분배관 27(377)에 의해 상호 연통된다.

여기서, 제1편파분배관 23(373)과 제1편파분배관 27(388)은 제1편파분배관 25(375)에 의해 연결되며, 제1편파분배관 25(375)의 포트2에는 제1편파가이드 23, 24, 31, 32(323, 324, 331, 332)가 연결되고, 포트3에는 제1편파가이드 21, 22, 29, 30(321, 322, 329, 330)이 연결된다. 즉, 제1편파분배관 25(375)는 포트2와 포트3에 연결되는 제1편파가이드(30)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

이에 따라, 제1편파가이드 17, 18, 25, 26(317,318,325,326)과, 제1편파가이드 19, 20, 27, 28(319,320,327,328)로부터의 제1편파는 제1편파분배관 18(368)에서 혼합되고, 제1편파가이드 21, 22, 29, 30(321,322,329,330)과, 제1편파가이드 23, 24, 31, 32(323,324,331,332)로부터의 제1편파는 제1편파분배관 25(375)에서 혼합된다.

한편, 제1편파분배관 4(354)와 제1편파분배관 18(368)은 제1편파분배관 29(379)의 포트3과 포트2에 연결되며, 제1편파분배관 4 (354)로부터의 제1편파와 제1편파분배관 18(368)로부터의 제1편파는 제1편파분배관 29(379)에서 혼합된다. 제1편파분배관 11(361)과 제1편파분배관 25(375)는 제1편파분배관 30(380)의 포트2와 포트3에 연결되어 상호 연통되며, 제1편파분배관 11(361)과 제1편파분배관 25(375)으로부터의 제1편파는 제1편파분배관 30(380)에서 혼합된다. 그리고 제1편파분배관 29(379)와 제1편파분배관 30(380)은 제1편파분배관 31(381)의 포트3과 포트2에 연결되어 상호 연통되며, 제1편파분배관 31(381)의 포트1에는 제1편파 유출입공(400)이 형성되어 있다. 따라서, 제1편파분배관 29(379)와 제1편파분배관 30(380)으로부터의 제1편파는 제1편파분배관 31(381)에서 혼합되어 진행한 다음, 제1편파 유출입공(400)을 통해 외부로 유출된다.

상술한 제1편파분배관 1 내지 제1편파분배관 31(351~381)은 각각 포트2와 포트3에 연결되는 제1편파가이드(30)의 수가 동일하다. 즉, 제1편파분배관 1 내지 제1편파분배관 31(351~381)은 1:1분배기이다. 그러나, 제1편파분배관 1 내지 31(351~381)은 그 위치에 따라 상호 상이한 형상으로 형성될 수 있다.

도 46은 도 38의 제4레이어의 평면도, 도 47은 제4레이어의 사시도, 도 48은 제4레이어의 배면도이다.

제4레이어(250)는 제5레이어(300)와 함께 제2편파가이드(50)를 형성하며, 이에 따라, 제4레이어(250)의 배면에는 32개의 제2편파가이드(50)의 상부영역이 형성되어 있다. 그리고 제4레이어(250)에는 제1편파가이드(30)로 유입되거나 유출되는 제1편파를 안내하는 제1편파 유출입공(400)이 형성되어 있다.

도 49는 도 38의 제5레이어의 정면도, 도 50은 제5레이어의 사시도, 도 51은 제5레이어의 배면도이다.

제5레이어(300)의 정면에는 제2편파가이드(50)의 하부영역이 형성되어 있으며, 제5레이어(300)의 배면에는 제1편파 유출입공(400)과 함께, 제2편파가이드(50)로 유입되거나 유출되는 제2편파를 안내하는 제2편파 유출입공(600)이 형성되어 있다.

제2편파가이드 1(501)과 제2편파가이드 9(509)는 상호 대칭되도록 거울상으로 형성되며, 제2편파가이드 1(501)의 제2혼합관(65)과, 제2편파가이드 9(509)의 제2혼합관(65)은 'T'자 형상의 제2편파분배관 1(551)에 의해 연통된다. 제2편파가이드 2(502)와 제2편파가이드 10(510)은 제2편파가이드 1(501) 및 제2편파가이드 9(509)와 평행하게 배치되며, 제2편파가이드 2(502)의 제2혼합관(65)과 제2편파가이드 10(510)의 제2혼합관(65)은 제2편파분배관 3(553)에 의해 연통된다. 그리고 제2편파분배관 1(551)과 제2편파분배관 3(553)은 제2편파분배관 2(552)에 의해 연통된다.

제2편파가이드 3(503)과 제2편파가이드 11(511)은 상호 대칭되도록 배치되며, 제2편파가이드 3(503)의 제2혼합관(65)과, 제2편파가이드 11(511)의 제2혼합관(65)은 제2편파분배관 4(554)에 의해 연통된다. 제2편파가이드 4(504)와 제2편파가이드 12(512)는 제2편파가이드 3(503) 및 제2편파가이드 11(511)과 평행하게 배치되며, 제2편파가이드 4(504)의 제2혼합관(65)과 제2편파가이드 12(512)의 제2혼합관(65)은 제2편파분배관 6(556)에 의해 연통된다. 그리고 제2편파분배관 4(554)와 제2편파분배관 6(556)은 제2편파분배관 5(555)에 의해 연통된다.

제2편파가이드 17(517)과 제2편파가이드 25(525)는 상호 대칭되도록 형성되며, 제2편파가이드 17(517)의 제2혼합관(65)과, 제2편파가이드 25(525)의 제2혼합관(65)은 제2편파분배관 19(569)에 의해 연통된다. 제2편파가이드 18(518)과 제2편파가이드 26(526)은 제2편파가이드 17(517) 및 제2편파가이드 25(525)와 평행하게 배치되며, 제2편파가이드 18(518)의 제2혼합관(65)과 제2편파가이드 26(526)의 제2혼합관(65)은 제2편파분배관 21(571)에 의해 연통된다. 그리고 제2편파분배관 19(569)와 제2편파분배관 21(571)은 제2편파분배관 20(570)에 의해 연통된다.

제2편파가이드 19(519)와 제2편파가이드 27(527)은 상호 대칭되도록 형성되며, 제2편파가이드 19(519)의 제2혼합관(65)과, 제2편파가이드 27(527)의 제2혼합관(65)은 제2편파분배관 22(572)에 의해 연통된다. 제2편파가이드 20(520)과 제2편파가이드 28(528)은 제2편파가이드 19(519) 및 제2편파가이드 27(527)과 평행하게 배치되며, 제2편파가이드 20(520)의 제2혼합관(65)과 제2편파가이드 28(528)의 제2혼합관(65)은 제2편파분배관 24(574)에 의해 연통된다. 그리고 제2편파분배관 22(572)와 제2편파분배관 24(574)는 제2편파분배관 23(573)에 의해 연통된다.

또한, 제2편파분배관 2(552)와 제2편파분배관 10(560)은 제2편파분배관 13(563)에 의해 연결되며, 제2편파분배관 13(563)의 일자형 관의 양측 단부를 각각 포트2와 포트3이라고 칭한다면, 포트2에는 제2편파가이드 17, 18, 25, 26(517, 518, 525, 526)이 연결되고, 포트3에는 제2편파가이드 1, 2, 9, 10(501, 502, 509, 510)이 연결된다. 즉, 제2편파분배관 13(563)은 포트2와 포트3에 연결되는 제2편파가이드(50)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

마찬가지로, 제2편파분배관 5(555)와 제2편파분배관 23(573)은 제2편파분배관 15(565)에 의해 연결되며, 제2편파분배관 15(565)의 포트2에는 제2편파가이드 3, 4, 11, 12(503, 504, 511, 512)가 연결되고, 포트3에는 제2편파가이드 19, 20, 27, 28(519, 520, 527, 528)이 연결된다. 즉, 제2편파분배관 15(565)는 포트2와 포트3에 연결되는 제2편파가이드(50)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

한편, 제2편파가이드 5(505)와 제2편파가이드 13(513)은 제2편파분배관 7(557)에 의해 연결되고, 제2편파가이드 6(506)과 제2편파가이드 14(514)는 제2편파분배관 9(559)에 의해 연결된다. 그리고 제2편파분배관 7(557)과 제2편파분배관 9(559)는 제2편파분배관 8(558)에 의해 상호 연통된다. 제2편파가이드 7(507)과 제2편파가이드 15(515)는 제2편파분배관 10(560)에 의해 연결되고, 제2편파가이드 8(508)과 제2편파가이드 16(516)은 제2편파분배관 12(562)에 의해 연결된다. 그리고 제2편파분배관 10(560)과 제2편파분배관 12(562)는 제2편파분배관 11(561)에 의해 상호 연통된다.

제2편파가이드 21(521)과 제2편파가이드 29(529)는 제2편파분배관 25(575)에 의해 연결되고, 제2편파가이드 22(522)와 제2편파가이드 30(530)은 제2편파분배관 27(577)에 의해 연결된다. 그리고 제2편파분배관 25(575)와 제2편파분배관 27(577)은 제2편파분배관 26(576)에 의해 상호 연통된다. 제2편파가이드 23(523)과 제2편파가이드 31(531)은 제2편파분배관 28(578)에 의해 연결되고, 제2편파가이드 24(524)과 제2편파가이드 32(532)는 제2편파분배관 30(580)에 의해 연결된다. 그리고 제2편파분배관 28(578)과 제2편파분배관 30(580)은 제2편파분배관 29(579)에 의해 상호 연통된다.

한편, 제2편파분배관 8(558)과 제2편파분배관 26(576)은 제2편파분배관 16(566)에 의해 연결되며, 제2편파분배관 16(566)의 포트2에는 제2편파가이드 21, 22, 29, 30(521, 522, 529, 530)이 연결되고, 포트3에는 제2편파가이드 5, 6, 13, 14(505, 506, 513, 514)가 연결된다. 즉, 제2편파분배관 16(566)은 포트2와 포트3에 연결되는 제2편파가이드(50)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

마찬가지로, 제2편파분배관 11(561)과 제2편파분배관 29(579)는 제2편파분배관 18(568)에 의해 연결되며, 제2편파분배관 18(568)의 포트2에는 제2편파가이드 7, 8, 15, 16(507, 508, 515, 516)이 연결되고, 포트3에는 제2편파가이드 23, 24, 31, 32(523, 524, 531, 532)가 연결된다. 즉, 제2편파분배관 18(568)은 포트2와 포트3에 연결되는 제2편파가이드(50)의 수가 동일한 1:1 분배기가 된다.

한편, 제2편파분배관 13(563)과 제2편파분배관 15(565)는 제2편파분배관 14(564)의 포트2와 포트3에 연결되어 상호 연통되며, 제2편파분배관 16(566)과 제2편파분배관 18(568)은 제2편파분배관 17(567)의 포트2와 포트3에 연결되어 상호 연통된다. 그리고 제2편파분배관 14(564)의 포트1은 제2편파가이드 18(518)과 제2편파가이드 19(519) 사이로 연장된 다음, 제2편파가이드 27(527)의 외측에서 제2편파가이드 28(528) 측으로 절곡되며, 제2편파분배관 17(567)의 포트1은 제2편파가이드 22(522)와 제2편파가이드 23(523) 사이로 연장된 다음, 제2편파가이드 30(530)의 외측에서 제2편파가이드 29(529) 측으로 절곡된다. 이렇게 절곡된 제2편파분배관 14(564)와 제2편파분배관 17(567)은 각각 제2편파분배관 31(581)의 포트3과 포트2에 연결된다. 이러한 제2편파분배관 31(581)의 포트1에는 제2편파의 유출입을 위해 제2편파 유출입공(600)이 형성되어 있다.

이러한 구조에 따른 본 사용예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나에서 제2편파가 제2편파가이드(50)를 따라 이동하여 제2편파 유출입공(600)으로 토출되는 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

제2편파가이드 1, 2, 9, 10(501,502,509,510)과, 제2편파가이드 17, 18, 25, 26(517,518,525,526)으로부터의 제2편파는 제2편파분배관 13(563)에서 혼합되고, 제2편파가이드 3, 4, 11, 12(503,504,511,512)와, 제2편파가이드 19, 20, 27, 28(519,520,527,528)로부터의 제2편파는 제2편파분배관 15(565)에서 혼합된다. 그리고 제2편파분배관 13(563)과 제2편파분배관 15(565)로부터의 제2편파는 제2편파분배관 14(564)에서 혼합된다.

마찬가지로, 제2편파가이드 5, 6, 13, 14(505,506,513,514)와, 제2편파가이드 21, 22, 29, 30(521,522,529,530)으로부터의 제2편파는 제2편파분배관 16(566)에서 혼합되고, 제2편파가이드 7, 8, 15, 16(507,508,515,516)과, 제2편파가이드 23, 24, 31, 32(523,524,531,532)로부터의 제2편파는 제2편파분배관 18(568)에서 혼합된다. 그리고 제2편파분배관 16(566)과 제2편파분배관 18(568)로부터의 제2편파는 제2편파분배관 17(567)에서 혼합된다.

한편, 제2편파분배관 14(564)로부터의 제2편파와 제2편파분배관 17(567)로부터의 제2편파는 제2편파분배관 31(581)에서 혼합되어 제2편파 유출입공(600)을 통해 토출된다.

상술한 제2편파분배관 1 내지 제2편파분배관 31(551~581)은 각각 포트2와 포트3에 연결되는 제2편파가이드(50)의 수가 동일하다. 즉, 제2편파분배관 1 내지 제2편파분배관 31(551~581)은 1:1분배기이다. 그러나, 제2편파분배관 1 내지 31(551~581)은 그 위치에 따라 상호 상이한 형상으로 형성될 수 있다.

도 52(a) 내지 도 52(c)는 1:1분배기의 각 실시예를 보인 평면도이다.

상술한 제1편파분배관 1 내지 31(351~381)과 제2편파분배관 1 내지 31(551~581)은 1:1분배기를 사용하여 구성할 수 있다.

일 실시예에 따른 1:1분배기(700)는, 도 52(a)에 도시된 바와 같이, 제1편파가이드(30) 또는 제2편파가이드(50)와 연결되며 포트2와 포트3을 갖는 일자형 관(710)과, 일자형 관(710)의 중앙영역으로부터 분기되며 포트1을 갖는 분기관(720)을 갖는다. 여기서, 일자형 관(710)은 중앙영역으로 갈수록 폭이 좁아지도록 복수의 단차(705)를 가지며, 단차(705)는 분기관(720)이 연결되는 일자형 관(710)의 벽에 형성되어 있다. 단차(705)의 개수나 단차(705) 간의 간격은 제1편파 또는 제2편파의 주파수에 따라 결정될 수 있으며, 단차(705)는 분기관(720)에 대향되는 일자형 관(710)의 벽에 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한 일자형 관(710)의 중앙영역에는 분기관(720)에 대향되는 벽에 내측으로 돌출한 분배돌기(707)가 형성되어 있다.

다른 실시예에 따른 1:1분배기(750)는, 도 52(b)에 도시된 바와 같이, 일자형 관(760)과 분기관(770)을 갖는 'T'자 형상으로 형성되며, 포트2와 포트3을 갖는 일자형 관(760)은 중앙영역으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성된다. 이를 위해 일자형 관(760)에는 함몰부(755)가 형성되어 있으며, 함몰부(755)는 분기관(770)에 대향되는 벽에 형성되어 있다. 함몰부(755)의 개수나 깊이는 제1편파 또는 제2편파의 주파수에 따라 결정될 수 있으며, 함몰부(755)는 분기관(770)이 연결되는 일자형 관(760)의 벽에 형성될 수도 있음은 물론이다. 함몰부(755)의 중앙영역에는 분기관(770)을 향해 돌출한 분배돌기(757)가 형성되어 있다.

또 다른 실시예에 따른 1:1분배기(770)는, 도 52(c)에 도시된 바와 같이, 일자형 관(780)과 분기관(790)을 갖는 'T'자 형상으로 형성되며, 포트2와 포트3을 갖는 일자형 관(780)의 중앙영역에는 분기관(790)을 향해 돌출한 분배돌기(775)가 형성되어 있다. 분배돌기(775)는 삼각기둥 형상이다. 도 52(d)에는 1:1분배기(770)를 입체적으로 도시하였다.

한편, 도시되지는 않았지만 일자형 관(780)은 중앙영역으로 갈수록 폭이 좁아지도록 적어도 하나의 단차를 가지도록 구현할 수 있다. 그리고, 이때의 단차는 분기관(790)이 연결되는 일자형 관(780)의 벽 또는 그에 대향되는 벽에 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한, 단차의 개수나 단차 간의 간격은 제1편파 또는 제2편파의 주파수에 따라 결정될 수 있다.

다른 한편, 도시되지는 않았지만 일자형 관(780)은 중앙영역으로 갈수록 폭이 넓어지게 함몰부가 형성되도록 구현할 수 있다. 함몰부는 분기관(790)에 연결되는 일자형 관(780)의 벽 또는 그에 대향되는 벽에 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한, 함몰부의 개수나 깊이는 제1편파 또는 제2편파의 주파수에 따라 결정될 수 있다.

도 53(a) 내지 도 53(d)는 m:n분배기의 각 실시예를 보인 평면도이다.

상술한 제1편파분배관 1 내지 31(351~381)과 제2편파분배관 1 내지 31(551~581)은 m:n분배기를 사용하여 구성할 수 있다.

제1실시예에 따른 m:n분배기(800)는, 도 53(a)에 도시된 바와 같이, 포트2와 포트3을 연결하는 일자형 관(810)과, 포트1을 갖는 분기관(820)을 포함하며, 포트1 내지 포트 3의 폭은 동일하다. 일자형 관(810)은 포트2와 포트3으로부터 중앙영역으로 갈수록 폭이 좁아지도록 복수의 단차(805)가 형성되어 있다. 이때, 포트2 측에 형성된 단차(805)는 일자형 관(810)의 중앙영역으로 갈수록 각 단차(805)의 길이가 약간씩 길어지거나, 각 단차(805)의 길이가 거의 동일하도록 형성된다. 반면, 포트3 측에는 길이가 짧은 단차와 긴 단차가 혼합되어 형성되어 있다. 이렇게 일자형 관(810)에 형성된 단차(805)는 분기관(820)이 결합되는 벽에 형성되어 있으나, 분기관(820)에 대향되는 벽에 형성될 수도 있음은 물론이다. 일자형 관(810)의 중앙영역에는 분기관(820)에 대향되는 벽에 분기관(820)을 향해 돌출한 비대칭돌기(807)가 형성되어 있다. 비대칭돌기(807)는, 사각기둥과 삼각기둥을 결합시켜 놓은 형태로 형성되며, 포트2에 인접하게 형성된다.

제2실시예에 따른 m:n분배기(850)는, 도 53(b)에 도시된 바와 같이, 포트2와 포트3을 연결하는 일자형 관(860)과, 포트1을 갖는 분기관(870)을 포함하며, 포트2와 포트3의 폭은 동일하고, 포트1의 폭은 포트2 및 포트3의 2배로 형성된다. 일자형 관(860)은 중앙영역으로 갈수록 폭이 좁아지도록 복수의 단차(855)가 형성되어 있다. 포트2 측에는 길이가 짧고 긴 단차가 혼합되어 형성되며, 포트3 측에는 길이가 비교적 긴 단차가 복수개 형성되어 있다. 일자형 관(860)의 각 단차(855)는 분기관(870)이 결합된 벽에 형성되나, 분기관(870)에 대향되는 벽에 형성될 수도 있으며, 분기관(870)에 대향되는 벽에는 제1실시예에서와 마찬가지로, 비대칭돌기(857)가 형성되어 있다.

제3실시예에 따른 m:n분배기(900)는, 도 53(c)에 도시된 바와 같이, 포트2와 포트3을 연결하는 일자형 관(910)과, 포트1을 갖는 분기관(920)을 포함하며, 포트2와 포트3의 폭은 동일하고, 포트1의 폭은 포트2 및 포트3 폭의 2배로 형성된다. 그리고 일자형 관(910)의 중앙영역에는 분기관(920)을 향해 돌출한 분배돌기(907)가 형성되어 있다.

제4실시예에 따른 m:n분배기(950)는, 도 53(d)에 도시된 바와 같이, 포트2와 포트3을 연결하는 일자형 관(960)과, 포트1을 갖는 분기관(970)을 포함한다. 일자형 관(960)의 중앙영역에는 분기관(970)에 대향되는 벽에 분기관(970)을 향해 돌출한 비대칭돌기(955)가 형성되어 있다. 비대칭돌기(955)의 중심은 포트2 보다 포트3에 가깝게 위치하고 있으며, 삼각기둥 형상으로 형성된다. 도 53(e)에는 제4실시예에 따른 m:n분배기(950)을 입체적으로 도시하였다.

한편, 도시되지는 않았지만 일자형 관(960)은 포트2와 포트3으로부터 중앙영역으로 갈수록 폭이 좁아지도록 적어도 하나의 단차가 형성되도록 구현가능하다. 그리고, 단차는 분기관(970)이 결합되는 일자형 관(960)의 벽에 형성되거나 그에 대향되는 벽에 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한, 필요에 따라서는 비대칭돌기(955)의 중심이 포트3 보다 포트2에 가깝게 위치시키는 것도 가능함은 물론이다.

다른 한편으로, 1) 일자형 관(960)에 있는 포트1 내지 포트3의 폭을 동일하게 구현하거나, 2) 일자형 관(960)에 있는 포트2와 포트3의 폭은 동일하고, 포트1의 폭은 포트2 및 포트3의 2배로 형성하는 것도 가능하다.

한편, 상술한 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)의 사용예에서는, 제1편파분배관 1 내지 31(351~381)과 제2편파분배관 1 내지 31(551~581)은 포트2와 포트3으로 입력되는 제1편파 또는 제2편파의 양이 동일한 데도 불구하고, 거의 m:n분배기를 사용하고 있다. 이는 안테나의 사용에 따라 방향성을 가지도록 구성할 필요가 있는 경우, 제1편파 또는 제2편파의 방사패턴이 일측으로 기울어지도록 하기 위한 것으로서, 도시된 안테나는 일 실시예에 따라 구성한 것으로서, 제1편파분배관 1 내지 31(351~381)과 제2편파분배관 1 내지 31(551~581)은 안테나의 용도나 성능에 따라 도 52(a) 내지 도 52(c)에 도시된 1:1분배기 뿐만 아니라, 도 53(a) 내지 도 53(d)에 도시된 m:n분배기도 구성할 수 있다.

이러한 본 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)는, 혼(10)에 제1 및 제2돌출턱(17,18)을 형성함에 따라 안테나(1)의 효율을 유지시킨 상태에서 혼(10)의 높이를 축소할 수 있다. 제1편파가이드(30)와 제2편파가이드(50)의 좌우 폭이 높이보다 높게 형성됨에 따라 안테나의 가로세로 크기를 축소시킬 수 있다. 게다가 크기를 축소시켰음에도 불구하고, 표 1에 나타난 바와 같이, 혼어레이 안테나(1)의 안테나 성능을 유지시킬 수 있다. 또한, 본 듀얼선형편파 혼어레이 안테나(1)는, 제1편파가이드(30)와 제2편파가이드(50) 각각의 높이가 균일함에 따라, 그 구조가 간단하여 제작이 용이하다.

본원 발명의 일 실시예에 따른 일 특징을 설명한다.

본원 발명의 일 실시예에 따른 제1편파 가이드는 듀얼 편파 도입부의 한쪽 중앙에 위치한다(도 54, 55 참조).

본원 발명의 일 실시예에 따른 제1편파 가이드와 듀얼 편파 도입가 만나는 지점에 급전부 특성을 개선하기 위한 돌기 구조 또는 챔버를 형성한다. 돌기 및 챔버의 구조는 여러 가지로 변형가능하다(도 56a, 56b, 56c 참조).

본 발명의 일 실시예에 따른 제2편파 가이드에서, 듀얼 편파 도입부 양쪽으로 다수의 돌기를 형성하여 정사각 웨이브가이드를 제2편파만을 위한 웨이브 가이드로 변경할 수 있다. 여기서, 돌기는 양쪽으로 형성될 수도 있고, 제1편파 가이드가 있는 쪽으로만 형성될 수도 있다(도 57a, 57b).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2편파와 제1편파 가이드의 간섭을 배제하기 위한 제1편파 가이드의 맞은 편 중앙에 형성된 돌기 또는 홈 구조 돌기 또는 홈 구조의 형상은 사각형, 직사각형, 타원, 반원 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

또한, 돌기 (도 58a, 58b, 58c 참조)또는 홈 구조(도59a, 59b, 59c 참조)는 제1편파가이드 및 제2편파가이드에 따라서 그 위치 및 크기가 변경될 수 있다.

이상에서 제1편파와 제2편파는 전계를 기준으로 설명하였지만, 자계에도 적용될 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따른 혼(10), 제1편파가이드(30), 제2편파가이드(50)를 제작하기 위한 구성으로서, 상술한 실시예는, 어디까지나 예시적인 것이다. 필요에 따라서 사출성형과 같은 방법으로 혼(10), 제1편파가이드(30), 제2편파가이드(50) 중 적어도 2개 이상을 한번에 제작할 수도 있음은 물론이다. 본원의 일 실시예에 따른 혼(10), 제1편파가이드(30), 제2편파가이드(50)를 제작함에 있어서, 도 24 내지 도 51에 도시된 레이어의 개수에 한정되지 아니한다.

도 60a 내지 도 60f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼 구조를 나타낸 도면이다.

도 60a는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도, 도 60b은 도 60a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도, 도 60c는 도60a의 혼의 투시 측면도, 도 60d는 도60a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도, 도 60f는 도60a의 위에서 바라본 평면도, 도 60f는 도60a의 단면도이다.

혼(600)은 입사면 상에서 상호 직각의 방향을 갖는 제1편파와 제2편파가 입사되도록 전자파를 안내하며, 상부가 절단된 사각뿔형상으로 형성된 제1경사부(615)와, 경사부(15)의 일측 단부에 형성된 편파필터링부(620)를 포함한다.

제1경사부(615)는, 전자파의 진행방향을 따라 테이퍼지도록 형성되며, 전자파의 진행방향을 따라 양단이 개방되어 있다. 제1경사부(615)의 개방된 양단 중 외측으로 개방된 개구를 외측개구라 하고, 제1경사부(615)의 폭이 좁은 내측 일단에 사각형상으로 형성된 개구를 내측개구라 한다. 내측개구에는 그 연부로부터 중앙영역으로 돌출된 제1돌출턱(617)이 형성되어 있으며, 제1돌출턱(617)은 내측개구의 둘레를 따라 소정 폭만큼 돌출되어 형성된다.

편파필터링부(620)는 제1경사부(615)의 내측개구에 연결되며, 하나의 안테나 단위에 대해 4개의 편파필터링부(620)가 장착된다. 편파필터링부(620)는 특정 편파인 제2편파만을 통과시키며, 제1편파는 통과시키지 아니한다. 이에 따라, 제1편파는 편파필터링부(620)를 통과하지 못하여 제1편파가이드(30)로 가이드 된다.

이를 위해, 편파필터링부(620)는 제2경사부(661)와 돌출턱(662)을 포함한다. 제2경사부(661)는 우향경사면과 좌향경사면을 가지며, 좌향경사면과 우향경사면이 서로 만나며, 그 만나는 지점에 돌출턱(662)이 형성된다. 바람직하게는, 좌향경사면과 우향경사면이 만나는 지점에는, 돌출턱(662)이 안착 형성될 수 있는 영역(663)이 형성되어 있다.

돌출턱(662)의 맞은편에 제1편파 유입로(621)가 형성되어 있다. 제1편파 유입로(621)는, 제1편파의 이동방향을 따라 긴 사각통상으로 형성되며, 도 11에 도시된 바와 같이, 편파필터링부(620)의 일측벽의 폭방향을 따라 중앙영역에 배치된다.

한편, 도 61a 내지 도 61e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혼 구조를 나타낸 도면이다.

도 61a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도, 도 61b은 도 61a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도, 도 61c는 도61a의 혼의 투시 측면도, 도 61d는 도61a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도, 도 61e는 도 61a의 위에서 바라본 평면도이다.

혼(1000)은 입사면 상에서 상호 직각의 방향을 갖는 제1편파와 제2편파가 입사되도록 전자파를 안내하며, 상부가 절단된 사각뿔형상으로 형성된 경사부(1010)와, 경사부(1010)의 일측 단부에 형성된 편파필터링부를 포함한다.

경사부(1010)는, 전자파의 진행방향을 따라 테이퍼지도록 형성되며, 전자파의 진행방향을 따라 양단이 개방되어 있다. 경사부(1010)의 개방된 양단 중 외측으로 개방된 개구를 외측개구라 하고, 경사부(1010)의 폭이 좁은 내측 일단에 사각형상으로 형성된 개구를 내측개구라 한다.

경사부(1010)의 내측개구에는 편파필터링부가 연결되는데, 하나의 안테나 단위에 대해 4개의 편파필터링부가 장착된다. 편파필터링부는 특정 편파인 제2편파만을 통과시키며, 제1편파는 통과시키지 아니한다. 이에 따라, 제1편파는 편파필터링부를 통과하지 못하여 제1편파가이드(30)로 가이드 된다.

이를 위해, 편파필터링부는 제1돌출부(1030)와 제2돌출부(1050)을 포함한다. 제1돌출부(1030)는 우향경사면과 좌향경사면을 가지며, 좌향경사면과 우향경사면 사이는 평평한 구조로 형성된다. 이에 따라, 제1돌출부(1030)는 중앙은 낮고 양단으로 갈수록 높은 구조를 이루게 된다. 또한, 제1돌출부(1030)는 편파필터링부의 벽에 밀착되어 있다.

제2돌출부(1050)는 제1돌출부(1030)가 밀착된 편파필터링부의 벽에 형성된다. 제2돌출부(1050)는 상부에서 하부로 갈수록 돌출되는 정도를 연속적으로 증가시키기 위한 경사면을 포함하고 있다. 그리고 도시된 바에 따르면, 제2돌출부(1050)는 경사면의 하부에 소정 길이의 수직면이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

제1돌출부(1030)와 제2돌출부(1050)가 형성된 편파필터링부의 벽에 대향되는 벽에는 제1편파를 제1편파가이드(30)로 전달하기 위한 제1편파 유입로(1070)가 형성되어 있다. 그리고, 제1편파 유입로(1070)가 형성된 벽의 측면 벽에는 제2편파를 제2편파가이드(50)로 전달하기 위한 제2편파 유입로(1090)가 형성되어 있다.

한편, 도시되지는 않았지만 내측개구에는 내측개구의 둘레를 따라 소정 폭만큼 중앙영역으로 돌출된 돌출턱이 형성되도록 구현하는 것도 가능함은 물론이다.

도 62a 내지 도 62e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혼 구조를 나타낸 도면이다.

도 62a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도, 도 62b은 도 62a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도, 도 62c는 도62a의 혼의 투시 측면도, 도 62d는 도62a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도, 도 62e는 도 62a의 위에서 바라본 평면도이다.

도시된 혼(1100)에 마련/형성되는 경사부(1110)와, 제2돌출부(1150), 제1편파 유입로(1170) 및 제2편파 유입로(1190)에 대한 상세한 설명은, 도 61a 내지 도 61e에 도시된 혼(1000)에 마련/형성되는 경사부(1010)와, 제2돌출부(1050), 제1편파 유입로(1070) 및 제2편파 유입로(1090) 및 그에 대한 상세한 설명으로부터 유추가능하기에 생략한다.

한편, 제1돌출부(1130)는 우향경사면과 좌향경사면을 가지며, 좌향경사면과 우향경사면 사이는 평평한 구조로 형성되어 중앙은 낮고 양단으로 갈수록 높은 구조를 이루게 된다는 점에서, 도 61a 내지 도 61e에 도시된 제1돌출부(1030)와 동일하다.

하지만, 제1돌출부(1130)는 편파필터링부의 벽에 밀착되어 있지 않아, 제1돌출부(1130)와 편파필터링부의 벽 사이에는 공간이 형성되어 있다는 점에서, 도 61a 내지 도 61e에 도시된 제1돌출부(1030)와 차이가 있다.

한편, 도시되지는 않았지만 내측개구에는 내측개구의 둘레를 따라 소정 폭만큼 중앙영역으로 돌출된 돌출턱이 형성되도록 구현하는 것도 가능함은 물론이다.

도 63a 내지 도 63e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혼 구조를 나타낸 도면이다.

도 63a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도, 도 63b은 도 63a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도, 도 63c는 도63a의 혼의 투시 측면도, 도 63d는 도63a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도, 도 63e는 도 63a의 위에서 바라본 평면도이다.

도시된 혼(1200)에 마련/형성되는 경사부(1210), 제1편파 유입로(1270) 및 제2편파 유입로(1290)에 대한 상세한 설명은, 도 61a 내지 도 61e에 도시된 혼(1000)에 마련/형성되는 경사부(1010), 제1편파 유입로(1070) 및 제2편파 유입로(1090) 및 그에 대한 상세한 설명으로부터 유추가능하기에 생략한다.

한편, 제1돌출부(1230)에는 경사면이 형성되어 있고, 경사면으로부터 제1돌출부(1230)의 안쪽 방향으로 공간이 형성되어 있다. 제1돌출부(1230)의 형상과 제1돌출부(1230)의 안쪽에 형성된 공간의 형상은 모두 삼각 기둥 형상으로 구현하였다. 하지만, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 해당하는 것으로 양자의 형상을 삼각 기둥과 다른 형상으로 구현하는 것이 가능하다. 또한, 제1돌출부(1230)의 형상과 제1돌출부(1230)의 안쪽에 형성된 공간의 형상을 각기 다르게 구현하는 것도 가능하다.

제2돌출부(1240)에도 경사면이 형성되어 있는데, 제2돌출부(1240)에 형성된 경사면의 방향은 제1돌출부(1230)에 형성된 경사면의 방향과 거울상으로 대칭된다. 또한, 제2돌출부(1240)에 형성된 경사면으로부터 제2돌출부(1240)의 안쪽 방향으로 공간이 형성되어 있다. 제2돌출부(1240)의 형상과 제2돌출부(1240)의 안쪽에 형성된 공간의 형상은 모두 삼각 기둥 형상으로 구현하였다. 하지만, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 해당하는 것으로 양자의 형상을 삼각 기둥과 다른 형상으로 구현하는 것이 가능하다. 또한, 제2돌출부(1240)의 형상과 제2돌출부(1240)의 안쪽에 형성된 공간의 형상을 각기 다르게 구현하는 것도 가능하다.

한편, 제1돌출부(1230)와 제2돌출부(1240)의 하부에는 제3돌출부(1250)가 형성되어 있다. 제3돌출부(1250)는 제1편파 유입로(1270)가 형성된 벽과 대향되는 벽으로부터, 제1편파 유입로(1270)가 형성된 벽으로 돌출되어 형성된다. 본 실시예에서 제3돌출부(1250)의 측면은 밑면에 수직하는 것으로 구현하였으나 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 해당한다. 제3돌출부(1250)의 측면은 상부에서 하부로 갈수록 돌출되는 정도가 연속적으로 증가되는 경사면으로 구현하는 것도 가능하다.

제1돌출부(1230)의 하부 끝단과 제2돌출부(1240)의 하부 끝단은 약간 이격되어 있는 것으로 구현하여, 중앙은 낮고 평평하며 양단으로 갈수록 높은 구조를 이루도록 하였다. 하지만, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과한 것으로, 제1돌출부(1230)의 하부 끝단과 제2돌출부(1240)의 하부 끝단을 붙여 구현하는 것도 가능함은 물론이다.

한편, 도시되지는 않았지만 내측개구에는 내측개구의 둘레를 따라 소정 폭만큼 중앙영역으로 돌출된 돌출턱이 형성되도록 구현하는 것도 가능함은 물론이다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 일반적인 혼안테나의 혼의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 안테나 단위를 도시한 평면도,

도 3 및 도 4는 각각 도 2의 안테나 단위의 사시도 및 투시사시도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도,

도 6은 도 5의 혼의 투시 사시도,

도 7은 도 5의 혼의 투시 측면도,

도 8은 도 5의 혼의 부분 절취사시도,

도 9(a)와 도 9(b)는 도 5의 혼에서 편파필터링부 만을 분리하여 전자파 이동공간이 나타나도록 도시한 사시도와 투시사시도,

도 10(a)와 도 10(b)는 도 9의 편파필터링부를 다른 각도에서 본 사시도와 투시사시도,

도 11은 도 10의 편파필터링부를 상부에서 본 평면도,

도 12(a) 내지 도 12(c)는 각각 상이한 형상의 방사돌기(22)를 갖는 편파필터링부의 측면도,

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편파필터링부의 측면도,

도 14(a) 내지 도 14(c)는 각각 편파필터링부의 돌출턱이 사각형, 삼각형, 반원형으로 형성된 예를 나타낸 혼의 평면도,

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼의 간략한 측단면도,

도 16은 도 15의 혼과 동일한 크기의 외측개구와 동일한 길이를 갖는 혼의 간략한 측단면도,

도 17은 도 15의 혼과 동일한 성능을 갖는 혼의 간략한 측단면도,

도 18은 도 15의 혼의 S11파라미터를 나타낸 그래프,

도 19는 도 16의 혼의 S11파라미터를 나타낸 그래프,

도 20은 도 17의 혼의 S11파라미터를 나타낸 그래프,

도 21(a)와 도 21(b)는 도 2의 제1편파가이드와 제2편파가이드가 결합된 사시도와 투시사시도,

도 22(a)는 편파필터링부가 결합된 상태의 제1편파가이드의 평면도,

도 22(b)는 도 22(a)의 제1편파가이드의 사시도,

도 22(c)는 도 22(b)의 제1편파가이드의 투시사시도,

도 23(a)는 제2편파가이드의 평면도,

도 23(b)는 도 23(a)의 제2편파가이드의 사시도,

도 23(c)는 도 23(b)의 제2편파가이드의 투시사시도,

도 24는 본 발명에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 각 레이어 분해사시도,

도 25는 도 24의 제1레이어의 평면도,

도 26은 도 24의 제1레이어의 사시도,

도 27은 도 24의 제2레이어의 평면도,

도 28은 제2레이어의 사시도,

도 29는 제2레이어의 배면도,

도 30은 도 24의 제3레이어의 평면도,

도 31은 제3레이어의 사시도,

도 32는 제3레이어의 배면도,

도 33은 도 24의 제4레이어의 평면도,

도 34는 제4레이어의 사시도,

도 35는 제4레이어의 배면도,

도 36은 제5레이어의 평면도,

도 37은 제5레이어의 사시도,

도 38은 본 발명에 따른 혼어레이 안테나의 사용예의 사시도,

도 39는 제1레이어의 사시도,

도 40은 제2레이어의 평면도,

도 41은 제2레이어의 사시도,

도 42는 제2레이어의 배면도,

도 43은 도 38의 혼어레이 안테나의 제3레이어의 평면도,

도 44는 제3레이어의 사시도,

도 45는 제3레이어의 배면도,

도 46은 도 38의 제4레이어의 평면도,

도 47은 제4레이어의 사시도,

도 48은 제4레이어의 배면도,

도 49는 도 38의 제5레이어의 정면도,

도 50은 제5레이어의 사시도,

도 51은 제5레이어의 배면도,

도 52(a) 및 도 52(d)는 제1 및 제2편파분배관을 1:1분배기로 구성한 실시예를 보인 평면도,

도 53(a) 내지 도 53(e)는 제1 및 제2편파분배관을 m:n분배기로 구성한 실시예를 보인 평면도이며,

도 60a는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도,

도 60b은 도 60a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도,

도 60c는 도60a의 혼의 투시 측면도,

도 60d는 도60a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도,

도 60f는 도60a의 위에서 바라본 평면도,

도 60f는 도60a의 단면도,

도 61a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도,

도 61b은 도 61a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도,

도 61c는 도61a의 혼의 투시 측면도,

도 61d는 도61a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도,

도 61f는 도61a의 위에서 바라본 평면도,

도 61f는 도61a의 단면도,

도 62a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도,

도 62b은 도 62a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도,

도 62c는 도62a의 혼의 투시 측면도,

도 62d는 도62a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도,

도 62f는 도62a의 위에서 바라본 평면도,

도 62f는 도62a의 단면도,

도 63a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼선형편파 혼어레이 안테나의 혼의 사시도,

도 63b은 도 63a를 다른 각도에서 바라본 혼의 사시도,

도 63c는 도63a의 혼의 투시 측면도,

도 63d는 도63a의 혼의 다른 측면에서의 투시 측면도,

도 63f는 도63a의 위에서 바라본 평면도, 그리고,

도 63f는 도63a의 단면도이다.

Claims (1)

1. 전자파의 진행방향을 따라 테이퍼지도록 형성되어 전자파를 안내하며, 상호 직각의 전계방향을 갖는 제1편파와 제2편파를 분리하는 편파필터링부를 갖는 적어도 하나의 혼;

   상기 편파필터링부에 의해 분리된 제1편파를 안내하는 제1편파가이드; 및,

   상기 편파필터링부에 의해 분리된 제2편파를 안내하는 제2편파가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼선형편파 혼어레이 안테나.

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