KR20090045912A - 평탄한 구조적 형상을 갖는 튜닝 가능한 안테나 - Google Patents

평탄한 구조적 형상을 갖는 튜닝 가능한 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평탄한 구조적 형상을 갖는 튜닝 가능한 개선된 안테나에 관한 것으로서 다음과 같은 특징들을 갖는다: 평면도 상으로 볼 때 도전 가능한 구조물(13, 113)은 방사 면(7)에 대하여 수직으로 상기 방사면(7) 위를 전체적으로 또는 부분적으로 덮으며, 상기 도전 가능한 구조물(13, 113)은 갈바니 전기적으로 혹은 전기 용량적으로 또는 직렬로 그리고/또는 적어도 하나의 전기 부품(125)의 중간 접속에 의해서 접지면(3)과 그리고/또는 전위 혹은 접지 상에 있는 섀시(B)와 결합 및/또는 연결된다.
구조물, 방사면, 접지면, 캐리어, 지지푸트, 패치, 프린트 회로기판

Description

평탄한 구조적 형상을 갖는 튜닝 가능한 안테나 {TUNABLE ANTENNA HAVING A PLANAR DESIGN}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 평탄한 구조적 형상을 갖는 튜닝 가능한 안테나에 관한 것이다.
패치 안테나 또는 소위 마이크로 스트립-안테나는 충분히 공지되어 있다. 이와 같은 안테나들은 통상적으로 도전 가능한 베이스면, 상기 베이스면 위에 배치된 유전성 캐리어 재료 그리고 상기 유전성 캐리어 재료의 상부면에 제공된 도전 가능한 방사면을 갖는다. 상부 방사면은 일반적으로 전술된 평면들 및 층들에 대하여 가로로 뻗는 전력 공급 라인에 의해서 여기 된다. 접속 케이블로서는 다른 무엇보다도 동축 케이블이 이용되며, 상기 동축 케이블의 외부 도체는 한 접속부에서 접지 도체에 전기적으로 접속되는 한편, 상기 동축 케이블의 내부 도체는 위에 있는 방사면에 전기적으로 접속된다.
튜닝 가능한 마이크로 스트립-안테나는 예를 들어 US 4 475 108호에 공지되어 있다. 이와 같은 패치 안테나에서는 주파수를 튜닝하기 위하여 집적된 버랙터-다이오드가 사용된다.
그러나 안테나를 튜닝하기 위해서 버랙터-다이오드를 사용한다는 내용은 기 본적으로 공개문 IEEE "Transactions on Antennas and Propagation", September 1993, Rod B. Waterhouse: "Scan Performance of Infinite Arrays of Microstrip Patch Elements Loaded with Varactor Diodes", 페이지 1273 내지 1280에도 공지되어 있다.
사전 공개문 IEEE "Transactions on Antennas and Propagation", September 1993, A.S. Daryoush: "Optically Tuned Patch Antenna for Phased Array Applications", 1986, 페이지 361-364로부터는 주파수를 튜닝하기 위해 광학적으로 제어된 핀-다이오드를 사용한다는 내용이 공지되어 있음을 알 수 있다. 상기 핀-다이오드는 패치 면의 한 평면에 있고, 상기 패치 면을 추가의 결합 면에 연결한다.
상기 공개 내용과 매우 유사한 원리는 기본적으로 US 5 943 016 A호 그리고 US 6 864 843 B2호로부터 얻을 수 있다. 예를 들어 패치 안에 삽입되는, 마지막으로 삽입된 커패시터도 주파수 튜닝을 위해 사용될 수 있다는 내용은 US 6 462 271 B2호에 공지되어 있다. 그러나 패치 안테나의 매우 복잡한 기계적인 튜닝은 사전 공개문 IEEE "Transaction on Antennas and Propagation", S.A. Bokhari, J-F Zuericher "A Small Microstrip Patch Antenna with a Convenient Tuning Option", November 1996, vol. 48, 페이지 1521-1528에 따라서도 공지된 것으로서 인용될 수 있다.
전술된 패치 안테나들과 무관하게 평탄한 구조적 형상을 갖는 다층 안테나는 예를 들어 소위 "스택(stcked)"-패치 안테나로서도 공지되어 있다. 이와 같은 형 태의 안테나 타입에 의해서는 상기와 같은 안테나의 대역폭을 높이거나 또는 두 개 이상의 주파수 영역에서 공진을 보증할 수 있는 가능성이 존재한다. 이와 같은 형태의 안테나에 의해서는 안테나 이득(antenna gain)도 개선될 수 있다.
상기와 같은 형태의 공지된 안테나 어레이에서의 단점은 비교적 복잡한 구조다.
서문에 언급되고 사전에 공지된 튜닝 가능한 안테나에서는 일반적으로 일련의 추가의 부품들이 필요하기 때문에, 상기 부품들은 심지어 패치 안테나 안에 함께 직접 통합되어야만 하는 경우가 많다. 이와 같은 상황은 일반적으로 더욱 복잡한 개발을 필요로 할 뿐만 아니라 제조 비용도 비싸게 하는 경우가 많다.
더 나아가 튜닝 가능한 패치 안테나를 얻기 위하여 사전에 공지된 조치들은 통상적인 세라믹-패치 안테나에는 적용될 수 없거나 또는 전용될 수 없는 경우도 많다.
마지막으로, 전술되고 사전에 공지된 패치 안테나들은 이 안테나들이 주파수 튜닝을 위한 조치들을 제안해주지만 이와 같은 제안된 조치들이 일반적으로는 안테나 다이어그램에 영향을 주기 위해서 이용되지 않는다는 단점도 갖는다.
본 발명의 과제는 평탄한 구조적 형상을 갖는 개선된 튜닝 가능한 안테나를 제조하는 것으로서, 이와 같은 방식의 안테나에서는 비교적 적은 비용으로 주파수 튜닝이 가능할 뿐만 아니라 다른 무엇보다 안테나 다이어그램에도 영향을 미칠 수 있다. 본 발명에 따른 안테나는 바람직하게 통상적인 패치 안테나를 사용하여 제조될 수 있어야 한다.
상기 과제들은 청구항 1의 대상에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 해결책에 의해서는 다수의 장점들이 구현될 수 있다.
상기와 같은 형태의 안테나에 의해서는 간단한 방법으로 안테나 다이어그램에 영향을 미칠 수 있다는 사실이 중요한 장점으로 나타나며, 이 경우에는 상황에 따라 복잡하게 제조될 추가의 부품들을 위한 상당한 비용 또는 정밀 튜닝도 반드시 필요치는 않다. 다시 말해 추가 부품들의 값비싼 특수 개발 또는 값비싼 제조가 피해진다. 그러나 다른 무엇보다도 본 발명의 틀 안에서는 통상적인 패치-안테나, 다른 무엇보다도 통상적인 세라믹-패치-안테나가 사용될 수 있다는 사실이 중요한 장점으로서 나타난다. 상기 세라믹-패치-안테나는 - 만일 이 안테나가 본 발명의 틀 안에서 사용된다면 - 특수하게 개조될 필요가 없이 단지 본 발명 안에서 완성되기만하면 되며, 그로 인해 매우 경제적인 전체 구조가 나타나게 된다. 이 경우 본 발명의 틀 안에서는 주파수 튜닝뿐만 아니라 안테나-다이어그램에 영향을 미치는 것도 가능해진다.
더욱 놀라운 것은 패치 안테나 최상부에 제공된 방사 구조물이 크기가 더 큰 세로- 및 가로 연장부를 가질 수 있다는 것이며, 이와 같은 세로- 및 가로 연장부는 그 아래에 있는 방사 면의 에지 위를 적어도 부분적으로 덮고, 상기 방사 면의 에지를 넘어서 연장된다. 다시 말하자면, 상기와 같은 경우에는 최상부에 있는 패치 면이 방사 다이어그램에 단점적인 영향을 미친다는 사실이 예상될 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서 패치-안테나 위에 있는 금속-구조물은 그 아래에 있는 패치-안테나보다 세로- 및 가로 방향으로 더 큰 치수를 갖는 것만은 아니다. 적어도 상기 금속 구조물 내에서는 변형부, 관통구 등도 형성될 수 있다. 심지어 상기 금속 구조물은 소수의 금속-구조물-소자 및/또는 금속-구조물-영역으로 세분될 수도 있는데, 이와 같은 소자 및/또는 영역들은 예를 들어 기계적으로 그리고/또는 전기적으로 서로 연결되어 있지 않다.
하지만, 본 발명에 따르면 금속-구조물은 적어도 전기 접속부를 통해 접지면에 연결되어 있으며, 이 경우 상기 전기 접속부는 갈바니 전기 접속부일 수 있고, 용량성의, 직렬의 그리고/또는 전기적인 구성 소자들 및 어셈블리를 사용하여 제조되는 접속부일 수도 있다. 다시 말해 적어도 본 발명의 한 바람직한 실시예에 언급된 전도성의 또는 전도 능력이 있는 구조물은 적어도 하나의 전기 소자의 중간 접속을 이용한 적어도 하나의 전기 접속부를 통해서 접지면에 연결될 수 있다. 다시 말해 접지면과 패치-안테나 위에 있는 금속-구조물 간의 전기 접속은 언급된 바와 같이 직접적인 콘택에 의해서 이루어질 수 있거나 또는 이로써 안테나의 특성에 영향을 미치기 위한 임의의 전기 부품의 사용에 의해서도 이루어질 수 있다. 본 경우에는 예를 들어 전류 제어되는 커패시터인 버랙터-다이오드가 고려된다. 상기 버랙터-다이오드에 의해서는 패치-안테나의 주파수가 튜닝 될 수 있다.
본 발명의 한 특히 바람직한 실시예에서는 금속 구조물과 접지면 간의 전술된 전기 접속부가 고정 푸트 혹은 지지 푸트를 사용해서 형성되며, 상기 고정 푸트 혹은 지지 푸트에 도전성 라인이 일체로 형성되거나, 또는 상기 고정 푸트 혹은 지지 푸트 자체가 도전성을 가질 수 있다. 바람직하게 상기 지지 푸트들 또는 적어도 하나의 지지 푸트도 마찬가지로 금속-구조물로부터 형성되며, 상기 금속-구조물은 예를 들어 패치 안테나 위에 있는 금속-구조물과 일체로 연결되고, 단지 펀칭 및 에지 가공에 의해서만 제조될 수 있다.
바람직하게 상기 금속-구조물의 원주 방향으로는 다수의 지지 장치들이 제공되며, 상기 지지 장치들은 바람직하게 경우에 따라서는 추가의 전기 컴포넌트 및 구성 소자를 사용하여 동시에 접지면에 대한 전기 접속을 형성한다. 상기 금속-구조물이 n-다각형의 형상을 갖는 경우에는 바람직하게 n-푸트가 제공된다. 다시 말해 상기 금속-구조물이 직사각형 또는 정사각형으로 형성되면, 바람직하게 각각의 변의 중간 영역에는 도전성의 상응하는 지지 푸트가 배치된다. 상기 금속-구조물이 상이한 부분-구조물로 세분되면, 각각의 도전성 부분-구조물을 위해서는 적어도 마찬가지로 바람직하게는 재차 도전성을 갖는 지지 푸트가 하나씩 제공된다.
금속-구조물 대신에 일반적으로 비도전성 구조물, 예를 들어 유전성 바디의 형태로 된 구조물도 제공될 수 있는데, 상기 유전성 바디는 상응하는 전도 층으로 덮여 있다.
본 발명의 한 개선예에서는 도전성 구조물, 다시 말해 소위 금속-구조물이 예를 들어 프린트 회로 기판상에 있는 구리 면에 의해서 형성된다. 이 경우 예를 들어 프린트 회로 기판의 상부면은 금속 증착될 수 있는 한편, 하부 면에는 전기 부품(예를 들어 버랙터-다이오드)가 배치되어 있다. 바람직하게 지지 장치로서 제공된 지지 푸트들은 예를 들어 상부 프린트 회로 기판 금속화층의 제한된 면과 연결될 수 있고, 관통 플레이트 결합에 의해서 전기 부품으로 가이드 될 수 있다. 대안적으로는 전기 부품들도 프린트 회로 기판의 상부면에 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 패치 안테나가 위에 있는 방사면에 대하여 간격을 두고 또 하나의 추가 전도성 구조물을 갖기는 하지만, 동일하게 종래 방식의 "스택"-패치 안테나가 사용되지는 않는데, 그 이유는 스택-패치 안테나에서는 최상부에 제공된 패치면(다시 말해 언급되고 있는 추가의 방사면)이 전도성 접속부를 통해 접지면에 콘택팅 되지 않기 때문이다.
본 발명의 실시예들은 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 통상적인 패치 안테나를 축선을 따라 가로로 절단하여 도시한 개략적인 횡단면도이며;
도 2는 종래 기술에 따라 공지된 도 1에 따른 패치 안테나의 개략적인 평면도이며;
도 3은 본 발명에 따른 튜닝 가능한 패치 안테나의 개략적인 가로도 또는 측면도이며;
도 4는 도 3에 따른 실시예의 개략적인 평면도이며;
도 5는 도 4와 상이한 상부 패치 소자에 대한 실시예를 갖는 본 발명에 따른 패치 안테나의 평면도이며;
도 6은 상부 패치 소자를 위해 사용된 지지 장치를 재현한 본 발명에 따른 패치 안테나의 도 3에 상응하는 측면도 또는 횡단면도이며;
도 6a는 도 3의 변형 실시예이며;
도 7은 패치 안테나 위에 있는 전기 구조물 안에 홀 모양 리세스를 갖는 본 발명에 따른 안테나의 더 변형된 실시예이며;
도 8은 상호 분리된 다수의 전기 구조물을 갖는 더 변형된 실시예의 측면 횡단면도이며;
도 9는 도 8에 따른 실시예의 평면도이며;
도 10은 도 8 및 도 9에 따른 실시예와 대등하지만 변형된 실시예의 평면도이다.
도 1에는 통상적인 패치 방사체(A)(패치 안테나)의 기본 구조가 개략적인 측면도로 도시되어 있고, 도 2에는 개략적인 평면도로 도시되어 있으며, 상기 패치 방사체는 도 3 이하를 참조하여 튜닝 가능한 패치 안테나로 확장된다.
도 1 및 도 2에 도시된 패치 안테나는 축(Z)을 따라 위·아래로 배치된 다수의 면 및 층을 가지며, 상기 다수의 면 및 층과 관련해서는 아래에서 설명된다.
도 1에 따른 개략적인 횡단면도를 통해 볼 때 패치 안테나(A)는 소위 하부- 또는 설치면(1)에 도전성 접지면(3)을 갖는다. 접지면(3) 상에 또는 상기 접지면에 대하여 측면 변위 된 상태로 유전성 캐리어(유전체)(5)가 배치되어 있으며, 상기 유전성 캐리어는 통상적으로 평면도 상으로 볼 때 접지면(3)의 외부 윤곽(3')에 상응하는 외부 윤곽(5')을 갖는다. 그러나 상기 유전성 캐리어(5)는 또한 더 크게 또는 더 작게 치수 설정될 수도 있고 그리고/또는 접지면(3)의 외부 윤곽(3')과 상 이한 외부 윤곽(5')을 가질 수도 있다. 일반적으로 접지면의 외부 윤곽(3')은 n-다각형일 수 있고 그리고/또는 심지어 통상적이지는 않지만 곡선의 섹션을 갖거나 또는 곡선으로 형성될 수도 있다.
유전성 캐리어(5)는 일반적으로 접지면(3)의 두께의 수 배에 상응하는 충분한 높이 또는 두께를 갖는다. 거의 단지 2차원적인 면으로만 이루어지는 접지면(3)과 달리 유전성 캐리어(5)는 충분한 높이 및 두께를 갖는 3차원 몸체로서 형성된다.
하부 면(5b)에 마주 놓인 상부 면(5a)에는 (접지면(3)에 이웃하여 배치될 수 있음) 도전성 방사 면(7)이 형성되어 있고, 상기 방사 면도 마찬가지로 재차 거의 2차원적인 면으로 이해될 수 있다. 상기 방사면(7)은 전력 공급 라인(9)을 통해 전력을 공급받아 여기 되며, 상기 전력 공급 라인은 바람직하게 가로 방향으로, 특히 방사 면(7)에 대하여 수직으로 아래로부터 유전성 캐리어(5)를 통해 상응하는 보어 또는 상응하는 채널(5c) 안으로 뻗는다.
도면에 상세하게 도시되지 않은 동축 케이블이 접속될 수 있는 일반적으로 아래에 있는 접속부(11)에 의하여, 도면에 도시되지 않은 동축 케이블의 내부 도체는 전력 공급 라인(9)과 전기-갈바니 방식으로 그리고 그와 더불어 방사 면(7)과 연결된다. 도면에 도시되지 않은 동축 케이블의 외부 도체는 아래에 있는 접지면(3)과 전기-갈바니 방식으로 연결된다.
도 1 이하에 따른 실시예에는 유전체(5) 및 평면도 상으로 볼 때 정사각형의 모양을 갖는 패치 안테나가 기술되어 있다. 그러나 이와 같은 형상 또는 상응하는 윤곽 또는 윤곽선(5')은 정사각형 모양으로부터도 벗어날 수 있고, 일반적으로는 n-다각형의 형상을 가질 수 있다. 통상적이지는 않지만, 심지어는 곡선의 외부 한계가 제공될 수도 있다.
유전체(5) 상에 있는 방사면(7)은 그 아래에 있는 유전체(5)와 동일한 윤곽 또는 윤곽선(7')을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서는 기본 형상도 마찬가지로 유전체(5)의 윤곽선(5')에 적응되어 정사각형으로 형성되어 있으나, 서로 마주 놓인 두 개의 단부에 평탄부(7")를 가지며, 상기 평탄부는 변이 같은 직각 삼각형을 생략함으로써 형성된다. 다시 말해, 일반적으로는 윤곽선(7')도 n-다각형의 윤곽선 혹은 윤곽이 될 수 있거나 또는 심지어는 곡선의 외부제한부(außenbegrenzung)를 가질 수도 있다.
전술된 접지면(3)뿐만 아니라 방사 면(7)도 부분적으로는 "2차원" 면으로 언급되는데, 그 이유는 상기 접지면 및 방사 면의 두께가 작아서 상기 면들이 "용적 몸체"로서 표기될 수 없기 때문이다. 접지면 및 방사 면(3, 7)의 두께는 통상적으로 1mm 미만, 다시 말해 일반적으로는 0.5mm 미만, 특히 0.25mm, 0.20mm, 0.10mm 미만이다.
예를 들어 통상적인 패치 안테나(A)로 이루어질 수 있는, 바람직하게는 소위 세라믹-패치 안테나〔다시 말해 이 경우에는 유전성 캐리어 층(5)이 세라믹 재료로 이루어짐〕로 이루어질 수 있는 상기와 같이 형성된 패치 안테나(A) 위에는, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명에 따른 튜닝 가능한 패치 안테나의 경우에 상부 방사 면(7)에 대하여 측면- 또는 높이 변위 된 상태로 패치와 유사한 전도성 구조물(13) 이 추가로 배치되어 있다(도 3).
상기와 같이 형성된 튜닝 가능한 패치 안테나는 예를 들어 도 3에 단지 선으로만 표시된 섀시(B) 상에 위치 설정되어 있으며, 상기 섀시는 예를 들어 자동차-안테나를 위한 베이스-섀시일 수 있으며, 상기 베이스-섀시 내에서는 본 발명에 따른 안테나가 경우에 따라 다른 서비스를 위한 추가의 안테나 옆에 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 튜닝 가능한 패치 안테나는 예를 들어 특히 지구 정지 궤도상에(geostationary) 위치 설정하기 위한 그리고/또는 위성 신호 혹은 지상의 신호들을 수신하기 위한, 예를 들어 소위 SDARS-서비스를 위한 안테나로서 사용될 수 있다. 하지만, 다른 서비스를 위해서도 사용 제약은 존재하지 않는다.
패치와 유사한 전도성 구조물(13)은 예를 들어 도전성 금속 몸체, 다시 말해 예를 들어 상응하는 세로- 및/또는 가로 연장부를 갖는 금속 시트로 이루어지거나 또는 일반적으로는 도전층으로 이루어질 수 있으며, 상기 도전층은 상응하게 치수 설계된 기판(예를 들어 프린트 회로 기판과 대등한 전기 몸체 또는 유전성 플레이트 모양임) 상에 형성되어 있다.
그러나 도 4에 따른 평면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 패치 소자(13)는 직사각형 또는 정사각형 구조로부터 벗어나는 윤곽(outline)(13')을 가질 수 있다. 다시 말하자면 공지된 바와 같이 에지 영역, 예를 들어 도 4에서 볼 수 있는 모서리 영역(13a)을 제거함으로써 패치 안테나를 더욱 적응시킬 수 있게 된다.
도시된 실시예에서 패치와 유사한 전도성 구조물(13)은 세로 연장부 및 가로 연장부를 가지며, 상기 가로 연장부는 한편으로는 방사 면(7)의 세로- 및 가로 연장부보다 더 크고 그리고/또는 다른 한편으로는 유전성 캐리어(5) 및/또는 그 아래에 있는 접지면(3)의 세로- 및 가로 연장부보다도 더 크다.
아주 일반적으로 상기 패치와 유사한 전도성 구조물(13)은 또한 전체적으로 또는 부분적으로 볼록한 또는 오목한 그리고/또는 그 밖의 곡선의 윤곽선 또는 n-다각형의 윤곽을 가질 수 있거나 또는 두 가지의 형태가 혼합된 형태를 가질 수 있고, 이와 같은 형태는 도 5에 따른 변형 실시예에 대한 평면도에 단지 개략적으로만 도시되어 있으며, 이 경우 패치 소자(13)는 불규칙한 외부 윤곽 또는 불규칙한 윤곽선(13')을 갖는다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 패치와 유사한 전도성 구조물(13)은 방사면(7) 위에 간격(17)을 두고 배치되어 있다. 상기 간격은 넓은 범위에서 선택될 수 있다. 이 경우 상기 간격(17)은 가능하다면 0.5mm보다 작아서는 안 되고, 바람직하게는 0.6mm, 0.7mm, 0.8mm, 0.9mm보다 크거나 또는 1mm보다 크거나 같아야만 한다. 약 1.5mm의 값, 다시 말해 일반적으로 1mm 내지 2mm 또는 1mm 내지 3mm, 4mm 또는 5mm의 값들은 완전히 충분하다.
다른 한편으로는, 패치와 유사한 전도성 구조물(13)의 간격(17)이 바람직하게는 유전성 캐리어(5)의 높이 또는 두께(15)보다 작다는 사실도 알 수 있다. 바람직하게 최상부에 놓인 전도성 구조물의 간격(17)은 캐리어 소자(5)의 높이 또는 두께(15)의 90% 미만, 특히 80%, 70%, 60%, 50% 미만 또는 심지어는 40% 미만 그리고 경우에 따라서는 30% 미만 또는 20% 미만에 상응하는 치수를 갖는다.
도 3 내지 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 선택된 실시예에서는 플레이트 모양의 도전성 구조물(13)을 사용함으로써 상기 도전성 구조물(13)이 지지 푸트(213) 위에 고정되며, 상기 도전성 구조물의 평면은 바람직하게 섀시(B)에 대하여 또는 접지면(3)에 대하여 그리고/또는 방사 면(7)에 대하여 평행하게, 접지면(3)에 마주 놓인 상기 방사 면(7)의 측에 배치되어 있다. 도시된 실시예에서는 평면도 상으로 볼 때 세로 측(13a)마다 각각 하나의 지지 푸트(213)가 원주 방향으로 변위 된 상태로 배치되어 있으며, 상기 지지 푸트는 도시된 실시예에서 섀시(B)의 접지면 또는 베이스 면에 대하여 가로로 진행하는데, 도시된 실시예에서는 심지어 수직으로 진행한다. 이 경우 도시된 실시예에 따르면, 패치 안테나(A)의 접지면(3)은 섀시-접지면(B)과 갈바니 전기적으로 또는 용량성으로 연결되어 있다.
지지 푸트(213)는 바람직하게 도전성 재료로 이루어진다. 특히 패치와 유사한 도전성 구조물(13)이 금속 시트로부터 절단 및/또는 천공에 의해서 제조되는 경우에는 외부 둘레에 상응하는 지지 푸트가 함께 형성될 수 있으며, 상기 지지 푸트는 추후에 에지 가공에 의해서 패치와 유사한 전도성 구조물(13)의 면에 대하여 가로로 뻗고, 그 경우 상기 지지 푸트의 자유 단부(213a)는 접지면(3, B)에 전기적으로 콘택팅되어 기계적으로 고정될 수 있다.
도시된 실시예에서는 전도성 구조물(13)이 세로- 및 가로 방향으로 그 아래에 있는 패치 안테나의 세로- 및 가로 방향보다 더 크게 설계되었기 때문에, 푸트(foot)는 접지면(3) 또는 섀시-접지면(B)에 대하여 수직으로 상기 접지면들에 대한 측면 변위부(313)에 의해 패치 안테나(A)를 지나갈 수 있다.
그러나 기본적으로는 다소 크기가 작은 푸트도 사용될 수 있거나 또는 푸트들이 전도성 구조물(13)의 다른 장소에서 상기 전도성 구조물과 연결되거나 또는 상기 전도성 구조물에 설치될 수 있다.
이와 관련하여 도 5에 따른 실시예에서는 단지 비스듬하게 마주 놓인 두 개의 지지 푸트(stuetzfuesse)(213)만이 사용된다는 것을 알 수 있다.
그러나 전기적으로 완전한 전도성을 갖는 지지 푸트(213) 대신에 예를 들어 플라스틱 몸체도 지지 푸트(213)용으로 사용될 수 있으며, 상기 지지 푸트용 플라스틱 몸체에는 상황에 따라 도전성 상부면 또는 하부면 혹은 일반적으로는 표면이 제공되는데, 다시 말하자면 도전성 외부층의 증착에 의해서 제공된다. 그렇기 때문에 방사면(7) 위에는 기판 또는 유전성 몸체가 평행하게 제공될 수 있으며, 상기 유전성 몸체는 예를 들어 상응하는 지지 푸트로 보완되거나 또는 처음부터 일체형으로 제공되는데, 다시 말하자면 이와 같은 형성체는 비전도성 재료로 이루어져서 추후에 상응하는 전도성 층 또는 금속층으로 코팅된다.
도 6을 참조할 때, 예를 들어 도전층으로 코팅되었거나 또는 별도의 평행한 와이어 혹은 그 밖의 라인이 장착된 또는 자체적으로 전도성을 갖는 지지 푸트는 전기 부품(125)의 중간 접속에 의해 도전성 접지면 또는 베이스 면과 특히 섀시(B)의 형태로 연결될 수 있다.
도 6에 따라 도시된 실시예에서는 상기 목적을 위해 버랙터-다이오드(varactor-diode)(125')가 제공되었다. 도전성 지지 푸트는 갈바니 전기적인 콘택을 제조할 필요 없이 본 실시예에서 상응하는 보어에 의해 접지면(3) 또는 섀 시(B) 내부를 관통하며, 상기 접지면의 자유 단부에서는 예를 들어 제 1 접속 측(125a)에서 버랙터-다이오드(125')의 형태로 상기 전기 부품(125)과 연결이 이루어지는 한편, 제 2 접속 측(125b)은 추후에 접지면(3 또는 B)에 연결된다.
그럼으로써 전류 제어 방식에 의해 커패시턴스를 변경하거나 또는 조절할 수 있는 가능성이 만들어지며, 이와 같이 형성된 패치-안테나는 주파수가 튜닝 될 수 있다. 따라서, 아주 일반적으로는 안테나의 특성이 영향을 받을 수 있다.
기본적으로 예를 들어 접지면 또는 섀시(B)는 도전성 재료로 이루어질 수 없으며, 오히려 예를 들어 프린트 회로 기판(유전체)으로 이루어질 수 있다. 상기 프린트 회로 기판은 예를 들어 하부 면에서 또는 그 다음에 이어 상부 면에서, 다시 말해 안테나를 구비하는 측에서 부분적으로 금속 증착되며, 경우에 따라서는 예를 들어 버랙터-다이오드(125, 125')의 형태로 된 추가의 부품, 특히 SMD-부품이 상기 프린트 회로 기판에 장착될 수 있다. 이 목적을 위해 도 6a에서 도전성 푸트(213)(또는 상기 푸트(213)에 형성된 도전성 트랙 또는 일반적으로 라인)는 바람직하게 프린트 회로 기판(B)의 형태로 형성된 베이스의 방사체 상부 면에서 전기 부품(125), 특히 접속 측(125a)에 있는 SMD-부품(125)에 연결되며, 다른 접속 측(125b)에서는 관통 플레이트 결합부(125c)를 통해 프린트 회로 기판(B)의 하부 면에 형성된 접지면(303)에 전기적으로, 바람직하게는 갈바니(galvanisier)-전기적으로 연결된다.
그와 마찬가지로 - 도 6에 도시된 바와 같이 - 상기 부품(125)도 프린트 회로 기판-하부 면에 제공되거나 또는 장착될 수 있다. 이 경우에도 지지 푸트(213) 는 예를 들어 프린트 회로 기판-상부면에 갈바니-전기적으로, 예를 들어 납땜에 의해서 도전성 중간 면에 갈바니 방식으로 콘택팅 될 수 있으며, 상기 중간 면은 관통 플레이트 결합부(125c)에 의해서 프린트 회로 기판-하부 면에 제공된 부품(125)에 연결된다.
그밖에 도 6a를 참조할 때 예를 들어 패치(3) 아래, 다시 말해 예컨대 프린트 회로 기판(B)으로 형성된 섀시의 상부 면에도 마찬가지로 금속 증착된 층(403)(예를 들어 구리 코팅)이 제공될 수 있다. 접지에 대한 패치(3)의 용량성 결합을 개선하기 위하여, 상기 층은 관통 플레이트 결합부(도 6a에는 도시되어 있지 않음)에 의해서 (프린트 회로 기판(B)의 하부 면에 있는) 하부 접지면(303)과 갈바니-전기적으로 연결될 수 있다. 그와 마찬가지로 도 6a의 금속 증착된 층(403)은 좌측 및 우측으로도 SMD-부품(125) 넘어까지 연장될 수 있다(당연히 접속 측(125a)과 갈바니-전기적으로 접속될 필요가 없음).
도 7의 개략적인 평면도를 참조할 때 예를 들어 도 5를 참조하여 기술된 패치와 유사한 전도성 구조물(13)에는 리세스(recess) 또는 홀(hole)(29)이 제공될 수 있다. 상기 리세스 또는 상기 홀(29)은 바람직하게 전력 공급 라인(9)이 일반적으로 납땜에 의해서 방사 면(7)에 연결되는 바로 그 영역에 제공되어 있다. 상기 장소에는 통상적으로 방사 면(7)의 표면 위로 돌출하는 납땜 융기부(31)가 형성되어 있다(이와 같은 상태는 예를 들어 도 8의 추가 변형 실시예에서 알 수 있음). 그럼으로써, 심지어 전도성 구조물(13)과 이웃하는 방사면(7) 사이의 간격(17)이 매우 작은 경우에도 그 아래에 있는 일반적으로 통용되는 패치 안테나에 의해서는 납땜 융기부(31)와 전도성 구조물(13) 사이에 전기적인 콘택팅이 전혀 이루어지지 않으며, 이 경우 상기 납땜 융기부(31)는 통상적으로 전력 공급 라인(9)의 상단부에서 방사 면(7)에 형성되어 있다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 또 하나의 추가 실시예가 기술되며, 이 경우 도 8은 도 9의 절단선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단된 개략적인 측면도를 보여주고, 도 9는 변형된 실시예의 개략적인 평면도를 보여준다.
단 하나의 통일되고 공통적인 도전성 구조물(13)이 형성되지 않고 오히려 평탄한 형상을 갖는 다수의 도전성 구조물(13)이 형성된다는 점에서 상기 실시예는 선행 실시예들과 상이하다. 도시된 실시예에서 패치와 유사한 도전성 구조 소자(113)는 하나의 공통 평면에서 이웃하는 방사 면(7)과 평행하게 그리고 접지면(3)과 평행하게 그리고/또는 섀시 면(8)과 평행하게 배치되어 있다. 그러나 상기 도전성 구조 소자는 경우에 따라 상이한 높이 평면에 놓일 수도 있다. 상기 구조 소자도 반드시 서로 평행하게 배치되거나 또는 방사면 및 접지면 등과 평행하게 배치될 필요는 없으며, 오히려 경우에 따라서는 상호 간에 적어도 작은 경사각을 형성할 수도 있다.
상기와 같은 각각의 도전성 구조 소자(13, 113)는 상기 구조 소자에 할당된 지지 푸트(113)에 의해서 지지가 되고 고정되며, 별도의 전기 라인이 접지면에 대한 접속 라인으로서 (경우에 따라서는 전술된 전기 컴포넌트의 중간 접속에 의해) 제공되지 않는 경우에는 바람직하게 전기적으로도 접속된다.
본 실시예에서도 지지 푸트(213)는 측면에서 패치 안테나(A)에 대하여 간 격(313)을 두고 배치되어 있으며, 이 경우 도전성 구조 소자(113)는 상부 방사 면(7)에 대한 평면도를 통해 볼 때 상기 방사면 위를 적어도 부분적으로 덮는다. 이때에는 구조 소자(113)가 방사 면(7)의 관련 측면 길이보다 확연하게 더 짧은 세로 연장부를 가질 수 있음으로써, 결과적으로 이와 같이 형성된 상기 구조 소자의 경우에는 단지 비교적 적은 면 섹션만이 상기 방사면(7) 위를 덮게 된다.
도 8 및 도 9에 따른 실시예에서는 도전성 구조물(13, 113)의 주변을 둘러싸는 에지(113')에 지지 푸트(213)가 형성되며, 상기 지지 푸트는 도전성 구조물(13, 113)과 예를 들어 기계적으로 그리고/또는 전기적으로 연결되어 있다.
도 8 및 도 9에 따른 실시예가 보여주는 바와 같이, 도전성을 갖는 또는 도전층으로 코팅된 각각의 구조 소자(13, 113)는 바람직하게 5% 내지 95%, 특히 10% 내지 90%의 길이를 가지며, 이와 같은 길이는 상기 값들의 임의의 중간값을 취할 수 있다. 바람직한 길이 범위는 패치-안테나(A) 및/또는 위에 있는 방사 면(7)의 상응하는 길이의 대략 10% 내지 60%, 특히 20% 내지 50%에 상응한다. 도 9에 따른 실시예에서는 예를 들어 세로 연장부는 도 9의 위에 그리고 아래에 놓여 있는 구조 소자(113)를 기준으로 패치-소자의 관련 세로 연장부와 평행한 방향으로 각각 측정했을 때 도 9의 좌측에 그리고 우측에 놓여 있는 패치-소자의 세로 연장부보다 크기가 더 크다는 것을 알 수 있다. 이로써도 원하는 정밀 튜닝이 이루어질 수 있다.
도 8 및 도 9에서 패치-안테나(A)에 대한 커버 방향으로 도시된 구조 소자(13, 113)의 각각의 가로 연장부는 바람직하게 10 내지 90% 그리고 20% 내지 60%, 예를 들어 약 30% 내지 50% 또는 30% 내지 40%의 동일한 크기 범위 안에 있다. 이때 도 9에 따른 평면도를 통해 볼 때 패치-안테나(A) 위를 덮는 유전체를 갖는 구조 소자(113)의 면적 비율은 바람직하게 구조 소자(113)의 면적의 적어도 20% 이상, 특히 30% 또는 40% 또는 50% 이상을 차지해야만 한다. 도 9에 따른 평면도를 통해 볼 때 상부 방사면 위를 덮는 구조 소자의 면적 비율은 도 9의 평면도에 상응하는 패치-소자(113)의 면적의 적어도 5% 이상, 특히 10%, 20% 이상 또는 바람직하게는 30% 이상을 차지해야만 한다.
도 10에 따른 실시예는 기본적으로 도 9에 따른 실시예와 일치한다. 다만, 차이점이 있다면, 도 9에 도시된 전도성 구조물(13, 113)이 기계적으로 독립적인 도전성 구조물로서 형성되지 않고, 오히려 전기 전도성을 갖지 않는 기판상에 있는 도전성 면으로서, 특히 유전성 플레이트의 형태로, 예를 들어 소위 프린트 회로 기판의 형태로 형성되었다는 것이다. 상기 유전성 캐리어 재료 또는 상기 유전성 기판은 도면 부호 (413)으로 표기되어 있다. 상기 기판(413)도 마찬가지로 재차 네 개의 푸트에 의해서, 다시 말해 각각의 측에 있는 하나의 푸트(213)에 의해서 기계적으로 지지가 되며, 이 경우 프린트 회로 기판 모양의 기판(413) 상에 있는 전기 구조 소자(13, 113)의 전기 접속부는 도 9 및 선행 실시예들을 참조하여 설명된 방식과 동일한 방식으로 접지 전위와 전기적으로 접속될 수 있다.

Claims (28)

  1. 축(Z)을 따라 상호 측면 변위 된 상태로 또는 상호 측면 변위 되지 않은 상태로 배치된 다수의 층을 구비하는, 평탄한 구조적 형상을 갖는 튜닝 가능한 안테나, 특히 패치 안테나로서,
    - 도전성 접지면(3)이 제공되며,
    - 접지면(3)에 대하여 측면 간격을 두고서 배치되어 있고 상기 접지면과 평행하게 뻗는 전도성 방사 면(7)이 제공되고,
    - 상기 접지면(3)과 방사면(7) 사이에 배치된 유전성 캐리어(5)가 제공되며,
    - 상기 방사면(7)은 도전성 전력 공급 라인(9)과 전기적으로 접속되고,
    - 상기 접지면(3)을 기준으로 방사 면(7)의 마주 놓인 측에서 상기 방사면에 대하여 측면 간격을 두고 배치된 도전성 구조물(13, 113)이 제공되며,
    - 상기 도전성 구조물(13, 113)을 방사 면(7)에 대하여 측면 간격을 두고 지지하는 지지 장치(19)가 제공되며,
    - 방사 면(7)에 대하여 수직인 평면도 상으로 볼 때 상기 도전성 구조물(13, 113)은 상기 방사면(7) 위를 전체적으로 또는 부분적으로 덮으며,
    - 상기 도전성 구조물(13, 113)은 적어도 하나의 전기 부품(125)의 중간 접속에 의해서 접지면(3)과 또는 전위 혹은 접지에 놓여 있는 섀시(B)와 갈바니 전기적으로 또는 용량성으로 또는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 장치(19)는 적어도 하나의 지지 푸트(213)로 이루어지며, 상기 지지 푸트는 상기 도전성 구조물(13, 113)을 접지면(3) 또는 접지 전위 또는 섀시(B)에 대하여 지지하는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 푸트(213)는 도전성이거나 또는 도전층을 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 푸트(213)는 도전성을 갖지 않고, 오히려 바람직하게는 유전체로 이루어지며, 상기 도전성 구조물(13, 113)은 스트립 도체 또는 와이어 접속부를 통해 접지 전위(3, B)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 13')은 일체형으로 형성되거나 또는 연결된 하나의 통일적인 면을 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 13')은 적어도 하나의 리세스(29)를 포함하고, 상기 리세스는 도전성 면에 의해서 프레임 모양으로 둘러싸여 있으며, 상기 도전성 면에 의해서 도전성 구조물(13, 113)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 상기 유전성 캐리어(5) 또는 접지면(3)의 최대 세로 연장부 또는 최대 가로 연장부보다 크거나 같은 최대 세로 연장부 또는 최대 가로 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 도전성 구조물 또는 구조 소자 또는 구조 장치(113)가 제공되며, 상기 도전성 구조물 또는 구조 소자 또는 구조 장치는 각각 방사 면(7)에 대한 수직 평면도를 통해서 볼 때 해당 도전성 면 섹션을 이용하여 상기 방사면 위를 적어도 부분적으로 덮는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각각의 측(13a)에 적어도 하나의 구조 소자(113)가 제공되며, 상기 구조 소자는 바람직하게 적어도 하나의 지지 푸트(213)를 통해 지지가 되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  10. 제 8 항 및 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 구조 소자 또는 구조 장치(113)는 동일한 높이 위치에서, 다시 말해 방사 면(7)에 대하여 동일한 측면 간격(17)을 두고서 상기 방사 면과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  11. 제 8 항 및 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 구조 소자 또는 구조 장치(113)는 상이한 높이 위치에서, 다시 말해 방사 면(7)에 대하여 상이한 측면 간격(17)을 두고서 상기 방사 면과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 구조 소자 또는 구조 장치(113)는 서로 상이한 경사각으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 적어도 하나의 전기 부품(125)을 통해 접지 전위(3, B)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도전성 컴포넌트(125)는 버랙터-다이오드(125')로 이루어지며, 상기 버랙터-다이오드를 통하여 안테나 장치의 주파수를 튜닝할 목적으로 상이한 커패시턴 스가 전류 제어에 의해서 조절되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 방사면(7) 위에 간격(17)을 두고서 배치되어 있으며, 상기 간격은 0.5mm보다 더 크고, 바람직하게는 0.6mm, 0.7mm, 0.8mm, 0.9mm보다 더 크거나 또는 바람직하게는 1mm보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 안테나.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 간격(17)은 5mm 미만, 특히 4mm, 3mm 미만 또는 2mm 미만인 것을 특징으로 하는, 안테나.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 방사면(7) 위에 간격(17)을 두고서 배치되어 있으며, 상기 간격은 유전성 지지 장치(5)의 두께의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20% 또는 30%인 것을 특징으로 하는, 안테나.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 방사면(7) 위에 간격(17)을 두고서 배치되어 있으며, 상기 간격은 유전성 지지 장치(5)의 높이의 100% 미만, 특히 80% 미만 그 리고 특히 60% 미만, 바람직하게는 40% 미만인 것을 특징으로 하는, 안테나.
  19. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 푸트(213)는 상기 도전성 구조물(13, 113)의 면에 대하여 수직으로 그리고/또는 접지면(3, B)에 대하여 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 푸트(213)는 상기 도전성 구조물(13, 113)의 면에 대해서는 수직선에 대하여 벗어나는 각으로 그리고/또는 접지면(3, B)에 대해서는 수직선에 대하여 벗어나는 각으로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  21. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 시트 모양의, 박막 모양의 또는 플레이트 모양의 베이스 섹션을 포함하며, 바람직하게는 유전성 기판(413)의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 도전성 구조물 또는 구조 소자(13, 113)가 제공되며, 상기 도전성 구조물 또는 구조 소자는 유전성 기판(413) 상에 도전성 면으로서 형성되는 것을 특 징으로 하는, 안테나.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 도전성 재료, 특히 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)의 중앙- 또는 베이스 섹션(113)의 주변을 둘러싸는 에지(113')에 지지 푸트(213)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 구조물(13, 113)은 금속 시트로 이루어지며, 상기 금속 시트의 지지 푸트(213)는 절단 또는 천공 그리고 후속하는 에지 가공에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  26. 전술한 항들 중 적어도 하나의 추가 항과 연관된 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트(125) 또는 버랙터-다이오드(125')는 패치-안테나(A)도 배치되어 있는 측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  27. 제 26 항에 있어서,
    패치-안테나(A)에 마주 놓인 프린트 회로 기판(B)의 측에서는 접지면이 형성되며,
    상기 전기 컴포넌트(125) 또는 버랙터-다이오드(125')는 관통 플레이트 결합부(125c)에 의해서 상기 접지면에 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
  28. 전술한 항들 중 적어도 하나의 추가 항과 연관된 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 컴포넌트(125) 또는 버랙터-다이오드(125')는 기판 또는 섀시(B)의 하부 면에 배치되어 있으며, 상기 기판의 한 접속 장소(125a)는 도전성 구조물(13, 113)에 연결되고, 상기 기판의 다른 접속부(125b)는 접지 전위(3B)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나.
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