KR20100065120A - 공유된 피드들을 갖는 안테나 및 다중 빔을 생성하기 위해 공유된 피드들을 갖는 안테나를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

일정한 피치 (P) 만큼 이격된 복수의 동일한 개별 피드들을 포함하는, 다중 빔을 생성하기 위해 공유된 피드들을 갖는 안테나는 다음을 특징으로 한다:

- 개별 피드들 (1 내지 10) 은 중앙 개별 피드 (7, 5) 주위의 동일한 서브네트워크들 (1 내지 7, 4 내지 10) 과 연관되고, 각 서브네트워크 (1 내지 7, 4 내지 10) 는 빔을 합성하도록 의도되며, 각 서브네트워크의 개별 피드들은 전자기 커플링에 의해 함께 위상 커플링되며,

- 2 개의 연속적 서브네트워크들 (1 내지 7, 4 내지 10) 은 공통으로 적어도 하나의 개별 피드 (4, 5, 6, 7) 를 포함하고, 1 이상의 소정 수의 피치들 (P) 에 대응하는 거리 만큼 오프셋된다.

특히, 위성 원격통신의 분야에 적용 가능함.

안테나, 공유된 피드, 커플링, 서브네트워크

Description

공유된 피드들을 갖는 안테나 및 다중 빔을 생성하기 위해 공유된 피드들을 갖는 안테나를 제조하는 방법{ANTENNA WITH SHARED FEEDS AND METHOD OF PRODUCING AN ANTENNA WITH SHARED FEEDS FOR GENERATING MULTIPLE BEAMS}

본 발명은 공유된 피드들 (feeds) 을 갖는 안테나 및 다중 빔을 생성하기 위해 공유된 피드를 갖는 안테나를 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 위성 원격통신 (satellite telecommunication) 분야에 적용한다.

위성 원격통신 분야에서, 오퍼레이터의 요구는 로밍 (roaming) 사용자들에게 도달하기 위해 A4 또는 A5 크기의 점점 더 작은 단말기, 또는 PDA (Personal Digital Assistant) 유형이나 전화기의 단말기를 향해 이동되고 있다.

또한, 수많은 애플리케이션은 인터넷 또는 고 비트 레이트 애플리케이션을 위한 기존의 시스템들 사이의 트렌드에 관련된다.

이들 임무를 달성하기 위해, 안테나 아키텍처는 점점 복잡해지고, 대략 백개 또는 수백개의 점점 좁은 빔을 생성하고 대륙 넓이 (continent-wide) 또는 세계 넓이의 커버리지를 제공하는 것을 보장하도록 다수의 증폭기와 연관된 다중 피드들을 포함한다. 빔들은 위성에 탑재된 디지털 빔 형성 네트워크 BFN 으로, 또는 그라운드 기반 빔 형성 GBBF 디바이스를 통해 형성된다.

협대역 애플리케이션 및 L 또는 S 대역과 같은 10　GHz 미만의 저 주파수 대역에 있어서, 배치 가능한 반사기의 직경에서 일반적으로 9 내지 15　m, 또는 심지어 20　m 까지 큰 사이즈인 안테나의 수를 증가시키는 것은 어렵다. 이 경우, 아날로그 또는 디지털 방식으로 보드 상에서 또는 그라운드 상의 디바이스에 의해 생성되는 빔 형성 반사기 앞에 배치된 하나 또는 2 개의 능동형 안테나를 이용하는 것이 공지되어 있다.

광대역 애플리케이션 및 10　GHz 보다 큰 고 주파수 대역에 있어서, 디지털화 기술은 온-보드 대역 프로세싱 성능면에서, 그리고 빔 형성 네트워크 BFN 의 복잡성 및 기술적 실행 가능성면에서, 그리고 무엇보다 페이로드 레벨 (payload level) 에서 과도한 에너지 소비면에서 제한된다. 일반적으로, 페이로드는 피드가 특정 빔에 대응하는 구조로 수동적으로 구성된다. 빔간 고립 제약의 이유 및 게인 성능 이유로 인해, 이는 일 스폿에서 다른 스폿으로 주파수 재이용 시나리오에 따라 위성 상의 안테나의 수를 증가시키는 것을 의미한다. 이 시나리오는 3-컬러 코드 또는 4-컬러 코드로 지칭되고, 일반적으로 이용된 각 주파수 서브대역 또는 컬러에 대해 하나의 안테나를 필요로 한다.

파라볼라 반사기의 포커스에 배치된 개별 피드들의 네트워크를 이용하여 그리고 특히 유럽 특허 EP0340429 및 EP0333166 에 설명된 바와 같이 일 스폿에서 다른 스폿으로 피드를 재이용함으로써 빔 합성을 이용하는 것이 공지되어 있다. 이들 아키텍처는 낮은 F/D 비를 갖는 컴팩트한 안테나의 이용을 허용하고 (F 는 초 점 거리이고 D 는 반사기의 직경임), 빔을 타이트하게 하지만 포커싱되지 않은 동작의 경우에 강한 수차 (aberration) 를 주는 것을 가능하게 한다.

또한, 전자기 방사에 의해 함께 커플링된 개별 피드들의 세트를 포함하고, 특히 유럽 특허 EP0899814 및 EP0617480 에 설명된 바와 같이 동위상의 파를 방사하는 것을 가능하게 하는 방사형 구조체를 제조하는 것이 공지되어 있다. 이들 구조체는 위성의 페이로드 채널로부터 발신되는 무선 주파수 유형 여기 신호에 의해 전력공급된 개별 피드에 의해 여기된다.

본 발명의 목적은, 공지된 빔 형성 시스템의 문제를 개선하고, 복잡한 빔 형성 회로를 이용하지 않으면서, 원하는 신호 (C) 와 방해 신호 (I) 간의 비율인 효율적인 C/I 비를 나타내는 스폿들의 위치선정을 커버리지 홀이 없이 확보하는 다수의 좁은 빔을 간단히 생성하는 것을 가능하게 하는, 피드를 공유하는 안테나를 제안하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 대상물은, 일정한 피치만큼 이격된 복수의 동일한 개별 피드들을 포함하는, 다중 빔을 생성하기 위해 공유된 피드들을 갖는 안테나이고, 다음을 특징으로 한다:

- 개별 피드들은 중앙 개별 피드 주위의 동일한 서브네트워크들에 연관되고, 각 서브네트워크는 빔을 합성하도록 의도되며, 각 서브네트워크의 개별 피드들 은 전자기 커플링에 의해 함께 위상 커플링되며,

- 2 개의 연속적 서브네트워크들은 공통으로 적어도 하나의 개별 피드를 포함하고, 1 이상의 소정 수의 피치들에 대응하는 거리 만큼 오프셋된다.

이점으로, 각 서브네트워크는 단일 여기 피드를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 여기 피드는 각 서브네트워크의 중앙 개별 피드이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 개별 피드는 제 1 면에 평행한 제 2 대향면을 포함하는 유전체 기판의 제 1 면 상에 놓인 금속 패치이고, 그라운드 플레인을 형성하는 금속 플레인 상에 놓이고, 여기 피드는 각 서브네트워크의 중앙 개별 피드와 일직선으로 유전체의 제 2 면 상에 탑재된다. 여기 피드는 각 서브네트워크의 중앙 개별 피드와 일직선으로 그라운드 플레인 (ground plane) 내로 에칭된 여기 슬롯을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 개별 피드들은 유전체 안테나이다.

본 발명은 또한, 다중 빔을 생성하기 위해 상기 정의된 바와 같은 공유된 피드들을 갖는 안테나를 제조하는 방법에 관련되고, 안테나는 일정한 피치 만큼 이격된 복수의 동일한 개별 피드들을 포함하고, 본 방법은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 한다:

- 파라볼라 반사기 (parabolic reflector) 에 대한 직경 (D) 을 선택하는 단계,

- 개별 피드의 유형을 선택하는 단계,

- 중앙 피드 주위에 몇몇 개별 피드들의 서브네트워크를 치수화하고 생성하는 단계로서, 서브네트워크는 소정의 각 어퍼처 (angular aperture) 를 갖는 빔을 합성하도록 의도되며, 서브네트워크의 피드들은 전자기 커플링으로 함께 위상 커플링되는, 상기 치수화하고 생성하는 단계,

- 2 개의 연속적 서브네트워크들 사이의 오프셋 피치들의 수를 선택하는 단계로서, 피치들의 수는 1 이상이고 2 개의 연속적 서브네트워크들은 공통으로 적어도 하나의 개별 피드를 포함하는, 상기 오프셋 피치들의 수를 선택하는 단계,

- 파라볼라 반사기에 대한 초점거리 (F) 를 결정하는 단계,

- 상기 단계들에서 이루어진 선택들에 대응하는 빔들의 각 어퍼처를 계산하고, 안테나의 이론상 성능을 원하는 성능과 비교하는 단계.

이점으로, 이론상 성능이 원하는 성능에 상응하지 않은 경우, 본 방법은 또한, 반사기의 치수들을 F/D 비보다 큰 값으로 수정하는 것, 서브네트워크의 치수들 및 그에 따른 반사기의 초점거리에 비례하여 방향성을 증가시키는 것, 및 이들 새로운 치수들로 안테나의 새로운 이론상 성능을 재계산하는 것에 있다.

본 발명을 통해, 공지된 빔 형성 시스템의 문제를 개선하고, 복잡한 빔 형성 회로를 이용하지 않으면서, 원하는 신호 (C) 와 방해 신호 (I) 간의 비율인 효율적인 C/I 비를 나타내는 스폿들의 위치선정을 커버리지 홀이 없이 확보하는 다수의 좁은 빔을 간단히 생성하는 것을 가능하게 하는, 피드를 공유하는 안테나를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 특정 특징 및 이점들은 첨부된 개략의 도면을 참조로 하여 순전히 예시적이고 비제한적인 예시의 방식으로 주어진 이하의 상세한 설명에서 명백해 질 것이다.

본 발명에 따른 안테나 아키텍처는 매우 작은 크기의 단말기로의 정보의 송신을 허용해야 한다. 타겟이된 단말기의 크기는, 안테나 파라미터들이 가져야 하는 값들, 예컨대 게인 대 잡음 온도의 비 (G/T) (성능 지수라고 지칭됨) 및 EIRP (equivalent isotropic radiated power) 에 영향을 끼친다. 소정의 지리학적 커버리지 및 소정 주파수에 대해, G/T 파라미터는 생성될 빔의 수에 직접 의존한다. 결과적으로, 고정된 주파수 대역 및 G/T 값은 소정의 커버리지를 생성하기 위해 필요한 대응하는 빔의 수 및 빔 크기를 갖는다. 도 1 은 43 개의 스폿들 (30) 의 구성으로 획득된 커버리지의 일 예를 나타내고, 이 스폿들 (30) 은 0.5 °와 동일한 빔 각도 (θ) 에 대응한다. 최적의 커버리지를 생성하기 위해, 스폿들 모두가 닿거나 인터레이싱 (interlacing) 되어야 하고, 안테나의 게인은 삼각형 또는 육각형 메시의 경우에서 3 개의 스폿들 사이의 교차점에 대응하는 각 메시의 공동 (hollow) 에 대해 최적화되어야 한다.

스폿에 필요한 크기는 에너지를 포커싱하는데 이용될 파라볼라 반사기 (90) 의 직경에 대해 최소의 치수화를 요구한다. 그 다음에, 반사기의 초점 영역 (F) 내에 배치되고 다중 스폿 구성에서 이 반사기를 조명해야할 피드 또는 개별 피드의 네트워크로 정의해야 한다. 도 9 는 파라볼라 반사기의 초점면 내에 배치 된 다중 피드 네트워크 (91) 를 포함하는 안테나의 일 예를 나타낸다.

피드는 그 초점면 근방에서 파라볼라 반사기에 의해 유도된 초점 스폿 (focal spot) 을 합성해야 한다. 그러나, 피드가 빔에 대응하는 안테나에 이용되는 것과 같은 종래 피드의 벌크는 스폿들이 닿도록 스폿들이 배치되는 것을 허용하지 않는다. 이 경우, 피드가 최대 값에 대하여 -3 dB 가까이 또는 이보다 적은 레벨에서 반사기의 에지를 조명하기 때문에, 스폿들이 닿기 위해서는, 안테나의 전체 효율성의 손실 없이 빔을 타이트하게 하기 위해 피드의 크기가 감소되어야 한다. 그러면 획득된 효율성은 25 또는 30 % 정도이고, 이는 용인될 수 없다.

위성 상에서 다중 안테나 수를 증가시키지 않도록, 본 발명은 일 스폿에서 다른 스폿으로 개별 피드를 재이용하고 이에 따라 빔을 타이트하게 하는 것을 가능하게 하는 새로운 구성의 피드를 이용하는 것으로 이루어진다. 도 2a, 2b, 2c 는 본 발명에 따른 육각형 메시 피드 구성의 3 개 예의 평면도이다.

이들 도면은 다수의 패치 유형의 개별 피드들을 나타낸다. 개별 피드들은 일정한 피치 (P) 만큼 이격되어 모두 동일하고, 2 개의 서브네트워크 사이에서 일부가 공유된, 7 개의 개별 피드들의 2 개의 서브네트워크 내에 함께 그룹화된다. 도 2a 에서, 제 1 서브네트워크는 피드들 (1 내지 7) 로 이루어지고, 제 2 서브네트워크는 피드들 (4 내지 10) 로 이루어지는데, 4 개의 개별 피드들 (4 내지 7) 은 2 개의 서브네트워크 사이에서 공유되며, 나머지 개별 피드들 (1 내지 3 및 8 내지 10) 은 독립적이다. 도 2 b 에서는, 하나의 피드 (11) 가 공유된다; 도 2c 에서는 2 개의 피드들 (12, 13) 이 공유된다. 이들 예에서, 각 서브네트워 크는 육각형 메시를 형성하는 6 개의 주변 개별 피드들로 둘러싸인 중앙 개별 피드로 이루어진다. 2 개의 서브네트워크는 선택된 수의 피치들 (P) 에 대응하는 전이 (translation) 에 의해 서로 오프셋되고, 예를 들어 오프셋은 도 2a 에 나타낸 바와 같이 하나의 피치와 동일하도록 선택될 수 있고, 또는 도 2b 및 도 2c 에 나타낸 바와 같이 2 개의 피치들과 동일하도록 선택될 수 있다. 각 서브네트워크는 지상의 스폿에 대응하는 빔을 합성하도록 의도된다. 따라서, 예를 들어 도 2a 의 경우에서, 각 스폿은 3 개의 독립적 개별 피드들 및 4 개의 공유된 개별 피드들에 의해 생성될 것이고, 하나의 동일한 서브네트워크의 개별 피드들 모두는 동상 (in phase) 에서, 그리고 동일한 진폭으로 전력공급된다. 일 서브네트워크로부터 다른 서브네트워크로 공유된 개별 피드들의 재이용은 빔을 타이트하게 하고 닿는 스폿들을 획득하는 것을 가능하게 한다. 도 2a 에 나타난 예에서, 스폿을 생성하기 위해 이용된 7 개 중에서 4 개의 공유된 개별 피드들이 존재하기 때문에, 합성된 빔들은 가장 타이트할 것이다.

빔을 합성하는데 이용된 개별 피드들의 구성 및 수는 도 2a, 2b, 2c 에 나타난 예들에 한정되지 않는다. 또한, 도 3a 및 3b 의 예에 나타난 바와 같이, 다수의 개별 피드들이 7 개와 상이하고 다수의 공유된 개별 피드들이 1 개, 2 개 또는 4 개와 상이한 정사각형 메시 또는 직사각형 메시를 선택하는 것이 가능하다. 따라서, 도 3a 에서, 각 서브네트워크는 9 개의 개별 피드들을 포함하고, 이 중 6 개의 개별 피드들 (14 내지 19) 이 공유되고, 도 3b 에서, 각 서브세트워크는 9 개의 개별 피드를 포함하고, 이 중 3 개의 개별 피드들 (20 내지 22) 이 공유된다.

서브네트워크의 지오메트리 (geometry) 가 선택될 때, 2 개의 연속적 서브네트워크 사이의 오프셋 거리는, 이들 2 개의 서브네트워크에 의해 방사되어 이로부터 유래될 2 개의 스폿의 중앙의 상대적 위치, 이용될 파라볼라 반사기 (90) 의 초점 거리 (F) 를 공지된 방식으로 결정하는 것을 가능하게 한다. 스폿이 닿도록 빔 각도 (θ) 가 0.5°로 선택되는 경우, 2 개의 스폿의 중앙들 사이의 거리는 본질적으로 0.5°의 각 거리에 대응한다. 이들 조건은, 공지된 방식으로 가능하게는 다수의 반복 후에 F/D 비의 특정 값이 반사기 (90) 에 대해 생성되도록 달성하는 것을 가능하게 한다.

비제한적 예로서, 0.5°와 동일한 빔 각도 (θ) 를 갖는 50 개 안팎의 빔으로, 7 개의 패치 유형 개별 피드들을 갖는 육각형 메시의 선택으로 유럽을 샘플링하기 위해, 2 개의 연속적 패치들의 중앙은 0.85 λ 와 동일한 피치 만큼 이격되고, 여기서 λ 는 동작 파장이며, 패치들은 9 dBi (등방성 안테나에 대하여 9 dB) 와 동일한 방향성을 갖고, 2 개의 연속적 서브네트워크 사이의 오프셋은 2 개의 피치와 동일하고, 주파수는 6　GHz 와 동일하며, 반사기는 9260 mm 의 초점거리, 또는 1.42 와 동일한 F/D 비를 갖도록 요구된다. 이 경우, 2 개의 연속적 패치의 중앙을 분리하는 피치는 42.7　mm 와 동일하고, 2 개의 서브네트워크 사이의 오프셋은 85.4　mm 이며 제 1 빔으로부터 0.5°에서 제 2 빔의 포인팅에 대응한다. 그 기하학적 파라미터가 상기 예에 대응하는 서브네트워크로 획득되고, 도 4 에 나타낸, 이론적 방사 패턴은, 서브네트워크가 대략 38 °의 각도를 초과하는 최대값에 대하여 -7　dB 와 동일한 진폭을 갖는 반사기를 조명하는 것을 나타낸다. 따라서, 이 방식으로 생성된 서브네트워크는 반사기에 대하여 만족스럽게 적응된다. 따라서, 본 예에서 정의된 각종 치수화 파라미터들은 도 5 에 나타난 바와 같이, 43 개의 스폿에 대응하는 43 개의 빔을 갖는 초점 네트워크 구성으로 유럽의 커버리지를 생성하는 것을 가능하게 한다. 육각형 메시 내에 분포된 7 개의 개별 피드들의 그룹으로 이루어진 서브네트워크 및 2 개의 개별 피드들 만큼 오프셋되는 2 개의 연속적 서브네트워크에 의해 각각의 빔이 생성되기 때문에, 43 개의 빔을 합성하는데 필요한 개별 피드들의 수는 209 개의 개별 피드와 동일하다. 비교를 위해서, 2 개의 연속적 빔들 사이에 어떤 공유된 피드들도 존재하지 않는 경우, 301 개의 개별 피드의 이용이 필요하고, 301 개의 피드들은 빔들의 수와, 하나의 빔을 합성하는데 필요한 개별 피드의 수의 간단한 곱 (43 × 7 = 301) 에 대응한다. 따라서, 개별 피드들의 공유는 안테나 및 빔형성 회로의 복잡성을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

피드들의 공유는 예를 들어, 직교 BFN 에 의해, 하나 이상의 공유된 피드들을 갖는 제 1 빔과 제 2 빔 사이의 편광 변화에 의해, 또는 제 2 빔을 생성할 때 공유된 피드에 대한 전원 결점에 의해서 등과 같이, 상이한 방식으로 이루어질 수 있다. 공유된 피드에 대한 전원 결점의 경우, 제 1 빔은 7 개의 개별 피드들에 의해 생성되고, 제 1 빔에 인접한 제 2 빔은 6 개의 개별 피드들에 의해 생성된다.

단순한 방식으로 피드들의 공유를 달성하기 위해, 본 발명은 하나의 동일한 서브네트워크의 개별 피드들을 전자기 커플링에 의해 함께 커플링하는 것을 포함한다.

이 접근법을 이용하여, 그리고 매우 효과적인 방식으로, 하나의 동일한 서브네트워크 내에 함께 커플링된 개별 피드들은, 커버리지 영역에 걸쳐 빔의 위치결정과 연관된 물리적 및 기하학적 제약을 관찰하면서, 다시 말하면 원하는 방향성에 의해 추천된 피치보다 적은 피치에 대응시키면서, 반사기를 향한 방사에 적절한 방향성을 갖는 복합 피드라 지칭되는 하나의 피드를 형성한다.

피드들을 함께 커플링하기 위해, 각 서브네트워크의 개별 피드들은 도 6 의 예에 나타난 바와 같이 여기 신호에 의해 전력공급된 여기 피드에 의해 여기될 수 있다. 이 구성에서, 여기 피드 (60) 는 유전체 기판 (62) 의 제 1 면 (61) 상에 놓인 패치이고, 서브네트워크의 개별 피드들은 유전체 기판 (62) 의 제 2 대향면 (66) 상에 놓이고 제 1 면 (61) 에 평행한 패치들 (63, 64, 65) 이다. 패치들 (63, 64, 65) 모두는 동일하고, 여기 피드 (60) 는 서브네트워크의 중앙 개별 피드 (64) 를 따라 배열되는데, 이는 2 개의 패치들 (60, 64) 이 유전체 기판 (62) 의 평행한 면들의 플레인에 대해 동일한 수직선 상에 있는 것을 의미한다. 커플링에 의해 여기된 피드들을 지지하는 구조체의 높이 (H) 는 대략 λ/2 인 거리에 있고, λ 는 보이드 (void) 에서의 여기 파장이다. 여기 피드 (60) 는 그라운드 플레인을 형성하는 도전성 면 (67) 으로부터 단 거리에 있다. 이 예에서, 여기 피드 (60) 는 금속 패치이지만, 여기는 또한 유전체 공명기에 의해 또는 그라운드 플레인 (67) 에서 생성된 슬롯에 의해 생성될 수 있다. 유전체 기판 (62) 및 패치들 (60, 63, 64, 65) 로 이루어진 어셈블리는 특정 주파수의 파장 (λ) 에서 동작하는 도파관을 구성한다. 전체로서 구조체의 임피던스의 정확한 관리 는, 예를 들어 기술되지는 않았으나 그것이 매치되는 것을 허용하도록 유전체 기판 내에 임플랜팅된 아이리스 (iris) 에 의해 달성될 수 있다. 여기 피드 (60) 를 위한 전력 신호는, 예를 들어, 기술되지 않은 동축 케이블 또는 마이크로스트립 또는 삼중-판 송신 회선을 통해 라우팅될 수 있다.

이 구조는, 각 서브네트워크에 대해 단일 여기 피드 (여기 피드는 중앙 개별 피드 아래에 배열된다) 를 파워링함으로써, 서브네트워크의 개별 피드들, 예를 들어, 육각형 메시에 대해 서브네트워크의 7 개의 개별 피드들을 위상 커플링하여, 예를 들어, 도 1 의 중앙 스폿들의 경우 등과 같이 다수의 빔들 간에 피드들의 공유의 정도가 높게 되는 경우 토폴로지 (topology) 가 곧 뒤얽히게 되는 복잡한 BFN 회로를 이용함이 없이 증가된 방향성을 갖는 빔들을 생성하는 것을 가능하게 한다. 그 다음에, 관심이 된 서브네트워크의 개별 피드들 사이의 전자기 커플링에 의해 피드의 공유가 자연적으로 이루어진다.

또한, 피드들을 함께 커플링하는 것은 각 서브네트워크의 중앙 개별 피드를 파워링함으로써 생성될 수 있다. 그 다음에, 중앙 개별 피드를 둘러싼 서브네트워크의 다른 개별 피드들은 중앙 개별 피드로부터 주변 개별 피드들의 전자기 방사에 의해 파워링된다. 이 전자기 방사는, 개별 피드들을 함께 커플링되게 하는 주변 개별 피드 상의 전류를 유도한다. 피드들이 동상에 있을 때, 서브네트워크의 모든 개별 피드들의 전체 방사는 BFN 회로를 이용하지 않고 증가된 방향성을 갖는 빔을 합성한다.

본 발명은 패치 안테나에 제한되지 않는다. 또한, 혼 (horn) 안테나 또 는 유전체 로드 안테나로도 지칭된 유전체 안테나를 이용하는 것도 가능하다. 도 7a 및 7b 는 유전체 안테나 유형의 다수의 개별 피드들 (80, 81) 을 포함하는 서브네트워크의 일 예의 투시 및 전면으로부터 각각 본 2 개의 개략도이고, 도 8a 및 8b 는 육각형 메시에 배열된 유전체 안테나 유형의 7 개의 개별 피드의 다수의 서브네트워크를 포함하는 공유된 피드를 갖는 초점 네트워크의 일 예의 횡단면 및 평면시를 각기 나타낸 2 개의 개략도이다. 패치에 대한 것과 동일한 방식으로, 본 발명은 하단부 (83) 에서 예를 들어, 육각형인 메시를 갖는 중앙 유전체 안테나 (81) 를 파워링하고, 동일한 육각형 메시에 속하는 주변 유전체 안테나들 (80, 82) 이 전자기 커플링에 의해 중앙 유전체 안테나 (81) 에 함께 자연적으로 커플링되는 것으로 이루어진다. 예를 들어, 각 개별 유전체 안테나의 내경 (L) 이 7.4　mm 또는 10　mm 이면, 2 개의 연속적 유전체-로드 안테나의 중앙들 사이의 피치 (P) 는 16　mm 일 수 있다. 유전체-로드 안테나 분야에서, 중앙 유전체-로드 안테나 (81) 로의 전력 공급에 의해 생성된 파동은, 7.4　mm 또는 10　mm 직경을 갖는 유전체로 채워진 도파관 내에 포함되고 유전체 로드를 고정하는 금속 벽 (84) 에 의해 제한됨으로써 유전체 안테나의 z 축을 따라 전파된다. 유전체 로드들 사이의 전자기 커플링은, 금속 벽 (84) 이 사라진 유전체 로드의 출력 원뿔을 갖는 레벨인 상단부 (85) 에 놓인 봉쇄해제 영역 (decontainment area) 내에서 파동의 봉쇄해제에 의해 획득된다. 봉쇄해제 영역에서, 중앙 여기 유전체 안테나 (81) 로부터 유도된 필드들은 횡단 형태로 자연스럽게 확산되고, 둘러싸는 유전체 안테나들 (80, 82) 에 커플링되고, 메시의 모든 안테나들의 극 (ultimate) 방사에 기여하는 상호적 커플링을 유발할 것이다. 유도된 유전체 안테나들 (80, 82) 의 클로저 (closure) 임피던스는 전체 행동에서 방향성에서의 원하는 증가를 주도록 결정된다. 그 다음에, 전체가, 여기되는 피드를 형성하는 1 개의 중앙 바 (81), 및 커플링된 피드들을 형성하는 6 개의 주변 바들 (80, 82) 을 포함하는 7 개의 유전체 바의 서브네트워크로서 행동하고, 커플링된 피드들의 임피던스 조건은 적당히 획득된 커플링된 서브네트워크의 원하는 목적에 따라 유전체 안테나의 커플링 및 재-방사 계수를 제어하도록 결정된다. 도 8a 및 8b 에 나타난 네트워크의 예에서, 육각형 메시 내에 배열된 7 개의 피드의 각 서브네트는 인접한 서브네트워크와 공유된 2 개의 주변 피드들 (82) 을 포함한다.

본 발명은 특정 실시형태와 관련하여 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 설명된 수단의 모든 기술적 등가물, 및 본 발명의 내용에 속하는 한 그들의 조합들을 포함한다는 것이 명백하다. 특히, 안테나의 성능을 더욱 개선하기 위해, 서브네트워크는 중앙 피드 주위의 전자기 커플링에 의해 파워링되는 주변 피드들의 다수의 링을 포함할 수 있다.

- 도 1 은 본 발명에 따른 대략 50 개 스폿의 구성으로 획득된 커버리지 일 예의 도면.

- 도 2a, 2b, 2c 는 본 발명에 따른 육각형 메시 피드 구성의 3 개 예의 도면.

- 도 3a 및 3b 는 본 발명에 따른 직사각형 메시 피드 구성의 2 개 예의 도면.

- 도 4 는 본 발명에 따른 육각형 메시에 분포된 7 개의 피드를 포함하는 서브네트워크로 획득된 이론적 방사 패턴의 일 예.

- 도 5 는 본 발명에 따른 43 개의 스폿에 대응하는 43 개의 빔들을 갖는 초점 네트워크 구성을 갖는 유럽의 커버리지의 일 예.

- 도 6 은 본 발명에 따른 다수 패치 유형의 개별 피드를 포함하는 서브네트워크의 여기의 제 1 예.

- 도 7a 및 7b 는 본 발명에 따른 유전체 안테나 유형의 다수의 개별 피드를 포함하는 서브네트워크의 일 예를 사시도 및 전면도로 각각 나타낸 2 개의 개략도.

- 도 8a 및 8b 는 본 발명에 따른 유전체 안테나의 다수의 서브네트워크를 포함하는 초점 네트워크의 일 예를 횡단면도 및 평면도로 각각 나타낸 2 개의 개략도.

- 도 9 는 파라볼라 반사기의 초점 플레인에 배치된 다중 피드 네트워크를 포함하는 안테나의 일 예.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 내지 13: 피드 P: 피치

Claims (8)

1. 일정한 피치 (P) 만큼 이격된 복수의 동일한 개별 피드들을 포함하고, 다중 빔들을 생성하기 위해 공유된 피드들을 갖는 안테나로서,

   - 상기 개별 피드들 (1 내지 22, 63, 64, 65, 80, 81, 82) 은 중앙 개별 피드 (7, 5, 64, 81) 주위의 동일한 서브네트워크들 (1 내지 7, 4 내지 10) 과 연관되고, 각 서브네트워크 (1 내지 7, 4 내지 10) 는 빔 (30) 을 합성하도록 의도되고, 각 서브 네트워크의 상기 개별 피드들은 전자기 커플링에 의해 함께 위상 커플링되며,

   - 2 개의 연속적 서브네트워크들 (1 내지 7, 4 내지 10) 은 공통으로 적어도 하나의 개별 피드 (4, 5, 6, 7) 를 포함하고, 1 이상의 소정 수의 피치들 (P) 에 대응하는 거리 만큼 오프셋되는 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 서브네트워크는 단일 여기 피드 (60, 81) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 여기 피드는 각 서브네트워크의 중앙 개별 피드 (81) 인 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 개별 피드들은, 제 1 면 (66) 에 평행한 제 2 대향면 (61) 을 포함하는 유전체 기판의 상기 제 1 면 (66) 상에 놓이고 그라운드 플레인을 형성하는 금속 플레인 (67) 상에 탑재된 금속 패치들 (63, 64, 65) 인 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 개별 피드들은, 제 1 면 (66) 에 평행한 제 2 대향면 (61) 을 포함하는 유전체 기판의 상기 제 1 면 (66) 상에 놓이고 그라운드 플레인을 형성하는 금속 플레인 (67) 상에 탑재된 금속 패치들 (63, 64, 65) 이고,

   상기 여기 피드 (60) 는 각 서브네트워크의 상기 중앙 개별 피드 (64) 와 일직선으로 상기 유전체의 상기 제 2 면 (61) 상에 탑재되는 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 개별 피드들은 유전체 안테나들 (80, 81, 82) 인 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나.
7. 다중 빔들을 생성하기 위해 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 공유된 피드들을 갖는 안테나를 제조하는 방법으로서,

   상기 안테나는 일정한 피치 (P) 만큼 이격된 복수의 동일한 개별 피드들을 포함하고,

   상기 방법은,

   - 파라볼라 반사기 (parabolic reflector; 90) 에 대한 직경 (D) 을 선택하는 단계,

   - 개별 피드의 유형을 선택하는 단계,

   - 중앙 피드 (7) 주위의 몇몇 개별 피드들 (1 내지 7) 의 서브네트워크를 치수화하고 생성하는 단계로서, 상기 서브네트워크는 소정의 각 어퍼처 (angular aperture) 를 갖는 빔 (30) 을 합성하도록 의도되며, 상기 서브네트워크의 피드들은 전자기 커플링으로 함께 위상 커플링되는, 상기 서브네트워크를 치수화하고 생성하는 단계,

   - 2 개의 연속적 서브네트워크들 사이의 오프셋 피치들 (P) 의 수를 선택하는 단계로서, 상기 피치들의 수는 1 이상이고 상기 2 개의 연속적 서브네트워크들은 공통으로 적어도 하나의 개별 피드 (7, 5) 를 포함하는, 상기 오프셋 피치들의 수를 선택하는 단계,

   - 상기 파라볼라 반사기 (90) 에 대한 초점거리 (F) 를 결정하는 단계,

   - 상기 단계들에서 이루어진 선택들에 대응하는 상기 빔들의 각 어퍼처를 계산하고, 상기 안테나의 이론상 성능을 원하는 성능과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나를 제조하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 이론상 성능이 상기 원하는 성능에 상응하지 않는 경우, 상기 반사기의 치수들을 F/D 비보다 큰 값으로 수정하는 단계, 상기 서브네트워크의 치수들 및 그에 따른 상기 반사기의 초점 거리에 비례하여 상기 서브네트워크의 방향성을 증가시키는 단계, 및 이들 새로운 치수들로 상기 안테나의 새로운 이론상 성능을 재계산하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 공유된 피드들을 갖는 안테나를 제조하는 방법.

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