KR20100074053A - 이중 편광 평면 방사 요소 및 이러한 방사 요소를 포함한 어레이 안테나 - Google Patents

Abstract

이중 편광 평면 방사 요소는, 외측 금속 그리드 (38), 외측 금속 그리드 (38) 와 동심인 적어도 하나의 금속 패치 (15), 및 금속 그리드 (38) 와 금속 패치 (15) 를 분리하는 공동 (41) 을 포함하고, 그리드 및 패치는 적어도 4 개의 쌍을 이루는 대향 측면들 (42, 43, 44, 45) 에 의해 경계가 정해진 다각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하고, 2 개의 직교 전계들 (Ev 및 Eh) 과 연관된 2 개의 직교 편광 방향을 포함하고, 그 편광 방향 중 적어도 하나는 다각형의 2 개의 측면들에 평행한 것을 특징으로 하며, 편광 방향에 평행한 금속 패치 (15) 의 각 측면 (42, 43, 44, 45) 은 전계들 중 하나 (Ev 또는 Eh) 가 최소인 외측 그리드의 구역 (47, 48, 49, 50) 에 전기적으로 연결되는 (46) 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수직하게 편광된 파동에 대상이 된 방사 요소의 응답을 상당히 변형시키지 않고 평면 방사 요소 내의 정전 방전 현상을 감소시키는 이점을 나타낸다.

방사 어레이 및 어레이 안테나에 적용.

방사 요소, 어레이 안테나, 이중 편광, 정전 방전

Description

이중 편광 평면 방사 요소 및 이러한 방사 요소를 포함한 어레이 안테나{DUAL-POLARIZATION PLANAR RADIATING ELEMENT AND ARRAY ANTENNA COMPRISING SUCH A RADIATING ELEMENT}

본 발명은, 정전 방전 현상이 최소가 되는 이중 편광 평면 방사 요소 및 이러한 방사 요소를 포함하는 어레이 안테나에 관한 것이다. 본 발명은 적어도 하나의 이중 편광 평면 방사 요소를 포함하는 임의의 유형의 안테나, 소정 안테나에 고정된 방사 어레이, 및 반사어레이 (reflectarray) 안테나 또는 위상 제어된 어레이 안테나와 같은, 우주선에 탑재된 (예를 들어, 위성 상의) 어레이 안테나에 적용된다.

예를 들어, 반사어레이 안테나 또는 위상-제어된 어레이 안테나 (위상 어레이 안테나로도 알려짐) 와 같은 어레이 안테나는 안테나의 방향성 및 게인을 증가시키는 것을 가능하게 하는 1 차원 또는 2 차원 방사 어레이 내에 어셈블링된 기본 방사 요소들 세트를 포함한다. 반사어레이 안테나에서, 어레이의 기본 방사 요소는 종종 그 치수가 변하는 패치들 및 슬롯들의 배열로 이루어진다. 방사 요소의 형상, 예를 들어 정사각형, 원, 육각형은 일반적으로 어레이에 대해 고정되고 유일하다. 방사 요소의 치수는, 주 (primary) 소스에 의해 조명될 때 선택된 방사 패턴을 획득하도록 조정된다. 위상 제어된 어레이 안테나에서, 어레이의 방사 요소에 대한 신호의 분배는 빔 형성 분배기의 도움으로 이루어진다.

기본 방사 요소는 공동 및 방사 슬롯을 갖는 구조로 이루어질 수 있고, 이 구조는 금속 평면 상에 탑재되거나, 금속 평면 상에 탑재된 유전체 기판의 표면 상에 인쇄된 금속 방사 패치를 포함하는 평면 구조의 것이며, 금속 패치는 가능하면 도 1 의 예에 나타난 바와 같이 하나 이상의 슬롯을 포함한다. 방사 슬롯들은 유전체 재료 또는 합성 재료의 스킨으로서 이용된 벌집모양의 인쇄된 미세 유전체 기판의 겹침과 같은 합성 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 안테나가 공간 환경을 지지할 수 있게 하기 위해서, 방사 요소들 간의 정전 방전 현상이 최소화되는 것을 확보할 필요가 있다.

전기적으로 도전성의 외측 표면 모두 및 우주선의 내측 금속 요소들 모두를 우주선의 주요 금속 구조에 연결함으로써 우주선 상의 정전 방전을 최소화하는 것이 알려져 있다. 선형적으로 편광된 방사 요소에 있어서, 편광 방향에 수직한 대칭 축을 따라 금속 와이어에 의해 외측 금속 그리드에 방사 요소들을 접속시킴으로써 임의의 특정 문제 없이 그라운딩이 달성될 수 있다.

그러나, 이중 편광을 갖는 평면 구조의 기본 방사 요소들로 이루어진 방사 어레이에 있어서, 다양한 방사 요소의 편광을 고려하는 것이 필요하다. 실제로, 방사 요소들을 예를 들어, 금속 와이어의 방식으로 직접 함께 접속하는 것은 편광 및 이들 요소들의 동작에 영향을 줄 것이고, 공진을 파괴할 수 있으며, 다른 상위 모드들의 여기를 야기할 수 있을 것이다. 또한, 어레이 안테나의 경우 방사 요소의 매칭이 파괴될 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은, 수직하게 편광된 파동에 대상이 된 방사 요소의 응답을 방해하지 않고 정전 방전 현상이 최소화되는 이중 편광 평면 방사 요소를 제안함으로써 이 문제를 개선하는 것이다.

이 목적을 위해, 본 발명의 대상은, 외측 금속 그리드, 외측 금속 그리드와 동심인 적어도 하나의 금속 패치, 및 금속 그리드와 금속 패치를 분리하는 공동을 포함하며, 그리드 및 패치는 적어도 4 개의 쌍을 이루는 대향 측면들에 의해 경계가 정해지는 다각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하고, 2 개의 직교 전계와 연관된 2 개의 직교 편광 방향을 포함하고, 그 편광 방향들 중 적어도 하나는 다각형의 2 개의 측면들에 평행한 것을 특징으로 하며, 편광 방향에 평행한 금속 패치의 각 측면은 전계들 중 하나가 최소인 외측 그리드의 구역에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소이다.

유리하게, 금속 패치의 다각형 형상은 정사각형, 직사각형, 십자가, 육각형 형상 중에서 선택된다.

유리하게, 평면 방사 요소는 4 개의 쌍을 이루는 직교 측면들을 포함하고, 편광 방향에 평행한 금속 패치의 각 측면은 상기 편광 방향에 수직한 외측 그리드 의 측면에 각각 연결된다.

바람직하게, 편광 방향에 평행한 금속 패치의 각 측면은 상기 편광 방향에 수직한 외측 그리드의 측면의 중앙에 연결된 중앙부를 포함한다.

특정 실시형태에 따르면, 금속 패치는 십자가를 형성하는 수개의 직교 슬롯을 포함할 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 금속 패치는, 외측 고리모양 패치, 외측 고리모양 패치와 동심인 적어도 하나의 내측 패치, 및 내측 패치와 외측 패치를 분리하는 적어도 하나의 고리모양 슬롯을 포함하고, 내측 패치 및 외측 패치는 동일한 다각형 형상을 갖고, 편광 방향에 평행한 내측 패치의 각 측면은 상기 편광 방향에 수직한 외측 고리모양 패치의 측면에 연결된다.

선택적으로, 내측 패치는 중앙의 십자가를 형성하는 수개의 직교 슬롯을 포함할 수 있다.

바람직하게, 편광 방향에 평행한 내측 패치의 각 측면은 상기 편광 방향에 수직한 외측 고리모양 패치의 측면의 중앙에 연결된 중앙부를 포함한다.

특정 실시형태에 따르면, 금속 패치의 다각형 형상은 십자가이고 외측 그리드는 정사각형 형상을 갖는다.

다른 특정 실시형태에 따르면, 금속 패치는, 외측 고리모양 패치, 외측 고리모양 패치와 동심인 적어도 하나의 내측 패치, 및 내측 패치와 외측 패치를 분리하는 적어도 하나의 고리모양 슬롯을 포함하고, 내측 패치 및 외측 패치는 편광 방향에 평행한 2 개의 측면 및 상기 편광 방향에 대하여 비스듬히 기울어지고 꼭지점 에 의해 쌍으로 연결된 4 개의 측면을 포함하는 육각형 형상을 갖고, 상기 편광 방향에 평행한 외측 금속 패치의 각 측면은 내측 패치의 꼭지점에 전기적으로 연결되고, 상기 편광 방향에 평행한 내측 패치의 각 측면은 외측 금속 패치의 꼭지점에 전기적으로 연결된다.

본 발명의 또한, 적어도 하나의 이중 편광 평면 방사 요소를 포함하는 어레이 안테나에 관한 것이고, 각 방사 요소의 외측 금속 그리드는 어레이의 금속 그라운드면에 연결된다.

본 발명을 통해, 수직하게 편광된 파동에 대상이 된 방사 요소의 응답을 방해하지 않고 정전 방전 현상이 최소화되는 이중 편광 평면 방사 요소 및 이를 포함하는 어레이 안테나를 제공할 수 있다.

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

도 1 은 반사면 (14) 을 형성하는 반사어레이 (11) 및 입사파를 이용하여 반사어레이 (11) 를 조명하기 위한 주 소스 (13) 를 포함하는 일 예시의 어레이 안테나 (10) 를 나타낸다. 반사어레이는 2 차원 면으로서 배열된 복수의 기본 방사 요소들을 포함한다.

도 2 에는 그 바닥면 상에 금속 그라운드면 (17) 이 제공된 기판 (16) 의 최상면 상에 인쇄된 금속 패치 (15) 를 포함하는 이중 편광을 갖는 제 1 예시의 기본 방사 요소 (12) 가 나타나고, 기판은 가능하면 예를 들어, 벌집 유형의 스페이서 재료, 및 좋은 유전체 재료로 이루어진 유전체 재료 또는 합성 재료이다. 금속 패치 (15) 는 그 중앙에 만들어진 십자가 형상으로 2 개의 슬롯 (18) 을 포함한다. 기본 방사 요소 (12) 의 형상은 예를 들어, 정사각형, 직사각형, 육각형, 원, 십자가 형상 또는 임의의 다른 기하학적 형상일 수 있다. 또한, 만들어진 슬롯들의 수는 2 개와 상이할 수 있고, 슬롯들의 배치는 십자가와 상이할 수 있다. 도 2 에서, 슬롯들은 동일한 치수를 갖지만, 슬롯들은 상이한 치수일 수 있다.

도 3a 에는 제 2 예시의 이중 편광 평면 방사 요소가 나타난다. 방사 요소는 다각형 형상, 예를 들어 정사각형을 갖고, 제 1 내측 금속 패치 (30), 외측 금속 링 (31) 을 형성하는 제 2 외측 고리모양 금속 패치, 및 금속 링 (31) 및 내측 금속 패치 (30) 를 분리하는 고리모양 슬롯 (32) 을 포함한다. 내측 패치, 링 및 슬롯은 동심형이다. 방사 요소가 2 개의 여자기파 (exciter wave) 에 의해 직각으로 편광되는 경우, 2 개의 편광 방향에 대응하는 2 개의 전계 (Ev 및 Eh) 는 서로 직교한다. 전계 Ev 는 방사 요소의 제 1 측 (33) 에 평행하고, 전계 Eh 는 방사 요소의 제 2 측 (34) 에 평행하며, 제 1 측 (33) 및 제 2 측 (34) 은 서로 직교한다. 고리모양 슬롯 (32) 은, 그 주변이 설정되는 편광 모드의 주기와 동일할 때 공진이 있다. 따라서, 도 3a 에 도시된 바와 같이, 전계 Ev 는, 전계 Eh 가 최소인 슬롯의 소정 영역 (35) 에서 최대이고, 전계 Eh 가 최대인 다른 영역 (36) 에서 사라진다. 전계들 중 하나 (Ev, Eh 각각) 가 점진적으로 사라지는 영역은 외측 링이 대응하는 편광 방향에 평행한 영역이다. 전계 (Ev, Eh 각각) 가 사라지는 위치에서, 이는 이 모드에 따라 편광된 파에 대상이 된 방사 요소의 응답에 영향을 주지 않기 때문에, 내측 패치와 외측 링 사이에 단락 회로를 배치하는 것이 가능하다. 실제로, 도 3b 에 나타난 바와 같이, 각 편광에 대해, 고리모양 슬롯 (32) 은 대응하는 편광에 평행한 측의 수직한 이등분선에 대하여 대칭적으로 배치된 2 개의 상보적 반-고리의 형상을 갖는 2 개의 반-슬롯과 같다. 따라서, 편광 Ev 에 대해, 고리모양 슬롯 (32) 은 측면 (33) 의 수직한 이등분선 (5) 에 대하여 대칭적으로 배치된 2 개의 반-슬롯 (1, 2) 과 같다. 유사하게, 편광 Eh 에 대하여, 고리모양 슬롯 (32) 은 측면 (34) 의 수직한 이등분선 (6) 에 대하여 대칭적으로 배치된 2 개의 반-슬롯 (3, 4) 과 같다. 따라서, 도 3b 에 나타난 4 개의 인터리빙된 반-고리로 이루어진 4 개의 반-슬롯은 각각의 편광 (Ev, Eh) 에 대하여, 도 3a 에 나타난 바와 같은 고리모양 슬롯과 동일한 방식으로 거동한다.

도 3a 및 도 3b 에 나타난 방사 요소는 또한, 도 4 에 나타난 바와 같이 전계 (Ev, Eh 각각) 가 사라지는 위치에서 내측 패치와 외측 링 사이의 단락 회로를 포함하는 방사 요소와 같은 동일한 거동을 갖는다. 본 실시예에서, 본 발명에 따르면, 내측 금속 패치 (30) 의 각 측면은, 예를 들어 금속 와이어 (37) 에 의해 각 측면에 수직한 외측 링 (31) 의 측면에 전기적으로 연결된다. 바람직하게, 금속 와이어 (37) 는 내측 금속 패치 (30) 측면의 중간을 내측 금속 패치 측면에 수직한 외측 링 (31) 측면의 중간에 연결한다. 공진으로부터 멀리 있을 때, 방사 요소의 특성을 심각하게 변형하지 않는 어떠한 임의의 방식으로 슬롯들을 단락 회로화한다. 슬롯이 공진 가까이에 있을 때, 이 전기 접속은, 각 편광 방향이 패치의 측면 및 외측 링의 측면 중 하나에 평행하도록 직교 편광된 파에 의해 방사 요소가 여기될 때 방사 요소의 응답에 아주 적은 영향을 준다. 실제로, 각 편광 방향에 대응하는 전계는 편광 방향에 수직한 슬롯의 영역에서 최대이고, 편광 방향에 평행한 슬롯의 영역에서 매우 약하거나 실제로 0 이다.

전술한 바와 같이, 내측 패치의 각 측면이 외측 링에 연결되는 경우, 내측 패치 상에 나타나는 가 (spurious) 정전 전하가 외측 링을 향해 배출된다. 그 다음에, 정전 전하를 제거하도록 방사 요소가 내장되는 방사 어레이의 금속 매스 또는 안테나의 금속 매스에 방사 요소의 외측 링을 연결하는 것이 충분하다.

도 5a 에 나타난 바와 같이, 방사 요소를 방사 어레이 내로 통합하는 경우, 외측 금속 그리드가 추가되어 방사 요소의 그라운드면 (17) 과 같은 어레이의 금속 그라운드면을 향해 정전 전하를 배출할 수 있다.

도 5a 에 나타난 방사 요소는, 십자가를 형성하는 2 개의 직교 슬롯들 (18, 20) 이 그 안에 만들어진, 예를 들어 정사각 형상의 금속 패치 (15) 를 포함한다. 십자가는 통상적으로 금속 패치의 중앙에 위치하고, 각 슬롯은 정사각형의 2 개의 대향 측면에 평행하다. 대안으로, 십자가는, 예를 들어 도 5b 에 나타난 예루살렘 십자가로 지칭된 십자가와 같은 추가의 직교 슬롯들 (21, 22, 23, 24) 을 포함할 수 있고, 예루살렘 십자가는 각 중앙 슬롯의 2 개의 단부에 각각 수직하게 배치된 4 개의 추가 슬롯을 포함한다. 방사 요소 (39) 는 그리드와 금속 패치 사이의 공동 (41) 의 경계를 정하는 외측 금속 고리모양 그리드 (38) 를 더 포함한다. 외측 고리모양 그리드 및 금속 패치는 동심형이고 동일한 기하학적 형상이다. 공동 (41) 은 방사 슬롯으로서 거동하고 전체 방사에 참여한다. 도 5a 및 도 5b 에 나타난 패치의 기하학적 형상은 정사각형이지만, 본 발명은 이 유형의 형상에 제한되지 않는다. 특히, 본 발명은 또한, 육각형, 또는 십자가 형상과 같이 적어도 4 개의 쌍을 이루는 대향 측면들에 의해 경계가 정해진 직사각형 형상 또는 다각형 형상의 패치에 적용된다. 본 발명에 따르면, 내측 금속 패치의 각 측면 (42, 43, 44, 45) 은 예를 들어, 금속 와이어 (46) 에 의해 내측 금속 패치의 측면에 수직한 외측 그리드 (38) 의 측면 (47, 48, 49, 50) 에 전기적으로 연결된다. 바람직하게, 금속 와이어는 내측 금속 패치의 측면의 중간을 내측 금속 패치의 측면에 수직한 외측 그리드의 측면의 중간에 연결한다. 금속 링 (31) 을 금속 그리드 (38) 로 대체 시에도, 도 4 의 예에 적용된 것과 동일한 이유가 유효하다.

전술된 바와 같이 내측 패치의 각 측면이 외측 그리드에 연결되는 경우, 패치 상에 나타나는 가 정전 전하는 외측 그리드를 향해 배출된다. 그 다음에, 정전 전하를 제거하도록 방사 요소가 내장되는 방사 어레이의 금속 매스 또는 안테나의 금속 매스에 방사 요소의 외측 그리드를 연결하는 것이 충분하다.

도 6 은 본 발명에 따른 제 3 예시 방사 요소를 나타낸다. 본 예에서, 방사 요소의 기하학적 형상은 육각형이고, 6 쌍의 대향 측면을 포함한다. 이 방사 요소는 고리모양 슬롯 (63) 에 의해 이격된 2 개의 동심형 고리모양 금속 패치들 (61, 62) 을 포함한다. 이 방사 요소는, 편광 Eh 의 방향들 중 하나가 육각형의 2 개의 대향 측면들 (64, 65) 에 평행하도록 직교 편광된 파에 의해 여기되는 경우, 전계 Ev 는 전계 Ev 에 수직한 외측 패치의 영역, 다시 말하면 임의의 편광 방향에 평행하지 않은 측면들 (66, 67, 68, 69) 이 만나는 육각형의 꼭지점의 영역에서 최소이다. 따라서, 편광 Eh 의 방향들 중 하나에 평행한 내측 패치 (62) 의 각 측면 (72, 73) 은, 임의의 편광 방향에 평행하지 않은 측면들 (66, 67 및 68, 69) 이 만나는 외측 패치 (61) 의 꼭지점 (70, 71) 에 전기적으로 연결된다. 유사하게, 임의의 편광 방향에 평행하지 않은 측면들 (56, 57, 58, 59) 이 만나는 내측 패치 (62) 의 꼭지점 (74, 75) 은 편광 Eh 의 방향에 평행한 외측 패치 (61) 의 측면 (65, 64) 에 전기적으로 연결된다. 이전 실시예에서와 같이, 방사 요소를 방사 어레이 내로 통합하는 경우, 도시되지 않은 외측 금속 그리드가 추가되어 방사 요소의 그라운드면 (17) 과 같은 어레이의 금속 그라운드면을 향해 정전 전하를 배출한다.

또한, 동일한 원리가 몇몇 고리모양 슬롯들 (76, 77) 및 몇몇 동심형 금속 패치들 (78, 79, 80) 을 포함하는 방사 요소에 대하여 적용되고, 각 고리모양 슬롯은 도 7 및 도 8 에 나타난 바와 같이 2 개의 인접한 패치를 분리한다. 이 경우, 편광 방향에 평행한 제 1 내측 금속 패치 (80) 의 각 측면은 그것을 둘러싸는 제 2 고리모양 금속 패치 (79) 의 직교 측면에 전기적으로 연결되고, 편광 방향에 평행한 제 2 고리모양 금속 패치 (79) 의 각 측면은 그것을 둘러싸는 제 3 금속 패 치 (78) 의 직교 측면에 전기적으로 연결된다. 금속 패치들의 각각에 대해, 그 금속 패치를 둘러싸는 고리모양 금속 패치에 대해 내측에 있는 금속 패치들 모두가, 그 금속 패치를 둘러싸는 고리모양 금속 패치의 직교 측면에 연결된 편광 방향에 대해 그들의 측면들의 각각을 갖는 방식으로 전개되는 등등이다. 또한, 방사 요소는 공동 (98) 에 의해 외측 고리모양 패치 (78) 로부터 분리된 외측 고리모양 금속 그리드 (94) 를 포함할 수 있다. 이 경우, 도 5 를 참조하여 전술된 바와 같이, 제 3 외측 금속 패치 (78) 의 각 측면은 그것과 직교하는 외측 그리드 (94) 의 측면에 전기적으로 연결된다.

도 8 에서, 방사 요소는 공동 (88) 에 의해 외측 그리드로부터 이격된 중앙 십자가 및 정사각형 형상의 외측 그리드 (82) 를 포함한다. 중앙 십자가는 십자가 형상의 고리모양 슬롯 (85) 에 의해 분리된 2 개의 십자가 형상의 고리모양 금속 패치들 (83, 84), 및 방사 요소의 중앙에 위치한 십자가를 형성하는 2 개의 직교 슬롯들 (86, 87) 을 포함한다. 각종 십자가는, 각 슬롯 (85, 86, 87) 이 제 1 편광 방향 Ev 에 평행한 영역 및 제 2 편광 방향 Eh 에 평행한 영역을 포함하도록 있다. 유사하게, 각 고리모양 금속 패치 (83, 84) 및 그리드 (82) 는, 제 1 편광 방향 Ev 와 직교하는 측면 및 평행한 측면 뿐만 아니라, 제 2 편광 방향 Eh 와 직교하는 측면 및 평행한 측면을 포함한다. 도 7 에 나타난 실시예와 마찬가지로, 편광 방향에 평행한 제 1 내측 금속 패치 (84) 의 각 측면은 그것을 둘러싸는 외측 금속 그리드 (82), 또는 제 2 고리모양 금속 패치 (83) 의 직교 측면에 전기적으로 연결된다. 이 유형의 십자가 형상 평면 방사 요소는, 전기적 경로 가 연장되기 때문에 정사각형 또는 원형 유형의 요소에서 고리모양 슬롯을 갖는 패턴보다 더 작은 치수를 초래하는 이점을 나타낸다. 따라서, 그들은 더 작은 메시의 어레이로 삽입될 수 있고, 이는 대역폭 관점에서 성능에 바람직하고, 이에 의해 경사진 입사에서 파동에 대한 어레이의 응답을 향상시킨다.

도 9a, 9b, 9c 는 본 발명에 다른 3 개의 예시 방사 어레이를 나타낸다. 도 9a 의 어레이는 2 개의 이중 편광 평면 방사 요소를 포함하고, 각 방사 요소 (39, 40) 는 금속 패치 (15, 19) 및 공동에 의해 패치로부터 이격된 외측 그리드를 포함한다. 2 개의 방사 요소는 인접하고, 2 개의 외측 그리드 (50, 51) 는 공통으로 측면 (49) 을 포함한다. 금속 패치의 각 측면은 외측 그리드의 직교 측면에 전기적으로 연결된다.

도 9b 및 도 9c 의 어레이는 4 개의 이중-편광 평면 방사 요소를 포함한다. 도 9b 에서, 각 방사 요소 (90, 91, 92, 93) 는 내측 금속 패치 (80), 제 1 고리모양 슬롯 (77) 에 의해 내측 패치로부터 이격된 제 1 고리모양 금속 패치 (79), 제 2 고리모양 슬롯 (76) 에 의해 제 1 고리모양 패치 (79) 로부터 이격된 제 2 고리모양 금속 패치 (78), 공동 (98) 에 의해 제 2 고리모양 금속 패치 (78) 로부터 이격된 고리모양 금속 그리드 (94, 95, 96, 97) 를 포함한다. 4 개의 방사 요소는 서로 인접하고, 4 개의 그리드는 쌍의 공통 측면들 (99, 101, 102, 103) 을 포함한다.

도 9c 에서, 각 방사 요소 (104, 105, 106, 107) 는 도 8 에서와 같이 십자가 형상으로 2 개의 중앙 슬롯 (86, 87), 중앙 십자가를 둘러싸는 제 1 내측 고리 모양 패치 (84), 제 1 고리모양 패치 (84) 의 외측에 있고 고리모양 슬롯 (85) 에 의해 제 1 고리모양 패치로부터 이격된 제 2 고리모양 패치 (83), 및 공동 (88) 에 의해 제 2 고리모양 금속 패치 (83) 로부터 이격되고 정사각형 형상의 외측 고리모양 금속 그리드 (82) 를 포함한다. 4 개의 방사 요소는 서로 인접하고, 4 개의 그리드는 쌍의 공통 측면을 포함한다.

각각의 금속 패치는, 편광 방향에 평행하고 금속 패치를 둘러싸는 금속 패치의 직교 측면에 연결되거나 제 2 고리모양 패치에 대해서는 외측 금속 그리드의 직교 측면에 연결된 측면들을 포함한다. 따라서, 모든 정전 전하들은 직교 편광된 파동에 대상이 된 방사 요소의 응답을 방해함이 없이 외측 금속 그리드를 향해 배출된다. 그 후, 정전 전하는, 이 금속 그라운드면에 대해 외측에 있는 그리드를 연결함으로써 어레이의 금속 그라운드면을 향해 방전된다.

따라서, 각종 크기 및 각종 특성의 방사 어레이는, 원하는 크기의 1 차원 또는 2 차원 방사면을 구성하도록 복수의 방사 요소들을 조합함으로써 만들어질 수 있다. 요소들 모두가 동일할 수도 있고, 또는 원하는 안테나 유형에 따라 상이한 구조일 수도 있다. 그 후, 어레이는 예를 들어, 도 1 에 나타난 것과 같은 안테나 또는 임의의 다른 유형의 어레이 안테나와 같이 선택된 어레이 안테나로 고정될 수 있다.

본 발명은 특정 실시형태와 관련하여 설명되었으나, 본 발명이 이에 한정된 방식에 있지 않고 설명된 수단의 기술적 등가물 모두 뿐만 아니라 본 발명의 프레임워크 내에 있는 경우의 조합들을 포함한다는 것이 매우 명백하다. 특히, 고 체 또는 고리모양 패치 및 십자가 형상으로 직교의 중앙 슬롯의 조합 모두가 이루어질 수 있고, 십자가는 예를 들어 단순한 십자가 또는 예루살렘 십자가와 같은 2 개 이상의 다수의 직교 슬롯을 포함할 수 있다. 유사하게, 육각형의 기하학적 형상 또는 십자가 형상을 갖는 평면 방사 요소는 예를 들어, 정사각형 형상의 상이한 형상의 외측 그리드를 포함할 수 있다. 또한, 육각형 형상의 방사 요소는 단순한 십자가 또는 예루살렘 십자가를 형성하는 직교의 중앙 슬롯을 갖는 내측 패치를 포함할 수 있다.

도 1 은 예시의 안테나 어레이의 도면.

도 2 는 평면 기술에 의해 제조된 제 1 예시의 이중 편광 기본 방사 요소의 도면.

도 3a 및 도 3b 는 평면 기술에 의해 제조된 제 2 및 제 3 예시의 이중 편광 기본 방사 요소를 위에서 본 2 개의 도면.

도 4, 도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 따른 3 개의 예시의 방사 요소를 위에서 본 3 개의 개략도.

도 6 은 본 발명에 따른 제 4 예시의 방사 요소를 위에서 본 개략도.

도 7 및 도 8 은 본 발명에 따른 제 5 및 제 6 예시의 방사 요소를 위에서 본 2 개의 개략도.

도 9a, 도 9b 및 도 9c 는 본 발명에 따른 3 개의 예시의 방사 어레이를 위에서 본 3 개의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

38, 82: 외측 금속 그리드 15: 금속 패치

41: 공동 42, 43, 44, 45: 대향 측면

Ev, Eh: 전계

Claims (11)

1. 외측 금속 그리드 (38, 82), 상기 외측 금속 그리드 (38, 82) 와 동심인 적어도 하나의 금속 패치 (15), 및 상기 외측 금속 그리드 (38, 82) 와 상기 금속 패치 (15) 를 분리하는 공동 (41) 을 포함하고, 상기 외측 금속 그리드 및 상기 금속 패치는 적어도 4 개의 쌍을 이루는 대향 측면들 (42, 43, 44, 45) 에 의해 경계가 정해진 다각형 형상을 갖고,

   2 개의 직교 전계들 (Ev 및 Eh) 과 연관된 2 개의 직교 편광 방향을 포함하고, 상기 편광 방향 중 적어도 하나는 상기 다각형의 2 개의 측면들에 평행하며,

   편광 방향에 평행한 상기 금속 패치 (15) 의 각 측면 (42, 43, 44, 45) 은 상기 전계 중 하나 (Ev 또는 Eh) 가 최소인 상기 외측 금속 그리드의 구역 (47, 48, 49, 50) 에 전기적으로 연결되는 (46) 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속 패치의 상기 다각형 형상은 정사각형, 직사각형, 십자가 또는 육각형 형상 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
3. 제 2 항에 있어서,

   4 개의 쌍을 이루는 직교 측면들 (42, 43, 44, 45) 을 포함하고,

   편광 방향에 평행한 상기 금속 패치 (15) 의 각 측면 (42, 43, 44, 45) 은 상기 편광 방향에 수직한 상기 외측 금속 그리드 (38) 의 측면 (47, 48, 49, 50) 에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
4. 제 3 항에 있어서,

   편광 방향에 평행한 상기 금속 패치 (15) 의 각 측면 (42, 43, 44, 45) 은 상기 편광 방향에 수직한 상기 외측 금속 그리드 (38) 의 측면의 중앙에 연결된 중앙부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 패치 (15) 는 중앙 십자가를 형성하는 적어도 2 개의 직교 슬롯들 (18) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 패치 (15) 는 외측 고리모양 패치 (31, 83), 상기 외측 고리모양 패치 (31) 와 동심인 적어도 하나의 내측 패치 (30, 84), 및 상기 내측 패치 (30) 와 상기 외측 고리모양 패치 (31) 를 분리하는 적어도 하나의 고리모양 슬롯 (32) 을 포함하고, 상기 내측 패치 및 상기 외측 패치는 동일한 다각형 형상을 가지며,

   편광 방향에 평행한 상기 내측 패치 (30) 의 각 측면은 상기 편광 방향에 수직한 상기 외측 고리모양 패치 (31) 의 측면에 연결되는 (37) 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
7. 제 6 항에 있어서,

   편광 방향에 평행한 상기 내측 패치 (30) 의 각 측면은 상기 편광 방향에 수직한 상기 외측 고리모양 패치 (31) 의 측면의 중앙에 연결된 중앙부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 내측 패치 (84) 는 중앙 십자가를 형성하는 적어도 2 개의 직교 슬롯들 (86, 87) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 패치들 (83, 84) 의 상기 다각형 형상은 십자가이고,

   상기 외측 금속 그리드 (82) 는 정사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 금속 패치 (15) 는 외측 고리모양 패치 (61), 상기 외측 고리모양 패치 (61) 와 동심인 적어도 하나의 내측 패치 (62), 및 상기 내측 패치 (62) 와 상기 외측 고리모양 패치 (61) 를 분리하는 적어도 하나의 고리모양 슬롯 (63) 을 포함 하고, 상기 내측 패치 및 상기 외측 패치는 편광 방향에 평행한 2 개의 측면들 (73, 72, 64, 65), 및 상기 편광 방향에 대하여 비스듬히 기울어지고 꼭지점 (74, 75, 70, 71) 에 의해 쌍으로 연결된 4 개의 측면들 (56, 57, 58, 59, 66, 67, 68, 69) 을 포함하는 육각형 형상을 가지며,

    상기 편광 방향에 평행한 상기 외측 금속 패치의 각 측면 (64, 65) 은 상기 내측 패치의 꼭지점 (74, 75) 에 전기적으로 연결되며,

    상기 편광 방향에 평행한 상기 내측 패치 (62) 의 각 측면 (72, 73) 은 상기 외측 금속 패치 (61) 의 꼭지점 (71, 70) 에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 편광 평면 방사 요소.
11. 제 1 항 내지 제 10 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 이중 편광 평면 방사 요소를 포함하고, 각 방사 요소의 외측 금속 그리드가 어레이의 금속 그라운드면 (17) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나.

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