KR20100119550A - 이중 반사경 안테나의 부 반사경 - Google Patents

이중 반사경 안테나의 부 반사경 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 도파관의 단부에 결합하도록 구성된 제1 직경의 접합부를 갖는 제1 단부, 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 단부, 회전축을 갖고 제2 단부에 배치된 볼록형 반사성 내부면, 2개의 단부를 연결하는 상기 회전축의 외부면, 제1 단부 및 제2 단부 사이로 연장하고 내부면과 외부면에 의해 제한되는 유전성 재료를 포함하는 이중 반사경 안테나의 부 반사경이다. 본 발명에 따르면, 외부면은 6차 다항식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g에 의해 표현되는 볼록형 프로파일을 갖고, 여기서 a는 0이 아니다.

Description

이중 반사경 안테나의 부 반사경{SUB-REFLECTOR OF A DUAL-REFLECTOR ANTENNA}
본 발명은 무선 주파수(RF) 이중 반사경 안테나에 관한 것이다. 이들 안테나는 일반적으로 회전 표면을 나타내는 큰 직경의 오목형 주 반사경과, 주 반사경의 초점의 부근에 위치된 더 작은 직경의 볼록형 부 반사경을 포함한다. 이들 안테나는 2개의 대향하는 RF파 전파의 방향에 대응하여 송신기 모드 또는 수신기 모드로 동등하게 양호하게 작동한다. 이하에는, 어느 하나가 설명된 현상을 더 양호하게 설명하는지에 따라 안테나의 송신기 모드 또는 수신기 모드 중 하나로 설명된다. 모든 논증은 수신 안테나 및 송신 안테나의 모두에 대해 마찬가지로 적용된다는 것을 주목해야 한다.
제1 안테나는 단지 일반적으로 포물형(parabolic) 단일 반사경을 갖는다. 무선 주파수 도파관의 단부는 반사경의 초점에 위치된다. 도파관은 반사경의 축 상에 위치된 개구 내로 삽입되고, 그 단부는 반사경에 대향하기 위해 180°절첩된다. 반사경을 조명하기 위해 도파관의 절첩된 단부에서의 최대 절반 반사각은 70°의 범위로 낮다. 반사경과 도파관의 단부 사이의 거리는 반사경의 전체 표면의 조명을 허용하기 위해 충분히 커야 한다. 이들 협소한 반사경 안테나에서, F/D비는 0.36의 범위이다. 이 비에서, F는 반사경의 초점 길이(반사경의 정점과 그 초점 사이의 거리)이고, D는 반사경의 직경이다.
이들 안테나에서, 직경(D)의 값은 안테나의 중심 작동 주파수에 의해 결정된다. 안테나의 작동 주파수가 낮을수록(예를 들어, 7.1 GHz 또는 10 GHz) 그리고 반사경의 직경이 등가 안테나 이득을 위해 더 중요할수록, 도파관의 단부가 반사경을 양호하게 조명하기 위해 반사경으로부터 더 멀리 이격된다(송신기 모드). 따라서, 안테나는 작동 주파수가 낮을수록 더욱 더 부피가 커지게 된다. 이들 협소한 반사경 안테나에서, 스필오버(spillover)에 의한 방사 손실을 최소화하고 무선 성능을 향상시키기 위해 어두운 자취 스크린을 추가하는 것이 필수적이다.
더 컴팩트한 시스템을 생성하기 위해, 특히 카세그레인(Cassegrain)형의 이중 반사경 안테나를 이용한다. 이중 반사경은 종종 포물형인 오목형 주 반사경, 뿐만 아니라 훨씬 더 작은 직경을 갖고 주 반사경과 동일한 회전축 상의 초점의 부근에 배치되는 볼록형 부 반사경을 포함한다. 주 반사경은 그 정점에서 천공되어 있고, 도파관이 주 반사경의 축 상에 삽입된다. 도파관의 단부는 더 이상 절첩되지 않고, 오히려 부 반사경에 대향한다. 송신 모드에서, 도파관에 의해 전송된 RF파는 부 반사경에 의해 주 반사경으로 반사된다.
70°를 훨씬 초과하여 주 반사경의 절반 조명각을 나타내는 부 반사경을 생성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 105°의 절반 조명각 한계를 사용할 수 있다. 이중 반사경 안테나에서, 부 반사경은 또한 주 반사경에 축방향으로 매우 근접할 수 있다. 실제로, 부 반사경은 주 반사경에 의해 형성된 체적 내에 위치될 수 있는데, 이는 안테나에 의해 점유되는 공간을 감소시킨다.
이들 이중 반사경 안테나에서, 이용된 F/D비는 종종 0.25 이하이다. 이들 안테나는 딥 반사경(deep reflector)라 칭한다. 0.25의 범위의 F/D비는 중심 작동 주파수(D)의 동일한 값에 대해 F/D비가 0.36에 근접하는 경우에서보다 훨씬 더 짧은 초점 길이에 대응한다. 이중 반사경 안테나에 의해 점유되는 공간은 더 이상 필수적이지 않은 어두운 자취 스크린의 억제에 의해 간단한 반사경 안테나의 점유 공간보다 훨씬 적을 수 있다.
이중 반사경 안테나는 예를 들어 F/D비가 0.2에 근접하는 이중 반사경을 사용할 때 소형 안테나의 생성에 양호하게 채택되지만, 예를 들어 안테나의 방사 패턴과 같은 점유 공간 이외의 특징을 최적화하기 위해 상이한 F/D의 값을 사용하는 것을 선호할 수도 있다.
이중 반사경 안테나에서, 부 반사경은 주 반사경의 초점 부근에 유지되어야 한다. 일 가능한 방법은 도파관의 단부에 부 반사경을 부착하는 것이다. 이 경우, 부 반사경은 일반적으로 다소 원추형이고 RF파에 투과성인 유전성 재료(일반적으로, 플라스틱)로 이루어진다. 부 반사경의 다소 원추형의 외부면은 주 반사경에 대향한다. 부 반사경의 볼록형 내부면은 유전성 재료를 통과할 때 주 반사경의 방향에서 RF파의 반사를 가능하게 하는 제품으로 코팅된다. 이 코팅은 일반적으로 금속성이다.
RF파의 다중 반사는 부 반사경을 포함하여 주 반사경과 도파관의 단부 사이에서 발생한다. 이들 반사를 감소시키기 위해, 주 반사경에 대향하여 부 반사경의 외부면 상에 국부적인 교란부를 도입하는 것을 제안하고 있다. 이들 교란부는 유전성 재료 주위에 링을 형성하는 윤곽의 형상을 갖는다. 환형 윤곽이 부 반사경의 축 주위의 회전 윤곽이다. 이들 환형 윤곽의 프로파일은 상이한 고도 및 깊이의 오목부 및 돌출부로 구성된다. 이들 윤곽은 부 반사경의 전체 외부면 상에 주기적으로 분포된다. 그러나, 전자기파의 2개의 편광 평면에 대해 RF파의 다중 반사를 한번 더 감소시키기 위해, 비주기적인 환형 윤곽이 부 반사경의 반사 특징을 수정하는데 사용될 수 있다.
유전성 재료의 외부면 상의 환형 윤곽의 도입은 부 반사경의 내부 금속 도금 표면을 거쳐 도파관과 주 반사경 사이에 생성되는 RF파의 다중 반사의 감소를 허용한다. 한편, 이들 윤곽은 이중 반사경의 2개의 다른 중요한 특성, 즉 dBi 또는 등방 데시벨로 표현되는 안테나 이득과 dB로 표현되는 스필오버에 의한 손실에 더 적은 영향을 미친다.
안테나 송신 모드에서, 예를 들어 스필오버에 의한 손실은 주 반사경의 방향으로 부 반사경에 의해 반사되고 그 경로가 주 반사경의 외경을 너머 종료되는 에너지에 대응한다. 이들 손실은 RF파에 의한 환경의 오염을 유도한다. 이들 스필오버에 의한 손실은 표준에 의해 규정된 레벨로 제한되어야 한다.
이를 해결하기 위한 일 통상적인 해결책은 RF 방사선 흡수층으로 내향으로 코팅된 적합한 높이 및 주 반사경의 직경에 근접한 직경의 실린더의 형상을 갖는 슈라우드(shroud)를 주 반사경의 주연부에 부착하는 것이다. 이로부터 발생하는 밀집(congestion) 이외에, 이 공지의 해결책은 최근에 슈라우드 재료의 비용의 곤란한 결점, 뿐만 아니라 주 반사경 상의 이 슈라우드의 조립의 비용을 나타낸다.
본 발명의 목적은 스필오버에 의한 손실이 상당히 감소되는 이중 반사경 안테나를 제안하는 것이다.
본 발명의 목적은
- 도파관의 단부에 결합하도록 구성된 제1 직경의 접합부를 갖는 제1 단부,
- 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 단부,
- 회전축을 갖고 제2 단부에 배치된 볼록형 반사성 내부면,
- 2개의 단부를 연결하는 회전축의 외부면,
- 제1 단부 및 제2 단부 사이로 연장하고 내부면과 외부면에 의해 제한되는 유전성 재료를 포함하는 이중 반사경 안테나의 부 반사경이다.
본 발명에 따르면, 외부면은 6차 다항식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g에 의해 표현되는 볼록형 프로파일을 갖고, 여기서 a는 0이 아니다.
본 발명은 외부면이 특정 곡선에 따른 프로파일을 나타내는 부 반사경을 제안하는 것으로 이루어진다. 부 반사경은 모선이 6차 다항식에 의해 표현되는 곡선인 표면을 갖는 축 대칭의 체적이다. 몇몇 수치적인 최적화는 슈라우드의 가능한 존재 및 이용된 반사경의 유형에 따라 이 6차의 다항식의 계수의 적응을 허용한다.
식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g에서, 계수 b, c, d, e, f 및/또는 g 중 하나 이상의 계수는 0일 수 있다.
본 발명의 일 변형예에서, 부 반사경의 외부면은 유전성 재료를 둘러싸는 링의 형상의 고유의 윤곽을 더 포함한다.
이 윤곽의 단면은 디스크 또는 평행사변형(예를 들어, 정사각형 또는 직사각형)의 부분일 수 있다. 바람직하게는, 윤곽은 직사각형 단면을 갖는다.
바람직하게는 또한 윤곽은 부 반사경의 회전축에 수직인 방향으로 돌출된다.
이 고유의 윤곽 링은 RF파의 다중 반사를 감소시키기 위해 부 반사경의 외부면 상에 배치된다. 스필오버 손실 및 RF파의 다중 반사의 감소를 또한 동시에 얻을 수 있다. 바람직하게는, 윤곽은 제2 단부에 가장 근접한 외부면의 절반부 상에 배열된다.
본 발명은 또한 그 목적으로서, 주 반사경 및 관련 부 반사경을 포함하는 이중 반사경 안테나를 갖는다. 부 반사경은,
- 도파관의 단부에 결합하도록 구성된 제1 직경의 접합부를 갖는 제1 단부,
- 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 단부,
- 회전축을 갖고 제2 단부에 배치된 볼록형 반사성 내부면,
- 제1 단부 및 제2 단부 사이로 연장하고 내부면과 외부면에 의해 제한되는 유전성 재료,
- 6차 다항식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g(여기서, a는 0이 아님)에 의해 표현되는 볼록형 프로파일을 갖고 주 반사경에 가능한 한 근접하게 배치되는 회전축의 외부면을 포함한다.
스필오버에 의한 손실의 감소의 결과로서, 본 발명은 슈라우드 없이 또는 주 반사경의 슈라우드의 높이를 최소한 감소시키고 수행하는 것을 가능하게 하는데, 이는 비용 및 부피에서 장점을 유도한다.
본 발명에 의해 제공되는 개량은 주 반사경을 단일 구성 요소로 실현할 수 있는 낮은 높이의 슈라우드의 사용을 허용하는 것인데, 즉 중심 부품의 반사경 및 주변 부품 슈라우드를 나타내는 단일의 기계적인 부품을 실현할 수 있다. 더 전통적인 해결책은 용접, 나사 조임 등과 같은 임의의 공지의 방법에 의해 주 반사경 상에 끼워진 슈라우드를 포함한다. 따라서, 본 발명은 조립의 비용이 제거되기 때문에 추가의 비용을 감소시킨다.
본 발명은 예를 들어 2개의 지상 안테나 사이의 링크 또는 위성에 의해 방사되는 무선 주파수 신호의 수신을 허용하는 지상 안테나의 실현과 같은 용례, 더 일반적인 방식으로는 7 GHz 내지 40 GHz의 주파수 대역 내의 점대점 무선 주파수 링크에 관한 임의의 용례에 사용될 수 있다. 이들 시스템의 통상적인 중심 작동 주파수는 7.1 GHz, 8.5 GHz, 10 GHz 등이다. 각각의 주파수 주위의 대역폭은 일반적으로 5% 내지 20%의 범위이다. 각각의 중심 주파수는 부 반사경의 허용된 직경에 대응하고, 주파수가 상승할수록 파장이 낮아지고 부 반사경의 직경이 더 감소된다.
본 발명은 첨부 도면과 수반하여 예시적이고 비한정적인 기반으로 제공된 이하의 실시예의 설명의 숙독시에 더 양호하게 이해되고 다른 장점 및 특징이 나오게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 주파수 안테나의 개략 축방향 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 안테나의 부 반사경의 개략 축방향 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 안테나의 부 반사경의 개략 축방향 단면도.
도 4는 도 1의 것과 유사한 이중 반사경 안테나의 방사 파라미터의 개략도.
도 5는 주 반사경이 본 발명의 제3 실시예에 따른 슈라우드를 포함하는 RF 안테나의 개략 축방향 단면도.
도 6은 본 발명의 특정 실시예에 따른 부 반사경의 외부면의 프로파일의 예의 도면.
도 7은 부 반사경의 외부면의 3개의 상이한 프로파일에 대한 절반 조명각(θ)에 다른 수직 평면 상의 부 반사경의 방사 패턴의 도면.
도 8은 부 반사경의 외부면의 3개의 상이한 프로파일에 대한 절반 조명각(θ)에 따른 수평 평면 상의 부 반사경의 방사 패턴의 도 7과 유사한 도면.
도 9는 종래 기술에 따른 이중 반사경의 안테나의 절반 방사각(θ)에 보충하여 절반각(β)에 따른 주 반사경의 방사 패턴을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중 반사경 안테나의 절반각(β)에 따른 주 반사경의 방사 패턴을 도시하는 도 9와 유사한 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중 반사경 안테나의 절반각(β)에 따른 주 반사경의 방사 패턴을 도시하는 도 9와 유사한 도면.
도 7 및 도 8에서, 부 반사경의 각각의 수평 평면 상의 수직 평면 상의 방사선(V) 및 방사선(H)의 dBi 단위의 진폭은 각도 단위로 절반 조명각(θ)을 y 좌표 및 x 좌표로서 제공됨.
도 9 내지 도 11에서, 주 반사경의 방사선(T)은 각도 단위로 표현된 절반각(β)을 y 좌표 및 x 좌표로서 dB 단위로 표현됨. 주 반사경의 방사선(T)은 0도에 대응하는 절반각(β)에 대해 0 dB로서 표준화됨.
도 1에는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 안테나가 축방향 단면도로 도시되어 있다. 이 안테나는 오목형 주 반사경(1) 및 부 반사경(2), 뿐만 아니라 부 반사경(2)에 대한 지지 메커니즘으로서 또한 기능하는 도파관(3)으로 구성된 조립체를 포함한다. 조립체는 축(4) 주위에서 회전 대칭을 나타낸다.
주 반사경(1)은 예를 들어 알루미늄과 같은 반사 표면을 갖는 금속으로 제조될 수 있다. 도파관(3)은 7 GHz 및 60 GHz의 각각의 송신/수신의 주파수에 대해 26 mm 또는 3.6 mm의 외경을 갖는 원형 단면의 알루미늄으로 또한 제조된 중공 금속 튜브일 수 있다. 물론, 도파관은 예를 들어 직사각형 또는 정사각형과 같은 다른 단면을 가질 수 있다.
회전축(4) 상에 배치된 초점(5)(또한 위상 중심이라 칭함) 및 주 반사경(1)의 정점으로부터 초점(5)을 분리하는 초점 길이(F6)가 제시된다. 주 반사경(1)은 예를 들어 깊이(P7) 및 직경(D8)을 갖는 축(4) 주위의 회전 포물면이다.
0.2의 범위의 F/D비를 나타내는 이러한 안테나에서, 초점 길이(F)는 예를 들어 246 mm이고, 직경(D)은 1230 mm(4 피트)이다. 이 경우, 주 반사경의 조명각 한계(2θp)는 210°이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나의 부 반사경(10)을 도시한다. 부 반사경의 유전성 재료(11)는 플라스틱과 같은 유전성 재료로 제조될 수 있다. 부 반사경(10)의 내부면(12)은 회전축(13) 주위의 다항식에 의해 표현되는 회전 표면일 수 있다. 내부면(12)은 은과 같은 반사 금속에 덮여질 수 있다.
부 반사경(10)의 외부면(14)은 주 반사경과 비교하여 배치된 표면이다. 외부면(14)은 회전축(13) 주위의 회전 표면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 부 반사경(10)의 외부면(14)은 6차 다항식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g에 의해 표현되는 곡선인 프로파일을 나타낸다. 계산은 외부면(14)에 대한 이러한 곡선형 프로파일이 이중 반사경의 스필오버에 의한 손실의 감소를 허용하는 것을 입증하는 것을 가능하게 한다.
부 반사경의 내부면의 형상은 도파관으로부터 유래하여 주 반사경에 의해 수신되는 전자기파의 강도 및 위상에 영향을 미친다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나의 부 반사경(20)을 도시한다. 링을 형성하는 윤곽(21)이 반사경(20)의 외부면(22) 상에 배열된다. 윤곽(21)의 양 측면 상의 외부면(22)의 프로파일은 6차 다항식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g에 의해 표현되는 곡선이다.
본 발명의 제2 실시예에서, 반사경(20)의 외부면(22)은 따라서 3개의 연속적인 부분(22a, 21, 22b)으로 구성된다. 부분(22a, 22b)은 6차의 곡선의 부분에 의해 표현되는 프로파일을 각각 나타낸다. 부분(22a, 22b) 및 윤곽(21)은 회전축(23) 주위의 비대칭을 나타낸다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 안테나의 송신 모드에 대한 스필오버에 의한 손실이 도 4에 도시된다. 이들 손실은 도파관(3)으로부터 유래하는 RF파가 주 반사경(1)의 주위 외부의 방향으로 부 반사경(2)에 의해 반사되는 부 반사경에 의한 주 반사경의 조명각(2θ)의 값에 대응한다.
이 도면은 절반 조명각(θ)(세타)(30) 및 절반각(θ)에 대한 상보적인 절반각인 절반각(β)(베타)(31)을 도시한다. 2개의 절반각(θ, β)은 부 반사경(2)의 회전축(4)과 비교하여 측정되고, 이들은 정점에 대해 주 반사경(1)의 초점(5)을 갖는다. 부 반사경에 의해 반사된 광선(33)이 주 반사경(1)의 에지에서 정접하게 하는 임계값(θp)(32)보다 큰 절반각(θ)의 값에 대한 스필오버에 의한 손실이 존재한다.
따라서, 스필오버에 의한 손실은 각도 범위(34) 내의 부 반사경(2)에 의해 반사되는 모든 광선(33)에 기인한다. 각도 범위(34)는 초점(5)으로부터 유래하고 회전축(4)에 대해 대칭인 2개의 광선(35)에 의해 규정되는데, 이 2개의 광선은 주 반사경(1)의 에지에 정접한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 RF 안테나의 축방향 섹션의 도면을 도시한다. 주 반사경(50)은 스필오버에 의한 손실을 제한하기 위한 슈라우드(51)를 구비한다. 슈라우드(51)는 RF파를 흡수하는 재료(52)로 덮여진 스크린이다. 예를 들어, 슈라우드(51)는 알루미늄으로 제조되고, 흡수층(52)은 일산화탄소로 충전된 발포체로 구성된다.
슈라우드(51)는 여기서 종래 기술에 사용된 높이보다 작은 높이를 갖는데, 이는 스필오버에 의한 손실이 6차의 다항식에 의해 표현되는 곡선에 따른 프로파일을 나타내는 외부면(54)을 구비한 부 반사경(53)의 사용에 의해 상당히 감소되기 때문이다. 외부면(54)의 프로파일을 서술하는 6차의 식의 파라미터를 최적화할 수 있다. 이 최적화는 도 5에 도시된 바와 같이 주 반사경(50) 및 슈라우드(51)의 단일 구성 요소의 실현을 허용하기 위한 것까지 슈라우드(51)의 높이의 감소를 허용한다. 슈라우드(51)는 이 방식으로 주 반사경(50)의 연장부를 구성한다. 이는 예를 들어 바람직하게는 주 반사경(50)의 회전 포물면의 형상 및 바람직하게는 슈라우드(51)의 원통형 형상을 연속적으로 또는 동시에 형성하기 위해 단일의 알루미늄 플레이트를 스탬핑함으로써 실현될 수 있다.
도 6은 스필오버에 의한 손실의 레벨의 디지털화에 의해 얻어지고 있는 본 발명의 특정 실시예에 따른 부 반사경의 외부면의 프로파일(60)의 예를 도시한다. 수평축 및 수직축 상에 각각 사용되는 축(X, Y)의 위치가 도 2에 도시된다. 기준(X, Y)은 부 반사경(10)의 제2 단부의 레벨에 위치된 회전축(13)의 지점에 그 원점을 갖는다. 축(X)은 회전축(13) 상에 정렬되고, 축(Y)은 회전축(13)에 수직인 방향에 있다. 거리는 센티미터로 표현된다.
이 도면에 설명된 예는 주 반사경이 식: P/D=D/(16F)에 대응하는 포물선형을 갖는 이중 반사경 안테나에 대응하고, 여기서 P는 주 반사경의 깊이이고, D는 주 반사경의 직경이고, F는 주 반사경의 초점 길이이다.
이 예에서, F/D=0.25이고, 절반 조명각 한계(θp)는 임의의 포물선에서 θp=2 arc tangent(D/4F)이기 때문에 θp=90°가 되도록 이루어진다.
본 발명의 실현의 이 예에서, 부 반사경의 외부면의 프로파일을 정의하는 다항식은 이하와 같다:
y=(-3.904.10-7)x6+(4.658.10-5)x5+(-1.957.10-3)x4+(3.358.10-2)x3+(-2.927.10-1)x2+(3.006.10-1)x+(3.462.10)
6차식의 파라미터 a, b, c, d, e, f, g에 대해 여기에 지시된 수치값은 주 반사경의 초점 길이(F), 깊이(P) 및 직경(D)에 대해 선택된 수치값, 뿐만 아니라 승인되는 스필오버에 의한 손실의 레벨에 의존한다. 이들 수치값을 변경하면, 스필오버에 의한 손실의 최소화를 허용하는 파라미터 a, b, c, d, e, f g에 대한 상이한 세트의 값들을 발견할 수 있다. 따라서, 6차의 식의 파라미터 a, b, c, d, e, f, g는 상이한 값을 가질 수 있다.
도 7은 부 반사경의 외부면의 3개의 상이한 프로파일, 즉
- 종래 기술로부터의 공지의 원추형 프로파일[기준 곡선(70)],
- 본 발명의 제1 실시예에 대응하는 프로파일[곡선(71)], 및
- 본 발명의 제2 실시예에 따른 환형 윤곽을 포함하는 프로파일[곡선(72)]
에 대한 이중 반사경 안테나의 부 반사경의 수직 평면 상의 방사 패턴을 도시한다.
방사 패턴은 절반 조명각(θ)에 따라 표현된 방사선(V)의 진폭에 의해 표현된다. 이 방사 패턴은 송신 모드에서의 안테나에 대한 것이다. 더 양호한 안테나 디자인은 수직선(73)에 의해 여기에 표현되는 임계값(θp)보다 큰 절반 조명각(θ)의 값에 대해 최저 가능한 방사선 또는 전송된 전기장을 얻는 것을 가능하게 하는 것이다. 수직선(73)은 도 4에 도시된 바와 같이 주 반사경의 외부 에지에 정접하는 절반각(θ)의 값(θp)을 표현한다. 수직선(73)에 의해 정의되는 값(θp)보다 큰 절반각(θ)의 값에 대해, 광선은 환형 범위(34)에서 반사되고 스필오버에 의한 손실에서 공유된다
본 발명에 따른 제1 실시예와 관련된 곡선(71)은 종래 기술로부터의 프로파일과 관련된 곡선(70)에 의해 제공된 방사선의 값(θp)보다 큰 각도(θ)의 값에 대한 더 낮은 방사선을 나타낸다는 것을 관찰할 수 있다. 본 발명에 따른 제 2 실시예와 연계된 곡선(72)은 곡선(71)으로 얻어진 결과를 추가로 개선한다.
도 8은 도 7과 유사하게, 부 반사경의 외부면의 3개의 상이한 프로파일, 즉
- 종래 기술로부터의 공지의 원추형 프로파일[기준 곡선(80)],
- 본 발명의 제1 실시예에 대응하는 프로파일[곡선(81)], 및
- 본 발명의 제2 실시예에 따른 환형 윤곽을 포함하는 프로파일[곡선(82)]
에 대해 이번에는 수평 평면 상에서 측정된 부 반사경의 방사 패턴을 도시한다.
이 도면에서, 수직선(83)은 도 4에 도시된 바와 같이 주 반사경의 외부 에지에 정접하는 절반각(θ)의 값(θp)을 표현한다.
상기 경우에서와 같이, 안테나의 더 양호한 개념은 수직선(83)의 우측에 위치된 값(θp)보다 큰 절반각(θ)에 대해 최저 가능한 방사선을 얻는 것을 가능하게 하는 것이다. 본 발명에 따른 제1 실시예와 관련된 곡선(81)은 종래 기술로부터의 프로파일과 관련된 곡선(80)에 의해 제공되는 값보다 낮다는 것을 관찰할 수 있다. 본 발명에 따른 제2 실시예와 관련된 곡선(82)은 곡선(81)에 의해 얻어진 결과를 더 향상시킨다.
도 9는 종래 기술에 따른 이중 반사경 안테나의 절반각(β)에 대응하는 주 반사경의 방사 패턴을 도시한다. 수직축은 절반각(β)에 따른 안테나의 수직 및 수평 평면 상에 반사된 파워 레벨을 표현한다. 곡선(90)은 수직 평면 상에 반사된 파워에 대응하고, 곡선(91)은 수평 평면 상에 반사된 파워에 대응한다.
점선(92)은 절반각(β)의 각각의 값에 대한 ETSI R1C3 Co 표준에 의해 승인된 반사도의 한계를 지시한다. 주 반사경의 에지 상의 RF파의 회절에 대응하는 임계값인 65°에 근접한 절반각(β)의 값에 대해, 주 반사경의 방사선의 값과 표준에 의해 부과되는 임계값 사이의 편차(93)는 여기서 5 dB의 범위이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부 반사경을 사용하는 이중 반사경 안테나에 대한 것이다. 안테나의 외부면은 6차 다항식에 의해 서술된 프로파일을 나타낸다. 절반각(β)에 따른 안테나의 수직 및 수평 평면 상에 반사되는 파워 레벨을 표현하고 있다. 곡선(100)은 수직 평면 상에 반사된 파워에 대응하고, 곡선(101)은 수평 평면 상에 반사된 파워에 대응한다. 점선(102)은 절반각(β)의 각각의 값에 대해 ETSI R1C3 Co 표준에 의해 승인된 반사도의 한계를 지시한다.
편차(103)는 여기서 종래 기술로부터의 안테나에 대해 얻어진 5 dB의 편차와 비교하여 증가된 7 dB의 범위이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부 반사경을 사용하는 이중 반사경 안테나에 대한 것이다. 부 반사경의 외부면은 환형 윤곽이 추가되어 있는 6차 다항식에 의해 표현되는 프로파일을 나타낸다. 절반각(β)에 따른 안테나의 수직 및 수평 평면 상에 반사되는 파워 레벨을 표현하고 있다. 곡선(110)은 수직 평면 상에 반사된 파워에 대응하고, 곡선(111)은 수평 평면 상에 반사된 파워에 대응한다. 점선(112)은 절반각(β)의 각각의 값에 대해 ETSI R1C3 Co 표준에 의해 승인된 반사도의 한계를 지시한다.
편차(113)는 종래 기술로부터의 안테나에 대해 얻어진 5 dB의 편차(93)보다 훨씬 큰 9 dB의 범위이고, 본 발명의 제1 실시예에 따라 얻어진 7 dB의 편차(103)와 비교할 때 향상된다.
주 반사경의 방사선의 값과 ETSI R1C3 Co 표준에 의해 부과된 임계값 사이의 편차가 높을수록, 이 각도 구역 내의 안테나의 방사선의 강도가 낮아진다. 이 안테나의 품질은 인접한 안테나의 낮은 전자기 오염을 보장하기 때문에 사용자에 대해 중요하다.
1: 주 반사경 2: 부 반사경
3: 도파관 4: 축
5: 초점 10: 부 반사경
11: 유전성 재료 12: 내부면
13: 회전축 14: 외부면
20: 부 반사경 21: 윤곽
22: 외부면 22a, 22b: 부분
30: 절반 조명각 31: 절반각
34: 각도 범위 35: 광선
50: 주 반사경 51: 슈라우드
53: 부 반사경 54: 외부면
60: 프로파일 70: 기준 곡선
71: 곡선 72: 곡선
73: 수직선 83: 수직선

Claims (5)

  1. - 도파관(3)의 단부에 결합하도록 구성된 제1 직경의 접합부를 갖는 제1 단부,
    - 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 단부,
    - 회전축(13)을 갖고 상기 제2 단부에 배치된 볼록형 반사성 내부면(12),
    - 상기 2개의 단부들을 연결하는, 상기 회전축(13)의 외부면(14),
    - 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이로 연장하고 상기 내부면(12)과 상기 외부면(13)에 의해 제한되는 유전성 재료(11)를 포함하는 이중 반사경 안테나의 부 반사경에 있어서,
    상기 외부면(14)은 6차 다항식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g에 의해 표현되는 볼록형 프로파일을 갖고, 여기서 a는 0이 아닌 것을 특징으로 하는 부 반사경.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 외부면(22)은 상기 유전성 재료(11)를 둘러싸는 링 형상의 고유의 윤곽(21)을 더 포함하는 부 반사경.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 윤곽(21)은 회전축(23)에 수직인 방향으로 돌출되는 부 반사경.
  4. 주 반사경(1) 및 관련 부 반사경(2, 10)을 포함하는 이중 반사경 안테나에 있어서,
    상기 부 반사경(2, 10)은,
    - 도파관(3)의 단부에 결합하도록 구성된 제1 직경의 접합부를 갖는 제1 단부,
    - 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 단부,
    - 회전축(13)을 갖고 상기 제2 단부에 배치된 볼록형 반사성 내부면(12),
    - 6차 다항식: y=ax6+ bx5+ cx4+ dx3+ ex2+ fx+g(여기서, a는 0이 아님)에 의해 표현되는 볼록형 프로파일을 갖고 상기 주 반사경(1)에 가능한 한 근접하게 배치되는 상기 회전축(13)의 외부면(14),
    - 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이로 연장하고 상기 내부면(12)과 상기 외부면(14)에 의해 제한되는 유전성 재료(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 반사경 안테나.
  5. 제4 항에 있어서, 슈라우드를 포함하는 주 반사경(50)을 포함하고, 상기 슈라우드(51) 및 상기 주 반사경(50)은 단일 구성 요소로 제조되는 이중 반사경 안테나.
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