KR20140123504A

KR20140123504A - 패치 안테나 배열

Info

Publication number: KR20140123504A
Application number: KR1020147020634A
Authority: KR
Inventors: 니콜라 도브릭; 알로이스 후버
Original assignee: 카트라인-베르케 카게
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-10-22
Also published as: BR112014014703A2; US9966669B2; US20140361952A1; CN104011935B; JP2015502723A; KR101959528B1; EP2795725A1; CN104011935A; DE102011122039B3; WO2013091785A1

Abstract

본 발명은 개선된 패치 안테나 배열에 관한 것으로, 특히 다음의 피처(feature)들: 패치 전극(7) 및 상기 패치 전극(7)을 둘러싸는 프레임 패치 전극(19)이 유전체(5) 상에 제공되고; 부착 패치(23)가 또한 제공되고; 부착 패치(23)는, 패치 전극 표면(7')에서 떨어지고 그리고 환형 또는 프레임 형태의 패치 전극 표면(19')에서 떨어진 유전체(5)와 대향하여 배치되고; 부착 패치(23)가 적어도 일부 섹션들에서 패치 전극 표면(7') 및 프레임 패치 전극 표면(19') 둘 다를 덮도록 부착 패치(23)가 종방향 및 횡방향으로의 확장을 가지는 것으로 특징지워진다.

Description

패치 안테나 배열{PATCH ANTENNA ARRANGEMENT}

본 발명은 제1항의 프리앰블에 따른 패치 안테나 어셈블리에 관한 것이다.

논의되는 타입의 패치 안테나들은 또한 자동차 안테나들로서 종종 사용된다. 자동차 안테나들은 예를 들어, 핀형 구조를 가질 수 있다. 자동차 안테나들은 종종 자동차 차체, 특히, 자동차의 뒷창문 바로 위 루프 영역에 장착된다. 제공되는 여러 서비스들에 대한 복수의 개별 안테나들, 즉, 지상파 방송 무선 프로그램들을 수신하는 안테나들, GPS 패치 안테나들, 서로 다른 주파수 범위들을 통해 이동 전화 호들을 송신하고 수신하는 이동 통신 안테나들, SDARS 프로그램들 등과 같은 위성을 통해 무선 프로그램 방송을 수신하는 선택적으로 또한 추가된 안테나 어셈블리들은 상기 안테나 어셈블리의 덮개 아래 섀시에 위치된다. 이러한 타입의 안테나는, 예를 들어, EP 1 616 367 B1으로부터 알려진다.

따라서, 이러한 타입의 안테나 구성은 상당한 설치 공간을 필요로 한다. 그럼에도 불구하고, 요구사항들은 또한 작은 설치 공간을 필요로 하도록 대응하는 안테나 어셈블리를 소형화하는 경향이 있다.

패치 안테나의 기본 구성에 관련하여, 특히 DE 10 2004 016 158 B4가 참조되는데, DE 10 2004 016 158 B4는 접지면, 접지면 상에 위치되는 기판 층, 유전체를 형성하는 또 다른 층으로 커버될 수 있는 상부면에 제공되는 패치 전극을 포함하는 종래의 패치 안테나를 서술한다.

원형으로 분극되는 전자기파들이 수신 또는 송신될 수 있게 하는 다중 주파수 플랫-톱 안테나는 US 7405 700 B2로부터 알려진다. 이러한 알려진 안테나는 기판(유전체)를 포함하고, 상기 기판(유전체)의 중심에 패치 안테나의 직사각형 또는 정사각형 중앙 패치가 제공된다.

프레임-형태의 또는 환형의 제2 패치 안테나 표면은 이러한 패치 안테나의 주변으로 연장되고, 상기 제2 안테나 표면의 내부 에지는 상기 중앙 패치 안테나를 둘러싸는 외부 에지로부터 약간의 간격을 가지고 연장하고, 이를 통해 상기 중앙 패치와 상기 환형 또는 프레임-형태의 패치 안테나 사이에 공간 간격이 형성된다.

경사면들의 특정 구성으로 인해, 특히, 모서리 영역들에서, 환형 또는 프레임-형태의 패치 안테나가 전자기파들을 수신 또는 송신하는 것을 명확하게 하도록 의도되고, 상기 전자기파들은 중앙에 배열된 패치 안테나와 비교하면 반대로 분극된다.

이러한 타입의 안테나들과는 별개로, 다른 안테나 타입들이 또한, 예를 들어, US 2009/0058731 A1 및 US 2010/0283684 A1으로부터 알려지고, 이 출원 각각에서 적층된 패치 안테나로 알려진 것이 제공되며, 이 적층된 패치 안테나는, 공간을 갖는 접지면, 제1 방사 패치 표면 및 추가 공간을 갖고, 상기 제1 패치 표면 위에 배열되는 제2 방사 패치 표면을 포함한다.

더욱이, US 7 253 770 B2가 또한 참조되고, 이 US 7 253 770 B2의 하나의 실시예는, 접지면, 접지면 위에 위치되는 유전체 및 상기 유전체의 상부면 상의 패치 안테나 어셈블리를 포함하는 패치 안테나를 개시한다. 공급 선로를 통해 전력이 공급되는 패치 표면은 상기 유전체의 상부면의 중앙에 제공되고, 이 패치 표면은 동일한 레벨에서 추가된 프레임-형태의 패치 안테나에 의해 둘러싸인다. 공간 간격이 상기 유전체의 상부면 상의 2개의 패치 안테나들 사이에 형성된다. 이러한 패치 안테나 어셈블리는 GPS 및 SDARS 신호들을 수신하기 위해 사용된다. 다른 실시예에서, 대조를 위한 목적으로 종래의 스택 안테나가 개시되고, 이 스택 안테나의 2개의 패치 표면들이 다른 것 위에 하나가 배치된다.

US 2003/0052825 A1은 또한 내부 패치 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리를 서술하고, 내부 패치 안테나는 환형 간격을 통해서 환형 패치 안테나에 의해 둘러싸인다. 다른 실시예에서, 2개의 내부의 둥근 패치 안테나들은, 상기 내부 패치 안테나들을 둘러싸는 2개의 환형 패치 안테나들과 같은 수직 간격을 구비하면서 다른 것 위에 하나가 배치되고, 마찬가지로, 동일한 수직 간격을 구비하면서 다른 것 위에 하나가 배치되고 그리고 환형 간격을 통해 상기 내부 패치 안테나로부터 각각 분리된다.

카테고리를 정의하는 패치 안테나 어셈블리는 US 2010/0171679 A1으로부터 알려진다. 평면도에서 정사각형인 내부 패치 안테나가 개시되며, 이러한 내부 패치 안테나는 프레임-형태의 패치 안테나에 의해 둘러싸여서, 이들 2개의 패치 안테나들 사이에 공간 간격이 형성된다. 마찬가지로 공간 간격에 의해 서로 분리되는 2개의 부착 패치 어셈블리들이 내부 패치 안테나 위에 제공되고, 중앙 부착 패치는 전력을 공급받고 내부 패치 안테나 아래에 위치되며, 상기 제2 프레임-형태 부착 패치는 내부 패치 안테나 아래에 위치된 프레임-형태의 방사면 위에 직접 위치된다.

이러한 배경에 대하여, 본 발명에 의해 다루어지는 문제는 단순한 수단을 사용하고 단지 작은 설치 공간이 필요한 패치 안테나 어셈블리를 허용하는 개선된 안테나 어셈블리를 제공하는 것으로, 이러한 어셈블리를 통해 우선회(right-circular) 또는 좌선회(left-circular) 전자기파가 송신되거나 수신될 수 있다.

상기 문제는 청구항 제1항에 특정된 피처들에 따라서 본 발명에 따르면 해결된다. 상기 본원 발명의 유리한 구성들은 종속항들에서 서술된다.

본 발명에 따른 안테나는, 특히, 예를 들어, GPS 신호들, 즉, 일반적으로 정지궤도 위치 결정을 위한 신호들을 수신할 수 있지만, 비교적 작은 설치 공간을 필요로 한다는 점에서 구별된다. 이러한 타입의 안테나들에 대해, 패치 안테나들이 일반적으로 사용되고, 또한, 본 발명의 맥락 내에서 사용된다.

하지만, 본 발명에 따른 패치 안테나는 또한 추가의 위성 신호들, 예를 들어, 주로 북미에서와 같이 SDARS 또는 시리우스 XM 표준에 따른 무선 프로그램 방송을 수신하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 솔루션은 패치 안테나 어셈블리(예를 들어, GPS 신호들을 수신하는)로부터 기인하고, 상기 패치 안테나 어셈블리의 패치 표면은 공간 간격의 형성중에서 추가적으로 제공된 환형 패치 또는 프레임 패치에 의해 둘러싸인다. 이러한 환형 또는 프레임 패치는, 예를 들어, 상기 언급된 SDARS 또는 시리우스XM 위성 신호들을 수신하는 추가 패치 안테나로서 사용된다.

종래 기술과 대비하여 본 발명의 맥락 내에서 환형 또는 프레임-형태의 패치와 중앙 패치를 결합하기 위해(전체 패치 안테나 어셈블리는 예를 들어 중앙 공급 선로를 통해서만 전력을 공급받기 때문에), 패치 안테나 어셈블리들 모두는 공통의 수동 부착 패치에 의해 커버된다. 상기 부착 패치 및 상기 중앙 패치 안테나 아래에 위치되는 활성 방사 패치는 평행판 축전지를 형성하고, 이를 통해 커패시턴스가 2개의 패치 표면들 사이에서 생성된다. 그 결과, 본 발명의 맥락 내에서, 상기 중앙 패치 전극으로부터 상기 환형 패치로 또는 그 역으로 에너지가 전달될 수 있다. 이 경우에서, 한편으로는 패치 표면들의 면과 다른 한편으로는 패치 표면들 사이의 간격이 커패시턴스에 대해 중요하다. 상기 환형 또는 프레임-형태의 패치에 관련하여, 이러한 관점에서 안테나는 전력을 간접적으로 공급받는다.

본 발명에 따른 솔루션은 US 2010/0171679 A1 또는 US 7,405,700 B2에 따른 카테고리를 정의하는 종래 기술과 비교하여 매우 유리한데, 이는 상술된 카테고리를 정의하는 종래 기술에서, 상기 중앙 패치 전극과 상기 중앙 패치 전극을 둘러싸는 상기 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극 표면 사이의 공간 간격은, 충분한 결합을 계속해서 보장하도록 매우 협소, 즉, 매우 작아야 한다. 본 발명의 맥락 내에서 제공되는 부착 패치는, 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극과 상기 중앙 패치 전극 표면 사이에 매우 개선된 결합을 가능하게 하고, 이를 허용하는 관점에서 상당히 적은 요구사항들 가진다. 이것은 근본적으로 제조의 관점에서 상당한 비용 이득을 유발하는데, 이는 상기 간격과 관련하여 가장 작은 편차조차도 본 발명에 따른 안테나의 맥락에서 종래 기술에서 발견된 불리한 타입의 변화를 유발하지 않지만, 종래 기술에서는 상기 간격들의 최적의 크기에 대한 가장 작은 변경들조차도 안테나의 송신 또는 수신 품질의 현저한 장애를 유발한다.

바람직한 방식으로, 상기 중앙 패치, 즉, 상기 중앙 패치의 방사 표면을 기하학적으로 선택함으로써, 상기 패치는 좌측으로 또는 우측으로 선회하는 방사 패치인지 여부를 결정할 수 있다. SDARS 안테나의 경우에서, 상기 중앙 패치는 좌측으로 선회하도록 설정되어야 한다. 그와 같이 형성함으로써, 이후 환형 패치는 좌측으로 선회하여 방사하는 형식으로, 이 경우에서는, 예를 들어, SDARS 또는 시리우스XM 신호들을 수신할 수 있도록 설정될 수 있다.

예를 들어, 중앙에 배치된 패치의 방사 표면이 우측으로 선회하도록 하는 설정은, 예를 들어, 바람직하게 정사각형 패치 표면의 2개의 정반대의 모서리들이 평판 에지들을 포함하는 점에서, 그리고 특히 안테나 전원을 적절하게 위치시킬 때 적절한 방식으로 상술한 상기 방사 표면의 형성에 의해 거의 발생될 수 있다.

대안으로, 90°만큼 오프셋되는 2개의 전력 공급선들을 통해 전력을 공급하는 것이 가능하고, 이를 통해, 좌선회 또는 우선회하는 분극된 전자기파들에 관련된 결정이 대응하는 위상 시프트의 경우에서 발생할 수 있다. 원칙적으로 둥근, 특히 원형의 패치 전극 표면은 따라서 중앙 패치 전극으로서 사용될 수 있다. 이 경우에서, 상기 환형 패치는 내부 경계 에지를 가질 수 있고, 내부 경계 에지도 또한 거의 원형이고 적어도 거의 디스크 형태의 또는 원형의 패치 전극 표면을 작은 공간 간격을 가지며 둘러싼다. 상기 외부 환형 패치의 외부 경계 에지는, 예를 들어, 결과적으로 적어도 거의 정사각형일 수 있다. 여러가지 변형들 및 수정들이 가능하다.

상술한 본 발명의 원리에 대한 수정 예에서, 상기 환형 패치에서의 분극의 발생을 다른 방식으로 결정하는 것이 또한 가능하다. 이러한 수정된 변형예에서, 본 발명의 맥락에서, 예를 들어, 우선회 분극이 상기 부착 패치와 접지 사이의 갈바닉 관통 접속을 사용하여 환형 패치에서 생성될 수 있다. 이 경우에서, 이러한 관통 접속은 상기 중앙 패치 안테나의 방사 패치에 접속되지 않는다. 선회 방향의 결정은 또한 상기 관통-접속의 위치에 다시 의존하고, 상기 관통 접속은 (상기 패치 안테나 어셈블리의 중앙 평면도에서) 상기 공급 선로로부터 90°만큼 오프셋된다.

최종적으로, 상기 부착 패치는 상기 중앙 패치 전극과 상기 중앙 패치 전극을 둘러싸는 환형 또는 프레임-형태 패치 전극 위의 공간을 구비하고 근본적으로 평행한 전자기적 표면으로 구성될 뿐 아니라 상기 패치 전극은 또한, 예를 들어, 리세스들을 포함할 수 있거나 주변 에지 상에 굽은 부분들을 가질 수 있거나, 주변 에지 상의 적어도 일부가 아래에 위치된 상기 기판으로부터 멀어지도록 연장되거나 주변 에지의 대응하는 일부가 상기 기판 쪽으로 연장한다. 이점에서는, 상기 패치의 일부분만, 즉, 상기 중앙 패치 전극의 영역에서의 패치 표면 일부 및 상기 부착 패치의 환형 또는 프레임-형태 패치 전극은 상기 패치 표면들 위의 평면에 배치된다.

최종적으로, 상기 부착 패치가 상기 환형 또는 프레임-형태 전극에 갈바닉적으로 접속되는 것이 가능하다. 이 경우에서, 상기 패치 전극과 상기 부착 패치 사이에 용량성 결합만이 여전히 존재한다. 역으로, 상기 부착 패치가 상기 중앙 패치 전극에 갈바닉적으로 접속되는 것 또는 상기 중앙 패치 전극으로부터 시작하는 것이 또한 가능하고, 예를 들어, 용량성 결합중에서 간격을 구비한 상기 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극 위에 하나의 주변 환형 또는 프레임-형태의 숄더 만이 제공되고 그리고 주변 환형 또는 프레임-형태의 숄더로 구성된다. 이러한 경우에서, 상기 부착 패치와 상기 환형 또는 프레임-형태의 전극 사이의 결합만이 존재한다.

본 발명에 따른 패치 안테나 어셈블리는, 종래의 알려진 패치 안테나 어셈블리들과 비교하여 생산 및 제조의 측면에서 매우 유리한 점에서 주로 구별된다.

본 발명의 추가적인 장점, 세부 사항들 및 피처들은 다음에 설정된 실시예들로부터 드러난다.

도 1은 패치 안테나 어셈블리의 발명에 따른 제1 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 2는 가장 상부의 부착 패치가 생략된 개략적인 평면도이다.
도 3은 패치 표면들 및 공급 라인에 대한 수직 단면도이다.
도 4는 패치 안테나 어셈블리에 대한 공진 주파수의 과정을 도시한다.
도 5는 상부 부착 패치의 개략적인 평면도에서의 수정된 실시예의 대응하는 도면이다.
도 6은 가장 상부의 부착 패치가 생략된 상기 패치 안테나 어셈블리의 대응하는 평면도이다.
도 7은 상기 패치 전극에 대한 그리고 상기 접지면과 상기 부착 패치 사이의 관통 접속을 통해 연장하는 면과 패치 표면들에 수직인 단면도이다.
도 8a 내지 8d은 패치 전극의 4개의 실시예들의 4개의 개략적인 평면도들이다.
도 9a 내지 9d는 돌출부들, 리세스들 또는 긴 슬롯을 포함하는 근본적으로 사각형 패치 전극의 4개의 다른 실시예들의 개략적인 평면도들이다.
도 10a 내지 10d는 돌출부들 또는 리세스들을 또한 포함하는 수정된 패치 전극의 4개의 다른 실시예들의 개략적인 평면도들이다.
도 11은 원형 또는 디스크 형태의 중앙 패치 전극과 상기 중앙 패치 전극을 둘러싸는 환형 또는 프레임 패치 전극을 포함하고 내부의 원형 및 외부의 사각형 경계 에지를 포함하는 멀티-패치 안테나 어셈블리의 개략적인 평면도이다.
도 12a 내지 12c는, 부착 패치가 환형 패치를 넘어 돌출하고, 내부 리세스들을 또는 주변 에지들로부터 안쪽으로 연장하는 리세스들을 구비할 수 있는 것을 나타내는 3개의 수정된 실시예들의 개략적인 평면도들이다.
도 13a 및 13b는 부착 패치가 서로 다른 기하학적 형태들을 가질 수 있는 것을 나타내는 2개의 수정된 실시예들의 개략적인 평면도들이다.
도 14a 및 16b는, 부착 패치가 여러 주변 또는 부분적으로 주변 에지 및 플랭크 부분들을 구비할 수 있고, 플랭크 부분 중 한 부분은 상기 기판에서 멀어지거나 상기 기판 쪽으로 향하도록 연장하고, 굽은 부분들을 구비할 수 있는 것을 나타내는 서로 다른 도면들이다.
도 17은 부착 패치가 특정 영역들에서 주변 방향으로 제공된 각진 숄더들을 구비할 수 있는 것을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 18a는 상기 부착 패치와 상기 부착 패치 아래의 패치 전극 사이의 유전체를 사용하는 수정된 실시예에 대한 개략적인 공간도이다.
도 18b는 도 18a에 도시된 실시예에 대한 개략적인 단면도이다.
도 19a 및 19b는, 중앙 패치 전극에 대한 또는 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극만이 여전히 제공되도록 부착 패치가 환형 또는 프레임-형태의 패치에 또는 중앙 패치 전극 중 하나에 갈바닉적으로 접속되는 2개의 개략적인 단면도들이다.

도 1 내지 3은 본 발명에 따른 제1 패치 안테나 어셈블리를 도시한다. 상기 도면들로부터, 상기 패치 안테나 어셈블리는 제1 패치 안테나 A를 포함하고, 상기 제1 패치 안테나 A는 유전체(5)의 상부면(5a) 상의 기판 또는 유전체(5) 상에 금속화 또는 금속성 표면을 갖고, 이에 의해 (송신 또는 수신을 하는) 패치 라디에이터(7)의 활성 패치 표면(7'), 즉, 전력이 공급되는 패치 표면(7)이 형성됨을 알 수 있다.

상기 상부면(5a)에 평행한, 상기 유전체(5)의 하부면(5b) 상에, 접지면(9)이 안테나 카운터포이즈(counterpoise)로서 제공된다. 공급 선로(11)는 상기 유전체(5) 내의 홀(5a)을 통해 제공되어, 특히 상기 유전체(5)의 상부면(5a) 및 하부면(5b)에 수직으로 가로질러 연장하고, 상기 공급 선로는 상기 기판(5)의 하부면(5b)으로부터 이후에 패치 전극(7)이라고도 언급되는 활성 패치 표면(7)까지 연장하며, 상기 공급 선로를 통해 패치 전극(7)에 전력이 공급된다.

도 2의 평면도에 도시된 실시예로부터, 상기 활성 패치 표면(7) 자체는 직사각형 특히 정사각형 형태이고, 2개의 대향하는 모서리들(13)에서 평판 에지(15)를 가지며, 이를 통해 상기 대향하는 모서리들에서 금속화된 패치 표면(7')이 절단되었음을 알 수 있다. 공급 점(11a)에서 패치 전극(7)에 접속되어 적절히 배치된 공급 선로(11)와 함께, 이와 같이 형성된 패치 안테나 A가 우측 또는 좌측으로 선회하는지 여부가 결정된다. 본 경우에서, 상기 어셈블리는, 바람직하게 2.32 GHz의 주파수에서 패치 라디에이터(7)가 좌측으로 선회하고, 즉, 좌측 선회 공진을 갖고, 이를 통해, 이러한 방식으로 형성된 패치 안테나 A는, SDARS에 따른 SDARS 표준 또는 시리우스XM 표준을 통해 위성 프로그램 방송을 수신할 수 있도록, 즉, 북미 지역의 경우와 같이 위성들을 통해 대응하는 라디오 프로그램 방송을 수신할 수 있도록 렌더링된다.

패치 전극(7)의 외주부(7a)는 비교적 짧은 간격(17)을 갖는 환형 또는 프레임-형태의 패치 표면(19')을 포함하는 환형 패치(19)에 의해 둘러싸이고, 이에 의해 제2 패치 안테나 B가 형성된다.

도시된 실시예에서, 상기 환형 패치(19)는 원칙적으로 직사각형 또는 정사각형 프레임으로서 형성되고, 또한 상기 패치 전극(7)의 평판 에지(15)(경사면(bevel))에 인접하는 직사각형이며(즉, 내부 경계선(19a)에 관련하여), 상기 내부 경계선(19a)은 상기에서 언급된 바람직하게 짧은 간격(17)을 갖게끔 내부 패치 전극 표면(7')의 주변 경계 에지(7a)에 인접한다. 환형 또는 프레임 패치(19)의 외부쪽의 대향하는 에지(19b)도 또한 원칙적으로 적어도 거의 직사각형 또는 정사각형이고, 2개의 대향하는 모서리들(19c)에서 대응하는 평판 에지들(21)을 포함하며, 이 모서리들에서 상기 패치 안테나 B의 표면이 제거되어 금속화되거나 금속 박판으로 구성되는 표면의 대응하는 재료가 드러난다.

환형 또는 프레임-형태의 환형-패치 전극 표면(19')을 포함하는 환형 또는 프레임 패치(19)는 패치 전극(7)과 동일한 방식으로 평탄한 금속화된 표면으로서 형성되고, 도시된 실시예에서, 상기 패치 안테나 B의 환형 패치 전극(19) 및 상기 제1 패치 안테나 A의 패치 전극(7)이 공통면 EP에 존재하도록 상기 환형 또는 프레임 패치(19)는 유전체(5)의 동일한 표면 또는 상부면(5a) 상에 위치된다.

부착 패치 표면(23')을 포함하는 부착 패치(23)로 알려진 것은 제3 패치로서 상기 공통면 EP 위에서 짧은 간격을 갖게 제공되며, 상기 부착 패치(23)는 도시된 실시예에서, 또한 평탄한 금속화된 표면 또는 층으로 형성되고, 상기 공통면 EP에 인접한 짧은 간격 D을 구비한 적어도 하나의 대응하는 표면을 포함한다.

양면이 접착성인, 즉, 절연체 또는 유전체의 형태인 층(25)을 개재함으로써, 상기 부착 패치(23)는 상기 패치 전극(7)과 상기 환형 패치 전극(19) 사이에 갈바닉(galvanic) 간격을 생성시킬 수 있고, 인접한 부착 패치(23)는 그에 평행하도록 연장한다.

상술한 접지면 또는 패치 표면들(7'), 또는 상기 환형 또는 프레임 패치(19) 뿐만 아니라 상기 부착 패치(23)는, 예를 들어, 적합한 금속층, 예를 들어 금속 박판 또는 막으로부터 구성될 수 있다. 다른 층들이 상기 유전체, 즉 상기 기판(5)에 접착될 수 있다. 상기 부착 패치(23)는, 예를 들어, 상기 패치 전극(7)과 상기 환형 패치(19)의 상부면에 접착될 수 있고, 양면이 접착성인 막에 의해 상기 기판(5)의 상부면(5a)의 나머지 부분들에 접착될 수 있다.

도면들로부터 또한 알 수 있는 것처럼, 전체 패치 안테나 어셈블리의 전체 종방향 및 횡방향의 연장은 상기 유전체의 상부면(5a) 상의 프레임 또는 환형 패치 안테나 B의 최대 종방향 및 횡방향 연장보다 상당히 더 크다. 이러한 경우에서, 도 1은 전체 패치 안테나 어셈블리의 투시도이고, 도 2는 부착 패치와 부착 패치를 부착하기 위해 사용될 수 있는 접착 막(25)이 제외된 제1 및 제2 패치 안테나들 A, B의 평면도이다.

도 3은 상기 패치 안테나 어셈블리 및 상기 공급 선로(11)에 대한 단면도이다.

그 크기면에서, 상기 전체 어셈블리는, 상기 유전체 또는 기판(5)이 각 측면에서 종방향 및 횡방향으로 프레임-형태 또는 환형 패치 전극(19)의 최대 종방향 그리고/또는 횡방향 연장 길이에 각각 적어도 10%를 초과하고, 바람직하게는 15%를 초과하고, 특히 20%를 초과하며, 50% 미만이고, 특히 40% 및 30% 및 25% 미만이다.

유전체(5)의 모서리 영역들은 곡선이지만, 이것은 필수적인 것은 아니다. 임의의 적합한 유전체, 예를 들어, 세라믹이 원칙적으로 가능하다.

이러한 구성으로 인해, 상기 패치 전극(7)은 갈바닉 파워 서플라이에 의해서 공급 점(11a)에서 전력이 공급받지만, 반대로 용량 전원 및 여기(excitation)일 수 있도 있다.

상술한 안테나 전원의 위치 및 대향의 모서리들에서 형성된 경사면 또는 평판 에지(15)는 방출되는 전자기장의 분극(polarisation)를 결정한다. 도시된 경우에서, 언급된 것처럼, 활성 패치 전극(7)은 특히 SDARS 또는 시리우스XM 서비스들에 대해 좌선회 분극(left-circularly polarised)된다.

제2 패치 안테나 B의 환형 패치 전극(19) 상에서 여기를 초래하도록, 부착 패치(23)(수동 패치 안테나 어셈블리)의 형태로 상술한 금속 부착물(metallic attachment)이 제공되고, 이 금속 부착물은 접착된 금속 박편 또는 막으로 구현될 수 있다.

따라서, 패치 전극(7) 및 부착 패치(23)는 평행판 축전지(plate capacitor)를 형성하고, 이에 의해 패치 전극(7)으로부터의 에너지가 부착 패치(23)를 통해 환형 패치 전극(19)에 전달될 수 있다.

이러한 경우에서, 부착 패치(23)의 패치 전극(7)의 표면 및 환형 패치(19)의 표면 및 상기 공통 면 EP와 부착 패치 어셈블리(23)에 대한 평면 EA 사이의 간격이 상술한 평행판 축전지의 커패시턴스를 결정한다. 상기 전자기장의 분극은 개별 경사면, 즉, 중앙 패치 전극(7) 상의 경사면 또는 평판 에지(15)의 배열 또는 제2 패치 안테나 어셈블리 B의 환형 또는 프레임 패치(19) 상의 경사면 또는 평판 에지(21)의 배열로부터 결정된다.

프레임-형태의 환형 패치 전극(19) 내에 위치되는 패치 전극(7) 상의 경사면 또는 평면 에지(15)로부터 90°만큼 오프셋되는 환형 패치 전극(19) 상에서 서로 90°만큼 오프셋되는 외부 경사면들 또는 평판 에지들(21)의 의해, 환형 패치 전극(21)은 내부 패치 전극과 반대 방향으로 선회 분극되고, 따라서, 이 경우에서는 우선회 분극되는 것이 확인된다. 따라서, 환형 패치 전극(21)은 이제 GPS(Global Positioing System)과 같은 위성 기반 시스템으로부터 대응하는 위치파악 데이터에 대해 적합하다.

전체 구성을 통해, 매우 압축되고 매우 작은 멀티-대역 패치 안테나 어셈블리가 생성되고, 상기 멀티-대역 패치 안테나 어셈블리는 2개의 서로 다른 주파수 대역들에서, 즉, 예를 들어 위성에 의해 각각 브로드캐스트되는 GPS 신호들 및 SDARS 프로그램들을 수신하도록 동작할 수 있다.

도 4를 참조하면, 이러한 경우에서, 예를 들어, 중앙 패치 안테나 A에 대한 그리고 환형 또는 프레임 패치 안테나 B에 대한 공진 주파수가 표시되는데, 예를 들어, GPS 안테나에 대한 1.575GHz의 공진 주파수는 "1"에서 표시되고, SDARS 안테나에 대한 2.332GHz(즉, 2,320 내지 2,345MHz의 범위)의 공진 주파수(중앙 주파수)는 "2"에서 표시되며, 이는 도 4의 그래프에서 각각 1 및 2로 마킹되는 점들로 도시되고 있다.

상술한 멀티-대역 패치 안테나의 치수들은 물론 변할 수 있다. 예를 들어, 패치 안테나는, 기판에 대하여, 바람직하게는 20mm와 40mm 사이의, 특히 대략 30 mm의 종방향 및 횡방향 연장을 가질 수 있다. 상기 기판 높이는, 예를 들어, 2mm와 6mm 사이, 특히 3mm와 5mm 사이에서 변할 수 있고, 바람직하게는 대략 4mm이다.

상기 중앙 패치 자체, 즉, 상기 패치 전극 표면(7')은 종방향 및 횡방향으로 15mm 내지 30mm, 특히, 18mm와 25mm 사이일 수 있다.

상기 중앙 패치 자체에 접속된 링은, 예를 들어, 종방향 및 횡방향에서 중앙 패치 전극(7)의 외부 치수들보다 약 50% 더 큰 외부 치수들을 가질 수 있다. 그와 같은 값들은, 예를 들어, 내부 패치 전극의 크기, 특히, 환형 패치의 내부 경계 에지에 따라 변할 수 있고, 20mm와 30mm 사이, 특히 약 25mm일 수 있는 반면에, 외부 경계 에지는 종방향 및 횡방향에서, 바람직하게 25mm와 35mm 사이, 특히 약 30mm일 수 있다. 상기 배열은 일반적으로, 중앙 패치 전극(7)과 환형 또는 프레임 패치(19) 사이의 간격이 바람직하게 0.5mm와 4mm 사이, 특히 1mm와 3mm 사이, 더 바람직하게는 1.5mm와 2.5mm 사이에서 변하고, 예를 들어, 약 2mm가 되도록 한다.

패치 전극(23)은, 바람직하게, 적어도 제2 패치 안테나(7)의 환형 또는 프레임 패치(19)의 외부 경계 에지(19b)까지 도달하도록 치수가 결정되어야 한다. 하지만, 바람직한 종방향 및 횡방향 연장은 더 크다. 상기 부착 패치(23)는, 종방향 및 횡방향에서, 기판, 즉, 유전체(5)의 종방향 및 횡방향의 치수들에 거의 대응하도록 치수가 결정된다. 그럼에도 불구하고, 부착 패치(23)는 또한 상기 기판을 넘어 돌출될 수 있다. 기판(5)은 임의의 재료로 만들어질 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 2와 30사이, 특히 5와 25 사이의 치수를 갖는 기판이 유리한 것으로 증명된다. 도시된 실시예에서, 부착 패치(23)는 또한 상기 유전체의 표면 측면 영역(5c)과 겹치고, 패치 안테나 A 또는 프레임 패치 안테나 B와는 겹치지 않는다.

이하에서, 원칙적으로 제1 실시예에 따른 구성과 유사한 도 5 내지 7에 따른 수정된 실시예가 참조된다.

상술된 실시예와 도 5 내지 7에 따른 실시예의 차이점은, 환형 패치 전극(19)에서의 분극의 발생이 서로 다른 방식으로 결정된다는 점이다.

이러한 버전에서, 갈바닉 관통 접속(galvanic through-connection)이 또한, 예를 들어, 선 배열(27)의 형태로 제공되고, 상기 선 배열은 접지면(9)(안테나 카운터 포이즈 표면)과 부착 패치(23) 사이의 갈바닉 접속을 야기한다. 이러한 관통-접속 또는 회선 접속(27)은, 하지만, 패치 전극(7) 자체에 전기적으로(갈바닉적으로) 접속되지 않고, 대신 27a에서 부착 패치(23)에 접속된다.

도 6의 평면도로부터 알 수 있듯이, 바람직하게, 관통 접속(27)의 위치 및 배열은 또한 유전체(5)의 상부면(5a) 및 하부면(5b)에 수직으로 연장하고 그에 따라 상기 패치 전극(7), 환형 패치 전극(19) 및 부착 패치 표면(23)에 수직으로 연장한다. 이러한 배열에 따라, 상기 관통 접속(27)의 공급점(27a)은 분명하게 중심 축 X 부근에서 공급 선로(11)로부터 90°만큼 오프셋되고, 상기 중심 축 X는 또한 상술한 전극 표면들에 수직으로 연장하고, 따라서 바람직하게 공급 선로(11)에 평행하게 된다.

따라서, 이러한 실시예에서, 서로 180°만큼 오프셋되도록 외부 모서리들(19b)에 제공되는 평판 에지들 또는 경사면들(21)은 동일한 인접 모서리 영역에서 배열되고 제공될 수 있고, 동일한 인접 모서리 영역에서, 내부 패치 전극(7)의 경사면들의 평판 에지들이 종료된다.

상기 중심 축 부근에서 90°만큼 오프셋되는 상술한 공급 점들(73a, 73b) 대신에, 다른 위상 시프트는, 특히 위상 시프터 배선들이 대응하는 위상 시프트에 대해 적용되면, 상기 공급 점들에 대해 제공될 수 있다. 이 점에서, 원칙적으로 알려진 측정들 및 솔루션들이 참조된다.

따라서, 상술한 실시예들은, 상기 안테나 어셈블리는 중앙 패치과 상기 중앙 패치 주변의 환형 또는 프레임 패치를 사용하여 대향적으로 선회 분극된 전자기파들 수신 그리고/또는 송신할 수 있다. 이러한 경우에서, 송신 동안, 전력은 바람직하게 단일 공급 선로를 통해 공급되고, 상기 공급 선로 통해, 전력이 패치 안테나 A의 패치 표면(7')을 통해 공급된다. 상기 환형 또는 프레임 패치에 (용량성 결합에 의해) 부착 패치(23)를 통해 그리고/또는 환형 또는 프레임-형태의 패치(19)의 개별 전원에 의해, 바람직하게는 위상 시프터 배선들을 통해 전력이 공급된다. 전자기파들이 수신되면, 바람직하게는 다운스트림 전자들의 공통 공급 배선(11)을 통해 2개의 상호적으로 오프셋되는 주파수 대역들에 공급된다. 후자의 실시예의 경우에서, 수신된 신호들은 환형 또는 프레임-형태의 패치(19)로부터 부착 패치의 용량성 결합을 통해 중앙 패치 전극(7)으로 공급되고, 상기 공급 선로(11) 및 공급 점(75)을 통해, 다운스트림 전자들에 대한 공급 선로(11)의 하단부에서 제공된다. 송신 동작에서, 전력은 역 방식으로 공급된다. 중앙 패치(7) 및 환형 또는 프레임-형태 패치(환형 패치 전극)(19)는 바람직하게 적어도 실질적으로 동일평면이고, 상기 기판 또는 패치 평면(7)의 면 그리고/또는 패치 평면(7)의 상부면 또는 하부면을 수직으로 통과하는 중심 축 X와 중심이 같다.

상술한 실시예들을 참조하여, 빔 형성없는 변형은 도 1 내지 4에 따라서 서술되고, 빔 형성을 갖는 변형은 도 5 내지 7에 따라 서술된다.

도 1 내지 4에 따른 제1 변형예에서, 상기에서 언급된 것처럼, 패치 전극(7)은 갈바닉 전원(공급 선로(11))에 의해 여기되고, 상기 전력이 용량적으로 공급되는 것이 가능하다. 전자기파들을 수신할 때, 상기 수신된 신호는 상기 패치 전극(7)으로부터 이러한 수단을 통해 상기 공급 선로(11)로 전달된다. 안테나 전원의 위치 및 상기 위상은 방사되거나 수신된 전자기장의 분극을 결정한다. 언급된 실시예에서, 상기 패치 전극(7)은 좌선회 분극된다(시리우스/XM 서비스들). 상기 환형 또는 프레임 전극(19)을 여기하기 위해, 상기에서 언급된 부착 패치(23) 형태의 금속 부착물이 요구되고, 바람직하게 이 금속 부착물은 접착된 금속 박편 또는 막으로 구현될 수 있다.

상기 중앙 패치, 즉, 패치 전극(7) 및 부착 전극(23)은 평행판 축전지를 형성하고, 이를 통해 에너지는 송신하는 경우에 또는 역으로 수신하는 경우에 상기 패치 표면(패치 전극)(7)으로부터 상기 링으로 송신될 수 있다. 커패시턴스는 표면 및 간격에 의해 결정된다. 상기 분극은 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극(19)의 위상에 의해 결정될 수 있다. 언급된 상기 실시예들에서, 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극(19)은 (예를 들어 GPS 서비스들에 대해) 우선회 분극된다.

도 5 내지 7에 따른 제2 변형에서, 상술한 실시예들에 기반한 동작 원리가 원칙적으로 사용된다. 하지만, 도 1 내지 4에 따른 상기 실시예들로부터의 차이는 환형 또는 프레임-형태의 패치(19)에서의 분극의 발생이다. 도 5 내지 7에 따른 변형에서, 우선회 분극(right-circular polarisation)이 특히 부착 패치(23)와 접지(9) 사이의 갈바닉 관통 접속을 사용하여 생성되고, 이는 패치 표면(7')에 접속되지 않는다. 상기 관통 접속(27)의 위치는 이 경우에서 결정적인 팩터로서, 상기 관통 접속(27)은 공급 선로(11)로부터 90°만큼 오프셋되거나 실질적으로 90°만큼 오프셋되어야 한다. 또한, 상기 관통 접속(27)은 빔 형성을 야기하고, 이를 통해 이득 로브(gain lobe)는 몇 도만큼 회전된다.

이후의 도면들 8a 내지 10d는, 환형 패치 전극(19) 내에 위치되는 패치 전극(7)이 어떻게 형성되고 구성될 수 있는지를 개략적인 평면도에서 도시한다. 상기 예들은 대향의 모서리 영역들 상의 평판 에지들을 도시할 뿐 아니라, 바람직하게 각 리세스(angular recesses)(15a), 대향 측 스트립들 상의 종방향 리세스(longitudinal recesses), 패치 전극 표면(7)의 종방향 측 및 경계 에지 상의 직사각형으로 돌출한 부분들 또는 모서리 영역들에서 대각선으로 돌출한 부분들을 도시한다. 예를 들어, 2개의 대향하는 측면 경계들에 수직으로 또는 가급적 정사각형 패치 전극 표면(7)의 대각선 방향으로 연장하는 대응하는 리세스들 및 길게 연장된 슬롯 리세스들이 또한 가능하다.

또한, X축 및 Y축은, 패치 전극 표면(7', 19')이 위치되는 평면 EP에서 서로 수직으로 표시된다. 예를 들어, 도 8a은 제1 패치 안테나 A의 패치 전극(7)의 평면도로서, 패치 전극(7)은 원칙적으로 환형 또는 디스크-형태이고, 상기 패치 전극(7) 상에 상호 90°만큼 오프셋되는 2개의 공급점들 F1 및 F2가 표시되고, 상기 공급점들을 통해 전력이 상호 90°만큼 오프셋되는 방식으로 공급될 수 있고, 이에 의해 선회 분극된 전자기파가 생성된다.

도 8b는 패치 전극(7)의 대응하는 예시적인 구성을 정사각형의 평면도로 도시하고, 상기 패치 전극(7)은 2개의 공급점들 F1 및 F2를 포함한다. 즉, 이전의 실시예들과 달리, 상기 패치 전극(7)은 각각의 공급점들에서 일반적으로 상호 평행한 공급 선로(11)에 의해 갈바닉적으로 또는 용량적으로 접속된다. 상술한 실시예에서, 제2 공급 라인에 상기 제1 공급 라인과 유사한 방식으로 전력이 공급된다.

도 8c 및 8d에 따른 변형들은, 도 8c 및 8d에 따라 선택된 평면도의 공급점 F에서 하나의 공급 선로(11)를 통해서만 각각의 패치 전극들(7)에 전력이 공급되는 대응하는 실시예를 나타내고, 공급점 F는 45°만큼, 구체적으로 서로 180°로 대향인 리세스들(15a) 또는 평판 에지들(15)에 접속하는 라인에 대하여 45°만큼 회전된다.

따라서, 이러한 점에서, 본 실시예 및 다음 실시예들에서, 기준은 중심점 Z가 되고, 상기 중심점으로부터 패치 전극(7) 상의 돌출부들 또는 평판 에지들 쪽으로의 방향이 결정되며, 돌출부들 또는 평판 에지들로부터 45°만큼 벗어나고 관련된 공급점 F로 이어지는 방향이 결정된다.

대응하는 변형들이, 예를 들어, 도 9a 내지 9b에서 또한 도시되고, 이러한 도 9a 내지 9b은 모두 하나의 공급 선로로만 동작되고, 이 하나의 공급 선로는 공급점 F에서 중앙 패치 전극(7)에 갈바닉적으로 또는 용량적으로 전기 접속된다.

도 9a에 따른 변형에서, 정사각형 리세스(15a)는 대각선 평판 에지 대신에 모서리 영역에 제공된다.

도 9b에 따른 변형에서, 돌출 형태 또는 직사각형 연장(15c)은 모서리 영역, 즉, 모서리 상에 제공된다.

도 9c는 슬롯-형태, 특히, 직사각형 리세스(15d)를 도시하고, 상기 직사각형 리세스(15d)는 대각선 방향으로 연장하는 길이의 부분 위의 패치 전극 표면(7')에 배열된다.

도 10a에 따른 변형에서, 스트립 형태의 연장(15e)은 직사각형 또는 정사각형 패치 전극의 종방향 에지에 대향하여 제공되고, 이를 통한 결정이 또한 분극 방향에서 일어나고, 동시에 하나의 공급 선로의 위치를 고려하며, 결과적으로 공급점 F에서 패치 전극(7)에 갈바닉적으로 또는 용량적으로 접속된다.

도 10b에 따른 변형에서, 돌출 형태의 방식으로 또는 직사각형으로 돌출하는 연장부(15f)는 종방향 에지 상에 제공되고, 패치 전극(7)의 종방향 에지의 길의 일부 위에서만 연장한다.

도 10c에 따른 변형에서, 슬롯 형태의 리세스(15d)가 이 경우에서는 대각선 방향으로 배향되기보다는 직사각형 또는 정사각형 패치 안테나 어셈블리의 2개의 대향하는 평행한 경계 에지들에 각각 수직으로 또는 평행하도록 또한 제공된다.

도 10d에 따른 변형은, 안쪽을 가리키는 돌기 형태 또는 직사각형 리세스(15g)가 2개의 대향하는 경계 에지들에 제공되고, 이를 통해 상기 하나의 공급 선로와 함께 중앙 패치 전극(7)의 분극 방향을 결정한다.

도 11은 멀티-패치 안테나 어셈블리의 수정된 실시예를 평면도로 도시하고, 구체적으로 이러한 실시예는 원칙적으로 원형 또는 디스크형태인 패치 안테나 A를 갖고, 도 8a 또는 8c에 따른 변형으로서 설계될 수 있다.

더욱이, 패치 전극(7) 주위의 환형 또는 프레임 패치 안테나 B는 이 실시예에서 표시되고, 내측에 유사한 원형 부분 및 외측에 직사각형 또는 원칙적으로 정사각형인 경계선을 갖고, 사기 경계선상에 유사한 대응하는 리세스들 또는 경사면들이 중앙 패치 전극(7)에 대향하여 선회하는 전자기파를 발생시키도록 형성된다.

도 8b에 따른 실시예에 더하여, 도 11은 상기 패치 전극(7) 및 패치 전극(7) 주변의 환형 전극(19)이 부착 패치(23) 아래에서 형성될 수 있는 방법을 개략적으로 도시한다. 이러한 변형에서, 거의 원형 또는 디스크 형태의 패치 전극(7)을 사용하여, 좁은 환형 간격(17)은 바람직하게 중앙 패치 전극(7)과 환형 전극(19) 사이에 형성되고, 그에 따라 내측에 원형 경계 에지(19a)를 갖는다. 반대로, 외부 경계 에지(19b)는 거의 직사각형 또는 정사각형이 될 수 있고, 대응하는 평판 에지들 또는 경사면들(21)은 대향적으로 선회 분극 파를 결정하기 위해 180°만큼 오프셋되도록 제공되고 있다.

도 12a 내지 12c는, 부착 패치(23), 즉, 부착 패치 표면(23')이 어떻게 설계되고 그리고/또는 치수가 결정되는지를 도시한다. 도 12a는, 부착 패치(23), 즉, 부착 패치 표면(23')이 그 아래 위치되는 환형 또는 프레임-형태의 패치(19)의 경계선을 넘어, 측면으로, 즉, 평면도에서 종방향 및 횡방향 둘 다의 측면으로 돌출, 즉, 튀어나올 수 있다. 부착 패치(23')의 종방향 및 횡방향이 부착 패치(23') 아래에 위치되는 환형 패치 전극(19), 즉, 환형 패치 전극 표면(19')의 최대 종방향 및 횡방향 연장에 적어도 대응하는 것이 바람직하게 제공된다.

도 12b는, 부착 패치 표면(23')이 또한 천공(perforate)될 수 있음을 개략적으로 도시한다. 이 실시예는 바람직하게 부착 패치(23)의 중앙에 있는 중심 구멍(41)(본 예에서는 원형의 구멍)을 도시한다. 하지만, 하나를 넘는 구멍이 부착 패치에 제공될 수 있고, 이러한 구멍들은 다른 위치들에 형성된다. 이러한 구멍들의 형태 및 크기는 변할 수 있다.

도 12c는, 추가로, 부착 패치 전극(23)의 모서리 영역들에 또한 형성된 경사면들(23), 측면 경계면들로부터 안쪽으로 연장하는 슬롯들(45) 또는 곡선의 리세스들이 제공될 수 있는 평면도로서, 상기 경사면들(23), 슬롯들(45) 및 리세스들은 그 아래에 위치된 환형 또는 프레임 패치(19) 또는 그 일부분을 볼 수 있을 정도로 안쪽으로 돌출되는 것을 개략적으로 도시한다.

도 13a 및 13b는, 부착 패치(23)의 형태가 반드시 직사각형 또는 정사각형 구조로 제한되지 않고, 원형 또는 다각형 구조, 바람직하게는 도 13b의 개략적인 평면도에서 볼 수 있는 것처럼 정다각형 구조가 또한 제공될 수 있다.

도 14a 및 14b는, 부착 패치(23)에 부착 패치 플랭크들(123)이 또한 제공될 수 있는 개략도로서, 상기 부착 패치 플랭크들(123)은 전체 주변 에지 위에 또는 주변 에지 일부분에 형성되고, 상기 부착 패치 플랭크들(123)의 일부가 (도 14b 처럼) 그 아래 위치된 기판(유전체)(5)으로부터 멀어지도록 연장되거나 상기 부착 패치 플랭크들(123)의 일부가 도 14a에서 도시된 것처럼 상기 기판 쪽으로 향하는 것을 도시한다.

도 15a 및 도 15b에 따른 변형에서, 상기 플랭크(123)는 상부면에 수직으로 연장하거나 상기 패치 표면(7')으로부터 수직으로 멀어지도록 되고 또는, 도 15b에서, 패치 표면(7) 및 유전체의 상부면(5a)의 표면 쪽으로 연장한다.

도 16a 및 도 16b에 따른 실시예에서, 부착 패치는 전체 주변부 위에 또는 주변부의 일부분에 각진 에지(123)를 구비하고, 이러한 에지는 상기 기판 또는 유전체(5)로부터 연장하는 계단식 숄더(stepped shoulder)의 형태로 제공되며, 도 16b에 따른 변형에서, 기판 및 패치 표면(7) 쪽으로 연장하는 계단식 형태의 숄더가 제공된다.

도 17은 개략적인 공간도로서, 부착 패치가 일반적으로 횡으로 굽은 에지 부분(12)을 구비하는 것뿐 아니라, 예를 들어, 후크, 브래킷 등의 형태인 복수의 개별 또는 별개의 밴드들(123')이 제공될 수 있고, 각진 부분(123')은 패치 표면(7') 자체로부터 연장하는 반면, 이어지는 다른 각진 부분(123b)은, 예를 들어, 패치 전극(7)과 평행하게 겹치도록, 패치 전극(7) 쪽으로 연장하는 것을 도시한다.

도 18a에 따른 개략적인 공간도 및 도 18b에 따른 개략적인 공간도 또는 단면도는, 다른 유전체(47)가 부착 패치(23)와 상기 유전체(5) 사이에 제공될 수 있고, 상기 유전체(5)는 바람직하게 세라믹으로 구성되고, 상기 유전체의 상부면(5a) 상에 형성되는 패치 표면(7) 및 다른 유전체의 상부면 상의 패치 표면(7')을 둘러싸는 환형 또는 프레임 패치(19)를 포함하고, 상기 부착 패치(23)는 배열되고 선택적으로 유지된다.

즉, 부착 패치(23)와 부착 패치 아래의 패치 표면(7) 사이의 공간 및 상기 패치 표면을 둘러싸는 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극(19)은 추가적인 유전체(47), 즉, 대응하는 유전체 층(47)의 전체 높이 또는 높이의 일부로 채워진다. 이러한 중간의 공간은 또한 이러한 타입의 유전체(47)로 부분들이 채워진다. 유전층(47)은, 예를 들어, 막(예를 들어, 양면 모두가 접착성이 있는 막의 형태)으로 구성되거나 막을 포함한다.

도시된 실시예에서, 추가된 유전체(47)는, 하지만, 주변 에지 상에만 형성되고, 이러한 경우에서, 표면 부분(5c)의 하부 유전체 상에 위치되고, 상기 하부 유전체 상에 견고하게 접속되는데, 예를 들어, 하부 유전체 상에 결합되거나 통합되도록 형성되며, 중앙 패치(7) 또는 프레임 패치(19) 어느 것도 상기 유전체에 형성되지 않는다. 이러한 경우에서, 추가된 유전체(47)는 실제로 프레임-형태이지만 프레임 패치(19) 및 또한 중앙 패치(7)의 적어도 일부가 겹치는 임의의 수정이 행해질 수 있다.

최종적으로, 도 19a 및 도 19b는 추가적인 수정을 도시한다.

도 19a는 부착 패치(23)가 바람직하게 전체 주변부 상에 또는 주변부 일부에 에지 부분(23a)을 구비하고, 이를 통해, 부착 패치는 선택적으로 환형 또는 프레임 패치(19)와 대향하여 유지될 수 있음을 개략적인 단면도로 도시한다. 이 경우에서, 용량성 결합만이 상기 중앙에서 제공된 패치 전극(7)과 부착 패치(23) 사이에서 여전히 제공되도록, 주변 에지(23a)는 환형 또는 프레임-형태의 패치(19)에 갈바닉적으로 접속된다.

도 19b의 변형에서, 상기 접속은 도 19a에 따른 변형에 관하여 유효하게 반전된다. 도 19b에 따른 실시예에서, 부착 패치(23)는 중앙 패치 전극(7)에 갈바닉적으로 접속된다.

도시된 변형에서, 이러한 경우에, 상기 부착 패치는 중앙 패치(7)의 면에 비해 높은 환형 또는 프레임-형태의 부분(23b)의 일부 영역에만 제공되고, 각진 부분(23c)을 통해 상기 환형 또는 프레임-형태의 부착 패치(23)와 상기 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극(19) 사이의 용량성 결합만이 유지된다. 이러한 경우에서, 상기 부착 패치(23)는 각진 숄더(23c) 내에 제공된 기저 부분을 포함하는 연속되는 금속 박편으로 형성될 수 있고, 상기 기저 부분은 전체 표면 위의 패치 전극 A에 갈바닉적으로 접속된다. 여기에서, 도 19a에 따른 실시예로서, 부착 패치(23)은 따라서 구멍이 나고 접혀진 금속 박편으로서 형성될 수 있고, 이와 관련하여 지지대로서 기능을 한다.

Claims

패치 안테나 어셈블리로서,
- 패치 안테나(A)가 제공되고,
- 상기 패치 안테나(A)는 길이, 너비 및 높이를 갖는 유전체(5)를 포함하고,
- 상기 유전체(5)의 상부면(5a) 상에, 패치 전극(7)이 패치 전극 표면(7')에 제공되고,
- 상기 유전체(5)의 하부면(5b) 상에, 접지면(9)이 바람직하게 제공되고,
- 상기 패치 전극(7)은 적어도 하나의 공급 선로(11)를 통해 갈바닉적으로(galvanically) 또는 용량적으로(capacitively) 전력을 공급받고,
- 길이 및 너비의 방향으로, 상기 유전체(5)는 상기 유전체(5)의 상부면(5a) 상에 위치되는 상기 패치 전극 표면(7')의 길이 및 너비의 연장(extension)보다 크고,
- 환형 또는 프레임 패치 전극(19)에 의해 둘러싸이도록 상기 패치 전극 표면(7')이 제공되어, 환형 패치 안테나(annular patch antenna)(B)가 형성되고,
- 상기 패치 전극 표면(7')과 상기 패치 전극 표면(7')을 둘러싸는 환형 또는 프레임 패치 전극(19) 사이에서, 갈바닉 분리(galvanic separation)을 위한 공간 또는 간격(19)이 제공되고,
- 상기 패치 전극(7)은 좌선회 또는 우선회 분극된(left- or right-circularly polarised) 전자기파를 발생시키거나 수신할 수 있도록 설계되고 그리고/또는 전력을 공급받고,
- 상기 패치 전극(7)을 둘러싸는 상기 환형 패치 전극(19)은 대향하게(oppositely) 분극된 전자기파들을 송신하고 그리고/또는 수신할 수 있도록 설계되고,
- 부착 패치(23)가 제공되고,
- 상기 부착 패치(23)는, 상기 패치 전극 표면(7')으로부터의 간격 및 상기 환형 또는 프레임 패치 전극(19')으로부터의 간격을 갖도록 상기 유전체(5)와 대향하도록 배열되고,
- 종방향 및 횡방향으로, 상기 부착 패치(23)는, 상기 부착 패치(23)가 상기 패치 전극 표면(7') 및 상기 프레임 패치 전극 표면(19') 둘 다를 적어도 일부 커버하도록 연장하는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 패치 전극 표면(7') 및 상기 환형 패치 전극 표면(19')은 공통면(EP)에 있는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
한편으로는 상기 패치 전극 표면(7')과 상기 환형 또는 프레임 패치 전극 표면(19') 사이에 그리고 다른 한편으로는 상기 패치 전극 표면(7')과 상기 부착 패치(23) 사이에 막(film)이 배열되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 대향하는 모서리 영역들에서, 상기 패치 전극(7)은 평판 에지 또는 경사면(15), 적어도 하나의 모서리 영역(13)에서 만들어지는 각진 리세스(15a, 15b), 상기 모서리 영역(13)에서 대각선으로 돌출하는 연장부(15c), 그리고/또는 평면도 상에서 대각선으로 연장하는 슬롯형 또는 바람직하게는 직사각형 리세스(15d)를 구비하고, 상기 패치 전극은 공급 선로(11)를 통해 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 전극(7)은, 하나의 측부에서, 전체 길이 만큼 또는 상기 전체 길이의 오직 일부 만큼만 돌출하는 부분(15e, 15f), 하나 이상의 측부들에서, 안쪽으로 연장하는 리세스(15a), 바람직하게는 직사각형 리세스(15g) 그리고/또는 긴 슬롯(enlongate slot), 바람직하게는 상기 패치 전극 표면(7')의 내부 영역의 직사각형의 긴 슬롯(15h)을 포함하고, 상기 패치 전극(7)은 공급 선로(11)를 통해 전력을 공급 받는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제4항 또는 제5항에 있어서,
하나의 공급 선로(11)의 공급점(F; feed-in point)은, 중심점(Z)에서 상기 패치 전극(7)의 중앙을 통과하는 축에 기초한 상기 패치 전극(7)의 평면도에서, 상기 중심점(Z)을 통해 연장하는 방향 벡터에 대해 45°만큼 회전되고 리세스 또는 돌출하는 연장부(15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15h)쪽으로 배향되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 전극(7)은 90°만큼 오프셋되는 2개의 공급 선로들(11, 11')를 통해 전력을 공급받고, 상기 공급 선로들의 공급점들(11a, 11'a)은 분극 평면들의 영역에 있는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
갈바닉 관통 접속(galvanic through-connection)(27)은 상기 유전체(5)의 하부면(5b)에 제공되는 접지면(9)과 상기 부착 패치(23) 사이의 상기 유전체(5)를 통해 제공되고, 상기 패치 전극(7)으로부터 갈바닉적으로 분리되고, 상기 관통 접속(27)의 공급점(27a)은 상기 패치 전극(7) 그리고/또는 상기 부착 패치(23) 그리고/또는 상기 유전체(5)의 중심점(M)에 기초한 상기 부착 패치(23)의 평면도에서 상기 패치 전극(7) 상의 상기 공급 라인(11)의 공급점(11a, F)으로부터 90°만큼 오프셋 되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 전극(7)은 좌선회 분극된(left-circularly polarised) 전자기파들을 송신 또는 수신하도록 설계되고, 상기 패치 전극(7)을 둘러싸는 상기 환형 또는 프레임 패치 전극(19)은 우선회 분극된 파들을 송신 또는 수신하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 전극(7)은 SDARS 또는 시리우스XM 서비스들을 수신하는 공진 주파수를 갖고, 상기 프레임-형태 또는 환형의 패치 전극(19')은 안테나로서, 정지궤도 위성 신호들을, 특히, GPS 위성 신호들을 수신하는 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환형의 또는 프레임 패치 전극(19)은 내부 경계 에지(19a)를 갖고, 상기 내부 경계 에지(19a)는 바깥쪽을 가리키는 상기 패치 전극(7)의 경계 에지(7a)에 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환형의 또는 프레임-형태의 패치 전극(19)은 외부 경계 에지(19b)를 갖고, 상기 외부 경계 에지(19b)는 직사각형 또는 정사각형이거나 실질적으로 직사각형 또는 정사각형인 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 전극(7)은 상기 패치 전극(7)에 갈바닉적으로 또는 용량적으로 접속되는 공급 선로(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 전극(7)은 2개의 공급 선로들(11)을 통해 전력을 공급받고, 상기 공급 선로들의 공급점들(F1, F2)은 상기 패치 전극(7)의 평면도에서 90°만큼 상호 오프셋되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는 전기적으로 도전층, 금속 박편 또는 전기적으로 도전막으로 설계되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는, 상기 패치 전극(7)과 상기 패치 전극(7)을 둘러싸는 상기 프레임-형태 또는 환형 패치 전극(19)과 겹치도록 양면이 접착성인 접착막에 의해 상기 기판(5)의 상부면(5a)에 접착되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판(5)은 종방향 및 횡방향으로 상기 프레임-형태 또는 환형 패치 전극(19)을 넘어, 구체적으로 각 면에서 상기 프레임-형태 또는 환형 패치 전극(19)의 최대 종방향 및 횡방향 연장 길이의 각각 적어도 10%, 바람직하게는 15% 이상, 특히 20% 이상, 그리고 50% 미만, 특히 40% 및 30% 및 25% 미만으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는 90% 이상, 특히 95% 이상으로 상기 기판(5)의 상부면(5a)과 겹치고, 바람직하게는, 상기 기판(5)의 상부면 전체와 겹치는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
접지면 표면 또는 카운터포이즈 표면(counterpoise surface)은 상기 기판(5)의 하부면(5b) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)의 종방향 및 횡방향 연장은 적어도 상기 부착 패치(23) 아래에 위치되는 상기 패치 전극(7)의 종방향 및 횡방향 연장에 대응하는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는 상기 부착 패치 표면(23') 내의 적어도 하나의 개구 또는 리세스(41) 그리고/또는 상기 주변 에지로부터 안쪽으로 연장하는 리세스(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는 평면도에서 원형, 정사각형, 직사각형 또는 특히 정다각형 형태인 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는 주변 에지 전체에 또는 주변 에지 일부에 부착 패치 플랭크들(123)을 구비하고, 상기 부착 패치 플랭크의 적어도 일부는 상기 패치 전극 표면(7')의 수직으로 연장하도록 배향되고 그리고/또는 상기 부착 패치(23)는 계단식 형태 또는 환형 돌출부들을 구비하고, 상기 돌출부들의 적어도 일부가 상기 패치 전극(7)으로부터 멀어지거나 상기 돌출부들의 적어도 일부가 상기 패치 전극 표면(7') 쪽으로 연장하도록 배향되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
유전체(47)가 상기 패치 전극(7)과 상기 부착 패치(23) 사이에 제공되고, 예를 들어, 막의 형태, 특히, 양쪽 면들이 접착성인 막의 형태로, 바람직하게, 플라스틱 재료 또는 세라믹으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는, 용량성 결합이 상기 부착 패치(23)와 상기 패치 전극(7) 사이에만 제공되도록 바람직하게 주변부 전체 또는 주변부 일부에 제공되는 측면 부분(23a)을 통해 환형 또는 프레임-형태의 패치 전극(19)에 갈바닉적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 패치(23)는, 용량성 결합이 상기 부착 패치(23)와 상기 환형 또는 프레임-형태 패치 전극(19) 사이에만 제공되도록 상기 패치 전극(7)에 갈바닉적으로 접속되고 그리고/또는 상기 패치 전극(7)으로부터 계단식 숄더 또는 비스듬히 연장되는 플랜지(23c)를 통해 상기 패치 전극(7)으로부터 오프셋되는 상기 부착 패치(23)로 변환되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 어셈블리.