KR20150143820A - 접시-형태의 요소, 접시-형태의 요소를 포함하는 안테나 및 접시-형태의 요소를 제공하는 방법 - Google Patents

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크리스티안 스퇴트러프
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트라네 앤드 트라네 아/에스
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Abstract

정보를 수신하고 그리고/또는 전송하기 위해 안테나에서 사용하는, 파라볼라와 같은 접시-형태의 요소(10)로서, 제1 측면, 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면, 그리고 제1 외각 림 부분(outer rim portion)(12')을 갖는 접시-형태의 부분(12)과; 그리고 상기 접시-형태의 부분의 상기 대향하는 제2 측면에 부착된 링-형태의 부분(14)을 포함하고, 상기 링-형태의 부분은 상기 제2 측면의 미리결정된 영역에 부착되고, 상기 미리결정된 영역은, 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 25% 미만으로 연장한다. 상기 접시-형태의 부분은, 상기 링-형태의 부분이 상기 접시-형태의 부분에 접착되는 동안 요구되는 형태로 만들어질 수 있다.

Description

접시-형태의 요소, 접시-형태의 요소를 포함하는 안테나 및 접시-형태의 요소를 제공하는 방법{A DISH-SHAPED ELEMENT, AN ANTENNA COMPRISING THE DISH-SHAPED ELEMENT AND A METHOD OF PROVIDING A DISH-SHAPED ELEMENT}
본 발명은, 안테나에서 사용을 위한 파라볼릭 반사기 또는 예를 들어, 다수의 방사 이미터들 또는 수신기들이 제공되는 디스크와 같은 보강된 접시-형태의 요소에 관한 것이다.
그와 같은 파라볼릭 반사기들 또는 평면 기판들에 관한 문제는, 반사기에 의해 반사되거나 2개의 수신기들에 의해 수신되는 방사의 경로 길이에서의 차이가 반사된 방사 및/또는 출력된 신호에 유해한 효과를 제공할 수 있기에 치수의 안정성이 중요하다. 일반적으로, 파장이 낮을수록, 수용가능한 치수의 편차들은 더 작아질 것이다.
이러한 문제점은 특히, 반사기/기판의 방향이 회전가능하게끔 요구되는 지향성 시스템들에서 사용하기 위한 반사기들 또는 수신기들/전송기들에서 나타내어지는 바, 이는 상기 반사기/기판이 가볍고 컴팩트하며 또한 치수적으로도 안정된 것을 요구하기 때문이다. 따라서, 치수적인 안정성을 보장하기 위해 반사기/기판의 후면에 큰 스캐폴드(scaffold)를 제공하는 것은 바람직하지 않다.
제1 양상에서, 본 발명은 정보를 수신하고 그리고/또는 전송하기 위해 안테나에서 사용하는 접시-형태의 요소에 관한 것으로, 상기 요소는: 제1 측면, 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면, 그리고 제1 외각 림 부분(outer rim portion)을 갖는 접시-형태의 부분과; 그리고 상기 접시-형태의 부분의 상기 대향하는 제2 측면에 부착된 링-형태의 부분을 포함하고, 상기 링-형태의 부분은 상기 제2 측면의 미리결정된 영역에 부착되고, 상기 미리결정된 영역은, 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 25% 미만으로 연장된다.
본 맥락에서, 접시-형태의 부분은, 서로에게 부착되거나 고정되며 제1 표면 또는 측면을 함께 정의하는, 복수의 부분들 중 하나의 부분에 의해 형성되는 요소이다. 이러한 표면 또는 측면은 중단되지 않을 수 있거나 또는 다수의 개별적인 요소들 또는 부분들에 의해 정의될 수 있다.
상기 접시-형태의 부분은 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 갖는다. 일반적으로, 접시-형태의 부분은 상대적으로 얇은 물질로 만들어진다. 이러한 맥락에서, "상대적으로(relatively)"는, 상기 제1 측면에 수직인 방향으로 상기 접시-형태 부분의 평균 두께가, 상기 접시-형태의 부분의 가장 큰 치수의 최대 20%, 예를 들어 최대 10%, 예를 들어 최대 5%, 예를 들어 최대 1%인 것을 의미할 것이다.
일부 상황들에서, 상기 접시-형태의 부분은 접시-형태의 재료의 박판으로 구성되고, 상기 접시-형태의 부분의 전체적인 두께는 상기 제1 측면의 표면에 대해 거의 동일할 수 있다. 그러한 방식으로, 상기 제1 측면이 오목하다면, 상기 제2 측면은 오목한 측면이다. 하지만, 이러한 것은 필요 요건이 아니고, 상기 제2 측면은 요구된 임의의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 접시-형태의 요소는, 예를 들어, 상기 접시-형태의 부분이 10 내지 35GHz(소위, Ku, Ka 및 K 대역들)와 같은 적합한 주파수 간격으로 반사 특성들을 가지면, 안테나에서 사용될 수 있다. 그러한 또는 다른 상황에서, 상기 접시-형태의 요소는, 상기 제1 표면이 미리결정된 단면과 같은 미리결정된 형태를 가지고, 상기 형태가 파라볼릭과 같이 오목할 수 있으면, 안테나에서 사용될 수 있다. 이러한 형태/단면은, 예를 들어, 한 지점 또는 다른 반사기와 같은 미리결정된 표면에 콜리메이트 빔의 포커싱과 같은 방사의 빔의 빔 형성 이후의 추적을 수행하기 위해 요구될 수 있다. 일반적으로, 상기 빔의 이동 방향은, 미리결정된 표면으로부터의 빔이 오목한 표면상으로 반사될 수 있고 그리고 콜리메이트될 수 있도록 반전될 수 있다.
하기에서 언급되듯이, 본 발명의 접시-형태의 요소는, 접시-형태의 요소가 회전가능하게 장착되는 안테나들에서 사용하기 특히 적합하다.
일반적으로, 안테나는, 임의의 파형의 방사선에 임베딩된 정보와 같은 임의의 타입의 정보를 전송하고 그리고/또는 수신하기 위해 사용될 수 있다. 접시-형태의 안테나의 큰 부분은 위성들을 통해 통신하기 위해 사용되고, 상기 정보는 Ku(10.7 내지 14.5 Ghz), K(18.7 내지 21.2 Ghz), Ka(29 내지 31 Ghz)의 주파수 대역들 내의 방사로 임베딩되거나 인코딩된다. 상기 제1 외곽 림 부분은 상기 접시-형태의 부분의 제1 측면의 외곽 부분, 림 또는 에지일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 외곽 림 부분은, 미리결정된 평면에 접시-형태의 부분을 프로젝트할 때 외곽선에 의해 정의될 수 있다.
하나의 상황에서, 접시-형태의 요소가, 예를 들어, 베이스 요소(아래에서 더 상세하게 참조)에 관련하여 회전가능할 때, 상기 제1 외곽 림 부분은, 바람직하게, 접시-형태의 요소의 나머지가 위치되는 외곽선을 회전 동안 정의한다. 이러한 방식으로, 상기 제1 표면은 다수의 애플리케이션들에 대해 최적으로 치수가 정해질 수 있다. 이러한 것은 아래에서 더 논의될 수 있다.
링-형태의 부분은 바람직하게 제1 외곽선의 형태에 대응하는 형태를 갖는다. 일반적으로, 예를 들어, 평면 및/또는 반사기의 앞에서 직접볼 때, 상기 평면 기판 및/또는 반사기의 제1 외곽선은, 원, 타원, 정사각형 또는 임의의 다른 형태를 가질 수 있다. 그러한 상황에서, 링-형태의 요소의 모양은 동일한 유연성을 갖도록 선택될 수 있다. 때때로, 링-형태의 요소는, 제1 표면의 대칭인 축(이러한 축이 존재하면)에 수직인 평면과 같은 미리 결정된 평면에 프로젝트될 때, 접시-형태의 부분의 외곽선에 대응하는 형태 또는 접시-형태의 부분의 외곽의 미리 결정된 가능성 있는 영역의 형태를 가질 것이다.
바람직하게, 링-형태의 부분은, 첫째, 예를 들어, 움직임들 또는 가속들 동안 접시-형태의 부분의 임의의 변형 또는 긴장을 야기시키지 않도록 그리고 둘째, 접시-형태의 부분에 평탄한 부착물을 제공하기 위해 중단되지 않는다. 또한, 상기 링-형태의 부분은 바람직하게, 길이에 따라 동일하거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 단면을 갖는다.
링-형태의 부분이 접시 형태의 외각 부분에서 상기 접시-형태 부분에 부착될 때, 접시-형태의 부분들이 특히 접시 형태의 외곽 부분들에서 그리고 상기 제1 외곽 림 부분에서 변형의 성향을 가지는 것으로 알려져 있기에, 접시-형태의 부분의 모양을 유지하는 것을 도울 수 있다.
상기 링-형태의 부분이 부착된 상기 미리결정된 영역은, 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 25%미만으로 연장된다. 상기 제2 지점은, 상기 제1 또는 제2 표면상의 그리고/또는 상기 제1 지점으로부터 가장 먼 상기 제1 외곽 림 부분 상의 한 지점일 수 있다. 상기 외곽 림 부분이, 예를 들어, 원형이라면, 상기 제1 지점 및 제2 지점은 상기 원의 직경을 정의할 수 있다.
다른 상황에서, 상기 링-형태의 부분이 부착되는 제2 측면의 영역은, 상기 링-형태의 부분 및 상기 제2 측면 또는 상기 제1 측면을 미리 결정된 평면, 예를 들어, 제1 표면의 대칭 축(그러한 축이 존재하면)에 수직인 평면상에 프로젝트함으로써 결정될 수 있다. 이러한 상황에서, 링-형태의 부분은, 상기 제1 외곽 림 부분의 경계선에 정의된 외곽 영역 내에 그리고 상기 제1 외곽 림 부분의 최대 거리 내에 제공될 수 있고, 상기 최대 거리는 상기 프로젝트된 제1 측면 및/또는 제2 측면의 가장 큰 치수의 최대 25%까지, 예를 들어, 가장 큰 치수의 10%까지일 수 있다.
상기 접시-형태의 부분에 상기 링-형태의 부분을 부착하는 것은, 나사들, 못들, 리벳들 등을 사용하여 용접, 납땜과 같은 다양한 방식들로 수행할 수 있지만, 아래에서 추가로 서술되는 것처럼 바람직한 방식은 접착이다.
바람직한 실시예에서, 상기 제1 측면은 볼록한 측면(convex side)이다. 이러한 맥락에서, 오목한 표면 또는 측면은 오목한 것 또는 캐비티를 정의하는 표면이다. 단면에서, 이러한 표면 또는 측면 상의 2개의 지점들을 연결하는 직선은 오목한 표면의 하나의 그리고 동일한 측면에 위치될 것이다.
때때로, 오목한 표면은 방사의 특성들을 변경하기 위해 방사를 반사하도록 구성되고 위치되는 반사기들에 대해 사용된다.
오목한 표면의 특정 형태는, 예를 들어, 점원 등으로부터 빔을 콜리메이트하기 위해 요구된 설정에 따라 요구된 셋-업에 따라 정의될 수 있다. 종종, 파라볼라 형태의 표면이 요구되지만, 예를 들어, 콜레메이트된 빔이 특정 크기를 갖는 다른 반사기 상에 포커싱될 때 일정한 환경들 하에서 다른 표면 형태들이 요구된다.
접시-형태의 부분은, 방사 전송기/수신기 및/또는 반사기를 위치시키거나 지원하기 위한 개구를 가질 수 있다. 일부 상황들에서, 오목한 표면에 관련하여 적합하게 위치되는 반사기는 오목한 표면 아래에 위치되는 수신기 쪽으로 오목한 표면 내의 개구를 통해 방사를 반사하도록 구성된다.
다른 상황에서, 상기 제1 측면은 평면이고, 상기 요소는 상기 제1 측면에 또는 상기 제1 측면 상에 위치되는 복수의 방사 이미터(radiation emitter)들 및/또는 방사 수신기들을 더 포함한다. 이러한 타입의 요소는, 평면 측에 수직인 축에 관련하여 방출되는 방사의 방향을 전체적으로 제어하기 위해, 예를 들어, 방출되는 방사의 위상을 제어함으로써, 제어될 수 있는 다수의 방사 이미터들을 포함하는 방사 이미터일 수 있다. 동일한 방식으로, 다수의 방사 센서들이 제공될 수 있다. 감지된 방사로부터, 통상적으로 위상 정보로부터, 충돌하는 방사의 방향이 결정될 수 있거나 또는 특정 방향으로부터의 방사는 대응하는 위상을 선택함으로써 특정하게 퍼질 수 있다.
일반적으로, 상대적인 위치뿐 아니라 센서들/이미터들 사이의 각도들도 알려지고 그리고 제어되어야 할 것으로 요구되고, 링-형태의 부분을 사용하는 본 발명은 치수의 안정성을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 링-형태의 부분은 상기 접시-형태의 부분과 대면하는 제3 표면을 갖고, 상기 제3 표면은 제2 외곽 림 부분을 가지며, 상기 제2 외곽 림 부분은 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 10% 미만의 거리, 예를 들어, 5% 미만, 1% 미만에 위치된다.
상기에서 언급된 것처럼, 상기 제2 지점은 상기 제1 지점으로부터 가장 먼 상기 제1 림 부분 상의 지점이 될 수 있다.
따라서, 상기 링-형태의 부분이 상기 제2 표면의 외부 에지에 가까워지도록 상기 외부 림 부분이 상기 제1 림 부분에 가까워지는 것이 요구된다.
상기에서 언급된 것처럼, 동일한 것이 미리결정된 평면상에 링-형태의 부분 및 접시-형태의 부분의 프로젝션으로 정의될 수 있고, 상기 제2 외부 림 부분은 그때, 프로젝션시, 상기 접시-형태의 부분의 가장 큰 치수로 정의된 거리의 10%보다 작은 거리, 예를 들어, 5%보다 작은 거리, 1%보다 작은 거리 내에 위치된다.
접시-형태의 부분이 원형의 단면적을 가지면, 상기 제1 및 제2 지점들은 접시-형태의 부분의 직경을 정의한다.
바람직한 실시예에서, 상기 접시-형태의 부분은, 금속과 같은 단일(single)의 고체 물질로 구성된다. 이러한 맥락에서, 알루미늄은 바람직한 물질이지만, 금속 또는 티타늄과 같은 다른 물질들도 사용될 수 있다.
다른 상황들에서, 접시-형태의 부분은, 제1 측면 상에, 예를 들어, 금속의 코팅을 포함하는 금속 물질로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 접시-형태의 주로 플라스틱들과 같은 값싼 물질로 구성될 수 있고, 원하는 표면은 코팅이 제공된다.
본 발명의 제2 양상은 정보를 수신하고 그리고/또는 전송하기 위해 안테나에서 사용하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 제1 측면, 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면, 그리고 제1 외각 림 부분을 갖는 접시-형태의 부분을 제공하는 단계와; 그리고 링-형태의 부분을 상기 접시-형태의 부분 중 상기 대향하는 제2 측면에 부착하는 단계를 포함하고, 상기 링-형태의 부분은 상기 제2 측면의 미리결정된 영역에 부착되고, 상기 미리결정된 영역은 상기 제1 외각 림 부분으로부터 그리고 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상으로, 상기 제2 측면을 따라 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 제2 지점까지의 거리의 25%까지 연장한다.
제2 양상의 접시-형태의 요소는 제1 양상의 접시-형태의 요소일 수 있다.
이러한 맥락에서, 접시-형태의 부분을 제공하는 것은 임의의 타입의 접시-형태의 부분의 발생, 예를 들어, 인젝션 몰딩, 슬립 캐스팅 또는 몰딩 가능한 재료 등과 같은 몰딩, 변형가능한 물질의 변형, 예를 들어, 벤딩, 하이드로포밍, 폭발들을 이용한 변형, 딥-드로잉, 스피닝 등이 있을 수 있다.
상기에서 언급된 것처럼, 부착하는 단계는 다수의 방식들로 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 링-형태의 부분은 상기 접시-형태의 부분과 대면하는 제3 표면을 갖고, 상기 제3 표면은 제2 외곽 림 부분을 가지며, 그리고 상기 부착하는 단계는, 상기 제2 외곽 림 부분이 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 10% 미만의 거리에 위치되도록, 상기 링-형태의 부분을 부착하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제공하는 단계는, 단일의 고체 물질로 된 접시-형태의 부분을 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 제공하는 단계는 상기 언급된 단계들 중 일부일 수 있다.
특히, 바람직한 실시예에서, 상기 접시-형태의 부분을 제공하는 단계는 금속, 바람직하게는 알루미늄의 박판을 하이드로포밍(hydroforming)하는 단계를 포함한다. 이러한 방식의 접시-형태의 부분을 제공하는 단계는 고도로 정밀성 그리고 재현성을 갖는 오목한 형태를 생성할 것이다.
일 실시예에서, 상기 부착하는 단계는, 상기 접시-형태의 부분을 원하는 형태로 만드는 단계 및 동시에 상기 링-형태의 부분을 상기 접시-형태의 부분에 접착(glue)하는 단계를 포함한다.
이러한 만드는 단계는, 상기 접시-형태의 부분을 몰드 또는 기판 쪽으로 또는 상으로 밀어넣는 중력으로 인해 간단히 회득될 수 있고, 상기 몰드 또는 기판은 원하는 형태를 얻는 접시-형태로 만들어진 형태를 갖는다.
일반적으로, 접시-형태의 요소와 링-형태의 요소 사이의 임의의 타입의 부착은 사용될 수 있지만, 접착하는 단계를 사용하는 이점은, 큐어링될 때, 요구된 치수의 안정성을 전달하는 동안 2개의 요소들 사이의 어떤 형태의 차이들을 채울 수 있다. 추가로, 접착제는, 개별의 그리고 분리되는 고정 위치들을 정의하는 점 용접 위치들과 비교된, 접시-형태의 부분 및 링-형태의 부분 사이의 연속적인 고정 영역을 제공할 수 있다.
본 발명의 제3 양상은 본 발명의 제1 양상에 따른 또는 본 발명의 제2 양상에 따라 제공된 접시-형태의 요소를 포함하는 안테나에 관한 것이다.
이러한 상황에서, 접시-형태의 요소는, 반사기로서, 예를 들어, 위성들과 통신할 때 폭넓게 사용되는 파라볼릭 반사기들로서 사용될 수 있다.
이러한 상황에서, 상기 접시-형태의 요소는 바람직하게 오목한 제1 표면을 갖고, 상기 안테나는 상기 제1 표면쪽으로 방사를 방출하도록 그리고/또는 상기 제1 표면으로부터 방사를 수신하도록 위치되는 방사 전송기 및/또는 방사 이미터를 더 포함한다.
특히, 자동차들, 선박들 등에서 사용하는 것과 같이 모바일 시스템들 상에서 사용하기 위해, 상기 안테나는 바람직하게 기본 요소 및 상기 기본 요소에 대하여 상기 접시-형태의 요소를 회전시키도록 된 로테이터를 더 포함한다. 이러한 방식으로, 상기 접시-형태의 요소는 예를 들어, 위성 또는 다른 수신기/전송기 쪽으로 방향을 유지할 수 있는 반면, 상기 모바일 시스템은 이동/회전한다. 일반적으로, 고정된 위치 관계가 반사기와 송신기/수신기 사이에 존재하는 것과 필요하기 때문에, 일반적으로, 접시-형태의 요소뿐 아니라 수신기/전송기도 로테이터에 의해 회전된다. 일반적으로, 실제적인 설정에 따라, 다른 요소들도 접시-형태의 부분과 함께 회전되도록 요구될 수 있다.
이러한 상황에서, 접시-형태의 요소는, 링-형태 부분으로의 부착에 의해 로테이터에 고정되거나 부착될 수 있다.
특히 관심있는 실시예에서, 상기 안테나는 내부에 상기 접시-형태의 요소가 제공되는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 미리결정된 각도 간격만큼 상기 접시-형태의 요소의 회전을 가능하게 하고, 상기 하우징은 내부 표면을 포함하고 그리고 상기 각도 간격 동안 상기 제1 외각 림 부분과 상기 내부 표면 사이에 최대 3cm의 거리가 존재하도록 치수가 정해지고, 상기 거리는 상기 제1 외각 림 부분이 수직으로 최대 치수를 갖는 경우 상기 하우징 베이스에서의 길이보다 크다.
이러한 상황에서, 가장 큰 수직 치수는 수직 평면에서 횡단면일 수 있고, 모든 가능한 각 위치들에서 외부 림 부분에 의해 정의된 윤각의 영역이 가장 크다. 바람직하게, 하우징에는, 수직 부분으로부터 그리고 하우징의 가장 낮은 부분, 예를 들어, 베이스에 연결되고 그리고/또는 고정된 부분으로 최대 3cm의 작은 공간이 더해진 단면적이 제공된다.
이러한 방식으로, 링-형태 부분의 어떤 부분도 제1 외곽선에 의해 정의된 윤곽 밖으로 연장되지 않음을 알 수 있다. 이것은 링-형태의 부분의 위치 및/또는 단면적을 정의할 수 있다. 따라서, 링-형태의 부분이 제1 외곽 림 부분에 매우 가깝게 연장되면, 링-형태의 부분의 바깥쪽 부분들은 얇은 것이 더 바람직할 수 있다. 일 실시예에서, 링-형태의 부분은, 제1 외곽 림 부분에 가깝게 위치된 코너를 갖고, 상기 접시-형태의 부분과 다른 측면에 부착된 하나의 삼각형 측면 사이의 코너의 각도가 90도보다 작은, 예를 들어, 45도보다 작은 큰 삼각형 단면을 가질 수 있다.
일반적으로, 접시-형태의 요소는 축 주변으로 회전가능하고, 상기 하우징은 상기 축 주변으로 회전가능하게 대칭일 수 있다.
때때로, 상기 접시-형태의 요소는, 접시-형태의 요소의 제2 측면이 상기 로테이터(들)과 대면하도록 로테이터(들)과 관련하여 위치된다.
상기 하우징은, 가장 넓은 부분을 정의하고 상기 가장 넓은 부분으로부터 그리고 안테나의 베이스 쪽으로 가장 넓은 부분이 계속되는, 접시-형태의 요소의 모든 획득가능한 또는 가능한 각 위치들을 통해 제1 외곽 림 부분의 완전한 외곽선을 결정함으로써 치수가 정해질 수 있다. 이러한 방식으로, 가장 넓은 부분 위의 부분들은 좁아질 수 있고 따라서 요구된 것으로 하우징의 폭을 감소시킬 수 있는 반면, 상기 하우징은 어떤 문제점도 없이 상기의 안테나로부터 요구된 위치로 낮아질 수 있다.
이러한 방식으로, 첫째로, 상기 접시-형태의 요소는, 예를 들어, 바람, 물, 습도, 높은/낮은 온도들 등과 같은 주변 환경들로부터 보호된다. 둘째로, 상기 하우징은 접시-형태의 부분과 비교하여 매우 작게 치수가 정해질 수 있고, 반면에, 상기 접시-형태의 부분은 상기 하우징 내에서 이용가능한 공간에 관련하여 최적화된 치수들을 가질 수 있다. 상기 접시-형태의 부분이 더 커질수록, 빔 형성은 더 나아지고 통신에서 S/N은 더 양호해진다.
하기에서, 본 발명의 바람직한 실시예들은 도면을 참조하여 서술될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접시형태의 요소를 포함하는 안테나 시스템의 단면도를 도시한다.
도 2는 뒤에서부터 보여지는 도 1의 접시형태 요소를 도시한다.
도 3은 도 2의 접시형태 요소를 제공하는 방법을 도시한다.
도 4는 하우징 내부의 접시형태의 요소의 회전을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 안테나 시스템의 제2 실시예를 도시한다.
도 1에서, 안테나 시스템(10)은 접시-형태 부분(12)을 갖는 것으로 도시되고, 상기 접시-형태 부분(12)은, 예를 들어, 파라볼릭 요소를 형성함으로써 방사(radiation)를 집중시키거나 초점을 맞추기 위해 사용되는 오목한 표면을 갖는다. 일반적으로, 방사 발생기 또는 센서는 또한 제공되지만, 통상의 기술자가 알 수 있는 많은 위치들에 위치될 수 있다.
일반적으로, 안테나 시스템들은 또한, 방출된 방사의 방향 및/또는 방사가 수신될 수 있는 방향을 변경시키기 위해 접시-형태의 부분(12)을 회전시키는 요소들(16 및 18)을 포함한다. 하부 로테이터(18)는, 베이스(19), 예를 들어, 갑판, 빌딩의 지붕 등, 차량, 선박, 비행기 등에 고정될 수 있다.
접시-형태의 부분(12)은 보강 링(14)을 더 포함한다(도 2를 또한 참조). 이러한 링은 접시-형태의 부분(12)의 원하는 모양을 유지하는 기능을 갖고, 이는 접시 형태가 방사의 집중/방사의 방향을 정의하기 때문이다. 통상의 기술자가 알 수 있듯이, 방사의 파형의 25% 이상까지, 예를 들어, 심지어 10%일 때까지 접시-형태의 부분(12)의 형태의 편차는 접시-형태의 부분(12)의 동작의 결정적 효과를 제공할 것이고, 방사 파장이 감소할 때, 수용가능한 형태의 편차들은 더 작아질 것이다. 디스크-형태의 요소(12)의 변형의 특성으로 인해, 매우 작은 변형들의 효과도 결정적일 수 있다. 따라서, 디스크 형태의 요소의 이론적인 형태로부터의 편차는, 30GHz 신호에 대하여 단지 0.2mm의 편차를 갖는 것과 같이, 2%인 것이 바람직하다.
가장 큰 편차들은 접시-형태의 부분의 외부 경계들(12')에 있고, 그 결과, 보강 링(14)의 동작은 형태적으로 접시-형태의 부분(12)을 유지함을 알 수 있다. 이러한 방식으로, 접시-형태의 부분(12)은 더 얇거나 또는 더 값싼 재료로 구성될 수 있거나 또는 더 유연하고 구조적으로 덜 안정된 접시-형태의 부분들(12)을 발생시키는 방법으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 보강 링(14)의 외부 에지(14')가 접시-형태 부분의 외부 에지 또는 경계(12')에 가깝도록 보강 링(14)이 위치된다. 추가적으로, 전체 무게 증가가 과도하지 않도록 보강 링(14)의 두께는 너무 크지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게, 두께(외부 에지에서 내부 에지(14'/14")로의 거리)는, 예를 들어, 하나의 위치에서의 외부 에지(12')로부터 대향하는 위치에서의 외부 에지(12')까지의 거리의 단지 10%이다. 접시-형태의 부분(12)은 앞 또는 뒤로부터 보여지면(도 2 참조), 이러한 대향하는 위치들은 원의 직경을 정의한다.
보강 링의 무게가 낮게 유지될 때, 접시-형태의 부분(12)에서 요구되는 강도는 낮게 유지될 수 있다. 현재의 바람직한 실시예에서, 접시-형태의 부분(12)은 하이드로포밍될 수 있는 2mm 두께의 알루미늄 박판으로 만들어지고, 보강 링(14)은 1.5mm 두께의 알루미늄으로 구성되며, 이는 스핀 롤링될 수 있거나 또는 냉각 변형될 수 있다. 바람직하게, 보강 링은 중량이 최소화되어, 접시-형태의 부분(12)과 링(14)의 어셈블리의 최적의 무게 중심을 보장한다.
도 3에서, 시스템(10)의 제조 단계가 도시된다. 이러한 제조 단계 동안, 접시-형태의 부분(12)은, 예를 들어, 알루미늄의 박판을 하이드로포밍함으로써 제조될 수 있다. 접시-형태의 부분(12)의 발생된 형태가 원하는 것에 매우 가깝도록, 이러한 형태는 알루미늄의 자연스러운 스프링-백(spring-back)을 고려하는 몰드를 사용함으로써 획득될 수 있다.
후속적으로, 접시-형태의 부분(12)은, 보강 링(14)이 부착된 후, 접시-형태의 부분(12)을 요구된 모양으로 만드는 다른 몰드 내에 또는 다른 몰드 상에 넣어진다.
도 3에서, 다른 몰드(20)는 접시-형태의 부분(12)과 결합하는 상부 표면 또는 상부의 외부 에지를 갖는 이전에 제조된 링이며, 예를 들어, 중력으로 인해, 접시-형태의 부분(12)은 몰드(20)에 의해 한정된 원하는 형태로 강제된다. 접시-형태의 부분(12)이 요구된 형태인 반면, 보강 링(14)은 요구된 위치에 존재하고 접시-형태의 부분(12)에 부착된다.
보강 링(14)을 접시-형태의 부분(12)에 부착하는 이점은, 보강 링(14)의 어떤 부정확함이 접시-형태의 부분(12)의 치수 편차로 연결되지 않도록 보강 링(14)의 어떤 치수의 차이들 또는 부정확성들은 접착제로 보완될 수 있는 것이다.
접시-형태의 부분(12)은, 알루미늄의 대안으로서, 예를 들어, 플라스틱 또는 복합물, 예를 들어, 탄소/폴리에스터, 탄소/에폭시, 유리 섬유/폴리에스터, 유리 섬유/에폭시 등의 알루미늄으로 구성될 수 있다.
접시-형태의 부분(12)의 모양은, 일반적으로, 선택된 재료에 의존할 것이다. 금속들은 하이드로포밍을 통해 형성될 수 있거나 또는 예를 들어, 딥 드로잉(deep drawing), 스피닝, 폭발 성형법(explosive forming) 등에 의해 냉각 변형될 수 있다. 플라스틱 재료들 및 복합물들은 일반적으로 하나 또는 두 개의 부분들을 포함하는 몰드로 형성된다.
접시-형태의 부분(12)에 대한 바람직한 파라미터들은, 보강 링에 부착하기 전, 초기에 단지 +/- 0.5 mm과 같이 고정밀이고, 상기 보강 링(14)보다 낮은 중량과 더 낮은 강도를 갖는다.
접시-형태의 부분(12)을 회전시킬 때, 상기 회전 동안 보강 링(14)이 위치되는 외부 윤곽을 외부 경계(12')가 정의하도록, 바람직하게 상기 보강 링(14)의 치수 및 위치가 정해진다. 이러한 방식으로(도 4 참조), 접시-형태의 부분(12)을 커버하고 그리고 보호하는 하우징(22)은 접시-형태의 부분에 의해 완전히 이용되고, 회전 축(24) 주위로 접시-형태의 부분(12) 및 보강 링(14)의 어셈블리를 회전시킬 때 보강 링(14)에 대해 추가적으로 "낭비되는(waste)" 공간은 전혀 요구되지 않는다.
도 4에서, 회전 축은 상기 접시-형태의 부분(12)의 제2 면이 회전 축을 바라보도록 위치된다. 대안으로, 상기 회전 축은, 접시-형태의 부분의 제1 면이 상기 회전 축을 바라보도록 위치될 수 있다.
도 4에서, 2개의 서로 다른 검출기 셋업들 및 2개의 서로 다른 빔형태 셋업들이 도시된다.
더 낮은 회전 위치에서, 접시-형태의 부분(12)은, 접시-형태의 부분(12) 앞에 위치되고 30으로 표시되는 로드에 의해 지원되는 검출기(26) 쪽으로 (아래로부터 직접적으로 향하는) 콜리메이트 빔(collimated beam)을 반사하도록 구성된다.
더 높은 회전 위치에서, 접시-형태의 부분(12)은, 접시-형태의 부분(12) 내의 개구를 통해 상기 수신된 방사를 다시 반사하도록 구성된 제2 반사기(28) 쪽으로 그리고 접시-형태의 부분(12)의 다른 면에 위치된 검출기(26') 쪽으로 (위로부터 직접) 콜리메이트 빔을 반사하도록 구성된다.
접시-형태의 부분(12)이 제공된 로테이터들(rotators)(16/18)에 의해 모든 가능한 회전 각도들 및 위치로 회전될 때, 검출기(26) 및/또는 반사기(28)는 하우징 내부 및 림(rim)(12')의 외곽선에 위치될 수 있도록 접시-형태의 부분(12)의 형태가 선택되는 것을 알 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징(22)은 접시-형태의 부분(12)의 치수들로 선택될 수 있다.
일반적으로, 수직 방향의 가장 넓은 부분은 외곽선으로 결정되고, 그리고 상기 하우징이 상기 안테나 위로부터 낮아지게 함으로써 단순하게 제공될 수 있도록 상기 하우징은 상기의 가장 넓은 부분 위의 외곽선의 형태를 갖고 상기의 가장 넓은 부분 아래의 가장 크고/가장 넓은 외곽선의 단면을 갖게끔 선택된다.
다수의 다른 방식들 및 설정들이 가능하고, 그리고 일반적으로, 빔들의 이동 방향은, 검출기들(26/26')이 방사 이미터들이 될 수 있도록 반전될 수 있다.
보강 링(14)에 대한 바람직한 파라미터들은, 접시-형태의 부분에 부착하기 전, 초기에 단지 +/- 1mm과 같이 고정밀이고, 상기 접시-형태의 부분(12)보다 낮은 중량과 더 높은 강도를 갖는다. 현재의 바람직한 링(14)은 원형이고, 1000mm의 내부 직경 및 0.9kg의 총 중량을 갖는다.
접착제로 함께 결합된 접시-형태의 요소(12)와 보강 링(14)의 조합은, 적용된 외부 힘들, 예를 들어, 진동을 통한 변형을 피하기 위해 필요한 강도를 생성할 수 있다. 또한, 강도는, 접시-형태의 요소(12)가 내부 힘들, 예를 들어, 재료의 초기 큐어링(curing)/형성으로부터 유도된 비대칭적인 힘들로 인해 변형되는 것을 막기 위해 요구된다.
상기 접착제는, 상기 구조의 부착/고정이 재료들의 부적절한 매칭 및/또는 강도/세기의 부족으로 인해 악화되지 않게 할 것이다. 더욱이, 상기 접착제는, 바람직하게, 큐어링할 때 상기 접시-형태의 부분(12)의 변형하는 것을 방지하기 위해 충분히 낮은 수축을 갖는다. 상기 접착제는, 예를 들어, 고무를 입힌 폴리머, 메타크리레이트, 실리콘, 에폭시 또는 폴리우레탄 기판일 수 있다. 현재 바람직한 접착제는 테로스태트(Terostat) 9399이다.
자연스럽게, 상기 접착제는, 상기 보강 링(14)을 접시-형태의 부분(12)에 고정하는 다른 방법, 용접, 납땜, 경납땜, 리벳팅 또는 마찰 용접에 의해 대체될 수 있다.
접시-형태의 부분(12)을 원하는 형태로 만드는 제조 단계는, 상기에서 서술된 것처럼, 접시-형태의 부분(12)을 적합한 몰드 상에 넣음으로써 수행될 수 있다. 대안으로, 상기 제조 단계는, 적용된 다른 외부 힘, 예를 들어, 진공에 의해 또는 기계적으로 적용된 힘에 의해 수행될 수 있다.
도 5에서, 대안의 안테나 셋업(10')은 로테이터들 또는 모터들을 갖는 것으로 또한 도시되지만, 이러한 실시예에서, 오목한 접시-형태의 부분(12)은 복수의 방사 이미터들 또는 수신기들(26)이 위치되는 제1 면을 갖는 평면 기판(12')으로 대체된다. 또한, 접시-형태의 부분(12')은 제2 면상에 보강 링(14)을 갖는다.
다수의 전송기들을 갖는 접시-형태의 부분(12')의 셋-업은, 동일한 신호가 모든 전송기들(26)에 공급될 수 있지만, 접시-형태의 부분(12')의 평면 기판에 수직인 축에 대하여 방출된 방사의 전체 각을 제어하기 위해 각 전송기에 대한 위상은 제어되는 알려진 셋-업이다. 이러한 각도는 특정 각도 간격 내에서만 제어될 수 있는 사실 때문에, 로테이터들(16/18)은 계속 요구될 것이다.
접시-형태의 부분(12')이 수신기들을 가질 때, 개별 수신기들의 출력 신호들은 미리결정된 각으로부터 수신되는 방사에 강세를 두도록 제어될 수 있다. 또한, 접시-형태의 부분(12')의 회전이 계속 종종 요구되도록, 이러한 각도는 특정 각도 간격 내에 존재할 것이다.
통상의 기술자는, 접시-형태의 부분들의 회전 위치를 결정하고 그리고 접시-형태의 부분의 회전을 제어하는 방법을 알 수 있을 것이다.
또한, 통상의 기술자는 다수의 반사기 셋업들 및 반사기들에 관련된 수신기들/전송기들의 상대적인 위치에 관련한 셋업들을 알 수 있을 것이다.
서로 통신하는 동안, 예를 들어, 위성을 추적하도록 구성된 유용한 시스템을 얻기 위해, 접시-형태의 부분들의 회전을 제어하고 그리고 하나의 수신기/전송기 또는 복수의 수신기들/전송기들을 제어하는 다수의 타입들의 전자장치들이 알려져 있다. 상기 정보가 예를 들어, 위성쪽으로 전송되거나 위성으로부터 수신되는 방사에 인코딩된 것을 이용하는 현재 사용된 코딩 기법들 중 일부를 사용하여, 이러한 통신은 수행될 수 있다. 통상의 기술자는 이것을 알 수 있다.

Claims (16)

  1. 정보를 수신하고 그리고/또는 전송하기 위해 안테나에서 사용하는 접시-형태의 요소로서,
    제1 측면, 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면, 그리고 제1 외각 림 부분(outer rim portion)을 갖는 접시-형태의 부분과; 그리고
    상기 접시-형태의 부분의 상기 대향하는 제2 측면에 부착된 링-형태의 부분을 포함하고,
    상기 링-형태의 부분은 상기 제2 측면의 미리결정된 영역에 부착되고,
    상기 미리결정된 영역은, 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 25% 미만으로 연장하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측면은 볼록한 측면(convex side)인 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측면은 평면이고, 상기 요소는 상기 제1 측면에 또는 상기 제1 측면 상에 위치되는 복수의 방사 이미터(radiation emitter)들 및/또는 방사 수신기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링-형태의 부분은 상기 접시-형태의 부분과 대면하는 제3 표면을 갖고, 상기 제3 표면은 제2 외곽 림 부분을 가지며, 상기 제2 외곽 림 부분은 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 10% 미만의 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접시-형태의 부분은, 단일(single)의 고체 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소.
  6. 정보를 수신하고 그리고/또는 전송하기 위해 안테나에서 사용하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법으로서,
    제1 측면, 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면, 그리고 제1 외각 림 부분을 갖는 접시-형태의 부분을 제공하는 단계와; 그리고
    링-형태의 부분을 상기 접시-형태의 부분 중 상기 대향하는 제2 측면에 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 링-형태의 부분은 상기 제2 측면의 미리결정된 영역에 부착되고, 상기 미리결정된 영역은 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 25%미만으로 연장하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 링-형태의 부분은 상기 접시-형태의 부분과 대면하는 제3 표면을 갖고, 상기 제3 표면은 제2 외곽 림 부분을 가지며, 그리고
    상기 부착하는 단계는, 상기 제2 외곽 림 부분이 상기 제1 외각 림 부분으로부터 연장되며 그리고 상기 제1 외각 림 부분 상의 제1 지점으로부터 상기 제1 외각 림 부분의 대향하는 측 상의 제2 지점까지의 상기 제2 측면을 따른 거리의 10% 미만의 거리에 위치되도록, 상기 링-형태의 부분을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 오목한 표면인 제1 표면을 갖는 접시-형태의 부분을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는 평면 요소로서 상기 접시-형태의 부분을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제공하는 단계는 상기 제1 표면상에 복수의 방사 이미터들 및/또는 복수의 방사 수신기들을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는 단일의 고체 물질로 된 접시-형태의 부분을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접시-형태의 부분을 제공하는 단계는 금속 박판을 하이드로포밍(hydroforming)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부착하는 단계는, 상기 접시-형태의 부분을 원하는 형태로 만드는 단계 및 동시에 상기 링-형태의 부분을 상기 접시-형태의 부분에 접착(glue)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접시-형태의 요소를 얻는 방법.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 접시-형태의 요소를 포함하는 안테나.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접시-형태의 요소는 오목한 제1 표면을 갖고, 상기 안테나는 상기 제1 표면쪽으로 방사를 방출하도록 그리고/또는 상기 제1 표면으로부터 방사를 수신하도록 위치되는 방사 전송기 및/또는 방사 이미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    기본 요소 및 상기 기본 요소에 대하여 상기 접시-형태의 요소를 회전시키도록 된 로테이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  16. 제15항에 있어서,
    내부에 상기 접시-형태의 요소가 제공되는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 미리결정된 각도 간격만큼 상기 접시-형태의 요소의 회전을 가능하게 하고, 상기 하우징은 내부 표면을 포함하고 그리고 상기 각도 간격 동안 상기 제1 외각 림 부분과 상기 내부 표면 사이에 최대 3cm의 거리가 존재하도록 치수가 정해지고, 상기 거리는 상기 제1 외각 림 부분이 수직으로 최대 치수를 갖는 경우 상기 하우징 베이스에서의 길이보다는 큰 것을 특징으로 하는 안테나.
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