KR20180002596A - 저 교차 편파 10-대역폭 초 광대역 안테나 소자 및 어레이 - Google Patents

저 교차 편파 10-대역폭 초 광대역 안테나 소자 및 어레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20180002596A
KR20180002596A KR1020177025166A KR20177025166A KR20180002596A KR 20180002596 A KR20180002596 A KR 20180002596A KR 1020177025166 A KR1020177025166 A KR 1020177025166A KR 20177025166 A KR20177025166 A KR 20177025166A KR 20180002596 A KR20180002596 A KR 20180002596A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna element
broadband antenna
modular broadband
radiator
modular
Prior art date
Application number
KR1020177025166A
Other languages
English (en)
Inventor
마리노스 엔 보바키스
릭 더블유 킨딧
존 티 로건
Original Assignee
더 거버먼트 오브 더 유나이트 스테이츠 오브 아메리카 애즈 레프리젠티드 바이 더 씨크리터리 오브 더 네이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 거버먼트 오브 더 유나이트 스테이츠 오브 아메리카 애즈 레프리젠티드 바이 더 씨크리터리 오브 더 네이비 filed Critical 더 거버먼트 오브 더 유나이트 스테이츠 오브 아메리카 애즈 레프리젠티드 바이 더 씨크리터리 오브 더 네이비
Publication of KR20180002596A publication Critical patent/KR20180002596A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H01Q13/085—Slot-line radiating ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0025—Modular arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

모듈형 광대역 안테나 소자의 여러 형태 및 실시예가 개시된다. 안테나 소자는 피드 네트워크를 포함하는 지지 구조체 및 상기 안테나 소자의 주축을 따라 연장하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 포함한다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자 각각은 전기적으로 작은 갭 영역에 의해 이격된 분리된 방사기 본체 구성 요소를 포함한다. 각각의 임의의 형상의 방사기 소자는 테이퍼형 슬롯 영역을 제공하도록 넓은 단부와 테이퍼형 자유 단부를 구비한다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자의 넓은 단부는 지지 구조체에 더 근접하여 위치된다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자의 상기 테이퍼형 자유 단부는 상기 지지 구조체로부터 더 멀리 위치한다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 상기 피드 네트워크에 전기적으로, 도전적으로, 또는 용량적으로 결합하도록 구성된다.

Description

저 교차 편파 10-대역폭 초 광대역 안테나 소자 및 어레이
본 발명은 네이벌 리서치 래보러터리 연구소에 수여된 정부 지원 NRL N00173-15-1-G005 로 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에 대해 일정 권리를 갖고 있다.
본 출원은 2015년 3월 3일자로 출원된 미국 가출원 제62/127,565호의 "저 교차 편파 10-대역폭 초 광대역 안테나 소자 및 어레이"의 35 U.S.C. §119(e) 하에 본원에서 모든 목적에 대해 그 전체가 참고로 인용되고 있다.
초 광대역(UWB) 및 광역 스캔 방사 성능을 갖는 전자 스캐닝 어레이(ESA)는 다기능 시스템, 높은 처리량 또는 저전력 통신, 고 해상도 및 클러터 복원형 레이더/감지, 및 전자기 전쟁 시스템과 같은 애플리케이션에 바람직하다. 오늘날까지도, 그 우수한 임피던스 성능으로 인해 가장 광범위하게 이용되는 UWB-ESA 요소 중 가장 광범위하게 사용되는 요소는 비발디(Vivaldi), 또는 테이퍼형 슬롯(tapered-slot)이나 플레어드 노치(flared-notch) 안테나이다. 비발디 어레이는 3 옥타브를 초과하는 (>8:1) 순시 대역폭(최저 주파수 대 최고 주파수의 비율로 정의됨)을 달성할 수 있다. 비발디 어레이의 몇 가지 주요 실시예는 대량 인쇄 회로 기판 (PCB) 제조를 이용하는 마이크로스트립/스트립라인 변형, 및 전기적 방전 가공(EDM) 또는 첨삭식 제조(3D 인쇄) 기술을 통해 합성된 고 전력 처리를 위한 순금속 버전을 포함하여, 지난 십 년간 실현되었다.
넓은 대역폭에서 탁월한 임피던스 성능에도 불구하고 모든 비발디 어레이는 비 주평면, 특히 대각면에서 스캐닝할 때 편파 분리가 현저하게 저하되는 것으로 알려져 있다. 이는 특히 어레이가 브로드사이드(broadside) 및 주 방사 평면 (E-/H-평면)로부터 멀리 스캔할 때 의도한 방사선 편파(동일 편파)로 운반되는 대신에 방사선 에너지로서 의도된 것에 직각인 편파(교차 편파)로 분배되어 문제가 된다. 이러한 의도하지 않은 편파 왜곡은 수신 안테나/어레이
Figure pct00001
및 송신 안테나/어레이
Figure pct00002
의 편파 벡터들 사이의 편파 불일치를 야기하며, 이는 서비스 또는 통신 시나리오에서의 처리량 감소로 이어지는데, 왜냐하면 프리스(Friis) 전파 방정식에서 편파 손실 계수(PLF)
Figure pct00003
가 제로에 가까워지기 때문이다. 마찬가지로 안테나/어레이가 모노스태틱(monostatic) (안테나/어레이가 동일 위치에 위치)인 레이더 시나리오의 경우, 부수적인 산란된 리턴의 편파 불일치(또는 편파 분리)는 높은 손실을 감당할 수 없으며 감지 범위를 줄일 수 있다. 마찬가지로 폴라로메틱(polarometic) 레이더에서는 편파 분리가 정확하지 않아 정밀도, 타겟 식별 및 클러터 감소 기능이 저하될 수 있다. 따라서 편파 교정 조치가 없는 경우, 대각면에서 축 외(off-axis) 스캐닝할 때 동작을 효율적으로 금지시키는 고 PLF의 결과로써 상당한 손실이 초래된다. 어레이의 여기의 재조정을 기반으로 하는 편파 보정 절차는 대각면에서 허용 가능한 교차 편파 제거를 달성하는 것으로 알려져 있지만, 이들은 이중 편파 구성에서만 사용할 수 있으며 각각의 직교 피드(feed)에 대한 주파수 의존 진폭/위상 가중치를 형성하기 위해 추가의 피딩(feeding) 회로가 필요할 수 있다. 추가된 복잡성 및 구현 비용 외에도, 이러한 룩업 테이블(LUT) 기반의 편파 보정 방법은 스캔 각도 및 주파수에 의존적이며, 본질적으로 좁은 빔이고 협 대역이므로 축 외 대각면에서 비발디 어레이의 UWB 순시 대역폭 포텐셜을 금지할 수 있다. 결과적으로 비발디 안테나 어레이는 이들의 성능을 제한하는 대각면에서 스캔할 때 본질적으로 제한되게 된다. LUT 기반 편파 보정 접근법의 또 다른 중요한 단점은 편파 사이드-로브(side-lobe)가 의도치 않게 증가한다는 것이다.
비발디 어레이에서 이러한 축 외 대각면 스캔 편파 순도 열화의 근본 원인은 낮은 주파수 대역에서 양호한 임피던스 정합을 위해 필요로 하는 어레이의 하이-프로파일로부터 기인한다고 믿어진다. 따라서 본질적인 대역폭과 편파 분리 설계의 트레이드오프가 스캐닝된 비발디 어레이에서 발생되어, 비발디에서 효과적인 스캔 볼륨 또는 순시 대역폭을 제한하게 된다. 비발디 어레이 디자인이 더욱 광대역이 됨에 따라 이 대역폭과 편파 분리의 트레이드오프가 더 두드러지게 나타나는데, 즉, 4:1 대역폭을 가진 비발디 어레이는 D-평면에서 45도 스캔할 때 약 10dB의 편파 분리를 갖지만, 7:1 어레이는 OdB 편파 분리만을 각각 갖는다.
UWB-ESA의 비 주평면 스캔 편파 분리를 개선하기 위한 수단으로 버니 이어(bunny ear) 안테나, 버니 이어 컴블라인(bunny ear combeline) 안테나 (BECA), 및 균형 안티포달 비발디 안테나(balanced antipodal Vivaldi antenna; BAVA)와 같은 로우-프로파일(low-profile) 수직 일체화 방사기가 제안되었다. 각 안테나의 방사 도체는 비발디 안테나의 테이퍼형 슬롯의 소형화된 버전과 비슷한 λhigh/2 정도의 플레어드 다이폴형 핀(flared dipole-like fin)을 포함한다. 이 안테나는 우수한 편파 분리를 달성할 수 있지만 대역폭 또는 정합 레벨을 희생하게 된다. 이러한 유형의 어레이에 의해 달성된 최대의 문서로 기록된 순시 대역폭은 10-대역폭(10:1)을 달성하는 U-채널 BAVA 어레이로 불리는 변형된 BAVA에서 나왔지만, 브로드사이드의 경우 VSWR < 3이고 H-평면 45도 스캐닝에서는 VSWR이 4 이상으로 상승한다. 비발디 어레이에 의해 생성된 대역폭과 비교할 때 잘 정합된 대역폭 (브로드사이드 VSWR < 2)의 경우, 상기 어레이의 일반적인 값은 3:1에서 6:1까지이며, 일부는 하이-볼륨 제작을 복잡하게 하는 외부 발룬(balun)을 필요로 한다.
따라서, 대각면 (45도의 고도각에서 15dB보다 양호하거나 동일)을 포함하여, 모든 비 주 스캐닝 면에서 우수한 임피던스 매칭 (VSWR < 2)과 양호한 편파 분리를 유지하면서 매우 큰 순시 대역폭 (> 6:1)을 나타내는 안테나 소자에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 형태 및 실시예들은 본 명세서에 개시된 안테나 소자의 다양한 실시예들로서, 여러 본 발명의 구조로 인해 10을 초과하는 대역폭 및 높은 스캔 편파 분리, 즉 θ <60 °스캔 볼륨 (대각면 포함) 전체에서 높은 동일 편파 및 낮은 교차 편파를 동시에 달성할 수 있다. 안테나 소자의 다양한 개시된 실시예의 일 형태는 종래의 비발디 유형의 안테나 소자 구조와 비교할 때, 광대역 및 광역 스캔 정합 고려 사항에 대한 하이-프로파일을 유지하며, 또한 열악한 대각면 축 외 편파 분리를 초래하는 방사의 원인이 되는 수직 전류의 양을 제어하기 위한 이들의 독특한 능력이다. 본 발명에 따른 안테나 소자의 다양한 개시된 실시예의 또 다른 형태는 각각 전기적으로 작은 갭 영역에 의해 분리되는 안테나 소자의 주축을 따라 연장한 임의의 형상의 분리된 방사기 본체 구성 요소를 각각 포함한다는 것이다. 또 다른 형태 및 및 실시예들은 주파수 의존적인 필드-오브-퓨(field-of-few)를 다소 포함하여, 동일한 방사 성능 이점들을 제공하는 단일 소자 안테나로서 제공되어 동작할 수 있다.
모듈형 광대역 안테나 소자는 피드 네트워크를 포함하는 지지 구조체 및 상기 안테나 소자의 주축을 따라 연장하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 포함한다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자 각각은 전기적으로 작은 갭 영역에 의해 이격된 분리된 방사기 본체 구성 요소를 포함한다. 각각의 임의의 형상의 방사기 소자는 테이퍼형 슬롯 영역을 제공하도록 넓은 단부와 테이퍼형 자유 단부를 구비한다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자의 넓은 단부는 지지 구조체에 더 근접하여 위치된다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자의 상기 테이퍼형 자유 단부는 상기 지지 구조체로부터 더 멀리 위치한다. 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 상기 피드 네트워크에 전기적으로, 도전적으로, 또는 용량적으로 결합하도록 구성된다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 분리된 방사기 본체 구성 요소들 간에 위치된 용량성 강화 소자를 더 포함한다. 이 모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 상기 지지 구조체에 전기적으로 접속되지 않는 분리된 방사기 본체 구성 요소를 더 포함하고, 상기 용량성 강화 소자는 관심 주파수에서 전류가 흐르도록 하여, 관심 주파수에서 비발디 전류 분포를 에뮬레이트할 수 있다. 이 모듈러 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소의 에지 플레이팅을 포함하는 상기 용량성 강화 소자를 더 포함한다. 이 모듈러 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소를 접속하는 비아를 포함하는 상기 용량성 강화 소자를 더 포함한다. 이 모듈러 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 상기 방사기 본체 구성 요소 내로 내측 노치를 갖는 용량성 강화 소자를 더 포함한다. 이 모듈러 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 측면으로 연장하여 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소에 접속하는 임의의 형상의 플레이트를 포함하는 용량성 강화 소자를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 슬롯 공명을 조정하도록 구성되는 갭 영역을 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 낮은 비유전율 1<εΓ≤10을 가지는 비 전도성 또는 저 전도성 물질들로 채워지는 갭 영역을 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 공기, PTEE 유전체, 본딩 플라이(bonding ply), 및/또는 폼(foam)의 리스트로부터 선택된 비 전도성 또는 저 전도성 물질들로 채워지는 갭 영역을 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예에 따르면 상기 갭 영역의 수, 위치, 크기 및 물질 구성 중 어느 하나는 상기 방사기 소자의 길이 방향 축을 따라 변할 수 있다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예에 따르면 상기 지지 구조체는 제1 갭 영역으로 돌출한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 비 전도성 또는 저 전도성 물질 내에 전체가 매립되므로 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소와 갭 영역은 둘 다 상기 물질 내에 있게 되는 안타네 소자를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 인접하는 안테나 소자를 가로질러 완전히 연장된 비 전도성 또는 저 전도성 층에 의해 지지되는 갭 영역을 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 안테나 본체의 주축에 평행한 갭을 따라 서로 이격된 분리된 금속 구성 요소를 더 포함하는 분리된 방사기 본체 구성 요소를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 마이크로스트립 토폴러지를 포함하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 슬롯-라인 캐비티 및 접지 평면을 포함하는 지지 구조체를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 기계적으로 지지하는 물질의 대향 측면 상에 인쇄된 1/4 파 방사형 스터브로 종결되는 마이크로스트립 발룬을 포함하는 지지 구조체를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소 간에 위치된 용량성 강화 소자를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 스트립라인 토폴러지를 포함하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 더 포함한다. 모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 슬롯-라인 캐비티 및 접지 평면을 포함하는 지지 구조체를 더 포함한다. 모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 기계적으로 지지하는 물질의 대향 측면 상에 인쇄된 1/4 파 방사형 스터브로 종결되는 마이크로스트립 발룬을 포함하는 지지 구조체를 더 포함한다. 모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소들 간에 위치된 용량성 강화 소자를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 상기 안테나 소자의 비발디 실시예를 포함하는 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 더 포함하고, 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소는 방사기 본체의 금속성 분리된 구성 요소에 공간 지지를 제공하기 위해 저 전도성 물질로 채워진 갭 영역에 의해 이격된 상기 방사기 본체의 순금속 분리된 구성 요소를 포함한다. 모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 고 전력의 이용을 위해 구성되는 방사기 본체의 금속성 분리된 구성 요소를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 하이브리드 제작 방법으로 제조되는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 더 포함한다. 모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 PCB 순금속 EDM 또는 첨삭식 제조 (3D 인쇄) 방법의 하이브리드 디자인을 포함하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 더 포함한다. 이 안테나 소자의 형태 및 실시예는 개별적으로 제조되며 하이브리드 소자와 피드 및 구조적 지지 구조체 간의 전도성 접속을 유지할 필요 없이 나중에 결합될 수 있는 하이브리드 설계를 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 유사한 기술로 제작되는 테이퍼형 원추의 형상을 갖는 회전체(BOR) 소자를 포함하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 더 포함한다. 모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 개별적으로 제작되고 소자와 피드 및 구조적 지지 구조체 간의 전도성 접속을 유지할 필요 없이 나중에 접합될 수 있는 제1 및 제2 회전체 소자를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 플랫 세그먼트에서 위쪽으로 단차가 형성된 테이퍼를 갖는 계단형 노치를 포함하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 전체적으로 더 적은 두께를 갖는 단차를 갖는 상기 계단형 노치를 더 포함한다.
모듈형 광대역 안테나 소자의 형태 및 실시예는 안테나 어레이로 구성되는 복수의 안테나 소자를 더 포함한다. 상기 안테나 어레이는 상기 안테나 어레이에 배열된 복수의 유닛 셀을 포함하고, 상기 유닛 셀 각각은 안테나 소자를 포함하고, 상기 안테나 소자 각각은 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 포함하고, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자 각각은 갭 영역에 의해 이격된 상기 분리된 방사기 본체를 포함한다.
이들 예시적인 형태 및 실시예들의 또 다른 양상들, 실시예들 및 이점들이 이하에서 상세히 논의된다. 본 명세서에서 개시된 실시예들은 본 명세서에 개시된 원리들 중 적어도 하나와 양립하는 방식의 다른 실시예들과 결합될 수 있으며, "일 실시예", "일부 실시예들", "대안의 실시예", "다양한 실시예들", "하나의 실시예" 등의 언급은 반드시 상호 배타적일 필요는 없으며, 설명된 특정의 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 나타내기 위한 것이다. 본 명세서에서의 이런 용어들의 출현은 반드시 모든 것이 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
적어도 하나의 실시예의 다양한 형태는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 설명되며, 도면은 일정한 비율로 그려진 것은 아니다. 도면들은 다양한 형태들 및 실시 예들의 예시 및 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되며 그 일부를 구성하지만, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 도면들에서, 다양한 도면들에 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성 요소는 동일한 번호로 표시된다. 명확성을 위해, 모둔 구성요소가 모든 도면에 라벨되어 있는 것은 아니다. 도면에서:
도 1a는 종래의 비발디 안테나 소자를 도시한다;
도 1b-f는 본 발명에 따른 안테나 소자로서, 각각 안테나 소자 및 종래의 비발디 안테나 소자의 다양한 실시예 간의 차이점을 도시한다;
도 2a-b는 종래 기술에 따른, 전형적인 스트립라인(트라이플레이트) 비발디 안테나 소자 및 모든 금속 실시예의 비발디 안테나 소자를 도시한다;
도 3a는 마이크로스트립 실시예로서 구체화된 본 발명에 따른 안테나 소자의 측면도이다;
도 3b는 도 3a의 마이크로스트립 실시예의 불투명/투명 등각 투영도를 도시한다;
도 4a는 스트립라인(트라이플레이트) 및 플레이팅된 비아(via)에 구현된 본 발명에 따른 안테나 소자의 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 스트립라인 실시예의 불투명/투명 등각 투영도를 도시한다.
도 4c는 각각 핀 슬라이스 사이의 결합을 향상시키기 위해 내부에 기생 플레이트를 포함하는 도 4a의 스트립라인 실시예의 정면도 및 단면도를 도시한다;
도 5a-b는 각각 스트립라인(트라이플레이트) 실시예에서의 본 발명에 따른 선형 단일 편파 안테나 소자 어레이의 측면도 및 투명한 등각 투영도를 도시한다;
도 6a-b는 금속 분리된 구성 요소가 분리되고 배타적인 개별의 절단이 두 별개의 선형 어레이에서 이루어져, 최종적으로 도 6c에 도시된 바와 같은 이중 편파 어레이 구성을 형성하는 본 발명에 따른 안테나 소자의 도면이다;
도 7a-b는 금속 분리된 구성 요소는 분리되고 배타적인 개별의 절단이 이루어지고 안테나 본체가 슬라이스된 부위로 돌출한, 본 발명에 따른 안테나 소자의 단일 편파 선형 어레이의 측면도 및 단일 편파 평면 어레이의 사시도이다;
도 7c는 이중 편파 평면 어레이의 하나의 행만을 도시하는 이중 편파 어레이로서 구현되는 7a-b의 안테나 소자를 도시한다;
도 7d는 상부 안테나 섹션 및 하부 안테나 섹션을 포함하는 다중 안테나 소자 섹션으로 구성된 안테나 소자를 도시한다;
도 7e는 이중 편파 소자의 단일 행을 형성하도록 인접한 상부 및 하부 안테나 섹션을 도시한다;
도 7f는 안테나 소자의 8×8 이중 편파 어셈블리의 어레이를 형성하도록 인접한 안테나 섹션을 도시한다;
도 7g는 상부 안테나 소자 섹션의 분리된 금속 구성 요소의 폭, 형상 및 주기가 복수의 실시예를 취할 수 있음을 도시한다;
도 8a-b는 각각 공기 및 비 전도성/저 전도성 유전체 물질로 충전된 갭 영역을 갖는 순금속으로 구현된 안테나 소자를 도시한다;
도 9는 공기 또는 비 전도성/저 전도성 유전체 물질로 충전된 갭 영역을 갖는 순금속으로 구현된 안테나 소자의 선형 어레이의 등각 투영도를 도시한다;
도 10은 공기 또는 비 전도성/저 전도성 유전체 물질로 채워진 갭 영역을 갖는 순금속으로 구현된 안테나 소자의 이중 편파 어레이의 등각 투영도이다;
도 11a-b는 PCB 및 순금속 제작의 하이브리드 설계를 통합하는 7개의 요소 선형 어레이 및 7×7 이중 편파 어레이의 도면이다;
도 11c-d는 도 11d에 도시된 바와 같이 같은 상부 안테나 섹션 및 도 11c에도시된 바와 같은 저부 안테나 섹션을 포함하는 다중 안테나 소자 섹션으로 이루어지는 도 11a-b의 안테나 소자를 도시한다;
도 11e는 이중 편파 소자의 단일 행에 어레이를 형성하도록 인접한 상부 및 하부 안테나 섹션을 도시한다;
도 12는 회전체(body-of-revolution)(BOR) 안테나 소자의 실시예의 등각 투영도이다;
도 13a-b는 도 12의 BOR 안테나 소자의 4×4 이중 편파 어레이를 도시한다;
도 14는 임의의 피딩 및 구조적 지지를 갖는 계단형 노치 안테나 소자의 도면을 도시한다;
도 15a-b는 각각 도 14에 따른 안테나 소자의 계단형 노치 실시예의 4×4 이중 편파 어레이의 사시도 및 측면도를 도시한다;
도 16은 일 실시예에 따른 "메카-노치(Mecha-Notch)" 기반의 안테나 소자의 측면도 및 사시도를 도시한다;
도 17a-17b는 각각 도 16의 안테나 소자의 "메카-노치" 실시예의 4×4 이중 편파 어레이의 사시도 및 측면도를 도시한다;
도 18a-b는 각각 단위 전지에 걸친 갭 영역을 형성하는 비 전도성/저 전도성 물질을 갖는 "메카-노치" 기반 안테나 소자의 측면도 및 불투명/투명한 등각 투영도를 도시한다.
도 19a-b는 각각 도 18a-b의 "메카 노치" 안테나 소자의 4×4 이중 편파 실시예를 도시한다.
도 20은 E-평면에서의 브로드사이드, 45도 및 60도 스캔에 대해 도 8b의 소자(순금속인 비발디 안테나 소자)를 갖는 도 10의 이중 편파 어레이의 예측된 무한 어레이 임피던스 성능을 도시한다;
도 21은 H-평면에서의 브로드사이드, 45도 및 60도 스캔에 대해 도 8b의 소자(순금속인 비발디 안테나 소자)를 갖는 도 10의 이중 편파 어레이의 예측된 무한 어레이 임피던스 성능을 도시한다;
도 22는 D-평면(φ=45도)에서 45도 및 60도 스캔에 대해 도 8b의 소자(모든 금속 비발디 안테나 소자)를 갖는 도 10의 이중 편파 어레이의 단위 셀에 의해 방사되는 예측된 무한 어레이 교차 편파 레벨을 도시한다;
도 23은 45도, 135도, 225도 및 315도의 대각면 방위각 스캔 방향 (φ)에 대해 45도의 고도각으로 스캐닝할 때, 도 8b의 소자를 갖는 도 10의 이중 편파 어레이의 단위 셀에 의해 방사되는 예측된 무한 어레이 교차 편파 레벨을 도시한다.
본 발명의 형태 및 실시예들은 대각 스캐닝 평면에서 우수한 임피던스 정합 및 편파 분리를 유지하면서 동시에 10을 초과하는 대역폭을 동시에 성취할 수 있는 본 명세서에 개시된 안테나 소자에 관한 것이다. 형태 및 실시예들은 본 발명의 다양한 안테나 구조로 고속 스캔 편파 분리, 즉 θ <60 °스캔 볼륨 (대각면 포함) 전체에서 높은 동일 편파 필드 및 낮은 교차 편파 필드와 대역폭을 동시에 달성할 수 있는 본 명세서에 개시된 다양한 안테나 소자에 관한 것이다. 다양한 개시된 안테나 소자들의 형태들 및 실시예들은 종래의 비발디 유형의 안테나 소자 구조와 비교할 때, 광대역 및 광역 스캔 정합 고려 사항들에 대한 하이-프로파일을 유지하고 또한 축 외 스캐닝하면서 양호한 편파 분리를 유지하는데 결정적인 수직-수평 전류 비의 양을 제어하기 위한 독특한 능력에 있다. 다양한 개시된 안테나 소자의 또 다른 형태 및 실시예는 적절하게 선택된 비 도전성 유전체 또는 저 유전율 안테나 소자에 의해 형성된 전기적으로 작은 갭에 의해 분리되는, 안테나 소자의 주축을 따라 연장되는 임의의 형상의 분리된 방사기 본체 구성 요소를 포함할 수 있다는 것이다. 더욱 소자 방사기의 도전적으로 단절된 영역은 이중 편파 장치의 직교 소자 편파에 도전적으로 분리될 수 있다. 본 발명의 이러한 혁신적인 형태는 특정 방사 성능 이점을 제공하는 단일 편파 실시예에도 적용 가능하다. 그러나 이중 편파 소자는 대부분의 방사기 영역에 대해 전기 접점을 형성하는 번거로움과 어려움을 피하기 때문에, 이중 편파 실시예가 이 형태로부터 가장 이익을 얻을 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 비록 대부분의 설명이 안테나 어레이를 위해 제공되지만, 본 명세서에 개시된 안테나 소자의 다양한 형태 및 실시예는 주파수 의존적인 필드-오브-퓨를 다소 포함하여, 동일한 방사 성능 장점을 제공하는 단일 소자 안테나로서 제공되어 동작할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
본 명세서에서 논의된 방법 및 장치의 실시예는 이하의 설명에서 설명되거나 첨부된 도면에 도시된 구성 요소의 구성 및 배열의 상세 사항의 응용에만 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 상기 방법들 및 장치들은 다른 실시예들에서 구현될 수 있고 여러 방법으로 실행되거나 실현될 수 있다. 특정 구현예는 설명의 목적으로만 제공되며 제한하려는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며, 제한적으로 간주되어서는 안 된다. 본 명세서에서 "포함하는", "구비하는" "가지는", "함유하는", "수반하는" 및 그 변형은 그 이후에 열거된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함한다. "또는"에 대한 언급은 "또는"을 사용하여 기술된 용어가 기술된 용어 중 하나, 둘 이상 및 모두를 나타낼 수 있도록 포괄적인 것으로 해석될 수 있다. 전방 및 후방, 좌측 및 우측, 상부 및 하부, 상부 및 하부, 및 수직 및 수평에 대한 임의의 언급은 설명의 편의를 위한 것이지, 본 시스템 및 방법 또는 이들의 구성 요소를 임의의 하나의 위치 또는 공간 방향으로 제한하려는 것은 아니다.
비발디 안테나 소자의 인기는 고유한 피딩, 전기적 및 구조적 고려 사항을 가진 다수의 가능한 실시예를 이끌어 냈다. 그러나 종래 기술의 모든 비발디 안테나 소자는 테이퍼형 슬롯(tapered slot)을 형성하는 테이퍼 금속 플레어에 전기적으로 연결된 피딩/지지 구조로 구성된다. 종래 기술에 따른 비발디 소자의 일반적인 토폴로지가 도 1에 도시되어 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 비발디형 안테나 소자(100)는 테이퍼형 슬롯 영역(102)을 형성하는 임의의 형상의 전도성 방사기 본체(101)로 구성되고 유도파 공급 포트(109)로의 신호 경로를 갖는 피드, 발룬 및/또는 정합 네트워크를 포함하는 전기적 및 기계적 지지 구조체(150)에 그 기저에서 전도적으로 접속된다. 방사기 본체(101)는 이들 복수의 소자들이 주기 D (또는 2차원의 경우 Dx 및 Dy)를 가지고 일차원 또는 이차원의 주기적 어레이의 서비스를 지향하는 비발디형 안테나 소자(100)를 전체적으로 형성하면서, 복수의 테이퍼형 슬롯 영역(102)의 실시예를 형성하기 위해 복수의 형상 및 크기를 취할 수 있다.
이하 도 1b-1f를 참조하면, 안테나 소자의 다양한 실시예와 도 1a의 종래 기술의 비발디 안테나 소자 사이의 차이점을 보여주는 본 개시에 따른 다양한 안테나 소자가 도시되어 있다. 도 1b-1f에 개시된 다양한 안테나 소자들(200)의 형태 및 실시예들에 따르면, 안테나 몸체의 주축(222)을 가로지르는 방향에서의 도전 안테나 본체(201) 및 테이퍼형 슬롯(202)이 조각으로 제공되거나 (수평으로 "슬라이스"된 조각으로 지칭) 조각들이 제거(슬라이스)되며 바람직하게는 갭 영역(203)을 제공하기 위해서 PTFE 유전체, 결합 플라이(bonding ply) 또는 폼(foam)과 같은 비/저 전도성 물질(210) 중 하나 또는 양자 모두로 대체된다. 이들 비/저 전도율 갭 영역은 전기적으로 얇고(전형적으로 λ/10-λ/100이고, λ는 가장 높은 주파수에서의 파장임), 전형적으로 갭 두께의 수 배 내지 20배 범위의 거리만큼 서로 수직으로 분리된다. 그렇게 할 때, 안테나 소자(200)의 다양한 형태 및 실시예는 플레어드 개구로부터 공급 포트(109)로의 경로와 결합하는 전기/구조 지지체 구성 요소(150)의 섹션으로 연장하는 안테나 소자 본체의 주축(222)을 따라 교대하는 배타적인 금속 및 비금속 테이퍼 섹션을 포함한다. 또한, 분리된 금속 본체 구성 요소(201)는 또한 안테나 본체의 주축(222)에 평행하게 서로 분리될 수 있다 (수직으로 '절단'된 조각으로 지칭). '슬라이스' 및 '절단'의 예시된 양, 형상 및 위치에만 제한되는 것은 아니고 이들을 포함하여, 도 1b-1f에 도시된 바와 같은 복수의 모든 상기 모든 안테나 구성 요소가 구현될 수 있다는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래 기술의 비발디 안테나 소자는 광대역 특성 및 설계 강건성으로 인해 UWB-ESA에 대한 대중적인 선택이었지만, 광대역 성능을 얻는다는 그 본질 때문에 스캐닝 제한이 내재되어 있다. 본 개시에 따른 본 발명의 안테나 소자의 다양한 형태 및 실시예들은 필연적인 설계 제약으로 널리 받아들여지게 되는 종래 기술의 비발디 어레이들의 이 전형적인 대각면 스캐닝 문제를 본질적으로 해결한다. 결과적으로, 본 개시에 따른 안테나 소자의 다양한 형태 및 실시예들은 종래의 비발디 안테나 소자의 방위각-의존적 스캐닝 제한의 결점 없이 10을 초과하는 효율적인 대역폭을 고유하게 제공하여, 넓은 필드-오브-뷰(field-of-view) UWB 동작을 가능하게 한다.
하나의 본 발명의 안테나 소자의 일반적인 예가 도 1b에 도시되어 있다. 본 발명의 안테나 소자 구조는 갭 영역(203)에 의해 분리된 안테나 소자의 주축(222)을 따라 연장한 임의의 형상의 분리된 방사기 본체 구성 요소(201)를 갖는 복수의 안테나 소자(200)를 포함한다. 다양한 실시예의 형태에 따르면, 갭 영역(203)은 전기적으로 분리된 방사기 본체 구성 요소(201)와 함께 테이퍼형 슬롯 영역(202)을 형성하는 용량성 결합 강화 구조(220)와 서로 결합 될 수 있다. 안테나 소자(201)는 복수의 전기적 및 구조적 지지 구성 요소(150)에 의해 지지되며 공급 포트(109)에 결합된다. 종래 기술의 비발디 안테나 소자와 달리, 방사기 본체(201)는 관심 있는 주파수에서 전도성 전류가 효과적으로 흐르게 하는 강한 용량성 결합으로 인해 전기 및 구조적 지지 구성 요소(150)에 연결될 필요가 없으므로, 관심 있는 주파수 (더 낮은 주파수 대역이지만 정확한 조작을 위해 필요로 하지 않는 더 높은 주파수는 아님)에서 비발디 전류 분포를 효과적으로 에뮬레이트할 수 있다. 또한 신중하게 설계된 슬라이스 (위치, 모양, 너비, 간격 등)는 슬라이싱으로 인해 발생할 수 있는 슬롯 공명을 조정하도록 구성될 수 있다. 갭 영역(203)은 바람직하게는 공기, PTFE 유전체, 결합 플라이 및/또는 폼과 같은 낮은 비유전율 1<εΓ≤10을 가지는 물질들로 바람직하게 구성된 비 전도성 또는 저 전도성 물질들(210)로 채워진다. 갭 영역(203)의 수, 위치, 크기 및 재료 조성은 본 발명에 따른 방사기 본체(201)의 전체에 걸쳐 변할 수 있다. 또한, 전기적 및 구조적 지지 부재(150)는 임의의 형상을 취할 수 있으며, 도 1c에 도시된 바와 같이 저 전도성 물질(210)의 분리 영역 내로 돌출될 수도 있다. 그 형상은 또한 테이퍼형 슬롯 영역(202a)으로부터 고유한 테이퍼형 슬롯 영역(202b)을 형성한 것으로 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 다양한 형태들 및 실시예들에 따른 안테나 소자는, 예를 들어 도 1d에 도시된 바와 같이 비 전도성 또는 저 전도성 매질(210) 내 전체적으로 내장될 수 있으므로, 안테나 본체(201) 및 갭 영역(203)은 둘 다 매질(들)(210)에 의해 구조적으로 지지된다. 안테나 소자의 다른 실시예가 도 1e에 도시되어 있으며, 여기서 갭 영역(203)은 인접한 안테나 소자(200)를 가로 질러 완전히 연장하는 비 전도성 또는 저 전도성 층(211)에 의해 지지된다. 수평 갭 영역에 부가하여 안테나 본체의 주축(222)에 병렬 방식으로 서로 떨어진 분리된 금속 구성 요소(201)를 더욱 포함하는 추가의 실시예가 도 1f에 도시된다. 이상으로부터, 본 발명에 따른 안테나 소자는 종래의 전기적으로 (전도적으로) 접속된 (연속적인) 금속 방사기 몸체(101)와는 반대의 방식으로 전기적으로 (전도적으로) 분리된 금속 조각을 포함하는 방사기 본체를 형성하므로, 본 발명에 따른 안테나 소자(200)는 비발디형 안테나(100) (도 1a 참조)의 구조와 다른 (복수의 상이한 구조를 포함함) 것이 분명하다. 또한, 도 1b-1f의 실시예들에 의해 나타낸 것과 같은 복수의 구성이 가능하며, 도 1b-e의 형태의 임의의 조합이 모든 고유의 설계 파라미터의 유연성 외에도 안테나 소자에 구현될 수 있다는 것에 또한 유의해야 한다.
본 명세서에 개시된 다양한 방식으로 전기적으로 (전도적으로) 분리된 금속 조각을 포함하는 방사기를 갖는, 본원에 개시된 안테나 소자의 다양한 실시예는 다양한 본 발명의 구조로 인해 10을 초과하는 대역폭 및 높은 스캔 편파 분리, 즉 θ<60°스캔 볼륨 (대각면 포함) 전체에서 낮은 교차 편파 및 높은 동일 편파를 동시에 성취할 수 있다. 개시된 안테나 소자의 다양한 실시예의 한 특징은 축 외 스캔하는 동안 대각면 편파 순도를 보통 열악하게 만드는 방사의 원인이 되는 수직 대 수평 전류 비의 양을 제어하면서 광대역 정합 고려 사항에 필요한 하이-프로파일을 유지하는 독특한 능력에 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 발명의 구조는 또한 광대역 성능을 달성하기 위해 테이퍼형 슬롯 설계 및 피드 원리를 사용한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 소자(200)의 다양한 실시예는 도 1b-1d에 도시된 바와 같이 복수의 피딩, 전기적 및 기계적 구성 요소(150)에 의해 전기적 및 구조적으로 지지될 수 있다. 본 발명의 다양한 형태 및 실시예의 이점은, 도 1a에 도시된 바와 같이 레거시 비발디형 안테나 소자(100)에 의해 사용되는 지지 구조체(150)의 구성 요소가 또한 표준화된 광대역 어레이 하드웨어와 역 호환하도록 본 발명의 안테나 소자에 의해 이용될 수 있다. 피딩 구조의 선택은 1/4 파장 스터브(stub)로 종결되는 균형 마이크로스트립/스트립라인 피드, 직접 불균형 스트립라인/동축 연결 또는 다른 변형 옵션을 포함하도록 다양하게 변할 수 있다. 복수의 안테나 소자(200)는 선형 또는 평면 어레이를 포함하도록 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 안테나 소자의 형태 및 실시예의 또 다른 독특한 특징은, 전류가 관심 있는 주파수에서 효과적으로 흐르게 하는 강한 용량성 결합으로 인해, 방사기 본체(201)가 구성 요소(150)에 전기적으로 접속될 필요가 없어서, 관심 주파수 (낮은 주파수 대역이지만 정확한 작동에는 필요하지 않은 더 높은 주파수는 아님)에서 비발디 전류 분포를 효과적으로 에뮬레이션할 수 있다는 것이다. 따라서, 비발디형 안테나 소자의 보다 보편적인 실시예들 중 몇몇은 이들 실시예들에만 절대적으로 제한되는 것은 아니지만 현실적인 비교로서 다음의 논의에서 구체적으로 언급될 것이다.
추가적인 예시적인 실시예들
인쇄 회로 기판 (PCB) 제조는 대용량, 저비용 생산으로 인해 매력적인 제조 방법이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 스트립라인에 구현된 종래 기술의 비발디 안테나 소자의 예는 종래 기술에 따른 비발디 안테나 소자의 순금속의 실시예이다. 스트립라인에 구현된 종래 기술의 비발디 안테나 소자(100)는, 슬롯-라인 캐비티(slot-line cavity)(104), 1/4 파장 스터브(105), 및 노어 발룬(Knorr balun)으로도 알려진 스트립-라인 발룬(106)을 포함하는, 전기적/구조적 구성 요소(150)(병기하지 않음)에 접속된 인접하는 안테나 본체(101), 테이퍼형 슬롯(102), 전송 매질(103)을 하이라이트하여 비교용 참조로서 나타내었다. 구조물은 또한 하부 표면(108), 공급 포트(109) 및 동축 케이블(120)을 포함한다.
PCB 제조에 기초한 본 발명의 안테나 소자(200)의 일 실시예는 각각 마이크로스트립 및 스트립라인(트라이-플레이트) 토폴로지에 대해 도 3a-b 및 도 4a-c에 도시되어 있다. 도 3a-b는 각각 마이크로스트립 실시예의 측면도 및 불투명/투명 등각 투영도이다. 도 4a는 측면도이고, 도 4b는 불투명/투명 등각 투영도를 도시하고, 도 4c는 각각 스트립라인에 구현된 안테나 소자의 정면도 및 단면도를 도시한다. 테이퍼형 슬롯 영역(202)에서의 방사기 본체(201)의 분리된 금속 구성 요소는 슬롯-라인 캐비티(204) 및 소자에 대한 전기적 접지를 포함하는 금속 구조적 베이스(150)에 의해 지지되는 안테나 소자(200) 내의 갭 영역(203)에 의해 분리된다. 피딩은 기계적 지지 물질(210)의 대향 측면 상에 인쇄된 1/4 파장 스터브(205)로 종결되는 마이크로스트립 발룬(206)을 포함한다.
에지 플레이팅(220a)은 방사기 몸체(201)의 두 인접한 분리된 금속 구성 요소들 사이의 결합 증가를 위한 커패시턴스를 향상시키는 하나의 방법으로서 이용된다. 도 4a-b의 스트립라인 실시예에서, 금속 비아들(207)은 에지 플레이팅이 또한 이용될 수 있지만, 방사기 몸체(201)의 수직으로 분리된 금속 구성 요소들 사이에 용량성 결합 강화 구조물(220b)을 구현하기 위해 슬라이스의 양 수평 에지에 위치된다. 또한, 도 4c는 220d 및 220e의 것과 같은 다른 가능한 용량성 강화 구조를 강조하며, 이때 단일 또는 복수의 평행한 판(들)은 분리되거나 금속 방사기 본체 구성 요소에 비아로 연결된 것으로 도시된 방사기 본체의 분리된 금속 구성 요소(201) 사이에 위치된다. 이들 평행한 판 커패시턴스 향상 구조물은 방사기 본체(201)의 분리 금속 구성 요소 사이 또는 그 외부에 상주하거나 슬롯을 가로 질러 연장할 수 있다. 방사기 본체(201)의 분리된 금속 구성 요소 내로의 내향 노치(226)가 또한 용량성 결합이 선택적 영역에 집중되어 있는 정면도인 도 4c에 도시되어 있다. 이러한 용량성 강화 구조의 양, 길이 및 폭은 하이-엔드 VSWR 및 교차 편파 제거에 모두 영향을 미치는 중요한 설계 매개 변수이다. 도 4a 내지 도 4c의 안테나 소자의 선형 어레이(300)의 일례가 도 5a-b에 도시되어 있으며, 이는 선형 어레이를 선형 어레이(300)에 직교하게 교차되게 함으로써 이중 편파 구성으로 변환될 수 있다.
보다 편리한 제조 및 조립 공정, 특히 이중 편파 구성에 대한 본 발명의 안테나 소자 및 어레이의 주목할 만한 변형예가 도 6a-b에 도시되어 있다. 이 기하학적 구조에서, 분리된 금속 구성 요소(201)는 기계적 지지 물질(210) 내로 만들어지는 내측 절삭부(275a 및 275b)를 수용할 거리 ds 만큼 도전적으로 분할되어 분리된다. 이 점에서 도 6a-b의 선형 어레이(300a 및 300b) 각각은 도 6c에 도시된 것과 같은 이중 편파 어레이(400)를 형성하도록 서로 직교하게 교차하도록 적절한 내측 절삭부(275a 및 275b)를 갖는다. 이러한 방식으로, 직각의 분리된 금속 구성 요소들(201) 간의 전기적 도전성 접속이 필요하지 않고 모든 분리된 금속 구성 요소(201)를 인접시키는 데에 금속 비아(207)가 필요하지 않다. 이것은 이 구조에 대해 원래 편파된 카드들 간의 전기적 전도를 강화하는데 필요한 납땜의 양과 어려움이 극적으로 줄어들기 때문에 주요한 이점이 된다. 이 이점이 금속성 비아의 수의 감소와 결합되면, 더 빠르고 위험은 낮아지며 제조 비용은 줄어든다.
추가적인 기술이 도 7a의 선형 어레이에 적용되며, 안테나 본체(150a)가 (이전의 도면 전체에 걸쳐 도시된 표준 직선 절단과는 반대로) 슬라이스된 영역과 일체화하도록 자체 테이퍼형 슬롯 영역(202b)을 형성할 가능성을 강조하기 위해 도 7b의 이중 편파 어레이로 더욱 구현될 수 있다. 안테나 소자(300)의 이러한 실시예는 블록(150b)에 의해 더욱 지지되어 기계적 안정성을 제공한다. 다른 이중 편파 구성은 도 7c에 도시되었으며, 보다 곡률이 있는 테이퍼형 슬롯 영역(202b)을 갖는다. 이 실시예가 PCB 기반 아키텍처 전체에 전달되지만, 이것은 확실히 이 기하 구조에 한정되지 않고 일반적으로 내측 절삭부(275)의 유무와 관계없이 복수의 방법 (하이브리드 기술 빌드 포함)에 걸쳐 적용될 수 있음을 알 수 있다.
안테나 소자(200)는 도 7d에 도시된 바와 같이 상부 안테나 소자 섹션 (200a) 및 하부 섹션(200b)과 같이, 다중 안테나 소자 섹션을 포함할 수 있다. 도 7d에 도시한 바와 같이 이들 두 섹션은, 다수의 방법으로 인접할 수 있으며, 예를 들어 "텅 앤 그루브(tongue-and-groove)"가 지지 구성 요소(150b 및 150c)를 갖는 하나의 구조로 강조된다. 분리된 금속 구성 요소(201a 및 201b)는 분리된 영역에 있을 수 있다. 또한, 이 섹션들은 이중 편파 소자의 단일 행에 결합된 도 7e에 도시된 바와 같이, 또한 8x8 이중 편파 어레이 어셈블리로서 도 7f에 도시된 바와 같이 안테나 소자 및 어레이를 형성할 수 있다. 또한, 도 7g를 참조하면, 안테나 소자 섹션(200a)에서 분리된 금속 구성 요소(201a, 201c)의 폭, 형상 및 주기성이 복수의 실시예를 취할 수 있음을 알 수 있다. 이 다중 섹션의 실시예는 상부 또는 하부 PCB 카드에서 굴곡하여 PCB 카드의 감소를 유발하고, 이중 편파 안테나 장치의 하부 섹션(200b)에서 직교 카드의 납땜을 보다 쉽게 수행할 수 있게 하기 때문에 유리하다. 이들 구조가 PCB 기반 아키텍처에서 구현된 것으로 도시되어 있지만, 본 명세서에 기술된 실시예는 확실히 이 기하 구조에 한정되지 않으며 일반적으로 본 명세서에 기술된 바와 같이 내측 절삭부(275)의 유무에 상관 없이 복수의 구조 (하이브리드 기술 빌드 포함)에 걸쳐 적용될 수 있다.
본 발명의 안테나 소자 및 어레이의 다른 실시예는 스톡 금속, 예를 들어, 알루미늄의 전기적 방전 가공(EDM)이나 첨삭식 제조(3D 인쇄) 제작으로 제조되는 순금속의 비발디 어레이에 기초한다. 이는 고 전력 사용을 위해 안테나 소자 본체의 순금속 구성을 가능하게 하고 직각 소자 또는 직각 소자 카드를 개별적으로 함께 납땜(도전성 연결)하는 것을 피하기 때문에 매력적인 제조 방법이다. 이 유형의 순금속 비발디는 연속적인 안테나 본체(101)와 각각의 전기적/구조적 지지 구성 요소(150)를 갖는 도 2b에 대한 비교 참조로서 도시되어 있다.
본 발명의 안테나 소자(200)의 순금속 비발디의 실시예가 도 8a-8b에 도시되어 있다. 방사기 본체(201)의 금속 분리된 구성 요소는 갭 영역(203)에 의해 이격되어 있어 테이퍼형 슬롯 영역(202)을 형성한다. 갭 영역(203)은 도 6B에서 방사체 본체(201)의 금속 분리된 구성 요소에 대한 이격 지지체를 제공하기 위해 바람직하게 유전체와 같은 비 전도성 또는 저 도전성 물질(210)로 충전된 것으로 나타나 있다. 이러한 형태의 본 발명에 따른 안테나 소자의 단일 편파 선형 어레이(300)가 도 9에 도시되어 있으며, 도 10의 단일 편파된 평면 어레이 구성(400)으로 확장된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 소자는 본 발명의 구조화로 전기적 성능을 향상시키고 상술한 순금속 안테나 본체 버전과 같은 비발디형 구조에서 사용되는 더욱 현저한 제조 지침을 따를 수 있다.
예시로서(이에만 한정되는 것은 아니지만) 도 11a에 도시된 것과 같은 PCB 및 EDM 순금속 하이브리드 선형 어레이(300)의 경우와 같이, 다양한 제조 방법을 사용하는 하이브리드 설계가 또한 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 이 실시예에서, 지지 물질(210) 내의 분리되고 수직으로 절단된 금속 구성 요소(201)로 구성된 PCB 섹션은 EDM 순금속 안테나 본체(150)의 상부에 인접해 있다. 수직 절삭부 (전기적으로 분리된 직각 편파 카드)는 상단 섹션의 PCB 구현을 매력적으로 만든다. 예를 들어 PCB 및 EDM 순금속 부분의 테이퍼형 슬롯 영역(202a)과 같은 두 섹션이 각각 독립적으로 설계될 수 있음을 알 수 있다. 본 명세서에서 설명된 내측 절삭부(275)의 옵션은 도 11b에서와 같이 이중 편파 구성에 외삽하기 위해 이 실시예에서도 또한 통합된다. 내측 절삭부(275)는 모든 설계에 필수적인 것은 아니며 단순화된 조립 방법을 제공하는 하나의 가능한 구조로 도시되어 있다. 또한, 하부 EDM 순금속 영역의 테이퍼형 슬롯 영역(202b, 202c)은 도 11b에 도시된 바와 같이 그 형상이 변할 수 있고, 일 섹션이 선형 테이퍼를 구현하고, 그 직교 섹션은 디자인 유연성을 더욱 강조하기 위해 직선 섹션을 구현한다는 것이 또한 이해될 것이다. 이미 언급한 바와 같이, 각 구성 요소의 모든 설계 변수에 대해 허용되는 독립적인 조정 및 기계적 가요성을 가지고, 하이브리드 설계를 형성하기 위해 복수의 제조 방법을 이용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 어레이(300, 400)를 구성하는 안테나 소자는 도 11d에 도시된 바와 같이 상부 안테나 소자 섹션(300a) 및 도 11c에 도시된 바와 같이 저부 안테나 소자 섹션(300b)과 같은, 다중 안테나 소자 섹션을 포함할 수 있다. 두 섹션은 다양한 방법으로 인접할 수 있으며, 예를 들어 "텅 앤 그루브" 구조 (200a 및 200b)가 도 11c-11d에 도시되어 있다. 두 섹션(300a 및 300b)은 도 11e에 도시된 바와 같이, "텅 앤 그루브" 구조(200a, 200b)를 통해 결합된다.
도 12에 도시된 것과 같은 테이퍼형 원추(252)의 형상을 갖는 회전체(BOR) 안테나 소자를 포함하는 또 다른 이중 편파 실시예가 모듈형 비발디 대안으로 사용될 수 있으며, 이 실시예는 본 발명의 안테나 소자(200)가 피딩, 발룬, 정합 및/또는 구조적 구성 요소를 포함하는 베이스(150c)에 고정될 수 있다. 본 발명의 안테나 소자(200)는 본 발명의 갭 영역(203)을 갖는 분리형 방사기 본체(201)를 포함한다. 이들 BOR 소자는 도 13a-b에 도시된 바와 같이 이중 편파 평면 어레이 구성(400)으로 배열될 수 있다.
본 개시에 따른 본 발명의 안테나 소자의 또 다른 실시예는 도 14에서 나타낸 바와 같은 계단형 노치(402)의 형태일 수 있다. 계단형 노치와 이전에 논의된 비발디 안테나 소자 사이의 한 가지 다른 점은 테이퍼의 형상이 원할한 테이퍼가 아닌 편평한 세그먼트에서 위쪽으로 상승하는 계단형이라는 것이다. 따라서, 본 실시예에 따른 안테나 소자(200)는 도 11에 도시된 바와 같은 형태로 구현될 수 있고, 이 때 도 15a-b의 예로서 4×4 이중 편파 평면 어레이(400)에 대해 적용된다.
계단형 노치 안테나 소자의 보다 구체적인 버전은 "메카 노치(Mecha-Notch)"안테나 소자이며, 여기에서 계단은 전체적으로 더 작은 두께이고 접지면과 하단 세그먼트는 어레이 본체에 삽입되어 고정되는 스트립라인 피드 세그먼트를 지지한다. 슬라이스된 노치 안테나 소자는 메카 노치와 같이 동일한 방식으로 제조될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 구조를 구현하는 본 발명의 안테나 소자(200)의 일 실시예가 도 16에 도시되며, 이 도면은 전기적 및 구조적 구성 요소(150)에 의해 지지되는 테이퍼형 슬롯 영역(202)을 형성하는 분리된 방사기 본체(201)와 갭 영역(203)을 도시한다. 본 발명에 따른 도 16의 안테나 소자의 이중 편파 평면 구성(400)은 도 17a-17b의 사시도 및 측면도에서 도시된다. 더욱, 이 실시예는 도 18a-18b에 도시된 실시예에서 나타낸 바와 같이 분리된 금속 구성 요소(201) 아래에 한정되지 않도록 지지 물질(210)을 포함하여 적용될 수 있다. 용량성 결합은 원형 형상을 갖는 것으로 나타낸 선택적 금속 플레이트(220c)를 도입함으로써 향상될 수 있다. 그러나 이들은 임의의 일반적인 평면 형상을 가질 수 있음을 알 수 있다. 이들 용량성 플레이트(220c)는 부착된 금속 슬라이스에 전기적으로 접속된다. 이 실시예의 이중 편파 평면 구성(400)은 도 19a-19b에 도시되어있다.
상술한 다양한 실시예들로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 소자는 이들 경우에만 확실히 제한되는 것은 아니지만, 보다 대중적인 제조 방법의 일부를 사용하여 복수의 실시예를 포함할 수 있다는 것은 명백하다. 적절한 설계 및 조정하게 되면, 갭 영역(203)을 도입해도 도 2b에 도시된 바와 같이 순금속 10 대역폭 (10:1) 이중 편파 비발디형 안테나와 추가적인 본 발명의 구성 요소를 제외하고 동일한 치수와 구조를 갖는 도 8b의 본 발명의 안테나 소자의 실시예와 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, E-평면 및 H-평면 플롯으로부터 볼 때 동작 대역 내의 예측된 무한 어레이 임피던스 성능(VSWR)에 비교적 적은 영향을 미친다.
실제로, VSWR은 갭 영역(203)에 의해 도입된 용량성 부하로 인해 주요 E/H- 평면에서 브로드사이드, 45도 및 60도 스캔에 대해 저 주파수 범위에서 크게 개선된다. 또한, E-평면 스캐닝은 넓은 각도에서 크게 향상되는 반면 H-평면 스캐닝은 동작 대역에 걸쳐서 2.15 미만으로 유지된다. 브로드사이드 VSWR은 중역 주파수와 고 주파수 범위에서 미세한 열화를 나타내지만, λg/2 주기적으로 이격된 소자를 갖는 일반적인 직사각형 그리드에서 이상적인 애퍼처(aperture) 샘플링을 위해 전체적으로 격자 로브 주파수 fg에 대해 2 미만으로 유지된다. (여기서 λg 는 fg의 자유 공간 파장이며 이상적으로는 작동 대역 고주파 파장 λhigh와 동일함) 상위 주파수를 fg로 나타낸다고 가정하면, 본 발명에 따른 안테나 소자는 전체 VSWR 개선과 함께 동일한 10의 대역폭을 유지한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 소자는 비발디형 안테나 소자(100)의 대각면 스캐닝에서 및 그 주위에서 편파 분리를 악화시키는 교차 편파 필드의 방사의 원인이 되는 수직 전류의 제어를 가능하게 한다. 도 20 및 도 21에 도시된 VSWR 플롯에서 사용된 것과 동일한 이중 편파 안테나 구조에 의하면, 도 22에서 나타낸 바와 같이 45도 및 60도의 고도각 (전형적으로 θ로 표시됨)에서 45도 방위 방향 (전형적으로 φ로 표시됨)과 관련된 대각면에서의 스캔에 대한 무한 어레이 셀 교차 편파 레벨이 계산된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모델에 대한 유사한 교차 편파 레벨 계산이 다른 대각면(φ = 135, 225, 315도)에서도 도출될 수 있으며, 대다수의 대역에 대해서 모든 평면에 대해 2dB 이내가 결과된다. 하나의 편파는 1 와트(W)의 입력 전력으로 여기되는 반면 다른 편파는 50Ω으로 종결되며, 두 개의 편파는 이중 오프셋 이중 편파 구성에서 약 λhigh/4 만큼 분리된다. θ=45도의 경우, 비발디형 안테나 어레이는 교차 편파 레벨이 저주파 범위 근처에서 -10dB인 지점까지 주파수에 따라 교차 편파가 현저하게 상승하고 6.5GHz 고주파수 부근에서 0dB 상승하고, 이 때 편파는 시작되는 주파수와 직교가 되고 주파수가 증가함에 따라 점차 교차 편파가 커진다.
종래 기술의 비발디형 안테나 어레이로는 일종의 외부 교차 편파 보정 측정없이 양호한 편파 분리로 대각면에서 스캔할 수 없다는 것이 명백하다. 그러나, 본 발명의 안테나 소자의 다양한 실시예는 이상적인 동시 편파 레벨 (1W의 입력 전력에 대해 0dB)보다 약 13dB 아래의 전체 동작 대역에 걸쳐 거의 편평한 교차 편파 레벨을 갖는다. θ=60도에 대해서도 비슷한 결과가 관찰되었는데, 기존의 비발디형 안테나 어레이는 3.25GHz 근처의 0dB 마커에 부딪히고 교차 편파는 거의 전체 동작 대역에 대해 우세한 편파가 되는 반면, 본 발명에 따른 안테나 소자는 이상적인 동일 편파 레벨보다 7.5dB 낮은 곳에서 다시 한번 편평하다. 일부 다른 더 많은 대칭 PCB 실시예는 유사하거나 경우에 따라 2dB 더 우수한 편파 성능을 보였다. 궁극적으로, 본 발명에 따른 안테나 소자는 본질적으로 전체 동작 대역에 걸쳐 비발디형 안테나 어레이에 의해 나타나는 본질적인 비 주요 평면(이중 편파 평면 어레이에 대해 대각면에서 가장 심함) 스캔 제한을 본질적으로 극복한다.
따라서, 본 발명에 따른 안테나 소자의 다양한 실시예는 본 발명의 구조로 인해 (대각면을 포함하는) 전체 스캔 볼륨에서 10을 초과하는 대역폭과 낮은 스캐닝 교차 편파를 동시에 달성할 수 있는 반면, 비발디 어레이의 스캔 볼륨은 대역폭이 증가함에 따라 대각면에서/그 주위에서 점차 잘리게 된다. 다른 UWB-ESA에서는 상당한 이득 손실이나 외부 교차 편파 교정 하드웨어 없이 이를 달성할 수 없다.
본 발명의 안테나 소자의 다양한 실시예의 또 다른 형태는, 그 방사기 본체가 어려운 노칭과 납땜 과정을 요구하는 비발디의 단일의 긴 금속 플레어보다는 난상 받침 조립체에 대해 납땜과 노치하는 것이 더 쉬운 더 소형의 분리된 구성 요소로 이루어지기 때문에, 직각 편파의 엇갈림을 필요로 하는 통상적인 실시예에 대해 제조/조립하는 것이 더 쉽다는데 있다.
본 발명의 안테나 소자의 다양한 실시예의 또 다른 형태는 본 발명의 안테나 소자가 본 발명의 구조로 임피던스 대역폭을 본질적으로 안정화시킴으로써 종래의 비발디 어레이가 H-평면 저주파 표류와 고주파수 스캔 편차와 같은 것을 겪게 하는 주요 평면(E-/H-평면) 스캐닝 성능의 결함을 개선한다는 것이다.
본 발명의 안테나 소자의 다양한 실시예의 또 다른 형태는 안테나 소자 발명이 레거시 광대역 위상 어레이 하드웨어/플랫폼과 일반적으로 역 호환 유지되며 현저한 비발디 안테나 소자는 그들의 베이스 라인 설계를 계속 채용하지만 본 발명에 따른 테이퍼형 슬롯 영역이 수정된다는 것이다.
상술한 적어도 하나의 실시예의 몇 형태를 설명하였지만, 다양한 변경, 수정 및 개선이 당업자에게 용이하게 일어날 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 변경, 수정 및 개선은 이 개시의 일부로서 의도되며 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 단지 예일 뿐이고, 본 발명의 범위는 첨부 된 청구항 및 그 등가물의 적절한 구성으로부터 결정되어야 한다.

Claims (30)

  1. 모듈형 광대역 안테나 소자에 있어서,
    피드 네트워크를 포함하는 지지 구조체; 및
    상기 안테나 소자의 주축을 따라 연장하는 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자
    를 포함하고, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자의 각각은 갭 영역에 의해 이격된 분리된 방사기 본체 구성 요소를 포함하며, 상기 임의의 형상의 방사기 소자의 각각은 테이퍼형 슬롯 영역을 제공하도록 넓은 단부와 테이퍼형 자유 단부를 한정하고, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자의 상기 넓은 단부는 상기 지지 구조체로부터 더 멀리 위치한 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자의 상기 테이퍼형 자유 단부보다 상기 지지 구조체에 더 근접하여 위치되고,
    상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 상기 피드 네트워크에 전기적으로 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소 간에 위치된 용량성 강화 소자를 더 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분리된 방사기 본체는 상기 지지 구조체에 전기적으로 접속되지 않으며, 상기 용량성 강화 소자는 관심 주파수에서 전류가 흐르도록 하여, 관심 주파수에서 비발디 전류 분포를 에뮬레이트하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 용량성 강화 소자는 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소의 에지 플레이팅을 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  5. 제2항에 있어서, 상기 용량성 강화 소자는 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소를 접속하는 비아를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  6. 제2항에 있어서, 상기 용량성 강화 소자는 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소 내로 내측 노치를 갖는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 갭 영역은 슬롯 공명을 조정하도록 구성되는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 갭 영역은 낮은 비유전율 1<εΓ≤10을 가지는 비 전도성 또는 저 전도성 물질들로 채워지는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 갭 영역은 공기, PTEE 유전체, 본딩 플라이(bonding ply), 및/또는 폼(foam)의 리스트로부터 선택된 비 전도성 또는 저 전도성 물질들로 채워지는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  10. 제1항에 있어서, 상기 갭 영역의 수, 위치, 크기 및 물질 구성 중 어느 하나는 상기 방사기 소자의 길이 방향 축을 따라 변할 수 있는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 지지 구조체는 제1 갭 영역으로 돌출한 모듈형 광대역 안테나 소자.
  12. 제1항에 있어서, 상기 안테나 소자는 비 전도성 또는 저 전도성 물질 내에 전체가 매립되므로 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소와 갭 영역은 둘 다 상기 물질 내에 있게 되는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  13. 제1항에 있어서, 상기 갭 영역은 인접하는 안테나 소자를 가로질러 완전히 연장된 비 전도성 또는 저 전도성 층에 의해 지지되는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  14. 제1항에 있어서, 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소는 상기 안테나 본체의 상기 주축에 평행한 갭을 따라 서로 이격된 분리된 금속 구성 요소를 더 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 마이크로스트립 토폴러지를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 지지 구조체는 슬롯-라인 캐비티 및 접지 평면을 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  17. 제15항에 있어서, 상기 지지 구조체는 기계적으로 지지하는 물질의 대향 측면 상에 인쇄된 1/4 파 방사형 스터브로 종결되는 마이크로스트립 발룬을 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  18. 제15항에 있어서, 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소 간에 위치된 용량성 강화 소자를 더 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 스트립라인 토폴러지를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  20. 제19항에 있어서, 상기 지지 구조체는 슬롯-라인 캐비티 및 접지 평면을 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  21. 제19항에 있어서, 상기 지지 구조체는 기계적으로 지지하는 물질의 대향 측면 상에 인쇄된 1/4 파 방사형 스터브로 종결되는 마이크로스트립 발룬을 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  22. 제19항에 있어서, 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소들 간에 위치된 용량성 강화 소자를 더 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  23. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임의의 형상 방사기 소자는 상기 안테나 소자의 비발디 실시예를 포함하고, 상기 분리된 방사기 본체 구성 요소는 방사기 본체의 금속성 분리된 구성 요소에 공간 지지를 제공하기 위해 저 전도성 물질로 채워진 갭 영역에 의해 이격된 상기 방사기 본체의 순금속 분리된 구성 요소를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  24. 제23항에 있어서, 상기 방사기 본체의 금속성 분리된 구성 요소는 고 전력의 이용을 위해 구성되는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  25. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 하이브리드 제작 방법으로 제조되는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 PCB 순금속 EDM 또는 첨삭식 제조 (3D 인쇄) 방법의 하이브리드 디자인을 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  27. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 테이퍼형 원추의 형상을 갖는 회전체(BOR) 소자를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  28. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자는 플랫 세그먼트에서 위쪽으로 단차가 형성된 테이퍼를 갖는 계단형 노치를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  29. 제28항에 있어서, 상기 계단형 노치는 전체적으로 더 적은 두께를 갖는 단차를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
  30. 안테나 어레이로 구성되는 제1항에 따른 모듈형 광대역 안테나 소자에 있어서, 상기 안테나 어레이는:
    상기 안테나 어레이에 배열된 복수의 유닛 셀을 포함하고, 상기 유닛 셀의 각각은 안테나 소자를 포함하고, 상기 안테나 소자 각각은 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자를 포함하고, 상기 제1 및 제2 임의의 형상의 방사기 소자 각각은 갭 영역에 의해 이격된 상기 분리된 방사기 본체를 포함하는 모듈형 광대역 안테나 소자.
KR1020177025166A 2015-03-03 2016-03-03 저 교차 편파 10-대역폭 초 광대역 안테나 소자 및 어레이 KR20180002596A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562127565P 2015-03-03 2015-03-03
US62/127,565 2015-03-03
PCT/US2016/020669 WO2016141177A1 (en) 2015-03-03 2016-03-03 Low cross-polarization decade-bandwidth ultra-wideband antenna element and array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180002596A true KR20180002596A (ko) 2018-01-08

Family

ID=56848587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177025166A KR20180002596A (ko) 2015-03-03 2016-03-03 저 교차 편파 10-대역폭 초 광대역 안테나 소자 및 어레이

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10483655B2 (ko)
EP (1) EP3266066B1 (ko)
JP (1) JP6820135B2 (ko)
KR (1) KR20180002596A (ko)
WO (1) WO2016141177A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102459973B1 (ko) * 2021-07-13 2022-10-26 국방과학연구소 고출력 이중 편파 슬랜트 금속 비발디 안테나

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3555959B1 (en) 2016-12-15 2024-05-15 Arralis Holdings Limited Tuneable waveguide transition
WO2018160980A1 (en) * 2017-03-02 2018-09-07 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Superstate polarization and impedance rectifying elements
CN110612641B (zh) * 2017-05-12 2021-06-25 瑞典爱立信有限公司 宽带天线
US10631109B2 (en) 2017-09-28 2020-04-21 Starkey Laboratories, Inc. Ear-worn electronic device incorporating antenna with reactively loaded network circuit
US10910692B2 (en) * 2017-11-28 2021-02-02 Taoglas Group Holdings Limited In-glass high performance antenna
TR201720526A2 (tr) 2017-12-15 2017-12-21 Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi Ultra-geni̇ş bant ve yüksek polari̇zasyon safliğina sahi̇p anten di̇zi̇si̇
WO2019203902A2 (en) * 2017-12-20 2019-10-24 Optisys, LLC Integrated tracking antenna array
CN110098492B (zh) * 2018-01-27 2020-07-24 成都华为技术有限公司 一种双极化天线、射频前端装置和通信设备
US10979828B2 (en) 2018-06-05 2021-04-13 Starkey Laboratories, Inc. Ear-worn electronic device incorporating chip antenna loading of antenna structure
US10785582B2 (en) 2018-12-10 2020-09-22 Starkey Laboratories, Inc. Ear-worn electronic hearing device incorporating an antenna with cutouts
US11902748B2 (en) 2018-08-07 2024-02-13 Starkey Laboratories, Inc. Ear-worn electronic hearing device incorporating an antenna with cutouts
US10951997B2 (en) 2018-08-07 2021-03-16 Starkey Laboratories, Inc. Hearing device incorporating antenna arrangement with slot radiating element
US11108141B2 (en) 2018-09-12 2021-08-31 Taoglas Group Holdings Limited Embedded patch antennas, systems and methods
US10931005B2 (en) 2018-10-29 2021-02-23 Starkey Laboratories, Inc. Hearing device incorporating a primary antenna in conjunction with a chip antenna
EP4064456A1 (en) * 2019-06-05 2022-09-28 Ovzon Sweden AB Antenna array
CN111987448B (zh) * 2020-09-18 2022-08-12 上海无线电设备研究所 一种双极化Vivaldi天线
CN112768910B (zh) * 2020-12-29 2023-01-10 杭州电子科技大学 基于石墨烯-金属结构的可重构太赫兹天线及调频方法
CN113036439B (zh) * 2021-05-26 2021-07-30 成都天锐星通科技有限公司 微带天线结构及通信设备
CN113540801B (zh) * 2021-07-20 2022-09-27 西安电子科技大学 一种基于双模传输线设计的大频率比双频天线
CN113809532B (zh) * 2021-09-17 2022-09-30 中国人民解放军63660部队 一种用于辐射超宽谱电磁脉冲的电阻加载对跖Vivaldi天线
US11984962B1 (en) * 2022-10-18 2024-05-14 Qualcomm Incorporated Mitigating polarization performance loss with tilted antenna arrays
CN115732926B (zh) * 2022-12-20 2023-08-18 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种改进型宽带相控阵天线辐射器
CN116613530B (zh) * 2023-07-21 2023-10-10 南京振微新材料科技有限公司 一种基于碳基材料MXene和三维打印技术的轻质超宽带天线

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4658262A (en) * 1985-02-19 1987-04-14 Duhamel Raymond H Dual polarized sinuous antennas
US5175560A (en) 1991-03-25 1992-12-29 Westinghouse Electric Corp. Notch radiator elements
US5642121A (en) 1993-03-16 1997-06-24 Innova Corporation High-gain, waveguide-fed antenna having controllable higher order mode phasing
US6246377B1 (en) 1998-11-02 2001-06-12 Fantasma Networks, Inc. Antenna comprising two separate wideband notch regions on one coplanar substrate
US6351246B1 (en) * 1999-05-03 2002-02-26 Xtremespectrum, Inc. Planar ultra wide band antenna with integrated electronics
US6317094B1 (en) 1999-05-24 2001-11-13 Litva Antenna Enterprises Inc. Feed structures for tapered slot antennas
US20050219126A1 (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Automotive Systems Laboratory, Inc. Multi-beam antenna
KR20030007717A (ko) 2000-05-31 2003-01-23 배 시스템즈 인포메이션 앤드 일렉트로닉 시스템즈 인티크레이션, 인크. 협대역, 대칭적, 교차, 원편파된 굽은 선 부하 안테나
US6950066B2 (en) * 2002-08-22 2005-09-27 Skycross, Inc. Apparatus and method for forming a monolithic surface-mountable antenna
US7180457B2 (en) * 2003-07-11 2007-02-20 Raytheon Company Wideband phased array radiator
US20060044189A1 (en) 2004-09-01 2006-03-02 Livingston Stan W Radome structure
JP4408405B2 (ja) 2004-09-21 2010-02-03 富士通株式会社 平面アンテナおよび無線装置
US7463210B2 (en) 2007-04-05 2008-12-09 Harris Corporation Phased array antenna formed as coupled dipole array segments
US7652631B2 (en) * 2007-04-16 2010-01-26 Raytheon Company Ultra-wideband antenna array with additional low-frequency resonance
US8395557B2 (en) * 2007-04-27 2013-03-12 Northrop Grumman Systems Corporation Broadband antenna having electrically isolated first and second antennas
JP4756061B2 (ja) * 2008-07-08 2011-08-24 日本電信電話株式会社 平面アンテナ
JP5029559B2 (ja) 2008-09-30 2012-09-19 日立電線株式会社 アンテナ及びそれを備えた電気機器
US8253641B1 (en) * 2009-07-08 2012-08-28 Northrop Grumman Systems Corporation Wideband wide scan antenna matching structure using electrically floating plates
JP5527584B2 (ja) * 2009-09-28 2014-06-18 アイシン精機株式会社 アンテナ装置
US8928530B2 (en) * 2010-03-04 2015-01-06 Tyco Electronics Services Gmbh Enhanced metamaterial antenna structures
WO2012104941A1 (ja) * 2011-02-04 2012-08-09 パナソニック株式会社 アンテナ装置及び無線通信装置
WO2012109393A1 (en) * 2011-02-08 2012-08-16 Henry Cooper High gain frequency step horn antenna
US9368875B2 (en) * 2011-05-03 2016-06-14 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Antenna system and uses thereof
US9024823B2 (en) * 2011-05-27 2015-05-05 Apple Inc. Dynamically adjustable antenna supporting multiple antenna modes
US9337542B2 (en) * 2012-03-14 2016-05-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Modular gridded tapered slot antenna
US9270027B2 (en) * 2013-02-04 2016-02-23 Sensor And Antenna Systems, Lansdale, Inc. Notch-antenna array and method for making same
JP6039472B2 (ja) * 2013-03-15 2016-12-07 日東電工株式会社 アンテナモジュールおよびその製造方法
CN203826551U (zh) * 2014-04-16 2014-09-10 常州吉赫射频电子技术有限公司 一种具有超宽带双极化特性的Vivaldi印刷天线

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102459973B1 (ko) * 2021-07-13 2022-10-26 국방과학연구소 고출력 이중 편파 슬랜트 금속 비발디 안테나

Also Published As

Publication number Publication date
EP3266066B1 (en) 2022-06-15
JP6820135B2 (ja) 2021-01-27
EP3266066A4 (en) 2018-10-31
US20180069322A1 (en) 2018-03-08
JP2018511240A (ja) 2018-04-19
US10483655B2 (en) 2019-11-19
EP3266066A1 (en) 2018-01-10
WO2016141177A8 (en) 2017-08-24
WO2016141177A1 (en) 2016-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180002596A (ko) 저 교차 편파 10-대역폭 초 광대역 안테나 소자 및 어레이
US9793611B2 (en) Antenna
Eldek Design of double dipole antenna with enhanced usable bandwidth for wideband phased array applications
EP1647072B1 (en) Wideband phased array radiator
US7196674B2 (en) Dual polarized three-sector base station antenna with variable beam tilt
CN104377449A (zh) 宽带微带天线和天线阵列
US20220407231A1 (en) Wideband electromagnetically coupled microstrip patch antenna for 60 ghz millimeter wave phased array
Yao et al. Analysis and design of wideband widescan planar tapered slot antenna array
Zhang et al. Bunny ear combline antennas for compact wide-band dual-polarized aperture array
US20060038732A1 (en) Broadband dual polarized slotline feed circuit
CN104377450A (zh) 波导喇叭阵列及其方法和天线系统
CN111786095A (zh) 一种宽带倾斜波束介质贴片天线
CN111490342A (zh) 一种基于Vivaldi天线形式的超宽带双极化透镜天线
Syrytsin et al. Circularly polarized planar helix phased antenna array for 5G mobile terminals
CN108899658A (zh) 一种35GHz小型圆极化微带相控阵天线
Oueslati et al. Wideband low-profile aperture antenna for 5G-applications comprising of a slotted waveguide array and an integrated corporate feed
CN110931968A (zh) 一种低交叉极化的毫米波微带平板阵列天线
Xiaole et al. Design of a wideband waveguide slot array antenna and its decoupling method for synthetic aperture radar
Djerafi et al. Innovative multilayered millimetre-wave antennas for multi-dimensional scanning and very small footprint applications
Wang et al. A broad beam-width microstrip cross antenna design for wide scan angle phased array
Zhang et al. A Miniaturized Ka-Band High-Gain Planar Grid Antenna
Asthan et al. Differentially proximity-coupled circular ring-shaped array antenna with improved radiation characteristic
Pehlivan et al. High gain ultra-wideband parabolic reflector antenna design using printed LPDA antenna feed
Remez et al. Dual-polarized tapered slot-line antenna array fed by rotman lens air-filled ridge-port design
Kim Design of Stripline-Fed Dual Polarization Aperture-Coupled Stacked Microstrip Patch Phased Array Antenna for Wideband Application

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right