KR20180083330A - 자기-접지형 표면 실장 가능한 보우타이 안테나 장치, 안테나 페탈 및 제작 방법 - Google Patents

자기-접지형 표면 실장 가능한 보우타이 안테나 장치, 안테나 페탈 및 제작 방법 Download PDF

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KR20180083330A
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펄-시몬 킬달
모가담 사데흐 만소우리
그라쯔노브 안드레아스 알라욘
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갭웨이브스 에이비
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Abstract

본 발명은 다수의 안테나 페탈(1, 1)을 포함하는 안테나 구조체(11)를 포함하는 자기-접지형 보우타이 안테나 장치(10)에 관한 것으로, 안테나 페탈(1, 1)은 각각의 말단 팁 부분(6, 6)을 향해 테이퍼지는 암 섹션을 포함하고, 전기 전도성 재료로 제조되며, 말단 팁 부분(6, 6)은 말단 팁 부분의 제1 측에서 베이스 부분(9)에 접근하여 급전 포트에 연결되도록 배치되고, 특정 포트가 각각의 안테나 페탈(1, 1)에 제공된다. 베이스 부분(9)은 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하고, 각각의 안테나 페탈(1, 1)은 금속 시트 또는 그와 유사한 것으로부터 하나의 조각으로 제조되며, 안테나 페탈은 별도의 유닛(9)으로 제작되어, 표면 실장에 의해 베이스 부분 또는 접지면(9)의 앞면 또는 뒷면 상에 장착되기에 적합하다. 접지면은 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있고, 이는 보우타이가 자동 배치 및 납땜 기계로 실장될 수 있음을 의미한다. 배치 기계는, 보다 일반적으로는 픽-앤드-플레이스 기계로 알려져 있다.

Description

자기-접지형 표면 실장 가능한 보우타이 안테나 장치, 안테나 페탈 및 제작 방법
본 발명은 자기-접지형 안테나 장치뿐만 아니라, 자기-접지형 안테나 장치를 생산하는 방법에 관한 것이다.
다수의 주파수 대역에서, 고속 또는 초고속의 데이터 속도로 다양한 시스템에서 통신할 수 있도록 하기 위해, 무선 통신 내에서 사용하기 위한 광대역 안테나에 대한 수요가 증가하고 있다. 초광대역(Ultra Wide Band, UWB) 신호는, 일반적으로 큰 상대 대역폭(relative bandwidth)(대역폭을 캐리어 주파수로 나눈 값) 또는 큰 절대 대역폭을 갖는 신호로서 정의된다. UWB라는 표현은 특히, 3.2 내지 10.6GHz의 주파수 대역뿐만 아니라, 다른 더 넓은 주파수 대역에 대해 사용된다.
광대역 신호의 사용은, 예를 들어 2009년 2월, Proceedings of the IEEE지의 vol.97, No.2의 198-204쪽, y M.Z. Win 외에 의한 "History and application of UWB"에 설명되어 있다.
UWB-기술은 저가 기술이다. UWB-신호를 송수신하는 CMOS 프로세서의 개발이 크고 다양한 적용 분야에 개방되어 있어, 믹서, RA(라디오 주파수)-오실레이터 또는 PPL(위상 고정 루프)용 하드웨어에 대한 필요성 없이도 UWB-신호를 매우 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.
UWB 기술은, 예를 들어 매우 빠른 데이터 속도(최대 500Mbps 또는 그 이상)를 갖는 단거리 통신(10m 미만), 예를 들어 DVD 플레이어, TV 등과 같은 엔터테인먼트 시스템의 구성요소들 간 무선 USB 유사 통신, 낮은 데이터 속도 통신이 정밀한 거리측정(ranging) 및 공간위치와 결합된 센서 네트워크 및 매우 높은 공간 해상도와 장애물 관통 능력을 갖는 레이더 시스템에서, 그리고 일반적으로 무선 통신 장치와 같이, 다양한 적용 분야에 대해 넓은 범위의 영역에서 구현될 수 있다.
UWB 신호를 생성, 전송, 수신 및 처리하기 위해서는, 신호 생성, 신호 전송, 신호 전파, 신호 처리 및 시스템 아키텍처 분야에서 새로운 기술 및 장치의 개발이 필요하다.
일반적으로, UWB 안테나는 서로 다른 4개의 카테고리로 나뉘는데, 제1 카테고리인 스케일된 카테고리는 보우타이 다이폴(예를 들어, 2010년 7월, Lestari 외에 의한 IEEE Trans. Antennas Propag.지 Vol. 58, No. 7, pp. 2184-2192의 "A modified Bow-Tie antenna for improved pulse radiation" 참조) 및 예를 들어, 2009년 12월, A.K. Amert 외에 의한 IEEE Trans. Antennas Propag.지 Vol. 57, No. 12, pp. 3728-3735의 "Miniaturization of the biconical Antenna for ultra-wideband applications"에서 논의된 것과 같은 바이코니컬 안테나를 포함한다. 제2 카테고리는, 예를 들어 Y. Mushiake에 의한 1992년 12월 IEEE Antennas Propag. Mag. 지, vol.32, No. 6, pp. 23-29의 "Self-complementary antennas"에서 설명된 것과 같은 자기-상보 안테나를 포함한다. 제3 카테고리는, 예를 들어 1979년 P.J. Gibson에 의한 Proc. 9th European Microwave conference지, pp. 101-105의 "The Vivaldi aerial"에서 논의된 것과 같은 진행파 구조 안테나를 포함하며, 제4 카테고리는 대수 주기 다이폴 안테나 어레이와 같은 다중 공진 안테나를 포함한다.
스케일된 카테고리, 자기-상보 카테고리 및 다중 공진 카테고리로부터의 안테나들은 저 이득(low gain), 즉 넓고 종종 더 많거나 더 적은 전방향 원거리 패턴을 갖는 컴팩트한 로우 프로파일 안테나를 포함하지만, 비발디 안테나(Vivaldi antenna)와 같은 진행파 카테고리는 지향성 안테나이다.
전술된 UWB 안테나는 주로, 편파(polarization) 당 하나의 포트를 갖고 통신 시스템의 전송 측과 수신 측 사이에 알려진 방향의 단일파를 갖는 통상적인 LOS(Line-of-Sight) 안테나 시스템에서 사용하도록 설계되었다.
하지만, 대부분의 환경에는, 통신 시스템의 전송 측과 수신 측 사이에 몇몇 물체(예컨대, 집, 나무, 차량, 인간)가 있어, 전파의 반사와 산란이 일어나, 수신 측에서 복수의 도래파(incoming waves)가 야기되므로, 결과적으로 이러한 인자들을 보다 양호하게 처리하는(accounting) 안테나에 대한 필요성이 있었다. 이들 전파 간의 간섭은 수신 안테나의 포트(채널이라고도 함)에서 수신된 전압의 페이딩(fading)으로 알려진 큰 레벨 변동을 야기한다. 이러한 페이딩은 다중 포트 안테나를 사용하고 MIMO(multiple-input multiple-output) 기술을 지원하는 현대의 디지털 통신 시스템에서 보완될 수 있다.
무선 통신 시스템은, 컴팩트함, 각 커버리지(angular coverage), 방사 효율 및 편파 성능(polarization scheme) 면에서, 높은 요건을 갖는 MIMO를 가능하게 하는 다중 대역 다중 포트 안테나를 갖는 다수의 마이크로 기지국을 포함할 수 있으며, 이들은 모두 이러한 시스템의 성능에 중요한 이슈이다. 다중 포트 안테나의 방사 효율은, 단일-포트 안테나에서와 같이, 옴 손실과 임피던스 불일치로 인해 감소되기도 하지만, 안테나 포트들 간의 상호 결합에 의해서도 감소된다.
이전에 알려진 광대역 안테나 장치는 이러한 요건을 충분히 만족하지 못했다.
하지만, WO 2014/062112호에는, 낮은 옴 손실, 즉 높은 방사 효율, 양호한 매칭뿐만 아니라 안테나 포트들 간에 낮은 결합을 갖는, 전술된 것과 같은 MIMO 통신 시스템에 적합한 광대역 컴팩트 다중 포트 안테나가 개시되어 있다. WO 2014/062112의 도 11에 도시된 기하학 구조는 이중-편파 자기-접지형 보우타이 안테나로서 공지되어 있으며, 2014년 9월, IEEE Transactions on Antennas and Propagation지, Vol. 62, No., pp. 1-7의 H. Raza, A. Hussain, J. Yang 및 P.-S. Kildal에 의한 "Wideband Compact 4-port Dual Polarized Self-grounded Bowtie Antenna"에 설명되어 있다. 자기-접지형 보우타이 안테나의 기하학 구조는 대량으로 제조하기에, 특히 대량 생산하기에는 비싸다.
미래의 무선 통신 시스템, 예컨대 5세대(5G)에서 사용되는 주파수는 최대 30GHz, 또는 심지어 최대 60GHz일 수 있고, Masive MIMO는 밀리미터파 주파수에서 충분한 이득과 조정 기능(steer-ability)을 제공하기 위한 도전적인 옵션이다(2015년 11월, 2015 Loughborough Antennas & Propagation Conference, 2nd & 3rd, Per-Simon Kildal의 "Preparing for GBit/s Coverage in 5G: Massive MIMO, PMC Packaging by Gap Waveguides, OTA testing in Random LOS" 참조).
공지된 안테나 시스템과는 반대로, 대용량 MIMO 어레이 안테나 또는 대규모 안테나 시스템(Large-scale Antenna System)이나 초대형 MIMO 어레이(Very Large MIMO array) 등은 다수의 안테나 요소, 수십 개에서 수백 개 또는 심지어 수천 개의 안테나 요소의 사용에 기초하여, 신호-대-노이즈 비가 최대화되도록 하는 방식으로, 환경에서 오는 도래파 또는 도래파들에 일관되게 적응하도록 독립적으로 작동된다. 대용량 MIMO는, 예를 들어 다수의 유저 스테이션이 동시에 스케쥴되었을 때, 즉 멀티-유저 시나리오에서, 특히 데이터 처리량 및 에너지 효율이 상당히 증가될 수 있다는 점에서 특히 유리하다.
MIMO 어레이 및 대용량 MIMO 어레이 안테나는 나란히 있는 몇몇의 동일한 안테나 요소로 구성된다. 이는, 제조뿐만 아니라 실장이 매우 어렵고, 비용이 많이 들며 시간이 많이 소요되도록 한다.
대용량 MIMO 어레이는 종래의 위상 배열 안테나(phased array antenna)에 해당하는 디지털 장치(digital)이다. 위상 배열은 희망하는 방향으로 안테나 빔을 위상-조정(phase-steer)하기 위해, 모든 요소들에 아날로그 제어 가능한 이상기(phase shifter)를 포함한다. MIMO 기술에서, 각각의 요소에는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 디지털-아날로그 변환기(DAC)가 있어, 모든 빔-조정이 디지털식으로 수행되고, 아날로그 이상기가 필요 없다. 이러한 점은, MIMO 안테나 시스템이 위상 배열보다 유연하고 적응성이 뛰어나도록 하여, 모든 빔 형상 및 심지어 다중 빔이 형성될 수 있다. 이를 디지털 빔-형성이라고 한다.
공지된 모든 안테나 장치가 위에서 언급된 기능적 요건 중 많은 것을 충족한다 하더라도, 제조가 충분히 쉽거나 저렴하지 않고, 희망하는 대로 실장하기가 쉽지 않다. 이는 통신 시스템의 구세대 및 현 세대 모두에 대한 문제이고, 다른 구현예에 대해서도 문제가 되며, 예컨대 5G와 같은 미래 통신 시스템 및 오늘날 사용되는 것보다 높은 조파수에서의 미래의 적용 분야에 대해 더욱 두드러지게 된다. 공지된 안테나 장치들은 충분한 대역폭을 제공하지 못한다는 단점도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술된 문제점 중 하나 이상을 해결할 수 있는, 또는 적어도 완화시킬 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 특히, 자기-접지된 보우타이 안테나, 예를 들어 제조하기가 쉽고 저렴한, MIMO 시스템용 UWB 다중 포트 안테나 을 제공하는 것이다. 실장이 쉬운 안테나 장치와 작고 컴팩트한 안테나 장치를 제공하는 것 또한, 본 발명의 목적이다. 또 다른 목적은, 표면 실장, 특히 배치 기계 및 납땜 기계를 사용하여 PCB에 표면 실장을 가능하게 하는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
보다 특정적으로, 본 발명의 일 목적은 대량 생산에 적합한 안테나 장치를 제공하는 것이다. 유연한 안테나 장치와, 많은 다양한 적용 분야에 대해 동일한 원리에 기초하여 다양한 안테나 장치의 제조를 가능하게 하는 개념을 제공하는 것 또한, 가장 중요한 목적 중 하나이다.
하나의 특정 목적은, 매우 높은 주파수, 예를 들어 최대 100GHz 또는 심지어 150GHz용으로 사용될 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
가장 중요한 목적 중 또 다른 하나는, 대용량 MIMO에 적합한, 보다 특정적으로는 미래 5G 통신 시스템에 적합한 안테나 장치를 제공하는 것이다. 위상 배열과 MIMO 어레이에서 사용될 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것 또한 본 발명의 중요한 목적 중 하나이다.
또한, 큰 대역폭, 또는 매우 큰 대역폭을 제공하는 안테나 장치를 제공하는 것도 목적 중 하나이다.
무선 통신용 마이크로 기지국에 적합한 안테나 장치로, 예를 들어 다중 경로 페이딩 효과도 감소시킬 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것도 목적 중 하나이다.
또 다른 목적은, 예컨대 잔향실(reverberation chamber)에 기초한 측정 시스템과 같이, MIMO 능력(capability)을 갖거나 또는 갖지 않는 무선 장치를 위한 측정 시스템에서 사용하기에 적합하거나, 또는 차량(예를 들어, 자동차)에 대한 무선 통신을 위한 무반향실(anechoic chambers)의 OTA(Over-The-Air) 시스템에서 사용하기에 적합한 안테나 장치, 특히 UWB 다중 포트 안테나를 제공하는 것이다.
또한, 전술된 목적들 중 하나 이상을 달성할 수 있는 안테나 장치의 제조 방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적 중 하나이다. 특히, 수행하기 쉽고, 비용이 저렴하며, 신뢰성이 있고 반복 가능하며, 대량 생산을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다. 표면 실장을 가능하게 하는 안테나 장치의 제조 방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적 중 하나이다.
본 발명에 따르면, 첨부된 청구항들에 따라, 자기-접지형 안테나 장치뿐만 아니라, 이러한 안테나 장치에서 사용되는 안테나 페탈, 그리고 이러한 안테나 장치의 제조 방법이 제공된다.
첨부된 각각의 종속항들에 의해 유리한 실시예들이 주어진다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 다수의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체를 포함하는 자기-접지형 안테나 장치가 제공되며, 안테나 페탈은 중앙 말단 부분(central end portion)을 향해 테이퍼지는 암 섹션을 포함하고, 전기 전도성 재료를 포함하거나 전기 전도성 재료로 제조되며, 말단 부분은 접지면으로서 작용하는 베이스 플레이트에 접근하도록 배치되고, 경우에 따라서 암 섹션들은 연결되어 적어도 부분적으로 혼(horn)의 벽을 형성하며, 상기 중앙 말단 부분에 연결되도록 또는 그 근처에 안테나 급전부(feed)가 배치된다. 또한, 베이스 플레이트는 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하고, 각각의 안테나 페탈은 하나의 조각으로 제조되거나, 2개 이상의 안테나 페탈이 하나의 조각으로 결합되며, 각각의 안테나 페탈은 금속 표면을 포함하고, 예를 들어 금속 시트 또는 그와 유사한 것으로 제조된다. 또한, 안테나 페탈 또는 각각의 안테나 페탈은 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)과는 별도로 제작되어, 표면 실장 기술(SMT)을 사용하여 베이스 플레이트의 앞면 또는 뒷면 상에 실장될 수 있도록 적응된다.
본 출원의 내용에서, "자기-접지형 안테나"는, 안테나 페탈들이 땅에 연결되고, 안테나 페탈의 적어도 일부가 안테나 페탈과 연관된 또는 안테나 페탈에 연결되는 안테나 급전부로부터 거리가 있는, 안테나를 지칭한다. 이러한 자기-접지형 안테나의 일 예시는 보우-타이 안테나이며, 예를 들어 동일 출원인에 의한 WO 2014/062112호에서 논의된다.
안테나 페탈은 모두 분리된 조각으로 제공될 수 있다. 하지만, 안테나 페탈은, 예를 들어 슬롯 급전부의 테두리를 따라 연장하는 연결부에 의해 서로 연결되어, 적어도 부분적으로 혼(horn)의 벽을 제공할 수도 있다. 따라서, 2개 이상의 안테나 페탈은 결합되어 모노리식 유닛으로 제공될 수 있다.
이러한 유형의 안테나는 뛰어난 성능을 제공한다는 것이 알려져있다. 안테나는 단일 안테나로서, 또는 다수를 결합하여 사용될 수 있다. 특히, 안테나 어레이로 배치되는 이러한 형의 안테나를 많이 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 안테나는 많은 다양한 주파수 및 주파수 범위에 쉽게 적용되고 사용될 수 있으며, 특히 고 주파수용에 적합하다.
이제, 표면 실장 기술(SMT)의 사용으로, 이러한 자기-접지형 안테나가 비교적 쉽고 비용-효율적으로 생산될 수 있음이 밝혀졌다. 따라서, 안테나 페탈은 별도로 생산되어, 부품 배치 시스템의 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 기술 또는 다른 표면 실장 기술(SMT)을 사용하여 베이스 플레이트에 놓여질 수 있다. 이로써, 픽업되어 놓여져야 하는 요소들, 예를 들어 안테나 페탈들이 트레이 등에 배치되어, 예를 들어 공압식 흡입 컵을 사용하여 공급부로부터 하나씩 픽업될 수 있다. 흡입 컵은, 플로터(plotter)형 장치 또는 다른 장치에 부착되어, 유전체 기판에 배치되어 PCB를 형성할 수 있는 도전 층(conductive layer)에 픽업된 요소들을 놓을 수 있다. 예컨대 금속화된 기판과 같은 도전 층에 놓여지면, 요소(들)은 접착성 솔더-페이스트 등에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 모든 요소들이 기판/층에 놓여지면, 조립체는 상승된 온도에서 열처리되고, 이로 인해 솔더-페이스트가 녹으면서 놓여진 요소들이 기판/층에 고정될 수 있다. 이러한 납땜 연결은 실온으로 돌아온 후에는 매우 강하다.
실시예들의 일 유형(line)에서, 각각의 안테나 페탈의 중앙 말단 부분은 하나 또는 여러 개의 안테나 급전부(들)에 연결된다. 전술된 WO 2014/062112호는 이러한 유형의 실시예들을 포함한다. 특히, 말단 부분은, 급전 포트에 연결되기에 적합한 말단 팁 부분을 포함할 수 있는데, 암 섹션을 포함하는 안테나 페탈 또는 각각의 안테나 페탈에 대해 특정 포트가 제공되고, 안테나 페탈 또는 각각의 안테나 페탈은 만곡형 모노폴 안테나와 루프 안테나의 혼합된 기능을 추가적으로 포함할 수 있다.
하지만, 대안적인 실시예들의 유형에서, 각각의 안테나 페탈의 중앙 말단 부분은 접지면에 전도성으로 연결되고, 안테나 급전부의 근처에 배치된다. 이로써, 안테나 페탈은 소위 TEM 혼의 기능과 유사하다. 바람직하게는, 각각의 말단 부분은 접지면에 있는 여기 개구(excitation opening), 예컨대 여기 슬롯의 하나의 에지와 전도성 금속 접촉하며, 적어도 하나의 안테나 급전부가 여기 개구 내에, 또는 여기 개구 아래에 배치된다. 말단 부분은 또한, 접지면의 여기 개구/슬롯의 어레이의 각각의 에지에 하나의 페탈이 연결되어, 소위 TEM 혼 안테나의 여기와 유사하게, 각각의 개구/슬롯이 2개의 이웃하는 페탈 사이에서 진행하는(propagating) 전파를 여기하는 방식으로 배치될 수 있으며, 심지어는 다이폴로서 여기되는 2개의 만곡형 모노폴 안테나와 2개의 루프 안테나의 광대역 혼합 기능을 포함하는 방식으로 배치될 수 있다.
여기 개구는 다양한 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 여기 개구는 사각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 특히, 기다란 사각형 또는 타원형 여기 개구는 단일 편파에 적합하고, 정사각형 또는 원형 여기 개구는 이중 편파에 적합하다.
여기 개구는 또한, 기다란 형태를 가지되, 중간-부분이 말단-부분보다 좁은, 예컨대 뼈 형상 또는 I-자 또는 H-자 형상을 가질 수 있다. 이는, 보다 균일한 방사 분포를 제공한다.
여기 개구는 PCB에 에칭된 리세스로서 형성되며, 안테나 급전부는 PCB 기판의 반대면에 배치된다.
안테나 급전부는, 여기 개구의 경계선 내로 돌출하는 일 단부를 갖는 적어도 하나의 마이크로 스트립을 추가적으로 포함할 수 있다. 이중 편파에 대해서는, 이러한 마이크로 스트립 2개가 여기 개구의 경계선 내로 돌출하고, 서로에 대해 어떤 각도로 배치될 수 있다. 이러한 마이크로 스트립 엔드를 4개 사용함으로써 보다 양호한 방사 패턴을 획득할 수 있으며, 동일한 편파를 갖는 마이크로 스트림 엔드는 서로 반대로 배치된다.
각각의 안테나 페탈의 금속 표면은, 만곡된 또는 구부러진 상태(distribution)로 배치되어, 접지면에 대해 하나 또는 여러 개의 경사진 표면을 형성하는 것이 바람직하다. 만곡된 또는 구부러진 형상은, 서로에 대해 어떤 각도로 배치되는 둥근 섹션 및/또는 비교적 곧은 섹션(straight section)을 포함할 수 있다.
금속 표면은, 본질적으로 납작하여 공압식 흡입 컵에 의해 결합 가능한, 적어도 하나의 표면 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 픽-앤드-플레이스 기술 또는 유사한 SMT 기술에 의한 안테나 페탈의 조립을 용이하게 한다.
특히, 각각의 안테나 페탈은, 금속 접지면 또는 PCB의 앞면에 연결되기에 적합한 평평한 제1 연결 부분, 제1 연결 부분이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제1 벽 부분, 중간 장착 부분을 포함하며, 중각 장착 부분은, 예를 들어 납작하거나 납작한 부분을 포함하고, 중간 장착 부분은 상기 제1 벽 부분과 제2 벽 부분을 상호 연결하되, 제1 연결 부분과 동일한 평면 상에 배치는 제2 연결 말단 팁 부분에 연결되는 또는 전환되는 단부의 반대쪽에서 상호 연결하도록 배치된다. 각각의 안테나 페탈은 금속 접지면 또는 PCB 상에 납땜되거나, 그렇지 않은 경우에는 나사 또는 팝 리벳에 의해 고정될 수 있다.
안테나 페탈이 안테나 급전부에 직접적으로 연결되는 경우, 각각의 안테나 페탈의 말단 팁 부분은 작고 납작한 둥근 부분을 포함할 수 있다. 각각의 안테나 페탈의 말단 팁 부분은, 안테나 페탈의 말단 팁 부분에 납땜되는 전도성 핀을 수용하기에 적합한 개구를 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 각각의 안테나 페탈의, 상기 중앙 말단 부분의 반대쪽 단부는, 접지면에 전도성으로 연결되고, 바람직하게는, 예를 들어 납땜되거나 나사 또는 팝 리벳에 의해 고정됨으로써 접지면에 고정되도록 연결된다.
안테나 구조체의 안테나 페탈(들) 또는 적어도 일부 안테나 페탈(들)은, 제1 벽 부분에 제공되는 슬롯 또는 슬롯형 구조를 추가적으로 포함할 수 있으며, 슬롯 또는 슬롯형 구조는 바람직하게는 제1 연결 부분으로 적어도 부분적으로 연장하여, 예를 들어 2개의 레그 부분으로 갈라지거나 폐쇄형 슬롯을 형성하며, 또는 제2 벽 부분 내로 적어도 부분적으로 연장하고, 또는 안테나 페탈은, 향상된 대역폭 매칭과 상승된 성능을 제공하기 위해 하나 이상의 외부 에지 슬롯 구조를 추가적으로 포함할 수 있다.
안테나 구조체의 안테나 페탈 또는 적어도 일부 안테나 페탈은, 제1 벽 부분에 의해 형성되는 홈과, 제1 벽 부분이 위치하는 측과 반대측에서 제1 연결 부분에 연결되어 상기 제1 벽 부분과 실질적으로 평행하게 연장하는 추가적인 벽 부분도 포함할 수 있다. 추가적인 벽 부분은 전도성 접지면 또는 PCB의 길이에 적응하는 길이를 가질 수 있다. 안테나 구조체의 안테나 페탈 또는 적어도 일부 안테나 페탈은 하나 이상의 슬롯과, 제1 벽 부분에 의해 형성되는 홈, 그리고 추가적인 벽 부분을 포함할 수도 있다.
중앙 말단 부분이 안테나 급전부에 직접적으로 연결되는 경우, 말단 팁 부분 또는 부분들을 전도성 접지면으로부터 격리되게 유지하기 위해, 금속 접지면 또는 PCB는 제2 연결 말단 팁 부분 또는 각각의 제2 연결 말단 팁 부분의 아래에 위치되기에 적합한 유전체 부분을 포함하거나, 홀이 제2 연결 말단 팁 부분 또는 각각의 제2 연결 말단 팁 부분의 아래에 제공될 수 있다. 유전체 부분은 하나 이상의 안테나 페탈 제2 연결 말단 팁 부분을 전도성 접지면으로부터 격리되도록 유지하기 위해 그 아래에 위치되기에 적합한 얇은 유전체 필름을 포함할 수 있다. 대안적으로, 유전체 부분은, 하나 이상의 안테나 페탈 또는 페탈들에 지지부를 제공하고 이들을 접지면으로부터 격리되도록 유지하기 위해, 하나 이상의 제2 연결 말단 팁 부분의 아래에 위치되기에 적합한 두꺼운 유전체 필름을 포함할 수 있다.
안테나 장치는 하나 이상의 보우타이를 포함하는 안테나 구조체를 형성하도록 배치되는 적어도 2개의 안테나 페탈을 포함할 수 있으며, 보우타이의 안테나 페탈의 안테나 포트는 독립적으로 여기되기에 적합할 수 있다.
안테나 장치는 하나 이상의 보우타이를 포함하는 안테나 구조체를 형성하도록 배치되는 적어도 2개의 안테나 페탈을 포함할 수 있으며, 유사한 편파 포트 또는 급전부를 갖는 하나의 보우타이 또는 각각의 보우타이와 연관된 안ㄴ테나 페탈의 안테나 포트들 또는 급전부들은 차동적으로 여기된다. 하나의 보우타이 또는 각각의 보우타이와 연관된 안테나 페탈의 안테나 포트들 또는 급전부들은 각각의 밸룬에 연결되어 결합될 수 있으며, 각각의 밸룬은, 예를 들어 금속 접지면 또는 PCB의 안테나 페탈이 위치되는 앞면 또는 금속 접지면 또는 PCB의 뒷면에 위치되는 180°하이브리드에 의해 실현되며, 이때, 유사하게 편파된 포트 또는 급전부는 차동적으로 여기된다.
안테나 장치는, 2개의 포트 또는 급전부를 포함하는 보우타이를 형성하도록 배치되는 2개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체를 포함할 수 있으며, 포트들 또는 급전부들은 차동적으로 여기되어, 선형 편파를 갖는 1-포트/급전부 안테나가 형성된다.
안테나 장치는, 4개의 포트 또는 급전부를 포함하는 보우타이를 형성하도록 배치되는 4개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체를 포함할 수 있으며, 유사하게 편파되는 포트 또는 급전부는 차동적으로 여기되어, 직교 선형 편파를 갖는 2-포트/급전부 안테나를 형성한다.
안테나 장치는, 각각이 4개의 포트 또는 급전부를 포함하는, 다수의, N개의 보우타이를 형성하도록 배치되는 다수의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체를 포함하고, 상기 보우타이는 선형 어레이로 배치되며, 유사하게 편파된 포트 또는 급전부들은 차동적으로 여기되어, 예를 들어 2xN-포트/급전부 대용량 MIMO 기지국 또는 또다른 2xN-포트/급전부 적용 분야와 사용하기에 적합한, N개의 2-포트/급전부 보우타이 안테나의 선형 어레이를 형성한다.
안테나 장치는, 각각이 4개의 포트 또는 급전부를 포함하는 다수의, N개의 보우타이를 형성하도록 배치되는 다수의, 예를 들어 16개 또는 64개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조도 포함할 수 있으며, 상기 보우타이는 평면 어레이로 배치되고, 유사하게 편파된 포트들 또는 급전부들은 차동적으로 여기되어, 예를 들어 2xN-포트/급전부 대용량 MIMO 기지국 또는 또 다른 2xN-포트/급전부 적용 분야와 사용하기에 적합한, N개의 2-포트/급전부 보우타이 안테나의 평면 어레이를 형성한다.
안테나 장치는, 하나 이상의 보우타이를 형성하는 적어도 2개의 안테나 페탈을 포함할 수 있으며, 각각의 안테나 페탈의 포트 또는 급전부는 실질적으로 결합되지 않아(uncoupled), 이들의 파 필드 함수(far field functions)가 편파, 방향 또는 형상 면에서 실질적으로 직교된다.
대안적으로, 안테나는 (단지) 하나의 안테나 페탈을 포함할 수 있다.
안테나 장치는 초광대역 안테나 장치일 수 있다.
안테나 장치는 예를 들어, 마이크로 기지국에서 MIMO 기술로 무선 시스템에서 사용되기에 적합하며, 특히 대용량 MIMO 기지국에서 사용하기에 적합할 수 있다.
각각의 안테나 페탈 말단 팁 부분은, 각각의 말단 팁 부분에 제공되는 개구에 수용되는 전도성 핀 또는 와이어를 통해 공급된다.
안테나 장치는, 예를 들어 MIMO 기지국 또는 대용량 MIMO 기지국의 마스트(mast)에 배치되기에 적합할 수 있으며, 안테나 장치는 실질적으로 4π를 커버하는 MIMO-알고리즘-결합된 방사 패턴,즉 구형 커버리지 또는 시야를 가지거나, 실질적으로 2π를 커버하는 MIMO-알고리즘-결합된 방사 패턴, 즉 반구형 커버리지를 가지거나, 또는 어떠한 커버지지라도 특정될 수 있고 수평 및 수직 평면에서 다를 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 자기-접지형 안테나 장치를 제공하기에 적합하고, 안테나 구조체를 형성하기에 적합한 안테나 페탈로, 안테나 페탈은 각각의 중앙 말단 부분을 향해 테이퍼지는 암 섹션을 포함하고, 전기 전도성 재료로 제조되거나 금속 표면 층을 포함하며, 중앙 말단 부분은 급전 포트에 연결될 수 있도록 적응되는, 안테나 페탈이 제공된다. 각각의 안테나 페탈은 하나의 조각으로 제조되거나, 경우에 EK라서는 하나 이상의 안테나 페탈이 연결되어 적어도 부분적으로 혼의 벽을 형성하며, 안테나 페탈은 금속 표면을 포함하며, 예를 들어 금속 시트 EH는 그와 유사한 것으로 제조되고, 안테나 페탈은 표면 실장 기술(SMT)을 사용하여, 예를 들어 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하는 베이스 플레이트의 앞면 또는 뒷면에 실장되기에 적합하고, 안테나 페탈이 실장되는 상기 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)과는 별도로 제작되기에 적합하다.
이로써, 본 발명의 제1 양태와 관련하여 앞에서 논의된 것과 같은 유사한 특정 실시예들, 특징, 이점, 및 조합들이 획득 가능하고 사용 가능하다.
안테나 페탈의 금속 표면은, 안테나 페탈이 실장될 접지면에 대해 하나 또는 여러 개의 경사진 표면을 형성하는, 만곡된 또는 구부러진 상태로 배치될 수 있다.
또한, 금속 표면은, 본직절으로 납작하고, 공압식 흡입 컵에 의해 결합 가능한 적어도 하나의 표면 영역을 포함할 수 있다.
안테나 페탈은 자세하게는, 금속 접지면 또는 PCB의 앞면에 연결되기에 적합한 평평한 제1 연결 부분, 제1 연결 부분이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제1 벽 부분, 중각 장착 부분으로, 바람직하게는 납작하고, 제2 연결 말단 팁 부분에 연결되는 또는 전환되는 단부의 반대쪽에서, 상기 제1 벽 부분과 제2 벽 부분을 상호 연결하도록 배치되며, 제2 연결 말단 팁 부분은 제1 연결 부분과 동일한 평면에 배치되고 베이스 플레이트에 연결되기에 적합하다.
안테나 페탈은, 제1 벽 부분에 제공되는 슬롯 또는 슬롯형 구조로, 바람직하게는 적어도 부분적으로 제1 연결 부분 내로 연장하여, 예를 들어 2개의 레그 부분으로 갈라지거나 폐쇄형 슬롯을 형성하거나, 적어도 부분적으로 제2 벽 부분으로도 연장하는 슬롯 또는 슬롯형 구조를 포함하거나, 외부 에지 슬롯 구조 및/또는 제1 벽 부분에 의해 형성된 홈 및, 제1 벽 부분이 위치하는 측과 반대 측에서 제1 연결 부분에 연결되어 상기 제1 벽 부분과 실질적으로 평행하게 연장하는 추가적인 벽 부분을 포함할 수 있고, 추가적인 벽 부분은 제1 벽 부분의 길이에 적응되는 길이를 가지고, 또는 추가적인 벽 부분은 전도성 접지면 또는 PCB의 외측 변(outer side) 길이에 적응되는 길이를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 제 양태와 관련하여 설명된 유형의 안테나 장치를 2개 이상 포함하는 복수의 자기-접지형 안테나 장치가 제공되며, 2개 이상의 안테나 장치는 실질적으로 동일한 평면에서 또는 표면을 따라 서로 인접하게 배치되고, 예를 들어 포트 또는 급전부가 전도성 접지면 또는 PCB의 외측 에지에 가깝게, 또는 앞면 또는 뒷면에 배치되도록, 서로에 대해 배치된다.
이로써, 본 발명의 제1 양태와 관련하여 앞에서 논의된 것과 같은 유사한 특정 실시예들, 특징, 이점, 및 조합들이 획득 가능하고 사용 가능하다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 중앙 말단 부분을 향해 테이퍼지는 전기 전도성 재료로 된 암 섹션을 포함하는 적어도 하나의 페탈을 포함하는 자기-접지형 안테라의 제작 방법이 제공된다. 이 방법은,
- 각각의 안테나 페탈을 금속 시트로부터 하나의 조각으로 펀칭 및 프레스함으로써, 안테나 페탈 또는 안테나 페탈들을 제작하는 단계,
- 전도성 접지면 또는 PCB를 포함하는 베이스 부분 상에, 예를 들어 하나 이상의 안테나 페탈을 희망하는 안테나 페탈 구조로, 예를 들어 하나 이상의 보우타이를 형성하도록, 표면 실장 기술을 사용하여 실장하는 단계,
- 전도성 와이어 또는 핀을 사용하여, 하나 이상의 안테나 페탈의 중앙 말단 부분을 안테나 급전부(들)과 연결하거나, 중앙 말단 부분을 전도성 접지면에 급전부 근처에 연결하는 단계를 포함한다.
이로써, 본 발명의 제1 양태와 관련하여 앞에서 논의된 것과 같은 유사한 특정 실시예들, 특징, 이점, 및 조합들이 획득 가능하고 사용 가능하다.
방법은,
- 어떤 형상을 취하도록 각각의 안테나 페탈을 펀칭 및 프레스 하는 단계로, 예를 들어, 금속 접지면 또는 PCB의 앞면에 연결되기에 적합한 적어도 부분적으로 평평한 제1 연결 부분, 제1 연결 부분이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제1 벽 부분, 중간 장착 부분을 포함하되, 중간 장착 부분은 납작하거나 납작한 부분을 포함하는 것이 바람직하고, 중간 장착 부분은, 제1 연결 부분과 동일한 평면에 배치되어 베이스 플레이트에 연결되기에 적합한 제2 연결 말단 팁 부분에 연결되는 또는 전환되는 단부의 반대쪽 단부에서 제2 벽 부분과 상기 제1 벽 부분을 상호 연결하도록 배치되는, 안테나 페탈을 펀칭 및 프레스 하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 안테나 구조체를 포함하는 자기-접지형 안테나 장치가 제공되며, 안테나 구조체는:
접지면으로서 작용하고, 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)를 포함하는 베이스 플레이트;
중앙 말단 부분을 향해 테이퍼지는 암 섹션을 포함하고 전기 전도성 재료로 제조되는 다수의 안테나 페탈로, 각각의 안테나 페탈의 말단 부분은 접지면에 전도성으로 연결되고, 각각의 안테나 페탈은 하나의 조각으로 제조되거나, 경우에 따라서는 하나 이상의 안테나 페탈이 연결되어 적어도 부분적으로 혼의 벽을 형성하며, 안테나 페탈은 급속 표면을 포함하고, 예를 들어 금속 시트 또는 그와 유사한 것으로 제조되는, 복수의 안테나 페탈;
접지면에 형성되는 적어도 하나의 여기 개구, 예컨대 여기 슬롯; 및
여기 개구 내에 또는 그 아래에 배치되는 적어도 하나의 안테나 급전부를 포함하고,
각각의 말단 부분응ㄴ 적어도 하나의 여기 개구(들) 중 하나의 한 에지와 전도성 급속 접촉된다.
이로써, 본 발명의 제1 양태와 관련하여 앞에서 논의된 것과 같은 유사한 특정 실시예들, 특징, 이점, 및 조합들이 획득 가능하고 사용 가능하다.
말단 부분은, 접지면에 여기 개구/슬롯의 어레이의 각 에지에 하나의 페탈이 연결되고, 소위 TEM 혼 안테나의 여기와 유사하게, 각각의 개구/슬롯은 2개의 이웃하는 페탈 사이에서 진행하는 전파를 여기하도록 하는 방식으로 배치되고, 심지어는 2개의 개구/슬롯-여기된 페탈이 다이폴로서 여기되는 2개의 만곡형 모노폴 안테나와 2개의 루프 안테나의 광대역 혼합 기능을 포함하도록 하는 방식으로 배치된다.
여기 개구는 사각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 여기 개구는 기아란 형태를 가질 수 있고, 중간-부분이 말단-부분보다 좁아, 예컨대 뼈 형상 또는 I-자 또는 H-자 형상을 가질 수 있다.
여기 개구는 PCB에 에칭된 리세스로서 형성될 수 있고, 안테나 급전부는 PCB의 다른 면에 배치된다.
안테나 급전부는 여기 개구의 경계선 내로 돌출하는 단부를 갖는 적어도 하나의 마이크로 스트립을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해, 전술된 모든 양태에서, 매우 쉽고 저렴하게 제작 및 실장되는 것뿐만 아니라, 안테나 포트들 간의 약한 상호 결합을 가능하게 하여, 파 필드 함수가 거의 직교되도록 하는, 다중 포트 안테나가 제공된다. 특히, 파 필드 함수가 예컨대 편파, 방향 또는 형상과 같이 일부 측면(sense)에서 직교하는, 안테나 포트들 간에 약한 상호 결합을 갖는 다중 포트 안테나 장치가 제공된다. 여기서 직교는, 안테나 장치의 희망하는 커버리지를 거쳐 복소수 파 필드 함수(complex far field function)의 내적(inner product)이 낮음을 의미한다. 특히, UWB 안테나 장치도 제공되는데, UWB 안테나 장치는 매우 쉽고 저렴하게 제작 및 실장될 수 있을뿐만 아니라, MIMO 성능(capability)을 갖거나 갖지 않는 무선 시스템의 무선 장치용 측정 시스템, 특히 대용량 MIMO에 적합하고, 이는 다중 포트들 간에 약한 결합, 특히 결합이 전혀 없거나, 적어도 최대한 낮은 결합 및 직교하는 파 필드 함수를 갖는다.
본 발명의 개념은, 통계적 다중 경로 환경을 위한 MIMO 안테나 시스템, 특히 대용량 MIMO 안테나 시스템에 사용하기 위한 안테나 장치에 특히 유리하다.
본 발명의 이점은 제조 및 조립이 용이하고, 자동화 기계로 표면에 나란히 실장될 수 있도록 하는 형상을 갖도록 대량-생산될 수 있는 요소들의 제공을 통해, 제조 및 조립 비용이 상당히 감소시킬 수 있다는 점이다. 이러한 요소들은, 이들이 인쇄 회로 기판(PCB)에 실장될 수 있을 만큼 작은 경우, 표면 실장 장치(SMD)로 참조될 수 있다. 기술 자체는 표면 실장 기술로 불리며, SME를 PCB에 실장하는 데 사용되는 배치 장치(placement equipment)는 일반적으로 픽-앤드-플레이트 기계로 알려져 있다. SMD는 보편적으로 픽-앤드-플레이스 기계에 이어서, 웨이브 솔더링 기계 또는 선택적인 솔더링 기계에서 납땜됨으로써 PCB에 고정된다. 따라서, SMT 기술을 사용하여, 특히 대용량 MIMO 어레이가 고 주파수에서 사용될 때, 대용량 MIMO 어레이의 제조 비용을 상당히 낮출 수 있다.
2개의 대향 반쪽을 포함하는 안테나 장치는 본 명세서에서 보우타이로, 각 반쪽은 페탈로서 지칭된다. 하지만, 각 반쪽은 반쪽-보우타이 안테나 요소로서 개별적으로 사용될 수도 있다. 보다 일반적으로는, 2개의 완전한 보우타이 안테나 장치는 서로 직교하도록 실장되어, WO 2014/062112호 및 2014년 9월 IEEE Transactions on Antennas and Propagation 지의 Vol. 62, No., pp. 1-7의 H. Raza, A. Hussain, J. Yang and P.-S. Kildal에 의한 "Wideband Compact 4-port Dual Polarized Self-grounded Bowtie Antenna"에서 설명된 바와 같이, 이중-편파 보우타이 장치를 형성한다. 상기 참조 문헌은 그 전체가 본 명세서에서 참조된다.따라서, 이중-편파 보우타이는 4개의 페탈을 구비하고, 각각의 반대되는 페어는 차동적으로 여기되어 이중 편파 2-포트 안테나를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 안테나 장치는 위상 어레이 및 MIMO 어레이 모두에서 사용될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 비-제한적인 방식으로 본 발명이 더 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도로서, 이는 선형-편파 보우타이 안테나에 대응하는, 2개의 안테나 페탈을 포함한다.
도 1a는 도 1의 실시예의 대안적인 안테나 장치의 사시도로서, 선형-편파 보우타이 안테나에 대응하는, 2개의 안테나 페탈을 포함한다.
도 2는 제2 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도로서, 이는 이중-편파 보우타이 안테나에 대응하며, 4개의 안테나 페탈을 갖는다.
도 3은 안테나 장치의 제3 실시예로, 4개의 이중-편파 보우타이 안테나 요소의 선형 어레이를 포함하는 안테나 장치의 사시도이다.
도 4는 안테나 장치의 제4 실시예로, 4개의 이중-편파 보우타이 안테나 요소(즉, 4개의 이중-편파 보우타이)의 2x2 평면 어레이를 포함하는 안테나 장치의 사시도이다.
도 5는 안테나 장치의 제5 실시예로, 16개의 이중-편파 보우타이의 4x4 평면 어레이를 포함하는 안테나 장치의 사시도이다.
도 6a는 고 주파수에 대한 일 실시예에 따라 PCB에 실장되는 이중-편파 보우타이 안테나 구조의 중앙 부분의 실장을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 6b는 저 주파수용으로, 더 큰 보우타이 안테나의 대안적인 중앙 부분의 실장을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7a는 대안적인 안테나 장치의, 슬롯을 구비하는 대안적인 안테나 요소의 페탈에 대한 개략적인 사시도이다.
도 7b는 또 다른 대안적인 안테나 장치의, 골이 진 부분(corrugation)을 구비하는 대안적인 안테나 요소의 페탈에 대한 개략적인 사시도이다.
도 7c는 대안적인 안테나 장치에 대한, 상부에 원형의 평평한 장착 부분을 갖는 만곡형 페탈 프로파일을 갖는 대안적인 안테나 요소의 페탈에 대한 개략적인 사시도이다.
도 7d는 대안적인 안테나 장치의, 상부에 평평한 장착 부분을 갖지 않는 만곡형 페탈 프로파일의 대안적인 안테나 요소의 페탈에 대한 개략적 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른, 도 7a에서와 같이 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 이중-편파 보우타이 안테나 요소의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따라 선형 어레이로 배치되는, 도 7a에서와 같이 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 이중-편파 보우타이 안테나 요소의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따라, 도 4에서와 같은 2x2 평면 어레이로 배치되는, 도 7a에서와 같이 슬롯을 구비하는 페탈을 포함하는 이중-편파 보우타이 안테나 요소의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제9 실시예에 따라, 도 5에서와 같은 4x4 평면 어레이로 배치되는, 도 7a에서와 같이 슬롯을 구비하는 페탈을 포함하는 이중-편파 보우타이 안테나 요소의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제10 실시예에 따라 슬롯은 없지만 2개의 안테나 포트를 구비하는 페탈을 포함하는 안테나 단일-선형-편파 보우타이 안테나 요소의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제11 실시예에 따라 슬롯이 없는 페탈을 포함하는 이중-편파 보우타이 안테나 요소에 대한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제12 실시예에 따른, 도 7a에서와 같은 슬롯을 구비하는 페탈을 포함하는 단일-편파 보우타이 안테나 요소의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제13 실시예에 따른, 도 7a에서와 같은 슬롯을 구비하는 페탈을 포함하는 이중-편파 보우타이 안테나 요소의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제14 실시예에 따른, 도 7a 및 도 7b에서와 같은 슬롯과 굴곡진 부분을 구비하는 페탈을 포함하는 단일-선형-편파 보우타이 카메라의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제15 실시예에 따른, 도 7a에 따른 슬롯과 벽들을 구비하는 페탈을 포함하는 이중-편파 보우타이 안테나의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제16 실시예에 따른, 도 7a 및 도 7b에서와 같은 슬롯과 굴곡진 부분을 구비하는 페탈을 포함하는 단일-선형-편파 보우타이 안테나의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제17 실시예에 따라, 도 17에서와 같이, 슬롯과 벽들을 구비하는 페탈들을 포함하는 단일-선형-편파 보우타이 안테나의 사시도이다.
도 20은, 도 1과 유사한 제18의 대안적인 안테나 장치로, 선형-편파 보우타이 안테나에 대응하는 2개의 안테나 페탈을 포함하지만 슬롯 급전에 적합한 안테나 장치의 사시도이다.
도 20a는 도 20에서의 안테나 장치와 다른 슬롯 형상을 갖는 안테나 장치의 단순화된 사시도이다.
도 20b는 도 20에서의 안테나 장치와 다른 슬롯 형상을 갖는 안테나 장치의 단순화된 사시도이다.
도 20c는 접지면에 에칭된 슬롯을 갖는 기판의 위에서 본 개략적인 사시도이다.
도 20d는 도 1e의 슬롯을 갖는 기판으로, 기판의 아래에 배치되는 마이크로 스트립 라인을 갖는 기판의 단순화된 단면도이다.
도 21은, 도 8과 유사한 제19의 대안적인 안테나 장치로, 4개의 안테나 페탈을 포함하지만, 슬롯 급전에 적합한 이중-편파 보우타이 안테나 요소를 포함하는 안테나 장치의 사시도이다.
도 21a는, 여기를 위해 기판의 아래에 배치되는 마이크로 스트립 라인을 갖는, 접지면에 에칭된 슬롯을 갖는 기판을 아래에서 본 사시도이다.
도 21b는 대안적인 구현 에에 따라, 여기를 위해 기판의 아래에 배치되는 마이크로 스트립 라인에 급전하는 접지면에 에칭된 슬롯을 갖는 기판을 아래에서 본 사시도이다.
도 22a는 도 1에 도시된 안테나 페탈과 유사한 안테나 페탈 요소의 접히거나 구부러지기 전의 평면도이다.
도 22b는 도 1에 도시된 안테나 페탈과 유사하지만, 약간 변형된 형상을 갖는 안테나 페탈 요소의 접히거나 구부러지기 전의 평면도이다.
도 22c는 도 7a에 도시된 안테나 페탈과 실질적으로 유사한 안테나 페탈 요소의 접히거나 구부러지기 전의 평면도이다.
도 22d는 대안적인 안테나 페탈 요소의 접히거나 구부러지기 전의 평면도이다.
도 22e는 또 다른 대안적인 안테나 페탈 요소의 접히거나 구부러지기 전의 평면도이다.
도 22f는 에지 슬롯 또는 컷아웃을 갖는, 또 다른 대안적인 안테나 페탈 요소의 접히거나 구부러지기 전의 평면도이다.
도 22g는 내부 슬롯 및 에지 슬롯을 포함하는 또 다른 대안적인 안테나 페탈 요소의 접히거나 구부러지기 전의 평면도이다.
도 23a 및 도 23b 각각은, 또 다른 대안적인 안테나 페탈 요소의, 구부러지기 전의 금속 시트의 평면도와, 상기 금속 시트의 구부러진 상태의 단면도이다.
도 24a, 도 24b 및 도 24c는 또 다른 대안적인 안테나 페탈 요소를 나타내며, 도 24a는 구부러지기 전의 금속 시트의 평면도이고, 도 24b는 상기 금속 시트의 구부러진 상태의 단면도이며, 도 24c는 상기 금속 시트의 구부러진 상태의 사시도이다.
도 25a 및 도 25b는, 또 다른 실시예에 따른 안테나의 단면도(도 25a) 및 상기 안테나를 형성하는 안테나 페탈 유닛의 사시도(도 25b)이다.
도 1은 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(10)의 제1 실시예를 도시하며, 이 장치는 2개의 암 섹션을 형성하는 전기 전도성 재료로 제조된 2개의 안테나 페탈(1)을 포함하는 하나의 보우타이 구조(11)를 포함하며, 2개의 암 섹션들은 암 섹션의 말단 또는 말단 팁 부분들(6)이, 안테나 포트(port)를 형성하기 위한 금속 접지면(ground plane) 또는 PCB의 전방 상부면의 어떤 위치(도 1에서는 중앙)에서 실질적으로 서로 마주보도록 배치된다. 여기서, 말단 팁 부분(6)에는 금속 접지면 또는 PCB(9)의 뒷면(하부면)에 위치하는 동축 또는 마이크로 스트립 라인 또는 회로(도시되지 않음)에 연결되는 전도성 요소, 예를 들어 전도성 와이어 또는 핀(12)이 제공된다.
보우타이 안테나 장치(10)는 2개의 대향 반쪽을 포함하며, 중앙에 위치하는 2개의 공급 지점으로부터 별도로 공급된다. 2개의 공급 지점은 2개의 별도의 포트와는 독립적으로 사용될 수 있지만, 하나의 포트로서 차동적으로(differentially) 공급될 수도 있다. 후자의 경우, 2개의 균형된 급전 지점으로부터 단일-단부 포트로의 전이(transition)를 만들기 위해 소위 밸룬(balun)이 제공될 수 있다. 그러면, 후자는 일반적인 단일 동축 케이블 또는 마이크로 스트립 라인이 된다. 밸룬은 180° 하이브리드라고 불리는 별도의 회로로서 이해될 수도 있다. 이러한 경우, 밸룬 또는 180° 회로는 PCB의 후면에 또는 PCB의 앞면 중에서도 보우타이 안테나 장치 자체의 성능과 상호작용하지 않는 부분에서 구현되어야 한다.
일 실시예에서, 2개의 포트는, 금속 접지면 또는 PCB(9)의 뒷면에 전술된 것과 같은 180° 하이브리드로서 실현되는 밸룬에 의해 결합된다. 그 다음, 2개의 포트는 차동적으로 여기되어, 안테나 장치(10)는 이로 인해 단일 선형 편파를 갖는 단일-포트 안테나를 형성한다.
대안적인 일 실시예(도시되지 않음)에서, 밸룬은 금속 접지면 또는 PCB(9)의 앞면에 제공될 수 있다.
안테나 페탈은, 서로에 대해 어떤 각도로 배치되는 직선 섹션들이, 연속적으로 또는 불연속적으로 만곡되거나 구부러져 있는 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 실시예에서, 각각의 안테나 페탈(1)은, 예를 들어 용접, 나사체결 또는 팝 리벳을 사용한 고정에 의해 금속 접지면 또는 PCB(9)의 앞면 또는 상부면에 연결하도록 구성되는 평평한 제1 연결 부분(2), 제1 연결 부분(2)이 연장하는 평면과 어떤 각도, 예를 들어 70° 내지 120°, 바람직하게는 80° 내지 110°(하지만 대안적으로 다른 적절한 각도일 수 있음)의 각도를 형성하는 제1 벽 부분(3), 상기 제1 벽 부분(3)과, 상기 평평한 제1 연결 부분(2)이 연장되는 평면과 제2 각도를 형성하도록 배치되는 제2 벽 부분(4)을 상호 연결하는, 납작한 것이 바람직한 중간 장착 부분을 포함한다. 상기 제2 각도는 예를 들어 70°내지 120°, 바람직하게는 80° 내지 110°일 수 있고, 대안적으로는 다른 적절한 각도일 수 있으며, 특히 제2 벽이 예를 들어 접지면 또는 PCB(9)의 평면에 대해 더 기울어져서 덜 가파르게 배치되도록 제1 각도보다 작은 각도 일 수 있다. 제2 벽 부분(4)은, 제2 벽 부분이 중간 장착 부분(5)에 연결되는, 또는 중간 장착 부분(5)으로 전환되는 곳과 반대쪽 단부에서, 제2 연결 말단 팁 부분(6)에 연결되거나 제2 연결 말단 팁 부분(6)으로 전환되며, 제2 연결 말단 팁 부분(6)은 제1 연결 부분과 동일한 평면에 배치되고, 급전 포트에 연결하기 위한 연결 핀(12)을 수용하도록 구성되는 홀 또는 개구(7)를 포함한다. 제2 연결 말단 팁 부분(6)은 개구(7)를 둘러싸는 작고 평평한 둥근 부분을 포함하는 것이 바람직하다.
PCB(9) 표면의 금속-층은, 연결 말단 부분이 PCB의 유전체 기판상에 직접적으로 안착하여, 연결 말단 부분이 PCB의 상부 금속 표면으로부터 격리되도록, 제2 연결 말단 팁 부분(6)들, 또는 각각의 제1 연결 말단 팁 부분의 아래에 위치하는 홀을 포함할 수 있다. 이러한 격리는 다른 방법으로, 예를 들어 PCB 위의 유전체 시트에 의해 달성될 수도 있다.
페탈(1)의 형상 때문에, SMT(표면 실장 기술, Surface Mount Technology)를 사용한 표면 실장을 가능하게 하는 보우타이 안테나 구조체(11)가 제공된다. 특히, 평평한 제1 연결 부분(2)이 납작하기 때문에, 페탈을 쉽게 들어올릴 수 있어서(lift) 표면 실장이 용이해진다. 또한, PCB에 다수의 페탈(1)을 실장하는 것이 가능해진다. 픽-앤드-플레이스머신으로도 불리는, 소위 배치 기계(placement machine)를 사용하여 PCB 또는 금속 접지면에 다수의 페탈(1)을 실장하는 것 또한 가능해진다. 또한, 페탈의 형상 때문에, 금속 박판으로부터 펀칭하고 프레스하는 대량 생산을 통해 비용-효율적인 방법으로 용이하게 제작될 수 있다. 이는 종래의 PCB 기술과 호환될 수도 있다. 페탈은 하나의 조각으로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 페탈은 임의의 적절한 방식, 예를 들어 납땜에 의해 전도성 접지면에 부착된다.
따라서, 본 발명의 개념을 통해, 다양한 종류의 보우타이 안테나 장치의 대량 생산이 가능해져, 매우 유리하다. 특히, 평평한 제1 연결 부분(2)에 의해, 하나 이상의 페탈을 들어올릴 수 있으며, 평평한 제1 연결 부분은 적어도 부분적으로 평평하고, 금속 접지면 또는 PCB에 부착(예를 들어, 납땜)되어, 그 다음 오븐에서 구워진다.
예컨대, 안테나 페탈과 같은 요소들의 집기 및 놓기(picking and placing)는 자체로 공지된 픽-앤-플레이스 장치에 의해 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 도파관 요소들이 테이프, 트레이 등에 제공되어, 예를 들어 공압식 흡입 컵을 사용하여, 픽-업 장치에 의해 픽업된다. 그 다음 도파관 요소들이 기판에 놓여진다. 기판은, 조립하는 동안 기판에 놓여진 도파관 요소들을 제자리에 유지하기 위해 접착성 표면을 구비하는 것이 바람직하다. 모든 도파관 요소가 제대로 놓여지면, 도파관 요소들과 기판 사이의 연결이 고정된다. 예를 들어, 배치하기 전에 기판에 솔더페이스트(soldering paste)가 배치될 수 있으며, 솔더페이스트는 놓여진 요소들을 조립 중에 올바른 위치에 유지하기 위해 접착성이고, 후속적으로 예를 들어 기판에 적외선 열을 가하거나 오븐에서 처리함으로써, 기판이 높은 온도에서 열처리될 때 요소들을 고정시킨다.
다양한 수의 페탈이 다양한 방법으로 PCB에 배치되어, 예를 들어 다양한 수의 포트, 다수의 차동적으로 여기(excited)된 포트 또는 다수의 독립적으로 야기된 포트 등을 갖는 안테나 장치, 또는 이하에서 추가적으로 예시되는 바와 같이, 일부 실시예들에서는 슬롯 여기(slot excitation)에 의해 서로 다르게 또는 독립적으로 여기되도록 구성되는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
보우타이 안테나 장치는 보편적으로, 최저 작동 주파수에서 보편적으로 반 파장보다 큰, 표면적을 차지한다. 따라서, PCB 실장은, 파장이 PCB의 폭보다 작을 때, 바람직하게는 매우 작을 때, 즉 고 주파수에서 가장 적합하다. 하지만, 상기(same) 표면 실장 가능한 안테나 배열은 저 주파수에서 사용될 수도 있으며, 이때 안테나는 다른 수단에 의해, 예를 들어 팝 리벳을 사용하여 표면에 용이하게 실장 및 고정될 수 있다. 팝 리벳은 보통의 나사보다 훨씬 신속하게 사용된다.
안테나 장치가 실장되어 있는 표면은 안테나에 대해 접지면으로서 작용한다.
따라서, 희망하는 다른 방식으로 여기되고, 다른 특성을 가지며, 예를 들어 5G 시스템 용(물론 다른 구현도 가능) 대용량 미모(MIMO)의 요소들과 같이, 서로 다른 적용분야에 적합한, 다양한 수의 포트를 갖는 다양한 안테나 장치를 용이하게 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치는 넓은 대역폭, 예를 들어 옥타브 대역폭 또는 그 이상의 대역폭을 갖는다.
특정 실시예들에서, PCB는 마이크로-스트립 선(도시되지 않음)을 갖는 회로 기판을 포함한다. 예를 들어, 동축 커넥터를 포함하는 포트는 임의의 희망하는 방식으로, PCB의 뒷면, 앞면, 또는 측면 에지에 부착될 수 있다. 보우타이 안테나 장치는 동일한 PCB에 집적회로와 함께 실장되어, 예를 들어 5G용 기지국(base station)에서 사용하기 위한, 대용량 미모(MIMO) 어레이를 갖춘 완벽한 송/수신기를 제공할 수 있다.
보우타이 안테나 요소는 보편적으로, 최저 작동 주파수에서 파장의 약 절반인, 최대 크기를 갖는다. 따라서, 안테나 크기는 보편적으로, 최저 주파수가 1.5GHz일 때에는 10cm, 최저 주파수가 15GHz일 때에는 1cm, 30GHz일 때에는 0.5cm, 그리고 60GHz일 때에는 0.25cm이다.
도시된 실시예에서, 제2 연결 말단 팁 부분(6)은 서로를 향하고, 서로로부터 약간의 간격으로만 분리되어 있어, 포트들 간에 매우 약한 결합을 제공하며, 이는 MIMO 시스템에서 매우 유리하다.
따라서, 안테나 요소들과 중앙 부분이 서로 매우 가깝게 위치되어도, 포트들 간에 매우 낮은 상관관계(correlation)가 획득되며, 이는 특정 실시예에서 0.4-16GHz 범위에 걸쳐 0.1 미만이며, 이는 매우 양호한 성능이다. 특히, 장치가 주로 금속 조각으로 제조된다는 사실에 의해, 저항손(ohmic loss)은 매우 낮을 것이다.
도 1a는 도 1의 실시예와 유사한 실시예를 나타내며, 이때 안테나 페탈(1'')을 접지면 또는 PCB(9'')에 연결하는 데에, 나사, 팝 리벳(16'') 또는 유사한 방법이 사용되며, 이는 특히 저 주파수에서 (물론, 다른 구현에서도) 유리하다. 하지만, 중앙 전도성 핀(12'')에 대해서는 납땜이 구현되어야 한다. 그 외의 점에 있어서는, 도 1을 참고하여 설명된 기능과 유사하며, 도시된 요소들에 대해 동일한 도면부호가 사용되므로, 이들에 대해서는 본 명세서에서 추가적으로 설명되지 않는다.
도 2는, 도 1을 참고하여 설명된 것과 같이, 각각이 전기 전도성 재료로 제조되어 암을 형성하는 안테나 페탈(1)을 포함하는 보우타이 구조체(111)를 포함하는, 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(20)의 제2 실시예를 나타낸다. 유사한 요소들은 도 1에서와 동일한 도면부호를 가지므로, 본 명세서에서는 추가적으로 설명되지 않을 것이다. 전도성 와이어 또는 핀(12, 12)을 위한 홀 또는 개구가 제공되는 말단 팁 부분(6)은, 도 1과 관련하여 설명된 바와 같이, 상기 전도성 핀(12, 12)에 의해, 급속 접지면 또는 PCB(9)의 중앙부의 뒷면에 위치하는 마이크로 스트립 라인과 회로에 연결될 수 있다. 얇은 유전체 부분(81)이 예를 들어, 제2 연결 말단 팁 부분(6)의 아래에 위치될 수 있다. 특정 실시예들에서, 4개의 포트는 독립적으로 여기된다. 다른 실시예들에서, 4개의 포트는, 예를 들어 금속 접지면 또는 PCB(9)의 뒷면에 배치되는 2개의 180˚ 하이브리드(도시되지 않은)에 의해 구현되는, 2개의 밸룬(balun)에 의해 결합된다. 2개의 수평 편파 포트뿐만 아니라, 2개의 수직 편파 포트 또한 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파에 대한 포트 하나, 그리고 수직 편파에 대한 포트를 하나 갖는 2-포트 안테나를 제공한다.
또 다른 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 밸룬은 금속 접지면 또는 PCB(9)의 앞면 또는 윗면에 제공될 수 있다.
도 3은, 금속 접지면 또는 PCB(9)에 선형 어레이로 배치되어 있는, 도 2에서 개시된 것과 같은 4개의 보우타이 구조체(111)를 포함하는 보우타이 구조체(112)를 포함하는, 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(30)의 제3 실시예를 도시한다. 도 1 및 도 2에서와 동일한 도면 부호를 갖는 유사한 요소들은 도 1 및 도 2와 관련하여 이미 설명되었으므로, 여기서는 추가적으로 설명되지 않을 것이다.
특정 실시예들에서, 16개의 포트들은 독립적으로 여기된다.
다른 실시예들에서는, 전술된 바와 같이, 예를 들어 금속 접지면 또는 PCB(9)의 뒷면에 배치되는 180˚ 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 구현되는, 8개의 밸룬에 의해 결합된다. 이로 인해, 수평 편파 포트들뿐만 아니라 수직 편파 포트들이 차동적으로 여기될 수 있어, 4개의 포트는 수평 편파, 4개의 포트는 수직 편파를 위한, 4개의 2-포트 보우타이 안테나를 제공한다. 이러한 구현은, 예를 들어 8-포트 대용량 MIMO 기지국에서 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 구현이 다른 적용분야에서 사용되어도 유리하다는 것이 명백할 것이다.
또 다른 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 밸룬은 금속 접지면 또는 PCB(9)의 앞면 또는 윗면에 제공될 수 있다.
도 4는, 금속 접지면 또는 PCB(9)에 2x2 평면 어레이로 배치되는, 각각이 도 2에 개시된 것과 같은 안테나 요소 또는 페탈(111)을 갖는 4개의 보우타이 구조체를 포함하는 보우타이 구조체(113)를 포함하는, 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(40)의 제4 실시예를 도시한다. 유사한 요소들은 도 1 및 도 2에서와 같은 도면 부호를 사용하며, 이들은 도 1 및 도 2와 관련하여 설명되었기 때문에, 여기서는 추가적으로 설명되지 않을 것이다. 특정 실시예들에서, 16개의 포트는 독립적으로 여기되고, 다른 실시예들에서 16개의 포트는, 전술된 바와 같이, 예를 들어 금속 접지면 또는 PCB(93)의 뒷면, 또는 대안적으로 앞면에 배치되는 180˚ 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 구현되는, 8개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 수평 편파 포트들뿐만 아니라, 수직 포트들은 차동적으로 여기되어, 수평 편파에 대해 4개의 포트, 그리고 수직 편파에 대해 4개의 포트를 갖는 4개의 2-포트 보우타이 안테나를 제공한다. 이러한 구현은, 예를 들어 8-포트 대용량 MIMO 기지국용으로 사용될 수도 있다. 하지만, 다른 적용분야에 대해서도 유리하게 사용될 수 있음이 명백해야 한다.
도 5는 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(50)의 제5 실시예를 도시하며, 각각이 4개의, 도 2에 도시된 것과 같은 안테나 요소 또는 페탈을 갖는 16개의 보우타이 구조체(111)가 금속 접지면 또는 PCB(9)에 4x4 평면 어레이로 배치되어 있는, 보우타이 구조체(114)를 포함한다. 유사한 요소들은 도 1 및 도 2에서와 같은 도면부호를 가지므로, 여기서 추가적으로 설명되지 않을 것이다. 특정 실시예들에서, 64개의 포트는 독립적으로 여기되며, 다른 실시예들에서 64개의 포트는, 예를 들어 전술된 바와 같이 금속 접지면 또는 PCB(94)의 뒷면, 또는 대안적으로는 앞면에 배치되는 180˚ 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 32개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 수평 편파 포트들뿐만 아니라 수직 편파 포트들도 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파에 대한 16개의 포트, 그리고 수직 편파에 대한 16개의 포트를 갖는 32개의 2-포트 보우타이 안테나를 제공한다. 이러한 구현은, 예를 들어 32-포트 대용량 MIMO 기지국에 대해 사용될 수도 있다. 하지만, 다른 적용분야에서 유리하게 사용될 수 있다는 것이 명확해야 한다.
도 6a는 PCB의 중앙부에 있는 얇은 유전체 필름에 배치되는 보우타이 구조체(111)의 중앙부의 개략도이고, 제1 단부는 각각의 중앙 장착 부분(5)(도시되지 않았으므로, 도 1 참조)에 연결 또는 중앙 장착 부분(5)으로 전환(turning into)되고, 반대편의 제2 단부는 제2 연결 말단 팁 부분(6)에 연결 또는 전환되는 제2 벽 부분(4)을 자세하게 도시한다. 각각의 제2 연결 말단 팁 부분(6)은, 전술된 바와 같이 전도성 핀(12)을 납땜하기에 적합한 각각의 홀(7)을 포함한다. 여기서, 제2 연결 말단 팁 부분(6)의 작고, 평평하며 둥근 부분은 PCB의 급속 표면의 (예를 들어, 에칭된) 홀 또는 개구(81)에 위치되어, 기판에 직접적으로 놓여지며, 말단 팁 부분들이 접지편 자체로부터 격리되도록 한다. 대안적으로, 예를 들어 PCB(도 6a에는 도시되지 않음)의 중앙부에 배치되는, 얇은 유전체 필름 부분(81)이 전도성 접지면으로부터 연결 말단 팁을 분리하고 격리하는 데 사용될 수 있다. 이러한 구현은 고 주파수 및 작은 보우타이에 특히 유리하다.
도 6b는, 예를 들어 PCB의 중앙부에 제공되는, 예를 들어 테플론TM을 포함하는, 두꺼운 유전체 플러그(8')에 배치되는 보우타이 구조체(11A1)의 중앙부에 대한 개략도이며, 제1 단부는 각각의 중간 실장 부분(5)(도시되지 않았으므로, 도 1 참조)에 연결 또는 전환되고, 반대쪽의 제2 단부는 제2 연결 말단 팁 부분(6')에 연결 또는 전환되는 제2 벽 부분(4)의 일부를 나타낸다. 각각의 제2 연결 말단 팁 부분(6')은, 전술된 바와 같이, 연결 핀(12')을 수용하기에 적합한 각각의 홀(7')을 포함한다. 따라서, 제2 연결 말단 팁 부분(6')의 작고 평평하면서 둥근 부분이 유전체 플러그(8') 상에 배치되며, 유전체 플러그는 보우타이 구조체(11A1)에 추가적인 또는 강화된 기계적 지지를 제공하는 것과 동시에, 접지면에 대한 격리를 제공하는 역할을 한다. 일반적으로, 저 주파수용으로는 더 크고 무거운 보우타이 구조체가 필요하기 때문에, 이러한 구현예는 저 주파수에 유리하다.
도 7a 내지 도 7d는 안테나 페탈의 일부 실시예들을 나타내며, 안테나 페탈이 접혀진, 구부러진 형태로 도시되어 있다. 아래의 도 22a 내지 도 22d에는 접히지 않은 상태(unfolded state), 즉 실장을 위해 형상화되기 전 상태의 다수의 안테나 페탈, 소위 안테나 페탈 요소가 도시되어 있다. 펀칭 또는 그와 유사한 작업, 및 최종 형태로 접는 작업 또는 구부리는 작업은 서로 다른 단계에서 또는 하나의 동일한 단계에서 수행될 수 있다.
따라서, 도 7a는 암 섹션을 형성하는 전기 전도성 재료로 제조된 보우타이 안테나 페탈(1A)의 일 실시예를 도시한다. 페탈(1A)은, 예를 들어 도 1의 페탈(1)과 유사하게, 금속 접지면 또는 PCB의 앞면 또는 윗면에 연결되기에 적합한 평평한 제1 연결 부분(2A)을 포함한다. 페탈(1A)은, 제1 벽 부분(3A), 제1 연결 부분(2A)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제2 벽 부분(4A), 그리고 바람직하게는 평평한 중간 장착 부분(5A)을 포함하며, 중간 장착 부분은 상기 제1 벽 부분(3A)과, 상기 평평한 제1 연결 부분(2A)의 연장부와 제2 각도를 형성하도록 배치되는 제2 벽 부분(4A)을 상호 연결한다. 평평한 제1 연결 부분(2A)은 슬롯(15)에 의해 분리되는 2개의 레그 섹션(2A')을 포함하고, 제1 벽 부분(3A)의 하부도 슬롯(15)에 의해 분리되는 2개의 레그 섹션(3A')을 포함하며, 제1 벽 부분(3A) 및 평평한 제1 연결 부분(2A)의 각각의 레그 섹션은 평평한 제1 연결 부분(2A)가 제1 벽 부분(3A)으로 전환(turn into)되는 영역(zone)에서 동일한 위치에 배치되고 동일한 폭을 갖는다. 그 외의 측면에서는, 페탈(1A)은 도 1과 관련하여 설명된 페탈(1)과 유사하며, 제2 벽 부분(4A)은 그 단부 중, 중간 장착 부분(5A)으로 연결되는 또는 전환되는 쪽의 반대쪽 단부에서, 제1 연결부와 동일한 평면에 배치되는 제2 연결 말단 팁 부분(6A)으로 연결 또는 전환되고, 접지면의 홀을 통과하여 페탈을 접지면 아래의 회로에 연결하는 전도성 와이어 또는 핀을 납땜하기에 적합한 홀(7A)을 포함한다. 또한, 이 실시예에서, 제2 연결 말단 팁 부분(6A)은 개구(7A)를 둘러싸는 작고, 평평하며, 둥근 부분을 포함하는 것이 바람직하다.
슬롯(15)의 목적은, 임베디드 입력 반사 계수(S11)가 포트에서 반사의 척도(measure)일 때, |S11|을 감소시킴으로써, 대역폭을 늘려 성능을 향상시키는 것이다. 슬롯을 갖는 안테나 요소의 대안적인 실시예들이 아래의 도 22c 내지 도 22g에 도시되어 있다.
도 7b는 암 섹션을 형성하는 전기 전도성 재료로 제조된 안테나 페탈(1B)의 대안적인 실시예를 도시한다. 페탈(1B)은, 도 1의 페탈(1)과 같이, 금속 접지면 또는 PCB의 상부 또는 윗면에 연결되기에 적합한 평평한 제1 연결부(2B)를 포함한다. 페탈(1B)은 제1 연결 부분(2B)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제1 벽 부분(3B), 상기 제1 벽 부분(3B)을, 상기 평평한 제1 연결 부분(2B)의 연장부와 제2 각도를 형성하도록 배치되는 제2 벽 부분(4B)에 상호 연결시키는, 평평한 것이 바람직한 중간 장착 부분(5B)을 포함한다. 평평한 제1 연결 부분(2B)은 제1 벽 부분(3B)에 실질적으로 평행하게 연장하고, 실질적으로 동일한 높이, 또는 약간 높거나 낮은 벽 부분(21)으로 연결 또는 전환된다. 따라서, 상기 벽 부분(21)과 상기 제1 벽 부분(3B)에 의해 홈이 형성된다. 그 외의 측면에서, 페탈(1B)은 도 1과 관련하여 설명된 페탈(1)과 유사하며, 제2 벽 부분(4B)은 중간 장착 부분(5A)으로 연결 또는 전환되는 단부의 반대쪽 단부에서, 제1 연결 부분과 동일한 평면에 배치되는 제2 연결 말단 팁 부분(6A)으로 연결 또는 전환되고, 접지면의 뒷면에 있는 회로에 연결하는 와이어 또는 핀을 납땜하기에 적합한 홀(7B)을 포함한다. 또한, 이 실시예에서, 제2 연결 말단 팁 부분(6B)은 개구(7B)를 둘러싸는 작고, 평평하면서 둥근 부분을 포함하는 것이 바람직하다.
벽(21)의 목적은, |S11|를 감소시킴으로써 성능을 향상시키고, 안테나 포트들 사이의 상호 결합을 감소시키며, 방사 패턴을 향상시키면서, 희망하는 주파수 대역에 걸쳐 일정한 게인 및 빔 폭을 제공하는 것이다.
도 7c는 암 섹션을 형성하는 전기 전도성 재료로 제조된 안테나 페탈(1A1)의 또 다른 대안적인 실시예를 도시한다. 페탈(1A1)은, 도 7a의 페탈(1A)과 유사하게, 금속 접지면 또는 PCB의 앞면 또는 윗면에 연결되기에 적합한 2개의 레그 섹션(2A', 2A')을 포함하는, 평평한 제1 연결 부분(2A)을 포함한다. 따라서, 페탈(1A1) 또한, 제1 벽 부분(3A1), 제1 연결 부분(2A)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제2 벽 부분(4A1), 그리고 중간 장착 부분(5A1)을 포함한다. 여기서, 중간 장착 부분(5A1)은, 예를 들어 상부에 원형의 평평한 장착 부분(5A1')을 갖는, 약간 만곡된 또는 둥근 부분을 포함하며, 상기 제1 벽(3A1)을, 상기 평평한 제1 연결 부분의 레그 섹션들(2A')의 연장부와 제2 각도를 형성하도록 배치되는 제2 벽 부분(4A1)에 상호 연결한다. 평평한 제1 연결 부분 레그 센션들(2A')은 슬롯(15)에 의해 분리되고, 도 7a와 관련하여서도 설명한 바와 같이, 제1 벽 부분(3A1)의 하부도 슬롯(15)에 의해 분리되는 2개의 레그 섹션을 포함하며, 제1 벽 부분(3A1)과 평평한 제1 연결 부분(2A1)의 각각의 레그 섹션은, 평평한 제1 연결 부분이가 제1 벽 부분(3A1)으로 전환하는 영역에서, 동일한 위치에 배치되고 동일한 폭을 갖는다. 이러한 측면 및 그 외의 측면에서, 도 7c에 도시된 실시예는 도 7a와 관련하여 설명된 것과 유사하므로, 여기서는 더 이상 설명하지 않을 것이다. 예를 들어, 원형 또는 다른 임의의 적합한 형상의 상부 평탄 부분(flat portion)과, 또 다른 실시예들에서 전술된 것과 같은 만곡된 또는 둥근 중간 섹션(5A1)을 포함하는 안테나 페탈(1A1)은, 예를 들어 도 7b에서와 같은 벽 섹션 및 홈과 결합되거나, 아래의 도 18에서와 같은 연장형 벽 섹션(extended wall section)과 결합될 수 있고, 예를 들어 도 1, 도 22a, 도 22b에서와 같이 슬롯이 없거나, 예를 들어 도 22c 내지 도 22g에서와 같이 다른 슬롯을 가질 수 있으며, 및/또는 도 1에서와 같이 나사 또는 팝 리벳을 사용하여 접지면 또는 PCB에 부착되기에 적합할 수 있다는 것이 명백하다. 많은 변형들이 가능하다.
도 7d는 암 섹션을 형성하는 전기 전도성 재료로 제조된 안테나 페탈(1A2)의 또 다른 대안적인 실시예를 도시한다. 페탈(1A2)은, 도 7a의 페탈(1A)과 유사하게, 금속 접지면 또는 PCB의 앞면 또는 윗면에 연결되기에 적절한 2개의 레그 섹션(2A')을 포함하는 평평한 제1 연결 부분(2A)을 포함한다. 페탈(1A2)은 제1 벽 부분(A2), 제1 연결 부분(2A)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제2 벽 부분(A2), 및 중간 장착 부분(5A2)을 포함한다. 중간 장착 부분(5A2)은 여기서, 평평한 장착 섹션 없이, 둥근 페탈 프로파일을 포함하며, 평평한 제1 연결 부분 레그 섹션(2A')의 연장부와 제2 각도를 형성하도록 배치되는 제2 벽 부분(4A2)과 상기 제1 벽 부분(3A2)을 상호 연결한다. 이 실시예에서는, 도 7a와 관련해서도 설명한 바와 같이, 슬롯(15)에 의해 분리되는 2개의 레그 섹션들을 포함하는 제1 벽 부분(3A1)의 하부처럼, 평평한 제1 연결부의 레그 섹션(2A')은 슬롯(15)에 의해 분리되며, 제1 벽 부분(3A2)과 평평한 제1 연결 부분(2A2)의 각각의 레그 섹션은, 평평한 제1 연결 부분이 제1 벽 부분(3A2)으로 전환되는 영역에서 동일한 위치에 있고, 동일한 폭을 갖는다. 이러한 측면뿐만 아니라, 다른 측면에서, 도 7d에 도시된 실시예는 도 7a와 관련하여 설명한 것과 유사하기 때문에, 여기에서 더 이상 설명하지 않을 것이다. 또 다른 실시예들에서도, 도 7d에 도시된 것과 같이 만곡된 또는 둥근 중간 섹션(5A2)을 포함하는 안텐타 페탈(1A2)이 도 7b에서와 같은 벽 섹션 및 홈과 결합되거나, 아래의 도 18에서와 같이 연장형 벽 섹션과 결합되거나, 도 1, 도 22a, 도 22b에서와 같이 슬롯이 없거나, 예를 들어 도 22c 내지 도 22g에서와 같이 다른 슬롯과 결합되거나, 및/또는 도 1에서와 같이 나사 또는 팝 리벳에 의해 접지면 또는 PCB에 부착되기에 적합할 수 있다는 것이 명백하다. 많은 변형이 가능하다.
도 8은, 도 2의 실시예와 유사하지만, 보우타이 안테나 요소가 도 7a에서와 같은 페탈(1A)을 포함한다는 차이점을 갖는, 안테나 장치(60)의 일 실시예를 도시한다. 따라서, 보우타이 안테나 장치(60)는, 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 각각이 전기 전도성 재료로 제조되어 암 섹션을 형성하는, 4개의 안테나 페탈(1A)을 포함한다. 유사한 요소들은 도 7a 및 도 1에서와 동일한 도면 부호를 가지되 "A"로 표시되어 있다. 그러므로, 여기에서 더 이상 설명하지 않을 것이다.
와이어 또는 핀(12)을 납땜하기 위한 홀 또는 개구가 제공되는 말단 팁 부분(6A)은, 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 금속 접지면 또는 PCB(9A)의 뒷면(또는 앞면)에 위치되는 동축 라인/회로 또는 마이크로 스트립 라인/회로에 연결될 수 있다. 특정 실시예들에서, 4개의 포트는 독립적으로 여기된다. 다른 실시예들에서, 4개의 포트는, 예를 들어 금속 접지면 또는 PCB(9A)의 뒷면(또는 앞면)에 배치되는 2개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는, 2개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 2개의 수직 편파된 포트뿐만 아니라, 2개의 수평 편파된 포트는 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파를 위한 하나의 포트와, 수직 편파를 위한 하나의 포트를 갖는 2-포트 안테나를 제공한다.
도 9는, 금속 접지면 또는 PCB(95)에 선형 어레이로 배치되어 있는 5개의 보우타이 구조체(11A1)를 포함하는, 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(70)의 일 실시예를 도시하며, 각각의 보우타이 구조체(11A1)는 도 8에 개시된 것과 같이 4개의 안테나 페탈(1A)을 포함한다. 유사한 요소들은 도 8에서와 동일한 도면부호를 가지므로, 여기서 더 이상 설명되지 않을 것이다. 특정 실시예들에서, 16개의 포트들은 독립적으로 여기된다. 다른 실시예들에서, 20개의 포트들은, 예를 들어 전술된 바와 같이 금속 접지면 또는 PCB(95)의 뒷면(또는 앞면)에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는, 10개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 수직 편파된 포트들뿐만 아니라, 수평 편파된 포트들은 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파를 위한 4개의 포트와 수직 편파를 위한 4개의 포트를 갖는 4개의 2-포트 보우타이 안테나를 제공한다. 이러한 구현예는, 예를 들어 8-포트 대용량 MIMO 기지국용으로 유리하게 사용될 수 있다. 하지만, 다른 적용 분야에서도 유리하게 사용될 수 있음이 명백하다.
도 10은, 금속 접지면 또는 PCB(96)에 2x2 평면 어레이로 배치되어 있는 4개의 보우타이 구조체(11A1)를 포함하는 보우타이 구조체(116)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(880)를 도시하며, 각각의 보우타이 구조체(11A1)는 도 7a에 개시된 것과 같이 4개의 안테나 페탈(1A)을 포함한다. 유사한 요소들은 도 8에서와 동일한 도면 부호를 가지므로, 여기에서 더 이상 설명되지 않을 것이다. 특정 실시예들에서, 16개의 포트들은 독립적으로 여기될 수 있고, 대안적으로 다른 실시예들에서는, 16개의 포트들이, 예를 들어 전술된 바와 같이, 금속 접지면 또는 PCB(96)의 뒷면(또는 상부면)에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는, 8개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 수직 편파 포트들뿐만 아니라, 수평 편파 포트들은 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파를 위한 4개의 포트, 수직 편파를 위한 4개의 포트를 갖는 4개의 2-포트 보우타이 안테나를 제공한다. 이러한 보우타이 안테나 장치(80) 또한, 예를 들어 8-포트 대용량 MIMO 기지국에서 사용될 수 있다. 하지만, 다른 적용분야에서도 유리하게 사용될 수 있음이 명백하다.
도 11은, 금속 접지면 또는 PCB(97)에 4x4 평면 어레이로 배치되는 16개의 보우타이 구조체(11A1)를 포함하는 보우타이 구조체(117)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(90)의 일 실시예를 도시하며, 각각의 보우타이 구조체(11A1)는 도 8에 개시된 것과 같이 4개의 페탈(1A)을 포함한다. 유사한 요소들은 도 8에서와 동일한 도면 부호를 가지므로, 여기에서 더 이상 설명되지 않을 것이다. 일부 실시예들에서, 64개의 포트들은 독립적으로 여기될 수 있고, 대안적으로 다른 실시예들에서 64개의 포트들은, 예를 들어 본 출원에서 전술된 바와 같이, 금속 접지면 또는 PCB(97)의 뒷면(또는 앞면)에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는, 32개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 수직 편파 포트들뿐만 아니라, 수평 편파 포트들은 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파를 위한 16개의 포트와 수직 편파를 위한 16개의 포트를 갖는 32개의 2-포트 보우타이 안테나를 제공한다.
수평 편파를 위한 16개의 포트와 수직 편파를 위한 16개의 포트를 구비하는 32개의 2-포트 보우타이 안테나를 갖는 구현예는, 예를 들어 32-포트 대용량 MIMO 기지국에서 사용될 수 있다. 하지만, 다른 적용 분야에서도 유리하게 사용될 수 있음이 명백하다.
도 12는, 도 1과 관련하여 설명한 보우타이 구조체와 유사하지만, 핀 및 와이어가 접지면의 홀을 통과할 때, 기계적인 강도 및 안정성을 강화시키기 위해, 도 6b에 개시된 것과 같은 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함한다는 차이점이 있는 안테나 구조체(118)를 포함하는, 측부가 직선인(straight sided) 보우타이 안테나 장치(100)의 일 실시예를 도시하며, 이는 큰 보우타이 구조체가 요구되는 저 주파수용으로, 예를 들어 3G 또는 4G 주파수 대역을 위한 기지국용으로 사용하기에 적합하다. 그 외 측면에서, 요소들 및 그 기능은 선행하는 실시예들과 관련하여 설명된 대응하는 요소들 및 기능과 유사하기 때문에, 여기에서 더 이상 설명되지 않을 것이다.
도 13은, 도 2와 관련하여 설명된 실시예와 유사하지만, 도 6b 및 도 12와 관련하여 설명된 것과 같은 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함하는 보우타이 구조체(119)를 포함하는, 보우타이 안테나 장치(110)의 일 실시예를 도시한다. 요소들은 이미, 선행하는 도 1, 도 2 및 도 12와 관련하여 설명되었으므로, 여기서 더 이상 설명하지 않을 것이다. 일부 실시예들에서, 4개의 포트들은 독립적으로 여기될 수 있고, 다른 실시예들에서 4개의 포트들은, 예를 들어 급속 접지면 또는 PCB(99)의 뒷면(또는 앞면)에 배치되는 2개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는, 2개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 2개의 수직 편파 포트뿐만 아니라, 2개의 수평 편파 포트도 차동적으로 여기될 수 있으므로, 수평 편파를 위한 1개의 포트와 수직 편파를 위한 1개의 포트를 갖는 2-포트 안테나를 제공한다.
도 14는, 도 12와 관련하여 설명된 보우타이 구조체와 유사하지만, 2개의 안테나 페탈(1A)이 도 7a와 관련하여 설명된 슬롯을 포함한다는 차이점이 있는, 측면이 직선인 보우타이 안테나 장치(120)의 일 실시예를 도시한다. 도 6b에 개시된 것과 같은, 기계적 강도와 안정성을 강화하는 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함하고 있기 때문에, 큰 보우타이 구조체를 필요로 하는 저 주파수용, 예를 들어 3G 및 4G 시스템을 위한 기지국 용으로 사용하기에 편리하다. 그 외 측면에서, 요소들 및 그 기능은 도 6b, 도 7a 및 도 12의 실시예들과 관련하여 설명한 대응하는 요소들 및 그 기능과 유사하므로, 여기서는 더 이상 설명하지 않을 것이다.
도 15는, 도 2와 관련하여 설명된 실시예와 유사한 보우타이 구조체(1111)를 포함하지만, 도 7a와 관련하여 설명된 바와 같은 4개의 안테나 요소 또는 4개의 페탈(1A)과 도 6b 및 도 14와 관련하여 설명된 바와 같은 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함하는, 보우타이 안테나 장치(130)의 일 실시예를 도시한다. 선행하는 도 1, 도 2, 도 6b, 도 7a 및 도 14와 관련하여 이미 설명된 요소들에 대해서는 여기서 더 이상 설명하지 않을 것이다. 특정 실시예들에서, 4개의 포트들은 독립적으로 여기될 수 있고, 다른 실시예들에서는, 4개의 포트가, 예를 들어 금속 접지면 또는 PCB(911)의 뒷면(또는 앞면)에 배치되는 2개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는, 2개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 2개의 수직 편파 포트뿐만 아니라, 2개의 수평 편파 포트도 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파용 포트 1개와 수직 편파용 포트 1개를 갖는 2-포트 안테나를 제공한다. 보우타이 안테나 장치(130)는 큰 보우타이를 필요로 하는 저 주파수용으로 특히 적합하며, 도 7a와 관련하여 설명한 바와 같이 슬롯에 의해 성능이 강화된다는 점에서 유리하다.
도 16은, 도 1과 관련하여 설명된 보우타이 구조체와 유사한 보우타이 구조체(1112)를 포함하지만, 도 7a 및 도 7b와 관련해서 설명한 바와 같이 성능을 더 강화하기 위해, 각각이 도 7a에서 개시된 것과 같은 슬롯과 도 7b에서 개시된 것과 같은 벽(21)을 포함하는 2개의 안테나 페탈(1C, 1C)를 포함한다는 점에서 차이가 있는, 측부가 직선인 보우타이 안테나 장치(140)의 일 실시예를 도시한다. 측부가 직선이 보우타이 안테나 장치(140)는, PCB의 금속 층에 중앙 홀(8)을 포함하여, 도 1에 개시된 바와 같이, 발단 팁이 직접적으로 기판에 놓여지도록 하므로, 설명된 다른 실시예들에서와 같이, 예를 들어 최대 100-150GHz까지의 높은 주파수에 대한 사용에 가장 적합하다. 그 외 측면에서, 요소들 및 그 기능은 선행하는 실시예들과 관련하여 설명된 대응하는 요소들의 것과 유사하므로, 여기서 더 이상 설명하지 않겠다.
도 17은, 도 2와 관련하여 설명된 실시예와 유사한 보우타이 구조체(1113)를 포함하지만, 도 16과 관련하여 설명된 4개의 안테나 페탈(1C) 및 도 16 및 도 6a와 관련하여 설명된 얇은 유전체 섹션(8)을 포함하는, 보우타이 안테나 장치(160)의 일 실시예를 도시한다. 선행하는 도 1, 도 2, 도 7b 및 도 12와 관련하여 이미 설명된 요소들에 대해서는 여기서 더 이상 설명하지 않을 것이다.
특정 실시예들에서, 4개의 포트들은 독립적으로 여기되고, 다른 실시예들에서 4개의 포트들은, 예를 들어 급속 접지면 또는 PCB(913)의 뒷면(또는 앞면)에 배치되는 2개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 2개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 2개의 수직 편파 포트뿐만 아니라, 2개의 수평 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파용 포트 1개 및 수직 편파용 포트 1개를 갖는 2-포트 안테나를 제공한다. 보우타이 안테나 장치(150)는 고 주파수, 예를 들어 최대 100-150GHz까지 (하지만, 꼭 그래야만 하는 것은 아님)에 대해서 유리하게 사용될 수 있다.
도 18은, 도 16과 관련하여 설명된 보우타이 구조체와 유사한 보우타이 구조체(1114)를 포함하는, 측면이 직선인 보우타이 안테나 장치(160)의 일 실시예를 도시하며, 2개의 안테나 페탈(1D)의 각각은 도 7a 및 도 7b에 개시된 것과 같은 슬롯과 벽을 포함하지만, 벽(21')은 PCB(914)의 각각의 외측 에지(outer side edge) 전체를 따라 연장하도록 길게 되어있어(prolonged), 도 7a 및 도 7b와 관련하여 설명된 바와 같이 성능을 더욱 강화시킬 수 있다. 여기서, 보우타이 구조체(1114)는 도 1에서 개시된 것과 같은 얇은 유전체 중앙 섹션(8)을 포함하므로, 예를 들어 최대 100-150GHz까지의 고 주파수에 대한 사용에 가장 적합하다. 그 외 측면에서, 요소들 및 그 기능은 선행하는 실시예들과 관련하여 설명된 대응하는 요소들의 것과 유사하므로, 여기서 더 이상 설명되지는 않을 것이다.
예를 들어, 저 주파수에 대해서, 또는 기계적 강도를 강화시키기 위해서, 얇은 유전체 중앙 섹션(8) 대신에 두꺼운 유전체 플러그(8')가 사용될 수 있음이 명백하다.
유리한 실시예에서, 벽(21')은, λ가 신호 파장일 때, 약 λ/2에 대응하는 폭을 가지며, 벽의 높이는 실질적으로 λ/4이다.
도 19는, 도 17과 관련하여 설명된 보우타이 구조체와 유사한 보우타이 구조체(1115)를 포함하지만, 별(21')이 도 18과 관련하여 설명된 것과 같이 길게 되어 있다는 점에서 차이가 있는, 보우타이 안테나 장치(170)의 일 실시예를 도시한다. 선행하는 도 1, 도 2, 도 7a, 도 7b 및 도 18과 관련하여 이미 설명된 요소들에 대해서는 더 이상 설명되지 않을 것이다. 특정 실시예들에서, 4개의 포트는 독립적으로 여기되고, 다른 실시예들에서 4개의 포트는, 예를 들어 급속 접지면 또는 PCB(915)의 뒷면(앞면)에 배치되는 2개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는, 2개의 밸룬에 의해 결합된다. 그러면, 2개의 수직 편파 포트뿐만 아니라, 2개의 수평 편파 포트도 각각 차동적으로 여기될 수 있어, 수평 편파용 포트 1개와 수직 편파용 포트 1개를 갖는 2-포트 안테나를 제공한다.
페탈(1D)과 연장된 벽(21')를 사용하면, 임피던스 매칭 특성이 매우 우수해질 것이다. 보우타이 안테나 장치(150)는, 예를 들어 최대 100-150GHz까지의 고 주파수에 대해 특히 유리하게 사용될 수 있다.
이 실시예에서도, 예를 들어 저 주파수 용으로, 또는 일반적인 기계적 강도를 강화하기 위해, 얇은 유전체 중앙 섹션(8) 대신에 두꺼운 유전체 플러그(8')가 사용될 수 있음이 명백하다.
유리한 실시예에서, λ가 신호 파장일 때, 각각의 벽(21)은 약 λ/2에 대응하는 폭과 실질적으로 λ/4인 높이를 갖는다.
여기까지 논의된 실시예들에서, 안테나 페탈의 중앙 말단 부분은 안테나 급전부(들)에 연결된다. 하지만, 대안적으로, 각 안테나 페탈의 중앙 단부는 접지면에 도전성으로(conductively) 연결되어, 안테나 급전부 근처에 배치될 수 있다. 여기서, 안테나 급전부 접지면의 여기 개구로서 제공될 수 있고, 급전은, 예를 들어 직접적으로 또는 (예를 들어 기판의 반대면에 배치됨으로써) 슬롯의 아래에서, 슬롯의 바운더리 내로 돌출하는 단부를 구비하는 마이크로 스트립 라인을 통해 획득될 수 있다. 여기서, 안테나는 소위 TEM-혼(horn)과 기능면에서 유사하다. 이하에서는, 이러한 유형의 일부 예시적인 실시예들이 보다 상세하게 논의될 것이다.
도 20은 제18 실시예로도 불리는 안테나 장치(10v)의 또 다른 구현예를 도시하며, 이는 도 1a의 실시예와 유사하지만, 말단 부분(6v)이, 접지면(95) 상에 납땜되기에 적합한, 예를 들어 사각형 또는 임의의 다른 적합한 형태의 받침(feet)을 포함한다. 또한, 평평한 제1 연결 부분(25)은, 특히 고 주파수에 대해서, 접지면(95) 상에 납땜될 수 있다. 대안적으로, 평평한 제1 연결 부분(25)은, 도 1a와 관련하여 설명된 바와 같이, 접지면에 연결될 수 있다. 접지면(95)은 에칭된 사각형 슬롯(210)을 포함한다. 접지면(95)은 PCB(인쇄 회로 기판)을 포함할 수 있다.
도시된 예시에서, 말단 부분/받침은 슬롯(210)을 향해 연장한다. 하지만, 대안적으로, 말단 부분/받침은 슬롯(210)으로부터 멀어지는 방향으로 내측으로 연장하도록 접어져, 말단 부분/받침에 인접한 안테나 페탈의 경사진 표면이 슬롯에 더 가깝게 배치되도록 할 수 있다.
슬롯(210)은 접지면 또는 PCB를 갖는 기판의 아래측(lower side)에 배치되는 마이크로 스트립 라인에 의해 여기될 수 있다. 슬롯의 길이는 λ/4인 것이 바람직하다.
슬롯을 사용하여 슬롯 여기를 가능하게 함으로써, 적어도 하나의 편파가 있는 경우에 밸룬의 사용이 불필요해진다.
여기서, 슬롯은 사각형 슬롯으로서 도시되어 있다. 하지만, 예컨대 타워형 등과 같이 다른 세장형도 실현 가능하다. 여기 개구/슬롯은, 예컨대 뼈 형상 또는 I자-형 또는 H자-형을 갖는, 말단-부분보다 좁은 중간-부분을 구비할 수 있다.
도 20a에는 대안적인 형태의 슬롯(210')이 도시되어 있으며, 뼈 모양 슬롯에 의해 대역폭이 증가될 것이고, 이로 인해 더 넓은 광대역 장치를 제공한다.
도 20b에는, 장치의 대역폭을 증가시키기 위한 H자형의 슬롯(210'')이 도시되어 있다.
말단 부분은 또한, 예를 들어 슬롯의 방사 길이에 대응하는, 다소 더 큰 폭을 가질 수 있다. 이러한 장치가 도 20b에 도시되어 있으며, 슬롯 가까이의 접지면에 접근하는 또는 접촉하는 말단-부분은, 슬롯의 좁은 허리 폭에 실질적으로 대응하는 크기의 폭을 갖는다.
도 20c는, 기판(211)이 보일 수 있도록, 슬롯(210)이 에칭된 접지면(95)을 도시하는 평면 사시도이다. 기판 아래에는, 슬롯(210)의 길이방향 연장부에 수직으로 마이크로 스트립 라인(212)이 제공되고, 이는 슬롯(210)의 폭 방향으로 실질적으로 중심으로 연장하여, 슬롯의 경계 내로 돌출한다.
도 20d는 도 20c에 대응하는 장치에서, 슬롯을 갖는 기판(211)과 기판(211) 아래에 배치되는 마이크로 스트립(212)을 도시하는 단순화된 단면도이다.
도 21은 도 8과 관련하여 논의된 것과 유사하지만, 도 20a 내지 도 20d와 관련하여 위에서 논의된 것과 유사한 슬롯 급전 장치를 갖는, 안테나 장치를 나타낸다. 안테나 페탈들은 접지면(9VIII)에 연결되는 말단 부분/받침(65)을 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 말단 단부/받침은, 슬롯(210C)을 향해 연장하는 것으로 도시되어 있지만, 대신 슬롯으로부터 멀어지는 방향을 향하도록 뒤로 접힐 수 있다. 이 실시예에서는, 4개의 페탈이 제공되고, 결과적으로 슬롯은 양 방향으로 동일한 크기를 갖는다. 슬롯은 도면에 나타나 있는 것과 같이, 정사각형으로 형성될 수 있지만, 예컨대 모서리가 둥근 정사각형, 원형 등과 같은 다른 대칭 모양을 가질 수도 있다.
도 21a는, 기판이 보일 수 있도록, 슬롯(210)이 에칭된 접지면을 도시하는 평면 사시도이다. 기판의 아래에는, 슬롯(210C)의 길이 및 폭 연장부에 수직으로 마이크로 스트립 라인들(45A, 45B)이 제공되며, 이들 각각은 슬롯(210C)의 폭 및 길이 방향으로 실질적으로 중심으로 연장하여, 슬롯의 경계선 내로 돌출한다.
여기서, 마이크로 스트립들(45A, 45B)은 이중 편파를 제공하기 위해, 도시된 예시에서와 같이, 다른 각도로부터, 바람직하게는 직각으로, 슬롯의 경계선 내로 연장한다.
대안적으로, 도 21b에 도시된 바와 같이, 각각의 2개의 마주보도록 배치되는 마이크로 스트립들(45A', 45'', 45B', 45'')이 각 방향으로 제공되어, 보다 균일한 방사 패턴을 제공할 수 있다.
도 22a 내지 도 22g는 접히지 않은 상태로 나타낸, 다양한 안테나 페탈 프로파일 및 슬롯 형상을 도시한다. 도면에서 점선은 접힘선(folding line)을 나타낸다.
본 발명에 따른 안테나 페탈은 슬롯이 있거나 없도록 컷 아웃 또는 펀칭되고, 후속적으로 기계에서 접힐 수 있다. 대안적으로, 절단 또는 펀칭 작업 및 접거나 구부리는 작업은 기계에서 또는 적절한 툴을 사용하여 하나의 단계에서 수행될 수 있다.
슬롯을 갖지 않는, 예를 들어 도 1에 도시된 안테나 페탈과 유사한 형상을 갖는, 안테나 페탈(1', 1''')의 예시들이 도 22a 및 도 22b에 도시되어 있다. 그 외 측면에서는, 도 22a의 안테나 페탈(1') 및 도 22b의 안테나 페탈(1''')은 도 1의 안테나 페탈과 유사하므로, 여기에서는 더 이상 설명되지 않을 것이고, 이들에 대해서는 동일한 도면부호가 사용된다.
다른 다양한 안테나 페탈 요소들 또는 프로파일이 페탈의 에지를 따라 슬롯을 구비하거나 (도 22f, 도 22g), 페탈의 중앙부에 슬롯을 구비한다(도 22c, 도 22d, 도 22e, 도 22g). 이러한 형상들은 본 발명에 포함되는 가능한 프로파일 및 슬롯의 예시일 뿐이다.
페탈 프로파일 및 슬롯은, 단일 또는 이중 편파 보우타이 요소의 임베디드 요소 패턴이 희망하는 대역폭에 걸쳐 희망하는 커버리지 및 임피던스 매치를 획득하는 방식으로, 페탈의 현재 도형을 변형하기 위해 최적화될 수 있다. 보편적으로, 제2 연결 말단 팁 부분으로부터 먼, 안테나 페탈의 넓은 부분의 슬롯은 저 주파수에서의 성능에 영향을 줄 것이고, 제1 연결 부분에 가까운 슬롯은 저 주파수 성능에 영향을 줄 것이다.
보통, 최적화는 컷-앤드-트라이 방식(cut-and-try approach)으로 수행되는데, 보다 고급 연구에서는 제네릭 알고리즘(generic algorithm)을 사용하는 고급 수치 최적화에 의해 수행될 수 있다.
특히, 도 22c는 도 7a에 도시된 실시예와 실질적으로 유사한, 개방 슬롯(15A')을 갖는 안테나 페탈(1A')을 도시하므로, 안테나 페탈의 그 외 부분들에 대해서 동일한 도면 부호들이 사용된다.
도 22d는, 제1 벽 부분(3A'')에, 그리고 경우에 따라서는 제1 연결 부분(2A'')에 부분적으로 제공되는 슬롯(15A'')을 갖는 안테나 페탈(1A'')을 도시한다. 슬롯(15A'')은 폐쇄되고, 제1 연결 부분(2A'')의 길이방향 연장부에 평행한 실질적으로 사각형이다. 다른 요소들에 대해서는, 도 1에서와 유사한 도면 부호가 사용되고, 더블 프라임 기호로 참조된다.
도 22e는 제1 벽 부분(3E)과 중간 장착 부분(5E)에 제공된 내부 중심 슬롯(15E)을 갖는 안테나 페탈(1E)을 도시한다. 슬롯(15E)은 폐쇄되고, 중앙에 위치되며, 치-형 또는 빗-형이다. 다른 요소들에 대해서는, 도 1에서와 유사한 도면 부호가 사용되고, E자로 색인된다.
도 22f는, 예를 들어 제1 벽 부분(3F), 중간 장착 부분(5F) 및 제2 벽 부분(4F)의 바깥쪽에 적어도 일부분을 따라 제공되는 외측 에지 슬롯(15F, 15F)을 갖는 안테나 페탈(1F)을 도시한다. 슬롯들(15A, 15A)은 치-형 또는 빗-형이다. 다른 요소들에 대해서는 도 1에서와 유사한 참조번호가 사용되고, F자로 색인된다.
도 22g는, 예를 들어 제2 벽 부분(4G)의 적어도 일부를 따라 제공되는 외측 에지 슬롯(15G2, 15G2)과, 제1 벽 부분(3G) 및 중간 장착 부분(5G)에 제공되는 폐쇄형 내부 치-형 중심 슬롯(15G1)을 갖는 안테나 페탈(1G)을 도시한다. 다른 요소들에 대해서는 도 1에서와 유사한 도면 부호가 사용되고, G자로 색인된다.
일부 실시예들에서, 어떤 어레이에서 안테나 페탈들 사이의 주기적인 거리(그 중심점들 사이의 거리)는 약 0.5λ이지만, 예를 들어 그보다 큰 다른 값을 취할 수도 있다. 접지면 위 높이는 0.2 내지 0.5λ 사이일 수 있지만, 물론 이들 값은 예시적인 이유로서 주어졌을 뿐이다. 일부 실시예에서, 상대 대역폭은 적어도 1.6이다.
슬롯의 양 반대측에 배치되는 안테나 페탈들은, 부분적으로 혼(horn)의 벽을 형성하는 좁은 금속 연결부에 의해 연결될 수도 있다. 따라서, 2개 이상의 안테나 페탈이 모놀리식(monolithic) 단일 유닛으로 형성될 수 있으며, 이는 표면 실장 기술에 의해 접지면에 배치될 수 있다.
도 23a 및 도 23b에 이러한 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 23a에는, 앞에서 논의된 바와 같이, 슬롯 급전부를 둘러싸는 2개의 반대쪽에 배치된 안테나 페탈을 형성하도록 절단 또는 형성된 금속 시트가 도시된다. 점선은 바람직한 굽힘선(bending line)을 나타낸다. 도 23a에는, 동일한 안테나 페탈이 구부려진 상태로 도시되어 있으며, 안테나 페탈이 슬롯 급전부에 인접한 경사진 표면을 형성한다.
도 24a 내지 도 24c는 슬롯 급전의 테두리(rim) 주위에 연결되는 4개의 안테나 페탈을 갖는, 유사한 유형의 안테나 페탈을 나타낸다. 여기서, 4개의 페탈 모두를 함께 연결하는 연속적인 연결이 제공될 수 있다. 이러한 실시예는, 앞에서 논의된 바와 같이, 이중-편파 보우-타이 안테나에 특히 적합하다.
전술된 실시예들 중 몇몇에 이미 도시된 바와 같이, 반대쪽 안테나 페탈 사이의 연결은 옵션적이다. 또한, 반대쪽 안테나 페탈들 사이에 연결부가 있는 경우, 이러한 연결부는 바람직하게는 매우 좁게 만들어질 수 있다.
도 25에는, 안테나 페탈의 슬롯 급전의 테두리와 경사 표면 사이에 매우 좁은 거리를 갖거나 심지어 거리가 존재하지 않는 이러한 실시예가 도시된다. 이 실시예에서, 2개의 안테나 페탈은 단일의 모노리식 유닛으로 형성되며, 도 23의 실시예와 유사하게, 부분적으로 혼을 형성하도록 슬롯 급전의 테두리를 따라 연장하는 연결부를 그 사이에 구비한다. 하지만, 여기서 안테나 페탈의 경사벽(slanting wall)은 슬롯 급전의 테두리에 가깝게 또는 심지어 슬롯 급전의 테두리와 직접적으로 접촉하도록 배치된다. 따라서, 안테나 페탈의 경사벽은, 이로 인해 슬롯의 에지와 직접적으로 접촉한다.
안테나 페탈들은, 급속 시트를 희망하는 형태로 절단 또는 성형한 다음, 기계 가공에 의해 희망하는 형상으로 구부림으로써 제조될 수 있다. 하지만, 급속 시트를 희망하는 형태로 성형하기 위해, 프레스 성형(form-pressing), 압인 가공 등을 사용할 수도 있다. 더불어, 사출 성형 등을 사용하는 것도 가능하다. 특히, 유전체 재료를 희망하는 형상으로 성형하고, 예를 들어 종래의 금속화에 의해, 그 위에 금속 층을 형성하는 것도 가능하다.
다양한 안테나 페탈들과 다양한 배열, 기하학 구조 및 수의 페탈들이 사용될 수 있고, 다양한 보우타이 구조체를 제공하기 위해 임의의 희망하는 방식으로 결합될 수 있으며, 의도되는 적용 분야 및 사용되는 주파수에 따라, 희망하는 다양한 특성들을 제공하기 위해, 얇은 유전체 섹션 또는 두꺼운 유전체 플러그와 결합될 수도 있다는 것이 명백하다. 일부 실시예들에서, 슬롯들을 갖는 페탈들은, 예를 들어 보우타이 구조체 어레이의 외측 에지를 따라서만 사용된다.
예를 들어 동축 커넥터와 같은, 임의의 커넥터가 임의의 희망하는 방식으로 제공 및 배치될 수 있음 또한 명백하다.
포트들은 마이크로 스트립 전송 라인 및/또는 밸룬을 각각의 전도성 요소(12)에 연결하는, 중심 전도체를 갖는 동축 커넥터를 포함할 수 있으며, 상기 마이크로 스트립 라인 및/또는 밸룬은 전도성 접지면 또는 PCB의 앞면 또는 뒷면에 배치된다.
적절한 전자 장치의 사용을 통해, 다수의 적용 분야, 특히 고 주파 적용 분야, 예를 들어 대용량 MIMO 기지국에서 사용될 수 있는, 제어 가능한 로브를 갖는 안테나 어레이가 제공된다.
안테나 페탈은 예시적인 실시예들에서 명시적으로 도시된 것과는 다른 형상을 가질 수도 있다. 안테나 페탈은, 예를 들어 급속하게 테이퍼지는 영역으로 시작하여 각각의 암 섹션은 좁은 다음 말단 팁 부분을 향해 규칙적으로 테이퍼지는, 말단 팁을 향해 대칭 또는 비대칭 방식으로 테이퍼지는 형상을 가질 수 있다. 안테나 페탈의 형상은 다양한 방식으로 선택 및 최적화될 수 있으며, 단지 소수의 유리한 실시예들만이 도시되어 있다. 암 섹션의 두 측부 에지는 직선이거나, 곡선, 또는 둘의 조합이고, 예를 들어 대칭으로 하지만 불규칙하게 테이퍼질 수 있다. 페탈은 15로서 표시된 것들보다 더 많은 슬롯을 구비할 수 있고, 페탈의 다른 부분에 슬롯을 가질 수 있다.
페탈은, 금속 조각으로부터 하나 이상의 슬롯 또는 벽 등이 있거나 없도록 절단 또는 펀치되어, 희망하는 형상으로 접거나, 구부리거나, 프레스되거나, 대안적으로는 하나의 단계에서 프레스 또는 접히고, 펀칭 또는 절단되어, 하나의 조각으로 제조되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 제1 연결 단부(2)는 나사 또는 팝 리벳을 사용함으로써 접지면에 고정하기 위한, 장착 홀을 구비할 수도 있다.
안테나 요소들은, 예를 들어 Cu, Al 또는 유사한 특성을 갖는 재료, 또는 합금을 포함하는, 전도성 재료로 제조될 수 있다.
예를 들어, 마스트 상부, 벽, 마이크로 기지국 등, 희망하는 어떤 곳이라도 안테나 장치를 쉽고 신뢰성 있게 장착할 수 있도록 하기 위해, 다양한 장착 요소(도시되지 않음)가 임의의 적절한 방식으로 제공될 수 있다.
전도체의 폭 및 형상은 달라질 수 있고, 전도체의 위치도 달라질 수 있으며, PCB의 중앙부에 있는 금속 표면의 홀의 배치뿐만 아니라, 전도성 와이어 및 핀의 종류 및 배치도 다르게 구현될 수 있다. 또한, 유전체 중앙부의 형상은 원형, 정사각형 또는 사각형인 것이 바람직하긴 하지만, 달라질 수 있으며, 임의의 다른 형상, 예를 들어 삼각형 또는 육각형 등일 수도 있다. 일부 적용 분야에서, 안테나 장치는 대략적으로 반구형 범위를 갖는 벽 안테나로서 병 장착용으로 사용될 수 있다.
하나의 단일 안테나 페탈을 포함하는 안테나 장치의 실시예들도 본 발명의 개념에 포함된다. 그러면, 페탈의 말단 팁 부분은 유사한 방식으로, 예를 들어 전도성 핀을 통해, 예를 들어 중앙부의 뒷면에 있는 마이크로 스트립 라인에 연결된다. 말단 팁 부분으로부터 일정 거리에 위치한 외측 에지 또는 임의의 다른 적절한 위치에 동축 커넥터가 제공될 수 있다. 다른 종류의 커넥터뿐만 아니라, 다른 유형의 커넥터가 사용될 수 있음이 명백하다.
안테나 장치는, 예를 들어 중앙부에 전도성 요소를 위한 별도의, 또는 일부 페탈에 대해서 공통의 개구를 포함하는 PCB 또는 전도성 접지면에 장착되는, 다수의 안테나 구조체를 포함하는 무-지향성 안테나 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념은 예를 들어, 3개 또는 임의의 다른 홀수의 안테나 페탈을 포함하여, 말단 팁 부분이 서로로부터 약간의 거리에 있도록 페탈들이 배치되는 안테나 장치도 포함한다. 전도성 핀은 개구를 통해, 예를 들어 PCB 또는 전도성 접지면의 뒷면에 위치하는 전도체 또는 동축 커넥터(도시되지 않음)에 말단 팁 부분을 연결한다.
3포트 보우타이 안테나(즉, 3개의 페탈을 갖는 장치)로는, 포트들 간에 특히 낮은 결합이 달성될 수 있다.
따라서, 3개의 페탈로는, 포트들 간에 낮은 결합 또는 실질적으로 결합이 없는 특히 컴팩트한 안테나가 제공될 수 있으며, 이는 벽 장착용으로 적합하다.
설명된 안테나 장치들은 양면 장치로서 제공될 수도 있으며, 즉 예를 들어 마스트 또는 유사한 것에 장착하기 위해 등을 맞대도록(back-to-back) 배치되는 이러한 안테 반구 커버리지 대신 구형 커버리지를 제공한다.
일 구현예에서, 복수의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 장치는 장착 요소를 통해 마스트 상부에 장착될 수 있다. 커넥터는 예를 들어, 접근이 용이하도록 하기 위해, 전도성 접지면 또는 PCB의 에지에 배치될 수 있다.
본 발명의 특별한 이점은, MIMO 시스템, 특히 대용량 MIMO 시스템에 적절하고, (모든 채널이 동시에 낮은 레벨을 갖는 것을 피하기 위해, 채널의 변형(variation)이 서로 다르도록) 고도로 결합되지 않은 다수의 포트를 갖는 안테나가 제공된다는 점이다.
MIMO 안테나, 특히 5G용 대용량 MIMO 어레이에서 소자로서 사용될 수 있는 안테나는 추가적으로 매우 작고 컴팩트하며, 매우 저렴하고 쉬운 자동화 방식으로 제조될 수 있고, 안테나 페탈은 신속한 방식으로 용이하게 장착될 수 있다는 점이 특히 유리하다. 더불어, 매우 높은 대역폭, 예를 들어 최대 옥타브 대역폭 또는 그 이상을 갖는 보우타이 안테나 장치가 제공된다는 점이 가장 특별한 이점이다.
일부 실시예에서, 안테나 장치는 최저 작동 주파수의 3분의 1보다 작은 크기를 가질 수 있다. 안테나 장치가 제공된다는 점도 이점이다. 다중 경로를 갖는 통계적 필드 환경에서 사용되었을 때, 상이한 안테나 포트들 사이의 낮은 상관관계를 갖는 안테나 장치가 제공된다는 점 또한 이점이며, 예를 들어 안테나 요소들이 서로 매우 가깝게 위치함에도 불구하고 4개의 안테나 요소를 갖는 장치에서 0.4 내지 16GHz에 걸쳐 0.1만큼 낮다. 포트들 사이에서 측정되는 낮은 상호 결합(즉, 보편적으로 -10dB보다 작은 스캐터링 파라미터, S-파라미터, Smn)을 갖도록 다중-포트 안테나를 설계함으로써 이러한 낮은 상관관계가 보장될 수 있다. 모든 포트에 의해, 예를 들어 일부 구현예에서는 360°인, 큰 각 커버리지(angular coverage)가 제공된다는 점 또는 안테나 요소들이 용이하고 유연하게 매치되어, 모든 포트에서 수신되는 전압이 소위 MIMO 알고리즘에 의해 디지털적으로 결합될 때 희망하는 각 커버리지를 함께 제공할 수 있다는 점 또한 이점이다. 이러한 알고리즘의 일 예시는 최대비 결합(Maximum Ratio Combining, MRC)이다.
일 적용 분야에서는, 예를 들어 차량과의 무선 통신을 위한 OTA(Over-The-Air) 테스트 시스템에 사용될 수 잇는, 포물선 실린더를 공급(feed)하는 데 사용되는 선형 어레이를 포함할 수 있다. 그러면, 포물 원통형 반사체(cylindrical parabolic reflector)와 결합되는 선형 어레이는 차량, 예를 들어 차를 향하는(illuminating) 평면파를 생성한다.
본 발명은 도시된 실시예들에 제한되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 다양한 방식으로 변형될 수 있다.

Claims (52)

  1. 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170)로, 자기-접지형 안테나 장치는, 안테나 페탈로서, 중앙 말단 부분(6; 6'; 6A; 6B)을 향해 테이퍼지는 암 섹션(arm section)을 포함하고 전기 전도성 재료를 포함하거나 전기 전도성 재료로 제조되는 다수의 안테나 페탈(petal)(1;, 1A; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)을 포함하는 안테나 구조체(11; 11'', 111; 113; ... ; 1115)를 포함하며, 말단 부분(6; 6'; 6A; 6B)은 접지면(9; 9''; 92-915)으로서 작용하는 베이스 플레이트에 접근하도록 배치되고, 경우에 따라서 암 섹션은 적어도 부분적으로 혼(horn)의 벽을 형성하도록 연결되며, 안테나 급전부(antenna feed)가 상기 중앙 말단 부분에 연결되거나 상기 중앙 말단 부분의 근처에 배치되는, 자기-접지형 안테나 장치에 있어서,
    베이스 플레이트(9;, 9''; 92-915)는 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하고, 각각의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)은 하나의 조각으로 제조되거나 2개 이상의 안테나 페탈이 하나의 조각으로 결합되며, 각각의 안테나 페탈은 금속 표면을 포함하고, 예를 들어 금속 시트 또는 그와 유사한 것으로부터 제조되며, 안테나 페탈 또는 각각의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)은 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)(9; 9''; 92-915)과 별도로 제조되어, 표면 실장 기술(SMT)에 의해 베이스 플레이트(9; 9''; 92-915)의 앞면 또는 뒷면 상에 실장되기에 적합한 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각 안테나 페탈의 중앙 말단 부분은 하나 또는 여러 개의 안테나 급전부(들)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    각 안테나 페탈의 중앙 말단 부분은 접지면에 전도성으로(conductively) 연결되고, 안테나 급전부의 근처에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    말단 부분은 말단 팁 부분을 구비하고, 상기 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)은 급전 포트(feeding ports)에 연결되기에 적합하며, 암 섹션을 포함하는 안테나 페탈 또는 각각의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)에 특정 포트가 제공되고, 안테나 페탈 또는 각각의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)은 만곡형 모노폴 안테나와 루프 안테나의 혼합된 기능을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170).
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    각각의 말단 부분은 접지면에 있는, 예컨대 여기 슬롯과 같은, 여기 개구의 하나의 에지와 전도성 금속 접촉에 있고, 적어도 하나의 안테나 급전부가 여기 개구 내에, 또는 여기 개구의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170).
  6. 제5항에 있어서,
    말단 부분은, 접지면에 있는 여기 개구/슬롯의 어레이의 각 에지에 연결되는 하나의 페탈이 있어, 각 개구/슬롯은, 소위 TEM 혼 안테나의 여기와 유사하게, 2개의 이웃하는 페탈 사이에서 진행하는 전파(wave)를 여기시키는 방식으로 배치되고, 심지어 말단 부분은, 2개의 개구/슬롯-여기된 페탈이, 모노폴로서 여기되는 2개의 만곡형 모노폴 안테나와 2개의 루프 안테나의 광대역 혼합 기능을 포함하도록 하는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  7. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    여기 개구는 사각형, 원형 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  8. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    여기 개구는 기다란 형태(elongate form)를 가지며, 중간-부분이 말단-부분보다 좁아서, 예컨대 뼈 형상, I-자 형상 또는 H-자 형상인 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  9. 제3항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기 개구는 PCB에 에칭된 리세스로서 형성되고, 안테나 급전부는 PCB의 다른 면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  10. 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    안테나 급전부는, 여기 개구의 경계선 내로 돌출하는 단부를 갖는 적어도 하나의 마이크로 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 안테나 페탈의 금속 표면은 만곡된 또는 접힌 상태(disposition)로 배치되어, 접지면에 대해 하나 또는 여러 개의 경사진 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    금속 표면은, 공압식 흡입 컵에 의해 결합 가능한, 본질적으로 납작한 적어도 하나의 표면 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)은, 금속 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915)의 앞면에 연결되기에 적합한 평평한 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G), 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제1 벽 부분(3A; 3A1; 3A2; 3B; 3A'; 3A''; 3E; 3F; 3G), 그리고 중간 장착 부분(5; 5A; 5A1; 5A2; 5B; 5A'; 5A''; 5E; 5F; 5G)을 포함하며, 중간 장착 부분은 예를 들어 납작하거나 납작한 부분(5A1')을 포함하고, 중간 장착 부분은, 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G)과 동일한 평면에 배치되는 제2 연결 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)에 연결되는 또는 전환되는 쪽과 반대쪽 단부에서, 상기 제1 벽 부분(3; 3A; 3A1; 3A2; 3B; 3A'; 3A''; 3E; 3F; 3G)과 제2 벽 부분(4; 4A; 4A1; 4A2; 4B; 4A'; 4A''; 4E; 4F; 4G)을 상호 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170).
  14. 제2항을 인용하는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)의 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)은 작고 납작한 둥근 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170).
  15. 제2항 또는 제4항을 인용하는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)의 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)은, 안테나 페탈의 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)에 납땜되는 전도성 핀(12; 12''; 12')을 수용하기에 적합한 개구(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170).
  16. 제2항 또는 제4항을 인용하는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)의 제1 연결 부분(2; 2A; 2B)은 금속 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915) 상에 납땜되거나, 그렇지 않은 경우에는 나사 또는 팝 리벳에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 14;0 150; 160; 170).
  17. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 안테나 페탈의 단부 중 상기 중앙 말단 부분의 반대쪽 단부가 접지면에 전도성으로 연결되며, 예를 들어 납땜되거나 나사 또는 팝 리벳에 의해 고정됨으로써, 바람직하게 접지면에 고정되도록 연결되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  18. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    안테나 구조체의 안테나 페탈 또는 적어도 일부 안테나 페탈(1A; 1A1; 1A2; 1C; 1D; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)은, 제1 벽 부분(3A; 3A1; 3A2; 3B; 3D; 3A'; 3A''; 3E; 3F; 3G)에 제공되는 슬롯 또는 슬롯형 구조(15; 15A'; 15A''; 15E; 15F; 15G1; 15G2; 15G2)로, 바람직하게는 적어도 부분적으로 제1 연결 부분(2; 2A'; 2A'') 내로 연장하여, 예를 들어 2개의 레그 부분으로 갈라지거나 폐쇄형 슬롯(15A'')을 형성하고, 또는 적어도 부분적으로 제2 벽 부분(4E) 내로 연장하는 슬롯 또는 슬롯형 구조를 포함하거나, 또는 대역폭 매칭의 향상 및 성능 상승을 제공하기 위해 하나 이상의 외부 에지 슬롯 구조(15F; 15G2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(60; 70; 80; 90; 120; 130; 140; 150; 160; 170).
  19. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    안테나 구조체의 안테나 페탈 또는 적어도 일부 안테나 페탈(1B; 1C; 1D)은, 제1 벽 부분(3B)에 의해 형성되는 홈과, 제1 벽 부분(3B)이 위치되는 측과는 반대측에서 제1 연결 부분에 연결되고 상기 제1 벽 부분(3B)과 실질적으로 평행하게 연장하는 추가적인 벽 부분(21; 21')을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(140; 150; 160; 170).
  20. 제19항에 있어서,
    추가적인 벽 부분(21)은 제1 벽 부분(3B)의 길이에 적응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(140; 150).
  21. 제19항에 있어서,
    추가적인 벽 부분(21')은 전도성 접지면 또는 PCB(913; 914; 915)의 바깥 측 길이에 적응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(160; 170).
  22. 제18항을 인용하는 제19항, 제20항 또는 제21항에 있어서,
    안테나 구조체의 안테나 페탈 또는 적어도 일부 안테나 페탈은 하나 이상의 슬롯(15)과, 제1 벽 부분(3B) 및 추가적인 벽 부분(21; 21')에 의해 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(140; 150; 160; 170).
  23. 제2항 또는 제4항을 인용하는 선행하는 항들 중 어느 하나에 있어서,
    금속 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915)는 제2 연결 말단 팁 부분 또는 각각의 제1 연결 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)의 아래에 위치되기에 적합한 유전체 부분(8; 81; 8')을 포함하거나, 말단 팁 부분 또는 부분들을 전도성 접지면으로부터 격리되도록 유지하게 위해, 제2 연결 말단 팁 단부 또는 각각의 제2 연결 말단 팁 단부의 아래의 접지면에 홀(hole)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    유전체 부분(8'; 81)은, 하나 이상의 안테나 페탈 제2 연결 말단 팁 단부(6; 6A'; 6A; 6B)를 전도성 접지면으로부터 격리되게 유지하기 위해, 그 아래에 위치되기에 적합한 얇은 유전체 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 140; 150; 160; 170).
  25. 제23항에 있어서,
    유전체 부분(8')은, 하나 이상의 안테나 페탈 또는 페탈들을 위한 지지를 제공하기 위해 하나 이상의 제2 연결 말단 팁 단부(6; 6A; 6B; 6')의 아래에 위치되기에 적합하고 하나 이상의 제2 연결 말단 팁 단부를 접지면으로부터 격리되게 유지하기에 적합한 두꺼운 유전체 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치(100; 110; 120; 130).
  26. 선행하는 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170)는 하나 이상의 보우타이를 포함하는 안테나 구조체(11; 11''; 111; 112; 113; ... ; 1115)를 형성하도록 배치되는 적어도 하나의 안테나 페탈을 포함하며, 보우타이의 안테나 페탈의 안테나 포트는 독립적으로 여기되기에 적합한 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  27. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치는 하나 이상의 보우타이를 포함하는 안테나 구조체(11; 11''; 111; 112; 113; ... ; 1115)를 형성하도록 배치되는 적어도 2개의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)을 포함하며, 유사하게 편파되는 포트 또는 급전부를 구비하는 하나 또는 각각의 보우타이와 연관된, 또는 그러한 보우타이의 안테나 페탈의 안테나 포트 또는 급전부는 차동적으로 여기되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    하나 또는 각각의 보우타이와 연관된, 또는 하나 또는 보우타이의 안테나 페탈의 안테타 포트 또는 급전부는 각각의 밸룬(balun)에 연결되어 밸룬에 의해 결합되며, 각각의 밸룬은, 예를 들어 금속 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915)의, 안테나 페탈이 위치되어 앞면을 형성하는 측에 위치되거나, 금속 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915)의 뒷면에 위치되는 180˚ 하이브리드에 의해 실현되며, 유사하게 편파되는 포트 또는 급전부는 차동적으로 여기되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  29. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 100; 120; 140; 160)은 2개의 포트 또는 급전부를 포함하는 보우타이를 형성하도록 배치되는 2개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체(11; 11''; 118; 1110; 1112; 1114)를 포함하며, 포트 또는 급전부들은 차동적으로 여기되므로, 선형 편파를 갖는 1-포트/급전부 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나.
  30. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치(20; 60; 110; 130; 150; 170)는 4개의 포트 또는 급전부를 포함하는 보우타이를 형성하도록 배치되는 4개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체(111; 11A1; 119; 1111; 1113; 1115)를 포함하며, 유사하게 편파되는 포트들 또는 급전부들은 차동적으로 여기되어, 직교 선형 편파를 갖는 2-포트/급전부 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  31. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치(30; 70)는, 각각이 4개의 포트 또는 급전부를 포함하는 다수의 보우타이 N개를 형성하도록 배치되는 다수의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체(112; 115)를 포함하며, 상기 보우타이들은 선형 어레이로 배치되고, 유사하게 편파되는 포트들 또는 급전부들은 차동적으로 여기되어, 예를 들어 2xN-포트/급전부 대용량 MIMO 기지국 또는 또 다른 2xN-포트/급전부 적용분야와 사용하기에 적합한 N개의 2-포트/급전부 보우타이 안테나의 선형 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  32. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치(40; 50; 80; 90)는, 각각이 4개의 포트 또는 급전부를 포함하는 다수의 보우타이 N개를 형성하도록 배치되는 다수의 안테나 페탈, 예를 들어 16개 또는 64개를 포함하는 안테나 구조체(113; 114; 116; 117)를 포함하며, 상기 보우타이들은 평면 어레이로 배치되고, 유사하게 편파되는 포트들 또는 급전부들은 차동적으로 여기되어, 예를 들어 2xN-포트/급전부 대용량 MIMO 기지국 또는 또 다른 2xN-포트/급전부 적용 분야와 사용하기에 적합한 N개의 2-포트/급전부 보우타이 안테나의 평면 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  33. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치는 하나 이상의 보우타이를 형성하는 적어도 2개의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C: 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)를 포함하며, 각각의 안테나 페탈에 대한 포트 또는 공급부는 실질적으로 결합되지 않아(uncoupled), 그 파 필드 함수(far field function)들이 편파, 방향 또는 형상 면에서 실질적으로 직교하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  34. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치는 하나의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  35. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치(10; 10'; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170)는 초광대역 안테나 장치인 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  36. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치(10; 10'; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170)는, 예를 들어 마이크로 기지국에서 MIMO 기술과 무선 시스템에서 사용하기에 적합하며, 특히 대용량 MIMO 기지국에서의 사용에 적합하다.
  37. 제2항 또는 제4항을 인용하는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 안테나 페탈 말단 팁 부분(6; 6A; 6B; 6')은, 각각의 말단 팁 부분(6; 6A; 6B; 6')에 제공되는 개구(7; 7')에 수용되는 전도성 핀 또는 와이어(12; 12')를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  38. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    자기-접지형 안테나 장치는, 예를 들어 MIMO 기지국용 또는 대용량 MIMO 기지국용 마스트(mast)에 배치되기에 적합하고, 실질적으로 4π를 커버하는 MIMO-알고리즘-결합된 방사 패턴, 즉 구형 커버리지 또는 시야(field of view)를 갖거나, 실질적으로 2π를 커버하는 MMO-알고리즘-결합 방사 패턴, 즉 반구형 커버리지를 갖기에 적합하며, 또는 어떤 커버리지라도 특정될 수 있고, 커버리지는 수평 및 수직 평면에서 다를 수 있는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  39. 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140; 150; 160; 170)을 제공하는 데 사용되기에 적합하고, 안테나 구조체(11; 11''; 111; 113; ... ; 1115)의 일부를 형성하기에 적합하며, 각각의 중앙 말단 부분(6; 6A; 6B; 6')를 향해 테이퍼지는 암 섹션을 포함하고, 전기전도성 재료로 제조되거나 금속 표면층을 포함하며, 중앙 말단 부분(6; 6A; 6B; 6')은 급전 포트(feeding port)에 연결되도록 하기에 적합한, 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)에 있어서,
    각각의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)은 하나의 조각으로 제조되거나, 경우에 따라서는 하나 이상의 페탈과 연결되어 적어도 부분적으로 혼(horn)의 벽을 형성하며, 각각의 안테나 페탈은 금속 표면을 포함하고, 예를 들어 금속 시트 또는 그와 유사한 것으로 제조되며, 안테나 페탈은 표면 실장 기술(SMT)을 사용하여, 예를 들어 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하는 베이스 플레이트(9; 9''; 92-915)의 앞면 또는 뒷면에 장착 가능하여, 안테나 페탈이 장착될 상기 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)과는 별도로 제조되기에 적합한 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈.
  40. 제39항에 있어서,
    안테나 페탈의 금속 표면은 만곡된 또는 접힌 상태(disposition)로 배치되어, 안테나 페탈이 장착될 접지면에 대해, 하나 또는 여러 개의 경사진 표면 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈.
  41. 제40항에 있어서,
    금속 표면은, 공압 흡입 컵에 의해 결합 가능한, 본질적으로 납작한 적어도 하나의 표면 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈.
  42. 제39항, 제40항 또는 제41항에 있어서,
    안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)은, 금속 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915)의 앞면에 연결되기에 적합한 평평한 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G), 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제1 벽 부분(3; 3A; 3A1; 3A2; 3B; 3A'; 3A''; 3E; 3F; 3G), 중간 장착 부분(5; 5A; 5A1; 5A2; 5B; 5A'; 5A''; 5E; 5F; 5G)을 포함하며, 중간 장착 부분은 납작한 것이 바람직하고, 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G)과 동일한 평면에 배치되고 베이스 플레이트(9; 9''; 92-915)에 연결되기에 적합한 제2 연결 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)으로 연결되는 또는 전환되는 쪽과 반대쪽 단부에서, 상기 제1 벽 부분(3; 3A; 3A1; 3A2; 3B; 3A'; 3A''; 3E; 3F; 3G)과 제2 벽 부분(4; 4A; 4A1; 4A2; 4B; 4A'; 4A''; 4E; 4F; 4G)을 상호 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈.
  43. 제39항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    안테나 페탈(1; 1A; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D)은,
    제1 벽 부분(3A; 3A1; 3A2; 3B; 3D; 3A'; 3A''; 3D; 3F; 3G)에 제공되는 슬롯 또는 슬롯 구조(15; 15A'; 15A''; 15E; 15F; 15G1, 15G2, 15G2)로서, 바람직하게는 적어도 부분적으로 제1 연결 부분(2; 2A'; 2A'') 내로 연장하여, 예를 들어 2개의 레그 부분으로 나눠지거나 폐쇄형 슬롯(15A'')을 형성하고, 또는 제2 벽 부분(4E)으로도 적어도 부분적으로 연장하는 슬롯 또는 슬롯형 구조를 포함하거나,
    하나 이상의 외부 에지 슬롯 구조(15F; 15G2) 및/또는 제1 벽 부분(3B)과, 제1 벽 부분(3B)이 위치되는 측과는 반대 측에서 제1 연결 부분에 연결되어 상기 제1 벽 부분(3B)에 평행하게 연장하는 추가적인 벽 부분(21; 21')에 의해 형성되는 홈을 포함하며,
    추가적인 벽 부분(21)은 제1 벽 부분(3B)의 길이에 적응되는 길이를 가지거나, 또는 추가적인 벽 부분(21')은 전도성 접지면 또는 PCB(913, 914, 915)의 외측 변(outer side)의 길이에 적응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈.
  44. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따른 안테나 장치를 2개 이상 포함하는 다중 자기-접지형 안테나 장치로, 안테나 장치들은 실질적으로 동일한 평면에 또는 표면을 따라 서로 인접하게 배치되고, 안테나 장치들은, 포트 또는 급전부가 예를 들어 전도성 접지면 또는 PCB의 외측 에지에 또는 외측 에지에 가깝게 또는 앞면 또는 뒷면에 배치되도록, 서로에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는, 다중 자기-접지형 안테나 장치.
  45. 자기-접지형 안테나 장치(10; 10''; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 120; 140; 150; 160; 170)의 제작 방법으로, 상기 자기-접지형 안테나 장치는 적어도 하나의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)를 포함하고, 적어도 하나의 안테나 페탈은 중앙 말단 부분(6; 6'; 6A; 6B)을 향해 테이퍼지는 전기 전도성 재료로 된 암 섹션을 포함하는, 자기-접지형 안테나 장치 제조 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    - 금속 시트로부터 하나의 조각으로 안테나 페탈을 펀칭 및 프레스함으로써, 안테나 페탈 또는 안테나 페탈들(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)를 제조하는 단계;
    - 표면 실장 기술을 사용하여, 전도성 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915)를 포함하는 베이스 부분 상에, 예를 들어 하나 이상의 보우타이를 형성하도록, 희망하는 안테나 페탈 구조(11; 11''; 111; 113; ...; 1115)로, 하나 이상의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)을 예를 들어 납땜함으로써 장착하는 단계;
    - 전도성 와이어 또는 핀(12; 12')을 사용하여, 하나 이상의 안테나 페탈의 중앙 말단 부분(6; 6'; 6A; 6B)과 안테나 급전부(들)을 연결하거나, 중앙 말단 부분을 급전부(들)의 근처에서 전도성 접지면에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치 제조 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    - 각각의 안테나 페탈(1; 1A; 1''; 1A1; 1A2; 1B; 1C; 1D; 1'; 1'''; 1A'; 1A''; 1E; 1F; 1G)을 펀칭 및 프레스 하여 형상을 취하는 단계로, 예를 들어 안테나 페탈은,
    금속 접지면 또는 PCB(9; 9''; 92-915)의 앞면에 연결되기에 적합한, 적어도 부분적으로 평평한 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G),
    제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는, 제1 벽 부분(3; 3A; 3A1; 3A2; 3B; 3A'; 3A''; 3E; 3F; 3G),
    중간 장착 부분(5; 5A; 5A1; 5A2; 5B; 5A'; 5A''; 5E; 5F; 5G)으로, 바람직하게는 납작하거나 납작한 부분(5A1')을 포함하고, 제1 연결 부분(2; 2A; 2B; 2A'; 2A''; 2E; 2F; 2G)과 동일한 평면에 배치되고 베이스 부분(9; 9''; 92-915)에 연결되기에 적합한 제2 연결 말단 팁 부분(6; 6'; 6A; 6B)에 연결되는 또는 전환되는 쪽의 반대쪽 단부에서, 상기 제1 벽 부분(3; 3A; 3A1; 3A2; 3B; 3A'; 3A''; 3E; 3F; 3G)과 제2 벽 부분(4; 4A; 4A1; 4A1; 4B)을 상호 연결하도록 배치되는 중간 장착 부분을 포함하는, 안테나 페탈을 펀칭 및 프레스하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치 제조 방법.
  47. 안테나 구조체를 포함하는 자기-접지형 안테나 장치로, 상기 안테나 구조체는,
    접지면으로서 작용하는 베이스 플레이트로, 전도성 접지면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하는, 베이스 플레이트,
    중앙 말단 부분을 향해 테이퍼지는 암 섹션을 포함하는 다수의 안테나 페탈로, 안테나 페탈은 전기 전도성 재료를 포함하거나 전기 전도성 재료로 제조되고, 각 안테나 페탈의 말단 부분은 전도성으로 접지면에 연결되며, 각 안테나 페탈은 하나의 조각으로 제조되거나, 경우에 따라서는 하나 이상의 안테나 페탈이 연결되어 적어도 부분적으로 혼의 벽을 형성하며, 안테나 페탈은 금속 표면을 포함하고, 예를 들어 금속 시트 또는 유사한 것으로부터 제조되는, 다수의 안테나 페탈,
    접지면에 형성되는, 적어도 하나의 여기 개구, 예컨대 여기 슬롯, 및
    여기 개구 내에 또는 그 아래에 배치되는 적어도 하나의 안테나 급전부를 포함하며,
    각각의 말단 부분은 상기 적어도 하나의 여기 개구(들) 중 하나의 한 에지와 전도성 금속 접촉하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  48. 제47항에 있어서,
    접지면에서 여기 개구들/슬롯들의 어레이의 각 에지에 하나의 페알이 연결되어, 소위 TEM 혼 안테나의 여기와 유사하게 각 개구/슬롯이 2개의 이웃하는 페탈 사이에서 전파되는 전파를 여기시키는 방식으로, 그리고 2개의 개구/슬롯-여기되는 페탈이 다이폴로서 여기되는 2개의 만곡형 모노폴 안테나와 2개의 루프 안테나의 광대역 혼합 기능을 포함하도록 하는 방식으로, 말단 부분들이 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  49. 제47항 또는 제48항에 있어서,
    여기 개구는 사각형, 원형 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  50. 제48항 또는 제48항에 있어서,
    여기 개구는 기다란 형태를 가지며, 중간-부분이 말단-부분보다 좁아서 예컨대 뼈 형상 또는 I-자 또는 H-자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  51. 제47항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기 개구는 PCB에 에칭된 리세스로서 형성되고, 안테나 급전부는 PCB의 다른 면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
  52. 제47항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    안테나 급전부는, 일 단부가 여기 개구의 경계선 내로 돌출하는 적어도 하나의 마이크로 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기-접지형 안테나 장치.
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