KR20180083388A

KR20180083388A - 자기 접지식 표면 실장 가능 보우타이 안테나 장치, 안테나 페탈 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20180083388A
Application number: KR1020187016880A
Authority: KR
Inventors: 페르-시몬 킬달; 모가담 사데 만소우리; 글라즈노브 안드레스 알라욘
Original assignee: 갭웨이브스 에이비
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2018-07-20
Also published as: EP3378123A1; CN108604732B; JP6748716B2; US20180358706A1; CN108604732A; EP3378123A4; EP3378124A1; US20180337461A1; CN108370098A; US10720709B2; WO2017086853A1; JP2018538738A; EP3378124A4; US11018430B2; KR20180083330A; JP2018534868A

Abstract

본 발명은, 각각의 단부 끝 부분(6, 6)을 향해 점점 가늘어지며 전기적으로 도전성인 재료로 만들어지는 암 섹션을 포함하는 다수의 안테나 페탈(1, 1)을 포함하는 안테나 구조체(11)를 포함하는 자기 접지식 보우타이 안테나 장치(10)에 관한 것인데, 단부 끝 부분(6, 6')은, 베이스 부분(9)의 제1 면 상에서 베이스 부분(9)에 접근하도록 그리고 급전 포트에 연결되도록 배열되고, 특정한 포트가 각각의 안테나 페탈(1, 1)에 대해 제공된다. 베이스 부분(9)은 도전성 접지 평면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하고, 각각의 안테나 페탈(1, 1)은 금속 시트 또는 유사물로부터 일체로 만들어지고, 그것은, 개별적인 유닛(9)으로서 제조되도록, 그리고 표면 실장에 의해 베이스 부분 또는 접지 평면(9)의 전면 또는 이면 상으로 실장 가능하도록 적응된다. 접지 평면은 인쇄 회로 기판(PCB)일 수도 있는데, 자동 배치 및 솔더링 머신에 의해 보우타이가 실장될 수 있다는 것을 의미한다. 배치 머신은 픽 앤 플레이스 머신으로서 더 일반적으로 알려져 있다.

Description

자기 접지식 표면 실장 가능 보우타이 안테나 장치, 안테나 페탈 및 제조 방법

본 발명은 제1항의 제1 부분의 피쳐를 구비하는 자기 접지식 안테나 장치(self-grounded antenna arrangement)에 관한 것이다.

본 발명은 또한 제26항의 제1 부분의 피쳐를 구비하는 자기 접지식 안테나 장치에 대한 안테나 페탈(antenna petal)에 관한 것이다.

본 발명은 여전히 또한 제29항의 제1 부분의 피쳐를 구비하는 자기 접지식 안테나 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

다수의 주파수 대역에서의 통신, 높은 또는 매우 높은 데이터 레이트의 사용 및 상이한 시스템에 대한 사용을 허용하기 위해, 무선 통신 내에서 사용하기 위한 광대역 안테나에 대한 점점 증가하는 요구가 존재한다. 초광대역(Ultra Wide Band; UWB) 신호는, 일반적으로, 큰 상대적 대역폭(캐리어 주파수에 의해 나누어지는 대역폭) 또는 큰 절대 대역폭을 구비하는 신호로서 정의된다. 표현 UWB는, 특히, 주파수 대역 3.2 내지 10.6 GHz에 대해 사용되지만, 그러나 다른 그리고 더 넓은 주파수 대역에 대해서도 또한 사용된다.

광대역 신호의 사용은, 예를 들면, 2009년 2월의 Proceedings of the IEEE, vol. 97, No. 2, pp. 198-204의 M. Z. Win 등등에 의한 "History and applications of UWB"에서 설명된다.

UWB 기술은 저비용의 기술이다. UWB 신호를 송신 및 수신하는 CMOS 프로세서의 개발은 많은 분야의 상이한 애플리케이션에 대해 개방되어 있으며, 그들은, 믹서, RF(Radio Frequency; 무선 주파수) 발진기 또는 PLL(Phase Locked Loop; 위상 동기 루프)에 대한 어떠한 하드웨어도 필요로 하지 않으면서 UWB 신호에 대해 매우 저렴한 비용으로 제조될 수 있다.

UWB 기술은, 광범위한 영역에서, 예를 들면 매우 높은 데이터 레이트(최대 500Mbps까지 또는 그 이상)를 갖는 단거리 통신(10m 미만)과 같은 상이한 애플리케이션에 대해, 예를 들면, DVD 플레이어, TV 및 등등과 같은 엔터테인먼트 시스템에서의; 낮은 데이터 레이트 통신이 정밀한 거리 측정 및 지구 위치 측정과 결합되는 센서 네트워크에서의, 그리고 극도로 높은 공간 해상도 및 장애물 침투 성능을 갖는 레이더 시스템에서의, 컴포넌트 사이의 무선 USB 유사 통신에 대해, 그리고 일반적으로 무선 통신 디바이스에 대해 구현될 수 있다.

UWB 신호를 생성, 송신, 수신 및 프로세싱하기 위해, 신호의 생성, 신호 송신, 신호 전파, 신호 프로세싱 및 시스템 아키텍쳐의 분야 내에서의 새로운 기술 및 장치의 개발이 필요로 된다.

일반적으로 UWB 안테나는 네 개의 상이한 카테고리로 분할되었는데, 그 중 제1 카테고리인 스케일링된 카테고리(scaled category)는 보우타이 다이폴(bowtie dipole) - 예를 들면, 2010년 7월의 IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 58, No. 7, pp. 2184-2192의 Lestari 등등에 의한 "A modified Bow-Tie antenna for improved pulse radiation" 참조 -, 예를 들면, 2009년 12월의 IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 57, No. 12, pp. 3728-3735의 A. K. Amert 등등에 의한 "Miniaturization of the biconical Antenna for ultra-wideband applications"에서 논의되는 바와 같은 쌍원뿔 다이폴을 포함한다. 제2 카테고리는, 예를 들면, 1992년 12월의 IEEE Antennas Propag. Mag., vol.34, No. 6, pp. 23-29의 Y. Mushiake에 의한 "Self-complementary antennas"에서 설명되는 바와 같은 자기 상보 구조체(self-complementary structure)를 포함한다. 제3 카테고리는 진행파 구조체 안테나, 예를 들면, 1979년의 Proc. 9th European Microwave conference, pp. 101-105의 P. J. Gibson에 의한 "The Vivaldi aerial"에서 논의되는 바와 같은 예를 들면 비발디(Vivaldi) 안테나를 포함하며, 제4 카테고리는 대수 주기 다이폴 안테나 어레이(log-periodic dipole antenna array)와 같은 다수의 공진 안테나를 포함한다.

스케일링된 카테고리, 자기 상보 카테고리 및 다수의 반사 카테고리로부터의 안테나는, 낮은 이득을 갖는, 즉 넓은 그리고 종종 거의 무지향성 파 필드 패턴(far field pattern)을 갖는 소형의 로우 프로파일 안테나를 포함하고, 반면, 비발디 안테나와 같은 진행파 카테고리로부터의 안테나는 지향성이다.

상기에서 언급된 UWB 안테나는, 편파(polarization)당 하나의 포트 및 통신 시스템의 송신 측과 수신 측 사이의 단일 파장의 알려진 방향을 갖는 통상의 시선(Line-of-Sight; LOS) 안테나 시스템에서 사용하도록 주로 설계되었다.

그러나, 대부분의 환경에서는, 통신 시스템의 송신 측과 수신 측 사이에, 파의 반사 및 산란을 야기하는 여러 개의 물체(예컨대, 집, 나무, 차량, 사람)가 존재하여, 수신 측에서의 다수의 착신 파(incoming wave)로 나타나게 되는데, 결과적으로, 이들 요인을 더 잘 고려하는 안테나가 필요하게 되었다. 이들 파 사이의 간섭은 수신 안테나의 포트에서 수신된 전압(채널로 알려져 있음)의 페이딩으로 알려져 있는 레벨 변동을 야기한다. 이러한 페이딩은, 다중 포트 안테나를 사용하고 MIMO(다중 입력 다중 출력) 기술을 지원하는 현대의 디지털 통신 시스템에서 해결될 수 있다.

무선 통신 시스템은, 소형화, 각도 커버리지, 방사 효율성 및 편파 스킴에 대한 높은 요건을 갖는 MIMO를 가능하게 하는 다중 대역 다중 포트 안테나를 갖는 많은 수의 마이크로 기지국을 포함할 수도 있는데, 이들 모두는 이러한 시스템의 성능에 대한 중요한 문제이다. 다중 포트 안테나의 방사 효율성은 단일 포트 안테나에서처럼 오믹 손실 및 임피던스 불일치에 의해 감소되지만, 그러나 안테나 포트 사이의 상호 커플링에 의해 또한 감소된다.

이전에 알려진 광대역 안테나 장치는 이러한 요건을 만족스럽게 충족시키지 못했다.

그러나, WO2014/062112에는, 낮은 오믹 손실, 즉 높은 방사 효율성, 양호한 매칭뿐만 아니라 안테나 포트 사이의 낮은 커플링을 갖는, 상기에서 설명되는 바와 같은 MIMO 통신 시스템에 적합한 광대역 소형 다중 포트 안테나가 개시되어 있다. WO2014/062112의 도 11에 도시되는 기하학적 형상은, 이중 편파 자기 접지식 보우타이 안테나(dual-polarized self-grounded bowtie antenna)로서 공지되어 있으며, 2014년 9월의 IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 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"에서 설명되어 있다. 자기 접지식 보우타이 안테나의 기하학적 형상은, 대용량의 제조에, 특히 대량 생산에 비용이 많이 든다.

예를 들면, 5 세대 무선(5G)과 같은 미래의 무선 통신 시스템의 경우, 사용되는 주파수는 최대 30 GHz, 또는 심지어 최대 60 GHz일 수도 있으며, 대규모 MIMO(Massive MIMO)는, 밀리미터파 주파수에서 충분한 이득 및 조향 능력을 제공하기 위한 도전적인 옵션인데, 2015년 11월의 2015 Loughborough Antennas & Propagation Conference, 2차 및 3차의 Per-Simon Kildal에 의한 "Preparing for GBit/s Coverage in 5G: Massive MIMO, PMC Packaging by Gap Waveguides, OTA Testing in Random LOS"를 참조하라.

대규모 MIMO 어레이 안테나, 또는 대형 안테나 시스템 또는 초대형 MIMO 어레이 등등은, 지금까지 알려진 안테나 시스템과는 반대로, 신호대 잡음비가 최대화되는 방식으로 환경에서의 착신 파 또는 파들에 가 간섭적으로(coherently) 적응하도록 독립적으로 동작되도록, 수십 개에서부터 수백 개까지의 또는 심지어 수천 개까지의 다수의 안테나 엘리먼트의 사용에 기초한다. 대규모 MIMO는, 예를 들면, 다수의 유저 스테이션이 동시에 스케줄링되는 경우, 즉 다중 유저 시나리오인 경우, 데이터 처리량 및 에너지 효율성이 상당히 증가될 수 있다는 점에서 특히 유리하다.

MIMO 어레이 및 대규모 MIMO 어레이 안테나는 나란한 여러 개의 동일한 안테나 엘리먼트로 구성된다. 이것은 제조 및 실장을 매우 어렵게 만들고, 비용 및 시간 소모적이게 만든다.

대규모 MIMO 어레이는 전통적인 페이즈드 어레이 안테나(phased array antenna)에 대한 디지털 등가물이다. 페이즈드 어레이는 안테나 빔을 필요한 방향으로 위상 조향하기(phase-steer) 위해 모든 엘리먼트 상에 아날로그 제어 가능 위상 시프터를 포함한다. MIMO 기술에서는, 각각의 엘리먼트 상에 아날로그 디지털 컨버터(Analogue to Digital Converter; ADC) 또는 디지털 아날로그 컨버터(Digital to Analogue Converter; DAC)가 존재하고, 그 결과 모든 빔 조향은 디지털적으로 행해지고, 아날로그 위상 컨버터가 필요로 되지 않는다. 이것은 MIMO 안테나 시스템을, 페이즈드 어레이보다 훨씬 더 유연하고 적응적으로 만들며, 그 결과 임의의 빔 형상 및 심지어 다수의 빔이 형성될 수 있다. 이것은 디지털 빔 포밍(digital beam-forming)으로 칭해진다.

모든 공지된 안테나 장치는, 상기에서 언급되는 기능적 요건 중 많은 것을 충족하더라도, 제조하기에 충분히 쉽고 저렴하지 않으며 소망되는 만큼 쉽게 실장할 수 없다는 결점이 문제가 되고 있다. 이것은 통신 시스템의 예전의 그리고 현재의 세대 둘 모두에 대한, 그리고 또한, 다른 구현에 대한 문제이지만, 그러나, 예를 들면, 5G와 같은 미래의 통신 시스템에 대해, 그리고 또한 오늘날 사용되는 것보다 더 높은 주파수에서의 미래의 다른 애플리케이션에 대해 더욱 현저하게 된다. 그들은 또한 충분한 대역폭을 제공하지 못하는 결점이 문제가 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기에서 언급되는 문제점 중 하나 이상이 해결될 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은, 제조가 쉽고 저렴한 자기 접지식 보우타이 안테나 장치, 예를 들면, MIMO 시스템에 대한 UWB 다중 포트 안테나를 제공하는 것이다. 여전히 또한, 본 발명의 목적은, 실장이 용이한 안테나 장치, 및 작고 소형인 안테나 장치를 제공하는 것이다. 다른 목적은, 표면 실장을 허용하는, 특히 배치 머신 및 솔더링 머신을 사용한 PCB 상에서의 표면 실장을 허용하는 안테나 장치를 제공하는 것이다.

더욱 특히, 대량 생산에 적합한 안테나 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한, 유연한 안테나 장치 및 많은 상이한 애플리케이션에 대한 동일한 원리에 기초한 상이한 안테나 장치의 제조를 허용하는 개념을 제공하는 것이 하나의 가장 특별한 목적이다.

특별한 목적은, 예를 들면, 100 또는 심지어 150 GHz까지의 매우 높은 주파수에 대해 사용될 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다. 다른 가장 특별한 목적은, 대규모 MIMO, 더욱 특히 미래의 5G 통신 시스템에 적합한 안테나 장치를 제공하는 것이다.

또한, 페이즈드 어레이 및 MIMO 어레이에서 사용될 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이 또한 본 발명의 특별한 목적이다. 여전히 또한, 큰 또는 심지어 매우 큰 대역폭을 제공하는 안테나 장치를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 예를 들면, 다중 경로 페이딩 효과의 감소를 또한 가능하게 하는, 무선 통신을 위한 마이크로 기지국에 적합한 안테나 장치를 제공하는 것이 목적이다.

다른 목적은, 잔향실(reverberation chamber)에 기초한 측정 시스템과 같은, MIMO 성능을 갖는 또는 갖지 않는 무선 디바이스에 대한 측정 시스템에서의 사용에 적합한, 또는 차량, 예를 들면, 자동차에 대한 무선 통신에 대한 무향실(anechoic chamber)에서의 OTA(over-The-Air; 오버 디 에어) 테스트 시스템에서의 사용에 적합한 안테나 장치, 가장 특별하게는 UWB 다중 포트 안테나를 제공하는 것이다.

따라서, 제1항의 피쳐를 특징으로 하는 초기에 언급된 바와 같은 장치가 제공된다.

따라서, 초기에 언급된 바와 같은 그리고 제26항의 피쳐를 구비하는 안테나 페탈이 또한 제공된다.

여전히 또한, 본 발명의 목적은, 상기에서 언급되는 목적 중 하나 이상이 달성될 수 있는 안테나 장치의 제조를 위한 방법을 제공하는 것이다. 특히, 수행하기 쉬운, 저렴한 비용만을 수반하는, 신뢰 가능하고 반복 가능한, 그리고 대량 생산을 허용하는 방법을 제공하는 것이 목적이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 표면 실장을 허용하는 안테나 장치의 제조를 위한 방법을 제공하는 것이다.

따라서, 제29항의 특징적인 피쳐를 구비하는 초기에 언급된 바와 같은 방법이 제공된다.

각각의 첨부된 종속항에 의해 유리한 실시형태가 주어진다.

특히, 제조 및 실장하기에 매우 용이하고 저렴한 것 외에, 안테나 포트 사이의 약한 상호 커플링을 또한 가능하게 하고, 그 결과 파 필드 함수(far field function)가 거의 직각이 되는 다중 포트 안테나가 제공된다. 특히, 파 필드 함수가 어떤 면에서, 예컨대 편파, 방향, 또는 형상의 관점에서 직교하는 것을 보장하는, 안테나 포트 사이에 약한 상호 커플링을 갖는 다중 포트 안테나 장치가 제공된다. 여기서 직교는, 복합 파 필드 함수의 내적(inner product)이 안테나 장치의 소망되는 커버리지보다 낮다는 것을 의미한다. 특히, 제조 및 실장하기에 매우 용이하고 저렴한 것 외에, MIMO 성능을 갖는 또는 갖지 않는, 무선 시스템의 무선 디바이스에 대한 측정 시스템에 대해 또한 적합한, 가장 특별하게는, 약한 커플링을 갖는, 특히 커플링을 전혀 갖지 않는, 또는 자신들 사이에 가능한 한 낮은 커플링을 적어도 갖는, 그리고 직교하는 파 필드 함수를 갖는 다수의 포트를 구비하는 대규모 MIMO에 대해 적합한 UWB 안테나 장치가 또한 제공된다.

본 발명의 개념은, 통계적 다중 경로 환경에 대한, 가장 특별하게는 대규모 MIMO 안테나 시스템에 대한 MIMO 안테나 시스템에서 사용하기 위한 안테나 장치에 대해 특히 유리하다.

본 발명이 제조 및 조립을 용이하게 하며, 자동 머신에 의해 표면 상에 나란히 실장하는 것을 가능하게 만드는 형상을 갖는, 대량 생산될 수 있는 엘리먼트의 제공을 통해 제조 및 조립 비용에서 상당한 감소를 가능하게 한다는 것이 본 발명의 이점이다. 이러한 엘리먼트는, 그들이 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB) 상에 실장될 수 있을 만큼 충분히 작은 경우 표면 실장 디바이스(Surface Mount Device; SMD)로 칭해질 수 있다. 기술 그 자체는 표면 실장 기술(Surface Mount Technology; SMT)로 칭해지며, SMD를 PCB에 실장하기 위해 사용되는 배치 기기(placement equipment)는 일반적으로 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 머신으로 알려져 있다. SMD는, 일반적으로, 픽업 앤 플레이스 머신에 후속하여 웨이브 솔더링 머신 또는 선택적 솔더링 머신에서 솔더링하는 것에 의해 PCB에 고정된다. 따라서, SMT 기술을 사용하는 것은, 대규모 MIMO 어레이의 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있고, 그들이 고주파에서 사용되는 경우 특히 그렇다.

두 개의 대향하는 절반부(half)를 포함하는 안테나 장치는 본원에서 보우타이로 지칭되는데, 각각의 절반부는 페탈(petal)로 칭해진다. 그러나, 각각의 절반부는 하프 보우타이 안테나 엘리먼트로서 개별적으로 또한 사용될 수 있다. 더 일반적으로, 두 개의 완전한 보우타이 안테나 장치는 서로에 대해 직교하게 실장되어, 상기에서 언급되는 참조 문헌 WO2014/062112 및 2014년 9월의 IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 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"에서 설명되는 바와 같은 이중 편파 보우타이 장치(dual-polarized bowtie arrangement)를 형성한다. 따라서, 이중 편파 보우타이는 네 개의 페탈을 가지는데, 각각의 대향하는 쌍은 차동적으로 여기되어 이중 편파 2 포트 안테나(dual polarized two-port antenna)를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 안테나 장치는 페이즈드 어레이 및 MIMO 어레이 둘 모두에서 사용될 수 있다.

본 발명은 하기에서 비제한적인 방식으로, 그리고 첨부 도면을 참조하여 추가로 설명될 것인데, 첨부의 도면에서:
도 1은, 선형 편파 보우타이 안테나(linearly-polarized bowtie antenna)에 대응하는, 두 개의 안테나 페탈을 포함하는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 안테나 장치의 투시도이고,
도 1a는, 선형 편파 보우타이 안테나에 대응하는, 두 개의 안테나 페탈을 또한 포함하는 도 1의 실시형태에 대한 대안의 안테나 장치의 투시도이고,
도 2는, 이중 편파 보우타이 안테나에 대응하는, 제2 실시형태에 따른 네 개의 안테나 페탈을 갖는 안테나 장치의 투시도이고,
도 3은 네 개의 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 선형 어레이를 포함하는 안테나 장치의 제3 실시형태의 투시도이고,
도 4는 네 개의 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트, 즉 네 개의 이중 편파 보우타이의 2×2 평면 어레이를 포함하는 안테나 장치의 제4 실시형태의 투시도이고,
도 5는 16개의 이중 편파 보우타이의 4×4 평면 어레이를 포함하는 안테나 장치의 제5 실시형태의 도면이고,
도 6a는 고주파에 대한 하나의 실시형태에 따른 PCB에 실장되는 이중 편파 보우타이 안테나 구조체의 중앙 부분의 실장을 예시하는 개략적인 투시도이고,
도 6b는 더 낮은 주파수에 대한 더 큰 보우타이 안테나의 대안적인 중앙 부분 실장의 개략적인 투시도이고,
도 7a는 대안적인 안테나 장치에 대한 슬롯을 구비하는, 대안적인 안테나 엘리먼트의 페탈의 개략적인 투시도이고,
도 7b는, 다른 대안적인 안테나 장치에 대한 주름(corrugation)을 구비하는, 대안적인 안테나 엘리먼트의 페탈의 개략적인 투시도이고,
도 7c는, 대안적인 안테나 장치의 상부에 원형의 편평한 실장 부분을 갖는 굴곡된 페탈 프로파일을 갖는, 대안적인 안테나 엘리먼트의 페탈의 개략적인 투시도이고,
도 7d는, 대안적인 안테나 장치의 상부에 편평한 실장 부분이 없는 굴곡된 페탈 프로파일을 갖는, 대안적인 안테나 엘리먼트의 페탈의 개략적으로 투시도이고,
도 8은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 도 7a에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 9는, 본 발명의 제7 실시형태에 따른 선형 어레이로 배열되는, 도 7a에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 10은, 본 발명의 제8 실시형태에 따른, 도 4에서와 같은 2×2 평면 어레이로 배열되는, 도 7a에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 11은, 본 발명의 제9 실시형태에 따른, 도 5에서와 같은 4×4 평면 어레이로 배열되는 도 7a에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 12는 본 발명의 제10 실시형태에 따른 슬롯이 없는 그리고 두 개의 안테나 포트를 갖는 페탈을 포함하는 안테나의 단일의 선형 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 13은, 본 발명의 제11 실시형태에 따른, 슬롯이 없는 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 14는, 본 발명의 제12 실시형태에 따른, 도 7a에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 단일의 선형 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 15는, 본 발명의 제13 실시형태에 따른 도 7a에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈을 포함하는 이중 편파 보우타이 안테나 엘리먼트의 투시도이고,
도 16은, 본 발명의 제14 실시형태에 따른, 도 7a 및 도 7b에서와 같은 슬롯을 갖는 그리고 주름을 갖는 페탈을 포함하는 단일의 선형 편파 보우타이 안테나의 투시도이고,
도 17은, 본 발명의 제15 실시형태에 따른, 도 7a에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈 및 벽을 포함하는 이중 편파 보우타이 안테나의 투시도이고,
도 18은, 본 발명의 제16 실시형태에 따른, 도 7a 및 도 7b에서와 같은 슬롯을 갖는 그리고 주름을 갖는 페탈을 포함하는 단일의 선형 편파 보우타이 안테나의 투시도이고,
도 19는 본 발명의 제17 실시형태에 따른 도 17에서와 같은 슬롯을 갖는 페탈 및 벽을 포함하는 단일의 선형 편파 보우타이 안테나의 투시도이고,
도 20a는 접히거나 굴곡되기 이전의, 도 1에서 도시되는 안테나 페탈과 유사한 안테나 페탈 엘리먼트의 평면도이고, 도 20b는 도 1에서 도시되는 안테나 페탈과 유사한, 그러나, 접히거나 또는 굴곡되기 이전에 약간 수정된 형상을 갖는 안테나 페탈 엘리먼트의 평면도이고,
도 20c는 접히거나 또는 굴곡되기 이전의, 도 7a에서 도시되는 안테나 페탈과 실질적으로 유사한 안테나 페탈 엘리먼트의 평면도이고,
도 20d는 접히거나 또는 굴곡되기 이전의, 슬롯을 갖는 대안적인 안테나 페탈 엘리먼트의 평면도이고,
도 20e는 접히거나 또는 굴곡되기 이전의, 슬롯을 갖는 다른 대안적인 안테나 페탈 엘리먼트의 평면도이고,
도 20f는 접히거나 또는 굴곡되기 이전의, 에지 슬롯 또는 컷 아웃을 갖는 여전히 다른 대안적인 안테나 페탈 엘리먼트의 평면도이고, 그리고
도 20g는 접히거나 또는 굴곡되기 이전의, 내부 슬롯 및 에지 슬롯을 포함하는 여전히 다른 대안적인 안테나 페탈 엘리먼트의 평면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(10)의 제1 실시형태를 도시하는데, 안테나 장치(10)는, 암 섹션의 단부 끝 부분(6, 6)이, 예를 들면, 안테나 포트를 형성하기 위해, 금속 접지 평면 또는 PCB(Printed Circuit Board; 인쇄 회로 기판)(9)의 전면(front side)인 도 1의 상면(upper side)의 중앙에 있는 위치에서 서로를 향해 실질적으로 향하도록 배열되는 두 개의 암 섹션을 형성하는 전기적으로 도전성인 재료로 제조되는 두 개의 안테나 페탈(1, 1)을 포함하는 하나의 보우타이 구조체(11)를 포함한다. 단부 끝 부분(6, 6)은, 여기서는, 도전성 엘리먼트, 예를 들면, 동축 또는 마이크로스트립 라인에 연결되는 도전성 와이어 또는 핀(12, 12), 또는 금속 접지 평면 또는 PCB(9)의 이면(back side)(하면(lower side)) 상에 위치되는 회로(도시되지 않음)의 솔더링을 위한 구멍 또는 개구(7, 7)를 구비한다.

보우타이 안테나 장치(10)는 두 개의 대향하는 절반부로 구성되는데, 두 개의 대향하는 절반부는 중앙에 위치되는 두 개의 급전 지점(feed point)으로부터 개별적으로 급전된다. 두 개의 급전 지점은 두 개의 개별 포트로서 독립적으로 사용될 수 있지만, 그러나 그들은 또한 하나의 포트로서 차동적으로 급전될 수 있다. 후자의 경우, 두 개의 평형 급전 지점으로부터 단일 종단형 포트(single-ended port)로 전이하기 위해 소위 발룬(balun)이 필요로 된다. 그러면, 후자는 일반적으로 단일의 동축 케이블 또는 마이크로스트립 라인이다. 발룬은 또한, 180° 하이브리드로 칭해지는 별도의 회로로서 실현될 수 있다. 이 경우 발룬 또는 180° 회로는 PCB의 이면에서, 또는 PCB 전면 중 그것이 보우타이 안테나 장치 자체의 성능과 상호 작용하지 않는 부분에서 실현되어야만 한다.

하나의 실시형태에서, 두 개의 포트는 금속 접지 평면 또는 PCB(9)의 이면 상에서, 상기에서 언급되는 바와 같이, 예를 들면, 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 두 개의 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 따라서 안테나 장치(10)는 단일의 선형 편파를 갖는 1 포트 안테나를 형성한다.

대안적인 실시형태(도시되지 않음)에서, 발룬은 금속 접지 평면 또는 PCB(9)의 전면 상에 제공될 수도 있다.

각각의 안테나 페탈(1)은, 금속 접지 평면 또는 PCB(9)의 전면 또는 상면에 대한, 예를 들면, 솔더링, 나사 결합 또는 팝 리벳에 의한 체결에 의한 연결을 위해 적응되는 제1 평면의 연결 부분(2), 제1 연결 부분(2)이 연장하는 평면과, 예를 들면, 70°와 120° 사이의, 특히 80°와 110° 사이의 각도, 그러나 대안적으로 임의의 다른 적절한 각도를 형성하는 제1 벽 부분(30), 편평한 것이 바람직하며 상기 제1 벽 부분(3)을, 상기 제1 평면의 연결 부분(2)의 연장부의 평면과 제2 각도를 형성하도록 배열되는 제2 벽 부분(4)과 상호 연결하는(interconnecting) 중간 실장 부분(5)을 포함한다. 상기 제2 각도는, 예를 들면, 또한, 70°와 120° 사이, 특히 80°와 110° 사이일 수도 있지만, 그러나 대안적으로 임의의 다른 적절한 각도, 특히 제1 각도보다 더 작을 수도 있고, 그 결과, 제2 벽은, 예를 들면, 더욱 경사지고, 접지 평면 또는 PCB(9)의 평면에 대해 덜 가파른 방식으로 배치된다. 제2 벽 부분(4)은, 자신이 중간 실장 부분(5)에 연결되는, 또는 중간 실장 부분(5)으로 되는 곳에 대향하는 자신의 단부에서, 제1 연결 부분과 동일한 평면에 배치되며 급전 포트에 대한 연결을 위해 연결 핀(12)의 수용을 위해 적응되는 구멍 또는 개구(7)를 포함하는 제2 연결 단부 끝 부분(6)에 연결되거나, 또는 제2 연결 단부 끝 부분(6)으로 된다. 제2 연결 단부 끝 부분(6)은 개구(7)를 둘러싸는 작고 편평한 둥근 부분을 포함하는 것이 바람직하다.

PCB 표면(9)의 금속층은, 연결 단부 끝이 PCB의 유전체 기판 상에 직접적으로 놓이고 그에 따라 PCB의 상부 금속 표면으로부터 절연되는 그러한 방식으로, 그, 또는 각각의 제2 연결 단부 끝 부분(6) 하에 위치되는 구멍을 포함할 수도 있다. 이러한 절연은 다른 방식으로, 예를 들면, PCB 상단의 유전체 시트에 의해 또한 달성될 수 있다.

페탈(1, 1)의 형상으로 인해, SMT(표면 실장 기술)를 사용한 표면 실장을 허용하는 보우타이 안테나 구조체(11)가 제공된다. 특히, 제1의 평면의 연결 부분(2)이 편평한 것으로 인해, 페탈이 쉽게 들어 올려질 수 있기 때문에 표면 실장이 용이하게 된다. 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 머신으로 또한 칭해지는 소위 배치 머신을 사용하여 PCB 또는 금속 접지 평면 상에 다수의 페탈(1)을 실장하는 것이 또한 가능하게 된다. 또한, 페탈의 형상으로 인해, 얇은 금속판을 펀칭하고 가압하는 것을 통한 대량 생산을 통해 비용 효율적인 방식으로 페탈이 쉽게 제조될 수 있다. 또한, 종래의 PCB 기술과도 호환된다. 바람직하게는, 페탈은 일체로 만들어진다. 여전히 또한, 임의의 적절한 방식으로, 예를 들면, 페탈은 솔더링에 의해 도전성 접지 평면에 부착된다.

본 발명의 개념을 통해, 상이한 종류의 보우타이 안테나 장치의 대량 생산이 이렇게 가능하게 되는데, 이는 매우 유리하다. 특히, 하나 이상의 페탈은, 적어도 부분적으로 편평한 것이 바람직한 제1 편평한 연결 부분(2)으로 인해 들어 올려질 수 있고, 금속 접지 평면 또는 PCB에 부착될 수 있고, 예를 들면, 금속 접지 평면 또는 PCB 상으로 솔더링될 수 있고, 그 다음, 베이킹될 수 있다.

상이한 수의 페탈이 PCB 상에서 상이한 방식으로 배열될 수 있고, 상이한 수의 포트, 예를 들면, 다수의 차동적으로 여기되는 포트 또는 다수의 독립적으로 여기되는 포트 등등을 갖는 안테나 장치를 제공할 수 있는데, 이들은 하기에서 추가로 예시화될 것이다.

보우타이 안테나 장치는, 통상적으로, 가장 낮은 동작 주파수에서의 반 파장보다 더 큰 표면의 영역을 통상적으로 점유한다. 따라서, PCB 실장은, 파장이 PCB의 폭보다 더 작은 경우, 바람직하게는 훨씬 더 작은 경우, 즉 고주파에서만 가능하다. 여전히, 동일한 표면 실장 가능 안테나 장치는, 그것이 다른 수단에 의해 표면에 쉽게 실장될 수 있고, 예를 들면 팝 리벳을 사용하여 고정될 수 있는 더 낮은 주파수에서 또한 사용될 수 있다. 팝 리벳은 사용하기에 일반 나사보다 훨씬 더 빠르다.

안테나 장치가 실장되는 표면은 안테나의 접지 평면으로서 작동한다.

따라서, 상이한 수의 포트 - 포트는 소망되는 상이한 방식으로 여기됨 - 를 구비하는, 상이한 특성을 갖는 그리고 상이한 애플리케이션에 대해 적절한, 예를 들면, 5G 통신 시스템에 대한, 그러나, 물론, 또한 다른 구현예에 대한 대규모 MIMO 어레이에서의 엘리먼트로서 적절한, 상이한 안테나 장치를 쉽게 제조하는 것이 가능하게 된다.

또한 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치는 매우 높은 대역폭, 예를 들면, 옥타브까지의 대역폭 또는 그 이상의 대역폭을 갖는다. 특정한 실시형태에서, PCB는 마이크로스트립 라인(도시되지 않음)을 갖는 회로 보드를 포함한다. 예를 들면, 동축 커넥터를 포함하는 포트는, 임의의 소망되는 방식으로 PCB(9)의 이면, 전면 또는 면 에지(side edge)에 부착될 수 있다. 보우타이 안테나 장치는 또한 동일한 PCB 상에서 집적 회로와 함께 실장될 수 있고, 그에 따라, 예를 들면, 5G에 대한 기지국에서 사용하기 위한 대규모 MIMO 어레이를 갖는 완전한 송신/수신 디바이스를 제공하게 된다.

보우타이 안테나 엘리먼트는, 가장 낮은 동작 주파수에서 통상적으로 파장의 약 절반인 최대 사이즈를 갖는다. 따라서, 안테나 사이즈는, 통상적으로, 최저 주파수가 1.5 GHz일 때 10 cm, 그것이 15 GHz일 때 1 cm, 30 GHz에서 0.5 cm, 60 GHz에서 0.25cm 이다.

도시된 실시형태에서, 제2 연결 단부 끝 부분(6)은 서로를 향해 지향되고, 포트 사이에 매우 약한 커플링을 제공하는 약간의 거리만큼만 서로 분리되는데, 이것은 MIMO 시스템의 경우 매우 유리하다.

그러므로, 안테나 엘리먼트와 중앙 부분이 서로 매우 근접하게 위치되더라도, 매우 낮은 상관 관계가 포트 사이에서 얻어지며, 특정한 실시형태에서, 0.4 내지 16 GHz의 범위에 걸쳐 심지어 0.1 미만인데, 이것은 포트 사이의 극히 양호한 성능이다. 특히 장치가 주로 금속 조각에 의해 이루어진다는 사실로 인해, 오믹 손실은 매우 낮을 것이다.

도 1a는 도 1의 실시형태와 유사한 실시형태를 도시하지만, 그러나, 여기서는, 안테나 페탈(1'', 1'')을 접지 평면 또는 PCB(9'')에 연결하기 위해 나사, 팝 리벳(16'') 또는 유사한 것이 사용되는데, 이것은 더 낮은 주파수에 대해, 그러나 또한 다른 구현예에서도 특히 유리하다. 그러나, 여전히, 중앙 도전성 핀(12'', 12'')의 경우, 솔더링이 구현되어야 한다. 다른 면에서, 기능은 도 1을 참조하여 설명되는 것과 유사하며, 도시된 엘리먼트에 대해 동일한 참조 번호가 사용되며, 따라서, 도시된 엘리먼트는 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다.

도 2는 네 개의 안테나 페탈(1, 1, 1, 1)을 포함하는 보우타이 구조체(11₁)를 포함하는 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(20)의 제2 실시형태를 도시하는데, 네 개의 안테나 페탈(1, 1, 1, 1)의 각각은 도 1을 참조하여 설명되는 바와 같은 암을 형성하는 전기적으로 도전성인 재료로 제조된다. 유사한 엘리먼트는 도 1에서와 동일한 참조 번호를 지니며, 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 도전성 와이어 또는 핀(12, 12)에 대한 홀 또는 개구를 구비하는 단부 끝 부분(6, 6, 6, 6)은, 도 1을 참조하여 설명되는 바와 같이, 상기 도전성 핀(12, 12)을 통해, 금속 접지 평면 또는 PCB(9)의 중앙 부분의 이면 상에 위치되는 회로 및 마이크로스트립 라인에 연결될 수도 있다. 얇은 유전체 부분(11₁)이, 예를 들면, 제2 연결 단부 끝 부분(6) 아래에 위치될 수도 있다. 특정한 실시형태에서, 네 개의 포트는 독립적으로 여기된다. 다른 실시형태에서, 네 개의 포트는, 예를 들면, 금속 접지 평면 또는 PCB(9)의 이면 상에 배치되는 두 개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 두 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 두 개의 수평 편파 포트뿐만 아니라, 두 개의 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 하나의 포트 및 수직 편파에 대한 하나의 포트를 갖는 2 포트 안테나를 제공하게 된다. 여전히 대안적인 실시형태(도시되지 않음)에서, 발룬은 금속 접지 평면 또는 PCB(9)의 전면 또는 상면 상에 제공될 수도 있다.

도 3은, 금속 접지 평면 또는 PCB(9₂) 상에 선형 어레이로 배열되는 도 2에서 개시되는 바와 같은 네 개의 보우타이 구조체(11₁)를 포함하는 보우타이 구조체(11₂)를 포함하는 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(30)의 제3 실시형태를 도시한다. 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조 번호를 지니는 유사한 엘리먼트는 도 1 및 도 2를 참조하여 이미 논의되었으며, 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다.

특정한 실시형태에서, 16 개의 포트는 독립적으로 여기된다.

다른 실시형태에서, 16 개의 포트는, 예를 들면, 상기에서 논의되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₂)의 이면 상에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 8 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 수평 편파 포트뿐만 아니라, 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 네 개의 포트 및 수직 편파에 대한 네 개의 포트를 갖는 네 개의 2 포트 보우타이 안테나를 제공하게 된다. 이러한 구현예는, 예를 들면, 8 포트의 대규모 MIMO 기지국에 대해 사용될 수도 있다. 그러나, 그것은 유익하게 다른 애플리케이션에 대해서도 또한 사용될 수 있다는 것이 분명해야 한다.

여전히 대안적인 실시형태(도시되지 않음)에서, 발룬은 금속 접지 평면 또는 PCB(9₂)의 전면 또는 상면 상에 제공될 수도 있다.

도 4는, 금속 접지 평면 또는 PCB(9₃) 상에서 2×2 선형 어레이로 배열되는 도 2에서 개시되는 바와 같은 네 개의 안테나 엘리먼트 또는 페탈(11₁)을 각각 갖는 네 개의 보우타이 구조체를 포함하는 보우타이 구조체(11₃)를 포함하는 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(40)의 제4 실시형태를 도시한다. 유사한 엘리먼트는 도 1 및 2에서와 동일한 참조 번호를 지니며, 이들이 이들 도면과 관련하여 이미 논의되었기 때문에 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 특정한 실시형태에서, 16 개의 포트는 독립적으로 여기되고, 반면에 다른 실시형태에서 16 개의 포트는, 예를 들면, 상기에서 논의되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₃)의 이면 상에, 또는 대안적으로 전면 상에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 8 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 수평 편파 포트뿐만 아니라, 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 네 개의 포트 및 수직 편파에 대한 네 개의 포트를 갖는 네 개의 2 포트 보우타이 안테나를 제공하게 된다. 이러한 구현예는, 예를 들면, 8 포트의 대규모 MIMO 기지국에 대해 또한 사용될 수도 있다. 그러나, 그것은 유익하게 다른 애플리케이션에 대해서도 또한 사용될 수 있다는 것이 분명해야 한다.

도 5는, 금속 접지 평면 또는 PCB(9₄) 상에서 4×4 선형 어레이로 배열되는 도 2에서 개시되는 바와 같은 네 개의 안테나 엘리먼트 또는 페탈을 각각 갖는 16 개의 보우타이 구조체(11₁)를 포함하는 보우타이 구조체(11₄)를 포함하는 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(50)의 제5 실시형태를 도시한다. 유사한 엘리먼트는 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조 번호를 지니며, 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 특정한 실시형태에서, 64 개의 포트는 독립적으로 여기되고, 반면에 다른 실시형태에서 64 개의 포트는, 예를 들면, 상기에서 논의되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₄)의 이면 상에, 또는 대안적으로 전면 상에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 32 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 수평 편파 포트뿐만 아니라, 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 16 개의 포트 및 수직 편파에 대한 16 개의 포트를 갖는 32 포트 안테나를 제공하게 된다. 이러한 구현예는, 예를 들면, 32 포트의 대규모 MIMO 기지국에 대해 또한 사용될 수도 있다. 그러나, 그것은 유익하게 다른 애플리케이션에 대해서도 또한 사용될 수 있다는 것이 분명해야 한다.

도 6a는, 제2 벽 부분(4)의 일부를 더욱 상세히 도시하는, PCB의 중앙 부분 상의 얇은 유전체 막 상에 배치되는 보우타이 구조체(11₁)의 중앙 부분의 개략도인데, 제2 벽 부분(4)의 제1 단부는 각각의 중간 실장 부분(5)(도시되지 않음; 예를 들면, 도 1 참조)에 연결되거나, 또는 중간 실장 부분(5)으로 되고, 제2 벽 부분(4)의 제2 대향 단부는 제2 연결 단부 끝 부분(6)에 연결되거나, 또는 제2 연결 단부 끝 부분(6)으로 된다. 각각의 제2 연결 단부 끝 부분(6)은 상기에서 논의되는 바와 같이 도전성 핀(12)을 솔더링하도록 적응되는 각각의 구멍(7)을 포함한다. 제2 연결 단부 끝 부분(6)의 작고 편평한 둥근 부분은, 여기서는, PCB의 금속 표면(8₁)에서, 예를 들면, 에칭되는 구멍 또는 개구에 위치되고, 그에 의해, 자신의 기판 상에 직접적으로 놓이게 되고, 그 결과 단부 끝 부분이 접지 평면 그 자체로부터 절연된다. 대안적으로, 예를 들면, PCB(도 6a에 도시되지 않음)의 중앙 부분 상에 배치되는 얇은 유전체 막 부분(8₁)은 연결 접지 평면으로부터 연결 단부 끝을 분리 및 절연시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 구현예는 높은 주파수와 작은 보우타이에 대해 특히 유리하다.

도 6b는, 예를 들면, 제2 벽 부분의 일부를 도시하는 PCB의 중앙 부분에 제공되는, 예를 들면, Teflon™을 포함하는 두꺼운 유전체 플러그(8') 상에 배치되는 보우타이 구조체(11A₁)의 중앙 부분의 개략도인데, 제2 벽 부분(4)의 제1 단부는 각각의 중간 실장 부분(5)(도시되지 않음; 예를 들면, 도 1 참조)에 연결되거나, 또는 중간 실장 부분(5)으로 되고, 제2 벽 부분(4)의 제2 대향 단부는 제2 연결 단부 끝 부분(6')에 연결되거나, 또는 제2 연결 단부 끝 부분(6')으로 된다. 각각의 제2 연결 단부 끝 부분(6')은 상기에서 논의되는 바와 같이 연결 핀(12')의 수용을 위해 적응되는 각각의 구멍(7')을 포함한다. 따라서, 제2 연결 단부 끝 부분(6')의 작고 편평한 둥근 부분은, 접지 평면에 대한 절연을 제공하는 것과 동시에 보우타이 구조체(11A₁)에 대한 추가적인 또는 향상된 기계적 지지를 제공하는 목적을 위해 소용되는 유전체 플러그(8') 상에 배치된다. 이러한 구현예는, 더 낮은 주파수에 대해 일반적으로 더 크고 더 무거운 보우타이 구조체가 요구되기 때문에, 더 낮은 주파수에 대해 유리하다.

도 7a 내지 도 7d에서는, 안테나 페탈의 몇몇 실시형태가 예시되는데, 여기서, 안테나 페탈은 접힌 굴곡된 형상으로 도시되어 있다. 하기의 도 20a 내지 20g에서, 안테나 페탈 엘리먼트로 또한 칭해지는 다수의 안테나 페탈은 펼쳐진 상태, 즉 실장을 위한 형상으로 되기 이전의 펼쳐진 상태로 예시된다. 펀칭 또는 유사한 것, 및 최종 형상으로 접히는 것 또는 굴곡되는 것은, 상이한 단계에서 또는 하나의 동일한 단계에서 행해질 수도 있다.

따라서, 도 7a는 암 섹션을 형성하는 전기적으로 도전성인 재료로 만들어지는 보우타이 안테나 페탈(1A)의 실시형태를 도시한다. 페탈(1A)은, 예를 들면 도 1의 페탈(1)과 유사한 금속 접지 평면 또는 PCB의 전면 또는 상면에 대한 연결을 위해 적응되는 제1의 평면의 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), 상기 제1 벽 부분(3A)을, 상기 제1 평면의 연결 부분(2A)과 제2 각도를 형성하도록 배열되는 제2 벽 부분(4A)과 상호 연결하는, 편평한 것이 바람직한 중간 실장 부분(5A)을 포함한다. 제1 평면의 연결 부분(2A)은 슬롯(15)에 의해 분리되는 두 개의 다리 섹션(leg section)(2A', 2A')을 포함하고, 또한, 제1 벽 부분(3A)의 하부(lower portion)도 슬롯(15)에 의해 분리되는 두 개의 다리 섹션(3A', 3A')을 포함하는데, 여기서, 제1 벽 부분(3A)의 그리고 제1 편평한 연결 부분(2A)의 각각의 다리 섹션은, 제1 평면의 연결 부분(2A)이 제1 벽 부분(3A)으로 되는 구역에서 병치되고(co-located) 동일한 폭을 갖는다. 다른 면에서, 페탈(1A)은 도 1을 참조하여 설명되는 페탈(1)과 유사하고, 제2 벽 부분(4A)은, 자신이 중간 실장 부분(5A)에 연결되는, 또는 중간 실장 부분(5A)으로 되는 곳에 대향하는 자신의 단부에서, 제1 연결 부분과 동일한 평면에 배치되며 페탈을 접지 평면 아래의 회로에 연결하기 위한 접지 평면 내의 구멍을 통과하는 도전성 와이어 또는 핀을 솔더링하도록 적응되는 구멍(7A)을 포함하는 제2 연결 단부 끝 부분(6A)에 연결되거나, 또는 제2 연결 단부 끝 부분(6A)으로 된다. 또한, 이 실시형태에서, 제2 연결 단부 끝 부분(6A)은 개구(7A)를 둘러싸는 작고 편평한 둥근 부분을 포함하는 것이 바람직하다.

슬롯(15)의 목적은, 포트에서의 반사의 척도인, 임베딩된 입력 반사 계수 S₁₁인 |S₁₁|을 감소시키는 것에 의해 대역폭을 향상시키는 것에 의해 성능을 향상시키는 것이다. 슬롯을 갖는 안테나 엘리먼트의 다른 실시형태가 하기의 도 20c 내지 20g에 도시되어 있다.

도 7b는 암 섹션을 형성하는 전기적으로 도전성인 재료로 만들어지는 안테나 페탈(1B)의 대안적인 실시형태를 도시한다. 페탈(1B)은, 금속 접지 평면 또는 PCB의 상부 또는 상면에 대한 연결을 위해 적응되는 제1 평면의 연결 부분(2B)을, 예를 들면, 도 1의 페탈(1)로서 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 제1 평면의 연결 부분(2B)의 연장부와 제2 각도를 형성하도록 배열되는 제2 벽 부분(4B)과 상호 연결하는, 편평한 것이 바람직한 중간 실장 부분(5B)을 더 포함한다. 제1 평면의 연결 부분(2B)은, 제1 벽 부분(3B)과 실질적으로 평행하게 연장하며 실질적으로 동일한 높이, 또는 약간 더 높거나, 또는 심지어 더 낮은 높이를 갖는 벽 부분(21)과 연결되거나, 또는 벽 부분(21)으로 된다. 그러므로, 상기 벽 부분(21) 및 상기 제1 벽 부분(3B)에 의해 홈이 형성된다. 다른 면에서, 페탈(1B)은 도 1을 참조하여 설명되는 페탈(1)과 유사하고, 제2 벽 부분(4B)은, 자신이 중간 실장 부분(5A)에 연결되는, 또는 중간 실장 부분(5A)으로 되는 곳에 대향하는 자신의 단부에서, 제1 연결 부분과 동일한 평면에 배치되며 접지 평면의 이면 상의 회로에 연결하는 와이어 또는 핀을 솔더링하도록 적응되는 구멍(7B)을 포함하는 제2 연결 단부 끝 부분(6A)에 연결되거나, 또는 제2 연결 단부 끝 부분(6A)으로 된다. 또한, 이 실시형태에서, 제2 연결 단부 끝 부분(6B)은 개구(7B)를 둘러싸는 작고 편평한 둥근 부분을 포함하는 것이 바람직하다.

벽(21)의 목적은, |S₁₁|을 감소시켜, 안테나 포트 사이의 상호 커플링을 감소시키는 것에 의해 성능을 향상시키는 것, 방사 패턴을 향상시키는 것, 및 소망되는 주파수 대역에 걸쳐 일정한 이득 및 빔 폭을 제공하는 것이다.

도 7c는 암 섹션을 형성하는 전기 도전성 재료로 만들어지는 안테나 페탈(1A₁)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 페탈(1A₁)은, 도 7a의 페탈(1A)과 유사한 금속 접지 평면 또는 PCB의 전면 또는 상면에 대한 연결을 위해 적응되는 두 개의 다리 섹션(2A, 2A')을 포함하는 제1 평면의 연결 부분(2A)을 포함한다. 그러므로, 페탈(1A₁)은 또한, 제1 벽 부분(3A₁), 제1 연결 부분(2A)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제2 벽 부분(4A₁) 및 중간 실장 부분(5A₁)을 포함한다. 여기서, 중간 실장 부분(5A₁)은, 예를 들면, 상부에서, 원형의 편평한 실장 부분(5A₁')을 갖는 약간 굴곡된 또는 둥근 부분을 포함하고, 상기 제1 벽 부분(3A₁)을, 상기 제1 평면의 연결 부분 다리 섹션(2A', 2A')의 연장부와 제2 각도를 형성하도록 배열되는 제2 벽 부분(4A₁)과 상호 연결한다. 제1 평면의 연결 부분 다리 섹션(2A', 2A')은 슬롯(15)에 의해 분리되고, 또한, 도 7a를 참조하여 또한 설명되는 바와 같이, 제1 벽 부분(3A)의 하부도 슬롯(15)에 의해 분리되는 두 개의 다리 섹션을 포함하는데, 여기서, 제1 벽 부분(3A₁)의 그리고 제1 편평한 연결 부분(2A1)의 각각의 다리 섹션은, 제1 평면의 연결 부분이 제1 벽 부분(3A₁)으로 되는 구역에서 병치되고 동일한 폭을 갖는다.

이 면뿐만 아니라 다른 양태에서, 도 7c에서 도시되는 실시형태는 도 7a를 참조하여 설명되는 실시형태와 유사하고, 따라서, 여기서는 추가로 설명하지 않을 것이다. 예를 들면, 원형의 또는 임의의 다른 적절한 형상의 상부의 편평한 부분, 및 여전히 다른 실시형태에서 상기에서 설명되는 바와 같이 굴곡된 또는 둥근 중간 섹션(5A₁)을 포함하는 안테나 페탈(1A₁)은, 예를 들면, 도 7b에서와 같이, 홈 및 벽 섹션과, 또는, 하기의 도 18에서와 같이 연장된 벽 섹션과 결합될 수 있고, 예를 들면, 도 1, 도 20a, 도 20b에서와 같이 어떠한 슬롯도 없을 수도 있거나, 예를 들면, 도 20c 내지 도 20g에서와 같이 다른 슬롯이 있을 수도 있거나, 및/또는 도 1에서와 같이 팝 리벳 또는 나사에 의해 접지 평면 또는 PCB에 대한 부착을 위해 적응될 수 있다는 것이 분명해야 한다. 많은 변형이 가능하다.

도 7d는 암 섹션을 형성하는 전기 도전성 재료로 만들어지는 안테나 페탈(1A₂)의 여전히 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 페탈(1A₂)은, 도 7a의 페탈(1A)과 유사한 금속 접지 평면 또는 PCB의 전면 또는 상면에 대한 연결을 위해 적응되는 두 개의 다리 섹션(2A, 2A')을 포함하는 제1 평면의 연결 부분(2A)를 포함한다. 페탈(1A₂)은 또한, 제1 벽 부분(3A₂), 제1 연결 부분(2A)이 연장하는 평면과 어떤 각도를 형성하는 제2 벽 부분(4A₂) 및 중간 실장 부분(5A₂)을 포함한다. 중간 실장 부분(5A₂)은, 여기서, 어떠한 편평한 실장 섹션도 없는 굴곡된 페탈 프로파일을 포함하고, 상기 제1 벽 부분(3A₂)을, 상기 제1 평면의 연결 부분 다리 섹션(2A', 2A')의 연장부와 제2 각도를 형성하도록 배열되는 제2 벽 부분(4A₂)과 상호 연결한다. 도 7a를 참조하여 또한 설명되는 바와 같이, 슬롯(15)에 의해 분리되는 두 개의 다리 섹션을 포함하는 제1 벽 부분(3A₁)의 하부처럼, 제1 평면의 연결 부분 다리 섹션(2A', 2A')도 또한 이 실시형태에서 슬롯(15)에 의해 분리되는데, 여기서, 제1 벽 부분(3A₂)의 그리고 제1 편평한 연결 부분(2A₂)의 각각의 다리 섹션은, 제1 평면의 연결 부분이 제1 벽 부분(3A₂)으로 되는 구역에서 병치되고 동일한 폭을 갖는다. 이 면뿐만 아니라 다른 양태에서, 도 7d에서 도시되는 실시형태는 도 7a를 참조하여 설명되는 실시형태와 유사하고, 따라서, 여기서는 추가로 설명하지 않을 것이다. 여전히 다른 실시형태에서 도 7d에서 도시되는 바와 같이 굴곡된 또는 둥근 중간 섹션(5A₂)을 포함하는 안테나 페탈(1A₂)은, 예를 들면, 도 7b에서와 같이, 홈 및 벽 섹션과, 또는, 하기의 도 18에서와 같이 연장된 벽 섹션과 결합될 수 있고, 예를 들면, 도 1, 도 20a, 도 20b에서와 같이 어떠한 슬롯도 없을 수도 있거나, 예를 들면, 도 20c 내지 도 20g에서와 같이 다른 슬롯이 있을 수도 있거나, 및/또는 도 1에서와 같이 팝 리벳 또는 나사에 의해 접지 평면 또는 PCB에 대한 부착을 위해 적응될 수 있다는 것이 분명해야 한다. 많은 변형이 가능하다.

도 8은 도 2의 실시형태와 유사한, 그러나 보우타이 안테나 엘리먼트가 도 7a에서와 같이 페탈(1A)을 포함한다는 차이를 갖는 안테나 장치(60)의 실시형태를 도시한다. 따라서, 보우타이 안테나 장치(60)는 네 개의 안테나 페탈(1A, 1A, 1A, 1A)을 포함하는 보우타이 구조체(11A₁)를 포함하는데, 네 개의 안테나 페탈(1A, 1A, 1A, 1A)의 각각은 도 1을 참조하여 설명되는 바와 같은 암 섹션을 형성하는 전기적으로 도전성인 재료로 만들어진다. 유사한 엘리먼트는, "A"로 참조되는 것을 제외하면, 도 7a 및 도 1에서와 동일한 참조 번호를 지니며, 따라서, 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다.

와이어 또는 핀(12, 12)을 솔더링하기 위한 구멍 또는 개구를 구비하는 단부 끝 부분(6A, 6A, 6A, 6A)은, 도 1을 참조하여 또한 설명되는 바와 같이, 금속 접지 평면 또는 PCB(9A)의 이면(또는 전면) 상에 위치되는 동축 또는 마이크로스트립 라인 또는 회로에 연결될 수도 있다. 특정한 실시형태에서, 네 개의 포트는 독립적으로 여기된다. 다른 실시형태에서, 네 개의 포트는, 예를 들면, 금속 접지 평면 또는 PCB(9A)의 이면(또는 전면) 상에 배치되는 두 개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 두 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 두 개의 수평 편파 포트뿐만 아니라, 두 개의 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 하나의 포트 및 수직 편파에 대한 하나의 포트를 갖는 2 포트 안테나를 제공하게 된다.

도 9는, 도 8에서 개시되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₅) 상에 선형 어레이로 배열되는 네 개의 안테나 페탈(1A)을 각각 포함하는 다섯 개의 보우타이 구조체(11_A1)를 포함하는 보우타이 구조체(11₅)를 포함하는 본 발명에 따른 보우타이 안테나 장치(70)의 실시형태를 도시한다. 유사한 엘리먼트는 도 8에서와 동일한 참조 번호를 지니며, 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 특정한 실시형태에서, 16 개의 포트는 독립적으로 여기된다. 다른 실시형태에서, 20 개의 포트는, 예를 들면, 상기에서 논의되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₅)의 이면(또는 전면) 상에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 10 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 수평 편파 포트뿐만 아니라, 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 네 개의 포트 및 수직 편파에 대한 네 개의 포트를 갖는 네 개의 2 포트 보우타이 안테나를 제공하게 된다. 이러한 구현예는, 예를 들면, 유익하게도, 8 포트의 대규모 MIMO 기지국에 대해 사용될 수도 있다. 그러나, 그것은 유익하게 다른 애플리케이션에 대해서도 또한 사용될 수 있다는 것이 분명해야 한다.

도 10은, 도 7a에서 개시되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₆) 상에서 2×2 평면 어레이로 배열되는 네 개의 안테나 페탈(1A)을 각각 포함하는 네 개의 보우타이 구조체(11A₁)를 포함하는 보우타이 구조체(11₆)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(80)의 실시형태를 도시한다. 유사한 엘리먼트는 도 8에서와 동일한 참조 번호를 지니며, 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 특정한 실시형태에서, 16 개의 포트는 독립적으로 여기되고, 대안적으로, 다른 실시형태에서, 16 개의 포트는, 예를 들면, 상기에서 논의되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₆)의 이면(전면) 상에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 8 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 수평 편파 포트뿐만 아니라, 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 네 개의 포트 및 수직 편파에 대한 네 개의 포트를 갖는 네 개의 2 포트 보우타이 안테나를 제공하게 된다. 이러한 보우타이 안테나 장치(80)는 또한, 예를 들면, 8포트의 대규모 MIMO 기지국에 대해 사용될 수도 있다. 그러나, 그것은 유익하게 다른 애플리케이션에 대해서도 또한 사용될 수 있다는 것이 분명해야 한다.

도 11은, 도 8에서 개시되는 바와 같이 네 개의 안테나 페탈(1A)을 각각 포함하며 금속 접지 평면 또는 PCB(9₇) 상에서 4×4 평면 어레이로 배열되는 열 여섯 개의 보우타이 구조체(11A₁)를 포함하는 보우타이 구조체(11₇)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(90)의 실시형태를 도시한다. 유사한 엘리먼트는 도 8에서와 동일한 참조 번호를 지니며, 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 몇몇 실시형태에서, 64 개의 포트는 독립적으로 여기될 수도 있거나, 또는 대안적으로, 다른 실시형태에서, 64 개의 포트는, 예를 들면, 본 출원에서 앞서 또한 논의되는 바와 같이 금속 접지 평면 또는 PCB(9₇)의 이면(또는 전면) 상에 배치되는 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 32 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 수평 편파 포트뿐만 아니라, 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 16 개의 포트 및 수직 편파에 대한 16 개의 포트를 갖는 32 포트 안테나를 제공하게 된다.

수평 편파에 대한 16개의 포트 및 수직 편파에 대한 16개의 포트를 갖는 32 개의 2 포트 보우타이 안테나를 갖는 구현예가, 예를 들면, 32 포트의 대규모 MIMO 기지국에 대해 사용될 수도 있다. 그러나, 그것은 유익하게 다른 애플리케이션에 대해서도 또한 사용될 수 있다는 것이 분명해야 한다.

도 12는, 도 1을 참조하여 설명되는 보우타이 구조체와 유사한, 그러나, 보우타이 구조체(11₈)가, 핀 및 와이어가 접지 평면의 구멍을 통해 들어오는 곳에서 기계적 강도와 안정성을 향상시키기 위해, 도 6b에서 개시되는 바와 같은 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함한다는 차이를 갖는 보우타이 구조체(11₈)를 포함하는, 따라서 또한 더 큰 보우타이 구조체를 필요로 하는 더 낮은 주파수에 대한 사용에 적합한, 예를 들면, 3G 또는 4G 주파수 대역에 대한 기지국에 대해 적합한 측면 직선형의(straight sided) 보우타이 안테나 장치(100)의 실시형태를 도시한다. 다른 면에서, 엘리먼트 및 그들의 기능은 이전 실시형태를 참조하여 설명되는 대응하는 엘리먼트의 것과 유사하며 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다.

도 13은 도 2를 참조하여 설명되는 실시형태와 유사하지만, 그러나, 도 6b 및 도 12를 참조하여 또한 설명된 바와 같은 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함하는 보우타이 구조체(11₉)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(110)의 실시형태를 도시한다. 이전의 도 1, 도 2 및 도 12를 참조하여 이미 설명된 엘리먼트는 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 몇몇 실시형태에서, 네 개의 포트는 독립적으로 여기되지만, 반면, 다른 실시형태에서, 네 개의 포트는, 예를 들면, 금속 접지 평면 또는 PCB(9₉)의 이면(또는 전면) 상에 배치되는 두 개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 두 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 두 개의 수평 편파 포트뿐만 아니라, 두 개의 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 하나의 포트 및 수직 편파에 대한 하나의 포트를 갖는 2 포트 안테나를 제공하게 된다.

도 14는 도 12를 참조하여 설명되는 보우타이 구조체와 유사한, 그러나, 두 개의 안테나 페탈(1A, 1A)이 도 7a를 참조하여 설명되는 바와 같은 슬롯을 포함한다는 차이를 갖는 보우타이 구조체(11₁₀)를 포함하는 측면 직선형의 보우타이 안테나 장치(120)의 실시형태를 도시한다. 그것이 도 6b에서 개시되는 바와 같이 기계적 강도 및 안정성을 향상시키는 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함하기 때문에, 그것은 더 큰 보우타이 구조체를 필요로 하는 더 낮은 주파수에 대한 사용에, 예를 들면, 3G 및 4G 시스템에 대한 기지국에 대한 사용에 편리하다. 다른 면에서, 엘리먼트 및 그들의 기능은 도 6b, 도 7a 및 도 12의 실시형태를 참조하여 설명되는 대응 엘리먼트의 것과 유사하며, 따라서 여기서는 그들은 추가로 설명되지 않을 것이다.

도 15는 도 2를 참조하여 설명되는 실시형태와 유사한, 그러나, 도 7a를 참조하여 설명되는 바와 같은 네 개의 안테나 엘리먼트 또는 네 개의 페탈(1A, 1A, 1A, 1A) 및 도 6b 및 도 14를 참조하여 또한 설명되는 바와 같은 두꺼운 유전체 플러그(8')를 포함하는 보우타이 구조체(11₁₁)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(130)의 실시형태를 도시한다. 이전의 도 1, 도 2, 도 6b, 도 7a 및 도 14를 참조하여 이미 설명된 엘리먼트는 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 특정한 실시형태에서, 네 개의 포트는 독립적으로 여기되고, 반면, 다른 실시형태에서, 네 개의 포트는, 예를 들면, 금속 접지 평면 또는 PCB(9₁₁)의 이면(또는 전면) 상에 배치되는 두 개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 두 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 두 개의 수평 편파 포트뿐만 아니라, 두 개의 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 하나의 포트 및 수직 편파에 대한 하나의 포트를 갖는 2 포트 안테나를 제공하게 된다.

보우타이 안테나 장치(130)는, 더 큰 보우타이를 필요로 하는 더 낮은 주파수에 대해 특히 적합하며, 도 7a를 참조하여 설명되는 바와 같은 슬롯으로 인해 성능이 향상된다는 점에서 유리하다.

도 16은 도 1을 참조하여 설명되는 보우타이 구조체와 유사한, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 또한 논의되는 바와 같은 성능을 더욱 더 향상시키기 위해 도 7a에서 설명되는 바와 같은 슬롯 및 도 7b에서 개시되는 바와 같은 벽(21)을 각각 포함하는 두 개의 안테나 페탈(1C, 1C)를 포함한다는 점에서 차이를 갖는 보우타이 구조체(11₁₂)를 포함하는 측면 직선형의 보우타이 안테나 장치(140)의 실시형태를 도시한다. 그것은, 도 1에 개시되는 바와 같이 단부 끝이 자신의 기판 상에 직접적으로 놓이도록, 따라서, 예를 들면, 다른 설명된 실시형태에서와 같이 100 내지 150 GHz까지의 더 높은 주파수에 대한 사용에 대해 가장 적합하도록, PCB의 금속 층에 중앙 구멍(8)을 포함한다. 다른 면에서, 엘리먼트 및 그들의 기능은 이전 실시형태를 참조하여 설명되는 대응하는 엘리먼트의 것과 유사하며 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다.

도 17은 도 2를 참조하여 설명되는 실시형태와 유사한, 그러나, 도 16을 참조하여 설명되는 바와 같은 네 개의 안테나 페탈(1C, 1C, 1C, 1C) 및 도 16 및 도 6a를 참조하여 또한 설명되는 바와 같은 두꺼운 유전체 섹션(8)을 포함하는 보우타이 구조체(11₁₃)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(150)의 실시형태를 도시한다. 이전의 도 1, 도 2, 도 7b 및 도 12를 참조하여 이미 설명된 엘리먼트는 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 특정한 실시형태에서, 네 개의 포트는 독립적으로 여기되고, 반면, 다른 실시형태에서, 네 개의 포트는, 예를 들면, 금속 접지 평면 또는 PCB(9₁₃)의 이면(또는 전면) 상에 배치되는 두 개의 180° 하이브리드에 의해 실현되는 두 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 두 개의 수평 편파 포트뿐만 아니라, 두 개의 수직 편파 포트는 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 하나의 포트 및 수직 편파에 대한 하나의 포트를 갖는 2 포트 안테나를 제공하게 된다. 보우타이 안테나 장치(150)는 더 높은 주파수에 대해, 예를 들면, 심지어, 그러나 배타적이지 않게 100 내지 150 GHz까지의 더 높은 주파수에 대해 유익하게 사용될 수 있다.

도 18은 도 16을 참조하여 설명되는 보우타이 구조체와 유사한 보우타이 구조체(11₁₄)를 포함하는 측면 직선형의 보우타이 안테나 장치(160)의 실시형태를 도시하는데, 여기서, 두 개의 안테나 페탈(1D, 1D) 각각은 도 7a 및 도 7b에서 개시되는 바와 같은 슬롯 및 벽 둘 모두를 포함하지만, 그러나, 벽(21')은 PCB(9₁₄)의 각각의 외측 측면 에지 전체를 따라 연장하도록 연장되고, 그러므로, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명되는 바와 같이 성능을 더욱 더 향상시키게 된다. 그것은, 여기서는, 도 1에서 개시되는 바와 같은 얇은 유전체 중앙 섹션(8)을 포함하며, 따라서 더 높은 주파수, 예를 들면, 100 내지 150 GHz까지의 더 높은 주파수에 대한 사용에 대해 가장 적합하다. 다른 면에서, 엘리먼트 및 그들의 기능은 이전 실시형태를 참조하여 설명되는 대응하는 엘리먼트의 것과 유사하며 따라서 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다.

예를 들면, 더 낮은 주파수에 대해, 또는 기계적 강도를 향상시키기 위해, 두꺼운 유전체 플러그(8')가 얇은 유전체 중앙 섹션(8) 대신 사용될 수 있다는 것이 분명해야 한다.

바람직한 실시형태에서, 벽(21')은 λ/2에 대략 대응하는 폭을 가지며, 벽의 높이는 실질적으로 λ/4인데, λ는 신호 파장이다.

도 19는 도 17을 참조하여 설명되는 보우타이 구조체와 유사한, 벽(21')이 도 18을 참조하여 설명되는 바와 같이 연장된다는 차이를 갖는 보우타이 구조체(11₁₅)를 포함하는 보우타이 안테나 장치(170)의 실시형태를 도시한다. 이전의 도 1, 도 2, 도 7a, 도 7b 및 도 18을 참조하여 이미 설명된 엘리먼트는 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이다. 특정한 실시형태에서, 네 개의 포트는 독립적으로 여기되고, 반면, 다른 실시형태에서, 네 개의 포트는, 예를 들면, 금속 접지 평면 또는 PCB(9₁₅)의 이면(또는 전면) 상에 배치되는 두 개의 180° 하이브리드(도시되지 않음)에 의해 실현되는 두 개의 발룬에 의해 결합된다. 그 다음, 두 개의 수직 편파 포트뿐만 아니라, 두 개의 수직 편파 포트는 각각 차동적으로 여기될 수 있고, 그러므로 수평 편파에 대한 하나의 포트 및 수직 편파에 대한 하나의 포트를 갖는 2 포트 안테나를 제공하게 된다.

페탈(1D) 및 연장된 벽(21')의 사용을 통해, 임피던스 정합 특성이 우수할 것이다. 보우타이 안테나 장치(150)는, 더 높은 주파수, 예를 들면, 심지어 100 내지 150 GHz까지의 더 높은 주파수에 대해 특히 유익하게 사용될 수 있다.

이 실시형태에서 또한, 예를 들면, 더 낮은 주파수에 대해, 또는 일반적으로 기계적 강도를 향상시키기 위해, 두꺼운 유전체 플러그(8')가 얇은 유전체 중앙 섹션(8) 대신 사용될 수 있다는 것이 또한 분명해야 한다.

유익한 실시형태에서, 각각의 벽(21)은 λ/2에 대략 대응하는 폭, 및 실질적으로 λ/4의 높이를 갖는데, λ는 신호 파장이다.

도 20a 내지 도 20g는, 펼쳐진 상태로 예시되는, 상이한 안테나 페탈 프로파일 및 슬롯 형상을 도시한다. 도면에서 점선은 접는 선을 나타낸다.

본 발명에 따른 안테나 페탈은, 슬롯을 가지고 또는 슬롯 없이, 잘라내어질 수도 있거나 또는 펀칭될 수도 있으며, 후속하여 머신에서 접힐 수도 있다. 대안적으로, 절단 또는 펀칭 동작 및 굴곡 또는 굽힘(bending) 동작은 머신에서의 하나의 단계에서 또는 적절한 툴을 사용하여 수행될 수도 있다.

어떠한 슬롯도 없는, 예를 들면, 도 1에서 도시되는 안테나 페탈의 형상과 유사한 형상을 갖는 안테나 페탈(1', 1''')의 예가 도 20a, 20b에서 도시되어 있다. 다른 면에서, 도 20a의 안테나 페탈(1') 및 도 20b의 1'''은 도 1의 안테나 페탈과 유사하고, 따라서, 여기서는 추가로 설명되지 않을 것이며, 동일한 참조 번호가 사용된다.

다른 상이한 안테나 페탈 엘리먼트 또는 프로파일은, 페탈의 에지를 따라(도 20f, 도 20g) 또는 중앙 부분에서(도 20c, 도 20d, 도 20e, 도 20g) 슬롯을 구비한다. 이들 형상은 본 발명에 의해 커버되는 가능한 프로파일 및 슬롯의 예에 불과하다.

페탈 프로파일 및 슬롯은, 단일의 또는 이중 편파 보우타이 엘리먼트의 임베딩된 엘리먼트 패턴이 소망되는 대역폭에 걸쳐 소망되는 커버리지 및 임피던스 매치를 얻는 방식으로, 페탈 상에서의 전류 트레이스(current trace)를 변경하도록 최적화된다. 통상적으로, 제2 연결 단부 끝 부분으로부터 멀리 떨어진 안테나 페탈의 넓은 부분의 슬롯은 저주파수에서의 성능에 영향을 미칠 것이고, 제1 연결 부분에 가까운 슬롯은 저주파수 성능에 영향을 미칠 것이다.

최적화는 일반적으로 시행착오 접근법(cut-and-try approach)에 의해 행해지지만, 그러나 그들은 더욱 진보된 연구에서 일반적인 알고리즘을 사용하는 진보된 수치 최적화에 의해 행해질 수 있다.

특히, 도 20c는 도 7a에서 도시되는 실시형태와 실질적으로 유사한 개방 슬롯(15A')을 갖는 안테나 페탈(1A')을 도시하며, 따라서 동일한 참조 번호가 안테나 페탈의 다른 부분에 대해 사용된다.

도 20d는 슬롯(15A'')이 제1 벽 부분(3A'')에서, 그리고 옵션적으로 제1 연결 부분(2A'')에서 또한 부분적으로 제공되는 안테나 페탈(1A'')을 도시한다. 슬롯(15A'')은 닫혀 있고, 실질적으로 제1 연결 부분(2A'')의 길이 방향 연장부와 평행한 직사각형 형상을 갖는다. 다른 엘리먼트의 경우, 도 1에서와 유사한 참조 번호가 사용되지만, 그러나 더블 프라임 부호를 가지고 참조된다.

도 20e는, 내부 중앙 슬롯(15E)이 제1 벽 부분(3E)에, 그리고 또한 중간 실장 부분(5E)에 제공되는 안테나 페탈(1E)을 도시한다. 슬롯(15E)은 닫혀 있고, 중앙에 위치되며 치형(tooth) 형상 또는 빗(comb) 형상이다. 다른 엘리먼트의 경우, 도 1에서와 유사한 참조 번호가 사용되지만, 그러나, E로 색인이 붙여진다.

도 20f는, 예를 들면, 제1 벽 부분(3F), 중간 실장 부분(5F) 및 제2 벽 부분(4F)의 외측의 적어도 일부를 따라 외부 에지 슬롯(15F, 15F)이 제공되는 안테나 페탈(1F)을 도시한다. 슬롯(15F, 15F)은 치형 형상 또는 빗 형상이다. 다른 엘리먼트의 경우, 도 1에서와 유사한 참조 번호가 사용되지만, 그러나, F로 색인이 붙여진다.

도 20g는, 예를 들면, 제2 벽 부분(4G)의 외측의 적어도 일부를 따라 외부 에지 슬롯(15G2, 15G2)이 제공되고 제1 벽 부분(3G) 및 중간 실장 부분(5G)에 내부의 닫힌 치형 형상의 중심 슬롯(15Gi)이 제공되는 안테나 페탈(1G)을 도시한다. 다른 엘리먼트의 경우, 도 1에서와 유사한 참조 번호가 사용되지만, 그러나, G로 색인이 붙여진다.

몇몇 실시형태에서, 어레이의 안테나 페탈 사이의(안테나 페탈의 중심점 사이의) 주기적인 거리는 약 0.5λ이지만, 그러나, 그것은 다른 값을 또한 취할 수도 있고, 예를 들면, 그것은 더 클 수도 있다. 접지 평면 위로의 높이는 0.2 λ와 0.5 λ사이일 수도 있지만, 그러나, 물론, 이들 값도 또한 예시화 이유 때문에 주어지는 것에 불과하다. 몇몇 실시형태에서, 상대적인 대역폭은 적어도 1.6이다.

상이한 보우타이 구조체를 임의의 소망되는 방식으로 제공하기 위해 상이한 안테나 페탈 및 상이한 배열, 기하학적 형상 및 수의 페탈이 사용 및 결합될 수 있고, 의도된 애플리케이션 및 사용된 주파수에 따라, 상이한 소망되는 특성을 제공하기 위해, 얇은 유전체 섹션 또는 두꺼운 유전체 플러그와 또한 결합될 수 있다는 것이 분명해야 한다. 몇몇 실시형태에서 슬롯을 갖는 페탈은, 예를 들면, 보우타이 구조체의 어레이의 외측 에지를 따라서만 사용된다.

임의의 커넥터, 예를 들면, 동축 커넥터는 임의의 소망되는 방식으로 제공 및 배열될 수도 있다는 것이 또한 명백해야 한다. 포트는, 마이크로스트립 송신 라인 및/또는 발룬을 각각의 도전성 엘리먼트(12)에 연결하는 중심 도체를 갖는 동축 커넥터를 포함할 수도 있는데, 상기 마이크로스트립 라인 및/또는 발룬은 도전성 접지 평면 또는 PCB의 전면 또는 이면 상에 배열된다.

적절한 전자장치의 사용을 통해, 여러가지 애플리케이션, 특히 고주파 애플리케이션에 대해 사용 가능한, 예를 들면, 대규모 MIMO 기지국에서 사용 가능한, 제어 가능한 로브를 갖는 안테나 어레이가 제공된다.

안테나 페탈은 또한, 예시화하는 실시형태에서 명시적으로 도시된 것 이외의 다른 형상을 가질 수도 있다. 그들은, 예를 들면, 대칭 또는 비대칭 방식으로 단부 끝을 향하여 점점 가늘어지는 형상을 가질 수도 있는데, 급격하게 점점 가늘어지는 영역으로 시작하고, 그 이후, 각각의 암 섹션이 좁아지고, 그 다음 단부 끝 부분을 향해 규칙적으로 점점 가늘어진다. 안테나 페탈의 형상은 상이한 방식으로 선택 및 최적화될 수 있다는 것이 분명해야 한다; 단지 몇 가지 유익한 실시형태만이 도시된다. 암 섹션의 두 측면 에지는, 예를 들면, 대칭적으로 그러나 불규칙하게 점점 가늘어질 수도 있는데, 직선이거나 또는 굴곡되거나 또는 양자의 조합이다. 페탈은 또한 15로 표시되는 것보다 더 많은 슬롯을 그들 내에서 가질 수도 있으며, 페탈의 다른 부분에서 또한 가질 수도 있다.

바람직하게는, 페탈은 일체로 만들어지는데, 그 일체는, 하나 이상의 슬롯, 벽, 등등을 가지고 또는 갖지 않으면서, 금속의 조각에서 잘려지거나 펀칭되고, 그 다음, 소망하는 형상으로 접히거나, 굴곡되거나 또는 가압되거나, 또는 대안적으로 하나의 단계에서 가압되거나 접히고 펀칭되거나 잘린다. 그 다음 페탈은, 예를 들면, 도전성 접지 평면 또는 PCB 상으로 솔더링된다. 제1 연결 단부(2)는 또한, 또는 대안적으로, 나사 또는 팝 리벳을 사용하는 것에 의해 제1 연결 단부(2)를 접지 평면에 고정하기 위한 실장 구멍을 가질 수도 있다.

안테나 엘리먼트는, 금속, 예를 들면, Cu, Al, 또는 유사한 특성을 갖는 재료, 또는 합금을 포함하는 도전성 재료로 만들어질 수도 있다.

예를 들면, 마스트의 상부 상에서, 벽 상에서, 마이크로 기지국에서, 등등에서, 소망되는 곳마다 안테나 장치의 용이하고 신뢰 가능한 실장을 허용하기 위해, 상이한 실장 엘리먼트(도시되지 않음)가 임의의 적절한 방식으로 제공될 수 있다.

도체의 폭 및 형상은 상이할 수도 있고, 도체가 위치되는 곳은 상이할 수도 있고, 그리고 도전성 와이어 및 핀의 타입 및 배열뿐만 아니라, PCB의 중앙 부분 상의 금속 표면의 구멍의 배열은 상이하게 구현될 수도 있다는 것이 분명해야 한다. 또한, 유전체 중앙 부분의 형상은, 비록 원형, 정사각형 형상 또는 직사각형인 것이 바람직하지만, 상이할 수도 있으며, 예를 들면, 삼각형 또는 육각형 등등과 같은 임의의 다른 형상을 가질 수도 있다. 안테나 장치는, 몇몇 애플리케이션에서, 대략 반구 커버리지를 갖는 벽 안테나로서 벽 실장을 위해 사용될 수도 있다.

단지 하나의 단일의 안테나 페탈만을 포함하는 안테나 장치의 실시형태도 본 발명의 개념에 의해 또한 커버된다. 그러면, 페탈의 단부 끝 부분은, 예를 들면, 도전성 핀을 통해 유사한 방식으로, 예를 들면, 중앙 부분의 이면 상의, 예를 들면, 마이크로스트립 라인에 연결된다. 동축 커넥터는 단부 끝 부분으로부터 멀리 위치되는 외측 에지에 또는 임의의 다른 적절한 위치에 있는 그 밖의 곳에 제공될 수도 있다. 다른 도체 타입뿐만 아니라, 다른 타입의 커넥터도 사용될 수 있어야 한다는 것이 분명해야 한다.

안테나 장치는 PCB 상에 실장되는 다수의 안테나 구조체, 또는 예를 들면, 중앙 부분에서 도전성 엘리먼트에 대한 별개의, 또는 몇몇 페탈의 경우 공통인 개구를 포함하는 도전성 접지 평면을 포함하는 무지향성 안테나 장치를 포함할 수도 있다.

본 발명의 개념은 또한, 예를 들면, 세 개 또는 임의의 다른 홀수 개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 장치를 커버하는데, 페탈은 단부 끝 부분은 서로 약간 거리를 두고 종단하도록 배치된다. 도전성 핀은 단부 끝 부분을, 개구를 통해, 예를 들면, PCB 또는 도전성 접지 평면의 이면 상에 위치되는 도체 또는 동축 커넥터(도시되지 않음)와 연결한다.

세 개의 포트의 보우타이 안테나(즉, 세개의 페탈을 갖는 장치)에서, 포트 사이의 특별히 낮은 커플링이 달성될 수 있다. 따라서, 세 개의 페탈에서, 포트 사이의 낮은 커플링 또는 실질적으로 커플링이 없는 특히 소형의 안테나가 제공될 수 있고, 예를 들면, 벽 실장에 적합하다.

설명되는 바와 같은 안테나 장치는 또한 양면의 장치로서 제공될 수도 있고, 즉, 이러한 안테나 장치가, 예를 들면, 마스트 또는 유사물 상에 실장하도록 백 투 백(back-to-back)으로 배열되고, 그러므로, 반구형 커버리지 대신에 구형 커버리지를 제공한다는 것이 분명해야 한다.

하나의 구현예에서, 실장 엘리먼트를 통해 복수의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 장치가 마스트의 상부 상에 실장될 수도 있다. 커넥터는, 예를 들면, 쉽게 접근 가능하도록, 도전성 접지 평면 또는 PCB의 에지 상에 배열될 수도 있다.

MIMO 시스템, 특히 대규모 MIMO 시스템에 대해 적합한, 그리고 (채널 상에서의 변화가 상이하도록, 그 결과, 모든 채널이 동시에 낮은 레벨을 갖는 것을 방지하게 되도록) 고도로 커플링되지 않는 다수의 포트를 갖는 안테나가 제공된다는 것이, 본 발명의 특별한 이점이다.

MIMO 안테나, 특히, 추가적으로 매우 작고 소형인, 5G에 대한 대규모 MIMO 어레이에서 엘리먼트로서 사용될 수 있는 안테나가 아주 저렴하고, 쉽고 자동화된 방식으로 만들어질 수 있다는 것, 및 안테나 페탈이 아주 쉽게 빠른 방식으로 실장될 수 있다는 것이 특히 이점이다. 또한, 매우 높은 대역폭, 예를 들면, 옥타브 대역폭 또는 그 이상까지의 대역폭을 갖는 보우타이 안테나 장치가 제공된다는 것이 가장 특별한 이점이다.

몇몇 실시형태에서, 그것은 가장 낮은 동작 주파수의 1/3보다 더 작은 치수를 가질 수도 있다. 안테나 장치가 다중 경로를 갖는 통계적 필드 환경에서 사용될 때 상이한 안테나 포트 사이에서 낮은, 예를 들면, 비록 네 개의 안테나 엘리먼트가 서로 밀접하게 위치되더라도 네 개의 안테나 엘리먼트를 갖는 장치에서 0.4 내지 16 GHz에 걸쳐 0.1만큼 낮은 상관 관계를 갖는 안테나 장치가 제공된다는 것도 또한 이점이다. 이러한 낮은 상관 관계는, 포트 사이에서 측정되는 낮은 상호 커플링(즉, 통상적으로 -10dB보다 더 작은 산란 파라미터인 S 파라미터(S_mn))을 갖는 다중 포트 안테나를 설계하는 것에 의해 보장될 수 있다. 몇몇 구현예의 경우 예를 들면 360°인 큰 각도 커버리지가, 모든 포트가 협력하는 것에 의해, 제공될 수 있다는 것, 또는 모든 포트 상에서의 수신된 전압이 소위 MIMO 알고리즘에 의해 디지털적으로 결합될 때 소망되는 각도 커버리지를 함께 제공하도록 안테나 엘리먼트가 쉽고 유연하게 배열될 수 있다는 것도 또한 이점이다. 이러한 알고리즘의 예는 최대 비율 결합(Maximum Ratio Combining; MRC)이다.

하나의 애플리케이션에서, 그것은, 예를 들면, 차량에 대한 무선 통신을 위해 OTA(오버 디 에어) 테스트 시스템에서 사용될 수 있는 포물선 원통을 공급하기 위해 사용되는 선형 어레이를 포함할 수도 있다. 그 다음, 선형 어레이는 원통형 포물선 반사경과 결합하여 차량, 예를 들면, 자동차를 비추는 평면파를 생성한다.

본 발명은 예시된 실시형태로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 다양한 방식으로 변경될 수 있다.

Claims

각각의 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)을 향해 점점 가늘어지며 전기적으로 도전성인 재료로 만들어지는 암 섹션(arm section)을 포함하는 다수의 안테나 페탈(petal)(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을 포함하는 안테나 구조체(11;11'';11₁;11₃;....;11₁₅)를 포함하는 자기 접지식 안테나 장치(self-grounded antenna arrangement)(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170)로서,
상기 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)은 베이스 부분(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 제1 면 상에서 상기 베이스 부분(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)에 접근하도록 배열되고, 상기 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)은 또한 급전 포트(feeding port)에 연결되도록 적응되고, 특정한 포트가, 암 섹션(arm section)을 포함하는 각각의, 또는 상기 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)에 제공되고, 상기, 또는 각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)은 굴곡된 단극(monopole) 안테나 및 루프 안테나의 혼합된 기능성을 더 포함하고,
상기 베이스 부분(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)은 도전성 접지 평면 또는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)을 포함하는 것, 각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)은 금속 시트 또는 유사물로부터 일체(one piece)로 만들어지는 것, 및 상기, 또는 각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)은 상기 도전성 접지 평면 또는 상기 인쇄 회로 기판(PCB)(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)과는 별개로 제조되도록, 그리고 표면 실장에 의해 상기 베이스 부분(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 전면 또는 이면 상으로 실장 가능하게 되도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
제1항에 있어서,
각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)은, 상기 금속 접지 평면 또는 상기 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 상기 전면에 대한 연결을 위해 적응되는 제1 평면의 연결 부분(2;2A;2B;2A';2A'';2E;2F;2G), 상기 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), 예를 들면 편평한 또는 편평한 부분(5A₁')을 포함하며, 상기 제1 연결 부분(2;2A;2B;2A';2A'';2E;2F;2G)과 동일한 평면에 배치되는 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)에 연결되는 또는 상기 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)으로 되는 대향 단부에서 상기 제1 벽 부분(3;3A;3A₁;3A₂;3B;3A';3A'';3E;3F;3G)을 제2 벽 부분(4;4A;4A₁;4A₂;4B;4A';4A'';4E;4F;4G)과 상호 연결하도록 배열되는 중간 실장 부분(5;5A;5A₁;5A₂;5B;5A';5A'';5E;5F;5G)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
제1항 또는 제2항에 있어서,
각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)의 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)은 작고 편평한 둥근 부분을 포함하는 것인, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)의 상기 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)은, 상기 안테나 페탈의 상기 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)에 솔더링되는 도전성 핀(12;12'';12')의 수용을 위해 적응되는 개구(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
적어도 제2항에 있어서,
각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)의 상기 제1 연결 부분(2;2A;2B)은 상기 금속 접지 평면 또는 상기 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅) 상으로 솔더링되거나 또는 다르게는 나사 또는 팝 리벳(pop rivet)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나 구조체의 상기, 또는 적어도 일부 안테나 페탈 또는 페탈들(1A;1A₁;1A₂;1C;1D;1A';1A'';1E;1F;1G)은, 상기 제1 벽 부분(3A;3A₁;3A₂;3B;3D;3A';3A'';3E;3F;3G)에 제공되는, 바람직하게는 상기 제1 연결 부분(2;2A';2A'') 안으로 적어도 부분적으로 또한 연장하는, 예를 들면, 두 개의 다리 부분으로 분할되는 또는 닫힌 슬롯(15A'')을 형성하는, 또는 상기 제2 벽 부분(4E) 안으로 적어도 부분적으로 또한 연장하는 슬롯 또는 슬롯식 구조체(slotted structure)(15;15A';15A'';15E;15F;15G₁, 15G₂, 15G₂)를 포함하거나, 또는 향상된 대역폭 매칭 및 증가된 성능을 제공하기 위해 하나 이상의 외부 에지 슬롯 구조체(15F;15G₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(60;70;80;90;120;130;140;150;160;170).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나 구조체의 상기 안테나 페탈, 또는 적어도 일부 안테나 페탈(1B;1C;1D)은, 상기 제1 벽 부분(3B) 및 상기 제1 벽 부분(3B)이 위치되는 측과는 대향하는 측에서 상기 제1 연결 부분에 연결되며 상기 제1 벽 부분(3B)과 실질적으로 평행하게 연장하는 추가적인 벽 부분(21;21')에 의해 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(140;150;160;170).
제7항에 있어서,
상기 추가적인 벽 부분(21)은 상기 제1 벽 부분(3B)의 길이에 적응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(140;150).
제7항에 있어서,
상기 추가적인 벽 부분(21')은 상기 도전성 접지 평면 또는 PCB(9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 외측(outer side)의 길이로 적응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(160;170).
제6항에 종속항으로서의 제7항, 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 안테나 구조체의 상기 안테나 페탈, 또는 적어도 일부 안테나 페탈은, 하나 이상의 슬롯(15) 및 상기 제1 벽 부분(3B) 및 추가적인 벽 부분(21;21')에 의해 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(140;150;160;170).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 접지 평면 또는 상기 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)는, 상기, 또는 각각의 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B) 하에 위치되도록 적응되는 유전체 부분(8;8₁;8')을 포함하는 것, 또는 상기 단부 끝 부분 또는 부분들을 상기 도전성 접지 평면으로부터 절연된 상태로 유지하기 위해, 상기, 또는 각각의 제2 연결 단부 끝 부분 하의 상기 접지 평면에 구멍이 제공되는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치.
제11항에 있어서,
상기 유전체 부분(8;8₁)은, 하나 이상의 안테나 페탈 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)을 상기 도전성 접지 평면으로부터 절연된 상태로 유지하기 위해, 상기 하나 이상의 안테나 페탈 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B) 하에 위치되도록 적응되는 얇은 유전체 막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;140;150;160;170).
제11항에 있어서,
상기 유전체 부분(8')은, 하나 이상의 안테나 페탈 또는 페탈들에 대한 지지체를 제공하기 위해 하나 이상의 제2 연결 단부 끝 부분(6;6A;6B;6') 하에 위치되도록 그리고 상기 하나 이상의 제2 연결 단부 끝 부분(6;6A;6B;6')을 상기 접지 평면으로부터 절연된 상태로 유지하도록 적응되는 두꺼운 유전체 막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(100;110;120;130).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 보우타이(bowties)를 포함하는 안테나 구조체(11;11'';11₁;11₂;11₃;...;11₁₅)를 형성하도록 배열되는 적어도 두 개의 안테나 페탈을 포함하는 것, 및 보우타이의 상기 안테나 페탈의 상기 안테나 포트는 독립적으로 여기되도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 보우타이를 포함하는 안테나 구조체(11;11'';11₁;11₂;11₃;...;11₁₅)를 형성하도록 배열되는 적어도 두 개의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을 포함하는 것, 및 하나의 또는 각각의 보우타이의 상기 안테나 페탈의 상기 안테나 포트는 각각의 발룬(balun)에 연결되고 상기 각각의 발룬에 의해 결합되며, 각각의 발룬은, 예를 들면, 상기 전면을 형성하는, 상기 안테나 페탈이 위치되는 상기 금속 접지 평면 또는 상기 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 면 상에, 또는 상기 금속 접지 평면 또는 상기 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 상기 이면 상에 위치되는 180° 하이브리드에 의해 실현되는 것, 및 유사하게 편파된 포트는 차동적으로 여기되는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치.
제15항에 있어서,
두 개의 포트를 포함하는 보우타이를 형성하도록 배열되는 두 개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체(11;11'';11₈;11₁₀;11₁₂;11₁₄)를 포함하는 것, 및 상기 포트는 차동적으로 여기되고, 그러므로 선형 편파를 갖는 1 포트 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';100;120;140;160).
제15항에 있어서,
네 개의 포트를 포함하는 보우타이를 형성하도록 배열되는 네 개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체(11₁;11A₁;11₉;11₁₁;11₁₃;11₁₅)를 포함하는 것, 및 상기 유사하게 편파된 포트는 차동적으로 여기되고, 그러므로 직교하는 선형 편파를 갖는 2 포트 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(20;60;110;130;150;170).
제15항에 있어서,
네 개의 포트를 각각 포함하는 다수의 N 개의 보우타이를 형성하도록 배열되는 다수의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체(11₂;11₅)를 포함하고, 상기 보우타이는 선형 어레이로 배열되는 것, 및 유사하게 편파된 포트는 차동적으로 여기되고, 그러므로, 예를 들면 2×N 포트의 대규모 MIMO(Massive MIMO) 기지국 또는 다른 2×N 포트 애플리케이션과의 사용을 위해 적응되는 N 개의 2 포트 보우타이 안테나의 선형 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(30;70).
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
네 개의 포트를 각각 포함하는 다수의 N 개의 보우타이를 형성하도록 배열되는 다수의, 예를 들면, 16 개의 또는 64 개의 안테나 페탈을 포함하는 안테나 구조체(11₃;11₄;11₆;11₇)를 포함하고, 상기 보우타이는 평면 어레이에 배열되는 것, 및 유사하게 편파된 포트는 차동적으로 여기되고, 그러므로, 예를 들면 2×N 포트의 대규모 MIMO 기지국 또는 다른 2×N 포트 애플리케이션과의 사용을 위해 적응되는 N 개의 2 포트 보우타이 안테나의 평면 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(40;50;80;90).
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 보우타이를 형성하는 적어도 두 개의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을 포함하는 것, 및 상기 안테나 페탈의 각각에 대한 상기 포트는, 포트의 파 필드 함수(far field function)가 편파, 방향 또는 형상 중 어느 하나에서 실질적으로 직교하도록 실질적으로 커플링되지 않는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
초광대역(ultra-wideband) 안테나 장치인 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
자기 접지식 안테나 장치는, MIMO 기술과 함께 무선 시스템에서의, 예를 들면, 마이크로 기지국에서의 사용을 위해, 특히 대규모 MIMO 기지국에서의 사용을 위해 적응되는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170).
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 안테나 페탈 단부 끝 부분(6;6A;6B;6')은, 상기 각각의 단부 끝 부분(6;6A;6B;6')에 제공되는 개구(7;7')에 수용되는 도전성 핀 또는 와이어(12;12')를 통해 급전되는(fed) 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
예를 들면, MIMO 기지국에 대한, 또는 대규모 MIMO 기지국에 대한 마스트 상에 배열되도록 적응되는 것 및 실질적으로 4Π를 커버하는 MIMO 알고리즘 결합 방사선 패턴을 갖는, 즉, 구형 커버리지(spherical coverage) 또는 시야(field of view)를 갖는 것, 또는 실질적으로 2Π를 커버하는 MIMO 알고리즘 결합 방사선 패턴을 가지도록 적응되거나, 즉 반구형 커버리지를 가지거나, 또는 어떤 커버리지든 지정되고 수평 및 수직 평면에서 상이할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치.
자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170) 를 제공하기 위해 사용되도록 그리고 안테나 구조체(11;11'';11₁;11₃;...;11₁₅)의 일부를 형성하도록 적응되며, 각각의 단부 끝 부분(6;6A;6B;6')을 향해 점점 가늘어지며 전기적으로 도전성인 재료로 만들어지는 암 섹션(arm section)을 포함하는 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)로서,
상기 단부 끝 부분(6;6A;6B;6')은 급전 포트(feeding port)에 대한 연결을 허용하도록 적응되고,
각각의 안테나 페탈 (1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)은 금속 시트 또는 유사한 것으로부터 일체로 만들어지는 것, 및 상기 안테나 페탈은, 표면 실장에 의해, 예를 들면, 도전성 접지 평면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하는 베이스 부분(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 전면 또는 이면 상으로 실장 가능하도록, 그리고 상기 안테나 페탈이 실장되는 상기 도전성 접지 평면 또는 인쇄 회로 기판(PCB)과는 별개로 제조되도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G).
제26항에 있어서,
상기 금속 접지 평면 또는 상기 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 상기 전면에 대한 연결을 위해 적응되는 제1 평면의 연결 부분(2;2A;2B;2A';2A'';2E;2F;2G), 상기 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), 상기 제1 연결 부분(2;2A;2B;2A';2A'';2E;2F;2G)과 동일한 평면에 배치되는 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)에 연결되는, 또는 상기 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)으로 되는 그리고 상기 베이스 부분(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)에 대한 연결을 위해 또한 적응되는 대향 단부에서 상기 제1 벽 부분(3;3A;3A₁;3A₂;3B;3A';3A'';3E;3F;3G)을, 제2 벽 부분(4;4A;4A₁;4A₂;4B;4A';4A'';4E;4F;4G)과 상호 연결하도록 배열되며 편평한 것이 바람직한 중간 실장 부분(5;5A;5A₁;5A₂;5B;5A';5A'';5E;5F;5G)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G).
제26항 또는 제27항에 있어서,
상기 제1 벽 부분(3A;3A₁;3A₂;3B;3D;3A';3A'';3E;3F;3G)에 제공되는, 바람직하게는 상기 제1 연결 부분(2;2A';2A'') 안으로 적어도 부분적으로 또한 연장하는, 예를 들면, 두 개의 다리 부분으로 분할되는 또는 닫힌 슬롯(15A'')을 형성하는, 또는 상기 제2 벽 부분(4E) 안으로 적어도 부분적으로 또한 연장하는 슬롯 또는 슬롯식 구조체(15;15A';15A'';15E;15F;15G1, 15G2, 15G2)를 포함하거나, 또는 하나 이상의 외부 에지 슬롯 구조체(15F;15G2) 및/또는 상기 제1 벽 부분(3B) 및 상기 제1 벽 부분(3B)이 위치되는 측과는 대향하는 측에서 상기 제1 연결 부분에 연결되며 상기 제1 벽 부분(3B)과 실질적으로 평행하게 연장하는 추가적인 벽 부분(21;21';)에 의해 형성되는 홈을 포함하고, 상기 추가적인 벽 부분(21)은 상기 제1 벽 부분(3B)의 길이로 적응되는 길이를 가지거나 또는 상기 추가적인 벽 부분(21')은 상기 도전성 접지 평면 또는 PCB(9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 외측의 길이로 적응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나 페탈(1;1A;1A₁;1A₂;1B;1C;1D).
다수의 자기 접지식 안테나 장치로서,
실질적으로 동일한 평면에서 또는 표면을 따라 서로 인접하게 배열되는 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 둘 이상의 안테나 장치를 포함하는 것, 및 포트가 예를 들면, 도전성 접지 평면 또는 PCB의 외측 에지 상에 또는 그 근처에, 또는 전면 또는 이면 상에 배열되도록 상기 둘 이상의 안테나 장치가 서로에 대해 배열되는 것을 특징으로 하는, 다수의 자기 접지식 안테나 장치.
단부 끝 부분(6;6';6A;6B)을 향해 점점 가늘어지는 전기적 도전성 재료의 암 섹션을 포함하는 적어도 하나의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을 포함하는 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170)의 제조를 위한 방법으로서,
상기 방법은,
- 금속의 시트로부터 각각의 안테나 페탈을 일체로 펀칭 또는 가압하는 것에 의해 상기 안테나 페탈 또는 안테나 페탈들(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을 제조하는 단계;
- 표면 실장 기술을 사용하여, 예를 들면, 솔더링에 의해, 예를 들면, 하나 이상의 보우타이를 형성하는 소망되는 안테나 페탈 구조체(11;11'';11₁;11₃;...;11₁₅)의 하나 이상의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을, 도전성의 접지 평면 또는 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)를 포함하는 베이스 부분 상으로 실장하는 단계; 및
- 도전성 와이어 또는 핀(12;12')에 의해, 상기 하나 이상의 안테나 페탈의 상기 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)을 급전 수단과 연결하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 접지식 안테나 장치(10;10'';20;30;40;50;60;70;80;90;100;110;120;130;140;150;160;170)의 제조를 위한 방법.
제29항에 있어서,
상기 방법은,
- 상기 금속 접지 평면 또는 상기 PCB(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)의 상기 전면에 대한 연결을 위해 적응되는, 제1의 적어도 부분적으로 평면인 연결 부분(2;2A;2B;2A';2A'';2E;2F;2G), 상기 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), 상기 제1 연결 부분(2;2A;2B;2A';2A'';2E;2F;2G)과 동일한 평면에 배치되는 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)에 연결되는, 또는 상기 제2 연결 단부 끝 부분(6;6';6A;6B)으로 되는 그리고 상기 베이스 부분(9;9'';9₂;9₃;9₄;9₅;9₆;9₇;9₈;9₉;9₁₀;9₁₁;9₁₂;9₁₃;9₁₄;9₁₅)에 대한 연결을 위해 또한 적응되는 대향 단부에서 상기 제1 벽 부분(3;3A;3A₁;3A₂;3B;3A';3A'';3E;3F;3G)을, 제2 벽 부분(4;4A;4A₁;4A₂;4B)과 상호 연결하도록 배열되며 편평한 것이 바람직하고 편평한 부분(5A₁')을 포함하는 중간 실장 부분(5;5A;5A₁;5A₂;5B;5A';5A'';5E;5F;5G)을, 예를 들면, 포함하는 형상을 취하기 위해 각각의 안테나 페탈(1;1A;1'';1A₁;1A₂;1B;1C;1D;1';1''';1A';1A'';1E;1F;1G)을 펀칭 및 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.