KR20180122689A - 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 낮은-손실 유전체 도파관 및 이를 포함하는 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관 및 이를 포함하는 케이블을 제공하며, 유전체 도파관은, 유전체 도파관을 따라 전자기장을 전달함으로써 밀리미터-파 신호를 송신하도록 적응된 유전체 매질을 가지는 내부 코어를 포함하고, 유전체 매질은, 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서 낮은 송신 손실을 부가하면서, 전파되는 전자기장을 내부 코어로 한정하도록 적응된 유전체 특성들을 가지는 유전체 재료를 포함한다. 유전체 매질은, 유전체 재료의 고체의 코어, 내부 코어의 길이를 따라 연장되는 하나 또는 그 초과의 번들들의 섬유들, 또는 내부 코어의 볼륨을 채우는 유전체 재료의 과립으로서 제공될 수 있다. 유전체 재료는 석영 또는 알루미나일 수 있다.

Description

밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 낮은-손실 유전체 도파관 및 이를 포함하는 케이블

본 발명은 밀리미터-파 통신 링크들용 유전체 도파관들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 밀리미터-파 주파수들에서 동작하는 통신 링크들에 낮은 송신 손실을 부가하는 유전체 특성들을 가지는 유전체 도파관들에 관한 것이다.

광섬유들에 기반하는 통신 링크들은, 예컨대, 200 nm 내지 2000 nm 범위의 송신 신호 파장들에서의 고속 데이터 송신을 위한 전체 전기-와이어 링크들에 대한 대안으로서 점점 더 많이 사용되고 있다. 증가된 (데이터 레이트) 대역폭에 대한 끊임없는 요구 때문에, 전기-와이어 링크 길이가 송신 손실들에 의해 제한되는 반면 광학 링크들이 실현가능하며, 긴 링크 길이들에 널리 사용된다. 한편, 종래의 광학 링크 솔루션들은, 비-실리콘 반도체 기술, 섬유 정렬 및 표면 정밀도와 연관된 비용들로 인해 링크 길이가 감소됨에 따라 덜 관심있게 되었다.

유전체 도파관들/섬유들은 낮은 손실들로 밀리미터-파 신호들을 송신하는 데 유용한 것으로 입증되었으며, 약 85 GHz 및 140 GHz의 캐리어 주파수들을 사용하는 새로운 통신 시스템들의 유망한 후보들이다. 그러나, 높은 주파수 범위 내에서 동작하는 집적 회로들의 송신 전력이 제한되고, 개개의 수신기들이 최소 신호 입력 전력 레벨을 요구하기 때문에, 충분한 링크 길이를 얻기 위해 매우 낮은 감쇠 레벨들을 가지는 도파관들이 요구된다. 순수 유전체 재료로 구성되고 금속 부분들을 포함하지 않는 유전체 도파관들에서, 진행파(traveling wave)의 전자기장(electromagnetic field) 분포는 유전체 코어 내에서 전파되는 부분 및 섬유를 둘러싸는(surrounding) 매질(통상적으로 공기임) 내에서 전파되는 부분으로 세분화된다. 그러나, 대부분의 이용가능한 유전체 재료들의 유전체 손실 탄젠트(dielectric loss tangent)(tan δ)로 인해, 그러한 유전체 도파관들은 통신 링크에 너무 높은 송신 손실들을 부가한다.

연구 조사들은 매우 낮은 송신 손실들을 가지는 종래의 유전체 도파관들이 주로 둘러싸는 공기에서 전파장(propagating field)을 유도하는 것을 보여주는 것으로 나타난다. 이러한 이유로, 섬유의 길이를 따라 보다 낮은 손실들을 얻기 위해, 종래의 유전체 섬유들이 통상적으로, 이를테면, 전자기장의 상당한 부분이 섬유를 둘러싸는 매질 내에서 전파되는 것을 보장하도록 구성된다. 그러나, 그러한 종래의 구성들은, 송신된 신호의 무결성이 저하되거나, 또는 섬유를 둘러싸는 매질 내에서 전파되는 전자기장과 외부 에이전트들, 이를테면, 유전체 도파관을 터치하는 손가락 또는 손 사이의 상호 작용으로 인해 심지어 인터럽트될 수 있는 단점을 가진다. 예컨대, 120 GHz에서의 1 미터 초과의 12.7 Gbps 링크는 종래의 폴리머 재료들에 기반하는 유전체 도파관들로 실현될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 사용자가 섬유를 터치하면 섬유를 따른 신호 송신이 인터럽트될 수 있다.

특허 출원 공보 제 US 2014/0368301 A1은 송신된 신호와 외부 오브젝트들 사이의 전자기 간섭을 감소시키기 위한 수단으로서 유전체 섬유들의 코어 및 클래딩 층들 둘레에 금속 실드(metallic shield)를 부가하는 것을 설명한다. 그러나, 구리 또는 알루미늄 실드들과 같은 금속 실드들을 포함하는 유전체 도파관들은 다소 비용이 많이 든다. 더욱이, 폴리머들 및 금속 재료들을 통합하는 도파관들의 제조 프로세스는 오로지 폴리머 재료들로만 제조된 도파관들보다 더 정교하며 더 많은 시간이 소비된다. 또한, 이용가능한 유전체 도파관들은, 전파되는 전자기장의 대부분이 유전체 코어를 둘러싸는 매질(공기/발포체) 내에서 이동하도록 구성되기 때문에, 그러한 도파관들은 컴팩트 설계를 요구하는 애플리케이션들에서의 그들의 사용에 제한들을 취할 수 있는 다소 큰 단면을 나타낸다.

따라서, 통신 링크들에 낮은 송신 손실을 부가하고 유전체 도파관을 따라 신호 무결성을 보존할 수 있는 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관 솔루션들(이는 기존 종래 기술보다 작은 직경을 가지면서 간단한 그리고 비용-효율적 방식으로 생성될 수 있음)에 대한 필요성이 여전히 존재한다.

본 발명은 종래 기술의 결점들 및 단점들을 고려하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은, 금속 부분들을 이용하는 도파관 구성들뿐만 아니라 이들을 포함하는 낮은-손실 케이블보다 낮은 생산 비용들을 제시하면서, 통신 링크를 따라 낮은 송신 손실을 부가하고 신호 무결성을 보존하는 밀리미터-파 신호 송신용 유전체 도파관을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 첨부된 독립항들의 청구 대상에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 첨부된 종속항들의 청구 대상이다.

본 발명은 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관을 제공하며, 유전체 도파관은, 유전체 도파관을 따라 전자기장을 전달함으로써 밀리미터-파 신호를 송신하도록 적응된 유전체 매질을 포함하는 내부 코어를 포함하고, 유전체 매질은, 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서 낮은 송신 손실을 부가하면서, 전파되는 전자기장을 내부 코어로 한정하도록 적응된 유전체 특성들을 가지는 유전체 재료를 포함한다.

추가적 개발에서, 상기 유전체 매질은, 3.0보다 높은 유전 상수, 및 상기 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서 0.001보다 낮은 손실 탄젠트를 특징으로 한다.

추가적 개발에서, 상기 밀리미터-파 주파수 범위는 50 GHz 내지 300 GHz의 범위 내의 주파수들을 포함한다.

추가적 개발에서, 유전체 도파관은, 내부 코어를 둘러싸는 클래딩을 더 포함하고, 클래딩은 상기 밀리미터-파 주파수 범위의 주파수들에서 전자기장을 내부 코어로 추가로 한정하도록 적응된다.

추가적 개발에서, 상기 클래딩은 상기 내부 코어에 바로 인접하며, 비-금속 재료로 제조된다.

추가적 개발에서, 상기 클래딩 층은 상기 밀리미터-파 주파수 범위 내의 주파수들에서 0.001보다 낮은 손실 탄젠트를 가지는 폴리머 재료로 제조된다.

추가적 개발에서, 상기 유전체 재료는 알루미나 및/또는 3.0보다 높은 유전 상수 및 0.0001보다 낮은 손실 탄젠트를 가지는 석영을 포함한다.

추가적 개발에 따라, 상기 유전체 매질은 상기 유전체 재료의 솔리드 상태(solid)이다.

추가적 개발에 따라, 상기 유전체 매질은 내부 코어의 볼륨을 채우는 상기 유전체 재료의 분말(powder) 및/또는 과립(granulate)을 포함한다.

추가적 개발에 따라, 상기 유전체 매질은 상기 유전체 재료로 제조된 하나 또는 그 초과의 번들들의 복수의 섬유들을 포함한다.

추가적 개발에 따라, 적어도 하나의 번들의 복수의 섬유들 각각은 내부 코어를 따라 연장된다.

추가적 개발에 따라, 적어도 하나의 번들의 상기 복수의 섬유들은 내부 코어를 따라 연장되는 얀(yarn)을 형성하고, 얀에서의 각각의 섬유는 내부 코어의 길이보다 짧은 길이를 가진다.

추가적 개발에 따라, 전파되는 전자기장의 약 3% 미만은, 상기 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서, 유전체 도파관을 둘러싸는 매질에 의해 전달된다.

둘러싸는 매질은 공기일 수 있다.

본 발명은 또한, 밀리미터-파 주파수들에서 신호들을 송신하기 위한 케이블을 제공하며, 케이블은 본 발명의 유전체 도파관을 포함한다.

첨부된 도면들은 본 명세서에 포함되며, 본 발명의 몇몇 실시예들을 예시하기 위해 본 명세서의 일부를 형성한다. 이러한 도면들은, 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다. 도면들은 단지 본 발명이 어떻게 이루어지고 사용될 수 있는지에 대한 바람직한 그리고 대안적인 예들을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 단지 예시된 그리고 설명된 실시예들로만 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 게다가, 실시예들의 몇몇 양상들은 본 발명에 따른 솔루션들을 개별적으로 또는 상이한 조합들로 형성할 수 있다. 따라서, 다음의 설명되는 실시예들은 단독으로 또는 이들의 임의적 조합으로 고려될 수 있다.

유사한 참조번호들이 유사한 엘리먼트들을 지칭하는 첨부된 도면들에서 예시되는 바와 같이, 추가적 특징들 및 이점들은 본 발명의 다양한 실시예들의 다음의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 도파관의 개략적 도면이다.
도 2는 본 발명의 추가적 실시예에 따른 유전체 도파관의 개략적 도면이다.
도 3은 본 발명의 추가적 실시예에 따른 유전체 도파관의 개략적 도면이다.

이제, 본 발명이 도면들을 참조하여 보다 충분히 설명될 것이며, 도면들에는 본 발명의 예시적 실시예들이 도시된다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에서 기술되는 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은, 본 개시내용이 철저하고 완전해지도록 그리고 발명의 범위를 당업자들에게 충분히 전달하도록, 제공된다.

이제, 도 1을 참조하여 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관(100)이 설명될 것이다. 유전체 도파관(100)은 유전체 도파관 길이(L)를 따라 연장된 내부 코어(110)를 포함하며, 밀리미터-파 신호와 연관된 전자기장을 전달함으로써 유전체 도파관(100)을 따라 밀리미터-파 신호를 송신하기 위한 유전체 매질(120)을 포함한다. 유전체 매질(120)은, 밀리미터-파 주파수 범위 내의, 이를테면, 예컨대, 50 GHz 내지 300 GHz의 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서 낮은 송신 손실을 도입하면서 전파되는 전자기장을 내부 코어(110)로 한정하도록 선택된 유전체 특성들을 가지는 유전체 재료를 포함하거나 또는 이로 제조된다.

낮은 송신 손실 및 낮은 감쇠 특성들을 달성하기 위해, 유전체 매질(120)의 유전체 재료는 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서 3.0보다 높은 유전 상수(ε_r) 및 0.001보다 낮은 손실 탄젠트(tan δ)를 나타내도록 선택된다. 유전체 매질(120)에 대한 높은 유전 상수 값(ε_r > 3.0)을 가지는 유전체 재료의 사용은, 전자기장의 상당한 부분이 유전체 매질(120) 내에 한정되는 반면, 단지 전자기장의 감소된 부분만이 내부 코어(110)를 둘러싸는 매질에서 전파되는 것으로 이어진다. 결과적으로, 유전체 도파관(100)을 따른 신호 전파는 도파관(100)을 따라 낮은 송신 손실을 부가하면서, 주위 오브젝트들과의 터치 또는 전자기 커플링에 비교적 둔감하다. 예컨대, 유전체 매질(120)에 대해 선정된 유전체 재료는 석영일 수 있으며, 이는 밀리미터-파 주파수들에서 4.0보다 높은 유전 상수(ε_r) 및 0.0001보다 낮은 손실 탄젠트(tan δ)를 나타낼 수 있다. 석영의 유전 상수의 공개된 값들은, 재료 순도에 따라 50 GHz 내지 300 GHz의 고려되는 주파수 범위 내에서 3.5와 4.3 사이에서 변한다. 내부 코어(110)의 유전체 매질(120)에 사용될 수 있는 낮은 손실, 낮은 감쇠 유전체 재료의 다른 예는 알루미나이다. 알루미나는 약 100 GHz의 주파수들에서 약 9.0의 높은 유전 상수(ε_r) 및 낮은 손실 탄젠트(tan δ < 0.0007)(순도 정도에 따름)를 나타낼 수 있다.

유전체 매질(120)의 유전체 특성들은 밀리미터-파 주파수들에서 주위 환경에 대한 원하는 낮은 송신 손실 및 낮은 민감도를 제공하기에 충분할 수 있지만, 유전체 도파관(100)은 또한 전파되는 전자기장을 내부 코어(110)로 추가로 한정하기 위해 내부 코어(110) 둘레에 배치되는 클래딩(130)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 클래딩(130)은 높은 유전성 낮은 손실 내부 코어(110)에 의해 제공되는 파 한정(wave confinement)의 효과를 강화하도록 유전체 매질(120) 바로 인근에 그리고 주위에 제공될 수 있다. 클래딩(130)은 도 1에서 예시되는 바와 같이, 유전체 재료의 단일 층으로서 제공될 수 있다. 그러나, 클래딩(130)은 또한 유전체 도파관(100)의 중심으로부터 외측으로 감소하는 개개의 유전 상수들을 가지는 복수의 유전체 층들을 포함하는 다층 구조로서 구현될 수 있다. 클래딩(130)은 바람직하게는, 유전체 도파관(100)의 조성에서 금속들의 사용을 회피하도록 비-금속 재료(들)로 제조된다. 특히, 클래딩(130)은 바람직하게는, 유전체 매질(120)의 유전 상수보다 낮은 유전 상수를 가지는 유전체 재료(들), 이를테면, 폴리머 재료로 제조된다. 클래딩(130)에 대해 선택된 재료(들)는 또한, 클래딩(130) 자체에 의해 초래된 송신 손실을 최소화하도록 유전체 매질(120)의 탄젠트 손실에 비교할 만한 값으로 낮은 탄젠트 손실(tan δ)을 나타낼 수 있다. 그러나, 유전체 매질(120)의 유전체 특성들로 인해 내부 코어(110) 외부로 전파되는 전자기장의 부분이 이미 감소되었기 때문에, 클래딩(130)은 밀리미터-파 주파수들에서 상당한 송신 손실을 초래하지 않아야 한다. 예컨대, 유전체 도파관(100)이 석영의 내부 코어(110) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(이는 10 GHz에서, 각각 약 2.1 및 0.00015의 유전 상수(ε_r) 및 손실 탄젠트(tan δ)를 나타냄)으로 제조된 클래딩 층(130)을 가지는 구성에 대해 매우 낮은 감쇠(< 2 dB/m)가 달성될 수 있다. 클래딩 층(130)에 대한 다른 적합한 재료는 PTFE와 폴리에틸렌(PE)의 조합이다.

석영의 내부 코어(110)(2 x 1.5 mm²) 및 PTFE에 기반하는 원형 클래딩 층(130)(d = 4mm의 외부 직경을 가짐)을 가지며, 둘러싸는 매질로서 공기를 사용하는, 140 GHz의 캐리어 주파수에 대해 설계된 유전체 도파관(100)에 대한 신호 감쇠의 시뮬레이션 결과들은, 전파되는 전자기장의 3% 미만이, 금속 실드들을 사용하지 않고 둘러싸는 매질(공기)에서 전달된다는 것을 보여준다. 이와 대조적으로, 저밀도 폴리에틸렌(LPDE)으로 제조된 코어 및 폴리프로필렌(PP)(이는 각각 약 2.4 및 2.15의 유전 상수들(ε_r)을 나타냄)의 클래딩을 가지는 종래의 유전체 도파관 섬유들에 대해 얻어진 시뮬레이션 결과들은, 약 0.48 mm의 섬유 및 0.4 mm x 0.2 mm의 직사각형 단면을 가지는 코어의 외부 반경에 대해 140 GHz에서 약 3.8 dB/m의 송신 손실이 달성될 수 있다는 것을 보여준다. 그러나, 이러한 경우, 미터 당 낮은 송신 손실은 섬유를 둘러싸는 공기에서 전파되는 전자기장 컴포넌트들의 상당한 부분으로 인한 것이며, 이는, 송신된 파가 터치에 매우 민감하며 그리고/또는 둘러싸는 컴포넌트들과의 커플링에 의해 강력하게 영향을 받는 것으로 이어진다.

도 1에 도시되는 유전체 도파관(100)의 구성에서, 유전체 매질(120)은 높은 유전 상수, 낮은-손실 유전체 재료, 이를테면, 알루미나 또는 석영의 솔리드 코어로서 제공된다. 그러나, 솔리드 형태의 이러한 재료들의 강도(stiffness)로 인해, 유전체 도파관(100)은 다소 강성(stiff)이며 구부리기 어렵다.

도 2 및 도 3은 위에서 설명된 솔리드 코어(110)를 가지는 유전체 도파관(100)에 비해 개선된 유연성을 가지는 낮은-손실 유전체 도파관에 대한 대안적 구성들을 예시한다.

도 2를 참조하면, 유전체 도파관(200)은, 송신된 신호와 연관된 전자기장을 전달하기 위한 유전체 매질(220)이 높은 유전 상수, 낮은-손실 유전체 재료로 제조된 복수의 섬유들(225)을 포함하는 내부 코어(210)를 포함한다. 각각의 단일 섬유(225)는, 솔리드 코어(110)의 유전체 특성들과 유사한 유전체 특성들을 제공하도록, 위에서 설명된 내부 코어(110)의 솔리드 유전체 매질(120)에 사용되는 동일한 유전체 물질(들), 이를테면, 석영 또는 알루미나로 제조될 수 있다. 그러나, 각각의 단일 섬유(225)의 보다 낮은 단면으로 인해, 그들의 유연성은 보다 큰 직경의 솔리드 코어에 비해 증가되어서, 그에 의해, 유연한 유전체 매질(220)이 제공된다. 섬유들(225)은 바람직하게는, 번들 형태로 배열되며, 이를테면, 약 수-밀리미터들의 단면을 가지는 유전체 매질(220)을 제공하기에 충분한 수로 제공되고, 이는 대부분의 밀리미터-파 신호 애플리케이션들에 적합하다. 밀리미터-파 신호들의 비교적 큰 파장으로 인해, 솔리드 코어(110) 대신에, 유전체 매질(220)로서 섬유들의 번들을 사용하는 것은 유전체 도파관(200)을 따라 파 신호의 전파에 크게 영향을 미치지 않는다.

도 2에서 예시되는 바와 같이, 번들의 각각의 단일 섬유(225)는 유전체 도파관(200)의 전체 길이(L)에 걸쳐 계속적으로 연장될 수 있다. 또한, 단일 섬유들(225)은, 컴팩트한 어레인지먼트(arrangement)를 제공하고, 단일 섬유 필라멘트들의 파손을 회피하도록 서로 실질적으로 병렬로 동작하도록 배열될 수 있다.

섬유 번들들의 파손된 필라멘트들은, 그들이 광학 도파관 밖에 광이 커플링되게 하는 이유로, 광학 링크들에서 사용되는 광학 도파관들에 대한 중요한 문제이다. 밀리미터-파 주파수들에서, 섬유 번들의 길이를 따른 필라멘트 불연속성들은 송신된 신호의 보다 큰 파장으로 인해 중요하지 않다. 따라서, 내부 코어의 유전체 매질이 위에서 설명된 높은 유전체 상수 및 낮은 탄젠트 손실을 가지는 동일한 유전체 재료로 제조된 보다 짧은 섬유들의 하나 또는 그 초과의 번들들을 포함하지만, 보다 짧은 섬유들이 유전체 도파관의 전체 길이(L)를 가지지 않는, 낮은-손실 유전체 도파관(200)의 대안적 구성이 실현될 수 있다. 보다 짧은 섬유들의 번들의 유전체 특성들을 개선하기 위해, 이들은 직물용 얀(textile yarn)들에서와 같이, 얀 또는 스레드를 형성하도록 방적될 수 있다. 이것은 보다 짧은 필라멘트들을 요구되는 직경의 유연한 얀으로 번들링하고 유전체 도파관(200)의 내부 코어에 대한 유연한 유전체 매질을 제공하는 것을 가능하게 한다.

도 2에서 예시되는 유전체 도파관(200)의 내부 코어(210)가 대략적으로 직사각형인 형상의 단면을 가지지만, 내부 코어의 유전체 매질을 형성하는 섬유들(225) 또는 짧은 필라멘트들은 다른 형상, 이를테면, 정사각형, 원형 또는 타원형 형상의 단면을 가지는 번들로 배열될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하여 설명되는 도파관 구성과 유사하게, 유연한 코어(210)는 내부 코어(210)를 둘러싸는 클래딩(230)을 적용함으로써 추가로 프로세싱될 수 있다. 바람직하게는, 클래딩(230)은 유연한 코어(210)에 바로 인접하게 배열되고, 위에서 설명된 클래딩(130)과 유사하게 비-금속 재료(들)로 제조될 수 있다.

밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유연한 낮은 감쇠, 낮은-손실 유전체 도파관(300)을 실현하기 위한 대안적 구성이 이제 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 예시되는 구성에서, 유전체 도파관(300)은, 전파되는 파를 전달하기 위한 유전체 매질(320)이 내부 코어(310)의 볼륨을 채우는, 높은 유전 상수 및 낮은 손실 탄젠트(즉, ε_r > 3.0 및 tan δ < 0.001)의 유전체 재료의 분말 및/또는 과립으로 제조되는 내부 코어(310)를 포함한다. 예컨대, 유전체 매질(320)은 석영 분말 또는 알루미나 과립의 코어일 수 있다. 유전체 매질(320)의 유효 유전 상수 및 손실 탄젠트는, 과립성 유전체 매질(320)의 일부분이 다른 매질, 이를테면, ε_r = 1.0 및 tan δ = 0.0을 나타내는 공기로 채워지는 것으로 인해 동일한 유전체 재료로 제조된 솔리드 코어보다 낮을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 알루미나 또는 석영과 같은, 높은 유전 상수를 특징으로 하는 유전체 재료(들)의 분말들을 사용함으로써, 3.0보다 높은 유효 유전 상수(ε_r) 및 낮은 송신 손실이 여전히 달성될 수 있다. 예컨대, 알루미나의 내부 코어의 경우, 솔리드 코어에 의해 과립 코어에 대해 약 4.0 내지 5.0으로 나타나는 약 9.0으로부터의 유효 유전 상수(ε_r)의 감소가 예상될 수 있다. 따라서, 밀리미터-파 신호 주파수들에서 낮은-손실 특성들을 가지며, 동일한 솔리드 유전체 재료의 코어를 가지는 유전체 도파관에 비해 개선된 유연성을 가지는 유전체 도파관을 실현하는 것이 가능하다.

이전 실시예들과 유사하게, 유전체 도파관(300)은 또한, 외부 에이전트들과의 전파장의 상호 작용을 추가로 감소시키도록 내부 코어(310)를 둘러싸는 클래딩 층(330)을 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 클래딩(330)은 내부 코어(310)에 바로 인접할 수 있으며, 바람직하게는, 비-금속 재료, 예컨대, PTFE, PE 또는 당해 기술 분야에서 알려져 있는 다른 폴리머들을 포함하는 폴리머 재료로 제조된다.

재킷(도시되지 않음)은 위에서 설명된 유전체 도파관들의 내부 코어 및 클래딩의 둘레에 제공될 수 있다.

결과적으로, 밀리미터 파 신호들의 비교적 큰 파장으로 인해, 파의 전파(wave propagation)는, 내부 코어의 캐리어 매질이 총 도파관 길이를 가지는 단일 섬유들의 번들, 보다 짧은 섬유 필라멘트들의 얀, 및/또는 동일한 높은 유전성 낮은 손실 유전체 재료의 솔리드 코어에 비해 분말/과립으로서 구현된다는 사실에 의해 크게 영향을 받지 않을 것이다. 또한, 순수 솔리드 재료의 코어보다 낮은 직경을 가지는 섬유들의 번들들, 및/또는 분말 재료로 제조된 코어의 향상된 유연성은, 위에서 논의된 높은 유전성 낮은 손실 유전체 재료와 연관된 낮은 손실 특성들을 절충하지 않고 유전체 도파관의 굽힘성(bending property)들을 크게 개선하는 것을 가능하게 한다.

또한, 위에서 설명된 구성들 중 임의의 구성에 따른 하나 또는 그 초과의 유전체 도파관들은 단일 케이블에 통합될 수 있어서, 그에 의해 고속 통신들을 위한 낮은-손실 케이블이 제공된다.

참조 번호들의 리스트

100 유전체 도파관

110 내부 코어

120 유전체 매질

130 클래딩 층

200 유전체 도파관

210 내부 코어

220 유전체 매질

225 복수의 섬유들

230 클래딩 층

300 유전체 도파관

310 내부 코어

320 유전체 매질

330 클래딩 층

L 유전체 도파관의 길이

Claims (15)

1. 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관으로서,
   상기 유전체 도파관을 따라 전자기장을 전달함으로써 밀리미터-파 신호를 송신하도록 적응된 유전체 매질(120; 220; 320)을 포함하는 내부 코어(110; 210; 310)를 포함하고,
   상기 유전체 매질(120; 220; 320)은, 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서 낮은 송신 손실을 부가하면서, 전파되는 전자기장을 상기 내부 코어(110; 210; 310)로 한정하도록 적응된 유전체 특성들을 가지는 유전체 재료를 포함하는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 유전체 매질(120; 220; 320)은, 3.0보다 높은 유전 상수, 및 상기 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서 0.001보다 낮은 손실 탄젠트(loss tangent)를 특징으로 하는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 밀리미터-파 주파수 범위는 50 GHz 내지 300 GHz의 범위 내의 주파수들을 포함하는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부 코어(110; 210; 310)를 둘러싸는 클래딩(130; 230; 330)을 더 포함하며,
   상기 클래딩(130; 230; 330)은 상기 밀리미터-파 주파수 범위의 주파수들에서 상기 전자기장을 상기 내부 코어(110; 210; 310)로 추가로 한정하도록 적응되는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 클래딩(130; 230; 330)은 상기 내부 코어(110; 210; 310)에 바로 인접하며, 비-금속 재료로 제조되는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
   상기 클래딩(130; 230; 330)은 상기 밀리미터-파 주파수 범위 내의 주파수들에서 0.001보다 낮은 손실 탄젠트를 가지는 폴리머 재료로 제조되는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유전체 재료는 알루미나 및/또는 3.0보다 높은 유전 상수 및 0.0001보다 낮은 손실 탄젠트를 가지는 석영을 포함하는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유전체 매질(120)은 상기 유전체 재료의 고체인, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유전체 매질(320)은 상기 내부 코어(310)의 볼륨을 채우는 상기 유전체 재료의 분말(powder) 및/또는 과립(granulate)을 포함하는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 매질(220)은 상기 유전체 재료로 제조된 하나 또는 그 초과의 번들(bundle)들의 복수의 섬유들(225)을 포함하는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
11. 제10 항에 있어서,
    적어도 하나의 번들의 상기 복수의 섬유들(225) 각각은 상기 내부 코어(210)를 따라 연장되는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
12. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    적어도 하나의 번들의 상기 복수의 섬유들은 상기 내부 코어를 따라 연장되는 얀(yarn)을 형성하고,
    상기 얀에서의 각각의 섬유는 상기 내부 코어의 길이보다 짧은 길이를 가지는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전파되는 전자기장의 약 3% 미만은, 상기 밀리미터-파 주파수 범위 내의 신호 주파수들에서, 상기 유전체 도파관을 둘러싸는 매질에 의해 전달되는, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 둘러싸는 매질은 공기인, 밀리미터-파 신호들의 송신을 위한 유전체 도파관.
15. 밀리미터-파 주파수들에서 신호들을 송신하기 위한 케이블로서,
    제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 유전체 도파관(100; 200; 300)을 포함하는, 밀리미터-파 주파수들에서 신호들을 송신하기 위한 케이블.
    

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