KR20190020172A - 편광-회전층을 포함하는 안테나 및 레이더 시스템 - Google Patents

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Abstract

안테나는 제1 편광으로 동작하도록 구성되고 제1 어레이로 배열된 복수의 도파관 안테나 요소들을 포함한다. 안테나는 또한 제2 편광으로 동작하도록 구성되고 제2 어레이로 배열된 복수의 도파관 출력 포트들을 포함한다. 제2 편광은 제1 편광과 상이하다. 안테나는 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 편광-회전층을 더 포함한다. 편광-회전층은 도파관 안테나 요소들과 도파관 출력 포트들 사이에 배치된다. 채널들은 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향되고, 도파관 출력 포트들에 대해 제2 각도로 배향된다. 채널들은 제1 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제1 중간 편광을 갖는 출력 전자기파들을 전송하도록 구성된다. 도파관 출력 포트들은 입력 전자기파들을 수신하고, 제2 편광을 갖는 전자기파들을 방사하도록 구성된다.

Description

편광-회전층을 포함하는 안테나 및 레이더 시스템
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에서 설명된 자료들은 본 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함되는 것에 의해 종래 기술로 인정되는 것도 아니다.
라디오 신호들을 방출하고 리턴되는 반사 신호들을 검출함으로써 환경 피쳐들에 대한 거리들을 능동적으로 추정하는데 라디오 검출 및 레인징(RADAR) 시스템들이 이용될 수 있다. 라디오-반사성 피쳐들에 대한 거리들은 전송과 수신 사이의 시간 지연에 따라 결정될 수 있다. 레이더 시스템은 시간에 따라 주파수가 변하는 신호, 예컨대 시변 주파수 램프를 갖는 신호를 방출하고, 그 다음에 이러한 방출된 신호와 반사된 신호 사이의 주파수 차이를 레인지 추정치와 관련시킬 수 있다. 일부 시스템들은 수신된 반사 신호들의 도플러 주파수 편이들에 기반하여 반사 물체들의 상대적인 움직임을 또한 추정할 수 있다. 지향성 안테나들은 각각의 레인지 추정치를 베어링과 연관시키기 위한 신호들의 전송 및/또는 수신에 이용될 수 있다. 더 일반적으로, 지향성 안테나들은 방사된 에너지를 주어진 관심 시야에 포커싱하는데 또한 이용될 수 있다. 측정된 거리들과 지향성 정보의 결합은 주변 환경 피쳐들이 식별되고/되거나 매핑되는 것을 허용한다. 따라서, 레이더 센서는 센서 정보에 의해 표시된 장애물들을 피하기 위해 예를 들어 자율 차량 제어 시스템에 의해 이용될 수 있다.
일부 예시적인 자동차 레이더 시스템들은 밀리미터(mm) 전자기 파장(예를 들어, 77GHz에 대해 3.9mm)에 대응하는 77 기가-헤르츠(GHz)의 전자기파 주파수에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 레이더 시스템들은, 레이더 시스템이 자율 차량 주위의 환경 등을 높은 정확도로 측정할 수 있도록 방사된 에너지를 빔들에 포커싱할 수 있는 안테나들을 이용할 수 있다. 이러한 안테나들은 컴팩트(전형적으로 직사각형 폼 팩터들을 가짐; 예를 들어, 1.3 인치 높이 × 2.5 인치 폭)하고, 효율적(즉, 안테나에서 열로 손실되거나 전송기 전자기기로 다시 반사되는 77GHz 에너지가 거의 없어야 함)이며, 제조하기 저렴하고 쉬울 수 있다.
일부 레이더 시스템들(예를 들어, 레이더 내비게이션 시스템들 또는 라디오 통신 시스템들)에서, 레이더 시스템의 다용성은 전송되거나 수신되었던 전자기파와 연관된 편광을 회전시키는 능력에 의해 향상될 수 있다. 특히, 레이더 시스템이 도파관들의 이용을 포함하는 경우, 비교적 짧은 거리에 걸쳐 편광 회전을 수행하는 것은 레이더 시스템이 겪는 전자기 손실을 최소화하는데 중요할 수 있다.
일 양태에서, 본 출원은 안테나를 설명한다. 안테나는 제1 편광으로 동작하도록 구성되고 제1 어레이로 배열된 복수의 도파관 안테나 요소들을 포함한다. 안테나는 또한 제2 편광으로 동작하도록 구성되고 제2 어레이로 배열된 복수의 도파관 출력 포트들을 포함한다. 제2 편광은 제1 편광과 상이하다. 안테나는 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 편광-회전층을 더 포함한다. 편광-회전층은 도파관 안테나 요소들과 도파관 출력 포트들 사이에 배치된다. 채널들은 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향되고, 도파관 출력 포트들에 대해 제2 각도로 배향된다. 채널들은 제1 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제1 중간 편광을 갖는 출력 전자기파들을 전송하도록 구성된다. 도파관 출력 포트들은 입력 전자기파들을 수신하고, 제2 편광을 갖는 전자기파들을 방사하도록 구성된다.
다른 양태에서, 본 출원은 레이더 시스템을 설명한다. 레이더 시스템은 전송기를 포함한다. 전송기는 제1 편광으로 동작하도록 구성된 제1 어레이로 배열된 복수의 제1 도파관 안테나 요소들을 포함한다. 전송기는 또한 제1 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 제1 편광-회전층을 포함한다. 제1 편광-회전층은 제1 도파관 안테나 요소들에 인접하여 배치된다. 제1 채널들은 제1 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향된다. 제1 채널들은 제1 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제2 편광을 갖는 출력 전자기파들을 전송하도록 구성된다. 추가적으로, 레이더 시스템은 수신기를 포함한다. 수신기는 제1 편광으로 동작하도록 구성된 제2 어레이로 배열된 복수의 제2 도파관 안테나 요소들을 포함한다. 수신기는 또한 제2 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 제2 편광-회전층을 포함한다. 제2 편광-회전층은 제2 도파관 안테나 요소들에 인접하여 배치된다. 제2 채널들은 제2 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향된다. 제2 채널들은 제2 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제1 편광을 갖는 출력 전자기파들을 제2 도파관 안테나 요소들로 전송하도록 구성된다.
또 다른 양태에서, 본 출원은 방법을 설명한다. 이 방법은 제1 어레이로 배열된 복수의 도파관 안테나 요소들로부터 제1 편광을 갖는 전자기파들을 방출하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 도파관 안테나 요소들과 제2 어레이로 배열된 복수의 도파관 출력 포트들 사이에 배치된 편광-회전층 내에 정의된 채널들에 의해, 제1 편광을 갖는 전자기파들을 수신하는 단계를 포함한다. 채널들은 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향된다. 이 방법은 편광-회전층 내에 정의된 채널들에 의해, 중간 편광을 갖는 전자기파들을 전송하는 단계를 더 포함한다. 추가적으로, 이 방법은 도파관 출력 포트들에 의해, 중간 편광을 갖는 전자기파들을 수신하는 단계를 포함한다. 도파관 출력 포트들은 채널들에 대해 제2 각도로 배향된다. 또한, 이 방법은 도파관 출력 포트들에 의해, 제2 편광을 갖는 전자기파들을 방사하는 단계를 포함한다. 제2 편광은 제1 편광과 상이하다. 제2 편광은 중간 편광과 상이하다. 제1 편광은 중간 편광과 상이하다.
전술한 요약은 단지 예시적이고, 임의의 방식으로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예시적인 양태들, 실시예들, 및 위에서 설명한 특징들에 더하여, 추가의 양태들, 실시예들, 및 특징들은 도면들 및 다음의 상세한 설명을 참조하면 분명해질 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 편광-회전 오버레이의 단위 셀을 도시한다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 편광-회전 오버레이의 단위 셀 및 도파관을 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 편광-회전 오버레이의 단위 셀 및 2개의 도파관들을 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 도파관, 편광-회전 오버레이의 단위 셀 및 혼 안테나를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 다른 편광-회전 오버레이의 단위 셀을 도시한다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 다른 편광-회전 오버레이의 단위 셀 및 2개의 도파관들을 도시한다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 편광-회전층을 도시한다.
도 8a는 예시적인 실시예들에 따른 안테나의 파-방사 부분을 도시한다.
도 8b는 예시적인 실시예들에 따른 다른 안테나를 도시한다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 도파관 안테나 요소들의 어레이를 도시한다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 도파관 안테나 요소들의 어레이 및 편광-회전층을 도시한다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 도파관 안테나 요소들의 어레이, 편광-회전층 및 도파관 출력 포트들의 어레이를 도시한다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따라 전자기파들을 방사하는 방법을 도시한다.
아래의 상세한 설명에서는, 그 일부를 형성하는 첨부 도면들을 참조한다. 도면들에서, 유사한 부호들은, 문맥이 달리 진술하지 않으면, 유사한 컴포넌트들을 통상적으로 식별한다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 설명되는 실시예들은 제한되는 것으로 의도하지 않는다. 본 명세서에서 제시되는 주제의 범위로부터 벗어나지 않고서, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 일반적으로 설명되고, 도면들에 도시되는 바와 같이, 본 개시내용의 양태들은 다양하고 상이한 구성들로 배열, 대체, 조합, 분리, 및 설계될 수 있고, 이들 모두는 본 명세서에서 명백하게 고려된다는 점이 용이하게 이해될 것이다.
예시적인 실시예는 편광-회전층을 갖는 안테나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 안테나는 레이더 시스템의 전송측 또는 수신측 상에 있을 수 있다. 또한, 안테나 아키텍처는 복수의 "이중 개방형 도파관"(DOEWG) 안테나들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서,"DOEWG"라는 용어는 수평 도파관 채널의 짧은 섹션과 2개의 부분들로 분할하는 수직 채널을 더한 것을 지칭할 수 있으며, 수직 채널의 2개의 부분들 각각은 안테나에 들어가는 전자기파들의 적어도 일부를 방사하도록 구성된 출력 포트를 포함한다. 또한, 복수의 DOEWG 안테나들이 안테나 어레이로 배열될 수 있다.
예시적인 안테나 아키텍처는, 예를 들어, 컴퓨터 수치 제어(CNC)로 기계 가공되고, 적절하게 정렬되며, 함께 합쳐질 수 있는 복수의 금속층들(예를 들어, 알루미늄 플레이트들)을 포함할 수 있다. 제1 금속층은 입력 도파관 채널의 제1 절반을 포함할 수 있고, 여기서 제1 도파관 채널의 제1 절반은 전자기파들(예를 들어, 77GHz 밀리미터 파들)을 제1 도파관 채널 내로 수신하도록 구성될 수 있는 입력 포트를 포함한다. 제1 금속층은 복수의 파-분할 채널들의 제1 절반을 또한 포함할 수 있다. 복수의 파-분할 채널들은 입력 도파관 채널로부터 분기하고, 입력 도파관 채널로부터 전자기파들을 수신하고 전자기파들을 복수의 부분들의 전자기파들로 분할하며(즉, 전력 분할기들), 전자기파들의 각각의 부분들을 복수의 파-방사 채널들의 각각의 파-방사 채널들로 전파하도록 구성될 수 있는 채널들의 네트워크를 포함할 수 있다. 하나 이상의 중간층은 편광-회전층을 포함할 수 있다. 편광-회전층은 내장된 공진기들로서 동작하는 모서리가 둥근 직사각형 편광-회전 채널들을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 편광-회전층은 안테나의 2개의 층들 사이에 배치될 수 있다. 2개의 층들 중 하나는 신호들을 방사 또는 수신하는데 이용되는 도파관 안테나 요소들의 어레이(예를 들어, DOEWG 안테나들의 도파관들)를 포함할 수 있다. 다른 층은 도파관 출력 포트들(즉, 편광-회전층과 주변 환경 사이의 포트들)을 포함할 수 있다. 편광-회전층은 모서리가 둥근 직사각형 편광-회전 채널들이 도파관 안테나 요소들 및/또는 도파관 출력 포트들에 대해 회전되도록(예를 들어, 도파관 안테나 요소들에 대해 44도와 46도 사이의 각도로 그리고 도파관 출력 포트들에 대해 44도와 46도 사이의 각도로 회전되도록) 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관 안테나 요소들 및/또는 도파관 출력 포트들은 직사각형 형상일 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 도파관 안테나 요소들 및/또는 도파관 출력 포트들은 원형 형상일 수 있다. 다른 형상들이 또한 가능하다. 편광-회전층은 다양한 실시예들에서 CNC 기계 가공 또는 금속 도금 플라스틱 몰딩을 이용하여 제조될 수 있다. 다양한 예시적인 실시예들에서, 편광-회전층은 금속 및/또는 유전체로 제조될 수 있다.
모서리가 둥근 직사각형 채널들은 인입 전자기파들의 편광을 변경할 수 있는 공진 챔버들로서 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 편광으로부터 다른 편광으로의(예를 들어, 수평 TE10 편광으로부터 수직 TE10 편광으로의) 높은 에너지 누설이 챔버 내에서 발생할 수 있다. 많은 파장 거리에 걸쳐 발생하는 도파관에서 물리적 트위스트들을 이용하는 도파관들에서 편광을 변경하는 대안적인 방법들과는 달리, 편광-회전층의 두께는 충분한 편광 변환을 여전히 달성하면서도 (예를 들어, 대응하는 입력 전자기파들의 반파장과 전파장 사이의) 파장보다 작을 수 있다. 모서리가 둥근 직사각형 편광-회전 채널들은 채널로부터 방출되는 소산 도파관 모드들이 채널로부터 멀리 전파될 때 충분히 빠르게 소멸되도록 또한 설계될 수 있다. 이러한 요인들 모두로 인해, 편광 변환 동안 더 적은 에너지 손실이 발생할 수 있고, 그 결과 편광을 회전/변경하는 대안적인 방법들과 비교할 때 에너지 효율이 증가된다.
대응하는 편광-회전 채널들 및 도파관들의 형상 및 물질들에 기반하여, 전파 에너지의 분포는 예를 들어, 안테나 내의 상이한 위치들에서 변할 수 있다. 편광-회전 채널들 및 도파관들의 형상 및 물질들은 전자기 에너지에 대한 경계 조건들을 정의한다. 경계 조건들은 편광-회전 채널들 및 도파관들의 에지들에서의 전자기 에너지에 대한 알려진 조건들이다. 예를 들어, 금속성 도파관에서, 편광-회전 채널 및 도파관 벽들이 거의 완벽하게 도전성이라고 가정하면(즉, 도파관 벽들이 완벽한 전기 도전체들-PEC들로서 근사화될 수 있음), 경계 조건들은 벽 측면들 중 임의의 것에서 접선 방향의(즉, 도파관 벽의 평면에서) 전계가 없음을 지정한다. 경계 조건들이 알려지면, 맥스웰 방정식들은 전자기 에너지가 편광-회전 채널들 및 도파관들을 통해 어떻게 전파하는지를 결정하는데 이용될 수 있다.
맥스웰 방적식들은 임의의 주어진 편광-회전 채널 또는 도파관에 대한 여러 동작 모드들을 정의할 수 있다. 각각의 모드는 전자기 에너지가 편광-회전 채널 또는 도파관을 통해 전파할 수 있는 하나의 특정 방식을 갖는다. 각각의 모드는 연관된 컷오프 주파수를 갖는다. 전자기 에너지가 컷오프 주파수 미만인 주파수를 갖는 경우, 모드는 편광-회전 채널 또는 도파관에서 지원되지 않는다. (i) 치수들 및 (ii) 동작 주파수 둘 다를 적절히 선택함으로써, 전자기 에너지는 특정 모드들에서 편광-회전 채널들 및 도파관들을 통해 전파될 수 있다. 편광-회전 채널들 및/또는 도파관들은 설계 주파수에서 하나의 전파 모드만이 지원되도록 설계될 수 있다.
도파관 전파 모드들의 4가지 주요 타입들, 즉 횡방향 전기(TE) 모드들, 횡방향 자기(TM) 모드들, 횡방향 전자기(TEM) 모드들 및 하이브리드 모드들이 있다. TE 모드들에서, 전자기 에너지는 전자기 에너지 전파 방향에서 전계를 갖지 않는다. TM 모드들에서, 전자기 에너지는 전자기 에너지 전파 방향에서 자계를 갖지 않는다. TEM 모드들에서, 전자기 에너지는 전자기 에너지 전파 방향에서 전계 또는 자계를 갖지 않는다. 하이브리드 모드들에서, 전자기 에너지는 전자기 에너지 전파 방향에서 전계 및 자계 둘 다의 일부를 갖는다.
TE, TM, 및 TEM 모드들은 폭 방향 및 높이 방향과 같은 전파 방향에 직교하는 2개의 방향에 대응하는 2개의 접미사 번호들을 이용하여 추가로 지정될 수 있다. 0이 아닌 접미사 번호는 (예를 들어, 직사각형 도파관을 가정하여) 각각의 편광-회전 채널 또는 도파관의 폭 및 높이와 동일한 전자기 에너지의 각각의 반파장들의 수를 나타낸다. 그러나, 접미사 번호 0은 그 방향에 대해 계의 변화가 없다는 것을 나타낸다. 예를 들어, TE10 모드는 편광-회전 채널 또는 도파관의 폭이 반파장이고, 높이 방향에서 계의 변화가 없다는 것을 나타낸다. 전형적으로, 접미사 번호가 0과 같을 때, 각각의 방향에서의 도파관의 치수는 파장의 절반보다 작다. 다른 예에서, TE21 모드는 도파관의 폭이 한 파장(즉, 2개의 반파장)이고, 높이가 한 반파장인 것을 나타낸다.
TE 모드에서 도파관을 동작시킬 때, 접미사 번호들은 또한 도파관의 각각의 방향을 따른 계-최대치들의 수를 나타낸다. 예를 들어, TE10 모드는 도파관이 폭 방향에서의 하나의 전계 최대치 및 높이 방향에서의 0 최대치를 갖는다는 것을 나타낸다. 다른 예에서, TE21 모드는 도파관이 폭 방향에서의 2개의 전계 최대치 및 높이 방향에서의 하나의 최대치를 갖는다는 것을 나타낸다.
안테나들은 레이더 시스템의 전송측 또는 수신측 상에서 이용될 수 있다. 또한, 편광-회전층의 추가는 상이한 네이티브 편광 배향들을 갖는 안테나들이 라디오 통신들을 이용하여 서로 통신하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 수직 편광을 갖는 안테나는 이와 달리 수평 편광을 가질 수신 안테나에 신호를 전송할 수 있다. 그러나, 편광-회전층 및 도파관 출력 포트들을 포함함으로써, 수신 안테나는 수직으로 편광된 신호를 수신하여 변환할 수 있고, 이로써 2개의 컴포넌트들 사이의 통신을 가능하게 한다.
일부 애플리케이션들에서, 편광-회전층의 포함은 레이더 시스템 내의 다양한 레이더들이 측정들을 수행하기 위해 상이한 편광들을 이용하는 것을 허용할 수 있다. 이러한 능력은 단일 장면의 복수의 시점들(예를 들어, 수평으로 편광된 전자기 에너지 중 하나 및 수직으로 편광된 전자기 에너지 중 하나)을 허용할 수 있다. 예를 들어, 특정 타입들의 나쁜 날씨(예를 들어, 눈, 비, 진눈깨비 및 우박)가 레이더 시그널링에 악영향을 줄 수 있다. 복수의 편광들의 이용은 이러한 악영향을 감소시킬 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상이한 편광들을 이용하는 상이한 레이더들은 레이더 시스템에서 상이한 레이더들 간의 간섭을 방지할 수 있다. 예를 들어, 레이더 시스템은 합성 개구 레이더(SAR) 기능을 통해 자율 차량의 이동 방향에 수직인 방향으로 인터로게이팅(즉, 레이더 신호들을 전송 및/또는 수신)하도록 구성될 수 있다. 따라서, 레이더 시스템은 차량이 지나가는 노변 물체들에 관한 정보를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 이 정보는 2차원(예를 들어, 다양한 물체들이 노변으로부터 나오는 거리들)일 수 있다. 다른 예들에서, 이 정보는 3차원(예를 들어, 검출된 물체들의 다양한 부분들의 점 구름)일 수 있다. 따라서, 차량은 예를 들어, 주행할 때 도로의 측면을 "매핑"할 수 있다. 2대의 자율 차량들이 (예를 들어, 위에서 설명된 SAR 기술을 이용하여) 환경을 인터로게이팅하기 위해 유사한 레이더 시스템들을 이용하는 경우, 이것은 또한 이들 자율 차량들이 인터로게이팅하기 위해 상이한 편광들(예를 들어, 직교 편광들)을 이용하는 것이 유용할 수 있고, 이에 의해 간섭을 방지할 수 있다. 추가적으로, 단일 차량은 각각의 레이더 유닛이 다른 레이더 유닛과 간섭하지 않도록 직교 편광들을 갖는 2개의 레이더 유닛들을 동작시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 편광-회전층들이 함께 캐스케이딩될 수 있다. 이것은 대응하는 안테나를 이용하여 유효 편광 변환이 발생할 수 있는 주파수들의 대역폭을 증가시킬 수 있다. 또한, 캐스케이딩된 편광-회전층들의 다양한 조합들 및 캐스케이딩된 편광-회전층들 내의 모서리가 둥근 직사각형 편광-회전 채널들의 다양한 치수들은 주파수 필터링 메커니즘으로서 역할을 할 수 있다. 따라서, 연관된 안테나들은 측정들을 수행하기 위해 특정 주파수 대역들 내에서 특정 편광들을 선택할 수 있고, 이에 의해 간섭을 감소시키고 레이더 시스템에서 다양하고 상이한 레이더 컴포넌트들에 의해 이용하기 위한 추가적인 레이더 채널들을 제공하는 추가적인 방법을 도입한다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1은 예시적인 실시예들에 따른 편광-회전 오버레이의 단위 셀(100)을 도시한다. 도 1에 도시된 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 페그들(102), 관통 홀들(104), 및 편광-회전 채널(106)을 포함한다. 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 예를 들어 CNC를 이용하여 제조된 금속 플레이트일 수 있다. 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 레이더 안테나 또는 레이더 시스템의 컴포넌트일 수 있지만, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 또한 다양한 다른 애플리케이션들에서도 이용될 수 있다. 추가의 편광 회전을 허용하기 위해 복수의 편광-회전 오버레이 단위 셀들(100)이 추가로 캐스케이딩될 수 있다. 또한, 캐스케이딩된 편광-회전 오버레이 단위 셀들(100)은 편광 변환이 발생할 수 있는 주파수들의 증가된 대역폭을 허용할 수 있다.
페그들(102)은 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)이 다른 컴포넌트들에 연결하고/하거나 정렬하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 페그들(102)은 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)을 도파관들 또는 안테나들(예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같은 혼 안테나)과 같은 다른 레이더 컴포넌트들 상의 정렬 홀들에 정렬시킬 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 2개보다 많은 페그들(102), 2개보다 적은 페그들(102)이 존재할 수 있거나, 페그들(102)이 전혀 존재하지 않을 수 있다.
관통 홀들(104)은 페그들(102)에 의해 수행되는 것들과 유사한 작업들을 수행할 수 있다(예를 들어, 다른 컴포넌트들과 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)을 연결 및/또는 정렬시킨다). 예를 들어, 일부 실시예들에서, 관통 홀들(104)은 스레딩될 수 있어서, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)을 다른 레이더 컴포넌트들에 연결하기 위해 관통 홀들(104)이 체결구들에 의해 맞물리게 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 4개의 관통 홀들(104)이 있다. 대안적인 실시예들에서, 4개보다 많은 관통 홀들(104), 4개보다 적은 관통 홀들(104)이 존재할 수 있거나, 관통 홀들(104)이 전혀 존재하지 않을 수 있다.
이 실시예에서, 편광-회전 채널(106)은 전자기파들이 편광 회전을 겪는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 컴포넌트이다. 편광-회전 채널(106)의 두께, 및 이에 따른 일부 실시예들에서 전체 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 메인 바디의 두께는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)을 이용하여 편광 회전을 겪을 것으로 예상되는 하나 이상의 파장에 기반하여 정의될 수 있다(예를 들어, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)이 77GHz 전자기파들을 이용하는 레이더 애플리케이션들에서 이용되고 있는 경우, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 두께는 약 3.9mm일 수 있거나, 또는 약 한 파장일 수 있다).
하나 이상의 장착 포인트(예를 들어, 페그들(102) 또는 관통 홀들(104))에 대한 편광-회전 채널(106)의 각도는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)이 전자기파에 대해 동작할 때 얼마나 많은 편광 회전이 발생하는지를 정의할 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 편광-회전 채널(106)은 2개의 페그들(102) 사이의 라인에 대해 45도 각도에 있다. 따라서, 예를 들어 도파관이 페그들(102)과 정렬되면, 편광-회전 채널(106)을 통과하는 전자기파들은 45도의 편광 회전을 겪을 것이다. 다른 각도들(예를 들어, 44도 또는 46도)이 또한 가능하다.
일부 실시예들에서, 편광-회전 채널(106)은 공기 이외의 물질로 채워지거나 부분적으로 채워질 수 있다. 예를 들어, 편광-회전 채널(106) 내부의 공진 파장을 변경하기 위해 편광-회전 채널(106)을 채우는데 유전체가 이용될 수 있고, 이에 의해 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)을 이용하여 편광-회전이 발생할 수 있는 입력 파장 범위를 변경할 수 있다.
또한, 일부 대안적인 실시예들에서, 편광-회전 채널(106)의 형상은 변경될 수 있다. 예를 들어, 편광-회전 채널(106)은 원형 또는 실질적으로 원형일 수 있어, 원형 도파관들과의 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 정렬을 허용한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 편광-회전 채널(106)은 모서리가 둥근 직사각형의 형상을 갖는다. 기하학적으로, 이러한 형상은 주어진 반경의 4개의 동일 원들의 볼록한 껍질을 취하고 제1 측면 길이 및 제2 측면 길이를 갖는 직사각형의 4개의 코너들에 4개의 원들의 중심들을 배치함으로써 획득된 형상으로서 정의될 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른, 편광-회전 오버레이의 단위 셀(100) 및 도파관(202)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 도 2는 도 1에 도시된 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)(페그들(102), 관통 홀들(104) 및 편광-회전 채널(106)을 포함함)은 물론, 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202)을 포함한다. 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202) 및 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 시스템(200)을 형성한다. 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202) 및 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 예를 들어 77GHz의 주파수를 갖는 전자기파들을 수용하는 크기의 피쳐들을 가질 수 있다. 라디오 스펙트럼의 내부 및 외부에 있는 다른 주파수들이 또한 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202) 상의 포트의 긴 단부(예를 들어, 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202)의 길이)는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 페그들(102) 사이의 라인에 평행하게 놓일 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 편광-회전 채널(106)은 이에 따라 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202) 상의 포트의 배향에 대해 45도 각도로 놓일 수 있다(다른 각도들이 또한 가능하다). 이것은 시스템(200)이 직사각형 도파관(202)의 베이스(예를 들어, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)에 대향하는 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202)의 측면 상의 포트)에서의 입력 편광에 대한 각도(예를 들어, 44도와 46도 사이)만큼 회전되는 편광을 갖는 전자기파들을 방사하도록 구성되는 것을 허용할 수 있다. 다른 실시예들에서, 시스템(200)은 편광-회전 채널(106)에서 특정 편광을 갖는 전자기파들을 수신하고, 수용된 전자기 편광의 편광을 44도와 46도 사이의 각도만큼 회전(즉, 전송기가 아니라 수신기로서 동작)시키도록 구성될 수 있다. 어느 한 예시적인 구성에서, 시스템(200)은, 컴포넌트들이 상이한 고유 편광들을 갖는 경우에도, 레이더 시스템의 한 단부(예를 들어, 전송단) 상의 컴포넌트와 레이더 시스템의 제2 단부(예를 들어, 수신단) 상의 컴포넌트 사이의 통신을 허용할 수 있다. 예를 들어, 편광-회전 채널(106)은 2개의 컴포넌트들 사이의 편광 차이에 대응하는 적절한 각도로 튜닝될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202)은 그 대신에 원형 도파관, 타원형 도파관, 또는 직사각형 도파관으로 대체될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 편광-회전 채널(106)은 그 결과 상이한 형상(예를 들어, 원형, 타원형, 또는 직사각형)으로 설계될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 필터링을 통해 특정 편광들 또는 주파수들을 선택하는데 이용될 수 있다. 이러한 필터링 고려사항들은 또한 편광-회전 채널(106) 내에서 이용되는 형상, 크기, 또는 충전 물질에서의 변동들을 초래할 수 있다. 또한 추가 실시예들에서, 편광-회전 채널(106)은 원형 또는 타원형 편광을 갖는 전자기파들을 전송하고 가능하게는 변경하도록 설계될 수 있다.
또한, 편광-회전 오버레이 단위 셀은 직사각형 도파관의 상단에서 정정 조리개로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 직사각형 도파관이 기형이면(예를 들어, 직사각형 도파관의 한 측면이 구부러진다면), 편광-회전 오버레이 단위 셀 내의 편광-회전 채널은 직사각형 도파관의 형상을 보상하는 방식으로 성형될 수 있다.
전술한 바와 같이, 시스템(200)은 예를 들어 레이더 안테나 또는 라디오 통신 시스템의 컴포넌트일 수 있다. 도 2에 도시된 시스템(200)을 위한 다양한 다른 애플리케이션들이 또한 가능하다. 이러한 대안적인 애플리케이션들에서, 예를 들어, 각각의 애플리케이션에서 이용되는 전자기파들에 대응하는 주어진 파장을 고려하기 위해, 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202) 또는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 치수들이 변경될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른, 편광-회전 오버레이의 단위 셀(100) 및 2개의 도파관(202/302)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)일 수 있고, 도파관(202)은 도 2에 도시된 모서리가 둥근 직사각형 도파관(202)일 수 있다. 도 3의 실시예에서, 도파관(202)은 하부 도파관(202)으로 지칭될 수 있고, 도파관(302)은 상부 도파관(302)으로 지칭될 수 있다. 편광-회전 오버레이 단위 셀(100), 하부 직사각형 도파관(202), 및 상부 직사각형 도파관(302)은 함께 시스템(300)을 구성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 하부 직사각형 도파관(202)이 착좌되거나 체결되는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 측면에 대향하는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 측면 상에 착좌되거나 이에 체결된 상부 직사각형 도파관(302)이 추가된 도 2에 도시된 시스템(200)과 유사할 수 있다.
도시된 바와 같이, 시스템(300)은 예를 들어, 하부 직사각형 도파관(202)의 베이스에서의 입력 편광에 대해 90도의 편광 회전을 갖는 전자기파들을 방사하도록 구성될 수 있다. 이러한 배열은 (예를 들어, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)에 대향하는 하부 직사각형 도파관(202)의 측면 상의 포트에서) 입력 전자기파들이 예를 들어, 출력(예를 들어, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)에 대향하는 상부 직사각형 도파관(302)의 측면 상의 포트)에서 수평 TE10 편광으로부터 수직 TE10 편광으로 회전되게 할 수 있다. 입력과 출력 사이의 다른 각도 회전들이 또한 가능하다.
대안적으로, 시스템(300)은 상부 직사각형 도파관(302)의 포트에서 주어진 편광의 전자기파들을 수신하고, 그 후 하부 직사각형 도파관(202)의 베이스에서의 포트로부터 회전된 편광을 갖는 전자기파들을 방출하기 전에 각도(예를 들어, 75도와 105도 사이의 각도)를 통해 전자기파들의 편광을 회전시키는데 이용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상부 도파관(302)은 예를 들어 방사 안테나의 도파관 출력 포트를 나타낼 수 있다. 또한, 하부 도파관(202)은, 예를 들어, 레이더 시스템 내의 전기 회로에 연결된 도파관 안테나 요소를 나타낼 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 상부 도파관(302) 및 하부 도파관(202)은 유사한 형상들 및 크기들일 수 있지만, 서로에 대해 (예를 들어, 88도와 92도 사이의 각도에서의) 배향으로 회전될 수 있다. 또한, 수직축을 중심으로 서로에 대한 회전에 추가하여 또는 대안적으로, 상부 도파관(302) 및 하부 도파관(202) 중 하나 또는 둘 다는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 표면의 평면에 평행하게 놓이는 축에 대해 회전될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 상부 도파관(302) 및 하부 도파관(202)은 상이한 길이들, 폭들, 높이들, 또는 형상들일 수 있다. 도 2에 도시된 시스템(200)과 유사하게, 상부 도파관(302) 및 하부 도파관(202)이 서로 동일한 형상 또는 크기인지 여부에 관계없이, 상부 도파관(302) 및 하부 도파관(202) 중 하나 또는 둘 다는 모서리가 둥근 직사각형 도파관들과 대조적으로 원형, 타원형 또는 직사각형 도파관들일 수 있다. 상부 도파관(302) 및 하부 도파관(202)의 각각의 형상들이 동등하지 않다면, 각각의 도파관들의 치수들은 형상 차이를 수용하도록 변경될 수 있다(예를 들어, 하부 도파관(202)이 모서리가 둥근 직사각형이고, 상부 도파관(302)이 직사각형인 경우, 하부 도파관(202)은 상부 도파관(302)에 의해 수용되는 것들에 대해 등가의 모드들을 수용하기 위해 약간 더 길거나 더 넓을 수 있다). 또 다른 실시예들에서, 상부 도파관(302) 및 하부 도파관(202) 중 하나 또는 둘 다는 다른 컴포넌트들(예를 들어, 포토닉 컴포넌트들 또는 전자 컴포넌트들)에 의해 대체될 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 도파관(202), 편광-회전 오버레이의 단위 셀(100) 및 혼 안테나(404)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 편광-회전 오버레이 단위 셀일 수 있고, 도파관(202)은 도 2 및 도 3에 도시된 도파관(202)일 수 있다. 편광-회전 오버레이 단위 셀(100), 도파관(202), 및 혼 안테나(404)는 함께 시스템(400)을 구성할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 시스템(400)에는 시스템(400)의 다른 컴포넌트들(즉, 도파관(202), 편광-회전 오버레이 단위 셀(100), 및 혼 안테나(404))을 서로 연결하는데 이용되는 2개의 체결 플레이트들(402)이 포함된다. 도시된 바와 같이, 시스템(400)은, 도파관(202)이 체결되는 측면에 대향하는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 측면에 체결된 혼 안테나(404)가 추가되어 있는 도 2에 도시된 시스템(200)과 유사할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)은 체결 플레이트들(402)을 이용하여 혼 안테나(404) 및 도파관(202)에 제거가능하게 연결될 수 있다. 체결 플레이트들(402)은, 예를 들어, 각각 반-영구적 방식으로 혼 안테나(404) 및 도파관(202)에 직접적으로 연결(예를 들어, 혼 안테나(404) 및 도파관(202)에 용접)될 수 있다. 그 후 체결 플레이트들(402)은 예를 들어, 도시된 바와 같이, 볼트들을 이용하여 서로, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100), 또는 둘 다에 부착될 수 있다. 볼트들은 도 1에 도시된 페그들(102)을 대체할 수 있다. 대안적으로, 볼트들은 페그들(102) 내에 정의된 관통 홀들 또는 스레딩된 포트들을 통해 또는 도 1에 도시된 관통 홀들(104)과 같은 하나 이상의 다른 관통 홀을 통해 스레딩될 수 있다. 추가적으로, 시스템(400)은 체결 플레이트들(402)을 서로에 또는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)에 고정하기 위해 너트들, 와셔들 또는 둘 다를 이용할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 시스템(400) 내의 체결 플레이트들(402)의 이용은 불필요할 수 있다. 예를 들어, 혼 안테나(404), 도파관(202), 또는 둘 다는 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)의 일부에 직접 연결(예를 들어, 용접 또는 체결)될 수 있고, 이에 의해 체결 플레이트들(402)을 이용할 필요성을 제거할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 체결 플레이트들(402)은 상이하게(예를 들어, 원형이 아니라 직사각형으로) 성형될 수 있다.
혼 안테나(404)는 도 4에 도시된 시스템(400)의 방사 요소를 나타낸다. 혼 안테나(404)는 도 3에 도시된 상부 도파관(302) 대신에 이용되는 대안적인 방사 요소일 수 있다. 혼 안테나(404)를 이용하는 잠재적인 이점들은 도 3에 도시된 상부 도파관(302)과 같은 대안적인 안테나 방사 요소들과 비교할 때 향상된 지향성, 대역폭 및 정재파비(SWR)를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 혼 안테나(404)는 대안적인 형상(예를 들어, 피라미드형 혼과 대조적으로 부채꼴형 혼, 원뿔형 혼, 지수형 혼, 주름형 혼, 이중 모드 원뿔형 혼, 사선형 혼, 융기형 혼, 격벽형 혼 또는 개구 제한된 혼)을 가질 수 있거나, 상이한 방식으로 크기 조정될 수 있다(예를 들어, 혼 안테나(404)의 출력 포트의 폭 치수는 혼 안테나(404)의 출력 포트의 길이 치수보다 크다). 혼 안테나(404)에 대한 이러한 변화들은, 혼 안테나(404)가 예를 들어, 상이한 편광들에 더 효율적으로 또는 대응하는 상이한 주파수들의 전자기파들을 방사하도록 이루어질 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 도 3 및 도 4에 도시된 것들 외에, 다른 방사 요소들(예를 들어, 보우타이 안테나들 또는 코너 반사기 안테나들)이 또한 가능하다.
혼 안테나(404)는 도 3에 도시된 상부 도파관(302)과 유사하게, 도파관(202)의 베이스에서의 포트에 입력된 편광으로부터 회전된 편광을 갖는 전자기파들을 방사할 수 있다. 예를 들어, 편광은 88도와 92도 사이에서(예를 들어, 대략 수평 TE10 편광으로부터 대략 수직 TE10 편광으로, 또는 그 반대로) 회전될 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 다른 편광-회전 오버레이의 단위 셀(500)을 도시한다. 도 1에 도시된 실시예와 유사하게, 도 5에 도시된 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)은 페그들(502), 관통 홀들(504), 및 편광-회전 채널(506)을 포함한다. 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)은 예를 들어, 그 내부에 정의된 다른 컴포넌트들(예를 들어, 편광-회전 채널(506)) 및/또는 그 위에 정의된 다른 컴포넌트들(예를 들어, 2개의 페그들(502))을 갖는, CNC를 이용하여 제조된 금속 플레이트일 수 있다. 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)은 안테나 또는 레이더 시스템의 컴포넌트일 수 있지만, 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)은 다양한 다른 애플리케이션들에서 이용될 수 있다.
추가의 편광 회전을 허용하기 위해 복수의 편광-회전 오버레이 단위 셀들(500)이 추가로 캐스케이딩될 수 있다. 예를 들어, 각각이 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)과 유사한, 9개의 캐스케이딩된 편광-회전 오버레이 단위 셀들이 각각 서로 캐스케이딩될 수 있다. 9개의 캐스케이딩된 편광-회전 오버레이 단위 셀들 각각은 인접한 편광-회전 오버레이 단위 셀들의 편광-회전 채널들(506)로부터 10도 오프셋된 연속적인 편광-회전 채널들(506)을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 9개의 캐스케이딩된 편광-회전 오버레이 단위 셀들은 입력 전자기파들의 편광을 출력 전자기파들의 편광에 90도만큼 회전시킬 수 있다. 또한, 캐스케이딩된 편광-회전 오버레이 단위 셀들은 편광 변환이 발생할 수 있는 주파수들의 증가된 대역폭을 허용할 수 있다. 예를 들어, 캐스케이딩된 편광-회전 오버레이 단위 셀들의 세트는 (수용된 전자기 주파수들의 면에서) 광대역 편광 회전 디바이스로서 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 디바이스는 예를 들어 "E-대역"(즉, 60-90GHz) 내의 주파수를 갖는 임의의 전자기파를 회전시킬 수 있다.
도 1에 도시된 실시예와 유사하게, 페그들(502)은 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)이 다른 컴포넌트들에 연결되고/되거나 이와 정렬되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 페그들(502)은 도파관들 또는 안테나들(예를 들어, 도 4에 도시된 혼 안테나(404))과 같은 다른 레이더 컴포넌트들 상의 정렬 홀들과 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)을 정렬시킬 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 2개보다 많은 페그들(502), 2개보다 적은 페그들(502)이 존재할 수 있거나, 페그들(502)이 전혀 존재하지 않을 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 실시예와 유사하게, 관통 홀들(504)은 페그들(502)에 의해 수행되는 것들과 유사한 작업들을 수행할 수 있다(예를 들어, 다른 컴포넌트들과 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)을 연결 및/또는 정렬할 수 있다). 예를 들어, 일부 실시예들에서, 관통 홀들(504)은 스레딩될 수 있어서, 관통 홀들(504)이 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)을 다른 레이더 컴포넌트들에 연결하기 위해 체결구들에 의해 맞물리게 할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 관통 홀들(504)이 있다. 대안적인 실시예들에서, 4개보다 많은 관통 홀들(504), 4개보다 적은 관통 홀들(504)이 존재할 수 있거나, 관통 홀들(504)이 전혀 존재하지 않을 수 있다.
이 실시예에서, 편광-회전 채널(506)은 전자기파들이 편광 회전을 겪는 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)의 컴포넌트이다. 편광-회전 채널(506)의 두께, 및 이에 따른 일부 실시예들에서 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)의 메인 바디의 두께는 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)을 이용하여 편광-회전을 겪을 것으로 예상되는 하나 이상의 파장(또는 파장의 분율)에 기반하여 정의될 수 있다(예를 들어, 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)이 77GHz 전자기파들을 이용하는 레이더 애플리케이션들에서 이용되고 있는 경우, 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)의 두께는 약 3.9mm일 수 있거나, 또는 약 한 파장일 수 있다).
하나 이상의 장착 포인트(예를 들어, 페그들(502) 또는 관통 홀들(504))에 대한 편광-회전 채널(506)의 각도는 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)이 전자기파에 동작할 때 얼마나 많은 편광-회전이 발생하는지를 정의할 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 실시예와는 달리, 도 5에 도시된 편광-회전 채널(506)은 2개의 페그들(502) 사이의 라인에 수직인 라인에 대해 10도와 15도 사이에서 회전된다. 다른 각도들이 또한 대안적인 실시예들에서 가능하다. 전술한 바와 같이, 더 작은 각도들은 특히 복수의 편광-회전 오버레이 단위 셀들(500)이 캐스케이딩될 때 편광-회전 채널(506)이 편광을 효과적으로 회전시킬 수 있는 인입 전자기파들의 주파수들의 대역폭을 증가시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 편광-회전 채널(506)은 공기 이외의 물질로 채워지거나 부분적으로 채워질 수 있다. 예를 들어, 편광-회전 채널(506) 내부의 공진 파장을 변경하기 위해 편광-회전 채널(506)을 채우는데 유전체가 이용될 수 있고, 이에 의해 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)을 이용하여 편광 회전이 발생할 수 있는 입력 파장 범위를 변경할 수 있다.
또한, 일부 대안적인 실시예들에서, 편광-회전 채널(506)의 형상은 변경될 수 있다. 예를 들어, 편광-회전 채널(506)은 원형 또는 실질적으로 원형일 수 있어서, 원형 도파관들과의 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)의 정렬을 허용한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 편광-회전 채널(506)은 모서리가 둥근 직사각형의 형상을 갖는다(즉, 이 형상은 실질적으로 직사각형이다). 기하학적으로, 이러한 형상은 주어진 반경의 4개의 동일 원들의 볼록한 껍질을 취하고 제1 측면 길이 및 제2 측면 길이를 갖는 직사각형의 4개의 코너들에 4개의 원들의 중심들을 배치함으로써 획득된 형상으로서 정의될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들은 단일의 원형 편광된 파를 형성하기 위해 2개 이상의 축퇴 모드들에 영향을 줄 수 있다. 이러한 실시예들에서, 선형 편광된 파들만을 입력들로서 수신할 때 오버레이 단위 셀이 원형 편광된 파를 발진 또는 방사하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 이것은 편광-회전 채널의 형상이 낮은 편심성을 갖는 타원, 사다리꼴, 또는 거의 동일한 측면 길이들을 갖는 직사각형인 실시예들에서 발생할 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 다른 편광-회전 오버레이의 단위 셀(500) 및 2개의 도파관들(602/604)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)은 도 5에 도시된 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)일 수 있다. 도 6의 실시예에서, 도파관들(602/604)은 각각 상부 도파관(604) 및 하부 도파관(602)으로 지칭될 수 있다. 편광-회전 오버레이 단위 셀(500), 하부 도파관(602) 및 상부 도파관(604)은 함께 시스템(600)을 구성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(600)은 도 3에 도시된 시스템(300)과 유사할 수 있다. 그러나, 주요 차이는 편광-회전 오버레이 단위 셀(500) 및 하부 도파관(602)에 대한 상부 도파관(604)의 배향이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 도파관(604)은 하부 도파관(602)으로부터 (도 3에 도시된 바와 같은 대략 90도와는 대조적으로) 대략 30도만큼 수직축을 중심으로 각도 오프셋되어 있다. 다른 시스템들 및 도파관들과 관련하여 전술한 바와 같이, 도 6에 도시된 시스템(600)은 편광 회전의 다양한 다른 각도들을 달성하기 위해 여러 번 캐스케이딩될 수 있다(예를 들어, 시스템(600)의 3개의 인스턴스들은 편광을 대략 90도만큼 회전시키도록 캐스케이딩될 수 있다).
전술한 바와 같이, 시스템(600)은, 예를 들어, 하부 직사각형 도파관(602)의 베이스에서의 입력 편광에 대해 30도의 편광 회전을 갖는 전자기파들을 방사하도록 구성될 수 있다. 이러한 배열은, 예를 들어, (예를 들어, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)에 대향하는 하부 도파관(602)의 측면 상의 포트에서의) 입력 전자기파들이 출력(예를 들어, 편광-회전 오버레이 단위 셀(100)에 대향하는 상부 도파관(604)의 측면 상의 포트)에서 하나의 TE10 편광으로부터 다른 TE10 편광으로 회전되게 할 수 있다. 입력과 출력 사이의 다른 각도 회전들이 또한 가능하다.
대안적으로, 시스템(600)은 상부 도파관(604)의 포트에서 주어진 편광의 전자기파들을 수신하고, 그 후 하부 도파관(602)의 베이스 내의 포트로부터 회전된 편광을 갖는 전자기파들을 방출하기 전에 각도(예를 들어, 25도와 35도 사이의 각도)를 통해 전자기파들의 편광을 회전시키는데 이용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상부 도파관(604)은 예를 들어 방사 안테나의 도파관 출력 포트를 나타낼 수 있다. 또한, 하부 도파관(602)은 예를 들어 레이더 시스템 내의 전기 회로 또는 피드 도파관에 연결된 도파관 안테나 요소를 나타낼 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에서, 상부 도파관(604) 및 하부 도파관(602)은 유사한 형상들 및 크기들일 수 있지만, 서로에 대해 (예를 들어, 25도와 35도 사이의 각도에서의) 배향으로 회전될 수 있다. 또한, 수직축을 중심으로 서로에 대한 회전에 추가하여 또는 대안적으로, 상부 도파관(604) 및 하부 도파관(602) 중 하나 또는 둘 다는 편광-회전 오버레이 단위 셀(500)의 표면의 평면에 평행하게 놓이는 축에 대해 회전될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 상부 도파관(604) 및 하부 도파관(602)은 상이한 길이들, 폭들, 높이들 또는 형상들일 수 있다. 추가적으로, 상부 도파관(604)과 하부 도파관(602)이 서로 동일한 형상 또는 크기인지 여부에 관계없이, 상부 도파관(604) 및 하부 도파관(602) 중 하나 또는 둘 다는 모서리가 둥근 직사각형 도파관들과는 대조적으로 원형, 타원형 또는 직사각형 도파관들일 수 있다. 상부 도파관(604) 및 하부 도파관(602)의 각각의 형상들이 등가이지 않은 경우, 각각의 도파관들의 치수들은 형상 차이를 수용하도록 변경될 수 있다(예를 들어, 하부 도파관(602)이 모서리가 둥근 직사각형이고, 상부 도파관(604)이 직사각형인 경우, 하부 도파관(602)은 상부 도파관(604)에 의해 수용되는 것들에 대해 등가의 모드들을 수용하도록 약간 더 길거나 더 넓을 수 있다).
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 편광-회전층(700)을 도시한다. 도 7에 도시된 편광-회전층(700)은 그 내부에 정의된 복수의 편광-회전 채널들(702)을 갖는다. 편광-회전 채널들(702)은 편광-회전 채널들의 어레이를 형성할 수 있다. 각각의 편광-회전 채널들(702)은 도 1에 도시된 편광-회전 채널(106)과 유사할 수 있다. 또한, 편광-회전층(700)은 도 9에 도시된 안테나(900)와 같은 안테나(예를 들어, 레이더 안테나)와 함께 이용되도록 설계될 수 있다.
도시된 바와 같이, 편광-회전 채널들(702)은 편광-회전층(700) 내에서 어레이형 방식으로 정의될 수 있다. 편광-회전 채널들(702)은 또한 예를 들어, 편광-회전층(700)의 배향에 대해 44도와 46도 사이의 각도(예를 들어, 45도)에 있을 수 있다. 다른 각도들이 또한 가능하다. 또한, 도 7에 도시된 실시예는 편광-회전 채널들(702) 각각을 편광-회전층(700)에 대해 유사한 배향을 갖는 것으로 도시하고 있지만, 이것은 반드시 그럴 필요가 없다. 대안적인 실시예들에서, 편광-회전 채널들(702)은 불규칙적으로 배열될 수 있거나 서로 상이한 각도들을 가질 수 있다. 일부 디바이스들 또는 시스템들에서, 편광-회전층(700)을 이용하여 발생할 수 있는 편광 회전은 디바이스/시스템 내의 모든 영역들에 대해 등방성이지 않을 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 편광-회전 채널들(702)은 경기장의 형상을 갖는다. 기하학적으로, 경기장(즉, 직사각형(discorectangle) 또는 타원형(obround))은 한 쌍의 대향 측면들에서 반원들을 갖는 직사각형으로서 정의된다. 그러나, 편광-회전 채널들(702)은 다양한 대안적인 형상들(예를 들어, 타원형, 원형, 모서리가 둥근 직사각형 또는 직사각형) 또는 크기들(예를 들어, 상이한 반경들, 길이들, 폭들 등)을 가질 수 있다. 또한, 편광-회전 채널들(702)은 서로 동일한 크기 또는 형상이 아닐 수 있다. 편광-회전층(700)에 대한 회전의 각도에서와 같이, 편광-회전 채널들(702)은 편광-회전층(700)에 대해 불규칙하게 이격된 다양한 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 또한, 편광-회전층(700)의 두께는 실시예들 사이에서 변할 수 있다. 예를 들어, 편광-회전층(700)의 두께는 편광-회전층(700)이 설계되는 연관된 전자기파들의 반파장과 전파장 사이(예를 들어, 77GHz의 연관된 주파수를 갖는 인입 전자기파들의 편광을 회전시키도록 설계된 편광-회전층(700)에 대해 1.45mm와 3.9mm 사이)에 있을 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 편광-회전층(700)은 필터링을 통해 특정 편광들 또는 주파수들을 선택하는데 이용될 수 있다. 이러한 필터링 고려사항들은 또한 편광-회전 채널들(702) 내에서 이용되는 형상, 크기, 또는 충전 물질에서의 변동들을 초래할 수 있다. 다른 실시예들에서, 편광-회전 채널들(702)은 원형 또는 타원형 편광을 갖는 전자기파들을 전송하고, 가능하게는 변경하도록 설계될 수 있다.
도 8a는 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 안테나의 예시적인 파-방사 더블릿을 도시한다. 예시적인 안테나는 예시적인 실시예들에서 라디오 파들을 방사 또는 수신하는데 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 8a는 예시적인 DOEWG(800)의 단면을 도시한다. DOEWG(800)는 수평 피드(즉, 채널), 수직 피드(즉, 더블릿 넥), 및 파 지향 부재(804)를 포함할 수 있다. 수직 피드는 수평 피드로부터의 에너지를 그 각각이 DOEWG(800)로부터의 전자기파들의 적어도 일부를 방사하도록 구성된 2개의 출력 포트들(802)에 결합하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 포트로부터 가장 먼 DOEWG는 위치(806)에서의 백스톱을 포함할 수 있다. 최종 DOEWG가 간단히 위치(806)에서 개방되기 전에 오는 DOEWG들 및 전자기파들은 그 위치(806)를 통해 후속 DOEWG들로 전파될 수 있다. 예를 들어, 복수의 DOEWG들은 (도 8b에 도시된 바와 같이) 수평 피드가 복수의 DOEWG들에 걸쳐 공통인 직렬로 연결될 수 있다. 도 8a는 방사 요소에 결합하는 전자기 신호의 진폭 및/또는 위상을 튜닝하도록 조정될 수 있는 다양한 파라미터들을 도시한다.
DOEWG(800)와 같은 DOEWG를 튜닝하기 위해, 수직 피드 폭 vfeed_a, 및 스텝(804)의 다양한 치수들(예를 들어, dw, dx 및 dz1)은 DOEWG(800)로부터 방사된 에너지의 상이한 분율들을 달성하도록 튜닝될 수 있다. 스텝(804)은 또한 수평 피드 아래로 수직 피드로 전파하는 전자기파들의 일부를 반사하므로 반사 컴포넌트로서 지칭될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 반사 컴포넌트의 높이 dz1은 네거티브일 수 있다. 즉, 스텝(804)은 수평 피드의 바닥 아래로 연장될 수 있다. 오프셋 피드를 또한 튜닝하는데 유사한 튜닝 메커니즘들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 오프셋 피드는 방사 요소에 관하여 논의된 바와 같이 수직 피드 폭 vfeed_a, 및 스텝의 다양한 치수들(예를 들어, dw, dx 및 dz1) 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, DOEWG(800)의 각각의 출력 포트(802)는 연관된 위상 및 진폭을 가질 수 있다. 각각의 출력 포트(802)에 대해 원하는 위상 및 진폭을 달성하기 위해, 다양한 기하학적 컴포넌트들이 조정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 스텝(반사 컴포넌트)(704)은 수직 피드를 통해 전자기파의 일부를 지향시킬 수 있다. 각각의 DOEWG(800)의 각각의 출력 포트(802)와 연관된 진폭을 조정하기 위해, 각각의 출력 포트(802)와 연관된 높이가 조정될 수 있다. 또한, 각각의 출력 포트(802)와 연관된 높이는 출력 포트(802)의 이 피드 섹션의 높이 또는 깊이일 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 높이 dz2 및 높이 dz3은 2개의 출력 포트들(802)에 대한 진폭을 제어하도록 조정될 수 있다. 도 9의 실시예와 같은 일부 실시예들에서, 2개의 출력 포트들(802)(도 9에서 참조 번호 902로 주어짐)은 이들이 유사하게 성형되고 도파관들로서 기능할 수 있으며 또한 전자기파들을 방사 또는 수신하는 역할을 할 수 있으므로 도파관 안테나 요소들(예를 들어, 도 9에 도시된 도파관 안테나 요소들(902))로서 대신 지칭될 수 있다. 높이 dz2 및 높이 dz3에 대한 조정들은 더블릿 넥(예를 들어, 도 8a의 수직 피드)의 물리적 치수들을 변경할 수 있다. 더블릿 넥은 높이 dz2 및 높이 dz3에 기반하여 치수들을 가질 수 있다. 따라서, 높이 dz2 및 높이 dz3이 다양한 더블릿들에 대해 변경됨에 따라, 더블릿 넥의 치수들(즉, 더블릿 넥의 적어도 하나의 측면의 높이)이 변할 수 있다. 일 예에서, 높이 dz2가 높이 dz3보다 크기 때문에, 높이 dz2와 연관된(즉, 인접하여 위치한) 출력 포트(802)는 높이 dz3과 연관된 출력 포트(802)에 의해 방사된 신호의 진폭보다 큰 진폭으로 방사할 수 있다.
또한, 각각의 출력 포트(802)와 연관된 위상을 조정하기 위해, 각각의 출력 포트(802)에 대해 스텝이 도입될 수 있다. 높이에서의 스텝은 각각의 스텝과 연관된 출력 포트(802)에 의해 방사되는 신호의 위상이 변하게 할 수 있다. 따라서, 각각의 출력 포트(802)와 연관된 높이와 각각의 스텝 모두를 제어함으로써, 출력 포트(802)에 의해 전송되는 신호의 진폭과 위상 모두가 제어될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 스텝들은 업 스텝들 및 다운 스텝들의 조합과 같은 다양한 형태들을 취할 수 있다. 추가적으로, 스텝들의 수는 위상을 제어하기 위해 증가되거나 감소될 수 있다.
기하학적 구조에 대한 전술한 조정들은 또한 도파관에 연결하는 오프셋 피드의 기하학적 구조를 조정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 높이들, 폭들 및 스텝들은 시스템의 방사 특성들을 조정하기 위해 오프셋 피드에 조정되거나 추가될 수 있다. 임피던스 매칭, 위상 제어, 및/또는 진폭 제어는 오프셋 피드의 기하학적 구조를 조정함으로써 구현될 수 있다.
도 8b는 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 안테나(850)의 예시적인 오프셋 피드 도파관 부분(856)을 도시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 도파관(854)은 복수의 방사 요소들(852A-852E로 도시됨) 및 오프셋 피드(856)를 포함할 수 있다. 복수의 방사 요소들이 도 8b에서 더블릿들로서 도시되지만, 다른 방사 구조들이 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 싱글릿들, 및 도파관에 결합될 수 있는 임의의 다른 방사 구조가 또한 이용될 수 있다.
도파관(854)은 도파관(854)의 다양한 방사 요소들(852A-E)로 전자기 전력을 지향시키도록 구성된 다양한 형상들 및 구조들을 포함할 수 있다. 도파관(854)을 통해 전파하는 전자기파들의 일부는 다양한 함몰된 파 지향 부재 및 융기된 파 지향 부재들에 의해 분할되고 지향될 수 있다. 도 8b에 도시된 파 지향 부재들의 패턴은 파 지향 부재들에 대한 일 예이다. 특정 구현에 기반하여, 파 지향 부재들은 상이한 크기들, 형상들, 및 위치들을 가질 수 있다. 추가적으로, 도파관은 도파관 단부들(860A 및 860B)이 튜닝된 단락들이 되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 도파관들의 단부들의 기하학적 구조는 도파관 단부들(860A 및 860B)이 튜닝된 단락들로서 동작하도록 조정될 수 있다.
도파관(854)의 각각의 방사 요소들(852A-E) 중 하나의 각각의 접합에서, 이러한 접합은 양 방향 전력 분할기로 고려될 수 있다. 전자기 전력의 백분율은 각각의 방사 요소들(852A-E)의 넥에 결합될 수 있고, 나머지 전자기 전력은 도파관 아래로 계속 전파될 수 있다. 각각의 방사 요소(852A-E)의 다양한 파라미터들(예를 들어, 넥 폭, 높이들 및 스텝들)을 조정함으로써, 전자기 전력의 각각의 백분율이 제어될 수 있다. 따라서, 각각의 방사 요소(852A-E)의 기하학적 구조는 원하는 전력 테이퍼를 달성하도록 제어될 수 있다. 따라서, 각각의 방사 요소(852A-E) 및 오프셋 피드 각각의 기하학적 구조를 조정함으로써, 각각의 도파관 및 그 연관된 방사 요소들에 대한 원하는 전력 테이퍼가 달성될 수 있다.
전자기 에너지는 도파관 피드(856)를 통해 도파관(854) 내로 주입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관 피드(856)는 바닥 금속층 내의 포트(예를 들어, 관통 홀)일 수 있다. 전자기 신호는 안테나 유닛의 외부로부터 도파관 피드(856)를 통해 도파관(854) 내로 결합될 수 있다. 전자기 신호는 안테나 유닛 외부에 위치된 컴포넌트, 예컨대 인쇄 회로 기판, 다른 도파관, 또는 다른 신호 소스로부터 올 수 있다. 일부 예들에서, 도파관 피드(856)는 (도 9 및 도 10에 도시된 것과 같은) 도파관들의 다른 분할 네트워크에 결합될 수 있다.
일부 예들에서, 본 시스템은 2개의 모드 중 하나에서 동작할 수 있다. 제1 모드에서, 시스템은 전송을 위해 소스로부터 전자기 에너지를 수신할 수 있다(즉, 시스템은 전송 안테나로서 동작할 수 있다). 제2 모드에서, 시스템은 처리를 위해 시스템의 외부로부터 전자기 에너지를 수신할 수 있다(즉, 시스템은 수신 안테나로서 동작할 수 있다). 제1 모드에서, 시스템은 도파관 피드에서 전자기 에너지를 수신하고, 복수의 방사 요소들에 의한 전송을 위해 전자기 에너지를 분할하고, 방사 요소들에 의해 분할된 전자기 에너지를 방사시킬 수 있다. 제2 모드에서, 시스템은 복수의 방사 요소들에서 전자기 에너지를 수신하고, 수신된 전자기 에너지를 결합하고, 추가 처리를 위해 시스템으로부터의 결합된 전자기 에너지를 결합할 수 있다.
도파관 채널들, 도파관 채널들의 부분들, 도파관 채널들의 측면들, 파 지향 부재들 등의 다른 형상들 및 치수들이 또한 가능하다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예들에서, 도파관 채널들의 직사각형 형상은 제조하기에 매우 편리할 수 있지만, 알려지거나 아직 알려져 있지 않은 다른 방법들이 동일하거나 훨씬 더 큰 편리함으로 도파관 채널들을 제조하도록 구현될 수 있다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이를 도시한다. 도 9에 도시된 대응하는 피드 도파관들뿐만 아니라, 도파관 안테나 요소들(902)의 크기 및 형상은, 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이가 동작하도록 설계되어 있는 주어진 전자기 주파수(예를 들어, 77GHz) 및/또는 편광(예를 들어, 수평 TE10 편광)에 대응할 수 있다. 도시된 다른 컴포넌트들과 함께, 도파관 안테나 요소들(902)은 안테나 시스템(900)의 일부일 수 있다. 도파관 안테나 요소들(902)은 도 9에 도시된 바와 같이 어레이로 배열될 수 있다. 또한, 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이는 도 8에 도시된 바와 같이 개별 안테나들(850)의 그룹으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 도 9에 도시된 실시예는 도 8에 도시된 안테나(850)의 6개의 인스턴스들을 포함하여, 도파관 안테나 요소들(902)의 6×10 어레이를 낳는다. 다른 수들의 도파관 안테나 요소들(902) 및/또는 안테나들(850)이 또한 가능하다. 안테나 시스템(900)은 예를 들어 레이더 또는 라디오 통신 시스템의 전송단 및/또는 수신단 상에 있을 수 있다. 또한, 안테나 시스템(900)의 2개의 인스턴스들은 전송/수신 시스템(예를 들어, 라디오 통신 시스템)을 형성하도록 서로 함께 이용될 수 있다. 또한, 안테나 시스템(900)은 TE10 도파관 모드에서 전자기파들을 방사 및/또는 수신하도록 설계될 수 있다.
도 9에 도시된 안테나들(850)의 그룹으로 배열된 도파관 안테나 요소들(902) 외에도, 안테나 시스템(900)은 위상 조정부(910) 및 도파관 입력부(912)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관 입력부(912)는 전자기 소스(예를 들어, 레이더 소스)에 연결될 수 있다. 위상 조정부(910)는 예를 들어 도파관 입력부(912)에 입력된 전자기파들과 연관된 위상을 조정할 수 있다. 이것은 적절한 위상이 신호를 전송할 때 도파관 안테나 요소들(902) 각각에 분배되게 할 수 있다. 또한, 위상 조정부(910)는 안테나(850)의 복수의 인스턴스들과 연관된 복수의 피드 도파관들 중에서 인입 전자기파의 전력을 분할하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전술한 바와 같이, 안테나 시스템(900)은 공통 도파관 입력부(912)에 연결되는 일련의 독립 안테나들(850)을 포함할 수 있다. 안테나들(850)은, 독립 안테나들(850) 대신에, 도 9에 도시된 바와 같이 단일 안테나 유닛으로서 기능할 수 있다. 안테나 시스템(900)이 독립 안테나들 또는 단일 안테나 유닛으로 설명되는지에 관계없이, 도파관 안테나 요소들(902)은 전자기파들을 방사하고/하거나 전자기파들을 수신하는 역할을 할 수 있다. 방사 및/또는 수신된 전자기파들은 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 대응하는 도파관들의 수평 및 수직 피드들 아래로 전송될 수 있다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이 및 편광-회전층(700)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이는 산업 표준(예를 들어, 자동차 산업 표준)에 따라 설계될 수 있고, 편광-회전층(700)은 그 산업 표준을 수용하는 방식으로 설계될 수 있다. 대안적으로, 도파관 안테나 요소들(902) 및 대응하는 편광-회전층(700)의 어레이는 하나 이상의 특정 애플리케이션을 위해 설계될 수 있다. 집합적으로, 도파관 안테나 요소들(902) 및 편광-회전층(700)의 어레이는 안테나(1000)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 10에 도시된 실시예에서와 같이, 안테나(1000)는 도 9에 도시된 위상 조정부(910) 및/또는 도파관 입력부(912)를 추가로 포함할 수 있다. 도 10의 예시적인 실시예에서, 편광-회전층(700)의 두께는 안테나(1000)가 전송 또는 수신하도록 설계되었던 전자기파들의 파장 두께(예를 들어, 1/4파장과 전파장 사이)보다 작을 수 있다. 다른 두께들이 또한 가능하다. 또한, 안테나(1000)는 TE10 도파관 모드에서 전자기파들을 방사 또는 수신하도록 설계될 수 있다.
도 10에 도시된 실시예에서, 편광-회전층(700) 내에 정의된 편광-회전 채널들(702)은 도파관 안테나 요소들(902)에 의해 방출된 편광을 회전시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 안테나(1000)에 의해 방사되는 전자기파들은 도파관 안테나 요소들(902)에 의해 출력되는 편광에 대해 회전되는 편광일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로(예를 들어, 안테나(1000)가 레이더 시스템 또는 라디오 통신 시스템 내의 수신기로서 동작하는 경우), 편광-회전층(700) 내에 정의된 편광-회전 채널들(702)은 전자기파를 도파관 안테나 요소들(902)에 전송하기 전에 수신된 전자기파와 연관된 편광을 회전시키는 역할을 할 수 있다. 일부 레이더 시스템들에서, 예를 들어, 전송기는 도 10에 도시된 안테나(1000)와 같이 구성될 수 있다. 이러한 전송기는 도 10에 도시된 안테나(1000)와 같이 또한 구성된 수신기와 통신할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 위에 설명된 경우들 중 어느 하나(즉, 안테나(1000)가 전송기 또는 수신기로서 동작하고 있는지 여부)에서, 편광-회전 채널들(702)에 의해 방사되거나 수용되는 편광은 도파관 안테나 요소들(902)에 대하여 각도를 이룬다. 이 대응하는 각도는 예를 들어 44도와 46도 사이(예를 들어, 45도)일 수 있다. 다양한 대안적인 각도들이 또한 다양한 실시예들에서 이용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 편광-회전 채널들(702)은 모두 도파관 안테나 요소들(902)에 대해 동일한 각도로 배치될 필요는 없다. 이것은 대응하는 안테나가 예를 들어 다양한 편광들을 갖는 전자기파들을 방사 및 수신할 수 있게 한다. 또 다른 실시예들에서, 편광-회전 채널들(702)은 서로 모두 동일한 크기 및 형상일 필요는 없다. 이것은 예를 들어 대응하는 안테나가 다양한 편광들(예를 들어, 편광-회전 채널들(702)이 경기장 형상보다는 원형이었던 경우) 및/또는 다양한 주파수들(예를 들어, 편광-회전 채널들(702)이 상이한 주파수들에서 공진하도록 크기 조정되었던 경우)을 갖는 전자기파들을 방사 및 수신할 수 있게 한다. 또한, 하나 이상의 편광-회전 채널(702)은 물질(예를 들어, 유전체 물질)로 채워질 수 있고, 이에 의해, 대응하는 편광-회전 채널(702)을 통해 전파할 수 있는 연관된 전자기파들의 특성들(예를 들어, 공진 주파수) 중 하나 이상을 추가로 변경할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 2개 이상의 편광-회전층들(700)이 도파관 안테나 요소들(902)의 상단에 캐스케이딩될 수 있다. 복수의 편광-회전층들(700)이 도파관 안테나 요소들(902)의 상단에 캐스케이딩된 경우, 대응하는 편광-회전 채널들(702)은 전자기파들이 대응하는 안테나에 의해 방사 또는 수신될 수 있는 증가된 주파수 대역폭을 제공할 수 있다. 또한, 복수의 편광-회전층들(700)을 캐스케이딩하는 것은 방사되거나 수신된 편광의 각도가 도 10에 도시된 각도보다 더 크거나 더 작게되도록 할 수 있다. 예를 들어, 대안적인 안테나는 2개의 캐스케이딩된 편광-회전층들을 가질 수 있다. 제1 층은 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이에 대해 20도와 25도 사이의 각도에 있을 수 있고, 제2 층은 제1 층에 대해 20도와 25도 사이에 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 전자기파들을 겪은 편광 회전의 각도(즉, 45도)는 도 11의 실시예에서와 동일할 것이지만, 대역폭은 증가될 수 있다.
도 10에 도시된 안테나(1000)의 설계는 또한 2개의 개별 안테나들 사이의 간섭을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 레이더 시스템은 유사한 설계들을 갖는 2개의 안테나들을 이용할 수 있지만, 하나의 안테나의 편광-회전층 내의 편광-회전 채널들은 다른 안테나의 편광-회전층 내의 편광-회전 채널들에 직교하는 각도로 회전된다. 대안적인 예에서, 2개의 개별 안테나들은 (예를 들어, 안테나들이 반대 방향들로 이동하는 차량들 상에서 동일 배향으로 장착된 경우) 서로 평행한 각도로 배향되지만 서로 마주하는 편광-회전 채널들을 갖는 편광-회전층들을 가질 수 있다. 위 방법들 중 어느 하나는 2개의 안테나들이 직교 편광들을 이용하기 때문에 간섭을 감소시킬 수 있다. 따라서, 2개의 안테나들 사이에서 교차 폴 격리가 발생할 수 있다. 예를 들어, 하나의 안테나에 의해 출력되는 신호는 다른 안테나의 편광-회전층을 통해 전송될 때 40dB(데시벨)만큼 감쇠될 수 있다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이, 편광-회전층(700) 및 도파관 출력 포트들(1102)의 어레이를 도시한다. 도시된 바와 같이, 도 11에 도시된 실시예는 도파관 출력 포트들(1102)의 어레이가 추가된 도 10에 도시된 실시예와 유사할 수 있다. 위상 조정부(910) 및 도파관 입력부(912)에 더하여, 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이, 편광-회전층(700), 및 도파관 출력 포트들(1102)의 어레이는 안테나(1100)를 형성할 수 있다. 또한, 안테나(1100)는 TE10 도파관 모드에서 전자기파들을 방사 또는 수신하도록 설계될 수 있다.
안테나(1100)는 다양한 목적들(예를 들어, 레이더 또는 라디오 통신을 이용한 자율 차량 내의 내비게이션)을 위한 전자기파들(예를 들어, 라디오 파들)을 전송 및/또는 수신하는데 이용될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 안테나(1100)는 더 많거나 더 적은 수의 도파관 안테나 요소들(902), 도파관 출력 포트들(1102) 및/또는 편광-회전 채널들(702)을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 안테나(1100)는 위상 조정부(910) 또는 도파관 입력부(912)를 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 개별 도파관 안테나 요소들(902) 중 하나 이상은 위상 조정부(910) 및 도파관 입력부(912)에 연결된 피드 도파관들이 아니라 포토닉 또는 전자 소스(들)에 의해 공급될 수 있다.
도 11의 실시예에서, 도파관 안테나 요소들(902)은 예를 들어 전자기파들을 출력할 수 있다. 그 다음에, 이러한 전자기파들은 편광-회전 채널들(702)로 전파될 수 있다. 그 다음에, 편광-회전 채널들(702)은 연관된 전자기파들의 편광을 정의된 각도(예를 들어, 45도)만큼 회전시키는 역할을 할 수 있다. 이제, 중간 편광을 갖는 전자기파들이 그 후 도파관 출력 포트들(1102)에 전송될 수 있다. 도파관 출력 포트들(1102)은 편광-회전 채널들(702)로부터 도파관 출력 포트들(1102)로 전송되는 임의의 소산파들이 도파관 출력 포트들(1102)의 단부에 위치된 방사 포트들에 도달하기 전에 충분히 감쇠되는 것을 보장하기에 충분한 길이로 설계될 수 있다. 도파관 출력 포트들(1102)에 진입시, 전자기파들은 다른 편광 회전(예를 들어, 추가적인 45도만큼)을 겪을 수 있다. 그 다음에, 이제 도파관 안테나 요소들(902)에 대해 주어진 각도만큼 회전된 편광(예를 들어, 45도 또는 90도만큼 회전된 편광; 이에 따라 출력 편광에 직교하는 입력 편광)을 갖는 연관된 전자기파들은 도파관 출력 포트들(1102)을 빠져나갈 때 환경에 방사될 수 있다. 이 프로세스는 또한 동일한 안테나(1100)를 이용하여 전자기파들을 수신하기 위해 의사-인버스(pseudo-inverse)에서 발생할 수 있다(즉, 전자기파들은 도파관 출력 포트들(1102)에 의해 수신되고, 편광은 편광-회전 채널들(702)에 진입시 회전되고, 편광은 도파관 안테나 요소들(902)에 진입시 다시 회전되고, 이어서 전자기파들은 편광이 두 번 회전되어 안테나에 부착된 하나 이상의 디바이스로 전송된다).
일부 실시예들에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 어레이 내의 도파관 안테나 요소들(902)의 수, 편광-회전층(700) 내에 정의된 편광-회전 채널들(702)의 수, 및 어레이 내의 도파관 출력 포트들(1102)의 수는 모두 동일할 것이다. 대안적인 실시예들에서, 편광-회전 채널들(702)보다 더 많거나 더 적은 도파관 출력 포트들(1102)이 존재할 수 있으며, 이는 차례로 도파관 안테나 요소들(902)의 수보다 더 많거나 더 적을 수 있다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 도파관 출력 포트들(1102)의 어레이의 배열은 편광-회전 채널들(702)의 배열에 대응하지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 도파관 출력 포트들(1102)의 어레이는 편광-회전 채널들(702)의 간격과는 불규칙하게 또는 상이하게 이격될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 도파관 출력 포트들(1102) 각각은 아래에 있는 편광-회전 채널(702)에 대해 동일한 양만큼(예를 들어, 44도와 46도 사이) 회전된다. 또한, 편광-회전 채널들(702) 각각은 아래에 있는 도파관 안테나 요소(902)에 대해 동일한 양만큼(예를 들어, 44도와 46도 사이) 회전된다. 이와 같이, 도 11의 안테나(1100)에서, 도파관 출력 포트들(1102) 각각은 아래에 있는 도파관 안테나 요소들(902)에 대해 동일한 양만큼(예를 들어, 88도와 92도 사이) 회전된다. 도 11에 도시된 것들 이외의 다른 각도들이 또한 가능하다. 예를 들어, 편광-회전 채널들(702)과 도파관 안테나 요소들(902) 사이의 각도는 15도일 수 있고, 편광-회전 채널들(702)과 도파관 출력 포트들(1102) 사이의 각도는 15도일 수 있어서, 30도의 도파관 출력 포트들(1102)과 도파관 안테나 요소들(902) 사이의 각도를 야기한다.
대안적인 실시예들에서, 편광-회전 채널들(702) 및/또는 도파관 안테나 요소들(902)에 대한 도파관 출력 포트들(1102)의 회전은 도파관 출력 포트들 사이에서 변할 수 있다(예를 들어, 하나의 도파관 출력 포트는 아래에 있는 도파관 안테나 요소에 대해 75도 회전되고, 다른 하나는 아래에 있는 도파관 안테나 요소에 대해 90도 회전된다). 이러한 변동은 예를 들어 안테나(1100)에 의해 방출되는 복수의 편광 각도들에 남겨질 수 있다. 또한, 이러한 각도들에서의 변동은 어레이 내의 도파관 출력 포트들의 대응하는 배열 또는 다양한 도파관 출력 포트들의 대응하는 크기/형상이 이러한 차이들을 수용하도록 변경되게 할 수 있다.
추가적으로, 전술한 바와 같이, 도파관 안내 출력 포트들(1102) 중 하나 이상은 추가적으로 또는 대안적으로 (편광-회전층(700)의 평면 표면에 수직인 수직축을 중심으로 회전되는 것과 대조적으로) 편광-회전층(700)의 평면 표면에 평행한 축을 중심으로 회전될 수 있다. 이것은 예를 들어 안테나(1100)의 방향성을 허용할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 도파관 출력 포트들(1102)은 모서리가 둥근 직사각형으로 성형된다. 또한, 도 11에 도시된 출력 포트들(1102)과 연관된 치수들은 안테나(1100)에 의해 전송 및/또는 수신될 전자기파들의 특정 파장들(예를 들어, 77GHz의 주파수를 갖는 전자기파들과 연관된 파장들)에 대응할 수 있다. 그러나, 도파관 출력 포트들(1102) 중 하나 이상은 대안적으로 성형되고/되거나 크기 조정된 출력 포트들(예를 들어, 혼 안테나 또는 실질적으로 원형의 도파관)에 의해 대체될 수 있다. 또한, 도파관 출력 포트들(1102)은 추가적으로 또는 대안적으로 공기 이외의 물질(예를 들어, 유전체 물질)로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 이들 인자들 중 임의의 것(예를 들어, 도파관 출력 포트들(1102)의 형상, 크기 또는 충전)뿐만 아니라 다른 인자들은 안테나(1100)와 연관된 필터링 특성들을 높이거나 줄일 수 있다. 예를 들어, 도파관 출력 포트들(1102) 중 하나 이상이 유전체로 채워진 경우, 각각의 도파관 출력 포트(들)(1102)와 연관된 공진 파장이 변경될 수 있고, 이에 따라 각각의 도파관 출력 포트(들)(1102)를 통한 특정 파장들의 전송을 높이거나 줄일 수 있다.
유사하게 전술한 바와 같이, 도파관 출력 포트(1102) 어레이들의 복수의 층들이 캐스케이딩될 수 있다. 이것은 예를 들어 안테나(1102)와 효과적으로 이용될 수 있는 주파수들의 대역폭을 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 캐스케이딩은 도파관 출력 포트들(1102)과 도파관 안테나 요소들(902) 사이의 각도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 도파관 출력 포트(1102) 어레이 층들에 선행하는 편광-회전층들(700)의 교번 층들은 유사한 효과들을 달성하도록 캐스케이딩될 수 있다. 예를 들어, 대안적인 안테나 설계는 도파관 안테나 요소들의 어레이, 후속하여 2개의 편광-회전층들, 이어서 도파관 출력 포트들의 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 설계에서, 추가적인 편광 회전을 수행하는 각각의 연속적인 층 사이에 각도가 존재할 수 있다(예를 들어, 제1 편광-회전층 내의 편광-회전 채널들은 도파관 안테나 요소들의 어레이에 대해 각도, 예를 들어 25도 내지 35도에 있고, 제2 편광-회전층 내의 편광-회전 채널들은 제1 편광-회전층 내의 편광-회전 채널들에 대해 다른 각도, 예를 들어 25도 내지 35도에 있고, 도파관 출력 포트들의 어레이는 제2 편광-회전층 내의 편광-회전 채널들에 대해 또 다른 각도, 예를 들어 25도 내지 35도에 있다). 또한, 이러한 캐스케이딩된 층들 내의 도파관 출력 포트들(1102) 및/또는 편광-회전 채널들(702)의 각도들, 크기들, 형상들, 분포들, 또는 수들은 층마다 달라질 수 있다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따라 전자기파들을 방사하는 방법(1200)을 도시한다. 이 방법(1200)은 일부 예시적인 실시예들에서, 도 11에 도시된 안테나(1100)를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 이 방법(1200)은 일부 실시예들에서 (방사와는 대조적으로) 전자기파들을 수신하도록 의사-인버스적으로 수행될 수 있다. 이 방법(1200)은 예를 들어 자율 차량 상에 장착된 레이더 시스템을 이용하여 자율 차량의 내비게이션을 돕도록 수행될 수 있다. 대안적으로, 이 방법(1200)은 라디오 통신 기술들을 이용하여 통신하도록 수행될 수 있다.
블록(1202)에서, 이 방법(1200)은 제1 어레이에서 복수의 도파관 안테나 요소들로부터 제1 편광을 갖는 전자기파들을 방출하는 단계를 포함한다. 제1 어레이에서의 도파관 안테나 요소들은 예를 들어 도 9에 도시된 도파관 안테나 요소들(902)의 어레이와 유사할 수 있다.
블록(1204)에서, 이 방법(1200)은 도파관 안테나 요소들과 제2 어레이로 배열된 복수의 도파관 출력 포트들 사이에 배치된 편광-회전층 내에 정의된 채널들에 의해, 제1 편광을 갖는 전자기파들을 수신하는 단계를 포함한다. 채널들은 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향될 수 있다. 제1 각도는 예를 들어 44도와 46도 사이(예를 들어, 45도)일 수 있다. 또한, 편광-회전층 및 채널들은 예를 들어 도 7에 각각 도시된 편광-회전층(700) 및 편광-회전 채널들(702)일 수 있다. 또한, 도파관 출력 포트들은 예를 들어 도 11에 도시된 도파관 출력 포트들(1102)일 수 있다.
블록(1206)에서, 이 방법(1200)은 편광-회전층 내에 정의된 채널들에 의해, 중간 편광을 갖는 전자기파들을 전송하는 단계를 포함한다.
블록(1208)에서, 이 방법(1200)은 도파관 출력 포트들에 의해, 중간 편광을 갖는 전자기파들을 수신하는 단계를 포함한다. 도파관 출력 포트들은 채널들에 대해 제2 각도로 배향될 수 있다. 제2 각도는 예를 들어 44도와 46도 사이(예를 들어, 45도)일 수 있다.
블록(1210)에서, 이 방법(1200)은 도파관 출력 포트들에 의해, 제2 편광을 갖는 전자기파들을 방사하는 단계를 포함한다. 제2 편광은 제1 편광과 상이할 수 있다. 제2 편광은 또한 중간 편광과 상이할 수 있다. 또한, 제1 편광은 중간 편광과 상이할 수 있다. 제1 편광, 중간 편광 및 제2 편광은, 각각 수평 TE10 편광, 수평과 수직 사이의 45도 각도에서의 TE10 편광, 및 수직 TE10 편광일 수 있다.
도파관 채널들, 도파관 채널들의 부분들, 도파관 채널들의 측면들, 파 지향 부재들 등의 다른 형상들 및 치수들이 또한 가능하다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예들에서, 도파관 채널들의 직사각형 형상 또는 모서리가 둥근 직사각형 형상이 제조하기에 매우 편리할 수 있지만, 알려지거나 아직 알려지지 않은 다른 방법들이 동일하거나 훨씬 더 큰 편리함으로 도파관 채널들을 제조하도록 구현될 수 있다.
또한, 도면들에 도시된 다양한 요소들의 다른 레이아웃들, 배열들, 양들 또는 크기들이 또한 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 안테나 또는 안테나 시스템의 주어진 애플리케이션은 도면들에 도시된 편광-회전 오버레이 단위 셀들의 다양한 기계 가공된 부분들 및/또는 본 명세서에서 설명되는 안테나(들) 및 안테나 시스템(들)의 다른 기계 가공된(또는 비-기계 가공된) 부분들/컴포넌트들에 대한 적절한 치수들 및 크기들(예를 들어, 채널 크기, 금속층 두께 등)을 결정할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 일부 예시적인 레이더 시스템들은 밀리미터 전자기파 길이에 대응하는 77GHz의 전자기파 주파수에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이 주파수에서, 장치의 채널들, 포트들 등은 77GHz 주파수에 적합한 주어진 치수들일 수 있다. 다른 예시적인 안테나들 및 안테나 애플리케이션들이 또한 가능하다.
또한, 단어 "안테나"는 전자기 스펙트럼의 라디오 주파수들 내에서만의 전자기파들을 포함하는 애플리케이션들로 제한되지 않아야 한다. 용어 "안테나"는 본 명세서에서 임의의 전자기파를 전송 및/또는 수신할 수 있는 디바이스를 설명하기 위해 광범위하게 사용된다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 임의의 안테나 또는 안테나들의 임의의 컴포넌트들은 광학 광을 전송 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 임의의 안테나 또는 안테나들의 임의의 컴포넌트들은 광학 소스들(예를 들어, 광학 섬유들 또는 광학 레이저들)에 의해 공급될 수 있다. 이러한 예시적인 안테나들은 예를 들어 컴퓨팅 디바이스들 내의 광학 상호연결들로서 이용될 수 있다. 또한, 이러한 안테나들 내의 컴포넌트들의 대응하는 형상들 및 치수들은 파장에 따라 변할 수 있다(예를 들어, 광학 실시예들에서 이용되는 컴포넌트들은 라디오 실시예들에서의 밀리미터 피쳐 크기들과는 대조적으로 수백 나노미터 스케일의 피쳐 크기들을 가질 수 있다).
본 명세서에서 설명된 배열들은 단지 예시의 목적들을 위한 것임을 이해해야 한다. 이와 같이, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 다른 배열들 및 다른 요소들(예를 들어, 기계들, 장치들, 인터페이스들, 기능들, 순서들, 및 기능들의 그룹화 등)이 대신 이용될 수 있고, 일부 요소들은 원하는 결과들에 따라 모두 생략될 수 있다는 것을 알 것이다. 또한, 설명되는 요소들 중 다수는 이산 또는 분산된 컴포넌트들로서 또는 다른 컴포넌트들과 함께, 임의의 적절한 조합 및 위치에서 구현될 수 있는 기능적 엔티티들이다.
다양한 양태들 및 실시예들이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 양태들 및 실시예들이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태들 및 실시예들은 제한하려는 것이 아니라 예시를 위한 것이며, 그 범위는 이하의 청구항들에 의해 나타내진다.

Claims (20)

  1. 안테나로서,
    제1 편광으로 동작하도록 구성되고 제1 어레이로 배열된 복수의 도파관 안테나 요소들;
    제2 편광으로 동작하도록 구성되고 제2 어레이로 배열된 복수의 도파관 출력 포트들 - 상기 제2 편광은 상기 제1 편광과 상이함 -; 및
    채널들이 그 내부에 정의되어 있는 편광-회전층
    을 포함하며,
    상기 편광-회전층은 상기 도파관 안테나 요소들과 상기 도파관 출력 포트들 사이에 배치되고,
    상기 채널들은 상기 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향되고, 상기 도파관 출력 포트들에 대해 제2 각도로 배향되고,
    상기 채널들은 상기 제1 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제1 중간 편광을 갖는 출력 전자기파들을 전송하도록 구성되며,
    상기 도파관 출력 포트들은 입력 전자기파들을 수신하고, 상기 제2 편광을 갖는 전자기파들을 방사하도록 구성되는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도파관 안테나 요소들 및 상기 도파관 출력 포트들은 형상이 실질적으로 직사각형인 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도파관 안테나 요소들 및 상기 도파관 출력 포트들은 형상이 실질적으로 원형인 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 채널들은 모서리가 둥근 직사각형들로서 성형되는 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광은 상기 제2 편광에 직교하는 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 각도는 44도와 46도 사이에 있고, 상기 제2 각도는 44도와 46도 사이에 있는 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 편광-회전층의 두께는 상기 제1 편광을 갖는 상기 입력 전자기파들의 반파장과 전파장 사이에 있는 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 채널들은 유전체 물질로 채워지는 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    2차 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 2차 편광-회전층을 더 포함하고,
    상기 2차 편광-회전층은 상기 편광-회전층과 상기 도파관 출력 포트들 사이에 배치되고,
    상기 2차 채널들은 상기 도파관 안테나 요소들에 대해 제3 각도로 배향되고, 상기 도파관 출력 포트들에 대해 제4 각도로 배향되고,
    상기 2차 채널들은 상기 제1 중간 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제2 중간 편광을 갖는 출력 전자기파들을 전송하도록 구성되며,
    상기 제1 중간 편광은 상기 제2 중간 편광과 상이한 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    레이더 안테나와 연관된 이용가능한 주파수들의 대역폭은 77GHz 대역 내에 있는 안테나.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 각도는 25도와 35도 사이에 있고, 상기 제2 각도는 50도와 70도 사이에 있고, 상기 제3 각도는 50도와 70도 사이에 있으며, 상기 제4 각도는 25도와 35도 사이에 있는 안테나.
  12. 레이더 시스템으로서,
    전송기; 및
    수신기를 포함하며,
    상기 전송기는,
    제1 편광으로 동작하도록 구성되고 제1 어레이로 배열된 복수의 제1 도파관 안테나 요소들과,
    제1 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 제1 편광-회전층을 포함하고,
    상기 제1 편광-회전층은 상기 제1 도파관 안테나 요소들에 인접하여 배치되고,
    상기 제1 채널들은 상기 제1 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향되고,
    상기 제1 채널들은 상기 제1 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제2 편광을 갖는 출력 전자기파들을 전송하도록 구성되며,
    상기 수신기는,
    상기 제1 편광으로 동작하도록 구성되고 제2 어레이로 배열된 복수의 제2 도파관 안테나 요소들과,
    제2 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 제2 편광-회전층을 포함하고,
    상기 제2 편광-회전층은 상기 제2 도파관 안테나 요소들에 인접하여 배치되고,
    상기 제2 채널들은 상기 제2 도파관 안테나 요소들에 대해 상기 제1 각도로 배향되며,
    상기 제2 채널들은 상기 제2 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 상기 제1 편광을 갖는 출력 전자기파들을 상기 제2 도파관 안테나 요소들로 전송하도록 구성되는 레이더 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전송기는,
    제3 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 제3 편광-회전층을 더 포함하고,
    상기 제3 편광-회전층은 상기 제1 편광-회전층에 인접하여 배치되고,
    상기 제3 채널들은 상기 제1 채널들에 대해 제2 각도로 배향되고,
    상기 제3 채널들은 상기 제2 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 제3 편광을 갖는 출력 전자기파들을 전송하도록 구성되며,
    상기 수신기는,
    제4 채널들이 그 내부에 정의되어 있는 제4 편광-회전층을 더 포함하고,
    상기 제4 편광-회전층은 상기 제2 편광-회전층에 인접하여 배치되고,
    상기 제4 채널들은 상기 제2 채널들에 대해 상기 제2 각도로 배향되며,
    상기 제4 채널들은 상기 제3 편광을 갖는 입력 전자기파들을 수신하고, 상기 제2 편광을 갖는 출력 전자기파들을 상기 제2 채널들로 전송하도록 구성되는 레이더 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 각도는 20도와 25도 사이에 있고, 상기 제2 각도는 20도와 25도 사이에 있는 레이더 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 레이더 시스템은 내비게이션을 위해 자율 차량에 의해 이용되도록 구성되는 레이더 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 채널들 및 상기 제2 채널들은 모서리가 둥근 직사각형들로서 성형되는 레이더 시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 각도는 44도와 46도 사이에 있는 레이더 시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 편광-회전층의 두께는 상기 제1 편광을 갖는 상기 입력 전자기파들의 파장보다 작은 레이더 시스템.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제1 채널들 및 상기 제2 채널들은 유전체 물질로 채워지는 레이더 시스템.
  20. 방법으로서,
    제1 어레이로 배열된 복수의 도파관 안테나 요소들로부터 제1 편광을 갖는 전자기파들을 방출하는 단계;
    상기 도파관 안테나 요소들과 제2 어레이로 배열된 복수의 도파관 출력 포트들 사이에 배치된 편광-회전층 내에 정의된 채널들에 의해, 상기 제1 편광을 갖는 상기 전자기파들을 수신하는 단계 - 상기 채널들은 상기 도파관 안테나 요소들에 대해 제1 각도로 배향됨 -;
    상기 편광-회전층 내에 정의된 상기 채널들에 의해, 중간 편광을 갖는 전자기파들을 전송하는 단계;
    상기 도파관 출력 포트들에 의해, 상기 중간 편광을 갖는 전자기파들을 수신하는 단계 - 상기 도파관 출력 포트들은 상기 채널들에 대해 제2 각도로 배향됨 -; 및
    상기 도파관 출력 포트들에 의해, 제2 편광을 갖는 전자기파들을 방사하는 단계 - 상기 제2 편광은 상기 제1 편광과 상이하고, 상기 제2 편광은 상기 중간 편광과 상이하며, 상기 제1 편광은 상기 중간 편광과 상이함 -
    를 포함하는 방법.
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