KR20190086533A - 듀얼 편파 혼 방사기 - Google Patents

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KR20190086533A KR1020197018203A KR20197018203A KR20190086533A KR 20190086533 A KR20190086533 A KR 20190086533A KR 1020197018203 A KR1020197018203 A KR 1020197018203A KR 20197018203 A KR20197018203 A KR 20197018203A KR 20190086533 A KR20190086533 A KR 20190086533A
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댄 플리안추
안드리아스 볼머
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카트라인 에스이
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Abstract

본 발명은 제 1 중공 도파관 및 제 2 중공 도파관을 통해 서로 개별적으로 공급되는 제 1 편파 및 제 2 편파를 갖는 특히 셀룰러 무선 기지국을 위한 듀얼 편파 혼 방사기를 나타낸다. 중공 도파관들 중 하나, 특히 제 1 중공 도파관은 혼 방사기 쪽을 향하는 개구까지 빔 방향으로 연장되고, 이렇게 함으로써, 부분적으로 혼 방사기의 애퍼처 오리피스의 내부에 있고 부분적으로 혼 방사기의 애퍼처 오리피스의 외부에 있는 애퍼처 플레인(aperture plane) 상으로 돌출되어 연장되는 단면을 갖는 것이 제 1 양태에 따라 제공된다. 두 개의 중공 도파관은 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 빔 방향으로 연장되고, 중공 도파관들 중의 적어도 하나, 특히 제 1 중공 도파관은, 혼 방사기 쪽을 향해 개방되기 전에 그것의 편파가 애퍼처 플레인에서 다른 중공 도파관에 대해 회전되는 변환 섹션(transformation section)을 갖는 것이 제 2 양태에 따라 제공된다.

Description

듀얼 편파 혼 방사기
본 발명은 제 1 중공 도파관 및 제 2 중공 도파관을 통해 서로 개별적으로 공급되는 제 1 편파 및 제 2 편파를 갖는 듀얼 편파 혼 방사기(horn radiator)에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 셀룰러 무선 안테나로서, 특히 셀룰러 무선 기지국용으로 사용하기 위한 듀얼 편파 혼 방사기에 관한 것이다.
혼 방사기는 중공 도파관 방사기(hollow waveguide radiator)라고도 불리며, 통상적으로 혼(horn), 즉 한쪽이 개방되어 중공 도파관에 의해 공급되는 중공체를 갖는다. 중공 도파관 기술에 기초한 방사기는 통상적으로 큰 치수를 가지므로 소형 구조에 적합하지 않다. 따라서 혼 방사기는 지금까지 3D 빔 스티어링 및 3D 빔포밍 응용들에 덜 적합한 것으로 여겨져왔으며, 그 이유는 이러한 목적을 위해서는 수직 및 수평 방향으로 1 λ 미만, 바람직하게는 0.7 λ 미만, 특히 0.5 λ 미만의 방사기 거리가 유리하기 때문이다. 세컨더리 메인 로브들은 0.5 λ 미만의 단일 방사기 거리를 갖는 파 필드 그룹 다이어그램에서 발생하지 않기 때문에, 더 작은 단일 방사기 거리들은 특히 파 필드 그룹 다이어그램을 향상시킨다. 대조적으로, 단일 방사기 거리가 0.5 λ보다 클 경우, 단일 방사기 거리가 단일 방사기 다이어그램에 의존하여 증가함에 따라 증가하는 빔 포밍 및/또는 빔 스티어링 중에 세컨더리 메인 로브들 또는 하이 사이드 로브들이 발생할 수 있다. 세컨더리 메인 로브들 및 사이드 로브들이 클수록, 메인 로브들을 일방향으로 피봇시키고, 이에 따라 빔포밍 또는 빔 스티어링 응용들을 위해 안테나를 활용하는 것이 더 어려워진다.
듀얼 편파 혼 방사기는 하나의 방사기가 이 과정에서 대체로 상이한 2개의 편파에 사용되기 때문에 소형화 및 전기적 성능 면에서 특별한 도전 과제이다. 소형 듀얼 편파 혼 방사기는 통상적으로 2개의 개별 직교 도파관 또는 하나의 듀얼 편파 중공 도파관에 의해 공급된다.
2개의 개별 직교 도파관의 사용은 예를 들어 WO 9837595 A1에 공지되어 있다. 단일 듀얼 편파 중공 도파관의 사용은 US 20130120086 A1에 공지되어 있다.
추가의 혼 방사기가 WO 2015134772 A1, DE 102010019081 A9, KR 100801030 B1, US 2011267250 A1 및 DE 102010019081 A9, FR 2523376 A1, FR 2599899 A1, US 7187342 B2 및 WO 2007046055 A2로부터 공지되어 있다. 추가의 혼 방사기가 AT 202658 T, DE 3375867 D1, DE 3787681 D1, AU 688212 B2, US 4716415 A, CN 101083359 B, CN 201060943 Y, US 7564421 B1, CN 203326116 U, WO 2014208993 A1, EP 2869400 A1, WO 2008147132 A1, WO 2009008601 A1, KR 20090038803 A, WO 2009093779 A1, KR 101090188 B1 및 US 8988294 B2로부터 공지되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 양호한 전기적 성능을 갖는 소형 듀얼 편파 혼 방사기를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 및 청구항 3에 따른 듀얼 편파 혼 방사기들 또는 청구항 9에 따른 방사기 어레이에 의해서 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들의 주제를 형성한다.
제 1 양태에서, 본 발명은 제 1 중공 도파관 및 중공 제 2 도파관을 통해 서로 개별적으로 공급되는 제 1 편파 및 제 2 편파를 갖는 듀얼 편파 혼 방사기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 중공 도파관들 중 하나, 특히 제 1 중공 도파관은 혼 방사기 쪽을 향하는 개구까지 빔 방향으로 연장되고, 이렇게 함으로써, 부분적으로 혼 방사기의 애퍼처 오리피스의 내부에 있고 부분적으로 혼 방사기의 애퍼처 오리피스의 외부에 있는 애퍼처 플레인(aperture plane) 상으로 돌출되어 연장되는 단면을 갖는 것이 제 1 양태에 따라 제공된다. 중공 도파관들은 빔 방향으로 중공 도파관의 안내에 의해 좁은 공간에서 혼 방사기로 안내될 수 있다. 혼 방사기는 그것의 최소 크기가 중공 도파관들의 단면에 의해 더 이상 제한받지 않기 때문에, 부분적으로 애퍼처 개구의 내부로 및 부분적으로 애퍼처 개구의 외부로 연장되는 단면에 기인하여 매우 컴팩트한 디자인을 가질 수 있다.
가능한 일 실시예에서, 중공 도파관의 단면은 부분적으로 인접한 혼 방사기의 애퍼처 오리피스 아래에서 애퍼처 플레인 상으로 돌출되어 연장된다. 방사기 어레이에서 이용 가능한 공간이 이에 따라 이상적으로 사용되며 인접한 방사기들은 서로 인접하여 매우 컴팩트하게 배치된다.
이러한 관점에서 중공 도파관의 단면의 정도에 대한 표시들은 바람직하게는 중공 도파관의 개구의 가장 낮은 지점의 레벨에서 일 방향에 대해 애퍼처 플레인에 수직인 혼 방사기 내로의 중공 도파관의 단면에 관한 것이다.
가능한 일 실시예에서, 중공 도파관은 애퍼처 플레인 상으로 돌출되어 혼 방사기의 애퍼처 오리피스 외부에 배치되는 위치로부터 혼 방사기 쪽을 향하는 개구의 에지로 연장되는 단부-면(end-face) 경계 벽을 갖는다. 경계 벽은 바람직하게는 중공 도파관의 짧은 측면의 벽이다. 전자기장은 이로 인해 혼 방사기의 혼(horn) 내로 유도된다. 경계벽은 바람직하게는 애퍼처 플레인에 비스듬히 연장된다.
본 발명의 제 2 양태는 제 1 도파관 및 제 2 도파관을 통해 서로 개별적으로 공급되는 제 1 편파 및 제 2 편파를 갖는 듀얼 편파 혼 방사기를 포함한다. 두 개의 중공 도파관은 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 빔 방향으로 연장되고, 중공 도파관들 중의 적어도 하나, 특히 제 1 중공 도파관은, 혼 방사기 쪽을 향해 개방되기 전에 그것의 편파가 애퍼처 플레인에서 다른 중공 도파관에 대해 회전되는 변환 섹션(transformation section)을 갖는 것이 제 2 양태에 따라 제공된다. 이것은 궁극적으로 중공 도파관들의 매우 컴팩트한 배치를 가능하게 한다.
가능한 실시예에서, 두 개의 중공 도파관은 서로 인접하게 및/또는 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 빔 방향으로 서로 평행하게 연장된다.
가능한 실시예에서, 하나의 중공 도파관의 편파가 애퍼처 플레인 내의 변환 섹션에 의해 다른 중공 도파관에 대해 회전되기 전에 두 개의 도파관들은 먼저 동일한 편파를 갖는다.
또한 송신 섹션은 편파가 회전되는 트위스트를 갖도록 제공될 수 있다.
가능한 실시예에서, 제 2 중공 도파관의 편파는 회전되지 않거나 또는 제 2 중공 도파관은 편파가 제 1 중공 도파관과 상이한 각도 및 특히 반대 방향으로 발생하는 변환 섹션을 갖는다. 따라서, 제 2 중공 도파관은 특히 트위스트를 갖지 않거나 제 1 중공 도파관과 상이한 각도를 갖는 트위스트를 가질 수 있다.
두 개의 중공 도파관은 특히 동일한 편파를 먼저 가질 수 있으며, 제 1 중공 도파관의 편파만이 90°만큼 회전되어 혼 방사기 쪽을 향하는 개구 영역에서 제 2 중공 도파관의 편파에 직교하게 된다.
바람직한 실시예에서, 제 1 중공 도파관의 단면은 변환 섹션에서 크기가 감소된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 중공 도파관은 그 단면 크기가 감소되는 변환 섹션을 가질 수 있다.
가능한 실시예에서, 두 개의 중공 도파관은 긴 측면 및 짧은 측면을 가진 단면, 특히 직사각형 단면을 갖는다.
또 다른 가능한 실시예에서, 중공 도파관들은 적어도 하나의 단면 수축부 및/또는 적어도 하나의 단면 확대부를 갖는다.
인접한 중공 도파관들의 단면은 또한 서로 인터리브될 수 있다. 중공 도파관의 단면 확대부 또는 단면의 단부 섹션은 예를 들어 인접한 중공 도파관의 단면 테이퍼에 결합할 수 있다.
제 2 중공 도파관들은 특히 제 1 중공 도파관의 단면 확대부 또는 단면의 단부 섹션이 결합되는 단면 테이퍼를 가질 수 있다. 단면 확대부 또는 단부 섹션들이 양 측면에서 제 2 중공 도파관의 단면 테이퍼들에 결합하는 제 1 중공 도파관은, 특히 바람직하게는 단면 테이퍼들을 갖는 두 개의 제 2 중공 도파관들 사이에 배치될 수 있다.
단면 테이퍼 또는 단면 확대부는 바람직하게는 중공 도파관 단면의 중간 영역, 특히 H 필드 플레인에 대해 중심인 영역에서 각각 제공된다.
중공 도파관들은 피드(feed) 섹션 및/또는 변환 섹션 및/또는 개구 섹션에서 단면 테이퍼 또는 단면 확대부를 가질 수 있다.
두 개의 중공 도파관의 긴 측면들은 바람직하게는 초기에 서로 평행하게 연장된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 중공 도파관들의 긴 측면들은 변환 섹션 이후에, 특히 트위스트 이후에 서로 수직하다. 두 개의 중공 도파관의 긴 측면은 특히 피드 섹션에서 서로 평행하게 연장될 수 있으며, 개구 섹션에서 서로 수직할 수 있다.
가능한 실시예에서, 변환 섹션에서의 단면의 감소는 적어도 짧은 측면의 감소 및/또는 긴 측면과 짧은 측면 사이의 비율의 증가를 포함한다.
제 1 및 제 2 양태에 따른 혼 방사기는 서로 독립적인 본 발명의 각각의 주제들이다. 그러나, 본 발명에 따른 혼 방사기는 바람직하게는 조합된 제 1 및 제 2 양태에 따른 특징들을 갖는다.
제 1 양태 및 제 2 양태에 따른 혼 방사기 모두에서 사용될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 다음에 기술될 것이다:
본 발명에 따른 혼 방사기는 바람직하게는 셀룰러 무선 방사기이며, 특히 셀룰러 무선 기지국을 위한 것이다.
두 개의 중공 도파관은 바람직하게는 혼 방사기까지 빔 방향으로 안내된다. 가능한 실시예에서, 두 개의 중공 도파관은 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 빔 방향으로 서로 인접하게 그리고/또는 서로 평행하게 연장된다.
본 발명의 프레임워크 내에서, 빔 방향의 범위는 바람직하게는 중공 도파관이 애퍼처 플레인의 법선에 대해 및/또는 혼 방사기의 빔의 주 방향에 대해, 45°미만, 바람직하게는 30°미만, 더욱 바람직하게는 10°미만의 각도로 연장됨을 의미한다. 중공 도파관은 특히 바람직하게는 애퍼처 플레인에 수직이고 및/또는 빔의 주 방향과 평행한 방향으로 연장된다. 빔의 주 방향은 바람직하게는 본 발명의 프레임워크 내에서 혼 방사기의 애퍼처 플레인에 수직이다.
제 1 및 제 2 편파들은 바람직하게는 서로 직교한다. 이 목적을 위한 두 개의 중공 도파관은 바람직하게는 혼 방사기 쪽을 향한 자신의 개구 영역에서 직교 편파를 갖는다. 두 개의 중공 도파관의 단면들은 특히 개구 영역에서 서로에 대해 90°만큼 회전될 수 있다.
중공 도파관의 범위에 수직인 중공 도파관을 통한 섹션 및/또는 애퍼처 플레인 내의 섹션은 본 발명의 프레임워크 내에서의 단면으로 고려된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 중공 도파관들 중의 하나, 특히 제 1 중공 도파관의 혼 방사기 쪽을 향하는 개구는 애퍼처 플레인과 평행하고 애퍼처 플레인에 수직한 긴 측면을 따르는 범위를 갖는다. 중공 도파관들 중 하나, 특히 제 1 중공 도파관은 이로써 부분적으로는 측면으로부터 그리고 부분적으로는 빔 방향으로 혼 방사기 쪽을 향해 개방된다. 이것은 궁극적으로 사용 가능한 구성 공간의 이상적인 활용을 가능하게 한다.
개구의 긴 측면은 여기서 애퍼처 플레인을 따라 연장되는 제 1 에지 영역 및 에지 영역에 수직하게 연장되는 제 2 에지 영역을 가질 수 있다.
그러나, 중공 도파관의 개구의 긴 측면은 바람직하게는 애퍼처 플레인에 대해 경사지게 연장되는 혼 방사기의 베이스 영역에 배치되고/되거나 애퍼처 플레인에 대해 경사지게 연장된다. 혼 방사기의 베이스는 특히 퍼넬 형상 영역을 가질 수 있으며, 개구는 퍼넬 형상 영역의 일 측에 배치될 수 있다.
개구의 외측 짧은 측면은 여기서 바람직하게는 개구의 반대편에 배치된 내측 짧은 측면보다 높게 배치된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 애퍼처 플레인에 평행한 범위 및 애퍼처 플레인에 수직한 범위는 1:1 내지 1:8, 바람직하게는 1:2 내지 1:5의 비율을 가질 수 있다.
가능한 실시예에서, 애퍼처 플레인과 평행한 범위는 0.05 λ 내지 0.4 λ, 바람직하게는 0.1 λ 내지 0.3 λ가 된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 애퍼처 플레인과 수직한 범위는 0.05 λ 내지 1.5 λ, 바람직하게는 0.4 λ 내지 1.0 λ가 된다.
두 경우 모두, λ는 혼 방사기의 공진 주파수 범위, 특히 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수의 파장이다.
가능한 실시예에서, 중공 도파관들 중 하나, 특히 제 2 중공 도파관은 빔 방향으로 혼 방사기로 안내되며, 애퍼처 플레인 상으로 돌출되는 단면은 애퍼처 개구 내에 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 중공 도파관들 중 하나, 특히 제 2 중공 도파관의 혼 방사기 쪽을 향하는 개구는 애퍼처 오리피스에 대해 중앙에 배치된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 혼 방사기의 베이스는 퍼넬 형상 영역을 가질 수 있으며, 중공 도파관들 중 하나, 특히 제 2 중공 도파관의 개구가, 퍼넬 형상 영역의 선단(tip)에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 듀얼 편파 혼 방사기는 적어도 하나의 혼 영역에서 재료 컷 아웃부 및/또는 재료 삽입부들을 가질 수 있으며, 특히 리지들 및/또는 단차들 및/또는 수직 방향으로 연장되는 유전체들을 가질 수 있다.
혼 방사기는 특히 리지 중공 도파관 방사기를 형성할 수 있다. 리지 중공 도파관 방사기는 측벽들 없이 설계되거나 측벽들을 가질 수 있다.
리지들은 바람직하게는 수직 방향으로 연장된다. 리지들의 내향 에지들 사이의 간격은 더욱 바람직하게는 수직 방향으로 증가한다. 리지들은 특히 이들의 내향 측면 상에 수직 방향으로 퍼넬 형상 및/또는 지수 형상을 가질 수 있다.
혼 방사기는 바람직하게는 10 GHz 내지 100 GHz, 바람직하게는 25 GHz 내지 50 GHz의 범위에서 공진 주파수 범위를 가지며, 바람직하게는 이 공진 주파수 범위는 가장 낮은 공진 주파수 범위이다.
가능한 실시예에서, 혼 방사기의 애퍼처 오리피스의 최대 직경은 0.3 λ 내지 1.4 λ, 바람직하게는 0.5 λ 내지 1.1 λ, 더욱 바람직하게는 0.6 λ 내지 0.9 λ가 된다.
가능한 실시예에서, 혼 방사기는 0.5 λ 내지 0.4 λ, 바람직하게는 1.5 λ 내지 2.5 λ의 높이를 갖는다.
두 경우 모두, λ는 혼 방사기의 공진 주파수 범위, 특히 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수의 파장이다.
가능한 실시예에서 혼 방사기의 혼은 빔의 주 방향으로 실질적으로 연장되는 측벽들을 갖는 제 1 혼 영역, 및 퍼넬 형상 방식으로 벌어지는 측벽들을 갖는 제 2 혼 영역을 가지며, 제 2 혼 영역의 높이는 바람직하게는 제 1 혼 영역의 높이보다 작고/작거나, 제 2 혼 영역 내의 애퍼처 오리피스의 벌어짐은 50%보다 작고, 더욱 바람직하게는 20%보다 작다. 제 1 및 제 2 혼 영역들은 또한 연속적으로 서로 병합될 수 있다.
생산 방식이나 전기 기계적 수요에 따라, 복잡한 형상들이 각 영역에서 간단한 형상들로 대체될 수 있다. 예를 들어, 변환 영역 및 중첩 영역 및 혼 영역에 존재하는 3차원의 라운드된 부분들이 영역들에 의해 근사화될 수 있고, 존재하는 경사진 경계 벽들 또는 경사부들이 단차들에 의해 근사화될 수 있다.
가능한 실시예에서, 혼 방사기는 육각형 또는 둥근 애퍼처 오리피스 및/또는 베이스 표면을 갖는다.
본 발명은 또한, 서로 인접하는 열 또는 행으로 배치된 복수의 듀얼 편파 혼 방사기들로 구성된 방사기 어레이를 포함하며, 각각의 혼 방사기들은 제 1 및 제 2 중공 도파관에 의해 공급된다. 열 또는 행의 중공 도파관들이 각각 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 빔 방향으로 안내되며, 열 또는 행 내의 모든 제 2 중공 도파관은 혼 방사기 쪽을 향해 개방되기 전에 그것의 편파가 애퍼처 플레인에서 회전되는 변환 섹션을 갖는 것이 제 1 양태에 따라 제공된다. 혼 방사기의 각각의 중공 도파관, 특히 제 1 중공 도파관은 혼 방사기 쪽을 향하는 개구까지 빔 방향으로 연장되고, 이렇게 함으로써 그것의 단면이 적어도 부분적으로 인접한 혼 방사기의 애퍼처 오리피스 아래에서 애퍼처 플레인 상에 돌출되어 연장되는 것이 본 발명의 제 2 양태에 따라 제공된다.
방사기 어레이는 바람직하게는 셀룰러 무선 안테나이며, 특히 셀룰러 무선 기지국을 위한 것이다.
바람직한 실시예에서, 열 및/또는 행의 단일 방사기 거리는 1 λ 미만, 바람직하게는 0.85 λ 미만, 더욱 바람직하게는 0.75 λ 미만이 되며, 더욱 바람직하게는 0.5 λ 미만이 된다.
가능한 실시예에서, 혼 방사기들은 서로 인접하여 배치된 복수의 열들 및/또는 행들로 배치되며, 열 또는 행에서 단일 방사기 거리와 열 또는 행에 수직한 단일 방사기 거리의 합은 2 λ 미만, 바람직하게는 1.7 λ 미만, 더욱 바람직하게는 1.5 λ미만이 된다.
두 경우 모두, λ는 방사기 어레이의 공진 주파수 범위, 특히 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수의 파장이다.
방사기 어레이는 바람직하게는 위에서 상세히 나타낸 바와 같이 서로 인접하여 배치된 복수의 듀얼 편파 혼 방사기들을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방사기 어레이의 개별 혼 방사기들, 복수의 혼 방사기들, 또는 모든 혼 방사기들은 본 발명에 따른 혼 방사기와 관련하여 전술한 하나 이상의 특징들을 가질 수 있다.
방사기 어레이의 가능한 실시예에서, 혼 방사기들은 서로 인접하게 배치된 복수의 열들 또는 서로 인접하게 배치된 복수의 행들로 배치되며, 인접한 열들 또는 행들의 혼 방사기들은 바람직하게는 서로로부터 오프셋되어 배치되고, 혼 방사기들은 바람직하게는 허니컴 형상(honeycombed form)으로 배치된다.
가능한 실시예에서, 방사기 어레이는 피드 네트워크를 갖는다.
열 또는 행으로 배치된 혼 방사기들의 제 1 중공 도파관들 및 제 2 중공 도파관들은 바람직하게는 피드 네트워크의 상이한 수직 평면들에서 측면을 향하는 굴곡부를 갖는다.
열 또는 행으로 배치된 혼 방사기들의 각각의 제 1 중공 도파관들 및/또는 열 또는 행으로 배치된 혼 방사기들의 제 2 중공 도파관들은 동일한 수직면에서 측면을 향하는 굴곡부를 갖는다.
대안적으로 또는 추가적으로, 두 개의 인접한 행 또는 열에 배치된 혼 방사기들의 중공 도파관들은 상이한 수직면들에서 측면을 향하는 굴곡부를 갖는다.
가능한 실시예에서, 혼 방사기들의 중공 도파관은 각각 개별적으로 공급된다.
다른 실시예에서, 열 또는 행에 배치된 혼 방사기들의 제 1 중공 도파관들 및/또는 열 또는 행에 배치된 혼 방사기들의 제 2 중공 도파관들은 공통 피드를 갖는 분배기에 의해 연결된다.
본 발명은 전술한 바와 같이 구성된 복수의 서브어레이들을 포함하는 그룹 안테나들을 더 포함한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 하나 이상의 혼 방사기들 및/또는 전술한 바와 같은 하나 이상의 방사기 어레이들을 갖는 셀룰러 무선 기지국을 더 포함한다.
이제 실시예들 및 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 더 상세히 설명한다.
다음과 같은 도면들이 도시되어 있다:
도 1은 본 발명의 제 1 양태에 따른 혼 방사기 및 방사기 어레이의 일 실시예이고;
도 2는 제 2 양태에 따른 혼 방사기 또는 방사기 어레이의 중공 도파관들의 개략도이고;
도 3은 변환 섹션의 시작 및 끝에서의 E 필드의 진행을 보여주는 2개의 다이어그램을 갖는 제 2 양태에 따른 혼 방사기용 변환 섹션의 일 실시예이고;
도 4는 사시도 및 단면도의 제 2 양태에 따른 혼 방사기 또는 방사기 어레이의 중공 도파관들의 특정 실시예이고;
도 5는 제 2 양태에 따른 혼 방사기용 중공 도파관들의 3가지 변형예의 개략도이고;
도 6는 본 발명의 제 1 및 제 2 양태들이 함께 구현되는 혼 방사기 및 방사기 어레이의 실시예이고;
도 7a는 본 발명의 제 1 및 제 2 양태들에 따른 혼 방사기의 2개의 편파의 중첩 영역의 변형예이고;
도 7b는 도 7에 도시된 실시예에 대한 상이한 레벨들에서의 복수의 단면도들이고;
도 8은 측벽들을 갖거나 갖지 않는 리지 중공 공간 방사기(ridge hollow space radiator)로서 구성된 본 발명에 따른 혼 방사기의 2개의 추가 실시예들이고;
도 9는 위에서 본 관점에서 사용되는 혼 방사기들 중 하나의 상세도를 갖는 본 발명에 따른 방사기 어레이의 일 실시예이고;
도 10은 위상 0°에서의 제 1 편파의 활성화에 대한 본 발명에 따른 혼 방사기의 상이한 높이에서의 E 필드의 3개의 다이어그램이고;
도 11은 위상 90° 에서의 제 1편파의 활성화에 대한 본 발명에 따른 혼 방사기의 상이한 높이 레벨에서의 E 필드의 3개의 다이어그램이고;
도 12는 상부는, 도 9에 도시된 발명에 따른 방사기 어레이의 실시예의 평면도이고, 하부는, 분배 네트워크의 측면, 즉 아래로부터 본 실시예의 도면이고;
도 13은 도 9에 도시된 실시예를 통한 상이한 높이 레벨의 6개 섹션이고;
도 14는 도 9에 도시된 실시예를 통한 수직 방향의 2개의 섹션이고;
도 15는 0°및 90°의 각 경우에서, 상부는, 제 2 편파의 활성화에 있는 혼 방사기의 E 필드, 하부는, 제 1 편파의 활성화에 있는 E 필드이고;
도 16a는 좌측에 도시된 포트들에 대한 27 GHz 내지 32 GHz 영역의 스미스 차트에 있는 S 파라미터이고;
도 16b는 27 GHz 내지 32 GHz의 주파수 범위에 대한 개별 포트들 간의 분리를 위한 S파라미터의 다이어그램이고;
도 17a는 27.5 GHz 내지 28.5 GHz의 주파수 범위에 대한 스미스 차트의 S 파라미터이고;
도 17b는 20.5 GHz 내지 28.5 GHz의 주파수 범위에서 개별 포트들 간의 분리를 위한 S 파라미터이고;
도 18은 28 GHZ 내지 32 GHz에서 각 경우에서 좌측에 도시된 2개의 포트에 대한 수평 및 수직 방향들의 파 필드 다이어그램이고;
도 19는 수평 및 수직 방향에서의 본 발명에 따른 가능한 단일 개별 방사기 거리들을 설명하기 위한 도 9에 도시된 평면도의 실시예 및 평면도의 대안적인 실시예이고;
도 20은 본 발명에 따른 혼 방사기들의 베이스 영역 또는 애퍼처 오리피스에 대한 3가지 변형예이고;
도 21은 본 발명에 따른 방사기 어레이의 피드 네트워크에 대한 2개의 가능한 실시예로서, 일 실시예는 개별 포트들의 개별 피드와 함께 좌측에 도시되어 있고, 일 실시예는 열(column) 내의 각각의 동일한 편파들의 그룹 피드와 함께 우측에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 양태에 따른 2개의 듀얼 편파 혼 방사기(20 및 20')의 일 실시예를 도시한 것이다. 이와 같이 2개의 방사기가 본 발명에 따른 방사기 어레이에 대한 실시예를 동시에 형성한다.
2개의 혼 방사기(20 및 20') 각각은 혼(horn), 즉 전자기파들이 방사 및 수신될 수 있는 빔의 주 방향으로 개방된 중공체를 갖는다. 혼의 피드(feed)는 도 1에 그 단부 영역만이 도시된 중공 도파관들에 의해 이루어진다.
본 실시예의 혼 방사기들(20 및 20')은 오리피스들(23 및 24)을 통해 각각의 혼 방사기들(20 및 20')의 혼으로 개방되는 2개의 개별 중공 도파관(1 및 2)에 의해 공급되는 2개의 직교 편파를 갖는다. 2개의 중공 도파관 또는 중공 도파관들에 의해 안내되는 전자기파들의 편파 각각은 중공 도파관들이 혼 방사기에 대하여 개방되는 영역에서 서로 수직이다.
제 1 중공 도파관(1 또는 1')은 각각 본 발명의 제 1 양태에 따라 하단에서 상단으로, 즉 중공 방사기에 대한 빔의 방향으로 안내되며, 그 단면은 중공 방사기(20 또는 20')의 애퍼처 오리피스(22)와 부분적으로만 중첩되어 신호를 공급하고 애퍼처 오리피스 외부에 부분적으로 위치한다. 중공 도파관들(1 및 1')은 바람직하게는 빔의 주 방향으로 및/또는 애퍼처 플레인(aperture plane)에 수직으로 연장된다.
따라서, 도 1의 단면도의 우측 상단에 도시된 바와 같이, 혼 방사기(20')에 신호를 공급하는 제 1 중공 도파관(1')은 부분적으로 이 혼 방사기(20')의 애퍼처 오리피스(22) 아래에 위치되며, 부분적으로는 인접한 혼 방사기(20)의 애퍼처 오리피스(22) 아래에 위치된다. 따라서 애퍼처 플레인 상에 돌출되는 중공 도파관(1')의 단면은 자신의 방사기의 애퍼처 오리피스와 부분적으로 중첩되며, 인접한 방사기의 애퍼처 오리피스와 부분적으로 중첩된다.
인접한 중공 방사기 아래의 공간를 사용하여 중공 방사기에 신호를 공급할 수 있기 때문에 이에 따라 매우 컴팩트한 구성이 달성된다.
본 실시예에서, 혼 방사기의 피드는 제 1 중공 도파관(1 또는 1')을 통해 부분적으로 측 방향으로 그리고 부분적으로 그 아래에서 이루어진다. 이 목적을 위해, 각각의 방사기의 애퍼처 오리피스 아래에서 연장되는 제 1 중공 도파관의 단면의 부분은 특히 방사기 쪽을 향해 연장된다. 대조적으로, 애퍼처 오리피스 외부, 특히 인접한 방사기의 애퍼처 오리피스 영역에서 연장되는 단면 영역은 혼 방사기 쪽을 향해 측 방향으로 안내된다.
본 실시예에서, 제 1 중공 도파관(1)은 혼 방사기의 애퍼처 오리피스 외부 위치로부터 혼 방사기 쪽을 향해 개구(23)까지 비스듬히 상향 연장되는 경계 벽(27)을 갖는다. 본 실시예에서, 경계 벽(27)은 제 1 중공 도파관의 짧은 측면의 벽이다. 동시에 경계 벽(27)은 여기에서 인접한 혼 방사기의 베이스 영역(base region)을 형성한다.
따라서, 제 1 중공 도파관(1)의 개구(23)는 애퍼처 플레인에 수직한 방향으로의 범위(25)와 애퍼처 플레인 내의 범위(26) 모두를 갖는다. 본 실시예에서, 이러한 목적을 위한 오리피스(23)는 킹크(kink)를 가지며, 즉 오리피스는 수직 에지(25) 및 수평 에지(26)에 의해 경계지어진다. 그러나, 다른 실시예들에서, 개구(23)는 또한 애퍼처 플레인에 대해 비스듬히 연장되는 에지를 가질 수 있다.
제 2 중공 도파관이 혼 방사기 내로 개방되는 오리피스(24)는 대조적으로 각각의 혼 방사기의 애퍼처 오리피스 및 베이스 영역 내에 완전히 위치된다. 본 실시예에서, 오리피스(24)는 여기에서 각각의 혼 방사기의 애퍼처 오리피스에 대해 중앙에 배치된다.
따라서, 본 실시예의 혼 방사기들은 각각의 중첩 영역(30)을 가지며, 각각의 중첩 영역(30)에서 2개의 편파의 중첩이 발생하고, 이것은 중공 도파관의 개구(23)의 상단부까지 연장되는 혼의 벽 영역 및 혼의 베이스에 의해 형성된다.
본 실시예에서, 혼이 실질적으로 수직 상향으로, 즉 빔의 주 방향으로 그리고/또는 애퍼처 플레인에 수직으로 연장되는 하부 혼 영역(28)이 이어지며, 혼이 외측으로 넓어지는 상부 혼 영역(29)이 이어진다.
본 발명에 따른 단지 2개의 혼 방사기는 도 1에서 단지 예로서 도시된 것이다. 한편, 2개보다 많은 이러한 방사기들이 행 또는 열로 서로 나란히 배치될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 실시예의 혼 방사기들 각각은 육각형의 베이스 형상을 가지며, 이에 따라 서로 인접한 복수의 열과 행의 허니컴(honeycombed) 구성이 가능하다.
본 발명의 제 1 양태에 따른 혼 방사기 또는 방사기 어레이의 실시예에 관한 다른 세부사항 및 변형예가 도 6ff를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 2는 본 발명의 제 2 양태에 따른 듀얼 편파 혼 방사기 또는 대응하는 방사기 어레이의 기본 아이디어를 나타낸다. 또한 2개의 편파의 공급은 여기에서 개별 중공 도파관들(1 및 2)을 통해 이루어진다.
중공 도파관들은 피드 섹션(feed section)(3)에서 서로 평행하게 안내되어, 피드 섹션(3)에 의해 피드 네트워크로 연결되며, 거기에서 동일한 편파 배향을 갖는다. 도 2에서 E 필드(E field)는 각각 화살표로 개략으로 나타나 있다. 대조적으로, 중공 도파관들이 각각의 혼 방사기로 개방되는 개구 영역(5)에서, 이 편파들은 제 1 및 제 2 중공 도파관들에 있어서 상이한 배향을 갖는다. 이 편파들은 특히 서로 수직하다. 필드 변환 및/또는 임피던스 변환을 제공하는 변환 섹션은 피드 섹션(3)과 개구 섹션(5) 사이에서 이 목적으로 제공된다. 이와 관련하여, 특히 제 1 중공 도파관은 그것의 편파가 다른 중공 도파관에 대해 회전되는 변환 섹션에서의 트위스트(twist)를 갖는다.
중공 도파관들(1 및 2)은 피드 섹션(3)으로부터 변환 섹션(4)를 통해 개구 섹션(5)까지 각각의 경우에 하단에서 상단으로 평행하게, 즉 빔 방향으로, 특히 애퍼처 플레인에 수직으로 안내되며, 이에 따라 중공 도파관(1)의 변환 섹션의 영역에서의 트위스트 때문에, 애퍼처 플레인에서의(또는 애퍼처 플레인에 수직한 회전축을 중심으로 하는) 편파의 회전이 발생한다. 대조적으로, 제 2 중공 도파관은 변환 섹션(4)에 트위스트를 갖지 않으며, 이에 따라 그것의 편파가 회전하지 않는다.
이러한 구성은 이용 가능한 공간이 매칭 네트워크 및/또는 분배 네트워크에 연결되는 피드 섹션(3)의 영역에서 이상적으로 사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 제 1 및 제 2 중공 도파관들은 특히 이 영역에서 동일하게 정렬될 수 있으며/있거나 동일한 단면을 가질 수 있어서, 존재하는 공간을 이상적으로 사용할 수 있다. 따라서, 중공 도파관들은 먼저 개구 섹션(5)의 영역에서 서로 수직으로 정렬되며 이에 따라 거기에 대응하는 공간만이 필요하다.
중공 도파관들이 개구의 영역에서 서로에 대하여 회전되는 방식으로 배향되기에 충분한 공간을 가지기 위해, 중공 도파관 단면의 영역은 변환 섹션에서 혼 방사기를 향하는 방향으로 감소한다. 이것은 바람직하게는 제 1 중공 도파관 및 제 2 중공 도파관 모두에 해당한다. 따라서, 중공 도파관 단면의 영역은 특히 분배 네트워크의 방향에서의 중공 도파관 단면의 영역보다 안테나의 방향에서 더 작다. 따라서, 중공 도파관은 안테나 방향에서 분배 네트워크 방향보다 더 높은 파동 임피던스(wave impedance) 및 더 높은 하측 차단 주파수(cut-off frequency)를 갖는다.
필드 변환 및 임피던스 변환을 위한 중공 도파관 단면 변화를 갖는 변환 섹션은, 안테나 측의 직교 방향으로 편파된 방사기 개구들이 컴팩트하게 인터레이스될(interlaced) 수 있는 한편, 더 크고 더 넓은 대역 및 더 낮은 손실 표준 중공 도파관은 매칭 네트워크 및/또는 분배 네트워크의 측면에 사용될 수 있다는 이점을 갖는다.
따라서, 매칭 네트워크 및/또는 분배 네트워크는 예를 들어 광대역으로서 구성될 수 있다. WR28 중공 도파관은 예를 들어 26.5 GHz와 40.0 GHz 사이의 범위에서 사용될 수 있다. 반면에, 안테나 측, 즉 변환 섹션 및 혼 방사기는 대조적으로 더 좁은 대역으로 그리고 교체 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 상이한 변환 섹션들 및 상이한 혼 방사기들은 매칭 네트워크 및/또는 분배 네트워크의 보다 큰 주파수 범위 내의 2개의 상이한 주파수 범위에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 혼 방사기 타입은 27 GHz와 29 GHz 사이의 주파수 범위에서 사용될 수 있으며, 반면에, 제 2 혼 방사기 타입은 37 GHz와 39 GHz 사이의 주파수 범위에서 사용될 수 있다. 전체 시스템은 이로써 모듈식 설계를 할 수 있고, 매칭 네트워크 및/또는 분배 네트워크는 특히 상이한 응용들에서 사용될 수 있다.
도 3은 이제 제 1 중공 도파관용 변환 섹션(4)에 대해 가능한 실시예를 나타낸다. 이와 관련하여, x 방향으로 편파되고 피드 섹션(3)에 연결되는 중공 도파관 단면은, z 방향으로 편파되고 개구 섹션(5)에 연결되는 중공 도파관 섹션으로 변환된다. 동시에, 단면 면적은 본 실시예에서, 예를 들어 7.11 mm x 3.55 mm 및 572 옴 파동 임피던스의 중공 도파관 단면으로부터 6.11 mm x 2.4 mm 및 약 785 옴 파동 임피던스의 중공 도파관 단면으로 감소된다.
일반적으로, 변환 섹션의 형상은 그 두 단부 사이에서 원하는 임의의 형상일 수 있다. 특히, 3 차원 라운드된 부분들은 부분적으로 또는 전체적으로 에어리어들 또는 단차들로 대체될 수 있거나 이 변환 섹션은 둘 이상의 개별 부품으로 제조될 수 있고 제조 방법에 따라 함께 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 변환 섹션(4)은 필드를 45°만큼 각각 회전시키는 2개의 변환 요소(8 및 11) 및 일정한 단면을 갖는 삽입된 중간 요소(9)를 포함한다. 그러나, 일정한 단면을 갖는 하나 이상의 요소들을 임의의 원하는 각도만큼 회전시키거나, 즉 멀티-스테이지 변환을 수행하거나, 임의의 중간 요소를 사용하지 않고 연속된 트위스트에 의해 두 개의 측면을 연결시키는 것도 또한 고려할 수 있다. 도 3의 좌측에 도시된 바와 같이, 편파는 입구(3)와 출구(5) 사이에서 회전되고 단면이 감소되는 것으로 결정된다. 도 3에서 E 필드는 피드 섹션(3)의 영역에서 11로 도시되어 있고, 개구 섹션(5)의 영역에서 12로 도시되어 있다.
도 3은 편파의 회전이 발생하는 제 1 중공 도파관의 변환 섹션을 나타낸다. 도 2에 도시된 실시예에서, 제 2 중공 도파관은 대조적으로 임의의 트위스트를 갖지 않으며, 변환 섹션의 영역에서 단면 테이퍼만을 경험한다. 이것은 개구 영역에서 서로 직교하는 중공 도파관들의 배치를 위한 충분한 공간을 제공하는 역할을 한다.
이것은 열(column) 내에 서로 인접하여 배치된 제 1 및 제 2 중공 도파관들(1, 2)의 변환 섹션들(6 및 7)을 보여주는 도 4를 참조하여 다시 설명된다. 여기서, 제 1 중공 도파관들(1)의 변환 섹션들(6)은 트위스트 및 단면 테이퍼를 가지며; 대조적으로 제 2 중공 도파관들(2)의 변환 섹션들(7)은 단면 테이퍼만을 갖는다. 제 1 중공 도파관들(1)의 트위스트를 가능하게 하는데 필요한 공간은 제 2 중공 도파관들의 변환 섹션들(7)의 단면 테이퍼에 의해 생성된다.
본 실시예에서, 긴 측면 및 짧은 측면을 갖는 중공 도파관들이 사용된다. 피드 섹션(3)에서, 제 1 및 제 2 중공 도파관들의 긴 측면들은 각각 서로 인접하여 평행하게 배치된다. 그러나, 이제 변환 섹션(4)에서의 제 1 중공 도파관들의 트위스트로 인해, 제 1 및 제 2 중공 도파관들의 긴 측면들 각각은 개구 섹션(5)에서 서로 수직하게 된다.
따라서, 제 1 중공 도파관들의 짧은 측면들을 위한 공간만이 피드 섹션(3)에서 2개의 제 2 중공 도파관의 긴 측면들 사이에 필요한 반면, 대조적으로, 개구 영역(5)에서는 제 1 중공 도파관의 긴 측면을 위한 공간이 필요하게 된다. 이 공간을 제공하기 위해, 제 2 중공 도파관들의 짧은 측면들이 특히 더 짧아진다. 또한, 제 1 중공 도파관들의 긴 측면들도 짧아질 수 있다.
따라서, 제 1 및 제 2 중공 도파관들의 긴 측면들 및 짧은 측면들 모두의 짧아짐이 본 실시예에서 발생하지만, 긴 측면과 짧은 측면 사이의 비율이 증가하게 되며, 즉 짧은 측면들이 긴 측면들보다 퍼센티지로 더 짧아진다. 이에 따라, 중공 도파관은 보다 좁은 대역으로 된다. 그러나, 차단 주파수는 동일한 정도로 증가하지 않는다.
본 발명에 따라, H 필드 플레인에서 E 필드 플레인보다 더 큰 범위를 갖는 단면이, 여기서 사용되는 단순한 편파 도파관들을 위해 바람직하다. 특히 중공 도파관들은 피드 네트워크 및/또는 분배 네트워크의 측면, 특히 피드 섹션에서 1.5 : 1 초과 2.5 : 1 미만의 긴 측면과 짧은 측면 사이의 비율을 갖는다. 개구 섹션에서의 긴 측면과 짧은 측면 사이의 비율은 바람직하게는 피드 섹션에서보다 크며, 특히 2.5 : 1 초과, 더욱 바람직하게는 3 : 1 초과이다. 이에 따라, 소형화와 전기적 특성 사이의 바람직한 절충안이 달성된다.
특히 직사각형 단면을 갖는 중공 도파관이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 이 경우 TE10(H10) 모드가 활성화된다.
그러나, E 필드 플레인 및/또는 H 필드 플레인에서 적어도 하나의 단면 수축 및/또는 적어도 하나의 단면 확대를 갖는 중공 도파관이 또한 고려될 수 있다. H 필드 플레인에서 적어도 하나의 단면 수축을 갖는 중공 도파관 변형, 이른바 리지 중공 도파관이 특히 사용될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 TE10 모드 및/또는 더 높은 모드가 마찬가지로 활성화된다.
본 발명의 제 2 양태에 따른 변환 섹션에 대한 3가지 변형예가 도 5에 도시되어 있다.
여기서 좌측에 도시된 변형예의 중공 도파관들은 이미 피드 섹션(3)의 영역에서 상이한 편파를 갖고 있다. 또한, 좌측의 변형예에서, 제 1 중공 도파관(1) 및 제 2 도파관(2) 모두의 편파는 변환 섹션에서 회전된다. 이 점에서, 피드 섹션(3)의 제 1 및 제 2 중공 도파관들 각각은 반대 방향으로 배향된 편파들을 갖는다. 이들 각각은 대응하는 변환 섹션들(4)에 의해 45도만큼 회전되어 개구 섹션에서 서로 직교한다.
또한, 실질적으로 정사각형의 도파관 단면을 갖는 중공 도파관들이 개구 섹션(5)에서 사용된다. 이들은 편파가 대각선 방향으로 진행하는 단순 편파된 45° 도파관들로서 사용된다.
중간 및 우측의 실시예들에서, 중공 도파관들(1 및 2)은 피드 섹션(3)에서 적어도 상이한 단면 형상들을 갖는다. 대조적으로, 중공 도파관들(1 및 2)의 편파들은 피드 섹션(3)에서 동일한 방향으로 계속 배향된다.
도 5의 중간 부분에 도시된 실시예에서, 피드 섹션(3) 내의 제 1 중공 도파관(1)은 부분적으로 넓어진 직사각형 중공 도파관 단면을 가지며, 개구 섹션(5)에서는 H 플레인에서 부분적으로 좁아진 직사각형 중공 도파관 단면을 갖는다. 피드 섹션(3)에서, 제 1 중공 도파관은 H 플레인에 대해 중간의 영역에서 단면 확대부(72)를 가지며, 개구 섹션(5)에서는, 현재 회전된 H 플레인에 대한 중간 영역에서 단면 테이퍼(70)를 갖는다.
제 2 중공 도파관(2)은 피드 섹션(3) 및 개구 섹션(5) 내의 H 플레인에서 부분적으로 수축된 직사각형 중공 도파관 단면을 갖는다. 제 2 중공 도파관(2)은 특히 H 플레인에 대한 중간 영역에서 단면 테이퍼(70)를 각각 갖는다.
이것은 중공 도파관의 모드 선택성 및/또는 대역폭을 개선하고 및/또는 보다 컴팩트한 설계를 생성하며 또한 다른 실시예들에서도 사용될 수 있다. 이 경우, 중공 도파관(2)은 이중-리지(double-ridge) 중공 도파관의 필드 특성을 갖는다.
제 1 중공 도파관(1)의 편파는 변환 섹션(4)에 의해 90도만큼 회전되어 그것의 단면 형상 및 필드 분포가 변경되며, 이에 따라 유사한 필드 분포를 갖는 직교 편파들이 개구 섹션(5)에서 얻어진다. 각각의 도파관 단면들은 E 필드 플레인에서보다 H 필드 플레인에서 상당히 큰 범위를 갖는 개구 영역에서 사용된다.
또한, 피드 섹션(3) 및 개구 섹션(5) 모두의 중공 도파관들의 단면 영역들은 하나의 중공 도파관의 단면 확대부(72) 또는 단부 섹션(71)이 다른 중공 도파관의 단면 테이퍼(70)에 맞물리도록 서로 인터레이스된다.
도 5의 우측의 실시예는 특히 컴팩트한 변형예를 도시한 것이다. 제 1 중공 도파관(1)은, 피드 섹션(3) 및 개구 섹션(5)에서의 H 플레인에 대한 중간의 영역에서 단면 확대부(72)로, H 플레인에서 부분적으로 넓어지고 부분적으로 채워진 직사각형 중공 도파관을 갖는다. 중공 도파관(1)의 편파 및 그 단면적은 변환 섹션(4)에 의해 감소된다. 그러나, 단면 형상 및 필드 분포는 실질적으로 유지된다.
제 2 중공 도파관(2)은 피드 섹션(3) 및 개구 섹션(5) 내의 H 플레인에서 부분적으로 수축된 직사각형 중공 도파관 단면을 갖는다. 제 2 중공 도파관(2)은 특히 H 플레인에 대한 중간 영역에서 단면 테이퍼(70)를 각기 갖는다. 넓은 단부 영역들(71) 내의 E-필드 플레인에서의 단면의 폭과 단면 테이퍼(70) 사이의 비율은 피드 섹션(3) 및 개구 섹션(5) 사이에서 더욱 증가한다.
따라서, 개구 섹션(5) 내의 중공 도파관(1) 및 중공 도파관(2)은 직교 편파들 및 상이한 필드 분포들 및/또는 필드 분포 밀도들을 가지므로, 중첩 영역(30)의 실시예에 따라 보다 양호한 디커플링 및 보다 컴팩트한 설계의 결과를 초래할 수 있다.
또한, 피드 섹션(3)에서 제 1 중공 도파관(1)의 단면 확대부(72)가 인접한 제 2 중공 도파관(2)의 단면 테이퍼(70)에 결합하고, 개구 섹션(5)에서 이제 90°만큼 회전된 제 1 중공 도파관(2) 단면의 좁은 단부 영역들(73)이 인접한 제 2 중공 도파관(2)의 더 깊은 단면의 테이퍼들(70)과 결합하게 된다.
일반적으로, 중공 도파관들은 리지, 재료 충전재, 재료 컷아웃, 단면 확대, 단면 수축, 및 비용절감 및/또는 크기 감소 및/또는 전기적 및 기계적 특성 개선을 위한 추가 조치를 가질 수 있다.
본 발명의 두 양태들 모두가 바람직하게 구현되며, 즉, 제 1 편파가 2개의 방사기 오리피스 사이의 중앙으로 안내되고, 변환 섹션을 통해 회전된다. 파동 임피던스가 변경되는 중공 도파관 단면 변화가 변환 섹션에서 제공되는 것이 더욱 바람직하다.
편파 회전은 중공 도파관 트위스트를 통해, 특히 애퍼처 플레인에 수직인 회전축에 대한 중공 도파관 트위스트를 통해 바람직하게 구현된다. 동시에, 중공 도파관 단면의 감소가 중공 도파관 트위스트 내에서 애퍼처 플레인에 수직인 방향으로 발생하며, 이에 따라 파동 임피던스 변화 및 더욱 컴팩트한 치수화의 결과를 초래한다. 회전된 방사기 개구는 적어도 부분적으로 방사기 쪽을 향해 측 방향으로 안내되는 것이 바람직하다.
도 6은 이제 제 1 양태에 따른 혼 방사기들의 피드가 도 1과 관련하여 이미 전술된 바와 같이 발생하는 대응 실시예를 나타낸다. 중공 도파관들의 변환은 도 2 내지 도 4의 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 발생한다. 특히 제 2 양태와 관련하여 전술한 제 1 및 제 2 중공 도파관들의 개구 섹션들(5)은 본 발명의 제 1 양태에 따른 혼 방사기들이 공급되는 오리피스들(23 또는 24)에 연결된다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 양태들의 조합은 매우 큰 시너지 효과를 갖는다. 제 1 및 제 2 양태들의 조합에 의해, 제 2 중공 도파관들(2)이 중공 방사기들(20 또는 20')의 애퍼처 오리피스(22)에 대해 중공 방사기 내로 중앙에서 개방되게 할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제 2 중공 가이드들의 개구들 사이에서 이용 가능한 공간은 제 1 중공 도파관들(1)의 회전된 개구 영역들에 의해서 이상적으로 활용되며, 그 이유는, 이 개구 영역은 각각의 애퍼처 오리피스 아래에서 이용 가능한 공간으로 제한되지 않고 오히려 인접한 방사기의 각각의 애퍼처 오리피스 아래에서 연장되기 때문이다.
본 발명에 따른 혼 방사기의 가능한 치수가 도 6의 우측에 도시되어 있다. 변환 영역(31)은 여기서, 예를 들어 0.5 λ 내지 1.5 λ의 높이(H1)를 가질 수 있고; 혼 방사기 내의 편파들을 중첩시키는데 사용되는 중첩 영역(30)은 0.5 λ 내지 1.5 λ의 높이(H2)를 가질 수 있으며, 실제 혼(32)은 0.5 λ 내지 4 λ의 높이(H3)를 가질 수 있다.
애퍼처 개구에 대한 가능한 치수가 도 7의 좌측에 표시되어 있다. 혼의 벽들이 실질적으로 수직 상향으로, 즉 빔의 주 방향으로 연장되는 하부 혼 섹션(28)의 레벨에서의 최대 직경(Di)은 여기서, 예를 들어 0.8 λ +/- 0.3 λ일 수 있다. 애퍼처 오리피스(22)의 최대 직경(Da)(즉 확대부(29) 이후)은, 예를 들어 1.1 λ +/- 0.3 λ로 배치될 수 있다.
λ는 각각의 경우에 본 발명에 따른 방사기의 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수의 파장이다.
2개의 편파의 중첩 영역에 대한 다른 실시예가 도 7a의 우측에 도시되어 있다. 여기서, 오리피스(23)는, 애퍼처 플레인에 대해 비스듬히 연장되고 상부 및 하부의 좁은 측면들을 서로 연결시키는 긴 측면들을 갖는다. 본 실시예에서, 이러한 목적을 위한 오리피스는 긴 측면들을 따라 연장되는 삼각형 측벽들(33)을 갖는다.
또한 웨지 요소들(34)이 내부로부터 측벽들로 연장되는 혼의 베이스 영역에 제공된다. 이들은 바람직하게는 인접한 제 1 중공 도파관들의 개구 영역에 대한 경계 벽들(27)과 동일한 형상을 갖는다. 이에 따라 베이스 영역은 전체적으로 퍼넬(funnel) 형상을 갖는다. 본 실시예에서는 제 2 중공 도파관에 대한 개구(24)가 퍼넬의 중앙에 배치되며, 램프들(34)과 교차한다.
제 1 방사기에 대한 개구(23)의 가능한 치수가 도 7a의 우측에 표시되어 있다. 오리피스(23)는 여기서 0.2 λ +/- 0.2 λ의 짧은 측면의 방향으로 범위(B1)를 가질 수 있다. 수직 방향(B3)의 범위는 0.7 λ +/- 0.7 λ일 수 있으며; 애퍼처 플레인(B4)의 범위는 0.2 λ +/- 0.2 λ일 수 있다.
애퍼처 플레인과 평행한 3개의 섹션이 도 7a에 나타낸 실시예에 대해서 도 7b에 다시 나타나 있다. 개구 영역(5)을 통과하는 섹션이 우측 하단, 즉 혼 방사기의 오리피스들과의 연결부 바로 아래에 나타나 있다.
개구 영역에서의 중공 도파관들에 대해 가능한 치수가 도 7b에 도시되어 있다. 좁은 측면은 특히 0.2 λ +/- 0.2 λ의 폭(B1)을 가질 수 있으며, 긴 측면은 0.5 λ보다 큰, 예를 들어 0.55 λ의 폭(B2)을 가질 수 있다.
일반적인 직사각형 중공 도파관에서는, 긴 측면이 차단 주파수에 대해 0.5 λ의 길이 미만으로 떨어지지 않아야 한다. 그러나, 더 작은 치수 및/또는 더 높은 대역폭이 리지 중공 도파관 및/또는 유전체로 채워진 중공 도파관의 사용에 의해 가능하다. 예를 들어, 여기서는 하나 이상의 리지가 중공 도파관의 중앙에 배치되어 대역폭을 증가시키고 및/또는 차단 주파수를 감소시킬 수 있다.
λ는 여기서 본 발명에 따른 혼 방사기의 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수로 주어지는 모든 치수를 갖는다.
중첩 영역의 구성은 또한 중공 도파관 단면에 따라서 보다 복잡한 형상들을 채택할 수도 있다. 이중 리지 중공 도파관들의 경우, 웨지 세그먼트들(34)은 예를 들어 재료 컷아웃 및/또는 램프 형상, 특히 지수 범위를 갖는 램프 형상을 가질 수 있다.
또한, 방사기는 도 8에 도시된 바와 같이 리지 중공 도파관 안테나로서 구성될 수 있다. 측벽들을 갖는 리지 중공 도파관 안테나(20")가 여기의 좌측에 도시되어 있으며; 측벽들이 없는 리지 중공 도파관 안테나(20''')가 우측에 도시되어 있다. 리지 중공 도파관 안테나(20")의 혼은 도 1 및 도 6과 관련하여 보다 상세히 설명한 것과 동일한 구성을 갖는다. 대조적으로 리지 중공 도파관 안테나(20''')는 전술한 중첩 영역(30)만을 가지며, 리지들만이 실제 혼의 영역으로 연장되고 측벽들은 거기에서 누락된다.
리지 중공 도파관 안테나는 수직 방향으로 연장되는 각각의 리지들(75)을 갖는다. 본 실시예에서 리지들(75)은 전이 영역(transition region)(30)에서 시작하여 실제 혼(actual horn)(32)으로 연장된다.
리지들은 플레이트 형상을 갖는다. 리지들(75)의 플레이트면은 각각의 경우에 방사기의 중심 축에 대해 반경 방향으로 그리고/또는 그것이 연장되는 측벽에 수직으로 연장된다. 리지들의 내측 에지들은 방사기 오리피스쪽으로 증가하는 거리를 갖는다.
리지들(75)은 본 실시예에서 좌측의 혼의 내벽들을 따라 연장된다. 이들은 본 실시예에서 영역들(28 및 29)에 걸쳐 좌측의 방사기 개구까지 연장된다.
그러나, 보다 단순한 형상들이 수요 및 생산 방법에 따라 고려될 수도 있다.
도 9는 이제 8개의 개별 방사기(20)를 각각 갖는 4개의 열(column)을 포함하는 방사기 어레이의 실시예를 나타낸다. 개별 방사기들은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 각 경우에 구성된다. 혼 방사기들의 베이스 영역에서 중첩 영역의 대응하는 실시예가 여기서는 도 9의 좌측 섹션에 도시되어 있다. 도 9에 나타낸 그룹 안테나는 예를 들어 28 GHz 및 2 GHz 대역폭의 중심 주파수를 갖는 안테나일 수 있다.
열 거리(column distance), 즉 z 방향에서의 개별 방사기 거리는 본 실시예에서 8.5 mm이며, 즉 28 GHz에서 0.80 λ이다. 라인 거리, 즉 x 방향에서의 개별 방사기 거리는 본 실시예에서 9.0 mm이며, 즉 0.84 λ GHz이다.
도 10 및 도 11에서, E 필드는 오리피스(23)를 통해 공급되는 제 1 편파에 대해 상이한 높이 Y = -11, Y = -13 및 Y = -15에서 X-Z 단면 내의 위상 0 및 위상 90°로 도시되어 있으며, 오리피스(23)에서 제 1 중공 도파관(1)은 혼 방사기 쪽을 향해 개방된다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, E 필드의 예외적 배향, 및 이에 따른 예외적인 편파 및 대칭 특성들의 결과 이미 오리피스(23)의 수직 영역을 초래한다.
도 9에 도시된 실시예는 제 1 중공 도파관에 대한 제 1 오리피스(23) 및 제 2 중공 도파관에 대한 제 2 오리피스(24)가 용이하게 인식될 수 있는 상부의 평면도로 도 12에 도시되어 있다. 아래로부터의 뷰(view)가 하단에 도시되어 있으며, 이것은 실제에 있어서 피드 섹션의 영역이다. 여기에서, 제 1 및 제 2 중공 도파관들 각각은 동일한 배향 및 동일한 단면을 가지며, 그 각각은 열(column)을 따라 일렬로 배치된다. 크기가 감소되고 제 1 중공 도파관들에서 회전되는 단면(5)이, 변환 섹션을 통해 개구 영역에서 더 인식될 수 있다.
섹션들이 도 13의 상이한 높이들에 대해 애퍼처 플레인과 평행하게 도시되어 있으며, 여기서 피드 섹션(3)을 통한 섹션이 좌측 상부에 도시되어 있고, 변환 섹션(4)을 통한 섹션이 좌측 중앙에 도시되어 있고, 개구부 섹션(5)을 통한 섹션이 좌측 하단에 도시되어 있다. 오리피스(23)가 연장되는 중첩 영역을 통한 섹션들이 우측 상단 및 우측 중앙에 도시되어 있으며, 중첩 영역 위의 혼을 통한 섹션은 우측 하단에 도시되어 있다.
열(column)을 따라 애퍼처 플레인에 수직인 섹션들이 도 15에 도시된다. 혼 방사기들에 신호를 공급하는 혼들 및 중공 도파관들 모두의 매우 컴팩트한 배치가 여기서 매우 잘 인식될 수 있다. 이 점에서, 제 1 중공 도파관 및 제 2 중공 도파관은 열을 따라 각각 교대로 제공되며, 제 2 중공 도파관들 각각은 각각의 혼 방사기 아래의 중앙에 배치되고, 대조적으로 제 1 중공 도파관들은 2개의 혼 방사기 사이에 배치된다.
도 15에는, 2개의 편파에 대한 E 필드가 도시되어 있으며, 실제로 포트(24)(즉 제 2 중공 도파관에 의해 공급되는 포트)에 대한 상단에 도시되어 있고, 포트(23)(즉 제 1 중공 도파관에 의해 공급되는 포트)에 대한 하단에 도시되어 있다. 도면이 인상적으로 나타내는 바와 같이, 혼 방사기들은 2개의 편파의 매우 양호한 직교성 및 매우 균일한 필드 분포를 갖는다.
27 GHz 내지 32 GHz의 범위, 즉 17% 상대 대역폭에서의 개별 포트들에 대한 S 파라미터가 도 16b 및 도 16b에 도시되어 있으며; 도 17a 및 도 17b에는 27.5 GHz 내지 28.5 GHz의 범위, 즉 3.6% 상대 대역폭에서의 개별 포트들에 대한 S 파라미터가 도시되어 있다. 도 16a 및 도 17a 각각은 스미스 다이어그램(Smith diagram)에서의 매칭을 나타내며, 도 16b 및 도 17b는 포트들 사이의 분리를 나타낸다.
2.0의 VSWR, 즉, 9.54 dB보다 큰 매칭이 도 16a에 도시되어 있으며; 1.5의 VSWR, 즉 13.98 dB보다 큰 매칭이 도 17a에 도시되어 있다. 그러나, 포텐셜은 실질적으로 상당히 더 높다. 두 경우의 디커플링은 25 dB 이상이다.
포트들(P23 및 P24)에 대한 28 GHz 또는 32 GHz의 각각의 파 필드(far field)가 도 18에 도시되어 있다. 파 필드는 수평 및 수직 평면에 도시되어 있으며, 파이(phi) 컴포넌트는 각각 공동-편파를 재생하고, 세타(theta) 컴포넌트는 각각 교차-편파를 재생한다. 이 다이어그램들은 또한 파 필드의 우수한 대칭성 및 낮은 교차-편파도 보여준다.
방사기 어레이의 실시예에서, 인접한 열(column)들의 개별 방사기들은 서로 오프셋되어 배치된다. 열 방향에서 볼 때, 제 1 열의 방사기들은 특히 인접한 제 2 열의 방사기들 사이의 중앙에 배치된다.
전술한 실시예에서 선택된 것으로 사용되는 개별 방사기들의 육각형 형상 및 열(column) 내의 그리고 2개의 열 사이의 대략 동일한 개별 방사기 거리들로 인해, 허니컴 구조가 생성되기 때문에 영역의 이상적인 커버리지가 생긴다.
그러나, 본 발명은 또한 방사기의 다른 기본 형상들 및/또는 비-허니컴 배열을 허용한다. 도 19는 본 발명에 따른 방사기 어레이들의 2개 실시예를 나타낸다.
전술한 도 9의 실시예와 실질적으로 대응하고 육각형 개별 방사기들을 가진 허니컴 구조를 갖는 일 실시예가 좌측에 도시되어 있다. 그러나, 여기서 개별 방사기들은 0.75 λ의 수평 방향에서의 개별 방사기 거리(Dh)를 갖고, 0.75 λ의 수직 방향에서의 개별 방사기 거리(Dv)를 가지며, 즉 개별 방사기들은 도 9의 실시예에서의 것보다 약간 작다.
다른 실시예가 도 19의 우측에 도시되어 있으며, 여기서 수평 방향에서의 개별 방사기 거리(Dh), 즉 열(column) 내에서의 거리는 수직 방향에서(즉, 열들 사이에서)의 보다 작은 개별 방사기 거리를 위해 증가된다. 여기서 거리들(Dh 및 Dv)의 합은 바람직하게는 2 λ보다 작고, 더욱 바람직하게는 1.5 λ보다 작다.
본 실시예에서, 방사기들은 1 λ의 수평 방향에서의 개별 방사기 거리(Dh) 및 0.5 λ의 수직 방향에서의 개별 방사기 거리(Dv)를 갖는다.
본 실시예에서, 거리 공간들은 방사기들 내의 방사기들의 거리가 증가되고 인접한 열들의 방사기들이 측 방향으로 도달하는 열 내의 방사기들 사이에 배열된다. 이에 따라 열(column)들은 보다 작은 열 거리로 배열된다. 본 실시예에서는, 육각형 기본 형상이 사용되지만, 팔각형 기본 형상도 또한 고려될 수 있다.
도 20의 좌측에 도시된 바와 같이, 육각형 기본 형상 대신에 상이한 실시예가 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 개별 방사기들은 부분적으로 겹쳐진 원형 기본 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 20은 대략 원형의 그룹 애퍼처를 갖는 방사기 어레이를 우측에 나타내고 있다. 예를 들어, 개별 방사기들의 대략 원형 배열은 상이한 진폭들 및 위상들을 가진 개별 방사기들의 상호 연결에 대한 안테나 다이어그램에서 하부 세컨더리 로브들을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 방사기 어레이의 개별 방사기들은 개별적으로 공급 및/또는 매칭될 수 있거나, 분배 네트워크 및 매칭 네트워크를 통해 서브그룹들에서 부분적으로 상호 연결될 수 있다.
도 21은 개별 피딩을 갖는 피드 네트워크의 일 실시예를 좌측에 나타내고, 그룹 피딩을 갖는 것을 우측에 나타낸다. 도시된 분배 네트워크 및 매칭 네트워크는 여기서 본 발명에 따른 혼 방사기들의 제 1 및 제 2 중공 도파관들의 피드 섹션들에 연결될 수 있다.
중공 도파관들이 상이한 평면들(51 내지 54)에서 굴곡부들을 통해 측면으로 각각 안내되는 것은 양쪽 구성 모두에 공통적이다.
열의 제 1 중공 도파관들(1) 및 제 2 중공 도파관들(2)은 여기서 특히 각각의 상이한 평면들에서 측면으로 유도된다. 상이한 열들을 공급하는 중공 도파관들은 또한 상이한 평면들에 배치되어 있다.
열의 각각의 제 1 방사기(1)(분배기들(55 및 59)) 및 제 2 중공 도파관들(분배기들(56 및 50))이 상호 연결되는 그룹 피딩으로 분배기들(55, 56, 59 및 60)이 제공된다. 그 다음, 분배기들은 추가 굴곡부 및 필터들(57, 58, 61)을 통해 PCB 상에 배치되는 피드(feed)에 연결된다.
본 발명에 따른 방사기들은 특히 10 GHz 내지 100 GHz의 주파수 범위 또는 5G 응용, 특히 빔 스티어링 및/또는 빔 포밍을 갖는 응용에 적합하다.

Claims (16)

  1. 제 1 중공 도파관 및 제 2 중공 도파관을 통해 서로 개별적으로 공급되는 제 1 편파 및 제 2 편파를 갖는, 특히 셀룰러 무선 기지국을 위한 듀얼 편파 혼 방사기(dual polarized horn radiator)로서,
    상기 중공 도파관들 중 하나, 특히 상기 제 1 중공 도파관은 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 개구까지 빔 방향으로 연장되고, 이렇게 함으로써 부분적으로 상기 혼 방사기의 애퍼처 오리피스의 내부에 있고 부분적으로 상기 혼 방사기의 상기 애퍼처 오리피스의 외부에 있는 애퍼처 플레인(aperture plane) 상으로 돌출되어 연장되는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 편파 혼 방사기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공 도파관의 단면은 부분적으로 인접한 혼 방사기의 애퍼처 오리피스 아래에서 상기 애퍼처 플레인 상으로 돌출되어 연장되며; 및/또는 상기 중공 도파관은 상기 혼 방사기의 애퍼처 오리피스 외부의 상기 애퍼처 플레인 상으로 돌출되어 배치되는 위치로부터 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 상기 개구의 에지로 연장되는 정면 경계 벽(front-face boundary wall)을 가지며, 바람직하게는 상기 경계 벽은 상기 중공 도파관의 짧은 측면(short side)의 벽이고, 바람직하게는 상기 경계 벽은 상기 애퍼처 플레인에 비스듬하게 연장되는 듀얼 편파 혼 방사기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 중공 도파관 및 제 2 중공 도파관을 통해 서로 개별적으로 공급되는 제 1 편파 및 제 2 편파를 갖는, 특히 셀룰러 무선 기지국을 위한 듀얼 편파 혼 방사기로서,
    상기 두 개의 중공 도파관은 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 상기 빔 방향으로 연장되고, 상기 중공 도파관들 중의 적어도 하나, 특히 상기 제 1 중공 도파관은, 상기 혼 방사기 쪽을 향해 개방되기 전에 그것의 편파가 다른 중공 도파관에 대해 상기 애퍼처 플레인에서 회전되는 변환 섹션(transformation section)을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 편파 혼 방사기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 두 개의 중공 도파관은 서로 인접하게 및/또는 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 상기 빔 방향으로 서로 평행하게 연장되고/되거나 초기에 동일한 편파를 가지며; 및/또는 상기 변환 섹션은 트위스트(twist)를 갖고; 및/또는 상기 제 2 중공 도파관은 상기 제 1 중공 도파관과 다른 각도에 대한 회전 또는 상기 편파의 회전을 갖지 않으며, 이러한 목적을 위해 상기 제 2 중공 도파관은 바람직하게는 상기 제 1 중공 도파관과 상이한 트위스트를 갖거나 트위스트를 갖지 않고; 및/또는
    상기 제 1 중공 도파관의 단면은 상기 변환 섹션에서 감소하고, 및/또는 상기 제 2 중공 도파관은 그 단면이 감소하는 변환 섹션을 갖는 듀얼 편파 혼 방사기.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 두 개의 중공 도파관은 긴 측면 및 짧은 측면을 갖는 단면, 특히 직사각형 단면 및/또는 적어도 하나의 단면 수축부 및/또는 적어도 하나의 단면 확대부를 갖는 단면을 가지며, 상기 두 개의 중공 도파관의 긴 측면들은 바람직하게는 초기에 서로 평행하게 연장되며; 및/또는 상기 두 개의 중공 도파관의 긴 측면들은 바람직하게는 상기 트위스트로 인해 상기 변환 섹션의 단부에서 서로 수직하고; 및/또는 상기 단면의 감소는 바람직하게는 적어도 상기 짧은 측면의 감소 및/또는 상기 긴 측면과 상기 짧은 측면 간의 비율의 증가를 포함하며; 및/또는 상기 변환 섹션은 바람직하게는 적어도 하나의 단면 확대부를 단면 축소부로 및/또는 그 역으로 변환하고; 및/또는 인접한 중공 도파관들의 단면들은 바람직하게는 인터레이스되는(interlaced) 듀얼 편파 혼 방사기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 개의 중공 도파관 중의 하나, 특히 상기 제 1 중공 도파관의 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 개구는 상기 애퍼처 플레인과 평행하고 상기 애퍼처 플레인에 수직한 긴 측면을 따르는 범위를 갖고; 상기 개구의 외측 짧은 측면은 바람직하게는 상기 개구의 반대편에 배치된 내측 짧은 측면보다 높게 배치되고; 및/또는 상기 중공 도파관의 개구의 긴 측면은 바람직하게는 상기 애퍼처 플레인에 대해 비스듬히 연장되는 상기 혼 방사기의 베이스 영역(base region)에 배치되고/되거나 상기 애퍼처 플레인에 대해 비스듬히 연장되며; 및/또는 상기 애퍼처 플레인에 평행한 범위 및 상기 애퍼처 플레인에 수직한 범위는 1:1 내지 1:8, 바람직하게는 1:2 내지 1:5의 비율을 갖고; 및/또는 상기 애퍼처 플레인과 평행한 범위는 0.05 λ 내지 0.4 λ, 바람직하게는 0.1 λ 내지 0.3 λ가 되고; 및/또는 상기 애퍼처 플레인에 수직한 범위는 0.05 λ 내지 1.5 λ, 바람직하게는 0.4 λ 내지 1.0 λ가 되고, 여기서 λ는 상기 혼 방사기의 공진 주파수 범위, 특히 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수의 파장인 듀얼 편파 혼 방사기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 개의 중공 도파관 중 하나, 특히 상기 제 2 중공 도파관은 상기 혼 방사기까지 상기 빔 방향으로 안내되고; 상기 애퍼처 플레인 상으로 돌출되는 단면은 상기 애퍼처 개구 내에 배치되며; 및/또는 상기 두 개의 중공 도파관들 중 하나, 특히 상기 제 2 중공 도파관의 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 개구는 상기 애퍼처 오리피스에 대해 중앙에 배치되며; 및/또는 상기 혼 방사기의 베이스는 퍼넬 형상(funnel-like) 영역을 가지며 상기 두 개의 중공 도파관 중 하나, 특히 상기 제 2 중공 도파관의 개구는 상기 퍼넬 형상 영역의 선단(tip)에 배치되는 듀얼 편파 혼 방사기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 혼 영역은 재료 컷아웃부(material cutout)들 및/또는 재료 삽입부들, 특히 리지(ridge)들 및/또는 단차(step)들 및/또는 수직 방향으로 연장되는 유전체들을 갖고; 및/또는
    상기 혼 방사기는 측벽들을 갖거나 또는 측벽들이 없는 리지 중공 도파관 방사기를 형성하고; 및/또는
    상기 리지들은 퍼넬(funnel) 형상 및/또는 내향 측면 상에서 수직 방향으로의 지수(exponential) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 편파 혼 방사기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼 방사기는 10 GHz 내지 100 GHz 범위, 바람직하게는 25 GHz 내지 50 GHz 범위의 공진 주파수 범위를 가지며, 바람직하게는 상기 공진 주파수 범위는 가장 낮은 공진 주파수 범위이고; 및/또는 상기 혼 방사기의 애퍼처 오리피스의 최대 직경은 0.3 λ 내지 1.4 λ, 바람직하게는 0.5 λ 내지 1.1 λ, 더욱 바람직하게는 0.6 λ 내지 0.9 λ가 되고; 및/또는 상기 혼 방사기는 0.5 λ 내지 4 λ, 바람직하게는 1.5 λ 내지 2.5 λ의 높이를 가지며, λ는 상기 혼 방사기의 공진 주파수 범위, 특히 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수의 파장이고; 및/또는 상기 혼 방사기의 혼은 실질적으로 빔의 주 방향으로 연장되는 측벽들을 갖는 제 1 혼 영역과, 퍼넬 형상 방식으로 확장되는 측벽들을 갖는 제 2 혼 영역을 가지며, 상기 제 2 혼 영역의 높이는 제 1 혼 영역의 높이보다 작고; 및/또는 상기 제 2 혼 영역에서 애퍼처 개구의 확대는 50%보다 작고, 더욱 바람직하게는 20%보다 작으며; 및/또는 상기 제 1 및 제 2 혼 영역들은 연속적으로 서로 병합되고; 및/또는 상기 혼 방사기는 육각형 또는 원형 애퍼처 오리피스를 갖는 듀얼 편파 혼 방사기.
  10. 열(column) 또는 행(row)으로 서로 인접하게 배치된 복수의 듀얼 편파 혼 방사기들을 포함하는 특히 셀룰러 무선 기지국을 위한 방사기 어레이로서, 각각의 혼 방사기들은 제 1 중공 도파관 및 제 2 중공 도파관에 의해 공급되고,
    열 또는 행의 중공 도파관들 각각은 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 자신의 개구까지 빔 방향으로 안내되고, 상기 열 또는 상기 행 내의 모든 제 2 중공 도파관은, 상기 혼 방사기 쪽을 향해 개방되기 전에 그것의 편파가 상기 애퍼처 플레인에서 회전되는 변환 섹션을 가지며; 및/또는
    혼 방사기의 각각의 중공 도파관, 특히 상기 제 1 중공 도파관은 상기 혼 방사기 쪽을 향하는 개구까지 빔 방향으로 연장되고, 이렇게 함으로써 그것의 단면이 적어도 부분적으로 인접한 혼 방사기의 상기 애퍼처 오리피스 아래에서 상기 애퍼처 플레인 상에 돌출되어 연장되는 것을 특징으로 하는 방사기 어레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 혼 방사기들은 10 GHz 내지 100 GHz 범위, 바람직하게는 25 GHz 내지 50 GHz 범위의 공진 주파수 범위를 가지며, 바람직하게는 상기 공진 주파수 범위는 가장 낮은 공진 주파수 범위이고; 및/또는 상기 열 및/또는 행에서의 개별 방사기 거리는 1 λ 미만, 바람직하게는 0.85 λ 미만, 더욱 바람직하게는 0.75 λ 미만, 더욱 바람직하게는 0.5 λ 미만이 되며; 및/또는 상기 혼 방사기들은 서로 인접하게 배치되는 복수의 열들 및/또는 행들로 배치되고, 상기 열 또는 행에서의 개별 방사기 거리와 상기 열 또는 행에 수직한 개별 방사기 거리의 합은 2 λ 미만, 바람직하게는 1.7 λ 미만, 더욱 바람직하게는 1.5 λ 미만이 되며, 바람직하게는 λ는 상기 방사기 어레이의 공진 주파수 범위, 특히 가장 낮은 공진 주파수 범위의 중심 주파수의 파장인 방사기 어레이.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    서로 인접하게 배치된 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 듀얼 편파 혼 방사기들로 구성되는 방사기 어레이.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼 방사기들은 서로 인접하게 배치된 복수의 열들 또는 행들로 배치되며, 인접한 열들 또는 행들의 상기 혼 방사기들은 바람직하게는 서로 오프셋되어 배치되고, 상기 혼 방사기들은 바람직하게는 허니컴(honeycombed) 방식으로 배치되는 방사기 어레이.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    피드 네트워크(feed network)를 가지며,
    열 또는 행으로 배치된 상기 혼 방사기들의 상기 제 1 중공 도파관들 및 상기 제 2 중공 도파관들은 상이한 수직면들에서 측면을 향하는 굴곡부(bend)를 갖고; 열 또는 행으로 배치된 상기 혼 방사기들의 각각의 상기 제 1 중공 도파관들 및/또는 열 또는 행으로 배치된 상기 혼 방사기들의 상기 제 2 중공 도파관들은 동일한 수직면에서 상기 측면을 향하는 굴곡부를 가지며; 및/또는 두 개의 인접한 행들 또는 열들에 배치된 두 개의 혼 방사기의 중공 도파관들은 상이한 수직면들에서 상기 측면을 향하는 굴곡부를 가지는 방사기 어레이.
  15. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    피드 네트워크를 가지며,
    상기 혼 방사기들의 상기 중공 도파관들은 각각 개별적으로 공급되고; 또는 열 또는 행으로 배치된 상기 혼 방사기들의 상기 제 1 중공 도파관들 및/또는 열 또는 행으로 배치된 상기 혼 방사기들의 상기 제 2 중공 도파관들은 분배기에 의해 공통 피드에 연결되는 방사기 어레이.
  16. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 혼 방사기들 및/또는 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 방사기 어레이들을 갖는 셀룰러 무선 기지국.
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