KR20200028460A - 천이 장치, 천이 구조체, 및 통합형 패키지 구조체 - Google Patents

천이 장치, 천이 구조체, 및 통합형 패키지 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커플링 섹션(3)을 포함하고 유전체 기판 층(11) 상에 배치되는 평면형 전송 라인인 제1 전송 라인(2)을 포함하는 천이 장치(10)에 관한 것이다. 기판 층(11)은, 제1 전송 라인(2)의 적어도 일부분을 따라 커플링 섹션(3)을 부분적으로 둘러싸도록 배치되는 기판 층(11)에 배열되는 주기적 또는 준-주기적 구조체(15), 예를 들어 EBG(전자 밴드 갭) 구조체 또는 AMC(인공 자기 도체) 표면을 포함하거나 이러한 구조체가 제공된다. 천이 장치는, 기판 층(11)이 그 위에 배열되고 접지 평면으로서의 역할을 하기에 적합한 도체 층(12)을 추가적으로 포함하며, 주기적 또는 준-주기적 구조체(15)는, EM 에너지, RF 전력이 제1 전송 라인(2)과 주기적 또는 준-주기적 구노체(15) 사이에서 비접촉식으로 커플링될 수 있도록, 제1 전송 라인 및/또는 커플링 섹션(3)으로부터 거리가 있도록 배열되며, 제1 전송 라인(2)과 주기적 또는 준-주기적 구조체(15) 사이의 천이부는 평면형이고 어떤 갈바닉 접촉도 없는, 비접촉식이다.

Description

천이 장치, 천이 구조체, 및 통합형 패키지 구조체
본 발명은, 제1항의 첫 부분의 특징을 갖는, 평면형 전송 라인과 도파관 사이에 적어도 하나의 천이를 제공하는 천이 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 제14항의 전제부의 특징을 갖는, 이러한 천이를 포함하는 천이 구조체와 관련된다.
본 발명은 또한, 제29항의 첫 부분의 특징을 갖는, 회로 장치와 안테나 장치를 포함하는 통합형 패키지 구조체에도 관련된다.
예를 들어 고속 데이터 통신 링크 및 차량용 레이더 어플리케이션과 같은 매우 다양한 어플리케이션에서, 밀리미터파 및 서브밀리미터파 주파수 대역에 있는 고주파의 사용이 더욱 각광받고 있다. 이러한 주파수 범위를 사용하면 더 넓은 주파수 대역폭을 이용할 수 있기 때문에 유용하다(attractive). 따라서, 다양한 목적 및 어플리케이션에 대해 전송 라인, 회로와 도파관 또는 안테나 사이의 천이 또는 상호 연결이 요구된다. 하지만, 예를 들어 특히 안테나와 수동 및 능동 부품의 통합을 위한 이러한 천이 또는 인터페이스를 제공하는 것과 관련하여 몇몇 문제점이 존재한다. 고주파 어플리케이션에서는, 양호한 전기적 성능, 기계적 신뢰성 및 저가의 비용뿐 아니라 콤팩트함 또한 중요하다.
US 8 680 936호에는, 마이크로 스트립 또는 스트립 라인과 도파관 사이의 수직 천이를 위한 표면 장착 가능한 천이 블록이 제시되어 있다. 이러한 천이 장치의 단점은, 예컨대 몇몇 연결된 안테나와 Tx/Rx 블록을 갖는 조향 가능한 빔 어레이 안테나와 같은 몇몇 어플리케이션에서 요구되는 것만큼 콤팩트하지 않다는 점이다. 더불어, 구조가 상대적으로 복잡하고, 금속 평면과의 접속을 위한, 비아홀을 통한 매우 양호한 전기 접촉이 요구된다.
US 7 486 156호는 측면으로부터 공급되는 마이크로스트립-도파관 천이 장치를 개시한다. 이 장치 또한, 복잡한 구조를 가지며, 요구되는 것만큼 콤팩트하지 않다.
Seo, K. 저, "Planar microstrip-to-waveguide transition in millimeter-wave band" (http://dx.doi.org/10.5772/54662, Acvanced in Microstrip Antennas with Recent Applications, 챕터 11, 출판사: INTECH, 편집자: Ahmed Kishk, pp.249-277, 2013-03-06)에는, 예컨대 백-쇼트(back-short)를 갖는 프로브 천이, 평면형 근접 결합 천이, 근접 결합 유형 천이 및 협벽-연결형(narrow-wall-connected) 마이크로스트립-대-도파관 천이와 같이 도파관과 마이크로스트립 라인 사이의 다양한 종류의 천이가 개시되어 있다.
하지만, 이들 천이는 모두 구조적 단순성 및 콤팩트함 등이 고려되는 한 여전히 많은 것이 요구되고, 전송 라인과 도파관 사이의 천이의 제공과 관련하여 해결해야 하는 몇몇 문제점을 남긴다. 현재, 아직까지는 완전히 만족스러운 해결책이 제시되지 않았고, 이때까지 제안된 전송 라인과 도파관 사이의 천이는 그 용도가 제한된다는 단점이 있다.
더불어, 고주파에서의 도파관과 회로 사이의 천이의 경우, 도파관과 회로 사이의 인터페이스를 제공하기 위해 별도의 E-평면 프로브 천이가 사용된다. E-평면 프로브 천이는 도파관 TE10 모드에서 마이크로스트립 또는 공동평면 모드로 전환하고, 별도의 천이는 본드-와이어 또는 플립-칩 접속을 요구한다.
별도의 E-평면 프로브 천이의 사용은 모든 패키징 과정을 더욱 복잡하게 만드는데, 이는 백-쇼트와, 예를 들어 RFIC(Frequency Integrated Circuit) 또는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)와 같은 회로에 대한 천이 회로의 장착 및 정확한 정렬과 관련하여 추가적인 단계가 요구되기 때문이다.
많은 안테나 소자가 별도의 RF 체인에 연결될 필요가 있는데, 조향 가능한 빔 어레이 안테나를 위한 회로(예를 들어, MMIC)으로 도파관 천이를 통합하려는 시도는 일반적으로 성공적이지 못했다. 주요 원인은, 그레이팅 로브(grating lobe)를 방지하기 위해 안테나 소자 간격은 λ/2 미만이어야 하는데, 전체 도파관 천이의 폭은 λ/2보다 훨씬 크기 때문이다.
A.U. Zaman, M. Alexanderson, T. Vukusic 및 P.S. Kildal 저, "Gap Waveguide PMC Packaging for Improved Isolation of Circuit Components in High-Frequency Microwave Modules" (IEEE Transactions on Component, Packaging and Manufacturing technology, vol. 4, no. 1, pp. 16-25, 2014년 1월)에는, 갭 도파관 기술을 사용하는 것이, 종래의 패키징 기술에 비해 삽입 손실이 더 낮은 mm파 시스템을 위한 효과적인 패키징 기술이라고 개시되어 있다. 회로들은 넓은 주파수 범위에서의 높은 임피던스 표면 또는 AMC(Artificial Magnetic Conductive) 표면으로서 작용하는 핀 금속 리드(pin metal lid) 또는 못 판(bed of nails)에 의해 패키징된다. 완성된 PEC-PMC(Perfect Electric conductor-Perfect Magnetic Conductor) 평행-플레이트 도파관은, 기판 모드 및 공동 공진에 의한 원치 않은 패키징 문제가 억제되도록, 전자기파 차단(cut-off)을 제공한다.
따라서, 본 발명의 가장 일반적인 양태에서의 목적은, 전술한 문제점들 중 하나 이상을 해결하는 초기에 언급되었던 천이 장치, 예를 들어 임의의 평면형 전송 라인(예를 들어, 마이크로스트립 라인, 스트립 라인, 또는 공동평면 전송 라인)과 제2 전송 라인(예를 들어, 도파관)의 상호 연결에 사용될 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 천이 장치, 특히 콤팩트한 고주파수 천이 장치를 제공하는 것이다.
특히, 구조가 단순하고, 제조하기가 저렴하고 쉬우며, 특히 대량 생산에 적절하고, 조립하기가 용이한 천이 장치, 더 구체적으로는 고주파 천이 장치를 제공하는 것 또한 목적으로 한다.
특히, 양호한 전기적 성능을 가지고, 양호한 기계적 신뢰성을 갖는 천이 장치, 더욱 구체적으로는 고주파 천이 장치를 제공하는 것 또한 목적으로 한다.
또 다른 특정 목적은, 주파수 조정 가능한(frequency scalable), 특히 매우 낮은 주파수부터 매우 높은 주파수까지 다양한 주파수에 대해, 또는 마이크로파부터 서브-밀리미터파까지에 대해 사용될 수 있는 천이 장치, 가장 바람직하게는 고주파 천이 장치를 제공하는 것이다.
또한, 높은 주파수, 예를 들어 67GHz 또는 이보다 상당히 높은 주파수에 대해 사용될 수 있는 고주파 천이 장치뿐 아니라, 낮은 주파수에 대해서도 적절한 천이 장치를 제공하는 것을 특히 목적으로 한다.
따라서, 청구항 제1항의 특징적 구성을 갖는 초반에 언급한 것과 같은 천이 장치가 제공된다.
평면형 전송 라인과, 초반에 언급한 것과 같은 도파관을 포함하는 제2 전송 라인 사이의 천이를 포함하는 천이 구조체로, 이러한 천이 구조체를 통해 전술한 문제들 중 하나 이상이 해결될 수 있고, 특히 콤팩트하고 조립하기가 쉬운 천이 구조체를 제공하는 것 또한 하나의 목적이다.
따라서, 청구항 제14항의 특징적 구성을 갖는 초반에 언급한 것과 같은 천이 구조체가 제공된다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 전술한 것과 같은, 제조하기가 쉽고, 콤팩트하며, 신속하고 쉬운 방식으로의 조립을 가능하게 하고, 특히 분리될 수도 있는, 하나 이상의 천이 장치 또는 천이 구조체를 갖는, 청구항 제29항의 첫 번째 부분의 구성을 구비하는 안테나를 포함하는, 통합형 패키지된 또는 패키징 구조체를 제공하는 것이다.
삽입 손실이 낮고, 누설이 낮거나 실직적으로 없고, 사용이 유연한 하나 이상의 이러한 천이를 포함하는 패키지된 구조체, 또는 패키징 구조체를 제공하는 것 또한 하나의 목적이다.
또 하나의 특정 목적은, 제조, 장착 또는 조립이 용이하고, 능동 또는 수동 부품 및 안테나의 상호연결을 위한 광범위한 용도를 가질 수 있는 하나 이상의 이러한 전이를 포함하는, 고도로 통합된 구조체를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은, 고효율 및 고성능이며, 좁은 대역폭에도 불구하고 게인이 높은, 안테나와 능동 및/또는 수동 부품 사이의 하나 이상의 이러한 천이를 포함하는 패키지된 구조체 또는 패키징 구조체를 제공하는 것이다.
특히, 양호한 전기 성능을 가지며, 양호한 기계적 신뢰성을 갖는 안테나 장치를 포함하는 패키지된 구조체 또는 패키징 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 칩, 예를 들어 RFIC 또는 MMIC으로의, 또는 평면형 전송 라인과 도파관 사이의 원치 않은 도파관 모드의 누설 없이, 높은 주파수, 예를 들어 64GHz보다 크거나 그보다 상당히 큰 주파수뿐 아니라, 낮은 주파수에 대해서도 사용될 수 있고, 패키징 구조체 안테나의 하나 이상의 안테나들로의 매우 양호한 에너지 커플링을 가능하게 하는 고주파 통합형 패키지 구조체 또는 패키징 구조체를 제공하는 것 또한 특정한 하나의 목적이다.
작동이 신뢰성 있고 정확한 천이 장치를 갖는 패키닝 구조체를 제공하는 것 또한 목적으로 한다.
또 다른 특정한 하나의 목적은, 전술한 문제들 중 하나 이상을 극복할 수 있도록 하고, 다른 것 중에서도 제조가 용이하고, 조립이 용이하며, 바람직하게는 분해될 수 있고, 콤팩트하며, 광대역이며, 고성능 및 저손실인, 능동 및/또는 수동 부품들, 또는 회로 장치(예를 들어, 하나 이상의 RFIC, MMIC)와 하나 이상의 방사 소자를 포함하는 안테나 장치 사이의 하나 이상의 천이 또는 상호 연결을 포함하는 패키징 구조체를 제공하는 것이다.
조향 가능한 빔을 가지고, 조향 가능하며, 특히 높은 게인 및 좁은 빔을 가지며, 콤팩트한 안테나 장치를 포함하는 통합형 패키지 구조체를 제공하는 것 또한 목적으로 한다.
따라서, 청구항 제29항의 특징적 구성을 갖는 초반에 언급한 것과 같은 통합형 패키지된 또는 패키징 구조체가 제공된다.
첨부된 각각의 종속항에 의해 유리한 실시예들이 주어진다.
패키징 구조체는 단순한 구조를 가지고, 많은 다양한 어플리케이션 및 목적을 위해 사용될 수 있는 것이 유리하다.
본 발명의 이점은, 콤팩트하고, 도파관 파트와 평평한 전송 라인, 예를 들어 마이크로스트립 라인 사이에 전기 접촉이 필요하지 않는 (높은) 주파수 천이 장치가 제공된다는 점이다.
본 발명의 이점은, 백-쇼트를 가질 필요 없이 광대역폭을 가지며, 넓은 주파수 응답을 갖는 (높은) 주파수 천이 장치가 제공된다는 점이다.
구조가 단순하고, 제조하기에 저렴하고 용이하며, 대량 생산에 적합하고, 특히 전기 접촉이 요구되지 않기 때문에 조립하기가 용이한 (높은) 주파수 천이 장치가 제공된다는 점 또한 유리하다.
본 발명의 특별한 이점은, 구조가 단순하고, 도파관과 예를 들어, RF 보드 사이에 전기 및 갈바닉 접촉이 필요 없고, 광범위하게 사용될 수 있는 콤팩트한 천이 장치가 제공된다는 점이다.
콤팩트하고, 비접촉식이며, 백-쇼트가 필요 없는 천이 구조체가 제공된다는 점 또한 하나의 이점이다. 다중 층 구조체가 제공된다는 점 또한 하나의 이점이다. 또 다른 이점은, 콤팩트하고, 많은 수의 방사 소자를 포함할 수 있으며, 손실이 낮고, 산출량(yield)이 높으며, 주파수 조정 가능하고, 조립하기에 용이한, 통합된 패키지형 구조체가 제공된다는 점이다.
제조가 용이하고, 콤팩트하며, 빌딩 블록 간에 어떠한 전기적 접촉이 요구되지 않으며, 특히 분해될 수도 있는 안테나 장치를 포함하는 통합된 패키지형 구조체가 제공된다는 점 또한 유리하다.
본 발명의 개념의 이점은, 평면형 라인과 도파관, 회로 장치 및 다른 회로장치의 상호 연결 및 예를 들어 안테나들과의 상호 연결과 관련된 상호 연결 문제를 극복한다는 점이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 방식으로 본 발명이 추가적으로 설명될 것이다.
도 1은 천이 장치의 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 추가적인 머쉬룸들의 종 방향 열을 포함하는 천이 장치의 제2 실시예의 사시도이다.
도 3은 하나의 횡 방향 열의 머쉬룸만 포함하는 제3 실시예에 따른 천이 장치의 사시도이다.
도 4는 이중 리지 도파관으로의 천이를 포함하는, 조립되지 않은 상태에 있는 천이 구조체의 사시도이다.
도 5는 이중 리지 도파관으로의 천이를 포함하는, 도 4에 도시된 것과 같은 천이 구조체의 조립된 상태의 사시도이다.
도 5a는 도 5의 천이 장치의 중앙 부분을 종 방향으로 지나도록 취해진 단면 사시도이다.
도 6은 유전체 기판을 갖는 도 4의 천이 구조체의 평면형 천이 파트를 투명하기 도시한 사시도이다.
도 7은 도 5의 천이 구조체의 개략적인 평면도이다.
도 8은 단일 리지 도파관으로의 천이를 포함하는, 조립된 상태에 있는 천이 구조체의 사시도이다.
도 9는 도 8의 천이 구조체의 개략적인 평면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 단일 도파관으로의 천이를 포함하는 천이 구조체의 조립된 상태의 사시도이다.
도 11은 도 10의 천이 구조체의 개략적인 평면도이다.
도 12는 직사각형 도파관으로의 천이를 포함하는 천이 구조체의 조립된 상태의 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 천이 구조체의 평면도이다.
도 14는 도 4의 천이 구조체의 모든 층을 분해한 분해도이다.
도 15는 부분적으로 조립되어 있는 상태의, 각각의 직사각형 도파관으로의 천이부를 2개 포함하는 천이 구조체의 사시도이다.
도 16은 안테나 장치와 다수의 마이크로스트립-대-도파관 천이부를 포함하는, 조립을 위한 상태에 있는 다중 층 통합형 어레이 안테나의 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 통합형 구조체의 상부의 안테나 또는 슬롯 층의 아래쪽 면의 사시도이다.
도 18은 도 16에 도시된 통합형 구조체의, 회로 또는 기판 층을 향하는 급전 또는 천이 층의 아래쪽 면의 사시도이다.
도 19는 도 16에 도시된 통합형 구조체의, 바닥쪽 회로 또는 기판 층의 사시도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 천이 장치(10)를 개략적으로 도시하며, 상기 천이 장치는 마이크로스트립 라인(2) 또는 대안적으로는 CPW(공동평면 도파관) 등인 제1 전송 라인과, 예를 들어 유전체 기판인 기판(11)에 배치되는 커플링 섹션(3) 사이의 천이를 포함한다. 기판(11)에서 커플링 섹션(3) 주위의 영역은, 예를 들어 D. Sievenpiper, L. Zhang, R. F. Jimenez Broas, N G. Alexopolous, 및 E. Yablonovitch저, "High-impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band ides" (IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 47, No 11, pp. 2059-2074, Nov. 1999)에 설명되어 있는 바와 같이, EBG(전자 밴드 갭) 구조체 또는 임의의 다른 적절한 주기 구조체를 포함하거나 상기 구조체로서 작용하도록 구성된다.
유리한 실시예에서, 주기 구조체는 기판(11)에 에칭되며, 여기서 상기 주기 구조체는, 마이크로스트립(2)과 수직이면서 평행하게 배치되고 커플링 섹션(3)의 세 측면에, 마이크로스트립 라인(2)의 두 길이 면의 일부분을 따라 배치되는 복수의 머쉬룸(15, 15...)을 포함한다. 정의를 위해, 일부 머쉬룸은 횡 방향 열 및 종 방향 열 모두의 일부분을 형성한다고도 말할 수 있다.
기판 층(11)은 접지 평면을 형성하는 도전 층(12) 위에 배치된다. 주기 구조체(여기서는 머쉬룸으로 형성됨)을 사용함으로써, 주기 구조체가 파동이 원치 않는 방향으로 전파하는 것을 방지하기 때문에, 비접촉 방식으로 천이가 일어날 수 있다. 마이크로스트립 라인(2)의 커플링 섹션(3)과 머쉬룸(15) 사이에 강한 커플링이 있기 때문에, 임의의 백쇼트의 필요성이 방지되며, 이러한 점은 매우 유리하다. 커플링 섹션(3)을 통해, 마이크로스트립 라인(2)으로부터의 EM(전-자기)장은 제2의 전송 라인, 예를 들어 도파관(예를 들어, 도 4의 천이 구조체 참조)에 머쉬룸(15)을 통해 커플링될 수 있으며, 모든 RF(Radio Frequency, 고주파) 전력이 마이크로스트립 입력으로부터 커플링 섹션(3)으로 전달된다. 커플링 섹션(3)은 예를 들어, 도파관 또는 제2의 마이크로스트립 라인일 수 있다.
예를 들어, EBG 구조체를 사용함으로써, 접촉 없이도 누설 전류(leakage)를 완전히 또는 대부분 방지할 수 있고, 전술한 바와 같이 백-쇼트가 필요 없어지면서, 여전히 광대역 주파수 응답과, 추가적으로 다양한 종류의 도파관(들)로의 천이를 제공하는 천이 구조체의 용이한 조립을 제공할 수 있다. 기판은 또한, 임의의 다른 종류의 고 임피던스 표면 또는 예를 들어, 주기 구조 또는 준-주기 구조를 포함하는 AMC 표면을 포함할 수도 있다.
구조체는 평면이고 비접촉식인데, 이는 다층 구조를 형성할 수 있도록 하기에 매우 유리하다.
도시된 실시예에서, 각각 4개의 머쉬룸으로 이루어져 커플링 섹션(3) 너머에 배치되는 횡 방향 열이 2개, 그리고 마이크로스트립(2)의 양측에 하나씩 배치되어, 각각의 종 방향 열이 4개의 머쉬룸(이 중 2개는 커플링 섹션(3) 너머에 배치되는 2개의 횡 방향 열의 일부분을 형성한다)으로 이루어지는 종 방향 열이 2개 있다. 도시된 실시예에서, 머쉬룸(15)들은 접지 평면(12)과의 연결을 위한 작은 비아(16)를 갖는 정사각형 형상이다. 하지만, 머쉬룸은 원형, 직사각형, 타원형 등 임의의 적절한 형상일 수 있고, 심지어는 일부 실시예에서 리지(ridge) 등을 포함할 수 있으며, 보다 인반적으로는 임의의 다른 적절한 주기적인 또는 준-주기적인, 바람직하게는 에칭된 구조체가 사용될 수 있음을 명확하게 해야 한다. 또한, 머쉬룸의 개수, 규칙적 또는 부분적으로 불규칙적인 패턴의 배치는 달라질 수 있다.
마이크로스트립 라인(2)의 커플링 섹션(3)과 머쉬룸(15)의 제1 횡 방향 열 사이의 수직 거리는 사용되는 작동 주파수 또는 파장에 따라 달라지지만, 예를 들어 500㎛이며, 작동 주파수가 약 30GHz일 경우, 인접한 머쉬룸들 간의 거리는 약 700㎛이다. 이러한 수치는 제한적인 의미로 받아들여서는 안되며, 거리는 주파수/파장에 따라 좌우되고, 다양한 구현예에서 주어지는 주파수/파장에 따라 달라질 수 있음을 명확하게 해야 한다. 따라서, 천이는 조정 가능하며, 거리는 더 클 수도, 더 작을 수도 있다. 예를 들어, 60GHz에서 작동하기 위해, 구조체의 치수 및 거리는 0.5배만큼 조정될 수 있다. 구조체의 치수의 조정 가능성은 실질적으로 선형이다. 모든 치수 및 거리가 2배로 조정되거나, 또는 더블이 되는 경우, 작동 주파수 대역 또는 그 주파수는 절반이 될 것이다.
천이 장치는 기술적으로 마이크로웨이브 및 밀리미터 주파수 밴드 내에서 실질적으로 모든 작동 주파수, 예를 들어 1, 2 또는 3GHz로부터 예를 들어, 최대 300GHz에서 사용될 수 있다.
여기서, 머쉬룸의 배치 및 예를 들어, 열의 개수는 천이되어야 하는 도파관의 종류에 따라 좌우된다. 특히, 커플링 섹션(3)으로부터 먼, 마이크로스트립 라인(2)의 종 방향으로의 제2 열은 예컨대, 이중 리지 도파관(double ridge waveguide)과 같이 비교적 좁은 구멍을 갖는 도파관으로의 수직 천이를 위해 제거될 수 있다(disposed of). 하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 이러한 추가적인 거리가 있는 열들은 보다 양호한 성능을 제공하도록 보조한다.
예를 들어, 직사각형 도파관으로의 천이의 경우, 개방 구멍이 더 크기 때문에, 더 많은 머쉬룸 또는 돌출 요소 등이 있는 것이 유리하다. 특히, 직사각형 도파관으로의 천이의 경우, 마이크로스트립 라인을 따라서 각 측에 3개 이상의 열이 있을 수 있다.
도 2는 도 1의 천이 장치(10)와 유사하지만, 2개의 추가적인 종 방향 머쉬룸(15A, 15A, ...) 열이 도 1의 각각의 종 방향 열의 외측에 평행하게 위치되도록 제공된다는 차이점을 갖는 천이 장치(10A)를 도시하며, 이는 단순히, 전술한 바와 같이, 예를 들어 직사각형 도파관과 같이 더 넓은 구멍을 갖는 도파관으로의 연결 또는 천이의 경우 유리한 천이 장치의 또 다른 예시이다. 물론, 이는 예를 들어, 이중 리지 도파관, 단일 리지 도파관, 원형 도파관 등의 다른 도파관으로의 천이에도 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 특히 성능을 강화하기 위해, 하나 이상의 추가적인 종 방향 머쉬룸 열이 있을 수 있다.
도 3은 도 1의 천이 장치(10)와 유사하지만, 머쉬룸(15B)의 횡 방향 열이 하나밖에 없다는 차이점이 있는 천이 장치(10B)를 나타내며, 이는 특히 성능 요건이 그렇게 높거나 중요하지 않을 경우에 사용될 수 있는 천이 장치의 또 다른 예시이다. 예를 들어, 이중 리지 도파관, 단일 리지 도파관, 원형 도파관 등, 다른 종류의 도파관으로의 천이에도 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어 특히 더 넓은 구멍을 갖는 예컨대, 직사각형의 도파관을 위해 하나 이상의 추가적인 종 방향으로의 머쉬룸 열이 있을 수 있다. 점선은, 본 발명의 컨셉의 기능에 필요하지 않아 제거될 수 있는 기판 및 접기 평면의 섹션(11', 11')을 나타낸다. 이는, 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 천이 장치의 다른 구현예, 또는 임의의 다른 대안적인 구현예에도 적용될 수 있다. 대응하는 요소들에 대해 도 1에 사용된 것과 동일한 도면부호가 사용되되, 인덱스 "B"가 추가되었으며, 이하에서는 추가적으로 설명되지 않을 것이다. 도 4는, 도 1에 도시된 천이 장치(10)(평면형 천이 파트로서 지칭됨)와, 예를 들어 고체 금속으로 된 또는 금속화된 표면을 갖는 도파관 블록(20)으로, 조립되지 않은 상태에서 이중 리지 도파관(21)을 포함하는 도파관 블록을 포함하는 천이 구조체(100)를 도시한다.
도 5는 도 4의 천이 구조체(100)가 조립된 상태에 있는 것을 도시하고, 이중 리지 도파관(21)이 커플링 섹션(3)의 위에 위치되되 그 사이에 약간의 갭이 있도록 도파관 블록(20)이 천이 장치(10) 위에 배치되며, 상기 갭의 폭은 대략적으로 0 내지 0.03λ (30GHz에서 0-300㎛)이다. 이 실시예에서, 도파관 블록(20)은, 각각 종 방향 열에서 커플링 섹션(도 5에서는 보이지 않음)과 머쉬룸들의 멀리 있는 횡 방향 열(도 5에서는 보이지 않음)에서 가장 먼 곳에 위치되는 2개의 머쉬룸(15)을 제외한 머쉬룸(15)들을 덮는다. 여기서는 머쉬룸(15, 15, ...)들의 종 방향 및 횡 방향 열들로 형성되고 파동의 전파을 차단하는 EBG 구조체(또는 임의의 다른 적절한 주기적인 또는 준-주기적인 구조체)에 의해, 매우 유리한 비접촉 천이가 제공될 수 있고, 제조 및 조립이 매우 용이하면서 매우 콤팩트한 수직형 마이크로스트립-대-도파관 천이가 제공된다. 제1 전송 라인, 마이크로스트립(2)의 커플링 섹션(3), 그리고 머쉬룸(15, ...)들 사이, 그리고 머쉬룸(15, ...)들과 이중 리지 도파관(21) 사이(도 5A의 갭 g)에 갈바닉 접촉이 없고 천이는 비접촉식이며, 우수한 에너지 커플링이 제공된다.
도파관 파트(20)와 천이 장치(10) 사이에 적절한 정렬을 보장하기 위해 임의의 원하는 유형의 정렬 수단(도시되지 않음)이 사용될 수 있다.
도 5A는 천이 구조체(100)의 중앙 부분을 통해 자르되, 마이크로스트립(2), 커플링 섹션(3), 그리고 이중-리지 도파관을 갖는 도파관 블록(20)의 중앙 부분을 종방향으로 자른 단면도이며, 커플링 섹션(3)과 도파관 블록 사이의 갭(g) 또한 표시한다. 대응하는 요소들에 대해 도 5에서와 동일한 도면부호가 사용되므로, 본 명세서에서는 이에 대해 추가적으로 설명하지 않겠다.
도 6은 도 4에 도시된 천이 구조체(100)와 유사하지만, 이중 리지 도파관(21)의 연장부와, 기판(11)에 에칭된 머쉬룸(15)의 헤드와 접지 평면에 형성되는 도전 층(12)을 연결하는 기판 층(11)을 관통하는 비아(16)를 나타내기 위해 점선을 사용한, 천이 구조체의 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 천이 구조체(100)의 평면도이며, 도파관 블록(20)이 천이 장치(10)를 횡방향으로 덮어, 천이 장치(10)의 측부 엣지을 약간 넘어서 연장한다. 커플링 섹션(3)의 외측 단부는 이중 리지 도파관(21)의 중앙에 위치되며, 이중 리지 도파관은 커플링 섹션(3)과 가장 가깝게 위치되는 2개의 머쉬룸(15, 15)을 부분적으로 커버하도록 위치된다. 도파관 블록(20)은, 약간의 정도만 덮여있는 멀리 있는 횡 방향 열에 있는 머쉬룸과, 커플링 섹션(3)으로부터 가장 먼 종 방향 열에 있는 2개의 머쉬룸을 제외하고, 실질적으로 모든 머쉬룸을 덮는다. 하지만, 이는 하나의 특정 실시예일뿐, 대안적인 구현예에서는 실질적으로 모든 머쉬룸이 커버될 수도 있고, 더 적은 머쉬룸이 커버될 수도 있다.
도 8은, 평면형 천이 파트로서 지칭되기도 하는 도 1에 도시된 것과 같은 천이 장치(10)와, 단일 리지 도파관(21D)을 포함하는 도파관 블록(20D)을 포함하는 조립된 상태에 있는 천이 구조체(101)를 도시한다. 도파관 블록(20D)은, 단일 리지 도파관(21D)이 커플링 섹션(3D)의 위에 위치되도록, 천이 장치(10D) 위에 배치된다. 이 실시예에서, 도파관 블록(20D)은, 각각 종 방향 열에 위치하고 커플링 섹션(도 8에서는 보이지 않음)에 대해 가장 거리가 먼 2개의 머쉬룸(15D)과, 멀리 있는 횡 방향 열의 머쉬룸들(도 8에서는 보이지 않음)을 제외한 머쉬룸들(15D, ...)을 덮는다. 여기서도, EBG 구조체는 기판(11D)에 에칭되어 종 방향 및 횡 방향 열로 배치되는 머쉬룸(15D, 15D, ...)에 의해 형성된다.
천이 구조체(101)는 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 천이 구조체(100)와 유사하지만, 도파관이 단일 리지 도파관(21D)이고, 여기서는 리지의 상부가 커플링 섹션(3D)을 향하되, 커플링 섹션(3D)과 살짝의 거리를 두고 바로 위에 위치되어, 수직형 마이크로스트립(2D) 대 단일 리지 도파관(21D) 천이가 제공된다. 대응하는 요소들에 대해 인덱스 "D"가 추가되었을 뿐, 도 1, 도 4 내지 도 7에서와 동일한 도면 부호가 사용되었으므로, 본 명세서에서는 추가적으로 설명하지 않겠다.
도 9는 도 8의 천이 구조체(101)의 평면도를 나타내며, 여기서 도파관 블록(20D)은 천이 장치(10D)를 횡방향으로 덮고, 천이 장치(10D)의 측부 엣지를 약간 넘어 연장한다. 커플링 섹션(3D)의 외측 자유 단부는 중앙에 위치되어, 단일 리지 도파관(21D)의 리지를 향하며, 도파관 블록(20D)은 커플링 섹션(3D)에 가장 가깝게 위치되는 2개의 머쉬룸(15D, 15D)을 부분적으로 덮도록 위치된다. 도파관 블록(20D)은 약간의 정도로만 덮여있는 멀리 있는 횡 방향 열에 있는 머쉬룸들과, 커플링 섹션(3D)으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 종 방향 열들에 있는 2개의 머쉬룸을 제외하고, 실질적으로 모든 머쉬룸을 덮는다. 하지만, 이는 하나의 특정 실시예일뿐, 여기서 더 많거나 더 적은 머쉬룸이 덮일 수 있다. 예를 들어, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 더 많은 횡 방향 및/또는 종 방향 열의 머쉬룸, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 배열되는 머쉬룸들이 있을 수 있고, 임의의 다른 주기적이거나 준-주기적인 구조체가 있을 수 있다.
도 10은, 평면형 천이 파트라고도 지칭되는 예를 들어 도 1에 도시된 것과 같은 천이 장치(10E)와, 단일 리지 도파관(21E)을 포함하는 도파관 블록(20E)을 포함하는, 조립된 상태의 천이 구조체(102)를 도시한다. 도파관 블록(20E)은, 단일 리지 도파관(21E)이 커플링 섹션(3E)의 위에 위치되도록, 천이 장치(10E) 위에 배치된다. 이 실시예에서도, 도파관 블록(20E)은, 각각 종 방향 열에 위치되어 커플링 섹션(도 10에서는 보이지 않음)에 대해 가장 멀리 있는 2개의 머쉬룸(15E)과, 멀리 있는 횡 방향 열들의 머쉬룸(도 10에서는 보이지 않음)들을 제외하고, 머쉬룸(15E, ...)들을 덮는다. 여기서, EBG 구조체는 기판(11E)에 에칭되어 종 방향 및 횡 방향 열로 배치되는 머쉬룸(15E, 15E, ...)에 의해 형성되어, 전술한 바와 같이 파동의 전파를 방지하며, 비접촉 천이(102)은 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 천이 구조체(101)와 유사하지만, 리지(22E)의 상부가 마이크로스트립(2E)의 위에 마이크로스트립과 평행하게 위치되어, 커플링 섹션(3E)의 연장부의 절반에서 끝나도록, 단일 리지 도파관(21E)이 배치된다는 차이점이 있다. 즉, 단일 리지 도파관(20E)의 리지가 도 8 및 도 9에 도시된 구조체(101)의 단일 리지 도파관(22D)의 리지에 비해 반대쪽을 향하여, 대안적인 수직형 마이크로스트립 대 단일 리지 도파관 천이가 제공된다. 하지만, 다양한 실시예들의 전기적 특성은 거의 동일하다.
도 11은 도 10의 천이 구조체(102)의 평면도며, 여기서 도파관 블록(30E)은 천이 장치(10E)를 횡 방향으로 덮고, 천이 장치의 측부 엣지를 약간 넘어 연장한다. 커플링 섹션(3E)의 외측 자유 단부는 중앙에 위치되어, 단일 리지 도파관(21E)의 리지와 평행하게 배치되며, 도파관 블록(20E)은 커플링 섹션(3E)에 가장 가깝게 위치되는 2개의 머쉬룸(15E, 15E)을 부분적으로 덮는다. 도파관 블록(20E)은, 약간의 정도만 덮여있는 멀리 있는 횡 방향 열의 머쉬룸들과, 커플링 섹션(3E)으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 종 방향 열들에 있는 2개의 머쉬룸을 제외하고, 실질적으로 무든 머쉬룸들을 덮는데, 선행하는 실시예에서와 같이 더 많거나 더 적은 머쉬룸들이 덮일 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 더 많은 횡 방향 및/또는 종 방향 열의 머쉬룸들 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 배열되는 머쉬룸들이 있을 수도 있고, 임의의 다른 주기적이거나 준-주기적인 구조체가 있을 수 있다.
도 12는, 여기서 실질적으로 도 1에 도시된 것과 같은 평면형 천이 파트로 지칭되는 천이 장치(10F)와, 직사각형 도파관(21F)을 포함하는 도파관 블록(20F)을 포함하는, 조립된 상태의 천이 구조체(103)를 도시한다. 하지만, 직사각형 도파관의 구멍은 크기 때문에, 도 2에서와 같은 천이 장치 또는 심지어는 하나 이상의 추가적인 머쉬룸 열을 갖는 천이 장치가 유리하게 사용될 수 있음을 명확하게 해야한다. 일부 구현예에서, 직사각형 도파관으로의 천이의 경우, 필수적인 것은 아니지만 백 쇼트가 사용될 수 있다. 대응하는 요소들에 대해, 인덱스 "F"가 추가되었지만, 도 1, 도 4 내지 도 7에서와 동일한 도면부호가 사용되었으므로, 본 명세서에서 추가적으로 설명되지 않을 것이다.
도파관 블록(20F)은, 직사각형 도파관(21F)이 커플링 섹션(3F)의 위에 위치되도록, 천이 장치(10F) 위에 배치된다. 도시된 실시예에서, 도파관 블록(20F)은, 커플링 섹션(도 12에서는 보이지 않음)에 대해 가장 멀리 있는 각각의 종 방향 열에 위치된 2개의 머쉬룸(15F)과, 멀리 있는 횡 방향 열의 머쉬룸(도 12에서는 보이지 않음)을 제외한 머쉬룸(15F)들을 덮는다. 선행하는 실시예들에서와 같이, 이때 EBG 구조체는, 기판(11F)에 에칭되어 종 방향 및 횡 방향 열들에 배치되는 머쉬룸(15F, 15F, ...)에 의해 형성된다. 하지만, 직사각형 도파관으로의 천이의 경우, EBG 구조체는 임의의 다른 적절한 주기적 또는 준-주기적 구조체로 대체될 수 있고, 또는 임의의 다른 형상의 머쉬룸들이 사용되고, 바람직하게는 적어도 EBG가, 적어도 커플링 섹션(3F)의 영역에 종 방향 열의 머쉬룸 또는 유사한 것을 포함하도록, 예컨대 머쉬룸과 같은 주기적인 요소를 더 많이 갖는 것, 즉 EBG가 더 넓을 수 있음을 명확하게 해야 한다. 다른 측면에서, 천이 구조체(103)는, 도파관이 직사각형 도파관(21F)이고, 전술한 바와 같이 EBG 구조체가 상기 도파관에 유리하게, 예를 들어 적어도 더 넓게 적응된다는 차이점을 제외하면, 도 4 내지 도 11을 참조하여 설명한 천이 구조체들과 유사하다.
도 13은 도 12의 천이 구조체(103)의 평면도이며, 이때 도파관 블록(20F)은 천이 장치(10F)을 횡 방향으로 덮어 천이 장치(10F)의 측방향 엣지를 약간 넘어 연장하고, 선행하는 실시예에서와 같이, 이는 본 발명의 기능을 위해 필수적인 것은 아니며, 더 좁거나 더 넓을 수 있다. 커플링 섹션(3F)의 외측 자유 단부는 직사각형 도파관(21F) 개구에 위치되며, 커플링 섹션의 근위 단부는 실질적으로 도파관 개구의 엣지에 위치되고, 원위 엣지는 실질적으로 도파관 개구의 중앙에 위치된다. 이때, 도파관 블록(20F)은, 커플링 섹션(3F)에 가장 가깝게 위치되는 2개의 머쉬룸(15F, 15F)을 부분적으로 덮도록 위치된다. 도파관 블록(20F)은 또한, 약간의 정도만 덮여 있는 멀리 있는 횡 방향 열의 머쉬룸들과, 커플링 섹션(3F)으로부터 가장 멀리 있는 종 방향 열들에 있는 2개의 머쉬룸을 제외한, 실질적으로 모든 머쉬룸들의 적어도 대부분을 덮는다. 하지만, 이는 특정한 하나의 실시예일뿐이며, 더 많거나 더 적은 머쉬룸들이 덮일 수 있다. 바람직하게는, 예를 들어 도 2, 도 3에 개시된 바와 같이, 적어도 2개 또는 바람직하게는 적어도 4개의 추가적인 종 방향 열의 머쉬룸과 옵션적으로는 성능상의 이유로 횡방향으로도 추가적인 머쉬룸이 있을 수 있다. 머쉬룸들은 임의의 다른 적절한 방식으로 배치될 수도 있고, 또는 유사한 특성을 갖는 임의의 다른 주기적 또는 준-주기적 구조체가 사용될 수도 있다.
도 14는 도 4에 도시된 천이 구조체의 조립되지 않은 상태, 그리고 전도 층(12)과, 천이 장치(10)를 형성하는 머쉬룸(15), 마이크로 스트립(2)과 커플링 섹션(3)이 에칭되어 있는 유전체 물질 층(11)의 상호 연결 이전의 상태의 사시도이다. 이중 리지 도파관(21)을 갖는 도파관 블록(20)이, 비접촉식 수직형 마이크로 스트립 대 도파관 천이를 형성하기 위해 천이 장치(10)에 배치된다.
도 15는, 평면형 천이 파트로서 지칭되기도 하는 예를 들어 도 1에 도시된 것과 같은 천이 장치(10G) 2개와, 도파관 블록(20G)을 포함하는 비-조립 상태의 천이 구조체(104)를 도시하며, 이때 천이 구조체(104)는 도파관 블록(20G)에 2개의 직사각형 도파관(21G1, 21G2)을 포함한다.
각각의 도파관(21G1, 21G2)은 각각의 커플링 섹션(3G1, 3G2)의 위에 위치되되, 그 사이에 약간의 갭이 있도록 위치되고, 상기 갭의 너비는 대략적으로 0 내지 0.03λ (30GHZ에서 0-300㎛)이다. 이 실시예에서, 도파관 블록(20G)은 전술한 바와 같이 천이 파트(10G)를 덮는데, 상기 천이 파트(10G)는 전도 층에 배치되는 기판을 포함하고, 양 단부에 각각의 커플링 섹션(3G1, 3G2)이 제공되는 공동의 마이크로스트립(2G)을 포함하는 2개의 천이 장치를 포함하며, 각각의 커플링 섹션은 각각의 커플링 섹션과 마이크로스트립(2G)과 관련하여 전술한 것과 같이 배치되는 머쉬룸(15G1, 15G2)에 의해 둘러싸여 있다. 다른 측면에서, 각각의 요소들은 예시로 들었던 다른 천이 구조체(100-102)에 대해 이미 전술한 것과 같이 배치되어 이와 대응하는 목적을 수행한다.
임의의 희망하는 유형의 정렬 홀(27G, 17G)로의 도입을 위한 정렬 수단(도시되지 않음)이, 도파관 부분(20G)과 2개의 천이 장치를 갖는 천이 부분(10G) 사이의 적절한 정렬을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
도 16은, 천이 장치(510)(도 19 참조)에 의해 회로 층(503)에 있는 RF 전자 회로에 통합되는 다수의 방사 소자를 포함하는 송수신 안테나 장치(500)를 포함하는 패키징된 구조체의 사시도이다. 여기에 도시된 안테나는, 그 사이에 어떤 전기적 접촉이 요구되지 않는 별개의 두 금속 층(예를 들어, 슬롯 층 또는 상부 안테나 요소 층(501) 및 공급 또는 전송 라인 층(502)을 포함하는 슬롯형 리지 갭 도파관이다. 상부 금속 슬롯 층(501)은, 예를 들어 밀링되는 방사 슬롯(511)들을 포함하는 복수의 방사 소자를 포함한다. 이때, 각각의 송수신 안테나는 4개의 슬롯을 갖는, 10열의 방사 슬롯(511)으로 구성된다. 이때, 10열의 슬롯들의 제1 그룹은 전송 파트(Tx)를 형성하기에 적합하고, 열들의 제2 그룹은 수신 파트(Rx)를 형성하기에 적합하다(도 19 참조). 도 15는 두 Rx 및 Tx 모듈을 갖는 조향 가능한 빔 솔루션으로, 다층 구조로 하나의 패키지에 안테나, 회로 및 패키징을 포함하는 조향 가능한 빔 솔루션을 도시한다.
상부 슬롯 층(501)은 릿지 갭 도파관 급전 층(502)을 포함하는 제2 층에 배치되며, 이때 릿지 갭 도파관 급전 층에는 상측 및 하측 면에 각각, 각각의 핀 구조체(525', 525'')가 제공되며, 이는 예를 들어 WO2010/003808호에서 설명된 바와 같이 조립체 및 패키징 목적의 경우 유리하며, WO2010/003808호의 제목은 "Waveguides and transmission lines in gaps between parallel conducting surfaces"로, 본 출원과 동일한 출원인에 의해, 금속 층들 사이에서 도파관 방향을 따르는 방향과 다른 방향으로의 파장의 전파를 정지 또는 방지하기 위해 설계된 것이다. 핀들, 또는 보다 일반적으로는 주기적이거나 준-주기적인 패던의 크기 및 그들 사이의 간격은, 통합형 패키지 구조체가 어떤 주파수 대역을 겨냥하여 설계되었는가에 따라 좌우된다. 예를 들어, 두 반대되는 표면 중 하나의 표면에 전체 높이(full height)의 핀들 또는 이와 유사한 것을 사용하거나, 서로를 향하는 2개의 반대되는 표면에 절반 높이의 핀들을 놓아, 총 높이가 희망하는 스톱 밴드를 형성하도록 사용할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 마이크로스트립에서 도파관으로의 복수의 비접촉식 천이를 포함하는 안테나 장치는, 다른 안테나 및 패키징 기술에도 적용 가능하지만, 흡수체 또는 이와 유사한 것이 필요해질 수 있고, 패키징 구조체가 그다지 콤팩트하지 않을 수 있으며, 예를 들어 도 15에 도시되고 본 출원 명세서에서 청구되는 것과 같은 장치의 콤팩트함은 매우 유리하다는 것을 명확하게 해야 한다.
임의의 희망하는 유형의 정렬 수단(도시되지 않음)이, 조립되었을 때 다양한 층들의 서로에 대한 적절한 정렬을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
예컨대 SIW 안테나 및 마이크로스트립 안테나와 같이 다른 유형의 안테나가 사용될 수도 있으며, 이러한 구현예들 또한 본 발명의 개념에 포함됨을 명확하게 해야 한다.
도 17은, 주기적 또는 준-주기적 구조를 형성하도록 배치되는 복수의 돌출 요소, 여기서는 핀(522')과, 위쪽 슬롯 층(501)에 있는 4개의 슬롯을 급전(feed)하기 위한 리지(523)들을 포함하는 고 임피던스 표면을 포함하는 급전 층(502)의 상부 면(502')을 도시한다.
일 실시예에서, 고 임피던스 표면은, 단면의 치수가 예를 들어 0.1λ 내지 0.2λ, 유리한 실시예에서는 약 0.15λ x 0.15λ, 높이가 0.15λ 내지 0.3λ, 예를 들어 약 0.2λ인 핀(525')들을 포함한다. 바람직하게는 핀 주기(period)는 λ/3보다 작지만, 이보다 더 작을 수도, 더 클 수도 있다. 한 예시로서, 핀들은 폭이 약 1.5mm일 수 있고, 핀간 거리는 약 1.5mm일 수 있으며, 주기율(periodicity)은 30GHz에서 약 3mm일 수 있다. 이러한 수치들은 단지 예시적인 목적으로 주어진 것일 뿐, 값들이 더 크거나 더 작을 수 있고, 치수들 간의 관계가 달라질 수 있음을 명확하게 해야 한다.
본 발명은 임의의 특정 개수 또는 핀의 열의 개수에 제한되지 않으며, 열이 더 많거나 적을 수도 있고, 전술한 바와 같이, 고 임피던스 표면이 다른 주기율 및 치수를 갖는 다른 개수의 돌출부를 포함하는 등 다른 다양한 방식으로, 그리고 희망하는(of interest) 주파수 폭에 따라 다르게 제공될 수 있음을 명확하게 해야 한다.
급전 층(502)의 고 임피던스 표면과 슬롯 층(501) 사이의 갭은 예를 들어 30GHz에서 250㎛ 정도다. 이러한 수치는 단지 예시로서 주어진 것일 뿐, 결코 제한하려는 목적이 아님을 명확하게 해야 한다.
여기서, 핀 베드를 형성하도록 배치되는 복수의 금속 핀(525')을 갖는 주기적 또는 준-주기적 핀 구조를 포함하는 고 임피던스 표면 또는 AMC 표면은 안테나 층으로부터, λg/4보다 작은(또는 이보다 훨씬 작은) 약간의 거리, 갭으로 위치되며, 예를 들어 대략 λg/10인 거리에 위치된다. 주기적 또는 준-주기적 구조의 핀들은, 선택된 특수한 주파수 폭용으로 적합하도록, 그리고 다른 모든 도파관 모드는 차단하도록 치수설정 및 배치된다.
두 표면 중 하나에 주기적 조직(texture)(구조)가 제공되는 두 표면 사이의 비-전파 또는 비-누설 특징이, 예를 들어 2009년 발간된 IEEE Antennas and Wireless Propagation letters(AWPL) Volume 8의 pp. 84-87에 게재된 P.-S. Kildal, E. Alfonso, A. Valero-Nogueira, E. Rajo-Iglesias 저 "Local matamaterial-based waveguides in gaps between parallel metal plates" 및 이 저자들의 몇몇 이후 출판물에 기재되어 있다. 특수한 주파수 대역(차단 대역(stopband)으로 지칭됨) 내에서 비-전파 특징이 나타난다. 따라서, 주기적 조직은 작동 주파수 대역을 커버하는 차단 대역을 제공하도록 설계되어야 한다. 이러한 차단 대역은, 2011년 3월 발간된 IET Microwaves, Antennas & Propagation지 Vol.5, No 3, pp.282-289에 게재된 E. Rajo-Iglesias, P.-S. Kildal저 "Numerical studies of bandwidth of parallel plate cut-off realized by bed of nails, corrugations and mushroom-type EBG for use in gap waveguides"에 기재되어 있는 바와 같이, 다른 유형의 주기적 구조에 의해 제공될 수 있는 것으로도 알려져 있다. 이 문헌에 따르면, 층들은 전송된 신호의 파장의 1/4보다 넓게 떨어져 있으면 안되고, 대신 파장의 1/4보다 좁게 떨어져 있어야 한다. 이러한 차단 대역 특징은, 본 발명과 동일 출원인에 의한 PCT/EP2009/057743 "Waveguides and transmission lines in gaps between parallel conducting surfaces"에 기재되어 있는 바와 같이, 소위 갭 도파관을 형성하는 데에도 사용된다.
고 임피던스 표면, 예를 들어 핀(525')들을 포함하는 주기적 또는 준-주기적 구조는 다른 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 핀들은 급전 층 위에 접착된다. 대안적으로, 핀들은 급전 층 위에 납땜된다. 더 나아가, 고 임피던스 표면은 밀링을 통해 제공될 수 있고, 핀, 리지, 주름(corrugation), 또는 다른 유사한 주기적 또는 준-주기적 구조를 형성하는 요소들을 포함할 수 있다. 물론, 핀 또는 이와 유사한 것은 정사각형 이외에, 직사각형, 원형 등과 같이 다른 단면 형상을 가질 수도 있다. 핀, 주름 또는 임의의 적절한 종류의 다른 요소들의 폭, 단면 치수/높이는 희망하는 작동 주파수 대역에 의해 결정된다.
도 18은, 예를 들어 본 출원 명세서의 도 4-7을 참조하여 설명된 바와 같이, 복수의 천이 장치(510)(도 19 참조)를 포함하는 제3 층(503), 회로 층에 배치되기에 적합한 급전 층(502)의 반대 면(여기서는 바닥 면)(502'')을 나타내는 사시도이다. 천이 층의 제2 면 또는 바닥 면(502')은 복수의 이중 리지 도파관(521)을 포함하며, 상기 이중 리지 도파관들은 2개의 평행한 열로, 각 열이 도파관 블록(520)에 배치되고, 하나의 열이 전송 파트를 위한 10개(더 적거나 더 많을 수 있음)의 이중 리지 도파관(521)을 포함하고, 다른 열이 안테나 장치(500)의 수신 파트를 위한 10개(더 적거나 더 많을 수 있음)의 이중 리지 도파관(521)을 포함한다.
급전 층(502)의 제2 면(502''), 여기서는 바닥 면이, 복수의 천이 장치(510)를 포함하는 기판 층(503)에 배치되면, 마이크로스트립에서 더블 리지 도파관(521)으로의 비접촉식 수직의 천이들이 제공될 것이며, 각각의 천이는, 각 도파관 블록(520)이 열로 되어 있는 10개(전술한 바와 같이, 임의의 수의 도파관 및 명세서 전반부에 지칭된 것과 같은 다른 종류의 도파관이 있을 수 있음이 명확해야 한다)의 도파관을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 것과 같은 천이 구조에 대응한다.
급전 층(502)의 바닥 면(502'')은, 회로 층(503)에 장착될 수 있는 예컨대 PA(전력 증폭기)와 같은 능동 소자의 열 냉각을 위해 사용될 수 있다.
도 19는, 각각 10개의 마이크로스트립(522)으로 이루어진 열을 2개, 그리고 예를 들어 도 1을 참조하여 개시된 바와 같이, 마이크로 스트립(522)의 각각의 커플링 파트(523)를 따라, 그리고 각각의 커플링 파트를 넘어 배치되어 각각의 EBG 구조를 형성하는 복수의 머쉬룸(515)을 갖는 회로 층(503)을 도시한다. 커플링 섹션(523)의 반대쪽 단부에서, 각각의 마이크로스트립(522)이 채널(519)을 통해 회로(550), 예를 들어 RFIC 또는 임의의 다른 수동 또는 능동 회로(예를 들어, MMIC)에 연결된다. 회로 층(503)은, 도 19에 도시된 것과 같고 예를 들어 도 1을 참조하여 설명된 것과 같으므로 본 명세서에서는 더 이상 설명되지 않는, 접지 평면을 형성하는 도전 층(504) 위에 배치된다. 특히 많고 다양한 회로 장치(원칙적으로는 임의의 종류의 회로 장치), 예를 들어 고주파수(RF) 회로 장치, MMIC 또는 예를 들어 하나 이상의 MMIC 또는 하이브리드 회로가 기판, MMIC, 다양한 크기의 능동 또는 수동 PCB에 연결 또는 장착되는 임의의 다른 회로 장치일 수 있고, 임의의 특수한 주파수에 제한되는 것은 아니지만, 60-70GHz 이상의 높은 주파수에서 특히 유리하며, 약 25-30GHz 미만 또는 이보다 낮은 주파수에서도 유용하다.
본 발명에 따른, 여기서는 이중 리지 도파관으로의 수직 천이를 형성하는 천이 장치를 통해, λ가 작동 주파수일 때, 마이크로 스트립들과 안테나 소자들을 약 λ/2의 소자간 간격으로 배치할 수 있게 되었고, 이는 매우 유리하다.
본 발명을 통해, 안테나 장치와 복수의 능동 부품을 포함하는 패키지와 조향 가능한 빔 능력이 제공되며, 이는 매우 유리하다.
또한, 매우 콤팩트하고, 후속 처리가 필요 없어 조립하기가 매우 용이하며, 바람직하게는 분리될 수 있도록 제작하기가 매우 용이한 장치가 제공된다는 점에서 유리하다.
또한, 우수한 조향 가능성을 가지고, 동시에 높은 게인, 좁은 빔, 급전 층을 통한 안테나 소자로의 효율적인 에너지 커플링을 갖는 매우 콤팩트한 다중 포트 안테나 장치가 제공될 수 있다는 점에서 유리하다.
PCB에 통합되는 방사 소자로서 패치를 사용하고, 기판으로부터의 손실이 큰 하나의 층을 미디어 및 전도성 라인에 낮은 효율로 포함하는, 또는 SIW(Surface Integrated Waveguides)가 사용될 경우에는 여전히 기판에 손실을 수반하는 공지된 안테나 장치와는 달리, 본 발명의 개념을 이용하면, 상당히 낮은 손실, 높은 효율, 높은 게인, 더 좁고 조향 가능한 빔을 갖는 저 손실 다중 층 구조체가 제공된다. 공지된 장치들은 이웃하는 안테나 소자들 사이의 거리가 λ(작동 주파수에 대응함)에 가까운 거리일 것을 요구하기 때문에, 이러한 솔루션들은 높은 격자 로브(grating lobe) 때문에 빔을 조향하는 데에는 적절하지 않다. 하지만, 본 발명의 개념을 이용하면, 약 λ/2, 예를 들어 0.5-0.6λ, 심지어는 더 작거나 약간 긴 거리를 사용할 수 있으므로, 예를 들어 최대 +/-50°의 양호한 조향 가능성을 달성할 수 있다. 본 발명에 따른 구조체를 이용하면, 근접하게 배치되는 많은 천이 및 안테나들을 구비할 수 있으며, 다층 구조체가 제공된다. 또한, 장치는 좁은 빔 및 높은 게인을 가지는데, 공지된 장치에서는 좁은 빔이 게인의 급격한 손실을 야기한다. 장치는 추가적으로 주파수를 조정 가능하며, 다양한 주파수 대역에 대해 사용될 수 있다.
분리될 수 있고, 재조립될 수 있으며, 시험될 수 있고, 부품, 회로 또는 층이 교체될 수 있는 장치가 제공되는 것 또한 장점이다.
본 발명을 통해, 전송 파트 및 수신 파트에 회로 장치, 예를 들어 RFIC로부터의 천이가 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 패키징 장치의 높이는 30GHz에서 7mm 미만이고, 도 1에 도시된 것과 같은 천이 장치의 높이는 30GHz에서 2mm 미만이다. 패키징된 안테나 및 회로의 크기는 안테나 소자의 개수와 요구되는 게인에 따라 좌우되며, 패키징된 솔루션의 전체 크기에 대한 제한 사항은 없다.
혼, 패치 등을 포함하는 안테나 소자들이 본 발명의 개념과 함께 사용될 수 있지만 덜 유리하며, 금속 층의 슬롯을 포함하는 능동 안테나 소자가 바람직하다.
성능을 측정하기 위해, 2개의 도파관 포트를 갖는 도 15를 참조하여 전술한 구조와 유사한 백투백(back-to-back) 구조가 사용될 수 있다.
본 발명의 개념은 많은 다양한 무선 통신 내 어플리케이션, 예를 들어 차량의 레이더 센서, 자동차 레이더, 차, 비행기 위성, WiGig(Wireless Gigabit), Wi-Fi용으로 구현될 수 있고, 본 발명의 개념에 기초한 천이 장치, 천이 구조 및 패키징 구조는 대량 생산에 적절하며, 마이크로파 및 밀리미터파 주파수 대역 내에서, 예를 들어 1 또는 3GHz 내지 약 300GHz의 작동 주파수에 대해 사용될 수 있다.
본 발명은 특정적으로 도시된 실시예에 제한되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 수많은 방식으로 변경될 수 있음을 명확하게 해야 한다. 본 발명은 또한, 어떤 전기 회로망에도 제한되지 않고, 지지 전자 제품은 본 발명의 주요 개념의 일부를 형성하지 않기 때문에 명확성을 위해 도시되지 않았다.

Claims (34)

  1. 커플링 섹션(3; 3A; 3B; 3C; 3D; 3E; 3F)을 포함하고 유전체 기판 층(11; 11A; 11B; 11C; 11D; 11E; 11F)에 배치되는 평면형 전송 라인인 제1 전송 라인(2; 2A; 2B; 2C; 2D; 2E; 2F)을 포함하는 천이 장치(10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F)에 있어서,
    기판 층(11; 11A; 11B; 11C; 11D; 11E; 11F)은 주기적 또는 준-주기적 구조체(15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F), 예를 들어 EBG(전자 밴드 갭) 구조체 또는 AMC(인공 자기 도체) 표면을 포함하거나, 기판 층에 주기적 또는 준-주기적 구조체가 제공되고,
    상기 주기적 또는 준-주기적 구조체는 기판 층(11; 11A; 11B; 11C; 11D; 11E; 11F)에 배치되되, 제1 전송 라인(2; 2A; 2B; 2C; 2D; 2E; 2F)의 적어도 일부분을 따라서 커플링 섹션(3; 3A; 3B; 3C; 3D; 3E; 3F)을 부분적으로 둘러싸도록 배치되며,
    천이 장치는 접지 평면으로서 역할 하도록 구성되는 전도 층(12; 12A; 12B; 12C; 12D; 12E; 12F)을 추가적으로 포함하고, 상기 전도 층 위에 기판 층(11; 11A; 11B; 11C; 11D; 11E; 11F)이 배치되며,
    주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; ...; 15F)는, 제1 전송 라인(2; 2A; 2B; 2C; 2D; 2E; 2F)과 주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; ...; 15F) 사이에 EM 에너지, RF 전력이 커플링될 수 있도록 배치, 형상 및/또는 치수를 가지며, 그러한 거리만큼 제1 전송 라인(2; 2A; 2B; 2C; 2D; 2E; 2F)으로부터 떨어진 곳에 위치되고, 커플링 섹션(3; 3A; 3B; 3C; 3D; 3E; 3F)과 주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; ...; 15F)는 평면형이고 어떤 갈바닉 접촉도 없는 비접속식인 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; 15F)가, 주기적으로 또는 준-주기적으로 배치되도록 기판 층(11; 11A; 11B; 11C; 11D; 11E; 11F)에 에칭되는 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; ...; 15F)는 머쉬룸 또는 그와 유사한 것을 포함하고, 머쉬룸은 기판 층(11; ...; 11F)의 상측 부분에 배치되는 정사각형 형상, 직사각형, 원형, 타원형 또는 임의의 다른 적절한 단면 형상을 갖는 얇고 평평한 요소들을 포함하며, 기판 층(11; ...; 11F)을 관통하여 전도 층(12; ...; 12F)까지 가는 비아 홀(16; ...; 16F)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  4. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서,
    EBG 구조체 또는 주기적 또는 준주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; ...; 15F)는 주기적으로 또는 준-주기적으로 배치되는 요소들을 포함하고, 주기적으로 또는 준-주기적으로 배치되는 요소들은, 커플링 섹션이 제1 전송 라인과 가까운 위치와 반대 측에서, 커플링 섹션(3A; ...; 3F)에 가장 가까운 요소들이 제1 전송 라인(2; 2A; ...; 2F)의 종 방향으로 커플링 섹션으로부터 약간의 거리를 두고 배치되도록 배열되며, 상기 거리는 작동 주파수에서의 파장에 따라 조정 가능하게(scalably) 달라지며, 상기 거리는 λ가 작동 주파수일 때, 예를 들어 30GHz에서 0.05λ, 500㎛인 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    EBG 구조체 또는 주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B;..; ...; 15F)의 요소들은 서로로부터 거리를 두고 배열되거나, 또는 주기성을 가지되, 커플링 섹션과 주기적 또는 준-주기적 구조체의 가장 가까운 요소들 사이의 거리를 적어도 약간 초과하는 것이 바람직한 주기성을 가지며, 요소들, 예를 들어 머쉬룸들의 크기는 조정 가능하고, 예를 들어 30GHz에서 예를 들어 약 0.1-0.2λ, 1mm-2mm이며, 요소들, 예를 들어 머쉬룸 또는 그와 유사한 것들 사이의 거리는 조정 가능하고, 예를 들어 30GHz에서 약 0.07λ, 700㎛인 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    EBG 구조체를 형성하는 주기적으로 또는 준-주기적으로 배열되는 요소(15..; 15A..; ...; 15F..)들은, 각각, 제1 전송 라인(2; 2A; ...; 2F)의 연장부를 가로질러 연장하고, 적어도 커플링 섹션에 가까운 영역에서 제1 전송 라인(2; 2A; ...; 2F)의 일부분을 따라 양측에 종 방향으로 연장하는, 횡 방향 열 및 종 방향 열로 배열되는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    천이 장치는 적어도 하나의 제1의 횡 방향 열을 포함하고, 상기 제1 열은 커플링 섹션(3; 3A; 3B; ...; 3F)에 가장 가깝게 배치되는 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    예를 들어, 천이 장치의 성능을 향상시키기 위해, 상기 제1 열에 실질적으로 평행하되 커플링 섹션(3; 3A; 3C; ...; 3F)으로부터 더 멀어지도록 배열되는 2개 이상의 횡 방향 열을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    예를 들어, 좁은 구멍을 갖는 도파관으로의 천이를 위해, 제1 전송 라인(2; 2B; ...; 2F)의 양측에 대칭으로, 제1 전송 라인에 평행하게 배치되는 2개 이상의 종 방향 열을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    예를 들어, 큰 구멍을 갖는 도파관, 예를 들어 직사각형 도파관으로의 천이를 가능하게 하기 위해, 제1 전송 라인(2A)의 양측에 배치되는 2개 이상의 종 방향 열을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 전송 라인(2; 2A; 2B; 2C; 2D; 2E; 2F)이 마이크로스트립 또는 공동평면 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    커플링 섹션(3; 3A; 3B; 3C; 3D; 3E; 3F)은 적어도 주기적 또는 준-주기적 구조체의 가장 가까운 요소들을 통해, 제1 전송 라인(2; 2A; 2B; 2C; 2D; 2E; 2F)으로부터 제2 전송 라인으로 EM-장을 커플링하도록 구성되며, EBG를 형성하는 요소들은 서로에 대해 배치되고, 선택된 특수한 주파수 대역에 적합하고 다른 모든 모드를 차단하도록 치수 선택되는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    고주파 천이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 장치.
  14. 유전체 기판 층(11; 11D; 11E; 11F)에 제공되는 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)을 갖는 평면형 전송 라인인 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)과, 도파관을 포함하는 제2 전송 라인(21; 21D; 21E; 21F) 사이의 천이를 제공하는 천이 구조체(100; 101; 102; 103)에 있어서,
    기판 층(11; 11D, 11E, 11F)이 주기적 또는 준-주기적 구조체, 예를 들어 EBG(전자 밴드 갭) 구조체 또는 AMC(인공 자기 도체) 표면을 포함하거나, 기판 층에 주기적 또는 준-주기적 구조체가 제공되고, 주기적 또는 준-주기적 구조체는 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)의 적어도 일부분을 따라 배치되고 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)을 부분적으로 둘러싸며, 접지 평면으로서 역할 하도록 구성되는 전도 층(12; 12D; 12E; 12F) 위에 배치되고,
    주기적 또는 준-주기적 구조체는, 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)과 주기적 또는 준-주기적 구조체 사이에 EM 에너지, RF 전력이 커플링될 수 있도록 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)으로부터 거리만큼 떨어진 곳에 배열 및 위치되어, 평면형 천이 장치(10; 10D; 10E; 10F)를 형성하고, 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)과 주기적 또는 준-주기적 구조체 사이의 천이는 어떤 갈바닉 접촉 없이 비접촉식이며, 기판 층(11; 11D; 11E; 11F)은 평면형 천이 장치(10; 10D; 10E; 10F)로부터 약간의 거리를 두고, 평면형 천이 장치에 대해 수직으로 제2 전송 라인(21; 21D; 21E; 21F)을 수용하도록 구성되며, λ가 천이 구조체의 작동 주파수일 때, 상기 거리는 λ/4 미만의 갭을 포함하며, 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)과 평면형 천이 장치(10; 10D; 10E; 10F)의 주기적 또는 준-주기적 구조체를 통해, 제1 전송 라인(10; 10D; 10E; 10F)과 제2 전송 라인(21; 21D; 21E; 21F) 사이에서 EM 에너지, RF 전력이 커플링될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  15. 제14항에 있어서,
    주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; ...; 15F)가, 기판 층(11; 11D; 11E; 11F)에 에칭되는, 주기적 또는 준-주기적으로 배치되는 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  16. 제14항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15A..; 15B..; ...; 15F)는 머쉬룸 또는 그와 유사한 것을 포함하며, 머쉬룸은 기판 층(11; ...)의 상측 부분에 배치되는 얇고 평평한 정사각형 형상, 직사각형, 원형, 타원형, 또는 임의의 다른 적절한 형상의 요소들을 포함하며, 머쉬룸은 기판 층을 통해 전도 층(12;...)까지 가는 비아 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    EBG 구조체 또는 주기적 또는 준-주기적 구조체(15, ...; 15D..; 15E..; ...; 15F)는, 커플링 섹션이 제1 전송 라인에 가까운 위치와 반대쪽에서, 커플링 섹션(3; 3C; 3D; 3E; 3F)에 가장 가까운 요소들이 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)의 종 방향으로 커플링 섹션으로부터 약간의 거리를 두고 배치되도록 배열되며, 상기 거리는 작동 주파수에서의 파장에 따라 측정 가능하게 좌우되며, 예를 들어 작동 주파수가 30GHz일 때 약 0.05λ, 약 500㎛인 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    EBG 구조체 또는 주기적 또는 준-주기적 구조체의 요소들은 서로로부터 거리를 두고 배열되거나, 바람직하게는 커플링 섹션과 가장 가까운 요소들 사이의 거리를 적어도 약간 초과하는 주기율을 가지며, 요소들, 예를 들어 머쉬룸의 크기는 측정 가능하고, 예를 들어 30GHz에서, 예를 들어 0.1-0.2λ이며, 요소들, 예를 들어 머쉬룸 또는 그와 유사한 것 사이의 거리는 예를 들어 40GHz에서 0.07λ, 700㎛인 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    EBG 구조체를 형성하는 주기적으로 또는 준-주기적으로 배열되는 요소들은, 각각, 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)의 연장부를 가로질러 연장하고, 적어도 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)에 가장 가까운 영역에서 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)의 일부를 따라 양측에 종 방향으로 연장하는, 횡 방향 열 및 종 방향 열로 배열되는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)이 마이크로스트립 또는 동일평면 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)은 적어도 가장 가까운 요소들을 통해, 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)으로부터 제2 전송 라인(21; 21D; 21E; 21F)으로 EM-장을 커플링하도록 구성되며, EBG 구조체 또는 주기적 또는 준-주기적인 구조체를 형성하는 요소들은 서로에 대해 배치되고, 선택되는 특수한 주파수 대역에 대해 적합하고 다른 모든 모드를 차단하도록 치수 선택되는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    천이 구조체는 하나 이상의 횡 방향 열의 요소들을 포함하며, 제1의 횡 방향 열은 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)에 가장 가깝게 배치되는 요소들을 포함하고, 다른 열 또는 열들은, 예를 들어 천이 장치의 성능을 향상시키기 위해 커플링 섹션으로부터 더 먼 곳에, 상기 제1 열과 실질적으로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    예를 들어, 천이 장치의 성능을 향상시키기 위해, 커플링 섹션(3; 3D; 3E; 3F)으로부터 더 먼 곳에 상기 제1 열과 실질적으로 평행하게 배열되는 하나 이상의 추가적인 횡 방향 요소의 열을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  24. 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    천이 구조체가 하나 이상의 종 방향 열의 요소들을 포함하되, 상기 종 방향 열이 제1 전송 라인(2; 2D; 2E; 2F)에 평행하게, 제1 전송 라인의 양측에 대칭으로 배치되는 요소들의 종 방향 열을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  25. 제14항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 전송 라인(21)이 이중 리지 도파관, 예를 들어 좁은 구멍을 갖는 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  26. 제14항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 전송 라인(21D; 21E)이 단일 리지 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  27. 제14항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 전송 라인(21F)은 직사각형 도파관을 포함하고, 천이 구조체가 하나 이상의 종 방향 열의 요소들, 또는 횡 방향으로 넓은 주기적 또는 준-주기적 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  28. 제14항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    고주파 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 천이 구조체.
  29. 예를 들어, 전송 및/또는 수신 장치를 포함하고, 방사 소자 층(501)과 천이 층 구조체(502, 503)를 갖는 다중-층 구조체를 포함하는 패키지형 구조체(500)에 있어서,
    천이 층 구조체(502, 503)는, 공동 기판 층(503)을 형성하도록 구성되는 천이 구조 기판 층을 갖는 공동 천이 층 구조체(502, 503)를 형성하도록 배치되는 제14항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 천이 구조체를 복수 개 포함하고,
    상기 공동의 기판에는 천이 구조체의 제1 전송 라인이 제공되되, 각각의 천이 구조체에 대해 공동의 기판 층(503)이 천이 구조체 기판 층 영역(11; ...)을 포함하도록 제1 전송 라인이 제공되며,
    천이 구조체 기판 층 영역(11; ...)은 주기적 또는 준-주기적 구조체, 예를 들어 EBG(전자 밴드 갭) 구조체 또는 AMC(인공 자기 도체) 표면을 포함하거나, 천이 구조체 기판 층 영역에 주기적 또는 준-주기적 구조체가 제공되고,
    상기 주기적 또는 준-주기적 구조체는, 각각의 천이 구조체의 제1 전송 라인의 적어도 일부분을 따라서 각각의 커플링 섹션(3A; ...; 3F)을 부분적으로 둘러싸도록 배치되며,
    각각의 천이 구조체의 전도 층(12; ...)은 천이 구조체들의 공동의 접지 평면으로서 역할하는 공동의 전도 층(504)을 형성하도록 구성되며,
    천이 구조체들의 주기적 또는 준-주기적 구조체 영역은, 각각의 제1 전송 라인과 대응하는 주기적 또는 준-주기적 구조체 영역 사이에서 EM 에너지, RF 전력이 커플링될 수 있도록 배치되고 평면형 천이 장치(10; 10A; 10B; ...; 10F)를 포함하며,
    각각의 상기 커플링 섹션(3A; ...; 3F)과 상기 주기적 또는 준-주기적 구조체 사이의 천이는 어떤 갈바닉 접촉도 없는 비접촉식이며,
    공동의 천이 층 구조체는 다수의 대응하는 제2 전송 라인(521)을 포함하는 공동의 천이 층(502)을 추가적으로 포함하고, 제2 전송 라인은 제1 전송 라인(522)을 포함하는 각각의 대응하는 평면형 천이 장치에 대해 직각으로 배치되는 도파관을 포함하며, 각각의 커플링 섹션과 평면형 천이 장치의 각각의 주기적 또는 준-주기적 구조체와 각각의 대응하는 제2 전송 라인(521)을 통해 각각의 제1 전송 라인(522) 사이에 EM 에너지, RF 전력이 커플링될 수 있도록 하며,
    공동의 기판 층(503)을 향하도록 구성되는 면(502'')의 반대쪽에 있는 면(502')에 있는 공동의 천이 층 구조체의 공동의 천이 층(502)은 예를 들어 주기적 또는 준-주기적 구조체를 포함하는 고임피던스 또는 AMC 표면(525)을 포함하고, 상기 고임피던스 또는 AMC 표면은 패키지형 구조체(500)의 조립된 상태에서, 상기 고임피던스 또는 AMC 표면과 방사 소자 층(501)의 반대 표면 사이에 좁은 갭이 있도록 배치되며, 상기 면(502')은 각각의 천이 구조체에 대해 복수의 대응하는 리지 갭 도파관(523)을 포함하며,
    방사 소자 층(501)은 각각의 천이 구조체와 대응하는 리지 갭 도파관(523)에 대해 하나의 슬롯 안테나(511)를 포함하는 복수의 방사 소자를 포함하며,
    공동의 기판 층(503)은 제1 전송 라인(522)이 연결되는 하나 이상의 회로 장치를 추가적으로 포함하고,
    이웃하는 제1 전송 라인들과 방사 소자 층(501)에 있는 대응하는 슬롯 안테나(511)는 서로로부터 각각 약 0.6λ의 거리로 위치되고, λ는 전송 및/또는 수신 장치의 작동 주파수에서의 파장이며,
    상기 제1 전송 라인(522)과 상기 제2 전송 라인(521) 사이의 각각의 천이는, 제1 전송 라인(522)과 제2 전송 라인(521)사이에 어떤 갈바닉 접촉도 없는 비접촉식 방식이며, 방사 소자 층(501)과 공동의 천이 층 구조체(502, 503) 사이에는 갭이 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는, 패키지형 구조체(500).
  30. 제29항에 있어서,
    방사 소자 층(501)에서 이웃하는 제1 전송 라인(522)들 사이, 그리고 대응하는 이웃하는 슬롯 안테나(511) 사이의 거리가 약 0.5-0.6λ인 것을 특징으로 하는, 패키지형 구조체.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    패키지형 구조체는 각각의 공동 도파관 블록(520, 520)에 제공되는 복수의 도파관 개구를 갖는 복수의 천이 구조체를 포함하고, 각각의 도파관(521)은 상기 각각의 제1 전송 라인(522)으로, 그리고 대응하는 슬롯 안테나(511)로의 비접촉식 천이를 제공하며, 면(502'')은 공동 천이 층(502)의 상기 면(502'')과 공동 기판 층(503) 사이의 천이 구조 갭을 제공하기 위해, 돌출 요소(525'')를 포함하는 고 임피던스 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패키지형 구조체.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    공동 천이 층(502)의 고 임피던스 표면 또는 표면들은 핀들로 이루어진 판(bed of pins), 주름(corrugation) 또는 이와 유사한 것을 형성하도록 배치되는 금속으로 된 복수의 핀(525', 525''), 주름 또는 이와 유사한 것을 포함하는 주기적 또는 준-주기적 구조체를 포함하고, 갭은 λ/4보다 작거나 λ/4보다 훨씬 작고, 바람직하게는 약 λ/10이며, λ는 핀 또는 이와 유사한 것을 둘러싸는 매체, 일반적으로는 자유 공간 또는 유전체 매체에서의 파장이고, 예를 들어 대응하는 도파관 주파수 대역의 파장의 1/4 또는 중심 주파수이며, 주기적 또는 준-주기적 구조체의 핀(525', 525'')들, 주름 또는 이와 유사한 것들은 선택된 특정한 주파수 대역에 대해 적합하고 다른 모든 모드는 차단하도록 치수 설정되는 것을 특징으로 하는, 패키지형 구조체.
  33. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 전송 라인(521)이 이중 리지 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패키지형 구조체.
  34. 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    고주파에 적합한 고주파 구조체인 것을 특징으로 하는, 패키지형 구조체.
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