KR20220031553A - 우주 설치 어레이용 자체-포함 구조물의 태양의, 전자적인, rf 라디에이터 - Google Patents

우주 설치 어레이용 자체-포함 구조물의 태양의, 전자적인, rf 라디에이터 Download PDF

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KR20220031553A
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하비에르 헤르난데즈 바울센
아이토르 마르티네즈 데 오사바 페르난데스
라이언 디. 아너
아벨 아벨란
후이원 야오
아담 에이치. 할페린
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에이에스티 앤 사이언스, 엘엘씨
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Abstract

안테나 조립체 어레이 각각은 태양 전력을 생성하고 해당 안테나 조립체에서 생성된 태양 전력을 이용하고, 이는 많은 양의 전력을 생성시킨다. 안테나 조립체의 제1 외면을 형성하는 평탄한 안테나측과, 상기 안테나 조립체의 제2 외면을 형성하는 평탄한 태양층, 및 안테나층과 태양층 사이에 개재된 평탄한 지지 구조물을 가지는 평탄한 구조층을 안테나 조립체는 가진다. 안테나층은 지구와 통신하기 위하여 안테나 조립체의 제1 외면에서 하나 이상의 안테나들을 구비한 평탄한 안테나판을 가진다. 태양층은 태양 에너지를 수신하여 전력을 생성하도록 안테나 조립체의 제ㅔ2 외면에서 하나 이상의 태양 전지들이 구비된 평탄한ㄴ 태양판을 가진다.

Description

우주 설치 어레이용 자체-포함 구조물의 태양의, 전자적인, RF 라디에이터
본 출원은 2019년 5월 15일에 출원된 미국 출원 제62/848317호, 2020년 2월 13일 출원된 스페인 출원 제202030124호, 및 2020년 2월 18일 출원된 미국 출원 제62/977,860호의 우선권의 이익을 주장한다. 이 출원은 또한 2020년 2월 13일 출원된 스페인 출원 제202030123호, 2020년 2월 13일 출원된 스페인 출원 제202030125호, 및 2020년 2월 18일 출원된 미국 출원 제62/977,864호, 및 2020년 2월 18일 출원된 미국 출원 제62/978,081호에 대해 우선권을 주장한다. 이들 출원들의 내용은 전체적으로 여기 참조를 위하여 의존되고 포함된다. 본 출원은 추가로 참고로 2020년 5월 15일에 출원된 저 지구 궤도 기계적인 전개 가능한 구조라는 명칭의 미국 출원 제 호와, 2020년 5월 15일에 출원된 우주 구조물용 열 관리 시스템이라는 명칭의 미국 출원 제 호의 내용을 참고로서 추가로 통합한다.
미국 특허 제9,973,266호와 미국 특허공개공보 제2019/0238216호는 큰 어레이를 형성하기 위하여 다수의 소형 위성 안테나 조립체를 우주에서 조립하기 위한 시스템을 도시한다. '266 특허의 전체 내용은 여기 참고를 위하여 포함된다. '266 특허에 개시된 바와 같이, 도 1a와 도 1b는 소형 위성(302)들의 어레이(300)와 중심 또는 제어 위성(200)을 가지는 위성 통신 시스템(100)을 도시한다. 소형의 위성(302)은 지구 상의 지국 수신 범위(400) 내의 단부 사용자(500)와 통신하고, 또한 제어 위성(200)과 통신하며, 이는 다시 기지국의 게이트웨이(600)에 통신한다. 소형 위성(302)은 각각, 예컨대, 처리 장치(예컨대, 프로세서 또는 콘트롤러) 및 하나 이상의 안테나 요소들을 포함한다. 그리고 제어 위성(200)은 처리 장치와 하나 이상의 안테나 또는 안테나 요소들을 포함할 수 있다.
안테나 조립체의 제1 외면을 형성하는 편평한 안테나층과, 안테나 조립체의 제2 외면을 형성하는 편평한 태양층, 및 안테나층과 태양층 사이에 개재된 편평한지지 구조물을 가지는 편평한 구조물층을 가지는 안테나 조립체가 제공된다. 안테나층은 지구와 통신하기 위하여 안테나 조립체의 제1 외면에 하나 이상의 안테나들을 구비한 편평한 안테나판을 가진다. 태양층은 태양 에너지를 수신하여 전력을 생성하도록 안테나 조립체의 제2 외면에 하나 이상의 태양 전지들을 구비한 편평한 태양판을 가진다.
도 1a와 도 1b는 종래의 구조물 어레이를 도시한다.
도 2는 안테나 요소없이 안테나 조립체의 RF측의 사시도이며;
도 3은 안테나 요소를 구비한 안테나 조립체의 RF측의 사시도이며;
도 4는 안테나 조립체의 태양측의 사시도이며;
도 5는 안테나 조립체의 블록도이다.
도면들의 개시의 예시적인, 비제한적인 실시예들에서, 특수한 용어는 명확성을 위하여 사용될 것이다. 그러나, 본 명세서에서는 이와 같이 선택된 특수한 용어들에 한정하려는 것이 아니고, 그리고 각각의 특수한 용어는 유사한 목적을 달성하기 위하여 유사하게 작동하는 모든 기술 용어들을 포함하는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 여러 실시예들은 예시적인 목적으로 설명되나, 이러한 개시는 도면들에 구체적으로 개시되지 않은 다른 형태들로서 구현될 수 있음이 이해될 것이다.
도면들을 참조하면, 도 2-5는 여기서 안테나 조립체(310)인, 본 발명의 하나의 예로서의 실시예에 따라 구조상의 조립체를 도시한다. 안테나 조립체(310)는 도 1a, 1b의 위성 통신 시스템(100)과 같은, 임의의 위성 시스템에 이용될 수 있다. 안테나 조립체(310)는 또한 홀로 또는 안테나 또는 통신과는 다른 목적으로 별개로 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 안테나 조립체(310)는 우주에서 거대한 안테나 어레이를 형성하기 위하여 복수의 안테나 조립체들과 결합하여 이용되도록 구성된다. 개별적인 안테나 조립체(310)들은 많은 수로 함께 구조적으로 및/또는 전기적으로 결합되어 도 1a, 도 1b의 어레이와 같은 우주에서의 거대 구조물을 형성한다. 어레이는 수납 구조 또는 저장 구조, 및 전개 구조 또는 작동 구조를 가진다. 복수의 안테나 조립체들이 수납 구조로 우주로 운반된다. 수납 구조에서, 안테나 조립체(310)들은 적층식으로 서로 위에 접혀진 것과 같은 콤팩트한 배치로 있다. 일단 우주에서, 안테나 조립체들은 전개된 구조로 이동되고 여기서 안테나 조립체들은 서로에 대해 펼쳐지고 외측으로 확장되어 실질적으로 서로 편평해진다. 각각의 위성 어레이는 하나 이상의 커넥터(372)들에 의하여 함께 기계적으로 연결되는 복수의 위성 모듈 조립체들(310)을 가진다. 복수의 위성 모듈 조립체들은 우주에서 연결되어 단일의 궤도 경사 및/또는 단일 구멍을 가지는 단일의 거대한 위상 어레이를 형성할 수 있다.
안테나 조립체(310)는 제1 외부층(320), 중간층(350), 및 제2의 외부층(380)을 가진다. 제1의 외부층(320)은 안테나 요소들을 유지하는 알루미늄 리플렉터이고, 때로 여기서 RF(무선 주파수)층 또는 안테나층으로 불린다. 중간층(350)은 경량의 단단한 허니컴과 같은 지지 구조물이다. 제2 외부층(380)은 태양으로부터 태양 에너지를 수집하는 하나 이상의 태양 전지를 가지는 태양 패널로서, 때로 여기서 태양층으로 불린다. 안테나 조립체(310)는 RF층(320)에 대해 지구에 가장 근접하도록 구성되므로 안테나 요소들은 어떤 간섭이나 장애 없이(즉, 안테나 조립체에 의한 어떤 물리적 저촉 없이, 그리고 안테나 조립체에서 다른 전자 장치들로부터 아무런 전기 간섭 없이, 또는 간섭이 감소되면서) 지상의 사용자 디바이스와 최선으로 통신하도록 천저(Nadir)에 향한다(지구를 향하는). 또한, 태양층(380)은 천정을 향하고(지구로부터 멀리 향하는) 태양으로부터 태양 에너지를 수집하고 안테나 조립체(310) 위의 전자 부품을 구동하기 위하여 이용될 수 있는 태양 에너지로부터 전력을 생성한다.
각각의 안테나 조립체(310)는 회로나 부품 조립체(360)(도 5) 및 구조 조립체(도 2-4)를 가진다. 부품 조립체(360)는 안테나(332)와, 전자 회로를 포함한다. 전자 회로는,예컨대, 프로세서(362), 케이블(366), FEM(370)과 같은 처리 장치, 및/또는 배터리 또는 배터리(364)들과 같은 전력 공급원을 포함하는 다양한 하나 이상의 전자 부품을 포함할 수 있다. 구조 조립체는 부품 조립체(360)를 내장하고 지지하며 예컨대 외부층(320, 380), 중간층(350), 및 첨부의 구조 부재들을 포함할 수 있다. 어떤 요소들은 회로 조립체의 일부로서 설명되고, 다른 부재들은 구조 부재들의 일부로서 설명되지만, 요소들은 다른 조립체의 일부 또는 회로 조립체와 구조 조립체의 모두로 생각될 수 있다.
RF층(320)
RF 층(320)은 도 2, 3에 가장 잘 도시되었다. RF 층(320)은 본체(322)를 가지며 다른 위성, 기지국, 또는 지구 위의 사용자 디바이스와의 통신을 위하여 사용되는 복수의 안테나(332)를 수용한다. 본체(322)는 네 측면(324a, 324b, 324c, 324d)들, 외부로 향하는 면(328) 및 내부로 향하는 면(326)을 구비한 직사각형 또는 정사각형 형상을 가진다. 본체(322)는 얇은 전도성 판으로 형성되고 경량이다. 일 예에서, 본체는 안테나 접지를 형성하기 위하여 알루미늄으로 제조된다. 하나 이상의 안테나(332)들이 본체(322)에 장착된다. 본체(322)는 안테나(332)들이 본체(322)에 장착되도록 충분한 구조물과 지지를 제공하나, 여전히 경량이다. RF층(320)은 또한 안테나 조립체(310)를 관통하여 열을 분산하도록 열 리플렉터로서 작동한다.
RF층(320)의 본체(322)에는 하나 이상의 리세스 또는 포켓(330)이 제공된다. 도면들에 도시된 예로서의 실시예에는, 여기 4x4 어레이로서 도시된, 열 및 컬럼들로 정렬되는 복수의 포켓(330)들이 구비된다. 포켓(330)들은 외향면(328)으로부터 내향면(326)을 향하여 내측으로 연장한다. 따라서, 포켓(330)들은 본체(322)의 외향면(328)에 리세스를 형성하고, 본체의 내향면(326)으로부터 다소 외측으로 돌출한다. 포켓(330)들은 도 3 도시와 같은 팔각형 형상이거나, 정사각형(도 2 도시와 같은), 직사각형 또는 원형과 같은 소정의 적절한 형상을 가질 수 있다.
여기서 4x4 어레이의 16개의 안테나(332)인 안테나(332)의 어레이를 형성하기 위하여 안테나(332)가 각각의 포켓(330) 내에 수용되어 장착된다. 안테나(332)들은 인쇄회로판과 같은 기판을 가질 수 있으며, 기판 위에 하나 이상의 안테나 요소들이 장착된다. 안테나 요소들은 안테나 조립체(310)에/로부터 신호, 예컨대, RF 신호를 송수신하여 통신한다. 도 3의 예에서, 용도에 따라 더 많거나 더 적은 안테나들이 제공될 수 있지만, 각각의 안테나(332)는 서로 상호 연결된 네 개의 안테나 요소들을 가진다. 안테나(332)들은 포켓(330) 리세스를 충진하고 RF층(320)의 외향면(328)에 맞닿도록 정렬된다. 따라서, 안테나 요소들은 RF층(320)의 외향면(328)으로부터 외측으로 향해지고, 이는 또한 전체 안테나 조립체(310)의 외면이다.
외향면(328)은 실질적으로 평면이므로, 안테나 요소들 또한 서로 평면이다. 복수의 안테나(332)로부터의 복수의 안테나 요소들은 모두 방해나 간섭없이 지구를 향한다. 안테나 조립체(310)가 복수의 안테나 조립체의 어레이에서 연결될 때, 안테나 요소들은 서로 그리고, 실질적으로 평면인, 전체 안테나 조립체 어레이의 안테나 요소들과 결합하여 우주에서 거대한 안테나 구조물을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전개 구조에서 안테나 조립체(310)들은 근접한 균일의 비간섭 표면을 형성하므로 측면(324)들은 서로 접촉하여 인접 안테나 조립체(310) 사이에 갭이 없이 단일의 근접한 균일하고 편평한 표면을 형성한다. 제1층(310)은 또한 안테나를 위한 접지를 제공하기 위한 리플렉터로서, 그리고 라디에이터로서 작용한다.
태양층(Solar Layer)(380)
도 4를 참조하면, 태양층(380)은 네 측면, 외향면(384), 및 내향면(386)을 구비한 직사각형 또는 정사각형 형상을 구비한 본체(382)를 가진다. 본체는 얇은 편평한 전도성 판으로 형성되고 경량이다. 일 예에서, 본체는 알루미늄으로 제조되어 안테나 접지를 형성한다. 하나 이상의 태양 전지(388)는 태양층(380)의 외향면(384)에 장착되고, 즉, 지구로부터 멀리 향하는 안테나 조립체(310)의 측면에 있다. 본체(382)는, 본체(382)에 장착되도록 하나 이상의 태양 전지들에 충분한 구조물과 지지를 제공하고, 경량이다.
태양 전지(388)는 안테나 조립체(310)의 회로 조립체를 구동하기 위한 주요 전력원인 태양 전력을 생성하기 위하여 태양 에너지를 수집한다. 배터리(364)는 태양 전지가 충분한 전력을 생성하지 않는 경우 2차 또는 백업 전력 공급을 형성하고, 태양 전지(120)가 과잉 전력을 생성할 때 태양 전지(120)에 의하여 충전되는 재충전가능한 배터리들일 수 있다.
각각의 태양층(380)은 안테나 조립체(310)에서 국부적으로 태양 전력을 생성한다. 안테나 조립체(310)가, 안테나 조립체(310)의 어레이에 이용될 때, 전력은 대량의 전력, 예컨대, 100kW의 DC 전력을 초과하는, 그리고 최대 수백 킬로와트의 DC 전력을 생성하도록 증폭된다. 어레이는 모듈이고 더 많은 안테나 조립체(310)들을 추가함으로써 증폭될 수 있다. 어레이에 제공된 안테나 조립체(310)가 많을수록, 전력이 더 커진다. 더욱이, 안테나 조립체(310)들은 각각의 안테나 조립체(310)에서 국부적으로 전력(태양층(380)을 통해)을 생성할뿐더러, 전력은, 전력이 생성된 것과 동일한 안테나 조립체(310)에서 국부적으로 사용된다. 예컨대, 전력은 처리 장치(362), 안테나(332), 및 전방단부 모듈(FEMs)(370)와 같은 전자 부품에 의하여 이용된다.
태양 전지(388)는 지구로부터 멀리 향하는 표면, 여기서 태양층(380)의 외향면(384)에 위치될 수 있다. 태양 전지는, 특히 안테나 조립체(310)가 지구와 태양 사이에 있을 때 태양으로부터 태양 에너지를 수용한다. 이와 같이, RF측(320)은 지구를 향하고, 반대의 태양측(380)은 지구로부터 멀리 향한다. 일 실시예에서, 안테나 조립체(310)는 궤도에서 소정 시간 동안 태양을 향하여 직접 각도를 형성할 수 있다. 태양 에너지는 어레이의 전자 부품, 조립체(310), 또는 어레이 스러스트를 구동하기 위하여 이용될 수 있다. 예컨대, 태양 전지(388)는 태양 패널로서 작동하고, 본 발명에 따라 신호를 송신하고 수신하기 위하여 안테나 구조물(또는 위성 또는 위성 모듈(310)의 다른 구조물)로서 작동하도록 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 광기전 재료 또는 다른 재료로 제조될 수 있다. 전기 에너지는 위성 또는 위성 모듈(310)을 구동하기 위하여 사용되거나 또는 추후 이용을 위하여 저장된다. 이와 같이, 동일한 구조물이 태양 에너지에 그리고 위성 안테나로서 작동하도록 사용될 수 있다.
중간층(350)
도 3에 도시된 바와 같이, 중간층(350)은 RF층(320)과 태양층(380) 사이에 위치된다. 중간층(350)은 안테나 조립체(310)에 강도와 강성을 제공하고, RF층(320)에서 안테나(332)를 작동하는 전자 부품을 내장한다. 특히, RF층(320)과 태양층(380)은 경량이 되도록 최소화된 두께를 가진 각각의 본체(322, 382)에 대해 금속판으로 형성된다. 이들 층(320, 380)들이 얇게 유지되므로, 안테나 조립체(310)의 구조를 유지하 안테나 조립(310)가 굽혀지거나 신축하는 것을 방지하도록 충분한 강도를 결여할 수 있다. 그러나, 안테나 조립체(310)와 안테나(332)의 적절한 작동을 허용하도록 안테나 조립체(310)는 충분히 강성인 것이 중요하다.
따라서, 중간층(350)은 일정한 신축성을 제공하나 안테나 조립체(310)가 작동할 수 없거나 안테나 조립체(310)의 작동을 저해할 수 있는 정도로 안테나 조립체(310)가 굽혀지거나 신축되지 않도록 충분히 강성인 지지 구조물(352)을 제공한다. 이와 같이, 지지 구조물(352)은 안테나 조립체(310)에 구조적인 지지와 강성을 제공하도록 경량이고 단단하다. 더욱이, 지지 구조물(352)은 경량이며, 이는 공간 용도에 중요하고 우주 내로 운반하기 위하여 중량을 감소시키기 위한 것이다. 일 예로서의 실시예에서, 지지 구조물(352)은 노멕스(Nomex)에서 구입한 허니컴 구조와 같은 적절한 재료 및 구조물일 수 있다.
중간층(350)은 또한 안테나(332)를 작동시키는 부품 조립체(360)를 내장한다. 부품 조립체(360)는 지지 구조물(352)에 형성된 구멍에 위치된다. 부품 조립체(360)는, 예컨대, 처리 장치(362), 배터리(364), 와이어 또는 케이블(366, 368), 및 전방-단부 모듈(FEM)(370)을 포함할 수 있다. 예컨대, 중간층(350)의 허니컴 구조물은 부품 조립체(360)의 개별 부품을 각각 수용하는 별개의 구멍을 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(362)는 제1 구멍에 수용될 수 있고 배터리(364)는 제2 구멍에 수용될 수 있다. 이와 같이, 부품 조립체(360)의 부품들은 외측의 RF층(320)과 외측의 태양층(380) 사이에 안테나 조립체(310) 내측에 내장된다. 하나 이상의 부품들이 외부층(320, 380)의 하나에 더욱 근접하게 위치될 수 있다. 예컨대, FEM(370)은 각각의 안테나(332)에 근접되도록 RF층(320)에 더 근접하게 위치될 수 있거나, 또는 안테나(332)와의 저촉을 피하기 위하여 태양층(380)에 더 근접하게 위치될 수 있다. 그리고, 프로세서(362)는 안테나(332)를 가열하는 것을 피하기 위하여 태양층(380)에 더 근접하게 위치될 수 있고, 또는 태양층(380)으로부터의 열을 피하기 위하여 RF층(320)에 더 근접하게 위치될 수 있다.
부품 조립체(360)는 또한 알루미늄 리플렉터(320)를 따라 일 지점으로부터 다른 지점으로 열을 분포시키도록 예컨대, 히트 파이프와 같은 열 방산 부품 또는 열 분산기를 포함할 수 있다. 히트 파이프는 또한 안테나 조립체(310)를 관통해서 태양 패널(380)로부터 각각의 FEM(370)으로 열을 분포시킬 수 있다. 히트 파이프 외의 소정의 적절한 열 방산 장치가 제공될 수 있으며 파이프를 포함할 필요는 없으나 히트 파이프는 열 전도에 의하여 작동한다. 다른 열 방산 부품이 제공될 수 있고 프로세서(362)는 열 방산 부품에 의하여 전달된 열량을 제어할 수 있지만, 열 방산 부품은 열적으로 작동하고 프로세서(362)에 의하여 제어될 필요가 없다. 열 방산 부품은 안테나 조립체(310)를 관통하여 열을 분배하나, 또한 하나의 안테나 조립체(310)로부터 다른 인접한 안테나 조립체(310)로 열을 분배할 수 있다.
처리 장치(362)는,예컨대, 프로세서 또는 연산(computing) 장치일 수 있다. 처리 장치(362)는 안테나 조립체(310)의 작동을 제어하고 관리한다. 예컨대, 프로세서(362)는 안테나(332)로부터/로 수신되고 및/또는 송신되는 신호를 제어할 수 있다. 프로세서(362)는 또한 예컨대 태양 에너지를 배터리(364)로 그리고 배터리(364)로부터 태양 파이프를 통해서와 같이 다양한 부품들로 인도하도록 배터리(364)의 작동을 제어할 수 있다. 배터리(364)는 에너지를 저장하고 전자장치들에서 사용되도록 태양 패널(380)에 의하여 충전된다. 와이어(366)는 하나의 안테나 조립체(310)를 인접 안테나 조립체(310)에 연결하는 고속 케이블이다. 고속 케이블(366)은 안테나 조립체(310)들 사이에 전력을 공유하기 위하여 안테나 조립체들 사이에 동기하도록 안테나 조립체(310)들을 상호 연결한다.
와이어(368)는 FEM(370)과 프로세서(362) 사이에 전기 통신을 제공하도록 FEM(370)을 프로세서(362)에 연결하는 RF 케이블이다. FEM(370)은 안테나(332) 후방의 전자장치이고, 예컨대 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. FEM(370)은 안테나(332)와 정렬되고 제1층(320)의 구멍들을 통해 안테나(332)와 연결한다. 별개의 FEM(370)은 각각의 안테나(332)에 대해 제공될 수 있으므로, 각각의 FEM(370)은 각각의 안테나(332)와 정렬된다. 또는, FEM(370)은 다수의 안테나(332)들에 대해 제공될 수 있다. 안테나(332)는 외측 RF층(320)의 외향면(328)에서 안테나 조립체(310)의 외부에 있다. 그리고 FEM(370)은 외측 RF층(320)과 외측 태양층(380) 사이의 중간층(350)에서 안테나 조립체(310) 내측에 있다.
더욱이, 안테나 조립체(310)가 복수의 안테나 조립체(310)들의 어레이의 일부로서 형성될 때, 안테나 조립체(310)의 하나 이상의 측면(324)에 하나 이상의 커넥터(376)(도 1)들이 제공된다. 커넥터(376)들은 예컨대, 하나 이상의 패스너들이나 접착제에 의하여 지지 구조물(352), 또는 외부층(320, 380)의 하나 또는 모두, 또는 안테나 조립체(310)의 다른 적절한 구조물에 연결될 수 있다. 커넥터(372)는 안테나 조립체(310)를 인접 안테나 조립체(310)에 회전가능하게 연결하는, 힌지, 테이프 스프링, 등을 포함할 수 있다. 이와 같이, 안테나 조립체는 인접 안테나 조립체 위로 접혀질 수 있고 수납 구조에서 안테나 조립체는 인접 조립체에 연결되고, 또는 전개된 구조에서 인접 안테나 조립체와 펼쳐저서 편평해진다.
안테나 조립체(310)
안테나 조립체(310)는 저-지구 궤도(LED) 구조물이다. 위에서 설명된 실시예에서, 안테나 조립체(310)는 안테나 요소들을 구비한 안테나(332)를 가진다. 그러나, 안테나 조립체(310)는 임의의 적절한 목적으로 이용될 수 있고 적절한 전자 부품을 가질 수 있고, 안테나(332) 또는 안테나 요소를 가질 필요가 없다. 안테나 조립체(310)는 중간층(350)에 전자 부품을 내장하므로 RF층(310)의 외향면(328)에서 안테나(332)와 저촉하지 않는다. 태양층(380)은 전자 부품을 작동하기 위하여 태양 에너지를 제공한다. 더욱이, 안테나 조립체의 내부에서 태양 패널에 의하여 수용된 열을 보유하는 열 차단장치가 제공될 수 있다. 이와 같이, 어레이를 관통해서 전력 및 처리가 분배되고, 즉, 태양 에너지는 각각의 안테나 조립체(310)에서 수집되고(태양 전지에 의하여) 국부적으로(동일한 안테나 조립체(310)에서) 소비되고(전자 부품들에 의하여), 처리는 중앙에 위치된 처리 장치보다 각각의 안테나 조립체(310)에서 제공된다.
RF층(320), 중간층(350), 및 태양층(380)은 모두 유사한 형상 가진다. 도면들에 도시된 형상은 정사각형이지만, 직사각형이나 삼각형과 같은 다른 적절한 형상이 이용될 수 있다. 결합해서, 이들 층(320, 350, 380)들은 RF층(320)에 의하여 형성된 제1 외향면(328)과 태양층(380)에 의하여 형성된 제2 외향면(384)을 구비한 비교적 얇고 편평한 직사각 또는 정사각형 구조물을 형성한다. 중간층(350)은 RF층(320)과 태양층(380) 사이에 개재된다. 층(320, 350, 380)들은 적절한 방식으로, 예컨대, 모든 층(320, 350, 380)들을 연결하거나 또는 인접 층들을 연결하는 패스너, 수지 또는 접착제 재료에 의하여 같이 연결될 수 있다. 본체(332, 382)는 가능한 얇게 제조되고 여전히 본체(332, 382)들이 각각의 안테나와 태양 전지를 지지할 수 있으므로 그들은 경량이다. 그러나, 얇으면 본체(332, 382)들이 가요성으로 된다. 중간층(350)은 안테나 조립체(310)의 바람직하지 않은 굽혀짐 및 가요성을 방지하기 위하여 필요한 강성을 제공하나, 중간층(350)은 경량 소재로 제조된다. RF층(320), 중간층(350), 및 태양층(380)은 모두 서로 평행인 평면의 외부면을 가진다.
안테나 조립체(310)는 별개의 하우징을 포함하지 않는다. 오히려, 전자층(320)은 직접 중간층(350)에 연결되고, 중간층(350)은 직접 태양층(380)에 연결되는 것을 포함하여, 층(320, 350, 380)들은 서로 연결된다. 안테나 조립체(310)는 단일 유닛의 일체 부재를 형성한다. 그러나, 안테나 조립체(310)는 또한 라돔(radome)이나, 하우징, 또는 프레임과 같은 별개의 분리된 구조 장치의 일부이거나 또는 장치에 부착될 수 있다. 하우징은 적어도 부분적으로 층(320, 350, 380)들을 둘러싸거나 또는 에워싼다.
안테나 조립체(310)(예컨대, 안테나(332) 또는 안테나 요소)는 예컨대 사용자 디바이스(예컨대, 셀 폰, 태블릿, 컴퓨터)와 같은 지구의 처리 장치, 및/또는 지상의 기지국과 통신한다. 본 발명은 또한 지구의 처리 장치와 통신(즉, 신호를 장치로 및/또는 그로부터 송신하고 및/또는 수신하는)하기 위하여 안테나 조립체(310)를 이용하는 방법을 포함한다. 본 발명은 또한 안테나 조립체(310)와 지구상의 처리장치의 통신(즉, 신호를 장치로 및/또는 그로부터 송신하고 및/또는 수신하는)하는 방법을 포함한다. 더욱이, 안테나 조립체(310)는 저 지구 궤도(LEO) 또는 다른 궤도 또는 다른 용도에 사용될 수 있다. 여전히 추가로, 본 발명이 안테나 조립체의 어레이에 대해 설명되었지만, 본 발명은 예컨대, 우주 또는 지상에서 실행될 수 있는 데이터 센터, 리플렉터, 및 다른 구조물과 같은 다른 용도에 이용될 수 있다.
본 발명은 별개로 이용될 수 있고, 전체 내용이 참고를 위하여 여기 포함된, 2020년 5월 15일에 출원된 저 지구 궤도 기계적으로 전개 가능한 구조물이라는 명칭의 미국 출원 제 호와, 202년 5월 15일에 출원된 우주에서의 구조물용 열 관리 시스템이라는 명칭의 미국 출원 제 호에 개시된 방법과 시스템과 결합하여 이용될 수 있음이 더욱 주목되어야 한다. 따라서, 예컨대, 안테나 조립체(310)의 구조물이 열 관리가 LEO 기계적으로 전개 가능한 구조물 출원에 도시되고 설명된 바와 같이 자체-전개가능하고, 및/또는 열 관리 출원에 도시되고 설명된 바와 같이 상기 열 관리를 이용할 수 있다.
또한 상세한 설명과 특허청구범위는 평면의, 평행인, 원형의, 맞닿은, 및 편평한과 같은 여러 기하학적이거나 관계성 용어들을 사용하는 것을 주목해야 한다. 또한 상세한 설명과 특허청구범위는 상부, 바닥, 내측으로, 외측으로, 멀리 있는, 근접한과 같은 여러 방향성, 또는 위치설정 용어들을 사용하는 것을 주목해야 한다. 이들 용어들은 도면들에 도시된 실시예에 기초해서 설명을 용이하게 하기 위해 단지 편의상으로 사용되었고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명은 그들 기하학적이고, 관계성, 방향성 또는 위치설정 용어들 없이 다른 방식으로 설명될 수 있음을 인식하여야 한다. 더욱이, 기하학적이거나 관련성 용어는 정확할 수 없다. 예컨대, 안테나 조립체와 안테나 조립체의 어레이는 작동을 여전히 가능하게 하는 작동상 허용되는 굽힘 또는 휨으로 인해 서로에 대하여 정확히 평면일 수 없으나 실질적으로 평면인 것으로 생각된다. 또한, 본 발명의 범위와 사상으로부터 벗어나지 않고 다른 적절한 기하학적 형태, 관련성이 제공될 수 있다.
상술한 설명과 도면들은 본 발명의 원리를 단지 예시하기 위한 것으로 생각되어야 하고, 이는 다양한 방식으로 구성될 수 있고 여기 설명된 실시예들에 의하여 한정되는 것을 의도하지 않는다. 본 발명의 다양한 적용이 이 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명을, 개시된 구체적인 예들이나 도시되고 설명된 정확한 구성 및 작동으로 한정하는 것이 의도되지 않는다. 오히려, 모든 적절한 수정들과 균등물이 본 발명의 범위 내에 속하고 이에 의존한다.

Claims (21)

  1. 태양 전력을 생성하는 하나 이상의 태양 전지를 가지는 태양층; 및
    상기 태양층에 연결되고 상기 태양층에 의하여 생성된 태양 전력을 이용하는 전자 부품을 가지는 안테나층;
    을 포함하는 안테나 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 안테나 조립체 어레이를 형성하기 위하여 함께 연결된 복수의 안테나 조립체들을 추가로 포함하고, 상기 복수의 안테나 조립체 각각은 태양 전력을 생성하고 상기 복수의 안테나 조립체 각각에서 생성된 태양 전력을 이용하는, 안테나 조립체.
  3. 상기 안테나 조립체의 제1 외면을 형성하는 편평한 안테나층으로, 상기 안테나층은 상기 안테나 조립체의 상기 제1 외면에 하나 이상의 안테나를 구비한 편평한 안테나판을 가지는, 안테나층;
    상기 안테나 조립체의 제2 외면을 형성하고, 상기 안테나 조립체의 상기 제2 외면에서 하나 이상의 태양 전지들을 구비한 편평한 태양판을 가지는 편평한 태양층; 및
    상기 안테나층과 상기 태양층 사이에 개재된 편평한 지지 구조물을 가지는 편평한 구조물층;
    을 포함하는 안테나 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구조물층은 단단한(rigid), 안테나 조립체.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 외면은 평면인, 안테나 조립체.
  6. 제3-5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 외면은 지구를 향하는, 안테나 조립체.
  7. 제3-6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조물은 허니컴 패턴을 가지는, 안테나 조립체.
  8. 제3-7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나층, 상기 태양층 및 상기 구조물층은 경량인, 안테나 조립체.
  9. 제3-8항의 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 조립체는 편평하고 얇은, 안테나 조립체.
  10. 제3-9항의 어느 한 항에 있어서, 상기 편평한 지지 구조물은 상기 안테나판과 상기 태양판 사이에 개재되는, 안테나 조립체.
  11. 제3-10항의 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나판은 상기 하나 이상의 안테나를 수용하는 하나 이상의 오목 영역을 가지는, 안테나 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 각각의 오목 영역은 복수의 상기 하나 이상의 안테나들을 수용하는, 안테나 조립체.
  13. 제3-12항의 어느 한 항에 있어서, 각각 동일한 하나 이상의 안테나들의 하나에 결합된 하나 이상의 전방 단부 모듈을 추가로 포함하는, 안테나 조립체.
  14. 제3-13항의 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 안테나들은 각각 하나 이상의 안테나 요소들을 포함하는, 안테나 조립체.
  15. 제3-14항의 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 안테나들은 각각 지구 위의 사용자 디바이스와 통신하는, 안테나 조립체.
  16. 제3-15항의 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 태양 전지들은 상기 하나 이상의 안테나들에 의하여 이용되는 전력을 생성하는, 안테나 조립체.
  17. 제3-15항의 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 안테나들을 작동시키기 위한 처리 장치를 추가로 포함하는, 안테나 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 태양 전지는 상기 처리 장치에 의하여 이용되는 전력을 생성하는, 안테나 조립체.
  19. 제3-18항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 외면은 지구를 향하는, 안테나 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 안테나는 장애나 간섭 없이 지구 위의 사용자 디바이스와 통신하는, 안테나 조립체.
  21. 제1-20항의 어느 한 항의 안테나 조립체로 및/또는 안테나 조립체로부터 신호를 송신하고 및/또는 수신하는 것을 포함하는 통신방법.
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