KR20230163576A - 공기역학 시스템 상의 엔드파이어 안테나 구조체 - Google Patents
공기역학 시스템 상의 엔드파이어 안테나 구조체 Download PDFInfo
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Abstract
공기역학 시스템에서 사용되기 위한 엔드파이어 안테나 구조체가 개시된다. 안테나 구조체는 패터닝된 금속의 제 1 층, 패터닝된 금속의 제 2 층, 및 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는 재료층들의 스택을 포함한다. 패터닝된 금속의 제 1 층은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함한다. 패터닝된 금속의 제 2 층은 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링된 좁은 단부를 가진 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함한다. 테이퍼링된 RF 급전선이 복수 개의 평행 슬롯들에 걸쳐 연장되는 길이를 가지도록, 패터닝된 금속의 제 2 층은 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬된다. 재료층들의 스택이 공기역학 시스템의 동체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되게끔, 재료층들의 스택은 가요성이다.
Description
다양한 기계적 및 전기적 컴포넌트를 유도식 발사체 또는 다른 경비행기와 같은 공기역학 시스템에서 사용하기 위해 설계하는 것은 공간이 제한되기 때문에 어렵다. 이러한 유도식 공기역학 시스템은 유도 목적 및 대상물 식별을 위해서 상이한 방향으로 방사선을 송신 및 수신하기 위해서 흔히 다수의 무선 주파수(RF) 안테나를 사용한다. 공기역학 시스템의 몸체부로부터의 간섭을 최소화하기 위하여, 안테나들은 일반적으로 유도식 공기역학 시스템의 노즈 콘(nose cone) 구역 내에 배치된다. RF 방사선을 다양한 각도에서 송신 또는 캡쳐하기 위해서 상이한 배향의 다수의 안테나들이 통상적으로 사용된다. 그러나, 안테나를 노즈 콘 내에 배치하는 것이 언제나 가능하거나 실현가능한 것은 아니다. 많은 애플리케이션에서는, 안테나와 간섭을 일으키거나 그렇지 않으면 해당 공간을 점유하기가 어렵게 할 수 있는 다른 시스템 또는 페이로드들이 노즈 콘 내에서 사용된다. 따라서, 공기역학 시스템에서 사용되도록 안테나를 설계하는 것과 관련하여 사소하지 않은 많은 문제점들이 존재한다.
청구된 기술 요지의 실시형태의 특징 및 장점은 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 진행됨에 따라, 그리고 도면을 참조하여 명백해질 것이다:
도 1은 본 명세서의 일 실시형태에 따른, 컨투어형(contoured) 안테나 구조체를 가지고 구성된 예시적인 공기역학 시스템을 예시한다.
도 2는 본 명세서의 일 실시형태에 따른, 도 1의 예시적인 공기역학 시스템에 탑재된 신호 처리 환경을 예시하는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 명세서의 일 실시형태에 따른 기판의 정면도 및 배면도 그리고 특히, 기판의 전면측 및 후면측 금속 패턴을 각각 예시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서의 일 실시형태에 따른 엔드파이어 안테나 디자인의 하향식 평면도 및 측면도를 각각 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 명세서의 일 실시형태에 따른 안테나 구조체를 위한 층 구조를 각각 예시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서의 일 실시형태에 따른 엔드파이어 안테나 디자인에 의해 생성된 방사선 패턴을 각각 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서의 일 실시형태에 따른 엔드파이어 안테나 디자인에서 사용하기 위한 슬롯 기하학적 구조를 각각 예시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기역학 시스템의 동체 주위에 안테나 구조체를 형성하는 방법을 기술하는 흐름도이다.
비록 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 예시적인 실시형태를 참조하면서 설명되지만, 그에 대한 많은 대안들, 변형, 및 변경이 본 명세서를 참조하면 명백해질 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시형태에 따른, 컨투어형(contoured) 안테나 구조체를 가지고 구성된 예시적인 공기역학 시스템을 예시한다.
도 2는 본 명세서의 일 실시형태에 따른, 도 1의 예시적인 공기역학 시스템에 탑재된 신호 처리 환경을 예시하는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 명세서의 일 실시형태에 따른 기판의 정면도 및 배면도 그리고 특히, 기판의 전면측 및 후면측 금속 패턴을 각각 예시한다.
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도 7a 및 도 7b는 본 명세서의 일 실시형태에 따른 엔드파이어 안테나 디자인에서 사용하기 위한 슬롯 기하학적 구조를 각각 예시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기역학 시스템의 동체 주위에 안테나 구조체를 형성하는 방법을 기술하는 흐름도이다.
비록 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 예시적인 실시형태를 참조하면서 설명되지만, 그에 대한 많은 대안들, 변형, 및 변경이 본 명세서를 참조하면 명백해질 것이다.
유도식 발사체 또는 다른 경비행기와 같은 공기역학 시스템에서 사용하기에 특히 적합한 엔드파이어 안테나 구조체가 개시된다. 일 실시형태에서, 안테나 구조체는 공기역학 시스템의 원통형 동체를 둘러싸는 하나 이상의 다른 가요성인 층과 함께 가요성 기판 상에 형성된다. 다른 실시형태에서, 안테나 구조체는 공기역학 시스템의 원통형 동체를 함께 둘러싸는 두 개의 별개의 금속층을 다른 재료층들의 스택 사이에 포함한다. 일부 실시형태에 따르면, 안테나 구조체는 방사선을 공기역학 시스템의 전방을 향해 지향시키기 위하여, 대응하는 슬롯 어레이 위에 정렬된 복수 개의 테이퍼링된 급전선을 포함한다. 추가적으로, 일부 실시형태에 따르면, 방사선을 공기역학 시스템의 전방을 향하여 순방향으로 지향시키는 누설 표면 파를 생성하기 위하여, 안테나의 외면 위에 유전층이 사용된다. 다수의 실시형태와 변형예가 본 명세서에 비추어 명백해질 것이다.
전체적인 개관
위에서 언급된 바와 같이, 안테나를 노즈부 내에만 배치하는 것이 아니라 공기역학 시스템 주위에 안테나를 위한 다양한 위치가 가능해지게 하는 것이 흔히 바람직하다. 일부 예시적인 경우에, 공기역학 시스템은 일부 예를 들자면 총알, 탄피, 미사일, 어뢰, 또는 로켓과 같은 유도탄 또는 발사체이다. 많은 유도탄 또는 발사체의 경우, 노즈 영역은 흔히 특정 페이로드 및/또는 다른 컴포넌트를 운반하고, 이들은 안테나를 위한 공간을 거의 남기지 않거나 아예 남기지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 공기역학 시스템에 의해 운반되는 페이로드가 애플리케이션마다 다를 수 있고, 폭발물 또는 치명적인 페이로드로 한정될 필요가 없다는 것에 주의한다. 예를 들어, 일부 예를 들자면, 페이로드는 보급품(예를 들어, 음식, 장비), 인력, 통신 장비(예를 들어, 주어진 구역에 걸친 공중 통신 노드를 제공하기 위한 장비), 이미징 장비 또는 다른 센서-기반 장비(예를 들어, 온도 및 습기와 같은 것을 위한 날씨 센서, 가스 센서, 속도 센서), 조명 장비(예를 들어, 소정 영역을 가시광으로 조명하기 위한 장비), 및 감시 장비일 수 있다.
따라서, 본 발명은 공기역학 시스템을 위해 적합한 안테나 구조체를 제공한다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 엔드파이어 안테나는 방사선을 순방향으로 지향시키면서(예를 들어, 비행 방향을 향하여), 로즈부로부터 후방으로 공기역학 시스템의 동체 주위에 장착된 컨투어이다. 일반적으로, 엔드파이어 안테나는 그 방사선을 일단부로부터 방출하거나 출력하는 선형 또는 원통형 안테나 구조체이다. 최대 방사선의 방향은 구조체의 축(입력으로부터 출력까지)과 나란하고, 단방향성 또는 양방향성일 수 있다. 엔드파이어 안테나 구조체의 특징들이 차례대로 설명될 것이다. 일부 예들에서, 하나 이상의 엔드파이어 안테나는 유도식 발사체, 예컨대 유도식 로켓 또는 미사일 상의 원통형 동체의 적어도 일부 주위에 래핑된다. 하나 이상의 엔드파이어 안테나는 그들의 접지면 배향에 기인하여 상이한 편광을 가질 수 있고, 안테나 기판 밑에 공기역학 시스템이 존재하기 때문에 이득 쉐도잉(gain shadowing)을 보여줄 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 엔드파이어 안테나는 테이퍼링된 급전선을 가진 패터닝된 금속의 제 1 층 및 제 1 층 위의 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는데, 제 2 층은 테이퍼링된 급전선 위에 정렬된 복수 개의 평행 슬롯을 포함한다. 전기 에너지는 그 좁은 단부로부터 그 넓은 단부로 테이퍼링된 급전선 아래로 전파되고, 위에 있는 제 2 금속층 내의 슬롯들을 통해 커플링되어 외부로 방출된다. 에너지는 급전선의 좁은 단부에서는 약하게 커플링되고, 급전선의 넓은 단부에서는 더 강하게 커플링된다. 테이퍼링된 급전선의 넓은 단부는 일부 실시형태에 따르면 저항을 통하여 접지면에 연결된다.
제 1 및 제 2 금속층 각각은 동일한 기판의 두 개의 상이한 면들 상에 패터닝될 수 있는데, 기판은 원통형 동체의 외부를 둘러싸기에 충분히 가요성이다. 일부 실시형태들에서, 기판은 공기역학 시스템의 외부에 있는 개략적으로 임의의 컨투어형 형상을 둘러싸서 휘어지거나 둘러싸도록 구성된다. 일부 실시형태에 따르면, 대응하는 평행 슬롯들이 있는 많은 테이퍼링된 급전선이 기판 상에서 평행 어레이로 배치됨으로써, 어레이가 동체를 둘러싸고 방사선을 방향성으로(예를 들어, 공기역학 시스템의 전방을 향해) 송신 또는 수신하게 한다.
본 개시물의 하나의 예시적인 실시형태에 따르면, 공기역학 시스템의 동체를 둘러싸도록 구성된 안테나 구조체는 패터닝된 금속의 제 1 층, 패터닝된 금속의 제 2 층, 및 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는 재료층들의 스택을 포함한다. 도 5를 참조하면 차례대로 논의되는 바와 같이, 스택은 하나 이상의 유전층 및/또는 하나 이상의 결합층을 더 포함할 수 있다. 패터닝된 금속의 제 1 층은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 제 1 방향에서 종으로 연장된다. 패터닝된 금속의 제 2 층은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가진 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함한다. 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링된다. 테이퍼링된 RF 급전선이 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 복수 개의 평행 슬롯에 걸쳐서 연장되는 길이를 가지도록, 패터닝된 금속의 제 2 층은 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬된다. 재료층들의 스택이 공기역학 시스템의 동체를 둘러싸도록 구성되게끔, 재료층들의 스택은 가요성이다.
본 개시물의 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 공기역학 시스템에서 사용되도록 구성된 RF 시스템은 디지털 신호를 생성하도록 구성된 프로세서, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 디지털-아날로그 컨버터(DAC), DAC로부터 아날로그 신호를 수신 및 처리하여 송신하기 위한 RF 신호를 생성하도록 구성된 프론트 엔드 회로부, 및 프론트 엔드 회로부로부터 수신된 RF 신호를 방사하도록 구성된 안테나 구조체를 포함한다. 프론트 엔드 회로부는 증폭, 송신 방향으로의 업-컨버팅(믹싱), 수신 방향으로의 다운-컨버팅, 송신 방향으로의 변조, 수신 방향으로의 복조, 또는 RF 신호로의 필터링 중 임의의 것을 수행할 수 있다. 안테나 구조체는 패터닝된 금속의 제 1 층, 패터닝된 금속의 제 2 층, 및 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는 재료층들의 스택을 포함한다. 스택은 하나 이상의 추가 층(예를 들어, 유전층, 결합층)을 더 포함할 수 있다. 패터닝된 금속의 제 1 층은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 제 1 방향에서 종으로 연장된다. 패터닝된 금속의 제 2 층은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가진 테이퍼링된 RF 급전선을 포함한다. 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링된다. 테이퍼링된 RF 급전선이 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 복수 개의 평행 슬롯에 걸쳐서 연장되는 길이를 가지도록, 패터닝된 금속의 제 2 층은 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬된다. 재료층들의 스택이 공기역학 시스템의 동체를 둘러싸도록 구성되게끔, 재료층들의 스택은 가요성이다.
본 개시물의 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 공기역학 시스템에서 사용되도록 구성된 안테나 구조체를 제조하는 방법은, 복수 개의 유전체 재료 슬래브를 가진 시트를 상기 공기역학 시스템의 동체 주위에 래핑하는 단계; 상기 시트를 제거함으로써, 상기 유전체 재료 슬래브를 상기 동체 내의 대응하는 캐비티 내에 남겨두는 단계; 가요성 기판을 상기 동체 주위에 그리고 상기 유전체 재료 슬래브 위에 래핑하는 단계; 및 유전층을 적어도 부분적으로 상기 동체 주위에 그리고 상기 가요성 기판 위에 래핑하는 단계를 포함한다. 가요성 기판은 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함한다. 패터닝된 금속의 제 1 층은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 제 1 방향에서 종으로 연장된다. 패터닝된 금속의 제 2 층은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가진 테이퍼링된 RF 급전선을 포함한다. 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링된다. 테이퍼링된 RF 급전선이 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 복수 개의 평행 슬롯에 걸쳐서 연장되는 길이를 가지도록, 패터닝된 금속의 제 2 층은 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬된다.
상세한 설명은 ""하나의 구현형태에서" 또는 "구현형태에서"와 같은 구문을 사용하는데, 이들은 동일하거나 다른 구현형태 중 하나 이상을 각각 가리킬 수 있다. 또한, 본원의 구현예들과 관련하여 사용되는 "포함하는", "비롯하여", "가지는" 등과 같은 용어들은 동의어이다.
공기역학 시스템 개관
도 1은 공기역학 시스템(100)의 일 예를 예시한다. 앞서 언급된 바와 같이, 공기역학 시스템(100)은 RF 통신 컴포넌트 또는 다른 유도 전자장비와 같은 전기 컴포넌트를 수용하는 임의의 구경 또는 타입의 유도식 발사체일 수 있다. 일 예에서, 공기역학 시스템(100)은 유도탄, 예컨대 유도식 미사일 또는 로켓(예를 들어, 지대공, 공대공, 또는 안테나와 통신하는 임의의 다른 유도탄)이지만, 다른 애플리케이션들도 명백할 것이다.
일부 실시형태에 따르면, 공기역학 시스템(100)은 공기역학 시스템(100)의 다양한 요소를 수용하기 위한 외부 쉘 또는 선체와 같은 역할을 하는 동체(102)를 포함한다. 일부 예들에서, 동체(102)는 실질적으로 원형 단면을 제공하는 원통형 형상을 가진다. 동체(102)는 약 1.5 인치 내지 9 인치 사이(예를 들어, 4.5 인치)의 외경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 안테나 구조체(104)는 동체(102)의 원주의 적어도 일부에서 둘러싸여진다. 안테나 구조체(104)는 동체(102)의 전체 원주 주위에 둘려싸여질 수도 있다. 안테나 구조체(104)는 방사선을 공기역학 시스템(100)의 표시된 비행 방향을 향해서 지향시키기 위한, 테이퍼링된 급전선을 가진 엔드파이어 안테나의 어레이를 포함한다. 금속의 외층은 평행 슬롯들의 어레이를 포함한다. 개별적인 평행 슬롯들 각각은 제 1 방향(동체(102)의 외부 주위에 말려짐)과 나란한 길이를 가지고, 평행 슬롯들의 각각의 세트는 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향을 따라서 배치되며, 제 2 방향은 공기역학 시스템(100)의 길이와 나란하다(예를 들어, 비행 방향과 같은 방향임). 본 명세서에서 사용될 때, "실질적으로"라는 용어는 각도를 기술하기 위하여 사용될 때 5 이내를 의미한다. 그러므로, 예를 들어, 제 1 방향이 제 2 방향에 실질적으로 수직이라면, 제 1 및 제 2 방향의 교차에 의해서 형성되는 각도는 85 내지 95 도의 범위 안에 있다. 평행 슬롯들의 각각의 세트는, 안테나 구조체(104)가 공기역학 시스템(100)의 비행 경로 방향을 따라서 배향된 복수 개의 엔드파이어 안테나를 포함하도록, 그 자신의 테이퍼링된 급전선(급전선이 슬롯 아래에 있기 때문에 도시되지 않음)이 있는 하나의 엔드파이어 안테나를 나타낸다. 엔드파이어 안테나의 설계 및 제작에 관련된 더 많은 세부사항이 본 명세서에서 제공된다.
동체(102)는 임의의 개수의 구성을 가질 수 있고, 임의의 개수의 재료로 구현될 수 있다. 예를 들어, 동체(102)는 티타늄 또는 폴리머 합성물과 같은 경량 재료의 실린더일 수 있다. 동체(102)는 재료의 하나의 모놀리식 조각일 수 있거나, 개별적으로 형성된 후 후속 프로세스에서 결합되는 다수의 조각들일 수도 있다. 후자의 경우에, 하나의 예시적인 경우에는 알루미늄 단부 캡, 티타늄 중앙 몸체부, 및 고분자 노즈 콘과 같은 다수의 재료가 사용될 수 있다. 동체(102)는 일반적으로 비행 방향을 따라서 연장되는 길이를 가진다(예를 들어, 노즈 콘 및 동체(102)의 단부 캡 또는 후면 단부 사이). 더 일반적인 의미에서, 동체(102)는 본 개시물을 참조하여 이해될 수 있는 것처럼 임의의 특정 디자인 또는 구성으로 한정되도록 의도되지 않는다.
일부 실시형태들에서, 안테나 구조체(104)는 안테나 구조체(104)의 상단면이 동체(102)의 외면과 같은 높이가 되도록 다소 함몰된다. 안테나 구조체(104)의 상단면은 아래의 안테나에 대한 레이돔으로서의 역할을 수행하는 유전체 재료일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 유전체 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE)과 함께 로딩된다.
공기역학 시스템(100)은 하나 이상의 날개(106), 또는 핀(예를 들어, 꼬리 핀, 중간-보디 핀, 전방 핀, 가동 또는 제어가능한 핀, 고정 핀, 및/또는 임의의 다른 이러한 유도식 발사체 피쳐)를 포함할 수 있다. 날개들(106) 각각의 틸트 각도 및 일반적 배향은 공기역학 시스템(100)에 장착된 유도 시스템을 통해서 독립적으로 제어되어 비행 경로를 변경할 수 있다. 더 일반적인 의미에서, 공기역학 시스템(100)은 날개(106) 또는 다른 핀의 임의의 특정 세트로 한정되도록 의도되지 않고, 일부 설계는 이해될 수 있는 것처럼 임의의 핀을 가지지 않을 수도 있다.
도 2는 RF 방사선을 송신 및/또는 수신하기 위해서 공기역학 시스템(100)에 장착되어 사용될 수 있는 예시적인 RF 시스템(200)을 예시한다. 일부 실시형태에 따르면, RF 방사선은 유도 및/또는 호밍(homing) 목적을 위하여 송신된다. RF 시스템(200)은 프로세서(202), 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(204), RF 프론트 엔드 회로부(206), 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(208), 및 안테나 구조체(104)를 포함한다. 일부 경우에, 프로세서(202), DAC(204), RF 프론트 엔드 회로부(206), 또는 ADC(208)는 시스템-온-칩, 인쇄 회로 보드(PCB) 상에 파퓰레이션된 칩 셋으로서 실장되고, 이것은 이제 멀티-새시 시스템 또는 그렇지 않으면 더 높은 레벨의 시스템의 새시 내로 파퓰레이션될 수 있지만, 임의의 개수의 구현형태가 사용될 수 있다. RF 시스템(200)은 RF 신호를 전송 및/또는 수신하는, 공기역학 시스템(100)에 장착된 전자 디바이스의 일부일 수 있다.
프로세서(202)는 통신 또는 유도 목적을 위해서 사용될 디지털 신호를 생성 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "프로세서"라는 용어는, 레지스터 및/또는 메모리로부터의 전자 데이터를 처리하여 해당 전자 데이터를 레지스터 및/또는 메모리 내에 저장될 수 있는 다른 전자 데이터로 변환하는 임의의 디바이스 또는 디바이스의 부분을 가리킬 수 있다. 프로세서(202)는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 중앙 처리 유닛(CPU), 맞춤형 반도체, 또는 임의의 다른 적절한 처리 디바이스를 포함할 수 있다.
DAC(204)는 프로세서(202)로부터 디지털 신호를 수신하고, 이러한 신호를 안테나 구조체(104)를 통해서 송신될 수 있는 아날로그 신호로 변환하도록 구현될 수 있다. DAC(204)는 한정됨이 없이, 임의의 공지된 타입의 DAC일 수 있다. 일부 실시형태에서, DAC(204)는 약 6 GHz 내지 12 GHz의 선형 범위를 가지고, 입력 분해능은 6 내지 12 비트의 범위에 속하지만, 본 발명은 이러한 특정한 구현형태의 세부사항으로 한정되도록 의도되지 않는다.
일 실시형태에 따르면, RF 프론트 엔드 회로부(206)는 수신된 아날로그 신호의 선택된 부분을 필터링, 증폭, 및 튜닝하도록 설계되는 다양한 컴포넌트를 포함할 수 있다. RF 프론트 엔드 회로부는 넓은 대역폭의 주파수에 걸쳐서 토닝될 수 있는 높은 동적 범위를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, RF 프론트 엔드 회로부(204)는 5 GHz 내지 50 GHz, 또는 임의의 다른 관심 대상 주파수 범위와 같은 기가헤르쯔 범위내의 대역폭을 가지는 신호 내의 특정 주파수 범위에 튜닝될 수 있는 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, RF 프론트 엔드 회로부(204)는 DAC(204)로부터의 수신된 AC 신호를 더 낮은 주파수의 캐리어 신호 상에 변조한다. 일부 실시형태들에서, RF 프론트 엔드 회로부(204)는 안테나 구조체(104)로부터 아날로그 신호를 수신하고, 수신된 신호의 복조, 필터링, 또는 증폭 중 하나 이상을 수행한다. 일부 실시형태들에서, RF 프론트 엔드 회로부(204)는 시스템-인-패키지(SIP) 내에 함께 패키징된 하나 이상의 집적 회로(IC) 칩을 포함한다.
ADC(208)는 RF 프론트 엔드 회로부(206)로부터 아날로그 신호를 수신하고, 이러한 신호를 추가적인 분석을 위해서 프로세서(202)에 의해 수신될 수 있는 디지털 신호로 변환하도록 구현될 수 있다. ADC(208)는 한정됨이 없이, 임의의 공지된 타입의 ADC일 수 있다. 일부 실시형태에서, ADC(208)는 약 6 GHz 내지 12 GHz의 선형 범위를 가지고, 입력 분해능은 6 내지 12 비트의 범위에 속하지만, 본 발명은 이러한 특정한 구현형태의 세부사항으로 한정되도록 의도되지 않는다.
안테나 구조체(104)는 RF 프론트 엔드 회로부(206)로부터 RF 신호를 수신하고, 일부 실시형태에 따라서 이러한 신호를 공기역학 시스템(100) 밖으로, 그리고 이를 벗어나도록 송신한다. RF 신호는 공기역학 시스템(100)의 동체 주위에 함께 배치된 복수 개의 테이퍼링된 급전선들 각각의 좁은 단부로 급전될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 안테나 구조체(104)는 공기역학 시스템(100)에 충돌하는 RF 방사선을 수신하고, 수신된 RF 방사선을 RF 프론트 엔드 회로부(206)에 의해 수신되는 아날로그 신호로 변환한다.
엔드파이어(Endfire) 안테나 디자인
도 3a 및 도 3b는 일부 실시형태에 따르는, 엔드파이어 안테나들의 어레이를 형성하는 두 개의 패터닝된 금속층을 포함하는 예시적인 안테나 기판(300)의 반대면들을 예시한다. 안테나 기판(300)은, 기판을 뒤집으면 패터닝된 금속의 제 1 또는 제 2 층 중 어느 하나가 드러나도록, 도 3a에 도시된 바와 같이 기판의 제 1 면 상의 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 및 도 3b에 도시된 바와 같이 기판의 반대면 상의 패터닝된 금속의 제 2 층(306)을 포함한다. 일부 실시형태에 따르면, 안테나 기판(300)은 약 8 인치 내지 약 9 인치의 길이, 및 약 3 인치 내지 약 4 인치의 높이를 가진다. 안테나 기판(300)의 길이는 공기역학 시스템(100)의 동체(102)를 전체적으로 둘러싸기 위한 임의의 적절한 길이일 수 있다. 일부 예들에서, 기판은 공기역학 시스템(100)의 원주 주위로 굽혀지기 위해서 충분히 가요성인 임의의 PCB 재료이다. 패터닝된 금속의 제 1 층(302)의 패터닝된 피쳐는 패터닝된 금속의 제 2 층(306)의 패터닝된 피쳐와 정렬된다.
일부 실시형태에 따르면, 패터닝된 금속의 제 1 층(302)은 금속이 제거된 복수 개의 평행 슬롯(304)을 포함한다. 슬롯(304)은 약 0.5 인치 내지 약 1.0 인치의 길이를 각각 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 슬롯(304)은 약 0.8 인치의 길이를 가진다. 일부 실시형태에 따르면, 슬롯(304)은 패터닝된 금속의 제 1 층(302)에 걸쳐서 평행 세트 내에 배치된다. 슬롯(304)의 각각의 세트는 상이한 폭을 가진 슬롯들을 포함하는데, 주어진 세트의 일단부에는 가장 넓은 슬롯이 있고, 주어진 세트의 반대 단부에는 가장 좁은 슬롯이 있다. 주어진 세트 내의 가장 넓고 가장 좁은 슬롯들 사이의 슬롯은 도 4a를 참조하면 더 상세히 설명되는 바와 같이 점진적으로 더 커지는 폭을 가진다. 일부 실시형태에 따르면, 슬롯들(304)의 인접한 세트는 약 0.75 인치 내지 약 1.25 인치 사이의 거리에 의해서 분리된다. 패터닝된 금속의 제 1 층(302)의 금속은 RF 송신을 교란할 부유(floating) 전하가 존재하지 않는 것을 보장하도록 전기적으로 접지된다.
일부 실시형태에 따르면, 패터닝된 금속의 제 2 층(306)은 접지면(310)에 의해 둘러싸인 일련의 테이퍼링된 급전선(308)을 포함한다. 명칭이 암시하는 바와 같이, 접지면(310)은 패터닝된 금속의 제 1 층(302)과 동일한 접지에 전기적으로 접지된다. 일부 실시형태에 따르면, 테이퍼링된 급전선(308)의 길이가 슬롯(304)의 길이 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되도록, 각각의 테이퍼링된 급전선(308)은 슬롯들(304)의 대응하는 세트와 정렬한다. 도 4b를 참조하여 더 상세하게 도시된 바와 같이, 전기 에너지가 테이퍼링된 급전선(308)의 넓은 단부 및 접지면(310) 사이에 연결된 저항을 통하여 접지면(310) 내로 소산되기 이전에 넓은 단부를 향하여(RF 송신 도중에) 급전선(308) 아래로 전파되도록, 안테나 입력/출력(I/O)은 급전선(308)의 좁은 단부에 커플링된다.
비록 명확화를 위하여 평평한 시트로서 예시되지만, 안테나 기판(300)은 공기역학 시스템의 동체를 둘러싸도록 설계된다. 원통형 동체를 가진 공기역학 시스템의 경우, 안테나 기판(300)은 동체의 원주의 적어도 일부를 둘러싸도록 설계된다. 일부 실시형태들에서, 안테나 기판(300)은 도 1에 도시된 바와 같은 동체의 전체 원주를 둘러싼다. 일부 실시형태에 따르면 여덟 개의 엔드파이어 안테나가 안테나 기판(300) 상에 예시되고, 평행 어레이 내에 배치된다. 임의의 개수의 엔드파이어 안테나가 안테나 기판(300)에 걸쳐서 배열될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 안테나 기판(300) 상의 엔드파이어 안테나의 개수는 4의 배수이다.
도 4a는 일부 실시형태에 따르는, 도 3에 도시되는 제 1 및 제 2 패터닝된 금속층을 포함하는 하나의 예시적인 엔드파이어 안테나(400)의 상하식 평면도를 예시한다. 도 4a에서 예시된 특정 요소가 반드시 척도에 맞게 그려진 것은 아니고, 주로 설명을 위해서 사용된다는 것에 주의한다. 테이퍼링된 급전선(308)이 슬롯(304)의 길이 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장하도록, 슬롯(304)은 위에서 논의된 바와 같이 대응하는 테이퍼링된 급전선(308) 위에 정렬된다. 슬롯(304)이 제 1 평면에 존재하고, 테이퍼링된 급전선(308)이 제 1 평면 아래의 평행한 제 2 평면에 존재한다는 것에 주의한다.
일부 실시형태에 따르면, 다양한 슬롯(304)의 폭은 급전선(308)의 좁은 단부로부터 급전선(308)의 넓은 단부까지의 방향으로 증가한다. 일부 예들에서, 가장 좁은 슬롯(401)은 테이퍼링된 급전선(308)의 가장 좁은 단부에 가장 가깝게 정렬되고, 가장 넓은 슬롯(403)은 테이퍼링된 급전선(308)의 가장 넓은 단부에 가장 가깝게 정렬된다. 일부 실시형태에 따르면, 가장 좁은 슬롯(401)은 0.01 내지 0.07 인치의 폭인 반면에, 가장 넓은 슬롯은 0.08 내지 0.18 인치의 폭이다. 일 예에서, 가장 좁은 슬롯은 약 0.04 인치 폭인 반면에, 가장 넓은 슬롯(403)은 약 0.13 인치 폭이다. 일부 슬롯 설계는 도 4a에서 예시된 것과 약간 달라질 수 있다. 예를 들어, 일부 슬롯은 동일한 폭을 가지거나 서로로부터 상이한 간극을 가지고 배열될 수 있다. 일부 다른 예시적인 슬롯 설계가 본 명세서에서 도 7a 및 도 7b를 참조하여 제공된다.
일부 실시형태에 따르면, 슬롯(304)은 인접 슬롯들 사이에 약 1/4 파장 간격을 가지도록 배치된다. 따라서, 슬롯들 사이의 설계된 간극은 애플리케이션에 의존적이고, 관심 대상인 RF 방사선 파장에 기반하여 변할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 슬롯(304)은 인접 슬롯들 사이에서 1/2 파장 내지 1/4 파장 간극을 가지도록 설계된다.
일부 실시형태에 따르면, 안테나 I/O(402)가 테이퍼링된 급전선(308)의 가장 좁은 단부에 제공된다. 안테나 I/O는 임의의 종류의 커플링, 예컨대 테이퍼링된 급전선(308)에 납땜된 전선을 나타낼 수 있다. RF 방사선으로서 송신될 아날로그 신호는 안테나 I/O(402)를 통하여 테이퍼링된 급전선(308에 인가된다. 신호 송신 도중에, 더 약한 커플링은 테이퍼링된 급전선(308)의 좁은 부분이 더 얇은 슬롯과 중첩되기 때문에 테이퍼링된 급전선(308)의 좁은 단부에서 일어나는 반면에, 더 강한 커플링은 테이퍼링된 급전선(308)의 더 넓은 부분이 더 넓은 슬롯과 중첩되기 때문에 테이퍼링된 급전선(308)의 더 넓은 단부에서 일어난다. 추가적으로, 엔드파이어 안테나에 의해 수신된 RF 신호는 안테나 I/O(402)에서 수신되는 전기 신호를 테이퍼링된 급전선(308)을 따라서 생성할 것이다.
일부 실시형태에 따르면, 엔드파이어 안테나(400)는 캐비티(404) 위에 제공된다. 일부 실시형태들에서, 엔드파이어 안테나(400)(가요성인 안테나 기판의 일부)가 동체를 감싸고 캐비티(404) 위에 있게 되도록, 캐비티(404)는 공기역학 시스템의 동체의 외면에 제공된다. 캐비티(404)는 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 및 패터닝된 금속의 제 2 층(306)의 접지면(310)과 같은 접지로 전기적으로 접지된다.
위에서 언급된 바와 같이, 일부 실시형태에 따르면 테이퍼링된 급전선(308)의 넓은 단부는 전기적으로 접지된 접지면(310)에 연결된 저항(406)으로 종단된다. 저항(406)은 약 10 옴 내지 50 옴 사이의 저항을 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 저항(406)은 약 30 옴의 저항을 가진다. 일부 실시형태에 따르면, 저항(406)의 저항은 테이퍼링된 급전선(308)에 걸쳐서 형성되는 임의의 역방향 파를 제거 또는 실질적으로 감소시키도록 선택된다. 저항(406)은 일부 예를 들자면, 탄소, 금속 산화물 또는 질화물, 또는 세라믹과 같은 임의의 표준 저항 재료로 제작될 수 있다.
도 4b는 일부 실시형태에 따르는, 평면 A-A'을 통해 취해진 제 1 및 제 2 패터닝된 금속층의 단면도를 예시한다. 패터닝된 금속의 제 1 층(302)과, 테이퍼링된 급전선(308) 및 접지면(310)을 가진 그 아래의 패터닝된 금속의 제 2 층 사이의 공간은, 기판의 상단면에 패터닝된 금속의 제 1 층(302)을 가지고 기판의 하단면에 테이퍼링된 급전선(308) 및 접지면(310) 양자 모두를 가지는 기판을 포함할 수 있다. 저항(406)이 테이퍼링된 급전선(308)의 넓은 단부 및 접지면(310) 사이에 커플링된다. 일부 실시형태에 따르면, 테이퍼링된 급전선(308)은 캐비티(404)의 접지된 표면(407)보다 패터닝된 금속의 제 1 층(302)에 더 가까워서 슬롯(304)과의 더 양호한 RF 커플링이 가능해지게 한다. 비록 명확화를 위하여 도시되지 않지만, 캐비티(404)는 제 1 및 제 2 패터닝된 금속층들 사이에서 사용된 유전체 재료와 같을 수 있는 유전체 재료로 채워질 수 있다. 일부 다른 실시형태들에서, 캐비티(404) 내의 유전체 재료는 안테나 기판의 반대면 상에 제 1 및 제 2 패터닝된 금속층들을 가지는 안테나 기판의 유전 상수와 비교할 때 더 낮은 유전 상수를 가진다. 일부 실시형태에 따르면, 슬롯들 아래의 상호 커플링 및 방사되는 RF 패턴들 중 임의의 것의 오류를 피하기 위해서, 별개의 캐비티(404)가 각각의 엔드파이어 안테나(400) 아래에 사용된다(예를 들어, 기판(300)에 걸쳐서 예시된 엔드파이어 안테나들 각각에 대하여).
일부 실시형태에 따르면, 접지면(310)을 패터닝된 금속의 제 1 층(302)과 전기적으로 연결시키기 위해서 도전성 연결(408)이 이루어질 수 있다. 도전성 연결(408)은 안테나 기판의 두께에 걸쳐서 연장되는 도전성 재료로 채워진 비아(예를 들어, 도금 쓰루-홀) 일 수 있다. 일부 다른 예에서, 도전성 연결(408)은 접지면(310)을 패터닝된 금속의 제 1 층(302)과 연결하기 위하여 사용되는 하나 이상의 금속 트레이스 또는 배선을 나타낸다.
도 5a는 일 실시형태에 따르는, 공기역학 시스템의 동체를 둘러싸는 안테나 구조체를 구성하는 재료층들의 스택(500)의 단면도를 예시한다. 재료층들의 스택(500)은 동체의 외부 금속성 표면(502) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 재료층들의 스택(500)은 안테나 기판(504)의 양측 상에 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 및 패터닝된 금속(306)의 제 2 층 양자 모두를 포함한다. 임의의 유전체 재료 또는 다중층 유전체 재료가 안테나 기판(504)을 위해서 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 안테나 기판(504)은 약 500 마이크로미터 두께의 라미네이트 기판(예를 들어, 하나를 예를 들자면 유리 미세 섬유로 강화된 PTFE 합성물인 로저스(Rogers) RT/듀로이드(duroid) 5880 고주파수 라미네이트)이다. 일부 예들에서, 안테나 기판(504)은 약 1.75 내지 약 2.25 사이의 유전 상수를 가진다.
재료층들의 스택(500)은 패터닝된 금속의 제 2 층(306) 및 동체의 외부 금속성 표면(502) 사이에서 샌드위치된 하부 유전층(506)을 더 포함한다. 일부 실시형태에 따르면, 하부 유전층(506)은 외부 금속성 표면(502)이 도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이 캐비티의 접지된 표면(407)을 나타내도록, 동체의 캐비티를 채우기 위해서 사용된다. 하부 유전층(506)은 안테나 기판(504)보다 낮은 유전 상수를 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 유전층(506)은 1 내지 1.2 사이의 유전 상수를 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 하부 유전층(506)은 약 2.5 mm의 두께를 가진다. 일부 실시형태들에서, 하부 유전층(506)은 폴리메타아크릴이미드(polymethacrylimide; PMI)를 포함한다.
재료층들의 스택(500)은 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 위의 상부 유전층(508)을 더 포함한다. 일부 실시형태에 따르면, 상부 유전층(508)는 재료층들의 스택(500)의 다른 층을 환경으로부터 보호하기 위한 레이돔 층으로서의 역할을 수행한다. 일부 실시형태에 따르면, 상부 유전층(508)은 패터닝된 금속의 제 1 층(302)의 상단면을 따라서 누설 표면 파를 생성하기 위해서 상대적으로 높은 유전 상수(예를 들어, 안테나 기판(504)의 유전 상수보다 높음)를 가진다. 누설 표면 파는 방사선을 공기역학 시스템의 전방을 향하여 순방향으로 지향시킬 것이다. 일부 실시형태들에서, 상부 유전층(508)은 2.75 내지 3.25 사이의 유전 상수를 가진다. 일부 실시형태들에서, 상부 유전층(508)은 약 1 mm의 두께를 가진다. 상부 유전층(508)의 두께는 관심 RF 방사선의 약 1/4 파장이 되도록 설계될 수 있고, 따라서 애플리케이션마다 달라질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 상부 유전층(508)은 테플론계 폴리머를 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 어떤 층들을 재료층들의 스택(500)과 함께 결합하기 위해서 접착층(510)이 사용된다. 예를 들어, 재료층들의 스택(500)은 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 및 상부 유전층(508) 사이, 패터닝된 금속의 제 2 층(306) 및 하부 유전층(506) 사이, 그리고 하부 유전층(506) 및 외부 금속성 표면(502) 사이에 접착층(510)을 포함한다. 임의의 접착제 재료가 접착층(510)에 대해서 사용될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접착층(510)에서 사용된 접착제 재료는 약 3.25 내지 약 3.75 사이의 유전 상수를 가진다. 접착층(510)은 약 100 마이크로미터 내지 200 마이크로미터 두께를 가질 수도 있다.
도 5b는 일 실시형태에 따르는, 공기역학 시스템의 동체를 둘러싸는 안테나 구조체를 구성하는 재료층들의 다른 스택(501)의 단면도를 예시한다. 재료층들의 스택(501)은 동체의 외부 금속성 표면(502) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 재료층들의 스택(501)은 기판(504) 상의 패터닝된 금속층 대신에 제 1 패터닝된 금속 시트(512) 및 제 2 패터닝된 금속 시트(514)를 별개의 금속 시트로서 가짐으로써 재료층들의 스택(500)과 다르다. 따라서, 재료층들의 스택(501) 내의 층들 중 많은 것들은 재료층들의 스택(500) 내의 층들과 유사하고, 동일한 숫자 라벨을 사용한다.
일부 실시형태에 따르면, 재료층들의 스택(501)은 재료층들의 스택(500) 보다 많은 접착층(510)을 포함하여, 제 1 패터닝된 금속 시트(512) 및 제 2 패터닝된 금속 시트(514)를 고정한다. 일부 예들에서, 재료층들의 스택(501)은 폴리이미드의 얇은 층을 제 1 패터닝된 금속 시트(512)에 인접하게 그리고 제 1 패터닝된 금속 시트(512) 및 접착층(510) 사이에 포함하고, 재료층들의 스택(501)은 폴리이미드의 얇은 층을 제 2 패터닝된 금속 시트(514)에 인접하게 그리고 제 2 패터닝된 금속 시트(514) 및 접착층(510) 사이에 포함한다.
재료층들의 스택(501)은 제 1 패터닝된 금속 시트(512) 및 제 2 패터닝된 금속 시트(514) 사이에 샌드위치된 미드섹션 유전층(516)을 더 포함한다. 미드섹션 유전층(516)은 안테나 기판(504)보다 낮은 유전 상수를 가질 수 있다. 예를 들어, 미드섹션 유전층(516)은 1 내지 1.2 사이의 유전 상수를 가질 수 있다. 미드섹션 유전층(516)은 하부 유전층(506)과 동일한 유전체 재료일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 미드섹션 유전층(516)은 약 1 mm의 두께를 가진다.
도 6a 및 도 6b는 일부 실시형태에 따르는 상이한 슬롯형(slotted) 엔드파이어 안테나 설계에 대한 RF 방사선 서명들을 비교한다. 도 6a는 패터닝된 금속의 제 1 층(302)의 슬롯형 표면으로부터 멀어지는 송신 방사선 패턴(602)을 예시한다. 패터닝된 금속의 제 1 층(302)이 유한 금속 접지면으로서의 역할을 수행하기 때문에, 방사선 패턴(602)은 패터닝된 금속의 제 1 층(302)을 따라서 그레이징 각도로부터 멀어지게 방사된다. 안테나 구조체가 공기역학 시스템의 전방으로부터 멀어지게 후방에 위치되기 때문에, 호밍 애플리케이션이 공기역학 시스템의 전방을 향해서 더 지향되는 이득을 가지는 것이 유익하다.
도 6b는 유전층(예를 들어, 상부 유전층(508))을 포함하는 패터닝된 금속의 제 1 층(302)의 슬롯형 표면으로부터 멀어지는 다른 송신 방사선 패턴(604)을 예시한다. 상부 유전층(508)이 존재해서 표면 파의 속도가 늦어지고, 표면 파가 패터닝된 금속의 제 1 층(302)의 아래로 전파되는 동안에 누설 파로서 점진적으로 방사되게 한다. 늦어진 표면 파는 방사선 패턴(604)이 표면에 더 가까운 더 낮은 각도로 방사되게 하고, 따라서 이득을 공기역학 시스템의 전방을 향해 지향시킨다.
일부 실시형태들에서, 상부 유전층(508)의 두께는 송신되는 중인 RF 방사선의 파장의 1/2 이하이다. 비록 이러한 설명이 지금까지 유전체 재료가 누설 표면 파를 생성하기 위한 재료 스택의 상단 층으로서 사용되는 것으로 기술하였지만, 다른 재료도 유사한 효과를 생성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 자기 재료의 층도 누설 표면 파를 초래할 수 있다. 일부 다른 예에서, 주름형(corrugated) 금속 패턴은 인덕턴스를 가산하고, 이것이 누설 표면 파를 초래할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 일부 실시형태에 따르면, 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 상의 슬롯(304)은 이중-대역 직렬 공급 엔드파이어 디자인이 가능해지게 하도록 변경될 수 있다. 모든 동일한 길이인 슬롯을 있으면, 주어진 범위의 파장에 대한 단일-대역 디자인이 제공된다. 슬롯 중 일부의 길이를 변경함으로써, 상이한 주파수 대역이 안테나를 사용하여 송신되거나 수신될 수 있다.
도 7a는 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 상에서 슬롯(304) 대신에 사용될 수 있는 하나의 예시적인 슬롯 디자인을 예시한다. 슬롯 디자인은 제 1 길이를 가진 제 1 복수 개의 슬롯(702) 및 제 1 길이보다 짧은 제 2 길이를 가진 제 2 복수 개의 슬롯(704)을 포함한다. 제 2 복수 개의 슬롯(704) 각각은 제 1 복수 개의 슬롯(702) 중 하나와 교번한다. 상이한 슬롯 길이를 한 번씩 교번시킴으로써, 두 개의 상이한 주파수 대역들이 사용될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 제 1 복수 개의 슬롯(702)과 연관된 제 1 주파수 대역은 제 2 복수 개의 슬롯(704)과 연관된 제 2 주파수 대역의 주파수의 약 두 배이다. 일부 실시형태에 따르면, 적어도 제 1 복수 개의 슬롯(702)의 폭은, 슬롯(304)의 폭이 증가하는 것과 유사하게 엔드파이어 안테나의 길이를 따라서 증가한다. 일부 실시형태들에서, 제 2 복수 개의 슬롯(704) 중 두 개 이상은 제 1 복수 개의 슬롯들(702)의 각각의 쌍 사이에 포함된다. 더 긴 슬롯들의 쌍들 사이의 더 짧은 슬롯들의 개수를 증가시키면 주파수 대역들 사이의 비율이 증가된다. 예를 들어, 두 개의 더 짧은 슬롯(제 2 복수 개의 슬롯(704))이 더 긴 슬롯들의 각각의 쌍(제 1 복수 개의 슬롯(702)) 사이에 제공되면, 두 개의 주파수 대역은 3:1 비율을 가질 것이다.
도 7b는 두 개의 상이한 주파수 대역을 생성하기 위한, 패터닝된 금속의 제 1 층(302) 상에서 슬롯(304) 대신에 사용될 수 있는 다른 예시적인 슬롯 디자인을 예시한다. 슬롯 디자인은 제 1 길이를 가진 제 1 복수 개의 슬롯(706) 및 제 1 길이보다 짧은 제 2 길이를 가진 제 2 복수 개의 슬롯(708)을 포함하는데, 제 1 복수 개의 슬롯(706)은 제 2 복수 개의 슬롯(708)을 포함하는 슬롯들의 제 2 그룹에 인접한 슬롯들의 제 1 그룹이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 복수 개의 슬롯(706)은 테이퍼링된 급전선의 더 넓은 부분 위에 정렬되고 제 2 복수 개의 슬롯(708)은 테이퍼링된 급전선의 더 좁은 부분 위에 정렬되며, 도 5b를 참조하여 설명된 바와 같이 테이퍼링된 급전선은 패터닝된 금속(302)의 제 1 층 아래의 별개의 금속층 상에 있다. 일부 실시형태들에서, 제 2 복수 개의 슬롯(708)의 길이는 제 1 복수 개의 슬롯(706)의 방향으로 점점 더 길어진다. 일부 실시형태들에서, 엔드파이어 안테나 아래의 캐비티는 상이한 슬롯 길이에 맞춤되도록 성형된다(예를 들어, 캐비티는 제 1 복수 개의 슬롯(706) 아래에서는 더 넓고, 제 2 복수 개의 슬롯(708) 아래에서는 더 좁음).
도 8은 본 명세서의 일 실시형태에 따르는, 공기역학 시스템의 동체 주위에 엔드파이어 안테나 구조체(예컨대, 안테나 구조체(104))를 제작하기 위한 예시적인 방법(800)의 흐름도이다. 본 명세서에서 설명되는 방법이 그들의 동작에 맞는 특정 순서를 가지는 것이 명백할 수 있지만, 다른 실시형태는 그렇게 한정되지 않을 수도 있다. 따라서, 본 명세서에 비추어 명백해지는 것과 같이, 동작의 순서는 실시형태들마다 변경될 수 있다.
방법(800)은 시트에 부착된 유전체 재료들의 슬래브를 가진 시트가 공기역학 시스템의 동체 주위에 래핑되는 블록(802)에서 시작된다. 일부 실시형태에 따르면, 유전체 재료의 슬래브는, 유전체 재료의 주어진 슬래브가 대응하는 캐비티 내에 맞춤되도록, 동체 내에 형성된 캐비티 내에 맞춤되도록 성형된다. 유전체 재료의 슬래브는 재료층들의 스택(500) 중 일부로서 하부 유전층(506)과 같을 수 있다. 따라서, 유전체 재료의 슬래브는 1 내지 1.2 사이의 유전 상수를 가진 PMI일 수 있다. 유전체 재료의 슬래브는, 시트가 동체로부터 박리될 때에 이들이 용이하게 분리될 수 있도록 시트에 느슨하게 결합될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 시트는 임의의 에폭시계 재료, 예컨대 3M(Maplewood, MN) 사의 AF126 시트 에폭시이다.
방법(800)은 시트가 동체로부터 박리되어 유전체 재료의 슬래브를 남기는 블록(804)으로 계속된다. 일부 실시형태에 따르면, 유전체 재료들의 슬래브 각각은 동체의 원주 주위의 대응하는 캐비티 내에 남겨진다.
방법(800)은 안테나 기판(예컨대, 안테나 기판(300))이 유전체 재료의 슬래브 위에서 동체 주위에 래핑되는 블록(806)으로 계속된다. 일부 실시형태에 따르면, 안테나 기판은 안테나 기판 상의 각각의 엔드파이어 안테나가 유전체 재료의 대응하는 슬래브 위에 정렬되도록 래핑된다. 예를 들어, 8 개의 엔드파이어 안테나가 안테나 기판에 걸쳐서 평행으로 배치되면, 유전체 재료의 8 개의 슬래브가 동체의 원주의 적어도 일부 주위에 배치되어, 안테나 기판 상의 8 개의 엔드파이어 안테나 각각과 정렬될 것이다. 안테나 기판을 동체의 원주의 적어도 일부 주위에 래핑한 이후에, 클램셸 브레이스(clamshell brace)가 안테나 기판의 외부 주위에 적용될 수 있어서, 이것을 제자리에 고정하고 임의의 접착제가 경화를 완료하게 한다.
방법(800)은 상부 유전층이 동체 주위에 그리고 안테나 기판 위에 래핑되는 블록(808)으로 계속된다. 일부 실시형태에 따르면, 상부 유전층은 아래의 안테나 기판에 대한 레이돔 구조체로서의 역할을 수행하고, 재료층들의 스택(500)의 일부로서 상부 유전층(508)과 같을 수 있다. 따라서, 상부 유전층은 2.75 내지 3.25의 유전 상수를 가진 테플론계 폴리머를 포함할 수 있다. 상부 유전층을 아래의 안테나 기판의 적어도 일부 주위에 래핑한 이후에, 클램셸 브레이스가 상단 유전층의 위부 주위에 적용될 수 있어서, 이것을 제자리에 고정하고 임의의 접착제가 경화를 완료하게 한다.
실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위하여, 다양한 구체적 세부사항들이 본 명세서에서 제시되었다. 그러나, 실시형태들이 이들 특정 세부사항이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 다른 사례들에서, 실시형태들을 모호하게 하지 않도록, 주지의 동작, 컴포넌트, 및 회로는 상세히 설명되지 않았다. 본 명세서에서 개시된 특정한 구조적 및 기능적 세부사항은 실시형태들의 범위를 나타낼 수 있으며, 이들을 반드시 한정하는 것이 아님이 이해될 수 있다. 또한, 기술 요지가 구조적 특징들 및/또는 방법론적 동작들에 특정된 언어로 설명되어 있지만, 첨부의 청구항들에서 정의된 기술 요지가 본 명세서에서 설명된 특정 특징들 및 동작들로 제한될 필요는 없다는 것이 이해된다. 더 정확히 말하면, 본 명세서에서 설명된 특정 특징들 및 동작들은 청구항들을 구현하는 예의 형태들로서 개시된다.
추가적인 예시적 실시형태
다음 예들은 추가 실시형태에 적용되고, 이러한 실시형태로부터 다수의 치환 및 구성들이 명백하게 이해될 것이다.
예 1은 공기역학 시스템의 동체를 둘러싸도록 구성된 안테나 구조체인데, 동체는 제 1 방향과 나란한 길이를 가진다. 안테나 구조체는 패터닝된 금속의 제 1 층, 패터닝된 금속의 제 2 층, 및 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는 재료층들의 스택을 포함한다. 패터닝된 금속의 제 1 층은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 제 1 방향에 수직인 제 2 방향에서 종으로 연장된다. 패터닝된 금속의 제 2 층은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가진 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함하고, 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 연결되며, 패터닝된 금속의 제 2 층은 테이퍼링된 RF 급전선이 제 1 방향에서 복수 개의 평행 슬롯에 걸쳐서 연장되는 길이를 가지도록, 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬된다. 재료층들의 스택이 공기역학 시스템의 동체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되게끔, 재료층들의 스택은 가요성이다.
예 2는 예 1의 기술 요지를 포함하고, 상기 재료층들의 스택은 상기 동체의 전체 원주를 둘러싸도록 구성된다.
예 3는 예 1 또는 예 2의 기술 요지를 포함하고, 재료층들의 스택은: 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층 사이의 제 1 유전층; 및 패터닝된 금속의 제 1 층 위의 제 2 유전층을 포함함으로써, 패터닝된 금속의 제 1 층이 제 1 및 제 2 유전층 사이에서 샌드위치되게 한다.
예 4는 예 3의 기술 요지를 포함하고, 제 2 유전층은 제 1 유전층보다 높은 유전 상수를 가진다.
예 5는 예 3 또는 예 4의 기술 요지를 포함하고, 제 1 유전층은 PMI를 포함하고, 제 2 유전층은 PTFE를 포함한다.
예 6은 예 1 내지 예 5 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 패터닝된 금속의 제 1 층은 가요성 기판의 전면에 있고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 가요성 기판의 후면에 있다.
예 7는 예 6의 기술 요지를 포함하고, 상기 재료층들의 스택은 상기 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 유전층을 포함하며, 상기 유전층은 상기 가요성 기판보다 높은 유전 상수를 가진다.
예 8는 예 6 또는 예 7의 기술 요지를 포함하고, 상기 안테나 구조체는, 상기 패터닝된 금속의 제 1 층과 상기 패터닝된 금속의 제 2 층 사이를 연결하는 하나 이상의 도금 쓰루 홀(plated through hole)을 더 포함한다.
예 9은 예 1 내지 예 8 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 복수 개의 평행 슬롯은 동일한 길이를 각각 가진다.
예 10은 예 9의 기술 요지를 포함하고, 테이퍼링된 RF 급전선의 넓은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최대 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되고, 테이퍼링된 RF 급전선의 좁은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최소 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되도록, 상기 복수 개의 평행 슬롯은 상기 제 1 방향을 따라서 증가하는 폭을 가진다.
예 11은 예 1 내지 예 10 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 복수 개의 평행 슬롯은 제 1 길이를 가진 슬롯들의 제 1 세트 및 제 1 길이보다 짧은 제 2 길이를 가진 슬롯들의 제 2 세트를 포함한다.
예 12는 예 11의 기술 요지를 포함하고, 슬롯들의 제 1 세트로부터의 슬롯들은 슬롯들의 제 2 세트로부터의 슬롯들과 제 1 방향을 따라 교번한다.
예 13은 예 11의 기술 요지를 포함하고, 슬롯들의 제 1 세트는 슬롯들의 제 2 세트에 인접한다.
예 14은 예 1 내지 예 13 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 접지면을 포함하며, 상기 안테나 구조체는, 상기 테이퍼링된 RF 급전선과 상기 접지면 사이에 커플링된 저항을 더 포함한다.
예 15는 예 1 내지 예 14 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 복수 개의 평행 슬롯은 평행 슬롯들의 제 1 세트이며, 상기 패터닝된 금속의 제 1 층은 평행 슬롯들의 다수의 세트를 포함하고, 평행 슬롯들의 다수의 세트들 각각은 서로 평행하다.
예 16은 예 15의 기술 요지를 포함하고, 패터닝된 금속의 제 2 층은 복수 개의 테이퍼링된 RF 급전선을 포함하며, 복수 개의 테이퍼링된 RF 급전선 중 각각의 테이퍼링된 RF 급전선은 평행 슬롯들의 여러 세트들 중 평행 슬롯들의 대응하는 세트 위에 정렬된다.
예 17은 예 1 내지 예 16 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 안테나 구조체는, 상기 재료층들의 스택과 상기 동체 사이에 유전체 재료를 더 포함한다.
예 18은 예 17의 기술 요지를 포함하고, 상기 동체는 캐비티를 가지며, 상기 유전체 재료는 상기 캐비티 내에 배치된다.
예 19은 예 1 내지 예 18 중 임의의 하나의 안테나 구조체를 포함하는 유도탄이다.
예 20은 공기역학 시스템에서 사용하기 위해서 구성된 RF 시스템이다. RF 시스템은 디지털 신호를 생성하도록 구성된 프로세서, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 디지털-아날로그 컨버터(DAC), DAC로부터 아날로그 신호를 수신하고 증폭, 업-컨버팅, 변조, 또는 필터링 중 임의의 것을 아날로그 신호에 수행함으로써 송신 신호를 제공하도록 구성된 프론트 엔드 회로부, 및 프론트 엔드 회로부로부터 수신된 송신 신호를 방사하도록 구성된 안테나 구조체를 포함한다. 안테나 구조체는 패터닝된 금속의 제 1 층, 패터닝된 금속의 제 2 층, 및 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는 재료층들의 스택을 포함한다. 패터닝된 금속의 제 1 층은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 공기역학 시스템의 노즈 콘 및 꼬리 단부 사이에서 연장되는 공기역학 시스템의 길이와 나란한 제 2 방향에 수직인 제 1 방향에서 종으로 연장된다. 패터닝된 금속의 제 2 층은 좁은 단부 넓은 단부를 가진 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함하고, 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 연결되며, 패터닝된 금속의 제 2 층은 테이퍼링된 RF 급전선이 제 2 방향에서 복수 개의 평행 슬롯에 걸쳐서 연장되는 길이를 가지도록, 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬된다. 재료층들의 스택이 공기역학 시스템의 동체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되게끔, 재료층들의 스택은 가요성이다.
예 21은 예 20의 기술 요지를 포함하고, 상기 재료층들의 스택은 상기 동체의 전체 원주를 둘러싸도록 구성된다.
예 22는 예 20 또는 예 21의 기술 요지를 포함하고, 재료층들의 스택은: 패터닝된 금속의 제 1 층 및 패터닝된 금속의 제 2 층 사이의 제 1 유전층; 및 패터닝된 금속의 제 1 층 위의 제 2 유전층을 포함함으로써, 패터닝된 금속의 제 1 층이 제 1 및 제 2 유전층 사이에서 샌드위치되게 한다.
예 23은 예 22의 기술 요지를 포함하고, 제 2 유전층은 제 1 유전층보다 높은 유전 상수를 가진다.
예 24는 예 22 또는 예 23의 기술 요지를 포함하고, 제 1 유전층은 PMI를 포함하고, 제 2 유전층은 PTFE를 포함한다.
예 25는 예 20 내지 예 24 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 패터닝된 금속의 제 1 층은 가요성 인쇄 회로 기판(PCB)의 전면에 있고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 가요성 PCB의 후면에 있다.
예 26은 예 25의 기술 요지를 포함하고, 상기 재료층들의 스택은 상기 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 유전층을 포함하며, 상기 유전층은 상기 가요성 PCB보다 높은 유전 상수를 가진다.
예 27은 예 25 또는 예 26의 기술 요지를 포함하고, 상기 안테나 구조체는, 상기 패터닝된 금속의 제 1 층과 상기 패터닝된 금속의 제 2 층 사이를 연결하는 하나 이상의 도금 쓰루 홀(plated through hole)을 더 포함한다.
예 28은 예 20 내지 예 27 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 복수 개의 평행 슬롯은 동일한 길이를 각각 가진다.
예 29는 예 28의 기술 요지를 포함하고, 테이퍼링된 RF 급전선의 넓은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최대 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되고, 테이퍼링된 RF 급전선의 좁은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최소 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되도록, 상기 복수 개의 평행 슬롯은 상기 제 2 방향을 따라서 증가하는 폭을 가진다.
예 30은 예 20 내지 예 29 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 복수 개의 평행 슬롯은 제 1 길이를 가진 슬롯들의 제 1 세트 및 제 1 길이보다 짧은 제 2 길이를 가진 슬롯들의 제 2 세트를 포함한다.
예 31은 예 30의 기술 요지를 포함하고, 슬롯들의 제 1 세트로부터의 슬롯들은 슬롯들의 제 2 세트로부터의 슬롯들과 제 2 방향을 따라 교번한다.
예 32는 예 30의 기술 요지를 포함하고, 슬롯들의 제 1 세트는 슬롯들의 제 2 세트에 인접한다.
예 33은 예 20 내지 예 32 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 접지면을 포함하며, 상기 안테나 구조체는, 상기 테이퍼링된 RF 급전선과 상기 접지면 사이에 커플링된 저항을 더 포함한다.
예 34는 예 20 내지 예 33 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 복수 개의 평행 슬롯은 평행 슬롯들의 제 1 세트이며, 상기 패터닝된 금속의 제 1 층은 평행 슬롯들의 다수의 세트를 포함하고, 평행 슬롯들의 다수의 세트들 각각은 서로 평행하다.
예 35는 예 34의 기술 요지를 포함하고, 패터닝된 금속의 제 2 층은 복수 개의 테이퍼링된 RF 급전선을 포함하며, 복수 개의 테이퍼링된 RF 급전선 중 각각의 테이퍼링된 RF 급전선은 평행 슬롯들의 여러 세트들 중 평행 슬롯들의 대응하는 세트 위에 정렬된다.
예 36은 예 20 내지 예 35 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 공기역학 시스템은 유도탄이다.
예 37은 예 36의 기술 요지를 포함하고, 상기 송신 신호는 유도탄을 유도하기 위해서 사용되는 호밍 신호(homing signal)이다.
예 38은 예 20 내지 예 37 중 임의의 하나의 기술 요지를 포함하고, 상기 안테나 구조체는, 상기 재료층들의 스택과 상기 동체 사이에 유전체 재료를 더 포함한다.
예 39는 예 38의 기술 요지를 포함하고, 상기 동체는 캐비티를 가지며, 상기 유전체 재료는 상기 캐비티 내에 배치된다.
예 40은 공기역학 시스템에서 사용하기 위해서 구성된 안테나 구조체를 제조하는 방법이다. 이러한 방법은 복수 개의 유전체 재료 슬래브를 가진 시트를 공기역학 시스템의 동체 주위에 래핑하는 단계; 시트를 제거함으로써 동체 내의 대응하는 캐비티 안에 유전체 재료 슬래브를 남겨두는 단계; 가요성 기판을 동체 주위에 그리고 유전체 재료 슬래브 위에 래핑하는 단계를 포함한다. 상기 가요성 기판은, 상기 가요성 기판의 제 1 면 상의 패터닝된 금속의 제 1 층 - 상기 제 1 층의 패터닝된 금속은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 제 1 방향에서 종으로 연장됨 -; 및 상기 제 1 면 맞은 편인 상기 가요성 기판의 제 2 면 상의 패터닝된 금속의 제 2 층 - 상기 제 2 층의 패터닝된 금속은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가지는 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함하고, 상기 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링됨 -을 포함하며, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 테이퍼링된 RF 급전선이 상기 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 복수 개의 평행 슬롯을 거쳐 연장되는 길이를 가지도록 상기 패터닝된 금속의 제 1 층과 정렬된다. 이러한 방법은 유전층을 동체 주위에 적어도 부분적으로 그리고 가요성 기판 위에 래핑하는 단계를 더 포함한다.
Claims (20)
- 공기역학 시스템의 동체(fuselage)를 둘러싸도록 구성된 안테나 구조체로서,
상기 동체는 제 1 방향에 따라 길이를 가지고,
상기 안테나 구조체는,
패터닝된 금속의 제 1 층 - 상기 제 1 층의 패터닝된 금속은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향에서 종으로 연장됨 -;
패터닝된 금속의 제 2 층 - 상기 제 2 층의 패터닝된 금속은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가지는 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함하고, 상기 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링되고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 테이퍼링된 RF 급전선이 제 1 방향으로 복수 개의 평행 슬롯을 거쳐 연장되는 길이를 가지도록 상기 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬됨 -; 및
상기 패터닝된 금속의 제 1 층 및 상기 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는 재료층들의 스택 - 상기 재료층들의 스택은 상기 재료층들의 스택이 상기 공기역학 시스템의 동체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되도록 가요성임 -
을 포함하는, 안테나 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 재료층들의 스택은 상기 동체의 전체 원주를 둘러싸도록 구성된, 안테나 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 패터닝된 금속의 제 1 층은 가요성 기판의 전면에 있고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 가요성 기판의 후면에 있는, 안테나 구조체. - 제 3 항에 있어서,
상기 재료층들의 스택은 상기 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 유전층을 포함하고,
상기 유전층은 상기 가요성 기판보다 높은 유전 상수를 가진, 안테나 구조체. - 제 3 항에 있어서,
상기 안테나 구조체는,
상기 패터닝된 금속의 제 1 층과 상기 패터닝된 금속의 제 2 층 사이를 연결하는 하나 이상의 도금 쓰루 홀(plated through hole)을 더 포함하는, 안테나 구조체. - 제 1 항에 있어서,
테이퍼링된 RF 급전선의 넓은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최대 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되고, 테이퍼링된 RF 급전선의 좁은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최소 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되도록, 상기 복수 개의 평행 슬롯은 상기 제 1 방향을 따라서 증가하는 폭을 가진, 안테나 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 접지면을 포함하고,
상기 안테나 구조체는,
상기 테이퍼링된 RF 급전선과 상기 접지면 사이에 커플링된 저항을 더 포함하는, 안테나 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 안테나 구조체는,
상기 재료층들의 스택과 상기 동체 사이에 유전체 재료를 더 포함하는, 안테나 구조체. - 제 8 항에 있어서,
상기 동체는 캐비티를 가지고,
상기 유전체 재료는 상기 캐비티 내에 배치된, 안테나 구조체. - 공기역학 시스템에서 사용하기 위한 RF 시스템으로서,
상기 RF 시스템은,
디지털 신호를 생성하도록 구성된 프로세서;
디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 디지털-아날로그 컨버터(DAC);
DAC로부터 아날로그 신호를 수신하고, 증폭, 업-컨버팅, 변조, 또는 필터링 중 임의의 것을 아날로그 신호에 수행하도록 구성됨으로써 송신 신호를 제공하는 프론트 엔드 회로부; 및
상기 프론트 엔드 회로부로부터 수신된 송신 신호를 방사하도록 구성된 안테나 구조체
를 포함하고,
상기 안테나 구조체는,
패터닝된 금속의 제 1 층 - 상기 제 1 층의 패터닝된 금속은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 상기 공기역학 시스템의 노즈 콘(nose cone) 및 꼬리 단부 사이에서 연장되는 상기 공기역학 시스템의 길이와 나란한 제 2 방향에 수직인 제 1 방향에서 종으로 연장됨 -;
패터닝된 금속의 제 2 층 - 상기 제 2 층의 패터닝된 금속은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가지는 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함하고, 상기 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링되고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 테이퍼링된 RF 급전선이 제 2 방향으로 복수 개의 평행 슬롯을 거쳐 연장되는 길이를 가지도록 상기 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 정렬됨 -; 및
상기 패터닝된 금속의 제 1 층 및 상기 패터닝된 금속의 제 2 층을 포함하는 재료층들의 스택 - 상기 재료층들의 스택은 상기 재료층들의 스택이 상기 공기역학 시스템의 동체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되도록 가요성임 -
을 포함하는, RF 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 재료층들의 스택은 상기 동체의 전체 원주를 둘러싸도록 구성된, RF 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 패터닝된 금속의 제 1 층은 가요성 인쇄 회로 보드(PCB)의 전면에 있고, 상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 가요성 PCB의 후면에 있는, RF 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 재료층들의 스택은 상기 패터닝된 금속의 제 1 층 위에 유전층을 포함하고,
상기 유전층은 상기 가요성 PCB보다 높은 유전 상수를 가진, RF 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 안테나 구조체는,
상기 패터닝된 금속의 제 1 층과 상기 패터닝된 금속의 제 2 층 사이를 연결하는 하나 이상의 도금 쓰루 홀을 더 포함하는, RF 시스템. - 제 10 항에 있어서,
테이퍼링된 RF 급전선의 넓은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최대 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되고, 테이퍼링된 RF 급전선의 좁은 단부가 복수 개의 평행 슬롯 중 최소 폭을 가진 슬롯 위에 정렬되도록, 상기 복수 개의 평행 슬롯은 상기 제 2 방향을 따라서 증가하는 폭을 가진, RF 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 접지면을 포함하고,
상기 안테나 구조체는,
상기 테이퍼링된 RF 급전선과 상기 접지면 사이에 커플링된 저항을 더 포함하는, RF 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 복수 개의 평행 슬롯은 평행 슬롯들의 제 1 세트이고,
상기 패터닝된 금속의 제 1 층은 평행 슬롯들의 다수의 세트를 포함하며,
평행 슬롯들의 다수의 세트들 각각은 서로 평행한, RF 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 공기역학 시스템은 유도탄인, RF 시스템. - 제 18 항에 있어서,
상기 송신 신호는 유도탄을 유도하기 위해서 사용되는 호밍 신호(homing signal)인, RF 시스템. - 공기역학 시스템에서 사용되도록 구성된 안테나 구조체를 제조하는 방법으로서,
복수 개의 유전체 재료 슬래브를 가진 시트를 상기 공기역학 시스템의 동체 주위에 래핑하는 단계;
상기 시트를 제거함으로써, 상기 유전체 재료 슬래브를 상기 동체 내의 대응하는 캐비티 내에 남겨두는 단계;
가요성 기판을 상기 동체 주위에 그리고 상기 유전체 재료 슬래브 위에 래핑하는 단계; 및
유전층을 적어도 부분적으로 상기 동체 주위에 그리고 상기 가요성 기판 위에 래핑하는 단계를 포함하고,
상기 가요성 기판은,
상기 가요성 기판의 제 1 면 상의 패터닝된 금속의 제 1 층 - 상기 제 1 층의 패터닝된 금속은 금속을 통해 에칭된 복수 개의 평행 슬롯을 포함하고, 평행 슬롯들 각각은 제 1 방향에서 종으로 연장됨 -; 및
상기 제 1 면 맞은 편인 상기 가요성 기판의 제 2 면 상의 패터닝된 금속의 제 2 층 - 상기 제 2 층의 패터닝된 금속은 좁은 단부 및 넓은 단부를 가지는 테이퍼링된 무선 주파수(RF) 급전선을 포함하고, 상기 좁은 단부는 입력/출력(I/O) 안테나 연결부에 커플링됨 -
을 포함하며,
상기 패터닝된 금속의 제 2 층은 테이퍼링된 RF 급전선이 상기 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 복수 개의 평행 슬롯을 거쳐 연장되는 길이를 가지도록 상기 패터닝된 금속의 제 1 층과 정렬된, 안테나 구조체 제조 방법.
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| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| GRNT | Written decision to grant |