KR20240013276A - 안테나 장치, 트랜시버 장치, 통신 시스템, 액츄에이터 장치 및 안테나 장치를 동작시키기 위한 방법 - Google Patents

안테나 장치, 트랜시버 장치, 통신 시스템, 액츄에이터 장치 및 안테나 장치를 동작시키기 위한 방법 Download PDF

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KR20240013276A
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로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 제1 송신 안테나(2), 제2 송신 안테나(3) 및 제1 발룬(22)을 갖는 송신 안테나 그룹, 및 제1 수신 안테나(4), 제2 수신 안테나(5) 및 제2 발룬(23)을 갖는 수신 안테나 그룹을 구비하는 트랜시버 장치(17)용 안테나 장치에 관한 것으로, 상기 제1 송신 안테나(2)와 제2 송신 안테나(3)는 제1 발룬(22)의 대칭 연결부(AS)에 각각 연결되고 상기 제1 수신 안테나(4)와 제2 수신 안테나(5)는 각각 제2 발룬(23)의 대칭 연결부(AS)에 연결된다. 상기 제1 발룬(22)의 비대칭 연결부(AA)는 트랜시버 장치(17)의 송신 신호 경로(S)에 연결 가능하고, 상기 제2 발룬(23)의 비대칭 연결부(AA)는 송신 신호 경로(S)와 독립적인 트랜시버 장치(17)의 수신 신호 경로(E)에 연결 가능하도록 제공된다. 상기 제1 송신 안테나(2), 제2 송신 안테나(3), 제1 수신 안테나(4) 및 제2 수신 안테나(5)는, 송신 안테나 그룹과 수신 안테나 그룹 사이의 크로스토크가 적어도 그들의 각각의 안테나들(2, 3, 4, 5)의 차동 연결에 의해 감소되도록, 서로에 대해 공간적 위치를 갖는다.

Description

안테나 장치, 트랜시버 장치, 통신 시스템, 액츄에이터 장치 및 안테나 장치를 동작시키기 위한 방법
본 발명은 유럽특허출원 제21 180 140.2,호의 우선권을 주장한 출원으로, 그의 내용 역시 참고로 본원에 완전히 통합된다.
본 발명은 트랜시버 장치, 특히, 바람직하게는 전이중 통신 채널 내에서 사용하기 위한 고주파 트랜시버 장치용 안테나 장치에 관한 것으로, 이는 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나를 갖는 송신 안테나 그룹 및 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나를 갖는 수신 안테나 그룹을 포함한다.
본 발명은 또한, 안테나 장치, 송신 유닛 및 수신 유닛을 갖는 트랜시버 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 무선 신호 전송을 제공하기 위한 제1 트랜시버 장치 및 제2 트랜시버 장치를 갖는 통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 제1 액츄에이터 요소, 제2 액츄에이터 요소, 및 제1 트랜시버 장치와 제2 트랜시버 장치를 갖는 통신 시스템을 갖는 액츄에이터 장치, 특히 산업용 로봇 시스템에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 또한, 트랜시버 장치, 특히 고주파수 트랜시버 장치의 안테나 장치를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.
하나의 안테나 또는 복수의 안테나들로 구성되는 안테나 장치는, 비접촉 또는 무선 에너지 전송 및/또는 데이터 전송에 사용된다. 전자기파의 동시 송신 및 수신(전이중 동작으로 지칭)을 위해, 즉, (대역 내 전이중 동작에서) 동일한 주파수에서 동시에 신호의 송신 및 수신을 제공하는 통신 채널 내에서 안테나 장치를 사용하기 위해, 동일한 트랜시버 내에서 송신기와 수신기 사이의 높은 전자기 감쇠 또는 아이솔레이션는 송신기와 수신기 간의 크로스토크 또는 간섭을 방지하는 데 필수적이다.
또한, 레이더 적용 분야에서는, 레이더 송신기가 레이더 신호를 전송하는 동안 레이더 수신기가 수신 준비를 해야 하는 경우가 많다. 레이더 신호는 일반적으로 동일한 주파수에서 송신 및 수신되므로, 레이더 시스템의 송신 안테나와 수신 안테나들 사이에 높은 전자기 감쇠 또는 아이솔레이션이 필요하다.
대역 내 전이중 통신 채널 내에서 송신기와 수신기 사이에 적절한 전자기 아이솔레이션을 제공하기 위한 다양한 기술적 접근 방식이 이미 알려져 있다. 한 가지 가능성은 서로 다른 편파(편파 다중화/편파 이중화)를 사용하는 전송을 포함하며, 두 통신 파트너들(이하 "트랜시버 장치"라고도 함)은 예를 들어 원형 편파를 사용하여, 각각의 경우에 다른 회전 방향으로 전자기파를 전송한다. 추가 기술에 따르면, 두 통신 파트너두들부터 나오는 전자기파는 송신기와 수신기 특성들 사이의 간섭을 최대한 피하기 위해 특별한 방사 패턴으로 전송된다. 일반적인 안테나 장치의 송신 안테나와 수신 안테나들 사이의 금속 차폐는 추가 예로서, "Circularly Polarized PIFA Array For Simultaneous Transmit And Receive Applications", A. Kee, M. Elmansouri, D. S. Filipovic, 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, pp. 2303-2304"에 개시되어 있다.
그러나, 공지된 안테나 장치의 아이솔레이션 거동은 때때로 여전히 적절하지 않거나 상당한 제조 노력과 비용을 초래하는 매우 복잡한 안테나 및 회로 장치에 의해서만 달성될 수 있다.
공지된 종래 기술에 비추어, 본 발명의 목적은 종래 기술과 비교하여 개선되고 바람직하게는 동일한 트랜시버 내의 송신기와 수신기 사이의 실질적인 아이솔레이션 특성을 바람직하게는 낮은 복잡성을 갖는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 목적은 또한, 종래 기술에 비해 개선된 안테나 장치, 바람직하게는 동일한 트랜시버 내의 송신기와 수신기 사이의 실질적인 아이솔레이션 특성을 갖고, 바람직하게는 복잡성이 낮은, 트랜시버 장치, 개선된 통신 시스템 및 액츄에이터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한, 종래 기술에 비해 개선되고 바람직하게는 대역 내 전이중 송신에 적합한 트랜시버 장치의 안테나 장치를 동작시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 명시된 특징을 갖는 안테나 장치에 대해 달성된다. 트랜시버 장치와 관련하여, 상기 목적은 청구항 22에 의한 통신 시스템과 관련하여, 청구항 26에 의한 액츄에이터 장치의 측면에서, 청구항 20의 특징에 의해 달성된다. 안테나 장치를 동작시키는 방법과 관련하여, 상기 목적은 청구항 27의 특징ㄷ들에 의해 달성된다.
이하에 개시된 종속항들과 특징들은 본 발명의 바람직한 실시예 및 변형예들에 관한 것이다.
특히 전이중 통신 채널 내에서 사용하기 위한 안테나 장치가 제공된다. 안테나 장치는 바람직하게는, 예를 들어 이하에 개시된 설명에 따라 트랜시버 장치, 특히 고주파수 트랜시버 장치에 사용하기에 적합하다.
본 발명에 따르면, 안테나 장치는 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나를 갖는 송신 안테나 그룹을 갖는다. 때때로 이하에서 단순히 "송신 안테나"로 지칭되는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나는 바람직하게는 평면 송신 안테나이지만; 적절한 경우, 다른 안테나 설계, 특히 지향성 안테나도 제공될 수 있다.
"평면형" 안테나는 상하로 주로 편평하고 바람직하게는 균일한 형상을 가지며, 특히 바람직하게는 서로 대향하는 평행하게 이어지는 2개의 주 영역들, 즉, 예를 들어, 디스크의 형태로, 코팅 또는 플레이트릿(platelet)을 갖는 안테나를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 평면 안테나는 이하에서 제안되는 바와 같이, 패치 안테나 또는 슬롯 안테나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 안테나 장치는 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나를 갖는 수신 안테나 그룹을 더 포함한다. 때때로 이하에서 단순히 "수신 안테나"로 지칭되는 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나는 바람직하게는 평면형 수신 안테나이나; 적절한 경우, 다른 안테나 설계, 특히 지향성 안테나도 제공될 수 있다.
송신 안테나와 수신 안테나는 때때로 "평면형"과 같은 (선택적) 사양 없이 이하에서 언급되며, 더 나아가 때때로 "안테나"라는 용어를 사용하여 요약된다.
전술한 안테나 그룹(송신 안테나 그룹 및 수신 안테나 그룹)은 각각 안테나 어레이, 특히 위상 어레이이다. 따라서, 송신 안테나 그룹은 송신 안테나 어레이를 기술할 수 있는 반면, 수신 안테나 그룹은 수신 안테나 어레이를 기술할 수 있다.
본 발명에 따르면, 송신 안테나는 (밸런싱 유닛으로도 알려진) 제1 발룬을 가지며, 상기 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나는 각각의 경우에 제1 발룬의 대칭 연결부(차동 연결부)에 연결되거나 또는 대칭 연결부들에 연결된다. 수신 안테나 그룹은 제2 발룬을 더 구비하며, 상기 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나는 각각의 경우에 제2 발룬의 대칭 연결부에 연결되거나 또는 대칭 연결부들에 연결된다. 제1 발룬의 비대칭 연결(단일 종단 연결)은 트랜시버 장치의 송신 신호 경로에 연결 가능하고, 제2 발룬의 비대칭 연결은 송신 신호 경로와 독립적인 트랜시버 장치의 수신 신호 경로에 연결 가능하다.
즉, 대칭 연결은 대칭 신호 전송의 연결을 의미하고, 비대칭 연결은 비대칭신호 전송의 연결을 의미한다.
따라서, 송신 안테나는 바람직하게는 차동적으로 상호 연결되며 송신 신호 경로를 통해 공급되고 제1 반송파 주파수 대역을 갖는 송신 신호를 전송할 수 있다. 수신 안테나는 유사하게 차동적으로 상호 연결되며 수신 신호 경로를 통해 제2 반송파 주파수 대역을 갖는 수신 신호를 전송할 수 있다.
본 발명에 따르면, 송신 안테나 그룹과 수신 안테나 그룹 사이의 크로스토크가 적어도 그들 각각의 안테나의 차동 연결에 의해 감소되도록 안테나가 서로에 대해 공간적 위치를 갖는 것이 제공된다. 이와 관련하여, 조합하여 구현될 수도 있는 다양한 가능성이 아래 예를 통해 설명된다.
본 발명에 따르면, 공간적 근접성에도 불구하고 송신 안테나와 수신 안테나들 사이의 크로스토크를 최대한 억제할 수 있는 안테나 장치가 제안된다. 이는 특히 수신 안테나에 대한 2개의 송신 안테나들의 크로스토크 레벨이 동일하게 높지만, 부호가 반전되는 방식으로 수신 안테나에 대해 2개의 공동으로 전송하는 송신 안테나를 배열함으로써 달성될 수 있다. 반전된 부호를 갖는 크로스토크는 180°위상 시프트된 2개의 송신 안테나의 여기에 의해 달성될 수 있으며, 이를 위해 앞서 언급한 밸런싱 유닛 또는 발룬이 사용될 수 있다.
2개의 송신 안테나들을 수신 안테나로부터 기하학적으로 동일한 거리에 배열함으로써 송신 안테나로부터 수신 안테나까지 동일한 레벨의 크로스토크를 달성할 수 있다. 안테나는 바람직하게는 송신 및 수신 안테나의 동일하게 큰 유효 영역 또는 유효 에지가 그에 따라 서로 대향하여 위치되도록 설계될 수 있다. 다수의 가능성들이 이하에 추가로 설명되어 있다.
본 발명의 한 양태에서, 송신 안테나 및 수신 안테나가 공통 중심점 주위에 배치되는 것이 제공될 수 있다.
안테나의 공통 중심점은 때때로 이하에서 "회전 중심"이라고도 지칭한다. 그러나, 이는 안테나가 실제로 회전 중심이나 중심점을 중심으로 회전하거나 회전할 수 있다는 의미는 아니다(이는 선택 사항이지만, 이하에 기술된 본 발명의 하나의 바람직한 용도에서는 온전히 가능하다).
2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나들은, 그들의 안테나 메인 로브가 동일한 방향, 바람직하게는 평행하게 지시하도록 배향되는 것이 제공될 수 있다. 특히, 송신 안테나 그룹의 위상 중심은 수신 안테나 그룹의 위상 중심과 일치하고, 바람직하게는 이는 공통 중심점과 추가로 일치하는 것이 제공될 수 있다.
안테나의 방향성 효과는 그의 안테나 이득 측면에서 설명된다. 이는 종종 고도각과 방위각에 따라 구면 좌표계의 복사 다이어그램으로 표시된다. 방사 다이어그램에서, 안테나 이득의 최대값과 최소값의 교번은 "안테나 로브"를 생성하며, 여기서 안테나 이득의 전역 최대값을 포함하는 안테나 로브는 "안테나 메인 로브"로 지칭된다.
송신 안테나와 수신 안테나가 평면 안테나로 설계되는 한, 안테나는 공통 회전 중심 또는 공통 중심점 주변의 공통 베이스 영역에 평행한 각각의 주 영역을 갖도록 배치될 수 있다.
안테나는 베이스 영역에 놓이거나 베이스 영역에 부착될 수 있다. 안테나는 또한, 베이스 영역으로부터 이격될 수 있으며 또는, 예를 들어 인쇄 회로 기판과 같은 베이스 영역을 갖는 전기적 조립체에 통합될 수 있다. 베이스 레이어는 예를 들어, 다층 인쇄 회로 기판(GND 평면)의 접지 영역 또는 다층 인쇄 회로 기판의 상부층일 수 있다.
2개의 송신 안테나들은, 바람직하게는, 베이스 영역으로부터 동일한 높이 또는 동일한 거리에 배치되고 및/또는 2개의 수신 안테나들은 베이스 영역으로부터 동일한 높이 또는 동일한 거리에 배치된다. 모든 송신 안테나(송신 안테나 및 수신 안테나)는 베이스 영역으로부터 동일한 높이 또는 동일한 거리에 배치되는 것이 특히 바람직하다.
공통 회전 중심 또는 공통 중심점은 바람직하게는 두 송신 안테나들의 두 중심점 또는 기하학적 중심들 사이의 가상 연결선의 중심점으로서 설계된다. 따라서, 회전 중심은 바람직하게는 2개의 송신 안테나들 사이의 중앙에 위치한다.
송신 안테나 및/또는 수신 안테나는 회전 중심 또는 공통 중심점을 중심으로 서로에 대해 180°회전되어 배치되는 것이 제공될 수 있다. 안테나의 상기 회전은, 그 중에서도, 특히 안테나 자체의 기하학적 형상(예를 들어, 후술되는 평면 안테나의 주 영역의 대칭 축들 또는 다른 축들의 상대적 정렬) 및/또는 각각의 안테나로 이어지는 급전선의 피드-인 지점(feed-in point) 또는 루트에 관련될 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 수신 안테나들의 각각은 두 송신 안테나들에 대해 동일한 중심 대 중심 거리를 갖는 것이 제공될 수 있다.
예를 들어 중심 대 중심 거리가 결정되는 기준이 되는 안테나의 "중심" 또는 "중심점"은 본원에서 특히 각 안테나의 기하학적 중심을 의미하는 것으로 이해되어야 하다. .
안테나 장치는 2개의 송신 안테나들이 반대 위상으로 여기되는 경우가 특히 바람직하게 적절하다.
발명자들은, 송신 안테나들의 쌍별 차동 여기를 통해 송신기와 수신기 사이 또는 동일한 트랜시버의 송신 안테나와 수신 안테나들 사이에서 매우 효과적인 아이솔레이션 특성이 달성될 수 있다는 것을 인식했다.
180°위상 시프트된 수신 안테나로의 송신 신호의 크로스토크에 따라, 제안된 송신 안테나 장치는 송신 안테나로부터 크로스토크를 생성하는 전자기파를 보상한다.
제안된 발명은 통신 파트너들 간의 오프셋에도 불구하고, 전이중 동작으로 안정적인 데이터 전송을 가능하도록 한다. 특히, 두 통신 파트너들은,
- 서로에 대해 회전 오프셋을 갖고, 즉, 하나의 통신 파트너들의 송신 안테나들이 다른 통신 파트너들의 수신 안테나와 일치하여 배향되지 않도록 공통 회전 축 주위로 회전되고; 및/또는
- 서로에 대해 병진 오프셋을 갖고, 즉, 각 안테나 장치의 두 중심점들 사이의 목표 거리로부터 시작하여 서로 더 멀리 이격되거나 또는 서로 더 가까워지고; 및/또는
- 서로 것에 대해 축 오프셋을 갖고, 즉 안테나 장치의 중심 축들이 동축 정렬에서 벗어나도록 안테나 장치의 중심점을 통과하는 각각의 중심 축들 사이에 오프셋을 갖고; 및/또는
- 서로에 대해 방사형 오프셋을 갖고, 즉, 안테나 장치의 평행 정렬로부터 시작하여 기울어지도록, 제공될 수 있다.
해당 오프셋은 허용 오차로 인해 발생할 수 있거나 애플리케이션 관련 기준으로 명시적으로 제공될 수 있다.
특히, 오프셋은 데이터 전송 중에만 발생하거나, 또는 예를 들어 통신 파트너들의 목표 회전을 통해 의도적으로 도입되도록 규정될 수도 있다.
동시에, 제안된 안테나 장치의 복잡성이 낮기 때문에, 기술적으로 간단하고 경제적인 구현이 가능하다. 따라서, 본 발명은 예를 들어 표준 인쇄 회로 기판 프로세스를 사용하여 전이중 통신 안테나 장치 또는 레이더 안테나 장치의 최적화된 비용 설계를 가능하게 한다. 제안된 안테나 장치는 모든 전자 조립체에 간단하게 통합될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 양태에서, 2개의 송신 안테나들은 동일한 기본적 기하학적 형상기초한다. 특히, 평면 송신 안테나들은 그들의 주 영역의 동일한 기본 형상에 기초한 것이 제공될 수 있다. 2개의 송신 안테나들은 바람직하게는 특히 기하학적 구조, 재료 및/또는 주 영역 상의 피드-인 지점의 위치의 관점에서 동일한 설계를 갖는다.
그러나, 2개의 송신 안테나들은 기본적으로 서로 다른 설계를 가질 수도 있지만 특히 기술적으로 가능한 한 적어도 유사한 설계를 갖는 것이 바람직하다. 수신 안테나와 관련된 감쇠는 송신 안테나의 동일하거나 적어도 기본적으로 동일한 설계를 통해 더욱 향상될 수 있다.
2개의 수신 안테나들은 또한, 바람직하게는, 예시적으로, 동일한 기본 기하학적 형상, 특히 송신 안테나의 기본 형상(역시 바람직하게는 평면 안테나의 주 영역과 관련하여)과 동일한 기본 형상에 기초한다. 수신 안테나는 바람직하게는 동일하거나 적어도 기본적으로 동일한 디자인, 특히 바람직하게는 안테나의 각 주 영역상의 피드-인 지점의 기하학적 구조, 재료 및/또는 위치의 관점에서 송신 안테나와 동일하거나 적어도 기본적으로 동일한 디자인을 갖는다.
본 발명은 기본적으로 임의의 파장 또는 주파수를 갖는 임의의 전자기파를 전송하기에 적합할 수 있다. 그러나, 본 발명은 40 GHz와 80 GHz 사이, 바람직하게는 50 GHz와 70 GHz 사이, 특히 바람직하게는 55 GHz와 65 GHz 사이의 주파수 범위에서 전자기파를 전송하기 위해 특히 바람직하게 적합하다. 높은 반송파 주파수는 단거리 신호 전송에서 매우 높은 데이터 전송률을 나타낼 수 있으며, 이에 따라 제안된 안테나 장치는 기존의 플러그인 연결을 대체하기 위한 비접촉 전기 커넥터에 특히 바람직하게 적합하다. 본 발명의 이러한 바람직한 적용은 이하에서 더욱 상세히 검토될 것이다.
대응하는 높은 주파수에서의 전송은, 주파수가 증가함에 따라 자유 공간 감쇠가 증가한다는 이점도 제공한다(자유 공간 감쇠는 반송파 주파수의 제곱에 비례하여 증가하다). 따라서, 그의 환경 공간으로 전파하는 제안된 안테나 장치의 신호는 비교적 빠르게 페이드된다. 또한, 대역폭 내에서 발생하는 간섭 신호는 낮은 진폭으로만 안테나 장치에 도달한다. 따라서, 고주파수에서 전력 밀도를 빠르게 잃는 신호의 특성은 본 발명에 따라 바람직하게 이용된다.
전송의 대역폭은 예를 들어 3GHz 내지 20GHz, 특히 약 10GHz일 수 있다.
제1 송신 안테나는 제2 송신 안테나의 근거리장에, 바람직하게는 송신될 전자기파의 자유 공간 파장의 절반만큼 제2 송신 안테나로부터 최대 거리에 배치되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 안테나 사이드 로브들의 형성이 회피될 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 양태에서, 수신 안테나와 송신 안테나는, 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 중심 대 중심 거리가 각각의 경우에 송신될 전자기파의 파장의 절반보다 적도록 서로에 대해 배치되는 것이 제공될 수 있다.
제1 수신 안테나(및 선택적으로 제2 수신 안테나도)는 송신 안테나에 대해 공통 회전 중심 또는 공통 중심점 주위로 90°회전되어 배치된다.
송신 안테나와 수신 안테나는 공통 회전 중심 또는 공통 중심점 주위를 순환하는 각각의 경우에 교대로 배치되며, 각 안테나는 그 업스트림 안테나에 대해 90° 회전되는 것이 제공될 수 있다. 원주를 따라 있는 모든 안테나는 동일한 회전 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
모든 안테나의 중심점은 바람직하게는 공통의 가상 원주에 배치되며, 그 중심점은 안테나의 회전 중심 또는 공통 중심점과 일치한다. 따라서, 안테나들 중심점은 바람직하게는 공통 중심점에 대해 동일한 반경 거리를 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 설계에서, 안테나, 특히 또한 이하에 특정되는 평면 안테나가 공동 편파되는 것이 제공될 수 있다. 공동 편파는 예를 들어, 모든 안테나가 우원형 편파, 좌원형 편파, 선형 수직 편파 또는 선형 수평 편파되는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
제안된 안테나 장치와 관련하여, 발명자들은 놀랍게도 공동 편파가 다른 일반적인 교차 편파에 비해 유리할 수 있다는 것을 인식했다. 송신 안테나로부터 수신 안테나로의 크로스토크를 줄이기 위해 통상적으로 교차 편파가 선택된다. 그러나,, 수신 안테나가 송신 안테나에 비교적 가깝게 인접해 있는 경우(예를 들어, 거리가 자유 공간 파장의 절반 이하인 경우), 수신 안테나는 송신 안테나의 근거리에 위치되다. 근거리에서 전자기파는 아직 횡단 전자기장이 아니므로, 형성된 원형 편파는 아직 근거리에 존재할 수 없다. 이러한 점에서, 교차 편파는 안테나의 아이솔레이션를 향상시키지 않는다. 그러나, 공동 편파는 반사 성분로부터의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다. 단순 반사의 경우, 예를 들어 전기적 도전성 표면에서는 원형 편파 전자기파의 회전 방향이 변경된다. 다음, 송신 안테나와 수신 안테나가 서로 공동 편파되면, (예를 들어 반대 통신 파트너의 단순 반사로 인해) 수신 안테나에 도달하는 단순 반사 성분이 수신 안테나와 관련하여 교차 편파되며, 그 결과, 반사 성분의 원치 않는 수신이 실질적으로 감소되고 그에 따라 수신 안테나는 단일 또는 홀수의 반사 지점을 갖는 전파 경로와 관련하여 송신 안테나로부터 더욱 효과적으로 격리된다.
특히, 이러한 반사 성분의 수신 억제는, 비접촉 데이터 플러그 또는 비접촉 벡터의 경우에 관련될 수 있다. 이러한 형태의 비접촉 커넥터는, 서로 대향하여 매우 근접한 위치에 있으며 예를 들어 10 cm 미만의 거리(또는 5cm 미만)에 위치된 본원에 명시된 트랜시버 장치들 중 2개를 포함할 수 있다. 송신 안테나와 수신 안테나가 장착되는 트랜시버 장치의 인쇄 회로 기판의 짧은 거리와 측면 연장 - 거리에 대해 비교적 큰 - 으로 인해, 반사 성분들은, 상기 반사 성분의 원치 않는 수신을 억제하는 것이 바람직할 수 있도록 예를 들어, 비접촉 커넥터의 경우에 높은 진폭을 가질 수 있다.
송신 안테나 및/또는 수신 안테나는 지향성 안테나로 설계될 수 있으며, 그의 주 방사 방향은 동일한 공간 방향으로 정렬되고, 바람직하게는 평행하게 정렬된다. 본 발명의 한 양태에서, 특히, 안테나는 평면 안테나로서 설계될 수 있으며, 그의 주 영역은 전술한 베이스 영역에 평행하게, 바람직하게는 전기적, 기계적으로 연결되는 전기 인쇄 회로 기판의 측면 영역에 평행하게 정렬되도록 제공될 수 있다.
하나의 바람직한 양태에서, 평면 안테나들의 주 영역은 세장형 기하학적 구조, 바람직하게는 직사각형 또는 타원형 기하학적 구조를 갖는 것이 제공될 수 있다.
삼각형 기하학적 구조(정삼각형, 즉, 세장형 삼각형이 아닌)도 제공될 수 있다. 더욱이, 모따기된 모서리, 오목부 또는 슬롯과 같이 목표한 방식으로 통합된 비대칭성을 갖는 기하학적 형상도 제공될 수 있으며, 이러한 형태의 비대칭성은 또한 세장형 형태를 갖지 않는 기본 기하학적 형상으로 제공될 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 각각의 평면 안테나는 정확하게 하나의 피드-인 지점을 갖는 것이 제공될 수 있다.
안테나는 바람직하게는 원형 편파될 수 있으며,특히 안테나가 평면 안테나로서 설계되는 경우, 각각의 경우에 평면 안테나가 정확히 하나의 피드-인 지점만을 갖는 경우에는 특히 원형 편파될 수 있다. 안테나의 기하학적 형상과 기하학적 형상에 통합된 임의의 비대칭성은 그에 따라 설계될 수 있다.
전송될 전자기파의 전기장 및 자기장 강도 벡터가 연속적으로 회전한다는 것을 의미하는 원형 편파로 인해, 통신 파트너들, 예컨대 2개의 트랜시버 장치들의 회전 각도로부터 신호 전송 강도의 독립은 예를 들어 서로에 대해 비접촉 전기 커넥터의 10cm 미만 거리에서 달성될 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 각각의 평면 안테나는 그의 주 영역이 유한하고 0이 아닌 수의 대칭축들, 바람직하게는 정확하게 2개의 대칭축 또는 정확히 3개의 대칭축들을 갖도록 설계될 수 있다. .
특히, 안테나가 원형 이외의 기하학적 구조를 갖는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 평면 안테나는 각각의 경우에 해당 평면 안테나의 대칭축들 중 가장 긴 대칭축(특히 주 영역의 세로 방향으로 정렬되거나 주 영역에 대각선으로 정렬되는 대칭축)과, 해당 평면 안테나의 기하학적 중심과 안테나의 공통 중심점들 사이로 연장되는 직선 사이에 배향 각을 형성하는 것이 제공될 수 있으며, 상기 평면 안테나들은, 모든 평면 안테나들의 배향 각들이 적어도 기본적으로 동일하고 바람직하게는 동일하도록 서로에 대해 정렬된다.
모든 안테나의 배향 각들은 예를 들어 40° 내지 50°, 바람직하게는 43° 내지 47°, 특히 바람직하게는 기본적으로 45°, 또는 정확히 45°일 수 있다.
배향이 정확히 45°가 아닌 경우(둔각, 즉 90° 및 예각, 즉 90° 미만). 서로 상이한 두 각도들은 기본적으로 주 대칭축과 각 안테나의 상기 규정된 직선 사이에 형성되는 이 지점에서 언급되어야 한다. 이 경우, 모든 안테나에 대한 "배향 각"을 결정하기 위해 항상 동일한 선택 기준을 사용해야 하며, 즉, 예를 들어, 그에 의해 모든 안테나의 경우 배향 각은, 직선과 주 대칭축들 사이의 직선로부터 시작하여, 시계 방향으로(또는 대안적으로 반시계 방향으로) 둘러싸인 각도이다. 시작점(예컨대, 직선 또는 주 대칭축)과 회전 방향(예컨대, 시계 방향 또는 반시계 방향)은, 각각의 배향 각을 정의하기 위해 모든 안테나에 대해 동일하게 선택되어야 한하다. 이 배향 각은 바람직하게는 모든 안테나에 대해 동일하거나 적어도 기본적으로 동일하다. "시계 방향"은 안테나의 공통 중심점을 기준으로 이해되어야 한다.
송신 안테나와 수신 안테나의 대칭 주축들은 서로 직교하도록 제공될 수 있다. 개별 안테나들은 바람직하게는 송신 안테나와 수신 안테나가 좁은 측면과 긴 측면을 갖는 각각의 경우에 서로 대향하여 위치되도록 배치된다.
본 발명의 한 설계에서, 안테나는 각각의 편심 오프셋 피드-인 지점을 가지며, 각각의 편심 오프셋(중심점까지의 거리 및/또는 주 영역의 위치)은 모든 안테나에서 동일하도록 제공될 수 있다.
편심 오프셋 피드-인 지점에 의해 임피던스 매칭이 가능하게 될 수 있다. 피드-인 지점은 입력 임피던스가 50Ω이 되도록 선택하는 것이 바람직하다.
각각의 안테나의 피드-인 지점은 바람직하게는 상기 안테나의 주 대칭축 상에 배치될 수 있다. 그러나, 각 안테나의 주 영역에 대한 피드-인 지점의 배열은 기본적으로 제공될 수 있으며, 특히 주 영역을 따라, 중앙 지점 또는 주 영역의 중심을 통과하고 주 대칭축에 대해 45°의 각도를 형성하는 직선상의 피드-인 지점의 위치에도 제공될 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 각각의 급전선이 각각의 평면 안테나에 용량적으로 결합되는 것이 제공될 수 있다. 따라서, 전자기파는 근거리(니어필드) 결합(바람직하게는 1차 용량성)으로 각각의 급전선으로부터 송신 안테나로 주입될 수 있고 니어필드 결합(바람직하게는 1차 용량성)으로 수신 안테나로부터 추출될 수 있다. 급전선은 특히 베이스 영역, 특히 인쇄 회로 기판을 형성하는 전기 조립체 내부에 통합될 수 있다.
각각의 개별 송신 안테나 및/또는 수신 안테나의 최적의 원형 편파를 형성하기 위해, 각각의 안테나에 할당된 급전선은 각각의 안테나의 주 영역의 대칭 주축에 기본적으로 45°각도로 배치될 수 있다. 안테나는 각각의 안테나에 용량적으로 결합될 수 있다.
바람직하게는 전자기 니어필드 결합에 기초한 전자기파의 주로 용량성 피드-인 및 피드-아웃은 특히 가요성 방식으로 피드-인 지점을 규정하기 위해 특히 바람직하다.
그러나, 주입과 추출은 기본적으로 다른 방식으로 수행될 수도 있다.
예를 들어, 전자기파는 안테나에(특히 안테나의 주 영역에) 직접 이어지는 급전선(예컨대, 인쇄 회로 기판의 마이크로스트립 선)으로부터 주입될 수 있다. 따라서, 동일한 평면에서 각 안테나에 대한 직접 갈바닉 피드-인 및 피드-아웃이 제공될 수 있다.
또한 전자기파는 안테나에(특히 안테나의 주 영역에) 직접 이어지는 관통 연결부로부터(그를 통해) 주입되며, 안테나는 다른 높이에서 연장되는 급전선에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 그러나, 관통 연결부를 통한 결합과 비교하여 위에서 설명한 용량성 결합의 한 가지 장점은 정확히 관통 연결부가 필요 없다는 점이다. 일반적으로, 인쇄 회로 기판 제조의 에칭 공정은 관통 연결부의 위치 지정보다 더 정밀하다. 따라서, 관통 연결부의 위치 설정 허용 오차의 문제는 용량성 결합에 의해 회피될 수 있다. 관통 연결부의 제조 관련 오프셋의 경우, 안테나 장치의 회전 대칭이 뒤집힐 수 있지만, 이는 제1 송신 안테나로부터 수신 안테나까지의 크로스토크 레벨이 제2 송신 안테나로부터 수신 안테나까지의 크로스토크 레벨에 대응하는지를 결정하는 데 중요할 수 있다. 따라서, 관통 연결부의 문제가 제거되면, 안테나 장치의 회전 대칭이 보다 효과적으로 보장될 수 있다. 이는 궁극적으로 송신 안테나와 수신 안테나들 사이의 아이솔레이션를 향상시킬 수 있다.
또한, 전자기파는 주 영역과 급전선에 평행하게 배치되고 주 영역과 급전선 사이의 평면에 위치되는 적어도 하나의 중간 안테나에 의해 주입될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 중간 안테나를 갖는 적층형 배열부, 예를 들어 공통 인쇄 회로 기판에서 패치 안테나 및/또는 슬롯 안테나로서 설계된 복수의 중간 안테나들의 적층형 배열부들이 제공될 수 있다. 송신 대역폭은 적층형 안테나 장치에 의해 선택적으로 추가로 증가될 수 있다.
원형 편파 전자기파를 생성하거나 수신할 수 있는 임의의 안테나 구조는 기본적으로 사용될 수 있다. 그러나, 특히 통신 파트너들의 상호 회전을 가정하지 않는 경우, 선형 편파도 기본적으로 가능하다.
임피던스 정합을 가능하게 하기 위해 급전선이 피드-인 지점 방향으로 넓어질 수 있다.
더욱 바람직한 방사 패턴, 특히 주 방사 방향을 따른 전자기파의 방향성 방사를 구현하기 위해, 금속 또는 전기적 도전성 기준 전극 구조 또는 접지판이, 원하는 주 방사 방향으로부터 멀어지는 방향의 일측, 즉, 안테나의 "하면"에 형성될 수 있다. 접지판은 예를 들어 인쇄 회로 기판의 금속화된 하면으로서 형성될 수 있으며, 그 상면에는 안테나의 주 영역이 형성된다.
본 발명의 한 바람직한 양태에서, 안테나가 패치 안테나 또는 슬롯 안테나로서 설계되는 것이 제공될 수 있다.
안테나는 바람직하게는 패치 안테나로서 설계된다. 패치 안테나는 특히 인쇄 회로 기판 위 또는 내부의 금속화 영역에 설계될 수 있다. 반대로, 슬롯 안테나는 인쇄 회로 기판의 금속화 영역의 대응 홈(indent)들과 상호보완적인 방식으로 설계될 수 있다.
패치 안테나 또는 슬롯 안테나의 사용은 단지 본 발명에 따른 안테나 장치를 구현하기 위한 바람직한 가능성 중 하나일 뿐이다. 예를 들어 혼(horn) 안테나를 사용하는 것도 가능하다.
패치 안테나 또는 슬롯 안테나는 바람직하게는 가산 및/또는 감산 층 기술의 인쇄 회로 기판 제조 공정을 통해 제조된다. 그러나, 개별 안테나는 예를 들어 딥 드로잉 또는 펀칭 및 벤딩 공정을 통해 별도로 제조될 수도 있다.
본 발명의 한 양태에서, 안테나의 각각의 주 영역이 타원형 기하학적 구조를 갖는 것이 제공될 수 있다. (다른 측면 길이 또는 정사각형을 갖는) 직사각형 기하학적 구조가 유사하게 제공될 수 있으며, 예를 들어 정확하게 한 쌍의 모따기된 모서리가 서로 대각선으로 마주보는 경우, 특히 정사각형 기하학적 구조의 경우에 제공될 수 있다.
예를 들어 삼각형 기하학적 구조, (특히 천공 또는 오목한 주변 영역, 예를 들어 정사각형 천공된 주변 영역을 갖는) 원형 기하학적 구조 또는 다른 기하학적 구조와 같은 추가 기하학적 구조도 기본적으로 제공될 수 있다.
그러나, 특히 바람직한 방사 패턴이 달성될 수 있기 때문에 타원형 기하학적 구조가 바람직하다. 특히, 바람직하게는 완전히 원형 편파된 전자기파는 이상적으로 1.0의 축방향 비를 갖는 타원형 기하학적 구조에 의해 방사될 수 있다. 타원형 기하학의 특별한 장점 중 하나는 다른 기하학적 구조에 비해 작은 면적 요구 사항과 단 하나의 단일 피드-인 지점으로 원형 편파를 생성할 수 있다는 것이다. 선형 편파 구성요소는 타원형 기하학적 구조를 통해 가능한 한 회피될 수 있으며, 이러한 이유로 타원형 기하학적 구조는 또한, 가장 에너지 효율적인 안테나 장치를 가능하게 할 수 있다.
패치 안테나의 경우, 금속화된 영역은 대응 형상(타원형, 직사각형 등)을 가질 수 있다. 슬롯 안테나의 경우, 금속화된 영역의 대응 오목부는 앞서 언급한 기하학적 구조를 가질 수 있다.
한 양태에서, 안테나 장치는 송신 안테나와 수신 안테나 주위에 배치되는 차폐 장치를 갖는 것도 제공될 수 있다.
차폐 장치는 바람직하게는 베이스 영역에 직교하는 기본적으로 관형 형태로 안테나를 둘러싸는 차폐 케이싱을 형성한다. 차폐 장치는, 특히 베이스 영역을 형성하는 전기적 조립체(예컨대, 인쇄 회로 기판)를 통해 연장되는 개별 관통 연결부로부터, 바람직하게는 균일한 배열로, 특히 바람직하게는 2개 이상의 열로, 더욱 특히 바람직하게는 서로 동일한 거리에 형성될 수 있다.
상기 차폐 장치는 바람직하게는 모든 안테나에 대해 균등하게 대칭적으로 배치된다.
안테나 장치는 전술한 차폐 장치를 갖기 때문에, 안테나 장치는 환경으로부터 차폐될 수 있고, 나아가 전자기적 아이솔레이션도 추가적으로 증가될 수 있다. 피드-인 및 피드아웃 경로를 위한 준동축 구조는 바람직하게는 차폐 장치에 의해 구현될 수 있다.
안테나 장치는 바람직하게는 전기 인쇄 회로 기판 상에 배치된다. 특히 경제적인 안테나 장치를 제공하기 위해, 인쇄 회로 기판의 기판 재료는, 예를 들어 복합 재료 FR-4(에폭시 수지의 유리 섬유로 구성된 복합 재료)일 수 있다. 대안적으로, 기판 재료는 유전 손실을 최소화하기 위해 에폭시 수지에 세라믹 입자(테플론)와 유리섬유의 복합재로 형성될 수도 있다.
응용 분야에 따라, 이는 2개의 트랜시버 장치들 사이에 설정된 송신 채널이 데이터 신호를 전송하는 전자기파의 반사로 인해 야기되는 왜곡의 영향을 받을 수 있다. 반사는 전송 중에 전자기파가 닿는 모든 물체에서 발생할 수 있다. 반사로 인해, 유용한 신호는 가시선 성분들을 통한 직접 경로뿐만 아니라, 전송의 반사 성분들에 의해 형성되는 복수의 전파 경로들을 통해 하나의 트랜시버 장치로부터 다른 트랜시버 장치로 전송된다. 이를 다중경로 전파 또는 다중경로 채널이라 한다. 다중 경로 전파로 인해, 가시선 성분은 반사 성분과 반대쪽 트랜시버 장치의 수신 안테나를 간섭하여 수신 신호가 양과 위상 측면에서 왜곡될 수 있도록 한다. 결과적으로, 수신기가 오류 없이 수신 신호를 검출하는 것이 더욱 어려워진다. 왜곡과 함께, 다중 경로 전파는 또한 수신기에 상쇄 간섭 문제를 야기하는데, 그 이유는, 가시선 성분이 그에 대해 180°시프트된 반사 성분에 의해 상쇄될 수 있고, 그에 따라 상당한 양의 파워 손실이 발생할 수 있기 때문이다.
특히, 예를 들어 이하에 기술된 비접촉식 전기 커넥터의 경우와 같이, 트랜시버 장치가 서로 매우 근접하게 반대편에 위치되는 경우(예컨대, 10cm 미만 간격) 안테나가 부착되는 전기 조립체(예컨대, 인쇄 회로 기판)의 베이스 영역에서 반사가 발생할 수 있는데, 이는 이러한 형태의 조립체가 때때로 양호한 반사체를 구성하기 때문이다. 따라서, 제1 트랜시버 장치로부터 제2 트랜시버 장치로의 전송에서, 신호가 제1 트랜시버 장치의 방향으로 반사되는 제2 트랜시버 장치에서의 가시선 성분를 통해 신호가 도달할 수 있다. 다시 한 번 제1 트랜시버 장치로 돌아가서, 신호는 그곳에서 다시 반사될 수 있으며, 최종적으로 가시선 성분과 간섭하는 제2 트랜시버 장치의 수신 안테나로 다시 반사될 수 있다.
신호 전송 품질을 향상시키기 위해, 다중 경로 전파의 영향을 가능한 한 최소화하도록 선택적으로 제공될 수 있다. 이러한 점에서, 트랜시버 장치의 신호 처리 구성요소, 특히 등화 또는 프리엠퍼시스를 위한 디지털 신호 처리 구성요소가 제공될 수 있다.
그러나, 본 발명의 한 바람직한 양태에서는, 특히 안테나 장치가 안테나 주위에 배열된 감쇠 장치를 갖는 것이 제공될 수 있다. 감쇠 장치는 바람직하게는 방사상 방향으로, 예를 들어 안테나 주위에 대칭 배열로 안테나를 둘러싼다.
위에서 언급한 신호 처리 구성요소를 반드시 사용할 필요 없이 감쇠 장치를 사용하여 채널 왜곡을 바람직하게 줄일 수 있다는 것이 명백하다. 따라서, 디지털 신호 처리 구성요소를 공급하는 데 필요한 상당한 양의 에너지가 신호 전송 시 추가로 절약될 수 있다. 비접촉식 데이터 플러그 또는 비접촉식 커넥터의 경우 무엇보다도 에너지 효율이 바람직할 수 있는데, 이는 종종 수동적이어서 그에 따라 에너지 요구 사항이 없는 접촉 생성 데이터 플러그와 경쟁하기 때문이다. 에너지 효율성은 더욱이 비접촉식 커넥터의 열 방출을 크게 단순화하여 데이터 전송 시스템으로의 통합을 단순화할 수 있다.
고주파 감쇠 재료(RF 흡수체라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 흡수 시트 형태로 사용되는 이러한 감쇠 재료는 바람직하게는 통신 파트너들 중 적어도 하나, 바람직하게는 둘 모두에, 특히 안테나 주변에 장착된다. 감쇠 장치는 방사선이 전기 조립체나 인쇄 회로 기판의 표면에 반사되는 것을 거의 또는 완전히 방지할 수 있다.
감쇠 장치는 접근 개구를 갖는 적어도 하나의 제1 감쇠 장치를 가질 수 있으며, 여기서 안테나는 접근 개구 내부에 함께 배치된다. 접근 개구의 중심축은 바람직하게는 안테나 장치의 주 방사 방향을 따라 및/또는 안테나의 공통 중심점을 통과할 수 있다.
감쇠 장치 또는 감쇠 유닛은 바람직하게는 안테나 장치의 안테나들 사이에서 연장되지 않는다. 안테나들 사이에는 감쇠 물질이 제공되지 않는 것이 바람직하다.
감쇠 장치는, 바람직하게는 베이스 영역, 특히 안테나가 형성되는 인쇄 회로 기판의 측면 영역에 배치된다. 감쇠 장치 또는 그의 구성요소들(예를 들어 감쇠 장치들)은 예를 들어 베이스 영역에 단단히 접착, 특히 접합되어 부착될 수 있으며, 추가로 또는 대안적으로 강제 끼워맞춤 및/또는 형태 끼워맞춤 부착도 제공될 수 있다.
감쇠 장치는 또한, 베이스 영역으로부터 축방향으로 이격될 수 있고, 또는 적어도 베이스 영역의 섹션에 매립될 수 있고, 즉, 예를 들어 인쇄 회로 기판의 내측에 형성될 수 있다.
이 시점에서 언급되어야 하는 것은, 감쇠 장치가 안테나 주위에 배치되는 규정이, 바람직하게는 베이스 영역 위 또는 안테나 상의 평면도를 참조하는 것으로 이해되어야 하며, 이에 따라 감쇠 장치가 안테나를 방사상으로 또는 환형 형태로 둘러싸도록 하는 것이다. 감쇠 장치가 축 방향이나 측방향으로 안테나를 덮을 필요는 전혀 없다.
한 양태에서, 감쇠 장치는 접근 개구를 갖는 제2 감쇠 장치를 갖고, 내부에 상기 안테나가 함께 배치되는 것이 제공될 수 있다. 특히, 제1 감쇠 장치와 제2 감쇠 장치는 동심원으로 배치될 수 있다.
제1 감쇠 장치와 제2 감쇠 장치는 바람직하게는 기하학적으로 및/또는 각각의 재료 조성/구조적 조성 측면에서 서로 다르다.
예를 들어, 제1 감쇠 장치 및/또는 제2 감쇠 장치와 같은 감쇠 장치 또는 감쇠 유닛의 구성요소들은 또한, 특히 흡수 시트 형태의 주로 편평한 기하학적 구조, 바람직하게는 판 형상을 가질 수 있다. 그러나, 예를 들어 피라미드 형상 배열체 또는 감쇠 장치 또는 그 구성요소의 디자인과 같은 임의의 디자인이 기본적으로 제공될 수 있다.
제1 감쇠 장치 및/또는 제2 감쇠 장치의 접근 개구는 원형 또는 정사각형 디자인을 갖는 것이 제공될 수 있다. 그러나, 기본적으로 접근 개구부에는 임의의 다각형 또는 기타 기하학적 형상이 제공될 수 있다. 선택적인 원형 편파에 대한 간섭 영향이 회전 대칭을 통해 감소될 수 있기 때문에 일반적으로 원형의 접근 개구부가 선호된다.
제1 감쇠 장치 및/또는 제2 감쇠 장치의 접근 개구 주변과 중심축을 따른 제1 감쇠 장치 및/또는 제2 감쇠 장치의 연장부는, 안테나들 중 하나의 안테나 메인 로브가 (안테나 또는 베이스 영역/인쇄 회로 기판 위 평면도에서) 주 방사 방향의 감쇠 장치로 덮이지 않도록 설계된다.
안테나에 대한 접근 개구(들)는 안테나 메인 로브를 교차하지 않고 가능한 한 작게 설계되는 것이 바람직하다. 감쇠 물질의 작은 개구부는 안테나가 바람직하게 배치되는 인쇄 회로 기판의 반사가 효과적으로 억제되는 이점을 제공한다.
본 발명의 한 양태에서, 제1 감쇠 장치 및/또는 제2 감쇠 장치의 접근 개구(예를 들어 원형 접근 개구의 반경 또는 정사각형 접근 개구의 대각선)의 가로 연장부가 안테나 장치를 통해 송신되는 전자기파의 최대 2.0 자유 공간 파장이다.
하나의 바람직한 양태에서, 제1 감쇠 장치가 제2 감쇠 장치의 접근 개구 내측에 배치되는 것이 제공될 수 있다.
제1 감쇠 장치는, 바람직하게는 기본적으로 끼워 맞춤될 수 있으며, 특히 바람직하게는 제2 감쇠 장치 내측에 끼워 맞춤될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 2개의 감쇠 장치들 사이에 에어 갭이나 다른 갭이 없다.
이러한 방식으로, 기본적으로 서로 안에 배열된 임의의 수의 감쇠 장치들, 즉 예를 들어 제2 감쇠 장치가 제1 감쇠 장치와 함께 배치되는 제3 감쇠 장치 등이 제공될 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 제2 감쇠 장치는 제1 감쇠 장치보다 중심축을 따라 더 큰 연장부를 갖는 것이 제공될 수 있다. 따라서, 제2 감쇠 장치는 제1 감쇠 장치보다 높은 것이 바람직하다. 이는 특히 제1 감쇠 장치가 제2 감쇠 장치 내측에 배치되는 경우에 바람직하며, 이는 그에 의해 전체적 구조가 제공되어, 평면도에서 감쇠 장치들 중 하나와 교차하는 안테나 로브들 없이, 송신 안테나 그룹 및 수신 안테나 그룹의 안테나 로브에 주 방사 방향으로의 연장을 위해 충분한 공간을 부여하기 때문이며, 감쇠 장치는 동시에 우수한 커버링과 그에 따른 감쇠를 제공할 수 있다.
제1 감쇠 장치 및/또는 제2 감쇠 장치는 손실 기반 흡수체("광대역 흡수체"라고도 함) 및/또는 공진 기반 흡수체("협대역 흡수체"라고도 함)를 가질 수 있다.
손실 기반 재료의 경우, 반사 감쇠는 감쇠 재료 내의 유전체 및/또는 자기 손실을 통해 달성될 수 있다. 이러한 형태의 감쇠 재료는 예를 들어 폴리우레탄으형성된 것과 같은 발포 플라스틱, 또는 탄소 분말 또는 페라이트 분말과 같은 손실 재료와 함께 제공될 수 있는 실리콘 또는 니트릴 중합체와 같은 엘라스토머이다.
따라서, 손실 기반 흡수체는, 특히 탄소 분말 또는 페라이트 분말과 같은 입상 전기적 도전성 이물질이 제공되는 발포 플라스틱 또는 엘라스토머로 제조된 유전체 캐리어 물질을 가질 수 있다.
손실 기반 흡수체는 선택적으로 축 방향으로 이어지는 층형 또는 연속 임피던스 구배를 형성할 수 있다. 다층 구조를 사용하거나 재료의 유전체 및/또는 자기 특성을 재료의 깊이로 변경하여, 자유 공간 특성 임피던스(약 377옴)를 지속적으로 감소시키는 임피던스 구배를 설정할 수 있다. 이러한 임피던스 매칭으로 인해, 재료에 닿는 전자기파는 공기 대 흡수체 경계면에서 반사되지 않는다. 대신, 이는 흡수체 안으로 유도되어 점진적으로 침투하면서, 흡수체의 유전체 또는 자기 손실로 인해 점점 감쇠된다.
기본적으로 제공될 수도 있는 피라미드형 RF 흡수체 역시 전계 특성 임피던스의 점진적인 변화 개념에 기초한다.
공진 기반 흡수체는, 특히, 폼 플라스틱 또는 엘라스토머로 제조된 유전체 캐리어 재료를 가질 수 있으며, 안테나의 주 방사 방향에서 멀어지는 그의 일측 상에는, 특히 금속 코팅 또는 금속 호일과 같은 전기적 도전성 반사 영역이 형성될 수 있다.
유사하게, 예를 들어 실리콘, 니트릴 또는 폴리우레탄을 기반으로 할 수 있는 공진 기반 감쇠 재료의 경우, 공기 대 감쇠 재료 인터페이스에서 발생하는 제1 반사 성분에 대해 180°로 위상 시프트되는 제2 반사 성분이 감쇠 재료 아래에 배치된 금속화 영역에 생성될 수 있다. 다음, 제1 반사 성분과 제2 반사 성분은 서로 상쇄될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 한 양태에서, 제2 감쇠 장치는 손실 기반 흡수 장치를 갖고, 제1 감쇠 장치는 공진 기반 흡수 장치를 갖는 것이 제공될 수 있다. 이러한 조합은, 제1 감쇠 장치가 제2 감쇠 장치 내측에 배치되는 경우에 특히 바람직하고, 제2 감쇠 장치가 제1 감쇠 장치보다 더 큰 축방향 연장부를 갖는 경우에 특히 바람직하다. 특히, 20GHz 이상, 특히 50GHz 이상의 반송파 주파수를 사용하면, 매우 얇은 공진 기반 감쇠 재료가 구현될 수 있다. 공진 기반 감쇠 재료로 구현된 제1 감쇠 장치의 결과적인 작은 축방향 연장부는 결국 안테나의 선택적 원형 편파에 바람직한 영향을 미칠 수 있는데, 그 이유는 제1 감쇠 장치가 안테나의 방사 필드에 최소한으로 영향을 미치기 때문이다.
예를 들어, 얇은 감쇠 재료 또는 얇은 디자인으로 인해 안테나 특성(예컨대, 안테나 이득 및 안테나 편파)에 거의 영향을 미치지 않는 얇은 제1 감쇠 장치(예컨대, 0.5mm ~ 2mm 두께)은 안테나 주변의 제1 링 바로 근처에 배치될 수 있다. 이는 예를 들어, 공진 기반 감쇠 재료 또는 얇은 엘라스토머 기반 광대역 감쇠 재료를 통해 가능하게 된다. 공진 기반 감쇠 재료는 보다 경제적이고 얇다는 장점을 제공한다. 그의 보다 큰 흡수 대역폭과 함께, 광대역 재료는 비직교 입사 전자기 방사도 효과적으로 흡수할 수 있다는 이점을 제공한다. 예를 들어, 광대역 폼 플라스틱 흡수체의 경우와 같이 보다 두껍고(예컨대, > 2 mm) 경제적이며 또한 직교하지 않게 입사되는 전자기 방사선을 효과적으로 흡수하는 제2 감쇠 재료 또는 제2 감쇠 장치가 안테나 주변의 제2 링에 배치될 수 있다.
감쇠 장치의 직경 또는 측면 길이는 안테나 장치를 통해 전송될 전자기파의 최대 6개의 자유 공간 파장 및 적어도 3개의 자유 공간 파장인 것이 제공될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 및 하기 설명에 따른 안테나 장치와 송신 신호 경로 및 수신 신호 경로를 갖는 트랜시버 장치에 관한 것이며, 여기서 제1 발룬의 비대칭 연결부는 송신 신호 경로에 연결되고 제2 발룬의 비대칭 연결부는 수신 신호 경로에 연결된다. 송신 신호 경로는 송신 유닛을 갖고, 수신 신호 경로는 공통 회로 장치의 구성요소일 수 있는 수신 유닛을 갖는다. 송신 유닛은는 2개의 송신 안테나의 차동 여기를 통해 전자기파를 방사하기 위해 제1 발룬을 통해 2개의 송신 안테나에 연결된다. 수신 유닛은 수신 안테나를 통해 전자기파를 수신하기 위해 제2 발룬을 통해 수신 안테나에 연결된다.
따라서, 제1 발룬의 단일 종단 연결부(즉, 비대칭 신호 전송을 위한 연결부)는 바람직하게는 송신 유닛 또는 송신기의 HF 출력에 연결되고, 제1 발룬의 차동 연결부(즉, 대칭 신호 전송을 위한 연결부)는 각각의 경우에 송신 안테나에 연결된다. 제2 발룬의 단일 종단 연결은, 바람직하게는 수신 유닛 또는 수신기의 HF 입력에 추가로 연결되고, 제2 발룬의 차동 연결부는 각각의 경우에 수신 안테나에 연결된다.
동일한 주파수 대역(대역 내 전이중)에서 서로에 대한 통신 파트너들의 왕복 회전 또는 정렬과 독립적으로 데이터의 동시 양방향 전송(전이중)에 적합한 안테나 장치를 갖는 트랜시버 장치가 바람직하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 특히 안테나의 공통 중심점을 갖는 회전 축들과 각각의 다른 통신 파트너들의 회전축이 일치하여 공통 회전 대칭 중심을 형성하도록 두 통신 파트너들이 서로에 대해 동심상으로 배치되는 경우, 안테나의 공통 중심점 주위의 두 통신 파트너들의 회전은 전송 중에 가능할 수 있다. 각 통신 파트너들은 상기 및 후술하는 것에 따른 트랜시버 장치로 구성된다.
데이터는, 제안된 트랜시버 장치를 통해, 두 통신 파트너 또는 제1 및 제2 트랜시버 장치의 방향 또는 정렬과 독립적으로 송신될 수 있으며, 동시에 안테나 장치의 간단한 기술 설계도 가능하다. 본 발명은 바람직하게는 종래의 인쇄 회로 기판 기술을 사용하여 구현될 수 있지만, 예를 들어 도파관을 사용하는 것과 같은 다른 제조 기술도 기본적으로 가능하다.
발룬 또는 밸런싱 유닛은 바람직하게는 180° 하이브리드 커플러(래트 레이스 커플러 또는 링 커플러라고도 함)로 설계될 수 있다. 그러나, 대안적으로 다른 구조, 특히 마천드(Marchand) 발룬이 제공될 수 있다. 그러나, 다른 구현 형태들도 가능하다. 예를 들어, 90° 하이브리드 커플러가 그의 제2 출력 게이트에 제공될 수 있으며, 상기 제2 출력 게이트는 제1 출력 게이트에 대해 90° 위상 시프트되고, 90°의 전기적 길이(즉, 전송될 전자기파의 자유 공간 파장의 1/4)를 갖는 라인이 연결된다. 윌킨슨 분할기가 더 제공될 수 있으며, 그의 제1 출력에는 제1 안테나 급전선이 연결되고, 그의 전기적 길이는 윌킨슨 분배기의 제2 출력에 연결된 제2 안테나 급전선의 전기 길이보다 180° 더 길다. 매직 티(magic tee)도 제공될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 하나의 양태에서, 송신 유닛 및 수신 유닛은 대역 내 전이중 통신을 가능하게 하도록 설계되는 것이 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 설계에서, 송신 유닛 및 수신 유닛은 레이더 시스템의 구성요소일 수 있다.
송신 유닛은, 바람직하게는 제1 반송파 주파수 대역으로 송신 신호를 전송하도록 설계되고, 수신 유닛은 제2 반송파 주파수 대역으로 수신 신호를 수신하도록 설계되며, 상기 제1 반송파 주파수 대역과 제2 반송파 주파수 대역은 적어도 부분적으로 스펙트럼적으로 중첩되고, 바람직하게는 완전히 스펙트럼적으로 중첩되며, 상기 수신 유닛은 송신 유닛이 송신 신호를 전송하는 동안 수신 신호를 수신하도록 설계된다.
본 발명의 일 실시예에서, 수신 유닛은 비간섭성 복조를 수행하도록 설계될 수 있다. 수신 유닛은 바람직하게는 비간섭성 복조를 수행하기 위해 포락선 검출기를 가질 수 있다.
특히 신호 전송에서 높은 데이터 속도를 달성하는 것이 목표인 경우, 통상적으로 균일한 전송 방법이 선호된다. 그러나, 본 발명자들은 상당히 감소된 전력 소비로 인해 여기서는 비간섭성 복조 방법이 보다 적합할 수 있다는 점을 인식했다. 높은 데이터 속도를 동시에 유지하기 위해, 위에서 제안되고 본 발명에 따른 안테나 장치의 높은 감쇠 특성으로 인해 바람직하게 사용 가능한 대역 내 전이중 송신이 사용될 수 있다. 높은 감쇠 특성은 제1 감쇠 장치와 선택적으로 추가로 제2 감쇠 장치에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 송신 유닛은 신호 전송을 위한 반송파 주파수를 생성하기 위해 프리휠링 전압 제어 발진기를 갖는 것이 추가로 제공될 수 있다.
프리휠링 발진기를 사용하면, 트랜시버 장치의 단순한 전력 절약 설계가 가능하다. 특히, 설치 공간과 전력이 필요한 복잡한 위상 고정 루프를 생략할 수 있다. 트랜시버 장치의 수신 신호 경로는 발진기 없이도 대응할 수 있으며, 이는 특히 수신 신호 경로가 비간섭성 복조를 수행하고 해당 포락선 검출기를 갖는 경우 전력 및 설치 공간을 재차 절약한다.
트랜시버 장치를 더욱 단순화하기 위해 2단, 양측파대 진폭 변조만을 사용하도록 제공될 수 있다. 특히, 직교 진폭 변조와 같은 복잡한 변조 방법을 생략할 수 있다.
송신 유닛의 최대 송신 전력은 바람직하게는 30dBm 미만, 바람직하게는 27dBm 미만, 특히 바람직하게는 20dBm 미만, 매우 특히 바람직하게는 10dBm 미만, 더욱 바람직하게는 2dBm 미만일 수 있다.
전송 파워는, 예를 들어 송신 신호 경로의 송신 신호 최종 단계 증폭기의 동작점 설정을 통해 설정될 수 있다.
트랜시버 장치의 송신 유닛은 제1 신호 처리 구성요소(보다 정확하게는 송신 신호 처리 구성요소)를 포함할 수 있다. 이 송신 신호 처리 구성요소는, 송신 기저대역 신호를 반송파 주파수 범위로 변환하는 업컨버터를 포함할 수 있다. 업컨버터를 위한 국부 발진기 신호는 송신 신호 처리 구성요소의 발진기 회로에 의해 제공될 수 있다. 송신 신호 처리 구성요소는, 송신 신호 처리 구성요소의 고주파 출력(간략히 HF 출력)에 연결되는 송신 신호 최종단 증폭기를 더 포함할 수 있다. 송신 신호 처리 구성요소는, 선택적으로, 예를 들어, 송신 신호 최종 스테이지 증폭기의 출력과 송신 신호 처리 구성요소의 HF 출력 사이에 연결되는 대역 통과 필터와 같은 송신 필터를 포함할 수 있다..
수신 유닛은 제2 신호 처리 구성요소(보다 정확하게는 수신 신호 처리 구성요소)를 포함할 수 있다. 이러한 수신 신호 처리 구성요소는, 대역 통과 필터로 구현될 수 있는 고주파 입력(간단히 HF 입력)의 수신 필터를 포함할 수 있다. 수신 신호 처리 구성요소는, 수신 신호 처리 구성요소의 고주파 입력에 연결될 수 있는 저잡음 전치 증폭기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 저잡음 전치 증폭기는 수신 필터의 출력에 연결된다. 수신 신호 처리 구성요소는 수신 신호를 반송파 주파수 범위로부터 기저대역 또는 중간 주파수로 변환할 수 있는 다운컨버터를 더 포함할 수 있다. 이 다운컨버터는 포락선 검출기로서 구현될 수 있고, 또는 수신 신호 처리 구성요소의 선택적인 국부 발진기 회로에 의해 국부 발진기 신호가 공급될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 송신 신호 처리 구성요소는 물론 수신 신호 처리 구성요소도 디지털 신호 처리를 위한 장치를 포함하지 않으며, 특히 무선 채널 추정, 송신 신호의 디지털 프리엠퍼시스 또는 수신 신호의 등화를 위한 장치를 포함하지 않는다. 이는 트랜시버 장치의 소비 전력을 절약할 수 있다.
특히, 데이터 전송을 위해 10GHz 이상, 바람직하게는 30GHz 이상, 특히 바람직하게는 60GHz 이상의 반송파 주파수가 제공될 수 있다. 송신 유닛의 전압 제어 발진기는 바람직하게는 위에서 언급된 반송파 주파수에서 캐리어 발진을 생성하도록 설계될 수 있다.
제1 트랜시버 장치와 제2 트랜시버 장치가 서로 반대편에 배치되고, 이들 사이의 거리가 10 cm 미만이고 50 GHz 초과의 반송파 주파수가 제공되는 비접촉식 전기 커넥터의 예시적인 일 실시예에서, 최대 송신 전력은 0dBm 미만이 바람직하다. 제1 및 제2 트랜시버 장치는 바람직하게는 대역 내 전이중 통신을 통해 연결된다.
안테나의 크기는 일반적으로 사용되는 동작 파장에 따라 조정된다. 앞서 언급한 상대적으로 높은 반송파 주파수의 한 가지 특별한 이점은 신호 전송의 관련 높은 데이터 속도와 함께 전자기파의 작은 파장에서도 찾을 수 있으므로, 이에 따라 안테나와 관련 구조가 작게 설계될 수 있으며, 그에 따라 본 발명은 이하에 제안된 바와 같이 작은 공간 요구사항을 갖는 비접촉식 커넥터를 구현하기 위해 바람직하게 적합할 수 있다.
특히 대응하는 높은 반송파 주파수가 선택되면, 신호 전송의 데이터 속도는 0.2Gbit/s보다 클 수 있으며, 바람직하게는 0.5Gbit/s보다 크고, 특히 바람직하게는 1.0Gbit/s보다 클 수 있다.
본 발명은 또한, 트랜시버 장치들의 각 회로 장치들 사이에 무선 신호 전송을 제공하기 위해, 특히 트랜시버 장치들 간의 대역 내 전이중 통신 채널을 제공하기 위해, 각각의 경우에 상기 및 이하의 설명에 따른 제1 트랜시버 장치 및 제2 트랜시버 장치를 갖는 통신 시스템에 관한 것이다. .
컴팩트하고 에너지 효율적인 대역 내 전이중 통신 시스템은, 각 통신 파트너의 서로 분리(아이솔레이션)된 송신 및 수신 안테나가 바람직하게 제공될 수 있으며, 상기 시스템은 제한된 설치 공간에서 매우 짧은 거리에 걸쳐 기계적 회전을 통해 매우 빠른 데이터 전송을 가능하게 한다. .
본 발명에 따른 통신 시스템은, 바람직하게는 슬라이딩 접점을 대체하여, 서로에 대해 이동 가능하게 배열된 전기 장치들 사이의 무선 송신에 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 제안된 통신 시스템은, 2개의 통신 파트너들, 즉 제1 트랜시버 장치와 제2 트랜시버 장치가 동작 시 서로에 대해 가변적이거나 미지의 회전 각도를 갖는 경우에 바람직할 수 있으며, 이에 따라 송신 안테나와 수신 안테나는 항시 규정된 방식으로 서로 정렬할 수 없도록 한다.
본 발명에 따른 통신 시스템은 특히 모터, 회전 기계 또는 선형 액츄에이터와 함께 사용하기에 적합할 수 있다. 가능한 응용 분야는 에너지 기술(예컨대, 풍력 터빈 및 발전기) 및 차량 기술(특히 전기 모터, 발전기, 좌석, 사이드 미러 또는 자동차 도어와 같은 조정 가능한 기구)과 관련된다. 본 발명은 또한, 특히 밀봉된 시스템이 제공되는 경우, 관절식 조인트 분야, 의료 기술 또는 일반적 산업 분야의 로봇 공학에 사용하기에 특히 바람직하게 적합하다.
하나의 바람직한 양태에서, 2개의 트랜시버 장치들은, 무선 신호 전송을 위해 서로 최대 10cm 이격되고, 바람직하게는 서로 최대 5cm 이격되고, 특히 바람직하게는 서로 최대 2cm 이격되고, 특히 더욱 바람직하게는 서로 최대 1cm 이격되고, 더욱 더 바람직하게는 서로 최대 0.5cm 이격되고, 예를 들어 서로 1.0mm 내지 3.0cm 사이 이격되어 배치되는 것이 제공될 수 있다.
트랜시버 장치들 사이의 거리는, 제1 트랜시버 장치의 송신 안테나 그룹의 공통 중심점과 제2 트랜시버 장치의 수신 안테나 그룹의 공통 중심점들 사이의 최단 거리로서 정의될 수 있다.
따라서 비교적 짧은 거리의 송신을 위해 안테나를 사용하는 것이 제안된다. 이는, 예를 들어 도파관의 사용을 통해 인접한 도체들 사이의 교차 결합에 기초한 시스템이 일반적으로 짧은 송신 거리에 사용되는 공지된 기술 접근 방식과는 대조적이다. 반대로, 안테나들은 선 전도된 전자기파를 자유 공간파로 변환하거나 그 반대로 변환하는 파형 변환기(컨버터)이다. 따라서, 일반적으로 매우 짧은 거리의 비접촉 데이터 전송에는 적합하지 않다. 그러나, 제안된 안테나 장치를 통해 이러한 단점을 극복할 수 있으며, 그 결과 낮은 전력 소모와 높은 전자기파 적합성을 갖춘 경제적이고 작은 시스템을 구현할 수 있다. 안테나 장치의 고유한 감쇠 특성과 대역 내 전이중 동작의 관련 가능성으로 인해 신호 전송에서 높은 데이터 속도를 더욱 달성할 수 있다.
본 발명은 기본적으로 근거리(니어필드)에서의 사용 또는 단거리에 걸친 무선 송신에 특히 바람직하게 적합하다. 그러나, 본 발명은 일반적으로 원거리 송신이나 위에 명시된 것보다 더 긴 거리를 통한 송신에도 적합할 수 있다. 따라서, 2개의 트랜시버 장치들 사이의 거리는 기본적으로 임의적일 수 있으며, 예를 들어 10cm보다 훨씬 더 클 수 있고, 예를 들어 20cm 내지 100cm 또는 그 이상일 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 양태에서, 2개의 트랜시버 장치는 공통 회전축 주위로 서로에 대해 회전 가능한 것이 제공될 수 있다.
따라서, 각각의 안테나 장치의 중심점 또는 각각의 안테나 장치의 안테나들의 공통 중심점은 바람직하게는 서로 동축으로 배치되고 공통 회전축과 일치한다.
2개의 트랜시버 장치는 예를 들어 덕트를 따라, 특히 안테나의 주 방사 방향 또는 그 반대 방향으로 서로에 대해 병진 이동 가능한 것도 제공될 수 있다.
하나의 바람직한 양태에서, 통신 시스템은 제1 트랜시버 장치가 배치되는 비접촉 전기 커넥터, 및 커넥터에 기계적으로 연결 가능하고 제2 트랜시버 장치가 배치되는 비접촉 전기적 정합 커넥터를 갖는 것이 제공될 수 있다.
따라서, (특히 전기 접점과 관련된) 비접촉 커넥터 또는 무선 커넥터, 즉 무선 인터페이스를 갖는 커넥터가 제공될 수 있다. 각각의 트랜시버 장치는 선택적으로 커넥터 또는 짝을 이루는 커넥터에 밀봉된 방식으로 수용될 수 있다.
커넥터 및 짝을 이루는 커넥터는, 바람직하게는 완전히 비접촉식, 즉 기계적 및 전기적으로 비접촉식으로 설계될 수 있으며, 이에 따라 커넥터와 이와 짝을 이루는 커넥터는 서로 접촉하지 않는다. 따라서, 커넥터와 이와 짝을 이루는 커넥터는 전기적 및/또는 기계적으로 서로 분리되도록 설계할 수 있다.
기존의 접점 생성 커넥터와 달리, 전기적 및 선택적으로 기계적으로 비접촉식 커넥터는, 시간이 지남에 따라 도체 접점의 기계적 마모를 초래하는 플러그인 절차가 필요하지 않기 때문에, 마모가 거의 없는 이점을 제공한다. 비접촉식 데이터 플러그 또는 커넥터의 다른 장점은, 커넥터들 및 이와 짝을 이루는 커넥터들이 동작 중에 서로에 대해 움직일 수 있다는 것이다(이것이 응용 분야 내에서 제공되는 경우). 따라서, 특히 마모에 영향을 받는 슬라이딩 접점이나 이와 함께 이동하여 기계적 응력에 노출되는 케이블의 사용을 피할 수 있다.
커넥터와 상대 커넥터는 서로 잠글 수 있다. 커넥터는 적어도 하나의 제1 잠금 수단을 가질 수 있고 짝을 이루는 상대 커넥터는 제1 잠금 수단에 대응하는 제2 잠금 수단을 가질 수 있다. 잠금 수단은 예를 들어 로킹 캐치, 스냅 후크, 스프링 클립, 로킹 리세스, 암형 리세스 또는 기타 잠금 시설로 설계될 수 있다. 닫힌 플러그인 연결을 고정하는 잠금 레버 또는 기타 고정 장치도 제공될 수 있다. 잠금은 바람직하게는 커넥터와 상대 커넥터가, 잠금 후에도 서로에 대해 적어도 하나의 자유도로 - 선택적으로 정의된 한계 내에서 - 예를 들어 안테나의 삽입 방향으로 병진 이동 하거나 또는 주 방사 방향을 따라 또는 위에서 이미 언급한 회전축 주위로 회전식으로 여전히 움직일 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.
커넥터는 바람직하게는 짝을 이루는 커넥터에 대해 적어도 일부 영역에서(특히 연결된 상태에서도) 회전 가능 및/또는 이동 가능하다.
본 발명은 또한 상기 및 후술되는 설명에 따른 제1 액츄에이터 요소, 제2 액츄에이터 요소 및 통신 시스템을 갖는 액츄에이터 장치, 특히 산업용 로봇 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 트랜시버 장치는 제1 액츄에이터 요소 상에 배치되고 제2 트랜시버 장치는 2개의 액츄에이터 요소들 사이의 무선 신호 전송을 가능하게 하기 위해 제2 액츄에이터 요소 상에 배치된다.
동일하거나 적어도 중첩하는 주파수 대역(대역 내 전이중)에서의 비접촉식 양방향 데이터 전송(전이중)이, 바람직하게는 액츄에이터 장치, 특히 다축 산업용 로봇 시스템에 대해 제공될 수 있으며, 통신 파트너들의 왕복 회전과 독립적으로 통신이 가능해질 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 적어도 다음의 방법 단계들을 갖는 트랜시버 장치, 특히 고주파 트랜시버 장치의 안테나 장치를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다:
- 각각의 경우에 제1 발룬의 대칭 연결부에 연결되는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나로 구성되는 송신 안테나 그룹을 제공하는 단계;
- 각각의 경우에 제2 발룬의 대칭 연결부에 연결되는 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나로 구성되는 수신 안테나 그룹을 제공하는 단계;
- 상기 제1 발룬의 비대칭 연결부을 통해 제1 발룬에 연결된 트랜시버 장치의 송신 신호 경로를 통해 송신 안테나 그룹을 동작시키는 단계;
- 송신 신호 경로로부터 독립적이고 상기 제2 발룬의 비대칭 연결을 통해 제2 발룬에 연결된 트랜시버 장치의 수신 신호 경로를 통해 수신 안테나 그룹을 동작시키는 단계들을 포함하고,
상기 제1 송신 안테나, 제 2 송신 안테나, 제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나는, 송신 안테나 그룹과 수신 안테나 그룹 사이의 크로스토크가 적어도 그들의 각 안테나들의 차동 연결에 의해 감소되도록 서로에 대한 공간적 위치에 배치된다.
송신 안테나와 수신 안테나의 차동 동작은 발룬의 비대칭 연결에 대한 조정이 개별 안테나의 조정에 비해 상당히 향상되는 이점을 제공한다. 개선된 조정으로 인해, 통신 파트너들 간 송신 채널의 주파수 응답이 더욱 균일해지고 채널 왜곡이 감소된다. 채널 왜곡이 감소되면, 궁극적으로 심볼간 간섭이 줄어들고 결과적으로 보다 높은 데이터 속도가 가능해진다.
본 발명의 요지 중 하나와 관련하여 설명된 특징, 즉 안테나 장치, 트랜시버 장치, 통신 시스템, 액츄에이터 장치 또는 방법을 포함하는 특징은 또한 본 발명의 다른 요지에 대해 바람직하게 구현될 수 있다. 본 발명의 요지 중 하나와 관련하여 언급된 이점은 본 발명의 다른 요지도 관련되는 것으로 유사하게 이해될 수 있다.
또한, "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는"과 같은 용어는 다른 특징이나 단계를 배제하지 않는다는 점에 유의해야 하다. 또한, 단일 단계 또는 특징을 지칭하는 "하나(a/one)" 또는 "그(the)"와 같은 용어는 복수의 특징 또는 단계를 배제하지 않으며, 그 반대도 마찬가지이다.
그러나, 본 발명의 순수한 실시예에서, "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는"이라는 용어와 함께 본 발명에 도입된 특징들이 철저하게 나열되는 것이 또한 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 하나 이상의 특징 목록은 예를 들어 각 청구범위에 대해 각각의 경우에 고려되는 완전한 것으로 간주될 수 있다. 본 발명은 예를 들어 청구항 1에 명시된 특징들로만 구성될 수 있다.
"제1" 또는 "제2" 등과 같은 표시는 주로 각 장치 특징 또는 방법 특징의 구별성을 근거로 사용되며 특징이 반드시 상호 의존적이거나 서로 관련된 하나의 특징과 관련되어 있음을 나타내려는 의도는 아니라는 점을 이해해야 한다.
본원에 설명된 값 및 파라미터는 또한 ±10% 이하, 바람직하게는 ±5% 이하, 더욱 바람직하게는 ±1% 이하, 아주 특히 바람직하게는 ±0.1% 이하의 편차 또는 변동을 포함한다는 것이 추가로 강조된다. 실제로, 본 발명의 구현에서 이러한 편차가 제외되지 않는 한, 각각 지정된 값 또는 파라미터. 초기 값과 최종 값을 통한 범위 표시는 또한 각각 지정된 범위, 특히 초기 값과 최종 값 및 각각의 평균 값에 포함되는 모든 값과 분수를 포함한다.
별도의 발명도 전체적인 발명 개념의 틀 내에서 이하에 기술될 것이다. 본 출원인은 이하에 개시된 요지를 별도로 청구할 권리를 명시적으로 보유한다.
별도의 발명은 안테나 장치를 위한 감쇠 장치에 관한 것으로, 감쇠 장치는 안테나 장치의 하나 이상의 안테나 주위에, 바람직하게는 안테나가 연결되는 베이스 영역(예컨대, 인쇄 회로 기판의 측면 영역)에 배열 가능하다. 감쇠 장치는, 상기 안테나가 공동으로 배치될 수 있는 접근 개구를 갖는 적어도 하나의 제1 감쇠 장치를 가지며, 접근 개구의 중심 축은 안테나 장치의 주 방사 방향을 따라 및/또는 안테나들의 공통 중심점을 통해 연장된다.
별도의 발명은 또한, 하나 이상의 안테나, 바람직하게는 베이스 영역을 갖는 안테나 장치 및 전술한 감쇠 장치에 관한 것이다.
이하의 특허청구범위, 특히 청구항 14 내지 19의 특징, 그리고 안테나 장치, 감쇠 장치 및 추가 주제와 관련하여 본 발명에 개시된 특징 및 장점은 별도의 발명의 바람직한 실시예 및 변형예로서 이해되어야 하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 상세히 설명한다.
각각의 경우의 도면은 본 발명의 개별 특징들이 서로 결합되어 제시된 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다. 하나의 예시적인 실시예의 특징은 또한 동일한 예시적인 실시예의 다른 특징과 별도로 구현 가능하며, 이에 따라 통상의 지식을 가진자는 다른 예시적인 실시예의 특징과 쉽게 결합하여 추가로 적절한 조합 및 하위 조합을 형성할 수 있다.
기능적으로 동일한 요소는 도면에서 동일한 참조 기호로 표시된다.
개략도에서,
도 1은, 타원형 패치 안테나를 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치의 평면도를 도시한다.
도 2는, 정사각형 기하학적 구조와 서로 대각선으로 마주보는 2개의 모따기된 모서리를 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치에 사용하기 위한 추가 패치 안테나일례를 도시한다.
도 3은, 정사각형 기하학적 구조와 중앙의 슬롯 형상 오목부를 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치에 사용하기 위한 추가 패치 안테나의 예를 도시한다.
도 4는, 둥근 형상과 정사각형 형상으로 펀칭되거나 오목한 2개의 주변 영역을 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치에 사용하기 위한 추가 패치 안테나의 예를 도시한다.
도 5는, 삼각형 기하학적 구조를 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치에 사용하기 위한 추가 패치 안테나의 예를 도시한다.
도 6은, 직사각형의 세장형 기하학적 구조를 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치에 사용하기 위한 추가 패치 안테나의 예를 도시한다.
도 7은, 니어필드 결합 또는 용량성 결합을 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치의 단면도를 도시한다.
도 8은, 도 7의 안테나 장치의 평면도를 도시한다.
도 9는, 관통 연결부에 의해 직접 결합되는 본 발명에 따른 안테나 장치의 단면도를 도시한다.
도 10은, 마이크로스트립 라인에 의한 직접 결합을 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치의 단면도를 도시한다.
도 11은, 슬롯 안테나로서 설계된 중간 안테나를 통해 결합된 본 발명에 따른 안테나 장치의 단면도를 도시한다.
도 12는, 관통 연결부들로 구성된 원주 방향 차폐 장치를 갖는 본 발명에 따른 안테나 장치의 평면도를 도시한다.
도 13은, 본 발명에 따른 트랜시버 장치를 도시한다.
도 14는, 전기 커넥터와 전기적 상대 커넥터를 갖는 본 발명에 따른 통신 시스템을 도시한다.
도 15는, 통신 파트너가 서로에 대해 회전되도록 배열된 본 발명에 따른 추가 통신 시스템을 도시한다.
도 16은, 본 발명에 따른 통신 시스템의 전송 특성 및 아이솔레이션 특성의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도 17은, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 액츄에이터 장치를 도시한다.
도 18은, 제1 변형예에 따른 각각의 감쇠 장치를 갖는 2개의 통신 파트너들을 갖는 본 발명에 따른 추가 통신 시스템을 도시한다.
도 19는, 제2 변형예에 따른 감쇠 장치를 갖는 본 발명에 따른 추가 트랜시버 장치의 사시도를 도시한다.
도 20은, 본 발명에 따른 추가 통신 시스템에서 도 19에 도시된 트랜시버 장치들 중 2개를 도시한다.
도 1은, 전이중 통신 채널 내에서 사용하기 위한 본 발명에 따른 안테나 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 안테나 장치(1)는 제1 평면 송신 안테나(2)와 제2 평면 송신 안테나(3)르 형성된 송신 안테나 그룹, 및 제1 평면 송신 안테나(4)와, 제1 평면 송신 안테나(4)와 함께 수신 안테나 그룹을 형성하는, 동일한 설계의 제1 제2 평면 수신 안테나(5)를 갖는다.
모든 송신 안테나들(2, 3)는 예시적인 실시예에서 동일한 설계를 가질 수 있다. 수신 안테나들(4, 5)은 또한 바람직하게는 송신 안테나들(2, 3)와과동일한 설계일 수 있으며, 즉, 특히 안테나들(2, 3, 4, 5)의 기하학적 구조, 재료 및 피드-인 지점은 각각의 경우에 동일할 수 있다.
송신 안테나들(2, 3) 및 수신 안테나들(4, 5)은, 공통 중심점 주위 또는 공통 회전 중심(Z) 주위에 공통 베이스 영역(7)에 평행한 각각의 주 영역(6)과 함께 배치된다. 베이스 영역(7)은, 바람직하게는 안테나들(2, 3, 4, 5)를 갖는 전기 조립체에 형성된다. 베이스 영역(7)은 특히, 전기 인쇄 회로 기판(8)의 상부 층 또는 하부 층과 같은 외측 금속화 영역일 수 있다. 회전 중심(Z)은 바람직하게는 2개의 송신 안테나들(2, 3) 사이의 중앙에 형성되고, 예시적인 실시예에서는 또한 2개의 수신 안테나들(4, 5) 사이의 중앙에 형성되나, 이는 제한적인 것으로 이해되어서는 안된다. 예시적인 실시예에서, 모든 안테나들(2, 3, 4, 5)은 공통의 가상 원주(K) 상에 그들의 중심점(M)에 따라 배치되며, 그 중심점은 회전 중심(Z)과 일치한다.
송신 안테나들(2, 3)은 회전 중심(Z) 주위로 서로에 대해 180°회전되어 배치된다. 수신 안테나들(4, 5)도 이에 따라 서로에 대해 180°회전되며, 수신 안테나들(4, 5)은 또한, 원주(K)를 따라 인접한 송신 안테나들(2, 3)에 대해 90°회전되어 배치된다. 상기 안테나들(2, 3, 4, 5)은 회전 중심(Z)을 중심으로 각각의 경우에 동일한 방향으로 회전하고, 예시적인 실시예에서는 시계 방향으로 회전하며, 이는 특히 안테나들(2, 3, 4, 5)의 피드-인 지점(9)의 위치를 기준으로 도 1에서 명확하게 인식할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 안테나들(2, 3, 4, 5)의 회전은 또한, 용량 결합 급전선에서와 같이, 도 8도 참조하면, 안테나들(2, 3, 4, 5)의 유사하게 회전된 급전선들에 기초하여 인식될 수 있다.
제1 수신 안테나(4)는 2개의 송신 안테나들(2, 3)에 대해 동일한 중심 대 중심 거리(D)를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 제2 수신 안테나(5)는 또한, 2개의 송신 안테나(2)에 대해 동일한 중심 대 중심 거리(D)를 가지며, 상기 제2 수신 안테나(5)의 중심 대 중심 거리(D)는 제1 수신 안테나(4)의 그것과 동일하다. 이에 대한 전체적인 결과는 도 1에 도시된 기하학적 배열이다.
원주(K)를 따라 인접한 수신 안테나들(4, 5)과 송신 안테나들(2, 3) 사이의 중심 대 중심 거리(D)는 전송될 전자기파의 파장(λ)의 절반보다 작은 것이 바람직하며, 2개의 송신 안테나들(2, 3)과 2개의 수신 안테나들(4, 5) 사이의 거리는 정확히 전송될 전자기파의 파장(λ)의 절반에 해당하거나 유사하게 파장(λ)의 절반미만이다.
수신 안테나들(4, 5) 및 송신 안테나들(2, 3)은 더욱 바람직하게는, 그들의 각각의 대칭 주축(H)이 기본적으로 또는 바람직하게는 정확히 45°의 배향 각(α)을 형성하는 방식으로 서로에 대해 배치된다. 원주(K)를 따라 인접한 안테나들(2, 3, 4, 5)의 대칭 주축(H)은 도시된 바와 같이 서로 직교하여 정렬된다. 그러나, 중요한 것은 실제 배향 각(α)이 아니라 모든 안테나에 대해 동일하다는 사실이다.
모든 안테나들(2, 3, 4, 5)의 동일한 배향 각 ? 및/또는 공통 가상 원주(K)에 중심점(M)이 있는 모든 안테나들(2, 3, 4, 5)의 배열로 인해 송신 안테나 그룹과 수신 안테나 그룹은 각각의 안테나들(2, 3, 4, 5)의 차동 연결을 통해 적어도 감소될 수 있다.
안테나들(2, 3, 4, 5)은 각각의 편심 오프셋 피드-인 지점(9)을 가지며, 각각의 편심 오프셋(d)은 모든 안테나들(2, 3, 4, 5)에 대해 동일하다. 피드-인 지점(9)은 바람직하게는 대칭의 주축(H) 상에 위치되지만, 이것이 반드시 필요한 것은 아니다. 피드-인 지점(9)은 일반적으로 50Ω의 입력 임피던스와 일치한다. 이에 따라 복수의 가능한 피드-인 지점들(9)이 각각의 안테나들(2, 3, 4, 5)의 주 영역(6)에도 존재할 수 있으며, 이러한 이유로 예시적인 실시예에 표시된 피드-인 지점(9)은 단지 예시적으로만 이해되어야 한다. 기본적으로 동시에 복수의 피드-인 지점(9)을 사용하도록 제공될 수도 있지만, 일반적으로 안테나들(2, 3, 4, 5)당 하나의 단일 피드-인 지점이면 충분하다.
도시된 안테나 장치(1)는 송신 안테나 그룹의 송신 안테나들(2, 3)이 180° 위상 시프트된 신호로 여기되는 경우 송신기와 수신기 사이에 매우 효과적인 아이솔레이션를 가능하게 하며, 특히 수신된 전자기파가 마찬가지로 수신 안테나 그룹의 수신 안테나들(4, 5)에 의해 차동 평가될 경우 반드시 그와 같이 될 필요는 없다. 그럼에도 불구하고, 안테나 장치(1)는 기술적으로 간단한 수단, 예를 들어 간단한 인쇄 회로 기판 기술을 사용하여 설계될 수 있다.
안테나들(2, 3, 4, 5)은 대부분의 예시적인 실시예에서와 같이 패치 안테나로 설계되는 것이 바람직하다. 패치 안테나는, 특히 인쇄 회로 기판(8) 위 또는 내측의 전기적 도전성 영역 또는 금속화 영역으로서 설계될 수 있다. 대안적으로, 상보적인 구성이 제공될 수도 있으며, 그에 따라 안테나들(2, 3, 4, 5)이 슬롯 안테나로서 설계되고 금속화된 영역, 예를 들어 인쇄 회로 기판(8)의 금속화된 영역에 대응하는 오목부(10)를 갖는다(예를 들어, 도 3 및 도 11 참조).
안테나들(2, 3, 4, 5)의 각각의 주 영역(6)은 특히 바람직하게는 도 1 및 다음의 도면들 중 일부에 도시된 바와 같이 타원형 기하학적 구조를 갖는다. 이에 따라 전자기파의 특히 순수한 원형 편파가 생성될 수 있으며, 예를 들어 도 1에 도시된 안테나 장치(1)에서는 시계 방향 원형 편파가 생성될 수 있다(대안적으로, 각각의 경우에 90°로 회전되는 안테나들 2, 3, 4, 5의 장치의 경우 반시계 방향 원형 편파도 생성될 수 있다). 그러나, 대안적으로, 안테나들(2, 3, 4, 5)의 다른 기하학적 형상이 제공될 수도 있으며, 그들 중 일부가 도 2 내지 도 6에 예시적으로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 정확히 한 쌍의 펀칭 아웃되거나 오목한 모서리가 서로 대각선으로 반대편에 위치되는 정사각형 형상이 제공될 수 있다. 이 경우, 피드-인 지점(9)은 바람직하게는 대칭 주축(H)에 위치되지 않고, 대신 대칭 주축(H)에 대해 45°회전되고 안테나들(2, 3, 4, 5)의 중심점(M)을 통과하는 직선에 위치된다.
또 다른 대안적 안테나들(2, 3, 4, 5)이 도 3에 도시되어 있으며, 이는 전기적 도전성 주 영역(6) 내 중앙에 슬롯 형상의 대각선으로 배열된 오목부(10)를 갖는다. 피드-인 지점(9)은 결국 대칭 주축(H)에 대해 45°로 정렬되고 안테나들(2, 3, 4, 5)의 중심점(M)을 통과하는 직선 상에 배치되는 것이 바람직하다.
추가적인 대안적 안테나 형상이 도 4에 도시된다. 안테나들(2, 3, 4, 5)은 원형으로 설계되었으며 서로 대각선으로 반대편에 위치한 정확히 한 쌍의 정사각형, 천공 또는 오목한 섹션들을 갖는다. 피드-인 지점(9)은 대칭 주축(H)에 대해 45°기울어진 직선상에 배치되고 중심점(M)을 통과한다.
삼각형 기하학적 구조를 갖는 안테나들(2, 3, 4, 5)이 도 5에 추가 예로서 도시되어 있으며, 여기서 피드-인 지점(9)은 주 대칭축(H)에서 편심 오프셋되어 있다.
도 6은 마지막으로 안테나들(2, 3, 4, 5)의 종방향 직사각형 단면을 도시하며, 여기서 피드-인 지점(9)은 주 대칭축(H)에 배치된다.
이미 언급한 바와 같이, 추가 피드-인 지점(9)이 제공될 수 있으며, 예를 들어 도 2에, 안테나들(2, 3, 4, 5)의 중심점 위로 미러형으로 도시된 직선을 따라 추가 피드-인 지점(9)이 제공될 수 있고, 또는 도 3, 4, 6에서 각각의 경우에 최대 4개의 피드-인 지점들(9)이 제공될 수 있다.
전술한 안테나들(2, 3, 4, 5)의 각각은, 각각의 슬롯 안테나로서 상보적으로 설계될 수도 있다.
각각의 안테나들(2, 3, 4, 5)에 전자기파를 주입하고 추출하기 위한 다양한 변형에들이 가능하다. 바람직한 주입 및 추출 기술은 도 7 및 8에 도시되어 있다. 도 7의 단면도에 도시된 바와 같이, 전자기파는 바람직하게는 각각의 급전선(11)으로부터 송신 안테나들(2, 3)로 주로 용량적으로 주입되고, 수신 안테나들(4, 5)로 부터 주로 용량적으로 추출된다. 따라서, 피드-인 지점(9)은 도 8의 가상 지점일 뿐이다. 용량성 주입의 경우, 안테나들(2, 3, 4, 5)의 회전은 기본적으로 인입 급전선(11)의 각도에 의해 쉽게 인식될 수 있다. 궁극적으로, 인입 급전선(11)의 각도는 기본적으로 안테나들(2, 3, 4, 5)의 편파에 영향을 미친다. 예를 들어 도 8에 도시된 안테나들(2,3,4,5)에 대해, 이는 주축(H)에 대해 45°에 도달하는 급전선으로 인해 우원형 편파로 된다. 안테나 주 영역(6)이, 이 주 영역(6)에 대해 수직이고 주 영역의 중심점을 통과하는 가상 축 주위로 90°회전된 경우, 이는 안테나들(2, 3, 4, 5)의 좌 원형 편파로 된다.
바람직한 임피던스 매칭을 위해, 급전선(11)은 각각의 안테나들(2, 3, 4, 5)의 중심점(M) 방향으로 연속적으로 넓어지도록 할 수 있다(도 8 참조).
하나 이상의 중간 안테나(12)에 의해 각각의 안테나들(2, 3, 4, 5)로의 주입 및 추출을 위한 적층된 구성은, 이 구성의 대역폭을 더욱 증가시킬 수 있다. 중간 안테나(12)의 주 영역(6)은 안테나들(2, 3, 4, 5)에 비해 확대되는 것이 바람직하다. 복수의 중간 안테나(12)가 제공되는 한, 그 주 영역(6)은 해당 안테나들(2, 3, 4, 5)로부터의 거리에 따라 확대된다.
지향성 방사 패턴을 얻기 위해, 도 7에서 명확하게 알 수 있듯이, 최종 접지 플레이트(13)가 해당 안테나들(2, 3, 4, 5)의 후면에 제공될 수 있다. 이는 예를 들어 인쇄 회로 기판(8)상의 금속 코팅 및/또는 금속 하우징일 수 있다.
근거리(니어필드) 결합의 대안으로, 예를 들어 도 9에 도시된 인쇄 회로 기판(8)의 관통 연결부(14)에 의해 또는 대응 안테나들(2, 3, 4, 5)로 연결되는 마이크로스트립 라인에 의한 급전(feed)을 통해 직접 여기(direct exciation)가 제공될 수도 있다(도 10 참조). 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 슬롯 안테나로서 설계된 중간 안테나(12)에 의한 주입도 제공될 수 있다.
안테나 장치(1)의 아이솔레이션 특성과 차폐를 증가시키고, 적절한 경우, 방사 패턴을 더욱 최적화하기 위해, 도 12에 예시적으로 도시된 바와 같이 차폐 장치(15)가 제공될 수 있다.
차폐 장치(15)는 송신 안테나들(2, 3) 및 수신 안테나들(4, 5) 주위에 배치될 수 있고 기본적으로 관형 형태로 안테나들(2, 3, 4, 5)을 둘러쌀 수 있다. 차폐 장치(15)는, 바람직하게는 베이스 영역(7)(도 12에서 점선으로 표시)에 직교하는 차폐 케이싱(16)을 형성할 수 있다. 차폐 장치(15)는 예를 들어 금속판에 의해 형성될 수 있거나, 대안적으로 도 12에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(8)을 통해 연장되고 바람직하게는 규칙적으로, 매우 특히 바람직하게는 적어도 두 줄로 배치되는 개별 관통 연결부(14)로부터 형성될 수 있다.
안테나 장치(1)와 결합된 차폐 장치(15)의 한 가지 장점은, 안테나 장치(1) 주위에 배열된 안테나들(2, 3, 4, 5)의 방사 필드로부터 도체 구조물들을 차폐하는 것에 있다. 특히 비대칭으로 배열된 도체 구조물은 송신 안테나(2, 3)와 수신 안테나(4, 5)의 방사 필드에 서로 다르게 영향을 미칠 수 있으며 그에 따라 송신 안테나(2, 3)과 수신 안테나(4, 5) 사이에 불균일한 크로스토크가 발생할 수 있다. 2개의 송신 안테나(2, 3)로부터 수신 안테나로의 크로스토크는 더 이상 상쇄될 수 없거나 또는 부분적으로만 상쇄될 수 있으며, 이는 안테나 아이솔레이션를 감소시킬 수 있다.
도 13은, 본 발명에 따른 트랜시버 장치(17)를 예시적으로 도시한다. 트랜시버 장치(17)는 전술한 설명에 따른 안테나 장치(1), 송신 유닛(TX)(19) 및 수신 유닛(RX)(20)을 갖는 회로 장치(18)를 갖는다.
송신 유닛(19)은 2개의 송신 안테나들(2, 3)의 차동 여기를 통해 전자기파를 방사하기 위해 2개의 송신 안테나들(2, 3)에 연결된다. 이를 위해, 송신 유닛(19)은 송신 신호 경로(S)에 제1 신호 처리 구성요소(21)를 가지며, 송신 안테나 그룹은 180°위상 시프트된 전기 신호로 송신 안테나들(2, 3)을 여기시키기 위해 제1 발룬 또는 제1 밸런싱 유닛(22)을 갖는다. 제1 밸런싱 유닛(22)은 바람직하게는 180°하이브리드 커플러로서 설계된다. 제1 송신 안테나(2)와 제2 송신 안테나(3)는 각각 제1 발룬(22)의 대칭 연결부(AS)에 연결된다. 송신 유닛(19) 또는 송신 유닛(19)의 신호 처리 구성요소(21)는 제1 발룬(22)의 비대칭 연결부(AA)에 연결된다.
2개의 수신 안테나들(4, 5)를 이용한 차동 수신을 위해, 수신 유닛(20)은, 수신 안테나 그룹의 제2 발룬 또는 제2 밸런싱 유닛(23)을 통해, 바람직하게는 마찬가지로 180°하이브리드 커플러를 통해, 2개의 수신 안테나들(4, 5)에 연결되어, 전자기파를 수신하고 이를 수신 신호 경로(E)의 제2 신호 처리 구성요소(24)로 전송하도록 한다. 제1 수신 안테나(3)와 제2 수신 안테나(4)는 각각의 경우에 제2 발룬(23)의 대칭 연결부(AS)에 연결된다. 수신 유닛(20) 또는 이 수신 유닛(20)의 신호 처리 구성요소(24)는 제2 발룬(23)의 비대칭 연결부(AA)에 연결된다.
동일한 트랜시버 장치(17) 내의 송신 신호 경로(S)와 수신 신호 경로(E) 사이의 독립성은, 예를 들어 상기 트랜시버 장치(17)가 서로 다른, 즉 비상관 신호들을 라우팅하도록 기능할 수 있음을 의미한다. 송신 신호 경로(S)는 송신 안테나들(2, 3)를 통해 방출될 수 있고 무선으로 제2 트랜시버 장치(17)에 전송될 수 있는 송신 신호를 라우팅할 수 있다. 수신 신호 경로(E)는 제2 트랜시버 장치(17)로부터 전송되고 수신 안테나(4, 5)를 통해 수신되는 수신 신호를 라우팅할 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 송신 신호 경로(S)와 수신 신호 경로(E)는 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
무선 통신 시스템(25)은 이러한 형태의 2개의 트랜시버 장치들(17)에 의해 형성될 수 있다. 이러한 형태의 통신 시스템(25)은 제1 및 제2 통신 파트너를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 통신 파트너는 제1 트랜시버 장치(1, 7)을 포함할 수 있고, 제2 통신 파트너는 본원에 개시된 형태의 제2 트랜시버 장치(17)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 통신 시스템(25)은, 예를 들어 최대 5미터의 단거리 무선 신호 전송 및 일반적으로 예를 들어 최대 10센티미터의 보다 짧은 거리에 특히 바람직하게 적합할 수 있다. 본 발명에 따라 제안된 안테나 장치(1)에 의해, 적어도 안테나 장치(1)의 중심점(Z)이 인쇄 회로 기판(8)에 수직으로 정렬된 공통 회전축에 위치되는 경우, 두 트랜시버 장치(17)의 서로에 대한 정렬로부터 거의 독립적으로, 바람직하게는 완전히 독립적으로, 근거리에서도 무선 통신이 가능할 수 있다. 이에 따라, 신호 전송은, 특히 서로에 대한 안테나 장치(1)의 회전과 무관할 수 있다.
하나의 바람직한 응용 분야는 특히 관절 조인트 분야의 슬라이딩 접점을 대체하는 로봇 공학, 또는 특히 불리한 환경 조건에서 통신 연결이 설정되어 밀봉되어 보호되는 응용 분야이다.
도 14는, 제1 트랜시버 장치(17)가 배열되는 전기 커넥터(26)를 갖고, 제2 트랜시버 장치(17)가 배치되는 커넥터(26)에 기계적으로 연결될 수 있는 전기적 상대 커넥터(27)를 갖는 통신 시스템(25)을 예시적으로 도시한다.
상기 커넥터(26)는 예를 들어 장치 하우징(28)에 연결될 수 있다. 상대 커넥터(27)는 예를 들어 단일 전선(30)을 갖는 전기 케이블(29)이 연결되는 케이블 커넥터일 수 있다. 커넥터(26) 및 상대 커넥터(27)는 연결된 상태에서 연동하기 위해 잠금 수단을 가질 수 있다. 도 14는 파트너들의 서로에 대한 회전을 가능하게 하는 커넥터(26)와 정합 커넥터(27)로 구성된 연동 플러그인 연결을 예로서 도시한다. 따라서 케이블(29) 또는 케이블(29)의 전기 라인(30)과 장치 하우징(28) 내부의 전기 전도체(32) 사이에 전기 신호를 전송하기 위해 회전 방향과 무관한 비접촉 또는 무선 플러그인 연결이 바람직하게 제공될 수 있다. (26) 및 정합 커넥터(27)는 바람직하게는 완전히 비접촉식으로, 즉 전기적 및 기계적으로 비접촉식으로 설계될 수 있다.
그러나 에너지 기술이나 차량 기술과 같은 추가 응용도 기본적으로 고려 가능하다.
서로에 대해 회전되도록 배열된 통신 파트너들의 송신에 있어서 본 발명의 특정 이점을 재차 설명하기 위해 추가 통신 시스템(25)이 도 15에 단순화된 표현으로 예시적으로 도시되어 있다. 도 15에서, 안테나 장치(1)는 서로 동축으로 배치되지만, 회전 중심 주위로 회전되어 배치되며, 그럼에도 불구하고 제안된 안테나 장치(1)에 의해 바람직한 신호 전송이 이루어질 수 있다. 서로에 대한 안테나 장치(1)의 기울어짐 역시, 각 회전 중심의 편심 오프셋돠 보상될 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 바람직한 송신 특성 및 아이솔레이션 특성을 설명하기 위해 본 발명에 따른 통신 시스템(25)의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 1과 도 7 및 도 8에 도시된 안테나 장치(1)는, 10GHz의 송신 대역폭과 2개의 트랜시버 장치(17) 또는 12mm의 안테나 장치(1) 사이의 거리를 가지고 시뮬레이션된다. 두 곡선 어레이들의 개별 곡선들은 서로에 대해 두 통신 파트너들의 서로 다른 방향/회전 각도를 갖는 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 한편으로는, 동일한 트랜시버의 송신기와 수신기 사이의 높은 아이솔레이션 특성이 인식 가능하고(제안된 주파수 대역 내 아이솔레이션 > 50dB, 곡선 y1의 하부 어레이 참조), 다른 한편으로, 서로에 대한 두 통신 파트너들의 정렬 또는 배향으로부터의 전송 특성의 고 임피던스가 명백하다(곡선 y2의 상부 어레이 참조).
이미 언급한 바와 같이, 동작 중에 서로에 대해 이동 가능한 조립체에서 상기 제안된 안테나 장치(1)를 사용하는 것은 상기와 유사하게 매우 바람직할 수 있으며 짧은 거리에 걸쳐 높은 데이터 속도로, 높은 전자기 호환성으로 무선 신호 전송을 가능하게 하도록 한다. 도 17은 예시적인 목적으로 액츄에이터 장치(33)를 도시한다. 2개의 별도의 다축 산업용 로봇(34)으로 구성된 산업용 로봇 시스템이 일례로서 도시되어 있지만, 이는 단지 예시적으로만 제공되는 것이다. 액츄에이터 장치(33)는 제1 액츄에이터 요소(35), 제2 액츄에이터 요소(36) 및 통신 시스템(25)을 가지며, 여기서 액츄에이터 요소들(35, 36) 간의 무선 신호 전송을 가능하게 하기 위해, 제1 트랜시버 장치(17)는 제1 액츄에이터 요소(35) 상에 배치될 수 있고, 제2 트랜시버 장치(17)는 제2 액츄에이터 상에 배치될 수 있다. 도 17에 도시된 예시적인 실시예에서, 액츄에이터 요소들(35, 36)은 각각의 경우에 산업용 로봇(34)의 엔드 이펙터이지만, 이들은 기본적으로 일반 액츄에이터 장치(33)의 임의의 이동 가능하거나 움직일 수 없는 요소들일 수 있다. 두 액츄에이터 요소들(35, 36)은, 예를 들어 산업용 로봇(34)의의 개별 축들을 따라 신호 전송을 가능하게 하기 위해, 예를 들어 슬라이딩 접점을 사용하지 않고 관절형 조인트를 무선으로 연결하기 위해, 동일한 장치, 즉 동일한 산업용 로봇(34)의 일부일 수 있다.
위에서 이미 언급한 바와 같이, 통신 파트너들 간의 신호 전송 중에 전자기파의 반사가 발생할 수 있으며, 이로 인해 원치 않는 다중 경로 전파가 발생할 수 있다. 특히, 예를 들어 도 14, 15 및 17에 도시된 예시적인 실시예에서와 같이, 통신 파트너들이 서로 대향하여 매우 근접하게 위치되는 경우, 안테나들(2, 3, 4, 5)이 연결되는 인쇄 회로 기판(8)에 반사가 발생할 수 있다. 도 18의 점선 화살표로 표시된 바와 같이 가시선 성분을 통한 전송뿐만 아니라, 신호는 통신 파트너들 간에 앞뒤로 반사될 수 있으므로 하나 이상의 반사 구성요소들을 통해 송신될 수 있으며, 이는 궁극적으로 원하는 가시선 성분과 원치 않는 반사 성분(들) 사이에 간섭을 일으킬 수 있다. 이러한 다중 경로 전파를 가능한 한 최소화하기 위해, 단, 디지털 신호 처리와 같은 복잡한 신호 처리 구성요소를 사용하지 않고, 안테나 장치에 대한 바람직한 감쇠 장치(37)가 도 18 내지 도 20 및 이하의 설명에 기초하여 제안된다(특히, 위의 안테나 장치 1에 대해 배타적이지 않다).
도 18은, 제1 및 제2 트랜시버 장치(17)로 구성된 통신 시스템(25)을 도시한다. 각각의 트랜시버 장치(17)는 각각의 안테나 장치(1)가 배치되는 인쇄 회로 기판(8)을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 안테나 장치(1)의 안테나들(2, 3, 4, 5)이 함께 배치되는 접근 개구(39)를 갖는 흡수체 시트인 제1 감쇠 장치(38)을 갖는 감쇠 장치(37)는 안테나 장치(1) 주위에 배치된다. 접근 개구(39)의 중심축(MD)은 안테나 장치(1)(도 20 참조)의 주 방사 방향 또는 안테나 메인 로브(40)를 따라 연장되며, 또한 공통 중심점 또는 안테나들(2, 3, 4, 5)의 회전 중심(Z)을 통과한다.
제1 감쇠 장치(38)의 접근 개구(39)의 가로 연장부는 전송될 전자기파의 2,0 자유 공간 파장보다 작으며, 이에 따라 접근 개구(39)가 최대한 좁도록 제공될 수 있지만, 안테나들(2, 3, 4, 5)의 안테나 메인 로브(40)는 평면도에서 덮이지 않도록 한다. 접근 개구(39)는 기본적으로 도 18 내지 도 20의 예시적인 실시예에서 예시적으로 도시된 바와 같이 임의의 기하학적 구조, 예를 들어 원형(바람직함) 또는 정사각형을 가질 수 있다.
다중 경로 전파는, 제안된 감쇠 장치(37)에 의해 바람직하게 제거되거나 적어도 상당히 감소될 수 있다. 도 18에서 점선으로 도시된 반사는 더 이상 발생하지 않거나 실질적으로 감소된 형태로만 여전히 발생할 수 있다.
감쇠 장치(37)는 추가적인 최적화를 위해 추가 감쇠 장치으로 연장될 수 있다. 원리는 도 19 및 도 20을 참조하여 설명된다. 예를 들어, 감쇠 장치(37)는 제2 감쇠 장치(41)을 갖고, 다시 그 안에 안테나 장치(1)가 배치되는 접근 개구(39)를 갖는 것이 제공될 수 있다. 제1 감쇠 장치(38)과 제2 감쇠 장치(41)은 동심원으로 배치되며 바람직하게는(반드시 그런 것은 아니지만) 기하학적으로 및/또는 각각의 재료 조성 측면에서 서로 다르다. 예를 들어, 제2 감쇠 장치(41)은 손실 기반 흡수 장치를 갖는 것이 바람직하고, 제1 감쇠 장치(38)은 공진 기반 흡수 장치를 갖는 것이 바람직하다. 적합한 재료 구성은 위에 설명되어 있다.
특히, 도시된 바와 같이, 제1 감쇠 장치(38)은 제2 감쇠 장치(41)의 접근 개구(39) 내부에 배치되는 것이 제공될 수 있다. 외측 또는 제2 감쇠 장치(41)는 내측 또는 제1 감쇠 장치(38)보다 두껍거나 높게 형성되는 것이 바람직하다. 그 결과, 송신 안테나 그룹 및 수신 안테나 그룹의 안테나 메인 로브(40)는, 평면도에서 안테나 메인 로브(40)가 감쇠 장치들(38, 41) 중 하나와 교차하지 않고 주 방사 방향으로 연장되기 위해 충분한 공간을 확보할 수 있다.
통신 시스템(25)의 트랜시버 장치(17)가 어떻게 전송 손실을 최소화하도록 정렬될 수 있는지에 대해 매우 일반적으로 설명하기 위해 도 20을 참조한다. 제1 통신 파트너들의 송신 안테나들(2, 3)와 제2 통신 파트너들의 수신 안테나들(4, 5)(및 그 반대)의 안테나 메인 로브(40)는, 바람직하게는 감쇠 장치의 중심축(MD)을 따라, 또는 두 통신 파트너들의 안테나 장치(1)의 각각의 공통 중심점 또는 회전 중심(Z)이 공통 회전축 또는 중심축을 통과하는 방식으로 서로 정렬된다. 패치 안테나의 안테나 메인 로브(40)는 예를 들어 패치 안테나로부터 수직으로 떨어진 곳을 가리키는 반면, 안테나 이득 최소값은 반대 방향에, 즉 인쇄 회로 기판(8)에 존재한다. 따라서 서로 평행하거나 적어도 기본적으로 서로 평행한 인쇄 2개의 통신 파트너들의 인쇄 회로 기판들(8)을 정렬하는 것이 바람직하며, 이에 따라 도시된 바와 같이 패치 안테나가 서로 대면하도록 한다. 도 20에 도시된 예시적인 실시예의 트랜시버 장치(17)는 예를 들어 서로에 대해 회전 운동을 수행할 수 있는 동작 장치(33)의 각각의 액츄에이터 요소(35, 36)에 배치될 수 있다.
특정 폭(예를 들어 대략 앙각의 -20° 내지 +20°)을 갖는 안테나 메인 로브(40) 내에서, 평행 병진 오프셋이 가능할 수 있다(즉, 안테나 장치 1의 중심점 Z를 통과하는 통신 파트너들의 각 중심 축들 사이의 오프셋으로서, 위에서 통신 파트너들의 "축방향 오프셋"으로 지칭). 통신 파트너들은 서로를 향해 수직으로 이동할 수도 있고 서로 멀어질 수도 있다(위에서 "병진 오프셋"이라고 지칭). 통신 파트너의 틸팅도 가능하다(위에서 "방사형 오프셋"이라고 지칭).
그러나, 특히, 인쇄 회로 기판(8)에 수직인 가상 축 주위로 서로에 대한 통신 파트너들의 완전한 회전("회전 오프셋")이 가능해질 수 있다(도 20의 중심 축 MD). 이는 예를 들어 로봇 공학에서, 로봇 관절 또는 액츄에이터 요소(35, 36)가 360°회전하도록 의도되고 데이터가 비접촉 방식으로 로봇 관절의 일측으로부터 타측으로 송신되도록 의도된 경우 이용될 수 있으며, 이에 따라 마모가 없는 방식이다. 회전을 가능하게 하기 위해, 제1 통신 파트너들의 송신 안테나들(2, 3) 및 제2 통신 파트너들의 수신 안테나들(4, 5)은 바람직하게는 원형 편파 및 공동 편파된다. 그러나, 회전을 가능하게 하기 위해, (편파 손실을 허용하면서) 송신 안테나들(2, 3)만 또는 수신 안테나(4(45))만 원형 편파되는 반면, 각각의 다른 안테나는 선형 편파만 하는 것도 생각할 수 있다.
도 20을 참조하여 설명된 예시적인 실시예에서, 제2 감쇠 장치(41)은 선택적인 것으로 간주되어야 한다.
제1 및 제2 트랜시버 장치(17) 사이의 거리는 중심축(MD)에 평행한 제1 트랜시버 장치(17)와 제2 트랜시버 장치(17)의 안테나 장치(1) 사이의 최단 거리로 정의될 수 있다. 제1 및 제2 트랜시버 장치(17) 사이의 거리는, 예를 들어, 제1 트랜시버 장치(17)(도 20의 좌측)의 안테나 장치(1)의 공통 중심점(Z)과 제2 트랜시버 장치(17)(도 20의 우측)의 안테나 장치(1)의 공통 중심점(Z)에 기초하여 정의될 수 있다.
도 20에 도시된 통신 시스템(25)은 제1 트랜시버 장치와 제2 트랜시버 장치(17) 사이의 거리가 10 cm 미만이거나 심지어 5 cm 미만인 비접촉식 데이터 플러그 또는 전기 커넥터일 수 있다. 이 비접촉식 커넥터는 데이터 전송을 위해 50GHz 이상, 예컨대 약 60GHz의 반송파 주파수를 사용할 수 있으며, 이는 안테나 크기를 작게 할 수 있어 비접촉 커넥터의 양호한 통합을 용이하게 한다. 50GHz 이상의 반송파 주파수를 사용하면 보다 높은 데이터 속도를 구현할 수 있다. 비접촉 커넥터는 대역 내 전이중 통신을 사용할 수 있으므로 동일한 트랜시버 장치 내에서 서로 양호하게 아이솔레이션된 송신 안테나(2, 3) 및 수신 안테나(4, 5)로 인해 높은 데이터 속도도 가능하다. 트랜시버 장치(17)의 송신 유닛(19)은 신호 전송을 위한 반송파 주파수를 생성하기 위해 프리휠링 전압 제어 발진기를 선택적으로 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 트랜시버 장치(17)의 수신 유닛(20)은 비간섭성 복조를 수행하도록 설계될 수 있다. 수신 유닛(20)은 이 목적을 위해 포락선 검출기를 가질 수 있다. 비접촉 커넥터의 전력 소비는 프리휠링, 전압 제어 발진기 및/또는 포락선 감지기로 인해 감소될 수 있으며, 이는 결과적으로 상기 커넥터를 예컨대 산업 시스템과 같은 커넥터에 통합하는 것을 단순화할 수 있다. 전력 소비가 감소하면 비접촉식 커넥터의 열 분산 요구 사항이 크게 완화되어 방열판이 필요 없게 된다. 추가적 또는 대안적인 전력 절약을 위해, 본원에 개시된 비접촉식 커넥터는 선택적으로 디지털 신호 처리, 특히 디지털 채널 추정, 디지털 신호 프리엠퍼시스 또는 디지털 신호 조정(이퀄라이제이션)을 생략할 수 있다. 감쇠 장치(37)로 인해 양호한 무선 채널 특성이 확립될 수 있으며, 여기서 신호 전송은 주로 제1 및 제2 트랜시버 장치(17) 사이의 가시선 성분을 통해서만 발생하고 다중경로 성분은 실질적으로 감쇠된다. 이는 위에서 설명한 디지털 신호 처리의 필요성을 제거할 수 있으므로 전력을 절약하고 열 분산을 단순화할 수 있다. 제1 및 제2 트랜시버 장치(17)의 DC 전력 소비는 예를 들어 각각의 경우에 200mW 미만일 수 있다.

Claims (27)

  1. 제1 송신 안테나(2), 제2 송신 안테나(3) 및 제1 발룬(22)을 갖는 송신 안테나 그룹, 및 제1 수신 안테나(4), 제2 수신 안테나(5) 및 제2 발룬(23)을 갖는 수신 안테나 그룹을 구비하는, 트랜시버 장치(17), 특히 고주파 트랜시버 장치(17)용 안테나 장치로서, 상기 송신 안테나(2)와 제2 송신 안테나(3)는 각각의 경우에 제1 발룬(22)의 대칭 연결부(AS)에 연결되고, 상기 제1 수신 안테나(4)와 제2 수신 안테나(5)는 각각의 경우에 제2 발룬(23)의 대칭 연결부(AS)에 연결되고, 상기 제1 발룬(22)의 비대칭 연결부(AA)는 트랜시버 장치(17)의 송신 신호 경로(S)에 연결 가능하고, 상기 제2 발룬(23)의 비대칭 연결부(AA)는 송신 신호 경로(S)와 독립적인 트랜시버 장치(17)의 수신 신호 경로(E)에 연결 가능하고, 상기 제1 송신 안테나(2), 제2 송신 안테나(3), 제1 수신 안테나(4) 및 제2 수신 안테나(5)는, 송신 안테나 그룹과 수신 안테나 그룹 사이의 크로스토크가 적어도 그들의 각각의 안테나들(2, 3, 4, 5)의 차동 연결에 의해 감소되도록, 서로에 대해 공간적 위치를 갖는, 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 안테나들(2, 3) 및 수신 안테나들(4, 5)은 공통 중심점(Z) 주위에, 바람직하게는 공통 가상 원주(K) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공통 중심점(Z)에 대해, 송신 안테나 그룹의 송신 안테나들(2, 3)은 서로에 대해 180°회전되어 배치되고, 및/또는, 상기 공통 중심점(Z)에 대해, 상기 수신 안테나의 그룹의 수신 안테나들(4, 5)은 서로에 대해 180°회전하여 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    공통 중심점(Z)에 대해, 상기 제1 수신 안테나(4)는 송신 안테나들(2, 3)에 대해 90°회전되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 경우에 송신 안테나 그룹의 송신 안테나들(2, 3)의 각각은 수신 안테나 그룹의 2개의 수신 안테나들(4, 5)에 대해 동일한 중심 대 중심 거리(D)를 갖는것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 안테나 그룹의 각 수신 안테나들(4, 5)은, 각각의 경우에 송신 안테나 그룹의 송신 안테나들(2, 3)로부터 송신될 전자기파의 자유 공간 파장(λ)의 절반 미만만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나(2)와 제2 송신 안테나(3)는 동일한 기본 기하학적 형상에 기초하고, 제1 송신 안테나(2)와 제2 송신 안테나(3)는 바람직하게는 동일한 설계를 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나(2), 제2 송신 안테나(3), 제1 수신 안테나(4) 및 제2 수신 안테나(5)는 공동 편파되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나(2), 제2 송신 안테나(3), 제1 수신 안테나(4) 및 제2 수신 안테나(5)는 평면 안테나로 설계되고, 그의 주 영역(6)은 평면 안테나와 평행하게, 바람직하게는 전기 인쇄 회로 기판(8)의 측면 영역과 평행하게 정렬되고 상기 전기 인쇄 회로 기판(8)에 이들이 전기적 및 기계적으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 평면 안테나들(2, 3, 4, 5)의 주 영역(6)은 세장형 기하학적 형상, 바람직하게는 직사각형 또는 타원형 기하학적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    평면 안테나들(2, 3, 4, 5)들의 각각은 피드-인(feedp-in) 지점(9)을 갖고 원형으로 편파되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 평면 안테나들(2, 3, 4, 5)은 그의 주 영역(6)이 유한하고 0이 아닌 개수의 대칭 축, 바람직하게는 정확히 2개의 대칭 축 또는 정확히 3개의 대칭 축을 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 경우에 평면 안테나들(2, 3, 4, 5)은 주 대칭축들(H) 사이에 배향 각(α)를 형성하고 이는 대응 평면 안테나들(2, 3, 4, 5)의 가장 긴 대칭축 및 대응 평면 안테나들(2, 3, 4, 5)의 기하학적 중심과 안테나들(2, 3, 4, 5)의 공통 중심점(Z) 사이에 연장되는 직선을 포함하고, 상기 평면 안테나들(2, 3, 4, 5)은 모든 평면 안테나들(2, 3, 4, 5)의 배향 각(α)이 적어도 기본적으로 동일하고, 바람직하게는 동일하도록 서로에 대해 정렬되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    감쇠 장치(37)는, 제1 송신 안테나(2), 제2 송신 안테나(3), 제1 수신 안테나(4) 및 제2 수신 안테나(5) 주위에 배치되고 상기 안테나들(2, 3, 4, 5)이 공동으로 배치되는 접근 개구(39)를 갖는 적어도 하나의 제1 감쇠 장치(38)을 갖고, 상기 접근 개구(39)의 중심축(MD)은 안테나 장치(1)의 주 방사 방향을 따라 및/또는 상기 안테나들(2, 3, 4, 5)의 공통 중심점(Z)을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 감쇠 장치(37)은 내부에 상기 안테나들(2, 3, 4, 5)이 공동으로 배치되는 접근 개구(39)를 갖는 제2 감쇠 장치(41)을 갖고, 제1 감쇠 장치(38)과 제2 감쇠 장치(41)은 동심원으로 배치되며, 제1 감쇠 장치(38)과 제2 감쇠 장치(41)은 기하학적으로 및/또는 각각의 재료 조성의 측면에서 서로 다른 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    제1 감쇠 장치(38)의 접근 개구(39)의 가로 연장부는 안테나 장치(1)를 통해 송신될 전자기파의 최대 2.0 자유 공간 파장(λ)인 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    제1 감쇠 장치(38)은 제2 감쇠 장치(41)의 접근 개구(39) 내부에, 바람직하게는 맞춤형으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 감쇠 장치(41)은 제1 감쇠 장치(38)보다 중심축(MD)을 따라 더 큰 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 감쇠 장치(41)은 손실 기반 흡수 장치를 갖고, 제1 감쇠 장치(38)은 공진 기반 흡수 장치를 갖는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 안테나 장치(1)와, 송신 신호 경로(S) 및 수신 신호 경로(E)를 갖는 트랜시버 장치(17)로서, 제1 발룬(22)의 비대칭 연결부(AA))는 송신 신호 경로(S)에 연결되고, 제2 발룬(23)의 비대칭 연결부(AA)는 수신 신호 경로(E)에 연결되며, 송신 신호 경로(S)는 송신 유닛(19)을 갖고, 수신 신호 경로(20)는 수신 유닛(E)을 갖는 것을 특징으로 하는, 트랜시버 장치(17).
  21. 제20항에 있어서,
    송신 유닛(19)은 제1 반송파 주파수 대역을 갖는 송신 신호를 전송하도록 설계되고, 수신 유닛(20)은 제2 반송파 주파수 대역을 갖는 수신 신호를 수신하도록 설계되며, 상기 제1 반송파 주파수 대역 및 제2 반송파 주파수 대역은, 서로에 대해, 적어도 부분적으로 스펙트럼적으로 중첩되고, 바람직하게는 완전히 스펙트럼적으로 중첩되고, 상기 수신 유닛(20)은 송신 유닛이 송신 신호를 전송(19)하는 동안 수신 신호를 수신하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 트랜시버 장치(17).
  22. 제20항 또는 제21항에 따른 각각의 경우에, 제1 트랜시버 장치(17)와 제2 트랜시버 장치(17)을 갖고, 트랜시버 장치들(17) 사이에 무선 신호 전송을 제공하기 위한 통신 시스템(25).
  23. 제22항에 있어서,
    2개의 트랜시버 장치들(17)이 무선 신호 전송을 위해 서로 최대 10cm 이격되고, 바람직하게는 서로 최대 5cm 이격되고, 특히 바람직하게는 최대 2cm 이격되고, 더욱 특히 바람직하게는 서로 최대 1cm 이격되고, 예를 들어 서로 최대 0.5cm 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템(25).
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    2개의 트랜시버 장치들(17)은 공통 회전축 주위로 서로에 대해 회전 가능하며, 각 안테나 장치(1)의 중심점(Z)은 바람직하게는 서로 동축으로 배치되고 공통 회전축과 일치하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템(25).
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 트랜시버 장치(17)이 배치되는 비접촉 전기 커넥터(26), 및 전기 커넥터(26)에 기계적으로 연결 가능하고 제2 트랜시버 장치(17)가 배치되는 비접촉 전기적 정합 커넥터(27)를 포함하고, 상기 전기 커넥터(26)와 전기적 정합 커넥터(27)는 바람직하게는 상호 연결된 상태에서 서로에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는, 통신 시스템(25).
  26. 특히 산업용 로봇 시스템의 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 제1 액츄에이터 요소(35), 제2 액츄에이터 요소(36) 및 통신 시스템(25)을 갖는 액츄에이터 장치(33)로서, 2개의 액츄에이터 요소들(35, 36) 사이의 무선 신호 전송을 가능하게 하기 위해 제1 트랜시버 장치(17)는 제1 액츄에이터 요소(35)에 배치되고 제2 트랜시버 장치(17)는 제2 액츄에이터 요소(36)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 액츄에이터 장치(33).
  27. 트랜시버 장치(17), 특히 고주파 트랜시버 장치의 안테나 장치(1)를 동작시키기 위한 방법은, 적어도,
    a) 각각의 경우에 제1 발룬(22)의 대칭 연결부(AS)에 연결되는 제1 송신 안테나(2) 및 제2 송신 안테나(3)로 구성되는 송신 안테나 그룹을 제공하는 단계;
    b) 각각의 경우에 제2 발룬(23)의 대칭 연결부(AS)에 연결되는 제1 수신 안테나(4) 및 제2 수신 안테나(5)로 구성되는 수신 안테나 그룹을 제공하는 단계;
    c) 상기 제1 발룬(22)의 비대칭 연결부(AA)을 통해 제1 발룬(22)에 연결된 트랜시버 장치(17)의 송신 신호 경로(S)를 통해 송신 안테나 그룹을 동작시키는 단계;
    d) 송신 신호 경로(S)로부터 독립적이고 상기 제2 발룬(23)의 비대칭 연결을 통해 제2 발룬(23)에 연결된 트랜시버 장치(17)의 수신 신호 경로(E)를 통해 수신 안테나 그룹을 동작시키는 단계들을 포함하고,
    상기 제1 송신 안테나(2), 제 2 송신 안테나(3), 제 1 수신 안테나(4) 및 제 2 수신 안테나(5)는, 송신 안테나 그룹과 수신 안테나 그룹 사이의 크로스토크가 적어도 그들의 각 안테나들(2, 3, 4, 5)의 차동 연결에 의해 감소되도록 서로에 대한 공간적 위치에 배치되는, 방법.
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