KR960006457B1 - 마이크로스트립과 슬롯라인간의 광대역 전이부, 및 마이크로스트립 공급 회로를 구비한 양면 인쇄된 플레어형 슬롯 방사기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

마이크로스트립과 슬롯라인간의 광대역 전이부, 및 마이크로스트립 공급 회로를 구비한 양면 인쇄된 플레어형 슬롯 방사기

제1도는 본 발명에 따른 마이크로스트립과 슬롯라인간의 전이부의 평면도.

제2도는 제1도의 전이부의 출력측의 단면도.

제3도는 제1도의 전이부의 입력측의 단면도.

제4도는 제1도의 전이부의 저면도.

제5도는 본 발명을 구현하는 양면 인쇄된 플레어형 슬롯 방사기의 평면도.

제6도는 제5도의 플레어형 슬롯 방사기의 저면도.

제7도는 제5도의 전이부의 상하면상에 형성된 방사기 소자를 도시한 중첩도.

제8도는 본 발명을 구현하는 예시적인 전이부의 VSWR의 측정치를 주파수의 함수로 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

50 : 마이크로스트립과 슬롯라인간의 전이부 52 : 유전체기판

54 : 마이크로스트립 전이 선로 56,60 : 접지 평면

104,112 : 플레어형 방사기 소자 106 : 마이크로스트립 전송 선로 도체

(마이크로스트립 도전 선로).

본 발명은 마이크로스트립 마이크로파 전송 선로와 슬롯라인 마이크로파 전송 선로 사이의 개선된 전이부에 관한 것이다.

광대역 특성 및 능동 어레이 구조에 대한 적합성 때문에, 플레어형 슬롯 방사기(flared slot radiator)는 능동 레이다 어레이에서 점차 널리 사용되고 있다. 현재, 새로운 주파수 의존성의 마이크로스트립과 슬롯라인간의 전이부는 각 응용에 대해 설계되어야 한다.

종래의 마이크로스트립 전송 선로와 슬롯라인 전송 선로 사이의 전이부에는 평행 스트립 등과 같은 중간전송 선로형 또는 주파수 의존성 동조 스터브가 사용되었다. 따라서, 이러한 종래의 전이부는 회로 기판상에서 보다 넓은 영역을 차지하고 주파수 대역폭에 있어서도 제한을 받는다.

그러므로, 본 발명의 목적은 마이크로스트립 전송 선로와 슬롯라인 전송 선로 사이의 광대역 전이부를 제공하려는 것이다.

본 발명은 마이크로스트립 선로와 슬롯라인 선로의 두 가지 형태의 전송 선로 사이의 전이부이며, 본 전이부에 있어서 신규한 사항은 전이부에서 두 가지 형태의 전송 선로를 결합시키는 기하학적 구조이다. 이 새로운 기하학적 구조는 광대역 마이크로스트립의 단락회로가 슬롯라인과 교차하며, 광대역 슬롯라인의 개방 회로가 슬롯라인상의 전파 방향과 반대 방향으로 위치하고 있다. 상기의 두 가지 특성은 마이크로스트립으로부터 슬롯라인으로의 직접 결합에 필요하다. 이 경우에 마이크로스트립과 슬롯라인 사이에 중간 전송선로형이 필요없고, 주파수 의존성 동조 스터브도 선로 결합에 필요한 단락 회로 및 개방 회로를 형성하는데 사용되지 않는다. 그 결과 도금된 관통홀을 요구하지 않으며, 표준 에칭 기술을 사용하여 광대역 전이부를 제조할 수 있다.

본 발명의 특징 및 장점들은 이하의 발명의 실시예에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 명확히 이해할 수 있다.

본 발명에 따른 마이크로스트립과 슬롯라인간의 전이부는 마이크로스트립 전송 선로를 제1도 내지 제4도에 도시된 바와 같이 양면 슬롯라인과 통합시킴으로써 형성된다.

공지된 바와 같이, 마이크로스트립 전송선로는 도전 접지 평면위에 배치된 도전 스트립에 의하여 형성되는 2개의 와이어를 갖는 전송 선로이다. 마이크로스트립 선로의 특성 임피던스는 도전 스트립의 폭과 상기 접지 평면으로부터의 높이 및 2개의 스트립사이의 재료의 유전 상수에 의하여 결정된다. 양면 슬롯라인은 유전체 슬랩의 대향 측면에 배치된 2개의 도전 접지 평면의 동일 선형으로 인접하는 엣지에 의하여 형성되는 슬롯라인 전송 선로이다. 양면 슬롯라인의 특성 임피던스는 슬롯라인을 형성하는 접지 평면의 2개의 엣지의 중첩량, 그들 사이의 유전체 슬랩의 두께 및 슬랩 재료의 유전 상수에 의하여 결정된다.

제1도는 전이부(50)의 평면도로서 빗금친 부분은 유전체 기판(52)의 상부 표면의 도전 영역을 나타내는데, 이 도전 영역은 전송 선로의 여러 가지 요소를 결정한다. 상부 표면의 도전층에 의하여 마이크로스트립 전이 선로(54), 1개의 슬롯라인 접지 평면(56) 및 전이 영역(58)을 정한다. 마이크로스트립 전이 선로(54)는 전이 영역(58)에서 접지 평면(56)과 결합한다.

제2도는 양면 슬롯라인의 슬롯라인 접지 평면(56 및 60)을 도시한 제1도의 전이부(50)의 출력측 단면도이다.

제3도는 마이크로스트립 도전 스트립(54), 슬롯라인 접지 평면(56) 및 슬롯라인 접지 평면(60)을 도시한 전이 영역의 단면도이다.

제4도는 마이크로스트립 및 슬롯라인 접지 평면(60)의 저면도이다.

마이크로스트립 전송 선로 및 양면 슬롯라인은 각 전송 선로가 동일한 공칭 특성 임피던스를 갖도록 각각 제조되어 있다.

제1도 내지 제4도에 도시된 바와 같이 양면 슬롯라인을 포함하는 접지 평면들중의 1개의 평면, 즉 접지평면(60)은 또한 마이크로스트립 선로의 접지 평면으로 사용된다. 이것은 영역(58)의 교차점에서 슬롯라인을 가로질러 광대역 마이크로스트립 분로 접속부를 형성한다. 마이크로스트립 분로 접속부는 접지 평면(56 및 60)의 엣지에 배치되는데, 이것은 또한 슬롯라인의 한 단부에서 광대역 슬롯라인 개방회로를 형성한다. 제3도에 도시된 입력 단부를 따라 위치하는 접지 평면의 엣지들은 슬롯라인 전송 선로의 단부에서 급격하고 매우 높은 임피던스를 갖는 종단부이고, 접지 평면(56 및 60) 사이에서 선로를 따라 형성되어 있다. 슬롯라인을 가로지르는 마이크로스트립 분로와 슬롯라인 개방회로의 공통 위치는 마이크로스트립으로부터 슬롯라인으로 강하게 결합되게 한다. 슬롯라인의 단부를 가로지르는 마이크로스트립의 분로 접속부는 마이크로스트립 종단부 임피던스가 슬롯라인 특성 임피던스 및 슬롯라인 단부의 높은 임피던스와의 병렬 조합을 가능하게 한다. 슬롯라인 특성 임피던스가 마이크로스트립 선로의 임피던스와 동일하면 전이가 정합적으로 이루어지고 낮은 VSWR을 갖게 된다. 높은 임피던스가 이미 전파중인 신호와 동일한 위상으로 출력 단부를 향하여 신호를 반사하기 때문에, 신호는 슬롯라인을 따라 출력 단부쪽으로 전파된다. 이와 유사하게, 슬롯라인으로부터 전이부로 입사되는 신호는 마이크로스트립내로 강하게 결합된다.

제5도 내지 제7도는 본 발명에 따른 광대역 신호 공급 회로를 사용하는 양면 인쇄된 플레어형 슬롯 방사기를 도시하고 있다. 방사기는 상부 표면(102) 및 하부 표면(110)을 갖고 있는 평면 유전체 기판을 포함한다. 상부 표면(102)은 제1플레어형 방사기 소자(104) 및 마이크로스트립 전송 선로 도체(106)를 한정하는 통상의 포토리소그래픽 기술로 형성된 도전 영역을 그 위에 갖는다. 방사기 소자(104) 및 전송 선로 도체(106)는 전이 영역(108)에서 직접 접속된다.

제6도는 플레어형 노치 방사기의 저면도로서 기판의 하부 표면(110)은 하부 플레어형 방사기 소자(112)를 한정하도록 패턴화되어 있다.

제7도는 하부 도전 방사기 소자(112)와 마이크로스트립 도전 선로(106)의 중첩부를 도시한 플레어형 방사기 노치의 투시 평면도이다. 이 도면에서 제1플레어형 방사기 소자(104) 및 하부 플레어형 방사기 소자(112)는 방사기 노치 근처에서 양면 슬롯라인 전송 선로를 한정하고 있다. 그러므로, 방사기 소자(112)를 한정하는 도전 영역은 또한 마이크로스트립 전송 선로의 접지 평면의 역할을 한다. 이러한 방법으로 영역(108)의 교차점에서 슬롯라인을 가로지르는 광대역 마이크로스트립 분로가 생성된다. 마이크로스트립 분로는 접지 평면의 엣지들에 배치되어 있는데, 이는 또한 슬롯라인의 한단부에서 광대역 개방 회로를 형성한다. 슬롯라인을 가로지르는 마이크로스트립 분로와 슬롯라인 개방 회로의 공통 위치는 마이크로스트립으로부터 슬롯라인으로의 강한 결합을 발생시켜서 마이크로스트립으로부터 슬롯라인 및 자유 공간으로 에너지를 전파한다. 이와 마찬가지로, 슬롯라인으로부터 전이부로 입사되는 에너지는 마이크로스트립에 강하게 결합된다.

제8도에 도시한 바와 같이, 측정을 통하여 본 장치의 성능이 입증되었다, 이 예에서, 측정된 VSWR은 40MHz에서 20GHz까지의 주파수 대역에 걸쳐 1, 5 : 1 미만임을 알 수 있다.

본 발명에 따른 전이부는 극도로 넓은 주파수 대역폭에 걸쳐 우수한 임피던스 정합성을 보인다. 더우기, 이 전이부는 매우 작게 만들 수 있으며, 제조가 비교적 용이하다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 원리를 나타내는 가능한 특정 실시예의 예시에 불과하며, 본 분야에 숙련된 기술자들은 본 발명의 범위 및 원리를 벗어나지 않고 본 발명을 용이하게 달리 실시할 수있다.

Claims (4)

1. 접지 평면, 마이크로스트립 전송 선로 및 슬롯라인 전송 선로를 한정하는 패턴화된 각각의 도전 영역으로 피복되는 제1 및 제2대향 표면을 갖고 있는 유전체 기판(52)을 포함하며, 상기 마이크로스트립 전송선로(54)는 상기 대향 표면중 상기 제1표면상의 상기 패턴화된 영역에 의하여 한정된 마이크로스트립 도체선로 및 상기 대향 표면들중 제2표면상의 상기 패턴화된 영역에 의하여 한정된 접지 평면(56,60)을 구비하며, 상기 슬롯라인 전송 선로는 상기 각각의 제1 및 제2표면상의 상기 패턴화된 영역의 각각에 의하여 한정된 제1 및 제2접지 평면을 구비하며, 상기 슬롯라인 전송 선로의 상기 제2접지 평면은 또한 상기 마이크로스트립 전송 선로의 상기 접지 평면으로서 작용하며, 상기 마이크로스트립 전송 선로는 제1영역상에 한정된 전이 영역(58)에서 상기 슬롯라인 전송 선로의 상기 제1접지 평면으로 전이해서, 상기 마이크로스트립 및 상기 슬롯라인 전송 선로의 교차점에서 상기 슬롯라인을 가로지르는 광대역 마이크로스트립 분로를 생성하고, 상기 슬롯라인 전송 선로의 한 단부에서 광대역 슬롯라인 개방회로를 생성함으로써 마이크로스트립과 슬롯라인 사이에 강한 결합을 형성시키는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립과 슬롯라인간의 광대역전이부(50).
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로스트립 전송 선로는 마이크로스트립 특성 임피던스에 의하여 특성화되며, 상기 슬롯라인 전송 선로는 상기 마이크로스트립 특성 임피던스와 동일한 슬롯라인 특성 임피던스에 의하여 특성화되는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립과 슬롯라인간의 광대역 전이부.
3. 제1 및 제 2대향 표면(102,110)을 갖고 있는 유전체 기판, 상기 제1표면상의 제1도전 영역에 의하여 상기 제1표면상에 한정된 제1플레어형 방사기 영역(104), 상기 제2표면상의 제2도전 영역에 의하여 상기 제2표면상에 한정된 제2플레어형 방사기 영역(112)을 포함하며, 상기 제1 및 제2플레어형 방사기 영역(104,112)은 상기 방사기 영역의 중첩 영역에서 방사기 노치를 한정하며, 전송 선로 도전 영역에 의하여 상기 제1유전체 표면상에 한정된 도체 선로 및 상기 제2플레어형 방사기 영역에 의하여 한정된 접지 평면을 구비하는 마이크로스트립 전송 선로를 더 포함하며, 상기 전송 선로는 상기 노치에 인접한 상기 제1플레어형 영역으로 직접 전이되며, 상기 제1 및 제2방사기 영역은 상기 노치 근처에서 양면 슬롯라인 전송선로를 한정하며, 광대역 마이크로스트립 분로가 상기 슬롯라인 전송 선로를 가로질러 생성되고, 광대역 슬롯라인 개방 회로가 상기 슬롯라인 전송 선로의 한 단부에 생성되므로써, 상기 마이크로스트립 및 상기 슬롯라인 사이에 강한 결합을 형성시키는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 공급 회로를 구비한 양면 인쇄된 플레어형 슬롯 방사기.
4. 제3항에 있어서, 상기 마이크로스트립 전송 선로는 마이크로스트립 특성 임피던스에 의하여 특성화되며, 상기 슬롯라인 전송 선로는 상기 마이크로스트립 특성 임피던스와 동일한 슬롯라인 특성 임피던스에 의하여 특성화되는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 공급 회로를 구비한 양면 인쇄된 플레어형 슬롯 방사기.