WO2012169709A1 - 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나 - Google Patents

통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나 Download PDF

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WO2012169709A1
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WO
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polarization
ultra
communication
layer
outlet
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PCT/KR2011/009006
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박찬구
이준희
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위월드 주식회사
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials

Definitions

  • the present invention relates to an ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication, and more particularly, a first polarization filtering unit or a second polarized wave which filters a first polarized wave or a second polarized wave which is incident on a dual linearly polarized waveguide antenna and is orthogonal to each other.
  • the inner circumferential surface of any one of the filtering portions has a wideband matching structure in which the diameter is gradually tapered, and an extension line is formed so as to compensate and adjust the phase between the first and second polarizations equally.
  • the present invention relates to an ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication, capable of receiving and using for communication, and capable of rotating a skew angle without mechanical rotation.
  • the flat waveguide antenna among general satellite antennas is intended to receive satellite broadcasting.
  • the flat waveguide antenna forms a tip of the waveguide in the shape of a trumpet, opens both sides of the waveguide, and vibrates one side of the waveguide so that radio waves move through the waveguide and radiate into the air.
  • part of the radio waves is reflected because impedance matching between the waveguide and the air is not performed, all energy is not emitted to the air.
  • the opening of the waveguide is gradually widened to match the impedance between the air and the waveguide, so that as much energy as possible is radiated from the opening.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a horn to which a signal is incident in a typical waveguide antenna.
  • the horn antenna has an outer opening 2 facing the air and an inner opening 3 on the side where the vibration starts.
  • the operable frequency is 10.7 GHz to 12.7 GHz.
  • the general Ku-Band flat waveguide antenna has a disadvantage in that an operable frequency is limited to a reception band of 10.7 GHz to 12.7 GHz or a transmission band of 13.75 GHz to 14.5 GHz as described above.
  • satellite antennas have different elevation angles and skew angles according to regions, so the antenna product and specification must be determined in consideration of skew angles and elevation angles in each region.
  • the skew angle means a difference between the reception angle of the LNB and the transmission angle of the satellite, which also depends on the position because the earth is round.
  • the latitude and longitude of Perth city in western Australia are 31 ° S and 115 ° E, respectively, and Australia in the eastern capital of Australia is 35 ° S and 149 ° E.
  • Perth City shows a difference of -50 ° for Skew, and -15 ° for Australia.
  • the satellite antenna should be able to adjust the skew angle as needed to overcome the difference in skew angle depending on the region.In order to adjust the skew angle in the flat waveguide antenna as described above, it is cumbersome and spaced. It takes a lot, and has the disadvantage of inferior accuracy.
  • an object of the present invention is the first polarization filtering unit or the second polarization filter for filtering the first polarization or the second polarization which is incident to the signal entry and orthogonal to each other
  • the inner circumferential surface of any one of the filtering portions has a wideband matching structure in which the diameter is gradually tapered, and an extension line is formed so as to compensate and adjust the phase between the first and second polarizations equally.
  • the present invention provides an ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication that can be used for communication and can rotate the skew angle without mechanical rotation.
  • An ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication includes a signal input and output unit 110 for receiving a first polarization S1 and a second polarization S2 perpendicular to each other; A first polarization filtering unit 120 filtering the first polarization S1 provided from the signal entry and exit unit 110 and having a stepped step portion formed on an inner circumferential surface thereof; And a second polarization filtering unit 130 provided from the signal input / output unit 110 to filter the second polarization S2 having a direction perpendicular to the first polarization S1, and formed in a rectangular pillar shape.
  • the inner circumferential surface of the first polarization filtering unit 120 or the second polarization filtering unit 130 is in the signal input and output unit 110 for broadband matching It is characterized in that the taper is formed so that the diameter gradually decreases toward the farther direction.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 is connected to an opening formed at a side where the stepped portion of the first polarization filtering part 120 is formed to guide the first polarization guide S1 ( 200); And a second polarization guide 300 connected to the other side of the second polarization filtering unit 130 opposite to the side adjacent to the signal entry and exit unit 110 to guide the second polarization S2. Characterized in that it is formed to include.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication includes a first layer (10) formed of a plurality of the signal input and output unit 110; A second layer 20 connected to the signal entry and exit unit 110 and having the first polarization guide 200 formed therein; And a third layer 30 connected to the signal entry and exit unit 110 and disposed in parallel with the first polarization guide 200, wherein the second polarization guide 300 is formed. Characterized in that it comprises a.
  • the first ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication is formed by penetrating the first polarization S1 to the second layer 20 so that the first polarization S1 is emitted to the outside or incident from the outside.
  • the second polarization is formed by being connected to the polarization guide 200 and the second outlet 520 is formed through the second polarization (S2) to the third layer 30 to be emitted to the outside or incident from the outside.
  • the first layer 1 through the first layer 510 is formed through the first layer 400 to communicate with the first layer 400 formed in the second layer (20) It is characterized by being formed.
  • first-first exit 510 and the second outlet 520 is characterized in that the rectangular shape rotated 90 degrees to each other.
  • first-first exit 510 and the second outlet 520 is characterized in that the length of at least one side is formed to be the length of one side of the WR-75 waveguide standard.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 is connected to the first outlet of the second layer 20 so that the first polarized wave S1 is formed to penetrate the outside or be incident from the outside.
  • An outlet 430 is further formed in the second layer 20, connected to the second outlet 520 of the third layer 30, and in communication with the third outlet 430 of the second layer.
  • a circular third-first outlet 530 is formed in the third layer 30, and is formed in a groove shape in a passage of a portion where the third outlet 430 and the first outlet 400 are connected.
  • a first block insertion groove 810 is formed, and a second block insertion groove 820 having a groove shape is formed in a passage of a portion where the second outlet 520 and the third-1 exit 530 are connected.
  • the first block may be selected from a spherical waveguide including the first-first exit 510 and the second outlet 520 and a circular waveguide that is the third-first exit 530.
  • the first blocking block 910 or the second blocking block 920 is inserted into the insertion groove 810 or the second block insertion groove 820, respectively.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna is connected to the first outlet 400 and the first polarization guide 200 of the second layer 20 in a linear first discharge passage 610.
  • the first-first exit 510 and the second outlet 520 of the third layer 30 and the second polarization guide 300 are connected to the second discharge passage 620 in a straight line form.
  • the first discharge passage 610 such that the first polarization S1 passing through the first discharge passage or the second polarization S2 passing through the second discharge passage 620 is turned in a predetermined region so that the passage length thereof can be extended. Or an extension line 700 having a predetermined region bent in the second discharge passage 620.
  • extension line 700 is characterized in that formed in any one form of U, V, W, N.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna (1) is formed to be covered on the outside, it characterized in that it further comprises a cover member (2) of two or more layers of multilayer structure made of different materials.
  • the cover member (2) is formed in a three-layer structure, consisting of ABS or prepreg (Prepreg) sheet and the first sheet 41 located on the first layer and the third sheet 43 located on the third floor; And a second sheet 42 formed of a honeycomb sheet or styrofoam made of aramid and positioned on a second layer, which is a middle layer. Characterized in that it is formed to include.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication has an inner circumferential surface of either the first polarization filtering unit or the second polarization filtering unit for filtering the first polarization or the second polarization, which are incident to the signal entry and orthogonal to each other.
  • the taper has a broadband matching structure that is tapered to decrease gradually, the bandwidth is widened from 10.7 GHz to 14.5 GHz to include both the transmission band and the reception band, and thus can be used as a communication antenna capable of transmitting and receiving. There is this.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication of the present invention is formed by a line extending to extend the waveguide path to match the phase between the first and second polarized waves, thereby providing a skew angle without mechanical rotation of the antenna. It has the advantage of being able to rotate.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication of the present invention is capable of both transmitting and receiving, and the variable skew control can be extended to extend the range of use of the dual linearly polarized antennas previously used for satellite broadcasting reception. It does not require mechanical rotation for skew adjustment, which can increase space utilization and has the advantage of convenience.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication of the present invention is covered on the outside, and includes a cover member made of a multi-layer structure of different materials, there is an advantage that the propagation loss rate can be minimized.
  • 1 is a horn cross-sectional view of a typical waveguide antenna.
  • Figure 2 is a perspective view showing the inner surface of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of an ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view showing each layer of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a first layer of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a second layer of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a third layer of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a plan view showing a first layer of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a second layer of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing a third layer of the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a rear view of a third layer of an ultra wide band dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating various types of extension lines formed in an ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a cover member formed on an ultra wide band dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view schematically showing the structure of a cover member formed in the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication according to an embodiment of the present invention.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 for communication includes a signal input and output unit 110 for receiving or transmitting a first polarization S1 and a second polarization S2 perpendicular to each other; A first polarization filtering unit 120 filtering the first polarization S1 provided from the signal entry and exit unit 110 and having a stepped step portion formed on an inner circumferential surface thereof; And a second polarization filtering unit 130 provided from the signal input / output unit 110 to filter the second polarization S2 having a direction perpendicular to the first polarization S1, and formed in a rectangular pillar shape. Characterized in that it comprises a.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 for communication according to the present invention is different from the conventional waveguide antenna, which is a reception-only antenna having a bandwidth of 10.7 GHz to 12.7 GHz.
  • the conventional waveguide antenna which is a reception-only antenna having a bandwidth of 10.7 GHz to 12.7 GHz.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna (1) of the present invention as the inner peripheral surface of the first polarization filtering unit 120 or the second polarization filtering unit 130 is farther away from the signal entry and exit unit 110. It has a broadband matching structure that is tapered so that the diameter gradually decreases.
  • the first polarization filtering unit 120 or the second polarization filtering unit 130 has a truncated cone structure in which an inner circumferential surface is tapered, which does not limit the impedance matching characteristic to the frequency of a specific band. Impedance matching is possible.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 of the present invention can have a wide range of operating characteristics from 10.7 GHz to 14.5 GHz.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 is connected to an opening formed in the side of the stepped portion of the first polarization filtering unit 120 is a first polarization guide for guiding the first polarization (S1) ( 200); And a second polarization guide 300 connected to the other side of the second polarization filtering unit 130 opposite to the side adjacent to the signal entry and exit unit 110 to guide the second polarization S2. It is formed to include.
  • the first polarization guide 200 is connected between two neighboring first polarization filtering units 120 and the first polarization S1 filtered by the first polarization filtering unit 120 is summed and summed.
  • the strength of the signal may be strengthened through the process in which the polarized wave S1 is again combined with the first polarized wave S1 that is combined by two neighboring first polarization filtering units 120.
  • the second polarization guide 300 is connected between two neighboring second polarization filtering units 130 and filtered by the second polarization filtering unit 130.
  • the polarization S2 is added, and the combined second polarization S2 is further combined with the second polarization S2 combined by two neighboring second polarization filtering units 130 to increase the signal strength.
  • a signal antenna 110, a first polarization filtering unit 120, and a second polarization filtering unit 130 are configured as one unit antenna 100.
  • a plurality of unit antennas 100 are arranged so that the first polarized wave S1 or the second polarized wave S2 incident to the neighboring unit antenna 100 is mutually different. By adding up, it is possible to cause a signal of stronger intensity to be emitted or incident.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 for communication of the present invention is configured such that a plurality of the unit antennas 100 are arranged so that a strong signal is emitted or incident, and a plurality of signal entry and exit units 110 are formed.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 for communication of the present invention is formed through the first exit 400 is formed to penetrate the second layer 20 so that the first polarization (S1) to the outside or incident from the outside. ) Is formed to be connected to the first polarization guide 200, the second outlet 520 is formed through the second polarization (S2) penetrating to the outside or incident from the outside to the third layer (30) ) Is connected to the second polarization guide 300 is formed, the first layer 1 to the first layer (30) communicating with the first outlet 400 formed in the second layer (20) Can be formed through.
  • the second layer 20 includes the first neighboring polarization wave S1 filtered by the first polarization filtering unit 120.
  • the first polarization S1 of the first polarization filtering unit 120 and the first polarization guide 200 are combined together, and the first polarization S1 combined from two neighboring first polarization filtering units 120 is again. After the process is combined with it is repeated, it is finally formed to be emitted through the first outlet (400).
  • the third layer 30 includes the second neighboring polarized wave S2 filtered by the second polarized wave filter 130.
  • the second polarization S2 of the second polarization filtering unit 130 and the second polarization S2 combined through the second polarization guide 300, and further merged from two neighboring second polarization filtering units 130.
  • the process of merging with is repeated, and then finally formed through the second outlet 520.
  • the first layer 1-510 is further formed in the third layer 30 to be connected to the first outlet 400 formed in the second layer 20, as shown in FIG. Both the first outlet 510 and the second outlet 520 can be seen on the rear surface of the third layer 30.
  • first-first outlet 510 and the second outlet 520 may have a rectangular shape rotated by 90 degrees with each other, and at least one side has a length of about 19 * 9.5 mm, which is a standard of the WR-75 waveguide. It can be formed so that it can be used as a Ku-band antenna.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 of the present invention is connected to the first outlet of the second layer 20 is formed so that the first polarized wave (S1) is emitted to the outside or incident from the outside.
  • a third outlet 430 is further formed in the second layer 20, connected to the second outlet 520 of the third layer 30, and connected to the third outlet 430 of the second layer.
  • a circular third-first outlet 530 that is formed to communicate with each other may be further formed in the third layer 30.
  • a first block insertion groove 810 having a groove shape is formed in a passage of a portion where the third outlet 430 and the first outlet 400 are connected to the second layer 20.
  • a second block insertion groove 820 having a groove shape may be formed in a passage of a portion where the second outlet 520 and the third-first outlet 530 are connected.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 of the present invention is a spherical waveguide composed of the first-first exit 510 and the second outlet 520 and the third-first exit 530.
  • the first blocking block 910 or the second blocking block 920 may be respectively inserted into the first block insertion groove 810 or the second block insertion groove 820 so as to be selected and used among the circular waveguides. .
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 of the present invention receives the first polarized wave S1 and the second polarized wave S2 that are orthogonal to each other in the first-first exit 510 and the second outlet 520.
  • Each of the first polarization S1 and the second polarization S2 may be combined to emit or enter through the 3-1 exit 530 which is a circular waveguide.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 of the present invention is formed by stacking the first layer 10 to the third layer 30, and thus, a plurality of unit antennas 100 are arranged. It may have a form.
  • the unit antenna 100 is formed in multiples of two in the reception mode so that the first and second polarizations S1 or S2 of the neighboring unit antennas 100 are added together to neighbor the two unit antennas again.
  • the path summed with the signal summed at 100 may be repeated to finally exit to the first-first exit 510, the second exit 520, or the third-first exit 530.
  • the first outlet 400 and the first polarization guide 200 of the second layer 20 have a straight first discharge passage ( 610, wherein the first-first outlet 510, the second outlet 520, and the second polarization guide 300 of the third layer 30 have a straight second discharge passage 620.
  • the first polarization (S1) passing through the first discharge passage or the second polarization (S2) passing through the second discharge passage 620 is rotated in a predetermined region so that the passage length is extended.
  • An extension line 700 having a predetermined area bent may be formed in the first discharge passage 610 or the second discharge passage 620.
  • the extension line 700 is located at an upper side and a lower side with respect to the center of which the first-first exit 510, the second outlet 520, or the third outlet 430 is formed. Since the lengths of the lines including the second polarization guide 300 and the second discharge passage 620 formed are equal to each other, the phases of the first polarization S1 and the second polarization S2 are coincident with each other. It is preferably formed so that it can be compensated.
  • the above-described feature may be applied when the extension line 700 is formed on the second layer 20 as well as applied when the extension line 700 is formed on the third layer 30, and a plurality of extension lines 700 may be formed.
  • the extension line 700 may be formed in any one of U, V, W, and N, and the length of the extension line 700 is the extension line 700. If it is formed longer than the straight distance between the starting point and the ending point can be carried out in any form of change.
  • the communication ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 of the present invention is formed to be covered on the outside, it may further include a cover member (2) of two or more multilayer structure made of different materials.
  • the general antenna includes a cover for protecting the internal parts and the antenna portion, the propagation loss rate by the cover is a very important factor for the performance of the antenna.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna 1 for communication of the present invention includes a cover member 2 of a multi-layer structure for minimizing the propagation loss rate.
  • the cover member 2 is formed in a three-layer structure, the first sheet 41 located on the first floor, the third sheet 43 located on the third floor, the second sheet 42 located on the second floor in the middle layer It may be formed to include.
  • the second sheet 42 may be made of a honeycomb sheet or styrofoam made of aramid, which is a low dielectric constant material having the best performance with the air layer.
  • the first sheet and the third sheet may be made of ABS or prepreg sheet in consideration of durability.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication is incident to the signal input and output unit and is either one of a first polarization filtering unit or a second polarization filtering unit that filters first or second polarized waves that are orthogonal to each other.
  • the inner circumferential surface has a broadband matching structure that is tapered to gradually decrease in diameter, the bandwidth is widened from 10.7 GHz to 14.5 GHz to cover both the transmission band and the reception band, so that it can be used as a communication antenna that can transmit and receive. There is an advantage that it can.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication of the present invention is formed by a line extending to extend the waveguide path to match the phase between the first and second polarized waves, thereby providing a skew angle without mechanical rotation of the antenna. It has the advantage of being able to rotate.
  • the ultra-wideband dual linearly polarized waveguide antenna for communication of the present invention is capable of both transmitting and receiving, and the variable skew control can be extended to extend the range of use of the dual linearly polarized antennas previously used for satellite broadcasting reception. It does not require mechanical rotation for skew adjustment, which can increase space utilization and has the advantage of convenience.

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 발명은 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게 듀얼선형편파 도파관 안테나에 입사되며 서로 직교하는 편파인 제1편파 또는 제2편파를 필터링하는 제1편파필터링부 또는 제2편파필터링부 중 어느 하나의 내주면이 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 광대역 매칭구조를 갖고, 상기 제1편파 및 제2편파 사이의 위상을 동일하게 보상하여 조정할 수 있도록 연장선로가 형성됨으로써, 송ㆍ수신이 가능하여 통신용으로 사용할 수 있으며, 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 회전할 수 있는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나에 관한 것이다.

Description

통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나
본 발명은 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게 듀얼선형편파 도파관 안테나에 입사되며 서로 직교하는 편파인 제1편파 또는 제2편파를 필터링하는 제1편파필터링부 또는 제2편파필터링부 중 어느 하나의 내주면이 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 광대역 매칭구조를 갖고, 상기 제1편파 및 제2편파 사이의 위상을 동일하게 보상하여 조정할 수 있도록 연장선로가 형성됨으로써, 송ㆍ수신이 가능하여 통신용으로 사용할 수 있으며, 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 회전할 수 있는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나에 관한 것이다.
일반적인 위성 안테나 중 평판형 도파관 안테나의 경우, 위성방송의 수신을 목적으로 한다.
이 때, 상기 평판형 도파관 안테나는 도파관의 선단을 나팔모양으로 형성하고, 도파관의 양측을 개방한 다음, 도파관의 한쪽을 진동시켜 전파가 도파관을 통해 이동하여 공중으로 방사되도록 한다. 이 때, 도파관과 공중 간의 임피던스 정합이 되어 있지 않기 때문에 전파의 일부가 반사되므로, 모든 에너지가 공중으로 방사되지 않는다.
따라서 도파관 안테나의 설계 시, 도파관의 개구를 서서히 넓혀서 공중과 도파관과의 임피던스를 정합시킴으로써, 최대한 많은 에너지가 개구로부터 방사되도록 한다.
도 1은 일반적인 도파관 안테나에서 신호가 입사되는 혼의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 혼안테나는 공중을 향한 외측개구(2)와, 진동이 시작되는 측의 내측개구(3)를 갖는다.
이 때, 상술한 바와 같이 방송수신을 목적으로 하는 도파관 안테나는 수신만 하면 되기 때문에 동작 가능한 주파수가 10.7 GHz ~ 12.7 GHz로 대역폭이 작다는 특징이 있다.
일반적인 Ku-Band평판형 도파관 안테나는 동작 가능한 주파수는 상기와 같이 수신대역인 10.7 GHz ~ 12.7 GHz, 또는 송신대역인 13.75 GHz ~ 14.5 GHz로 한정되어 있어 송신 또는 수신만 가능하다는 단점이 있다.
한편, 위성안테나는 지역에 따라 앙각 및 스큐(Skew) 각도 달라지므로, 각 지역의 스큐각도와 앙각을 고려해서 안테나의 제품과 스펙을 결정해야 한다.
상기 스큐각도는 엘엔비(LNB : Low Noise Blockdown converter)의 수신각과 위성의 송신각 사이에 차이를 의미하며, 이 또한 지구가 둥글기 때문에 위치에 따라 달라진다.
예를 들어, 호주의 서부 지역인 퍼스(Perth)시의 위도와 경도는 각각 31°S, 115°E 이고, 호주의 수도인 동부지역의 캔버라(Canberra)는 35°S, 149°E 이다. 각각의 스큐를 계산하여 보면, 퍼스 시는 스큐 -50°, 캔버라는 스큐 -15°로 많은 차이를 보인다.
따라서 위성안테나는 지역에 따라 스큐각도의 차이를 극복하기 위해 필요에 따라 스큐각도를 조절할 수 있어야 하는데, 상기와 같은 평판형 도파관 안테나에서 스큐각도를 조절하기 위해서는 기구적으로 회전을 해야 하므로 번거롭고, 공간을 많이 차지하며, 정확도가 떨어진다는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신호입출부로 입사되며 서로 직교하는 편파인 제1편파 또는 제2편파를 필터링하는 제1편파필터링부 또는 제2편파필터링부 중 어느 하나의 내주면이 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 광대역 매칭구조를 갖고, 상기 제1편파 및 제2편파 사이의 위상을 동일하게 보상하여 조정할 수 있도록 연장선로가 형성됨으로써, 송ㆍ수신이 가능하여 통신용으로 사용할 수 있으며, 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 회전할 수 있는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 서로 수직인 제1편파(S1) 및 제2편파(S2)를 수신하는 신호입출부(110); 상기 신호입출부(110)로부터 제공된 상기 제1편파(S1)를 필터링하며, 내주면에 계단 형태의 단차부가 형성되는 제1편파필터링부(120); 및 상기 신호입출부(110)로부터 제공되어 상기 제1편파(S1)와 직각방향을 갖는 상기 제2편파(S2)를 필터링하며, 사각기둥 형태로 형성되는 제2편파필터링부(130); 를 포함하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)에 있어서, 상기 제1편파필터링부(120) 또는 제2편파필터링부(130)의 내주면은 광대역 매칭을 위해 상기 신호입출부(110)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제1편파필터링부(120)의 단차부가 형성된 측에 형성된 개구부와 연결되어 상기 제1편파(S1)를 안내하는 제1편파가이드(200); 및 상기 제2편파필터링부(130)의 상기 신호입출부(110)에 인접한 측과 반대되는 타측에 연결되어 상기 제2편파(S2)를 안내하는 제2편파가이드(300); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 상기 신호입출부(110)가 복수개 배열되어 형성되는 제1레이어(10); 상기 신호입출부(110)와 연결되며, 상기 제1편파가이드(200)가 형성되는 제2레이어(20); 및 상기 신호입출부(110)와 연결되며, 상기 제1편파가이드(200)와 평행하게 배치되고, 상기 제2편파가이드(300)가 형성되는 제3레이어(30); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 상기 제2레이어(20)에 상기 제1편파(S1)가 외부로 출사 또는 외부에서 입사되도록 관통되어 형성되는 제1출구(400)가 상기 제1편파가이드(200)와 연결되어 형성되며, 상기 제3레이어(30)에 상기 제2편파(S2)가 외부로 출사 또는 외부에서 입사되도록 관통되어 형성되는 제2출구(520)가 상기 제2편파가이드(300)와 연결되어 형성되되, 상기 제3레이어(30)에는 상기 제2레이어(20)에 형성된 상기 제1출구(400)와 연통되도록 관통 형성되는 제1-1출구(510)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)는 서로 90도 회전된 직사각 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)는 적어도 한 변의 길이가 WR-75 도파관 규격의 한 변의 길이가 될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제2레이어(20)의 상기 1출구와 연결되어 상기 제1편파(S1)가 외부로 출사 또는 외부에서 입사되도록 관통 형성되는 제3출구(430)가 상기 제2레이어(20)에 더 형성되며, 상기 제3레이어(30)의 상기 제2출구(520)와 연결되며 상기 제 2레이어의 상기 제3출구(430)와 연통되도록 관통 형성되는 원형의 제3-1출구(530)가 상기 제3레이어(30)에 더 형성되되, 상기 제3출구(430) 및 제1출구(400)가 연결되는 부분의 통로에 홈 형태의 제1블록삽입홈(810)이 형성되며, 상기 제2출구(520) 및 상기 제3-1출구(530)가 연결되는 부분의 통로에 홈 형태의 제2블록삽입홈(820)이 형성되고, 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)로 구성되는 구형 도파관과, 상기 제3-1출구(530)인 원형 도파관 중 선택하여 사용할 수 있도록 상기 제1블록삽입홈(810) 또는 제2블록삽입홈(820)에 제1차단블록(910) 또는 제2차단블록(920)이 각각 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 상기 제2레이어(20)의 상기 제1출구(400) 및 상기 제1편파가이드(200)가 직선형태의 제1배출통로(610)로 연결되며, 상기 제3레이어(30)의 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)와 상기 제2편파가이드(300)가 직선 형태의 제2배출통로(620)로 연결되며, 상기 1배출통로를 통과하는 제1편파(S1) 또는 상기 제2배출통로(620)를 통과하는 제2편파(S2)가 일정영역에서 선회하여 통과길이가 연장될 수 있도록 상기 제1배출통로(610) 또는 제2배출통로(620)에 일정영역이 구부러지는 연장선로(700)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연장선로(700)는 U, V, W, N 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 외측에 덮여지도록 형성되며, 서로 다른 재질로 이루어지는 두 겹 이상의 다층구조인 커버부재(2)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 커버부재(2)는 3층 구조로 형성되되, ABS 또는 프리프레그(Prepreg) 시트로 이루어지며 1층에 위치한 제1시트(41) 및 3층에 위치한 제3시트(43); 및 아라미드(Aramid) 재질의 허니콤(Honeycomb) 시트 또는 스티로폼으로 이루어지며 가운데층인 2층에 위치한 제2시트(42); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 신호입출부로 입사되며 서로 직교하는 편파인 제1편파 또는 제2편파를 필터링하는 제1편파필터링부 또는 제2편파필터링부 중 어느 하나의 내주면이 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 광대역 매칭구조를 가짐에 따라 대역폭이 송신대역과 수신대역을 모두 포함할 수 있도록 10.7GHz ~ 14.5GHz로 넓어지기 때문에, 송ㆍ수신이 가능한 통신용 안테나로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 상기 제1편파 및 제2편파 사이의 위상을 일치시킬 수 있도록 도파관로를 연장하는 연정선로가 형성됨으로써, 안테나의 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 회전할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 송ㆍ수신이 모두 가능하고, 가변적 스큐 조절이 가능하기 때문에 기존에 위성방송 수신용으로 사용되었던 듀얼선형편파 안테나의 활용 범위를 확장할 수 있으며, 스큐 조절을 위한 기구적인 회전이 필요 없어 공간활용도를 높일 수 있고, 편리하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 외측에 덮여지며, 서로 다른 재질의 다층구조로 이루어지는 커버부재를 포함함으로써, 전파손실률을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 도파관 안테나의 혼 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 내면을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 각 레이어를 나타낸 분해사시도.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 제1레이어를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 제2레이어를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 제3레이어를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 제1레이어를 나타낸 평면도.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 제2레이어를 나타낸 평면도.
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 제3레이어를 나타낸 평면도.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나의 제3레이어를 나타낸 배면도.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나에 형성되는 다양한 형태의 연장선로를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나에 형성되는 커버부재를 나타낸 사시도.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나에 형성되는 커버부재의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 서로 수직인 제1편파(S1) 및 제2편파(S2)를 수신 또는 송신하는 신호입출부(110); 상기 신호입출부(110)로부터 제공된 상기 제1편파(S1)를 필터링하며, 내주면에 계단 형태의 단차부가 형성되는 제1편파필터링부(120); 및 상기 신호입출부(110)로부터 제공되어 상기 제1편파(S1)와 직각방향을 갖는 상기 제2편파(S2)를 필터링하며, 사각기둥 형태로 형성되는 제2편파필터링부(130); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 종래의 도파관 안테나가 대역폭이 10.7GHz ~ 12.7GHz인 수신전용 안테나인 것과 달리, 송신 대역인 13.75GHz ~ 14.5GHz도 모두 포함하도록 10.7GHz ~ 14.5GHz의 광대역을 가짐으로써, 송ㆍ수신이 모두 가능한 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제1편파필터링부(120) 또는 제2편파필터링부(130)의 내주면이 상기 신호입출부(110)로부터 멀어질수록 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 광대역 매칭 구조를 갖는다.
상술한 바와 같이, 상기 제1편파필터링부(120) 또는 제2편파필터링부(130)는 내주면이 테이퍼져 형성되는 원뿔대 구조를 갖고 있는데, 이는 임피던스 매칭 특성을 특정 대역의 주파수에 한정하지 않고 광범위하게 임피던스 매칭을 할 수 있게 한다.
이에 따라, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 10.7GHz ~ 14.5GHz까지 동작특성을 광범위하게 가질 수 있다.
한편, 상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제1편파필터링부(120)의 단차부가 형성된 측에 형성된 개구부와 연결되어 상기 제1편파(S1)를 안내하는 제1편파가이드(200); 및 상기 제2편파필터링부(130)의 상기 신호입출부(110)에 인접한 측과 반대되는 타측에 연결되어 상기 제2편파(S2)를 안내하는 제2편파가이드(300); 를 포함하여 형성된다.
상기 제1편파가이드(200)는 이웃하는 두 개의 제1편파필터링부(120) 사이에 연결되어 상기 제1편파필터링부(120)에서 필터링 되는 제1편파(S1)가 합해지고, 합해진 제1편파(S1)가 다시 이웃하는 두 개의 제1편파필터링부(120)에서 합해진 제1편파(S1)와 합해지는 과정을 통해 신호의 세기가 강해지게 할 수 있다.
상기 제1편파가이드(200)와 마찬가지로, 상기 제2편파가이드(300)는 이웃하는 두 개의 제2편파필터링부(130) 사이에 연결되어 상기 제2편파필터링부(130)에서 필터링 되는 제2편파(S2)가 합해지고, 합해진 제2편파(S2)가 다시 이웃하는 두 개의 제2편파필터링부(130)에서 합해진 제2편파(S2)와 합해지는 과정을 통해 신호의 세기가 강해지게 할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 한 개의 신호입출부(110), 제1편파필터링부(120) 및 제2편파필터링부(130)로 구성된 것을 하나의 단위 안테나(100)라고 할 때, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 단위 안테나(100)가 복수개 배열되어 이웃하는 단위 안테나(100)로 입사된 제1편파(S1) 또는 제2편파(S2)가 서로 합해짐으로써, 더욱 강한 세기의 신호가 출사 또는 입사되도록 할 수 있다.
본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 단위 안테나(100)가 복수개 배열되어 강한 신호가 출사 또는 입사되도록 구성되는데, 상기 신호입출부(110)가 복수개 배열되어 형성되는 제1레이어(10); 상기 신호입출부(110)와 연결되며, 상기 제1편파가이드(200)가 형성되는 제2레이어(20); 및 상기 신호입출부(110)와 연결되며, 상기 제1편파가이드(200)와 평행하게 배치되고, 상기 제2편파가이드(300)가 형성되는 제3레이어(30); 를 포함하여 형성된다.
또한, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제2레이어(20)에 상기 제1편파(S1)가 외부로 출사 또는 외부로부터 입사되도록 관통되어 형성되는 제1출구(400)가 상기 제1편파가이드(200)와 연결되어 형성되며, 상기 제3레이어(30)에 상기 제2편파(S2)가 외부로 출사 또는 외부에서 입사사되도록 관통되어 형성되는 제2출구(520)가 상기 제2편파가이드(300)와 연결되어 형성되되, 상기 제3레이어(30)에는 상기 제2레이어(20)에 형성된 제1출구(400)와 연통되는 제1-1출구(510)가 관통 형성될 수 있다.
수신 모드 일 때를 기준으로 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제2레이어(20)는 상기 제1편파필터링부(120)에서 필터링 되는 상기 제1편파(S1)가 이웃하는 상기 제1편파필터링부(120)의 제1편파(S1)와 상기 제1편파가이드(200)를 통해 합쳐지며, 다시 이웃하는 두 개의 상기 제1편파필터링부(120)로부터 합해진 제1편파(S1)와 합쳐지는 과정이 반복된 다음, 최종적으로 상기 제1출구(400)를 통해 출사될 수 있도록 형성된다.
수신 모드 일 때를 기준으로 설명하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제3레이어(30)는 상기 제2편파필터링부(130)에서 필터링 되는 상기 제2편파(S2)가 이웃하는 상기 제2편파필터링부(130)의 제2편파(S2)와 상기 제2편파가이드(300)를 통해 합쳐지며, 다시 이웃하는 두 개의 상기 제2편파필터링부(130)로부터 합해진 제2편파(S2)와 합쳐지는 과정이 반복된 다음, 최종적으로 상기 제2출구(520)를 통해 출사될 수 있도록 형성된다.
상기 제3레이어(30)에는 상기 제2레이어(20)에 형성된 제1출구(400)와 연결되는 제1-1출구(510)가 더 형성됨으로써, 도 13에 도시된 것처럼, 상기 제1-1출구(510)와 제2출구(520)가 모두 상기 제3레이어(30)의 뒷면에서 확인될 수 있다.
특히, 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)는 서로 90도 회전된 직사각 형태일 수 있으며, 적어도 한 변의 길이가 WR-75 도파관의 규격인 약 19 * 9.5mm의 한 변의 길이가 될 수 있도록 형성되어 Ku-band 안테나로 사용되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제2레이어(20)의 상기 1출구와 연결되어 상기 제1편파(S1)가 외부로 출사 또는 외부로부터 입사되도록 관통 형성되는 제3출구(430)가 상기 제2레이어(20)에 더 형성되며, 상기 제3레이어(30)의 상기 제2출구(520)와 연결되며 상기 제 2레이어의 상기 제3출구(430)와 연통되도록 관통 형성되는 원형의 제3-1출구(530)가 상기 제3레이어(30)에 더 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제2레이어(20)에는 상기 제3출구(430) 및 제1출구(400)가 연결되는 부분의 통로에 홈 형태의 제1블록삽입홈(810)이 형성되며, 상기 제3레이어(30)에는 상기 제2출구(520) 및 상기 제3-1출구(530)가 연결되는 부분의 통로에 홈 형태의 제2블록삽입홈(820)이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)로 구성되는 구형 도파관과, 상기 제3-1출구(530)인 원형 도파관 중 선택하여 사용할 수 있도록 상기 제1블록삽입홈(810) 또는 제2블록삽입홈(820)에 제1차단블록(910) 또는 제2차단블록(920)이 각각 삽입되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 서로 직교하는 제1편파(S1) 및 제2편파(S2)를 상기 제1-1출구(510), 제2출구(520)를 통해 각각 출사 또는 입사될 수도 있으며, 상기 제1편파(S1) 및 제2편파(S2)가 합해져 원형 도파관인 상기 제3-1출구(530)를 통해 출사 또는 입사되도록 선택할 수 있다.
다시 한 번 정리하면, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제1레이어(10) 내지 제3레이어(30)가 적층되어 형성됨으로써, 상기 단위 안테나(100)가 복수개 배열된 형태를 가질 수 있다.
이 때, 상기 단위 안테나(100)는 수신 모드일 때, 2의 배수로 형성되어 이웃하는 단위 안테나(100)의 제1편파(S1) 또는 제2편파(S2)가 합해져 다시 이웃하는 2개의 단위 안테나(100)에서 합해진 신호와 합해지는 경로가 반복되어 최종적으로 상기 제1-1출구(510), 제2출구(520) 또는 제3-1출구(530)로 출사되도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 상기 제2레이어(20)의 상기 제1출구(400) 및 상기 제1편파가이드(200)가 직선형태의 제1배출통로(610)로 연결되며, 상기 제3레이어(30)의 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)와 상기 제2편파가이드(300)가 직선 형태의 제2배출통로(620)로 연결되며, 상기 1배출통로를 통과하는 제1편파(S1) 또는 상기 제2배출통로(620)를 통과하는 제2편파(S2)가 일정영역에서 선회하여 통과길이가 연장될 수 있도록 상기 제1배출통로(610) 또는 제2배출통로(620)에 일정영역이 구부러지는 연장선로(700)가 형성될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 연장선로(700)는 상기 제1-1출구(510), 제2출구(520) 또는 제3출구(430)가 형성되는 중심부를 기준으로 상측과 하측 영역에 형성되는 제2편파가이드(300) 및 제2배출통로(620)를 합한 선로의 길이가 서로 동일하도록 형성됨으로써, 제1편파(S1) 및 제2편파(S2)의 위상(phase)이 일치되어 보상될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 특징은 상기 연장선로(700)가 상기 제3레이어(30)에 형성될 때 적용되는 것뿐만 아니라 제2레이어(20)에 형성될 때도 적용될 수 있으며, 복수개 형성될 수도 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 연장선로(700)는 U, V, W, N 중 어느 하나의 형태로 형성될 수도 있으며, 상기 연장선로(700)의 길이가 상기 연장선로(700)가 시작되는 지점과 끝나는 지점의 직선거리보다 길게 형성된다면 어떠한 형태로든 변경 실시가 가능하다.
한편, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 외측에 덮여지도록 형성되며, 서로 다른 재질로 이루어지는 두 겹 이상의 다층구조인 커버부재(2)를 더 포함할 수 있다.
일반적인 안테나는 내부 부품 및 안테나부의 보호를 위한 커버를 포함하는데, 상기 커버에 의한 전파 손실률은 안테나의 성능에 매우 중요한 요소이다. 안테나는 커버의 두께가 얇을수록 전파 손실률이 작아지지만, 내구성이 저하될 수 있어 전파손실률을 최소한으로 하기 위한 적절한 구조의 커버가 필요하다.
따라서 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는 전파손실률을 최소화하기 위한 다층구조의 커버부재(2)를 포함한다.
상기 커버부재(2)는 3층 구조로 형성되되, 1층에 위치한 제1시트(41), 3층에 위치한 제3시트(43), 가운데층인 2층에 위치한 제2시트(42)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제2시트(42)는 공기층과 가장 성능이 유사한 저 유전율 재료인 아라미드(Aramid) 재질의 허니콤(Honeycomb) 시트 또는 스티로폼으로 이루어질 수 있다.
상기 제1시트 및 제3시트는 내구성을 고려하여 ABS 또는 프리프레그(Prepreg) 시트로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 신호입출부로 입사되며 서로 직교하는 편파인 제1편파 또는 제2편파를 필터링하는 제1편파필터링부 또는 제2편파필터링부 중 어느 하나의 내주면이 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 광대역 매칭구조를 가짐에 따라 대역폭이 송신대역과 수신대역을 모두 포함할 수 있도록 10.7GHz ~ 14.5GHz로 넓어지기 때문에, 송ㆍ수신이 가능한 통신용 안테나로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 상기 제1편파 및 제2편파 사이의 위상을 일치시킬 수 있도록 도파관로를 연장하는 연정선로가 형성됨으로써, 안테나의 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 회전할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나는 송ㆍ수신이 모두 가능하고, 가변적 스큐 조절이 가능하기 때문에 기존에 위성방송 수신용으로 사용되었던 듀얼선형편파 안테나의 활용 범위를 확장할 수 있으며, 스큐 조절을 위한 기구적인 회전이 필요 없어 공간활용도를 높일 수 있고, 편리하다는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (11)

  1. 서로 수직인 제1편파(S1) 및 제2편파(S2)를 수신 또는 송신하는 신호입출부(110);
    상기 신호입출부(110)로부터 제공된 상기 제1편파(S1)를 필터링하며, 내주면에 계단 형태의 단차부가 형성되는 제1편파필터링부(120); 및
    상기 신호입출부(110)로부터 제공되어 상기 제1편파(S1)와 직각방향을 갖는 상기 제2편파(S2)를 필터링하며, 사각기둥 형태로 형성되는 제2편파필터링부(130); 를 포함하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)에 있어서,
    상기 제1편파필터링부(120) 또는 제2편파필터링부(130)의 내주면은
    광대역 매칭을 위해 상기 신호입출부(110)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 직경이 점차 작아지도록 테이퍼져 형성되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는
    상기 제1편파필터링부(120)의 단차부가 형성된 측에 형성된 개구부와 연결되어 상기 제1편파(S1)를 안내하는 제1편파가이드(200); 및
    상기 제2편파필터링부(130)의 상기 신호입출부(110)에 인접한 측과 반대되는 타측에 연결되어 상기 제2편파(S2)를 안내하는 제2편파가이드(300); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는
    상기 신호입출부(110)가 복수개 배열되어 형성되는 제1레이어(10);
    상기 신호입출부(110)와 연결되며, 상기 제1편파가이드(200)가 형성되는 제2레이어(20); 및
    상기 신호입출부(110)와 연결되며, 상기 제1편파가이드(200)와 평행하게 배치되고, 상기 제2편파가이드(300)가 형성되는 제3레이어(30); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는
    상기 제2레이어(20)에 상기 제1편파(S1)가 외부로 출사 또는 외부에서 입사되도록 관통되어 형성되는 제1출구(400)가 상기 제1편파가이드(200)와 연결되어 형성되며,
    상기 제3레이어(30)에 상기 제2편파(S2)가 외부로 출사 또는 외부에서 입사되도록 관통되어 형성되는 제2출구(520)가 상기 제2편파가이드(300)와 연결되어 형성되되,
    상기 제3레이어(30)에는 상기 제2레이어(20)에 형성된 상기 제1출구(400)와 연통되도록 관통 형성되는 제1-1출구(510)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)는
    서로 90도 회전된 직사각 형태인 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)는
    적어도 한 변의 길이가 WR-75 도파관 규격의 한 변의 길이가 될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는
    상기 제2레이어(20)의 상기 1출구와 연결되어 상기 제1편파(S1)가 외부로 출사 또는 외부에서 입사되도록 관통 형성되는 제3출구(430)가 상기 제2레이어(20)에 더 형성되며,
    상기 제3레이어(30)의 상기 제2출구(520)와 연결되며 상기 제 2레이어의 상기 제3출구(430)와 연통되도록 관통 형성되는 원형의 제3-1출구(530)가 상기 제3레이어(30)에 더 형성되되,
    상기 제3출구(430) 및 제1출구(400)가 연결되는 부분의 통로에 홈 형태의 제1블록삽입홈(810)이 형성되며, 상기 제2출구(520) 및 상기 제3-1출구(530)가 연결되는 부분의 통로에 홈 형태의 제2블록삽입홈(820)이 형성되고,
    상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)로 구성되는 구형 도파관과, 상기 제3-1출구(530)인 원형 도파관 중 선택하여 사용할 수 있도록 상기 제1블록삽입홈(810) 또는 제2블록삽입홈(820)에 제1차단블록(910) 또는 제2차단블록(920)이 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는
    상기 제2레이어(20)의 상기 제1출구(400) 및 상기 제1편파가이드(200)가 직선형태의 제1배출통로(610)로 연결되며,
    상기 제3레이어(30)의 상기 제1-1출구(510) 및 제2출구(520)와 상기 제2편파가이드(300)가 직선 형태의 제2배출통로(620)로 연결되며,
    상기 1배출통로를 통과하는 제1편파(S1) 또는 상기 제2배출통로(620)를 통과하는 제2편파(S2)가 일정영역에서 선회하여 통과길이가 연장될 수 있도록
    상기 제1배출통로(610) 또는 제2배출통로(620)에 일정영역이 구부러지는 연장선로(700)가 형성되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 연장선로(700)는
    U, V, W, N 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  10. 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나(1)는
    외측에 덮여지도록 형성되며, 서로 다른 재질로 이루어지는 두 겹 이상의 다층구조인 커버부재(2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 커버부재(2)는
    3층 구조로 형성되되,
    ABS 또는 프리프레그(Prepreg) 시트로 이루어지며 1층에 위치한 제1시트(41) 및 3층에 위치한 제3시트(43); 및
    아라미드(Aramid) 재질의 허니콤(Honeycomb) 시트 또는 스티로폼으로 이루어지며 가운데층인 2층에 위치한 제2시트(42); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 통신용 초광대역 듀얼선형편파 도파관 안테나.
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