KR101661243B1 - 슬롯 안테나 - Google Patents

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KR101661243B1 KR1020150109591A KR20150109591A KR101661243B1 KR 101661243 B1 KR101661243 B1 KR 101661243B1 KR 1020150109591 A KR1020150109591 A KR 1020150109591A KR 20150109591 A KR20150109591 A KR 20150109591A KR 101661243 B1 KR101661243 B1 KR 101661243B1
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waveguide
slot
waveguide space
space
radiating
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야로슬라브 밀리야크흐
곽용빈
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주식회사 에이스테크놀로지
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Abstract

슬롯 안테나가 개시된다. 본 발명의 일측면에 따르면, 도파관 본체 내측에 정의되며 제1 방향을 따라 연장되는 도파 공간 및 도파관 본체의 일면으로부터 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되며 도파 공간에 연통하는 방사 슬롯을 포함하되, 방사 슬롯은 도파 공간의 너비보다 길게 형성되어 도파 공간의 양측에 위치하는 제1 측부 및 제2 측부를 포함하고, 제1 측부의 깊이는 제2 측부의 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나가 제공된다. 본 발명의 일측면에 따르면, 새로운 형상의 슬롯을 활용하여 상대적으로 단순한 구조를 가진 슬롯 안테나가 제공되며, 해당 슬롯 안테나를 이용하면 매우 짧은 파장의 신호를 사용하는 경우에도 높은 수준의 정밀도를 유지하고 제조에 소요되는 노력 및 비용을 절감할 수 있다. 제공되는 슬롯 안테나에서는 또한 여러 가지 방법을 이용하여 신호의 세기, 위상 및 매칭을 튜닝할 수 있다.

Description

슬롯 안테나{SLOT ANTENNA}
본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도파관에 형성된 슬롯을 통해 신호를 방사하는 슬롯 안테나에 관한 것이다.
슬롯 안테나란 통상적으로 평판의 형상으로 마련되는 도체의 표면에 홀 또는 슬롯이 천공된 형태로 구성되는 안테나이다. 구동 주파수에 따라 안테나가 작동되면, 슬롯에서 전자기파를 방사된다. 극초단파(UHF) 및 마이크로파 단위의 주파수가 사용되는 경우 슬롯 안테나를 사용하는 것이 라인 안테나 등에 비해 유리할 수 있는데, 패턴의 제어가 더 용이하기 때문이다. 슬롯 안테나는 그 외에도 크기, 설계의 단순화, 강건성(robustness) 및 용이한 적응력 등 다수의 장점을 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 슬롯 안테나를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 통상적으로 사용되는 슬롯 안테나는 직사각형의 도파 공간(10)을 정의하는 도파관 본체(50)에서 일면의 벽에 다수의 슬롯(20, 40)들이 형성되는 형태로 구성된다.
도파 공간(10)의 일단의 입력단에서는 전자기파 신호가 입력되고, 타단의 출력단에는 안테나의 유형이 진행파 안테나인지 또는 정재파 안테나인지에 따라 정합 부하 또는 도파관 단락편이 구비된다.
도파관 본체(50) 일면의 벽에 형성된 각각의 슬롯(20, 40)은 도파 공간(10) 내에서 전파되는 전자기파에 커플링되고 경사진 편파(polarization)를 가진 신호의 형태로 에너지의 일부를 방사한다. 신호의 편파는 두 가지 주요 성분, 즉 종방향 및 횡방향 성분으로 구성되는 것으로 볼 수 있다.
도 1에서와 같이, 슬롯(20, 40)들은 한쪽으로 경사진 다수의 슬롯(20)들과 반대쪽으로 경사진 다수의 슬롯(40)들이 교호하며 배치될 수 있다. 슬롯(20, 40)들의 경사진 방향이 서로 반대이므로, 슬롯(20, 40)들이 방사하는 편파의 횡방향 성분들은 서로 상쇄되고 종방향 편파만이 남게 된다. 도 1에서 종방향 편파의 방향은 화살표(1)로 표시되어 있다.
인접한 두 개의 슬롯(20, 40) 사이의 간격을 S라 하면 정재파 안테나에서는 S=λWG/2 의 관계가 만족되고 진행파 안테나에서는 λWG/4 < S < 3λWG/4 의 관계가 만족되도록 S를 결정할 수 있다.
한편, 사용하는 신호가 밀리미터 단위의 파장을 갖는 경우, 도파 공간(10)의 치수가 매우 작아지게 되며, 도파관 본체(50)의 벽 두께가 도파 공간(10)의 치수와 맞먹게 되거나 심지어는 더 크게 될 수 있다. 슬롯(20, 40)의 폭과 슬롯(20, 40) 사이의 간격 역시 미세해져야 하는데, 상대적으로 두꺼워진 도파관 본체(50)의 벽에 도 1에서와 같이 슬롯(20, 40)을 형성하는 것은 매우 어려울 수 있다.
즉, 레이더 등의 분야에서와 같이 밀리미터 파를 신호로 사용하는 안테나의 경우, 매우 작은 크기의 도파관에 세밀한 슬롯을 형성하고 더 나아가 슬롯들을 경사진 형태로 가공하는 작업은 매우 높은 정밀도를 요구하게 되는데, 도파관 표면 상의 공간적 제약과 제조 기술상의 한계로 인해 원하는 성능을 제공하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 단순한 구조를 이용하여 매우 짧은 파장의 신호를 이용하는 경우에도 높은 수준의 정밀도를 유지하고 제조에 소요되는 노력 및 비용을 절감할 수 있는 안테나에 대한 요구가 있다.
본 발명의 일측면은 매우 짧은 파장의 신호를 사용하는 경우에도 높은 수준의 정밀도를 유지하고 제조에 소요되는 노력 및 비용을 절감할 수 있는 안테나를 제공하려는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 도파관 본체 내측에 정의되며 제1 방향을 따라 연장되는 도파 공간 및 도파관 본체의 일면으로부터 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되며 도파 공간에 연통하는 방사 슬롯을 포함하되, 방사 슬롯은 도파 공간의 너비보다 길게 형성되어 도파 공간의 양측에 위치하는 제1 측부 및 제2 측부를 포함하고, 제1 측부의 깊이는 제2 측부의 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 측부 중 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 부분의 제2 방향으로의 길이(l1)는 도파 공간의 제2 방향으로의 길이(a) 및 제2 측부 중 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 부분의 제2 방향으로의 길이(l2)에 대하여 a≥l1>l2 의 관계가 성립하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제2 측부 중 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 부분의 제2 방향으로의 길이(l2)는 제1 측부 중 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 제2 방향으로의 길이(l1)에 대하여 0≤l2<l1 의 관계가 성립하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나는 방사 슬롯을 복수 개 포함할 수 있고, 복수의 방사 슬롯 중 서로 인접한 제1 방사 슬롯 및 제2 방사 슬롯에 대하여 제1 방사 슬롯 및 제2 방사 슬롯은 제1 방사 슬롯의 제1 측부와 제2 방사 슬롯의 제2 측부가 도파 공간의 일측에 교호하여 위치하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 방사 슬롯의 중심과 제2 방사 슬롯의 중심을 이은 가상의 직선은 제1 방향과 평행할 수도 있고, 평행하지 않을 수도 있다.
제1 측부는 도파 공간의 하면 아래까지 연장될 수도 있으며, 본 발명의 일부 실시예에서는 방사 슬롯이 도파관 본체을 관통하여 제1 측부가 도파관 본체의 일면으로부터 타면까지 이어질 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나에서는 도파관 본체의 타면에도 방사 슬롯이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일측면에 따르면, 도파관 본체 내측에 정의되며 제1 방향을 따라 연장되는 도파 공간; 도파관 본체의 일면으로부터 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되며 도파 공간에 연통하되 도파 공간의 일측에서의 깊이가 도파 공간의 타측에서의 깊이보다 크게 형성된 복수의 제1 방사 슬롯; 및 도파관 본체의 일면으로부터 제2 방향을 따라 형성되며 도파 공간에 연통하되 도파 공간의 타측에서의 깊이가 도파 공간의 일측에서의 깊이보다 크게 형성된 복수의 제2 방사 슬롯을 포함하되, 복수의 제1 방사 슬롯과 복수의 제2 방사 슬롯은 제1 방향을 따라 교호하여 배치되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나가 제공된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 새로운 형상의 슬롯을 활용하여 상대적으로 단순한 구조를 가진 슬롯 안테나가 제공된다.
해당 슬롯 안테나를 이용하면 매우 짧은 파장의 신호를 사용하는 경우에도 높은 수준의 정밀도를 유지하고 제조에 소요되는 노력 및 비용을 절감할 수 있다. 제공되는 슬롯 안테나에서는 또한 여러 가지 방법을 이용하여 신호의 세기, 위상 및 매칭을 튜닝할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 슬롯 안테나를 개략적으로 나타내는 사시도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 사시도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 방사 슬롯을 나타내는 평면도;
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 단면도;
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 단면도;
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 단면도;
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 슬롯 안테나를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 방사 슬롯을 나타내는 평면도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나는 도파관 본체(50)에서 도파 공간(10)에 연통하는 방사 슬롯(100)이 형성된 형태로 구성된다.
도파 공간(10)은 도파관 본체(50) 내측에서 도파관 본체(50)에 의한 벽체에 의해 정의된다. 도파관 본체(50)는 전도성 재료로 구성되고, 도파 공간(10)은 도파관 본체(50) 내에서 제1 방향을 따라 연장되면서 전자기파 신호의 전달을 가능하게 한다.
방사 슬롯(100)은 도파관 본체(50)의 일면에 형성되어 도파 공간(10)에 연통할 수 있다. 방사 슬롯(100)이 형성되는 방향인 제2 방향은 도파 공간(10)이 연장되는 방향인 제1 방향과 교차하는 것이며, 일반적인 경우 제1 방향에 직교할 수 있다.
도 2 내지 도 4에서 볼 수 있듯이, 각각의 방사 슬롯(100)의 길이(L)는 도파 공간(10)의 너비(b)보다 길게 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 방사 슬롯(100) 중에서 도파 공간(10)의 바로 윗부분의 공간을 중간부(130)라 칭하기로 하고, 중간부(130)의 양측 부분을 제1 및 제2 측부(110, 120)라 칭하기로 한다(도 3 참조). 다만, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 측부(110)의 깊이는 제2 측부(120)의 깊이보다 크게 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 방사 슬롯(100)이 형성된 제2 방향을 기준으로 볼 때, 제1 측부(110) 중 도파 공간(10)의 상면 아래로 연장되는 부분의 길이(l1)는 도파 공간(10)의 길이(a) 및 제2 측부(120) 중 도파 공간(10)의 상면 아래로 연장되는 부분의 길이(l2)에 대하여 a≥l1>l2 의 관계가 성립할 수 있다. 달리 표현하자면, 제1 측부(110)의 하면은 제2 측부(120)의 하면과 도파 공간(10)의 하면 사이의 깊이에 위치할 수 있다.
또한, 역시 제2 방향을 기준으로 볼 때, 제2 측부(120) 중 도파 공간(10)의 상면 아래로 연장되는 부분의 길이(l2)는 제1 측부(110) 중 도파 공간(10)의 상면 아래로 연장되는 길이(l1)에 대하여 0≤l2<l1 의 관계가 성립할 수 있다. 달리 표현하자면, 제2 측부(120)의 하면은 도파 공간(10)의 상면과 제1 측부(110)의 하면 사이의 깊이에 위치할 수 있다.
다만, 제1 측부(110) 및 제2 측부(120)의 깊이와 관련하여 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 후술되는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 제1 측부(110)가 도파 공간(10)의 하면 아래까지 연장된다.
도면에서는 제1 측부(110), 제2 측부(120) 및 도파 공간(10)이 직사각형의 형상으로 구현되는 예가 묘사되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 측부(110), 제2 측부(120) 및 도파 공간(10) 각각은 다양한 형상 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 도면에서는 제1 측부(110)와 제2 측부(120)가 하나의 단턱을 포함하는 형상으로 묘사되어 있지만, 여러 개의 단턱을 포함할 수도 있고, 테이퍼링(taper)되는 형상으로 형성될 수도 있으며, 기타 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 도면에서는 또한 도파 공간(10)이 사각형의 형상을 가진 것으로 묘사되어 있지만, 도시되지 않은 다른 실시예에서는 도파 공간(10)이 "H"자 형상, "U"자 형상, 원형 형상 또는 기타 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 도파관 본체(50)의 단면도 사각형 이외의 다양한 형상으로 구현될 수 있다.
도 5를 참조하면, 방사 슬롯(100)의 제1 측부(110) 및 제2 측부(120)와 도파 공간(10) 사이에 발생하는 커플링에 따른 편파의 방향이 표시되어 있다.
도 5에 도시된 슬롯 안테나에서, 도파 공간(10)에 입력된 전자기파 신호는 도파 공간(10) 내에서 방향이 주기적으로 변화하는 전계를 발생시킨다. 도파 공간(10) 내의 전계의 방향이 도 5에 표시된 방향이 될 때, 도파 공간(10) 양측의 제1 측부(110)와 제2 측부(120)에서는 커플링에 의해 각각 표시된 방향의 편파를 가진 방사가 얻어진다.
제1 측부(110)에서는 도파 공간(10)이 연장되는 제1 방향을 따른 편파가 얻어지되, 편파의 방향은 도 5의 도면을 기준으로 관찰자로부터 멀어지는 방향의 편파, 즉 도 1의 화살표(1)에 대응하는 방향의 편파가 얻어진다. 반면, 제2 측부(120)에서는 도면을 기준으로 관찰자를 향하는 방향의 편파, 즉 도 1의 화살표(1)의 반대 방향에 대응하는 편파가 얻어진다.
다만, 도파 공간(10)과 제1 측부(110) 사이에서 발생하는 커플링이 도파 공간(10)과 제2 측부(120) 사이에서 발생하는 커플링보다 강하므로, 최종적으로 도 5의 방사 슬롯(100)에서 방사되는 신호는 제1 측부(110)에서 발생하는 방향의 편파, 즉 관찰자로부터 멀어지는 방향의 편파를 갖는다.
도파 공간(10) 내에 입력된 신호는 주기적으로 변화하는 신호이므로, 소정의 거리를 둔 위치에서는 도파 공간(10) 내의 전계의 방향이 도 5에 표시된 방향과 반대되는 방향이 될 것이다. 예를 들어 도 5에 도시된 위치로부터 약 λ/2의 거리만큼 떨어진 위치에서 전계의 방향이 반대 방향으로 변경될 수 있다.
이러한 위치에 형성되는 방사 슬롯(100)에서는 제1 측부(110) 및 제2 측부(120)의 위치가 도 5에서의 위치와 반대될 수 있다. 즉, 도 5에서는 도면을 기준으로 전계의 방향이 우측을 향하여 깊이가 더 큰 제1 측부(110)는 도파 공간(10)의 좌측에 위치하고 깊이가 더 작은 제2 측부(120)는 도파 공간(10)의 우측에 위치하지만, 소정의 거리만큼 떨어진 위치에서 전계의 방향이 좌측을 향하는 곳에서는 제1 측부(110)가 도파 공간(10)의 우측에 위치하고 제2 측부(120)는 도파 공간(10)의 좌측에 위치하도록 방사 슬롯(100)이 형성될 수 있다. 이러한 방사 슬롯(100)에서는 마찬가지로 도파 공간(10)과 제1 측부(110) 사이에서 발생하는 커플링이 도파 공간(10)과 제2 측부(120) 사이에서 발생하는 커플링보다 강하므로, 최종적으로 방사되는 신호는 제1 측부(110)에서 발생하는 방향의 편파, 즉 관찰자로부터 멀어지는 방향의 편파를 갖게 될 것이다.
이와 같은 구성이 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나는 다수의 방사 슬롯(100)을 포함할 수 있다. 도 2에는 복수의 방사 슬롯(100) 중 인접해 있는 두 개의 방사 슬롯으로서 제1 방사 슬롯(101)과 제2 방사 슬롯(102)이 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 제1 방사 슬롯(101)과 제2 방사 슬롯(102)은, 제1 방사 슬롯(101)의 제1 측부(110)와 제2 방사 슬롯(102)의 제2 측부(120)가 도파 공간(10)의 일측에 교호하여 위치하도록 배치될 수 있다. 도 2는 슬롯 안테나의 일부만을 묘사한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나는 복수의 제1 방사 슬롯(101)과 복수의 제2 방사 슬롯(102)을 포함할 수 있으며, 제1 방사 슬롯(101)들과 제2 방사 슬롯(102)들이 서로 교호하여 배치될 수 있다.
달리 표현하자면, 복수의 방사 슬롯(101)들은 도파 공간(10)에 연통하면서 도파 공간(10)의 일측에서의 깊이가 타측에서의 깊이보다 크도록 형성되고, 복수의 방사 슬롯(102)들은 도파 공간(10)에 연통하면서 도파 공간(10)의 타측에서의 깊이가 일측에서의 깊이보다 크도록 형성되도록 구성되며, 이러한 방사 슬롯(101, 102)들이 서로 교호하여 배치되어 도파 공간(10)의 일측과 타측 각각에는 깊이가 큰 측부와 깊이가 작은 측부가 번갈아 위치할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 방사 슬롯(100)들은 도파 공간(10) 내에 입력된 전자기파 신호의 전계 방향이 교호하도록 하는 간격으로 배치될 수 있고, 각각의 방사 슬롯(100)에서는 방사되는 신호가 원하는 방향의 편파, 즉 제1 방향과 평행한 방향의 편파만을 가지도록 제1 측부(110)와 제2 측부(120)의 위치가 교호하여 형성될 수 있다.
도 2에서, 제1 방사 슬롯(101)은 깊이가 더 큰 제1 측부(110)가 도파 공간(10)의 일측에 위치하여 제2 측부(120)의 커플링을 상쇄하고 "A"로 표시된 방향의 편파의 신호를 방사하고, 제2 방사 슬롯(102)에서는 입력 신호의 전계 방향의 변화로 인해 깊이가 더 큰 제1 측부(110)가 도파 공간(10)의 타측에 위치하도록 하여 제2 측부(120)의 커플링을 상쇄하고 동일하게 "A"로 표시된 방향의 편파의 신호를 방사할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 방사 슬롯(100)이 도파 공간(10)의 방향에 대하여 경사진 각도로 배치되지 않고도 원하는 방향의 편파를 가진 방사 신호를 발생시킬 수 있다. 이는 슬롯 안테나를 형성하기 위해 도파관 본체(50) 상에 방사 슬롯(101, 102)을 형성함에 있어 공간적 제약을 크게 완화시키는 요인이 된다.
복수의 제1 방사 슬롯(101)과 복수의 제2 방사 슬롯(102)은 도파 공간(10)을 따라 일렬로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방사 슬롯(101)의 중심과 제2 방사 슬롯(102)의 중심을 이은 가상의 직선은 제1 방향(도 2의 화살표(A) 방향)과 평행할 것이다.
물론, 본 발명의 일부 다른 실시예에서는 복수의 제1 방사 슬롯(101)과 복수의 제2 방사 슬롯(102)이 도파 공간(10)을 기준으로 좌우로 엇갈리게 편향된 형태로 배열될 수도 있다. 특히, 제1 방사 슬롯(101)과 제2 방사 슬롯(102)이 도파 공간(10)을 기준으로 좌우로 편향되게 형성하면 방사 슬롯(101, 102) 내에서의 커플링을 더욱 강화시킬 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 방사 슬롯(100)은 도파관 본체(50)를 관통하여 제1 측부(110)가 도파관 본체(50)의 일면으로부터 타면까지 이어질 수 있다. 이 경우, 도파 공간(10)을 기준으로 제1 측부(110)의 반대편에는 도파관 본체(50)의 일면 및 타면으로부터 함입된 제2 측부(120)가 두 개 형성될 수 있다. 이러한 구성은 도파관 본체(50)의 일면과 타면 각각에 방사 슬롯(100)이 형성된 것과 유사하다.
도시된 바와 같이 도파관 본체(50)의 일면과 타면 각각에 방사 슬롯(100)이 형성되므로, 도파관 본체(50)의 양면에서 신호를 방사할 수 있다.
이 경우에도 마찬가지로 제1 측부(110)에서의 커플링이 제2 측부(120)에서의 커플링보다 크므로 방사 슬롯(100)은 제1 측부(110)에 의한 편파를 가진 신호를 방사하게 되며, 도파관 본체(50)의 양면에서 동일한 방향의 편파를 가진 신호를 방사할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 슬롯 안테나의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 슬롯 안테나를 나타내는 단면도이다.
도 7 및 도 8에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나는 도파관 본체(50)의 일면에 형성된 방사 슬롯(100)에 더해 본체(50)의 타면에 형성된 방사 슬롯(100)을 더 포함할 수 있다. 이로써 슬롯 안테나는 양면에서 신호를 방사할 수 있다.
방사 슬롯(100)은 도파 공간(10)에 연통하는 구조를 가지므로, 도파관 본체(50)의 일면 및 타면에 각각 형성된 방사 슬롯(100)은 서로 연통하는 것으로 볼 수도 있다.
다만, 도 6의 실시예에서는 도파관 본체(50)의 양면에 형성된 방사 슬롯(100)의 단면이 서로에 대해 선대칭을 이루는 반면, 도 7 및 도 8의 슬롯 안테나에서는 도파관 본체(50)의 양면에 형성된 방사 슬롯(100)의 단면이 서로에 대해 점대칭을 이루어 제1 및 제2 측부(110, 120)의 위치가 서로 다르다.
결국, 도 7 및 도 8의 슬롯 안테나는 양면에서 방사되는 신호가 서로 반대되는 방향의 편파를 가지게 될 것이다.
도파 공간(10), 도파관 본체(50) 및 방사 슬롯(100)은 다양한 단면으로 구성될 수 있다. 한 가지 예로서, 도 8을 참조하면 도파관 본체(50)와 방사 슬롯(100)의 구성이 다른 실시예가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 실시예에서는 우선 도파관 본체(50)가 원형 단면을 가진 막대의 형태로 구현되어 있으며, 도파 공간(10)은 제1 방향을 따라 도파관 본체(50)의 중심을 관통하는 직사각형의 형태로 구현되어 있다. 전술한 바와 같이 도파 공간(10)도 반드시 직사각형의 형상을 가질 필요는 없으며, "H"자 형상, "U"자 형상, 원형 형상 또는 기타 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
방사 슬롯(100)은 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 도파관 본체(50)의 일면(및 타면)에 형성되어 도파 공간(10)에 연통하도록 구성되어 있다. 전술한 다른 실시예에서와는 달리 방사 슬롯(100)이 형성된 제2 방향은 도파 공간(10)의 높이 방향과 일치하지 않도록 구성될 수 있다. 제2 방향이 도파 공간(10)의 단면적의 높이 방향에 대하여 기울어진 각도로 구성되므로, 방사 슬롯(100) 중 도파 공간(10)의 장변(長邊)에 인접한 부분이 제1 측부(110)를 이루고, 방사 슬롯(100) 중 도파 공간(10)의 단변(短邊)에 인접한 부분이 제2 측부(120)를 이룰 수 있다.
물론, 도 8의 실시예에서도 방사 슬롯(100)의 길이를 더 크게 하여 제1 측부(110)와 제2 측부(120)에 단턱을 이룰 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이 제1 측부(110)와 제2 측부(120)는 여러 개의 단턱을 포함할 수도 있고, 테이퍼링(taper)되는 형상으로 형성될 수도 있으며, 기타 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나는 전술한 바와 같이 정재파 및 진행파를 위한 안테나 모두에 적용이 가능하다. 해당 슬롯 안테나를 제조하는 데 절삭, 성형, 절단, EDM 등 다양한 종류의 공정을 이용할 수 있다.
이상 설명된 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도파관에 형성되는 슬롯을 도파 공간의 연장 방향에 대하여 경사지게 형성하지 않고도 원하는 방향의 편파를 가진 신호를 방사할 수 있다. 이는 밀리미터 파와 같이 매우 짧은 파장의 경우 슬롯을 형성할 때 적용되는 공간적 제약을 현저히 완화시킬 수 있음을 의미하며, 이에 따라 성능을 희생하지 않고도 슬롯 안테나의 제조에 요구되는 제조 공정의 정밀도를 낮출 수 있음을 의미한다. 결과적으로, 슬롯 안테나의 제조 비용이 절감되고 제조 공정이 단순화된다는 장점을 제공할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 슬롯 안테나에서는 여러 가지 방법을 이용하여 방사 신호의 세기, 위상 및 매칭을 튜닝할 수 있는데, 예를 들어 방사 슬롯(100)의 크기 및 치수, 도파 공간(10)에 대한 방사 슬롯(100)의 편향 정도, 제1 측부(110)와 제2 측부(120)의 치수 등을 조절하여 방사 슬롯(100) 내의 커플링 정도를 조절하는 방법을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에 따른 슬롯 안테나는 종래기술에 따른 슬롯 안테나에 비해 교차편파(cross-polarization) 방사량을 줄일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 도파 공간 100: 방사 슬롯
110: 제1 측부 120: 제2 측부

Claims (10)

  1. 도파관 본체 내측에 정의되며 제1 방향을 따라 연장되는 도파 공간; 및
    상기 도파관 본체의 일면으로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되며 상기 도파 공간에 연통하는 방사 슬롯을 포함하되,
    상기 방사 슬롯은 상기 도파 공간의 너비보다 길게 형성되어 상기 도파 공간의 양측에 위치하는 제1 측부 및 제2 측부를 포함하고,
    상기 제1 측부의 깊이는 상기 제2 측부의 깊이보다 크며,
    상기 제1 측부 중 상기 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 부분의 상기 제2 방향으로의 길이(l1)는 상기 도파 공간의 상기 제2 방향으로의 길이(a) 및 상기 제2 측부 중 상기 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 부분의 상기 제2 방향으로의 길이(l2)에 대하여 a≥l1>l2 의 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 측부 중 상기 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 부분의 상기 제2 방향으로의 길이(l2)는 상기 제1 측부 중 상기 도파 공간의 상면 아래로 연장되는 상기 제2 방향으로의 길이(l1)에 대하여 0≤l2<l1 의 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯 안테나는 상기 방사 슬롯을 복수 개 포함하고, 상기 복수의 방사 슬롯은 서로 인접한 제1 방사 슬롯 및 제2 방사 슬롯을 포함하되,
    상기 제1 방사 슬롯 및 상기 제2 방사 슬롯은, 상기 제1 방사 슬롯의 상기 제1 측부와 상기 제2 방사 슬롯의 상기 제2 측부가 상기 도파 공간의 일측에 교호하여 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 방사 슬롯의 중심과 상기 제2 방사 슬롯의 중심을 이은 가상의 직선은 상기 제1 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 방사 슬롯의 중심과 상기 제2 방사 슬롯의 중심을 이은 가상의 직선은 상기 제1 방향과 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 측부는 상기 도파 공간의 하면 아래까지 연장되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 슬롯은 상기 도파관 본체을 관통하여 상기 제1 측부가 상기 도파관 본체의 일면으로부터 타면까지 이어지는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파관 본체의 타면으로부터 상기 제2 방향을 따라 형성되며 상기 도파 공간에 연통하는 방사 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
  10. 도파관 본체 내측에 정의되며 제1 방향을 따라 연장되는 도파 공간;
    상기 도파관 본체의 일면으로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되며 상기 도파 공간에 연통하되 상기 도파 공간의 일측에서의 깊이가 상기 도파 공간의 타측에서의 깊이보다 크게 형성된 복수의 제1 방사 슬롯; 및
    상기 도파관 본체의 일면으로부터 상기 제2 방향을 따라 형성되며 상기 도파 공간에 연통하되 상기 도파 공간의 상기 타측에서의 깊이가 상기 도파 공간의 상기 일측에서의 깊이보다 크게 형성된 복수의 제2 방사 슬롯을 포함하되,
    상기 복수의 제1 방사 슬롯과 상기 복수의 제2 방사 슬롯은 상기 제1 방향을 따라 교호하여 배치되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.
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