KR101687504B1

KR101687504B1 - 집적된 밸룬을 가진 이중 분극 전류 루프 라디에이터

Info

Publication number: KR101687504B1
Application number: KR1020157010618A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에스. 이솜
Original assignee: 레이던 컴퍼니
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2016-12-16
Also published as: EP2917963B1; KR20150060893A; WO2014074156A1; IL238280A0; US9537208B2; JP2016501460A; EP2917963A1; JP6195935B2; US20140132473A1; IL238280B

Abstract

수직 금속 구조와 용량성으로 결합된 수평 금속 플레이트의 피드 포인트로 전류를 안내하기 위해 라디에이터의 수직 금속 구조의 일부를 사용하는 비아, 프루브, 또는 노출된 동축 피드로 실현되는 이중 분극 전류 루프 라디에이터가 기술된다. 수직 금속 구조는 접지면에 스탬프 되고 붙거나 또는 라디에이터의 금속 백플레인 구조를 따라 형성될 수 있다. 수직 금속 조각의 상부는 소정의 거리 유전체 간격에 의해 수평 금속 플레이트로부터 분리된다. 간격은 얇은 유전체 코어 또는 비전도성 접착 물질에 의해 실현될 수 있다.

Description

집적된 밸룬을 가진 이중 분극 전류 루프 라디에이터{DUAL POLARIZATION CURRENT LOOP RADIATOR WITH INTEGRATED BALUN}

여기에서 기술된 개념들, 시스템들, 회로들, 장치들과 기술들은 일반적으로 고주파 회로들, 특히 고주파 안테나들과 관련이 있다.

해당 기술분야에서 알려진 것처럼, 어레이 안테나들에서, 성능은 종종 그 어레이를 이루는 안테나 구성요소들의 크기와 대역폭 제한들에 의해 제한된다. 낮은 프로파일을 유지하면서 대역폭을 개선하는 것은 어레이 시스템 성능이 대역폭을 만족시키고 소프트웨어 정의 라디오 또는 인지 무선과 같은 다음 세대의 통신 어플리케이션들의 스캔 요구사항을 만족시키는 것을 가능하게 해준다. 이 어플리케이션들은 또한 자주 이중 선형 또는 원형 분극들을 지원할 수 있는 안테나 구성요소들을 요구한다.

또한 알려진 것처럼, 낮은 프로파일 안테나 구성요소들과 어레이 안테나들을 조립하기 위한 시도들이 이어져 왔다. 그 같은 어레이 안테나들은 밀접하게 결합된 쌍극자 구성요소들의 어레이를 포함하고, 그 구성요소들은 소위 "토끼 귀(bunny ear)" 안테나들뿐만 아니라 이상적인 전류 쉬트와, 단단하게 결합된 패치 어레이들의 성능의 근사치를 계산한다. 이 아테나 구성요소 디자인들은 모두 낮은 프로파일이지만, 이중 선형 또는 원형 분극을 지원하는 데에 있어서 필수적인 피드 구조들을 제공하기 위해 그것들은 원하는 대역폭에 걸쳐 작동하지 못하거나 상당히 증가된 복잡도를 제공한다(예를 들어, 어레이 안테나의 유닛 셀 안에 맞기 어려운 외부 구성요소들을 요구하는 것). 비발디 노치(Vivaldi notch) 안테나 구성요소들과 같은 다른 안테나 구성요소들은 상대적으로 넓은 대역폭을 제공할 수 있지만, 낮은 프로파일이 아니다.

그러므로, 상대적으로 낮은 프로파일을 갖는 동시에 넓은 주파수 대역폭과 스캔 볼륨에 걸쳐 이중 선형 또는 원형 분극에 반응하는 어레이 안테나와 안테나 구성을 제공하는 것이 바람직하다.

통합된 밸룬(ballun)/피드(feed) 어셈블리를 가지는 안테나 구성요소가 여기에 기술된다. 또한 안테나 구성요소는 통합된 밸룬/피드 그리고 레이돔(radome)을 가지는 것으로 제공될 수 있다(통합된 밸룬/피드 그리고 레이돔의 조합은 라디에이팅 구성요소로서 여기서 언급된다). 그 같은 안테나 구성요소 그리고/또는 라디에이팅 구성요소는 광대역 또는 초광대역 페이즈드 어레이(phased array) 안테나 어플리케이션들에서의 사용에 적합하다. 그 같은 안테나 구성요소와 그 같은 안테나 구성요소들의 배열은 3:1 보다 큰 비대역폭을 요구하는 디자인들과 어플리케이션들에서의 사용에 적합할 수 있고 피드 구조에서 명시적 (분리된) 밸룬을 갖지 않는 것에서 이익을 얻을 것이다. 통합된 밸룬/피드 그리고 레이돔을 가진 안테나 구성요소는 낮은 안테나 프로파일을 요구하는 어플리케이션들에서의 사용에 적합하다(예를 들어, 줄어든 높이를 갖는 레이돔 어셈블리와 결합된 안테나 구성요소).

그 같은 안테나 구성요소와 안테나 어레이는 체적의 개선과 설치 높이 감소를 포함하는 성능 개선이 바람직할 수 있는 어플리케이션들에서의 사용에 적합하다.

여기서 기술된 개념들, 시스템들 및 회로들에 따라 이중 분극(dual polarization) 전류 루프 라디에이터(radiator)는 금속 백플레인(backplane)에 전도성으로 부착된 형상화된 금속 타워로부터 유전체로 간격이 벌어진 페이즈드 어레이에서 금속 패치 라디에이터를 포함한다. 백플레인은 라디에이팅 구성요소를 위해 접지면을 제공한다. 각각 수직 컨덕터와 피드 라인으로 구성된 피드 회로들의 한 쌍은 패치 라디에이터와 결합된다. 이중 분극 전류 루프 라디에이터는 다음과 같은 상이한 두개의 커플링 메커니즘들을 통해 관심 주파수 영역 내에서 RF신호들에 반응한다. 결합되거나 그렇지 않고 피드 회로들에 제공된 RF신호들은 원하는 라디에이팅 모드에 결합된다. 피드 회로들(예를 들어, 피드 라인들과 수직 컨덕터들)은 형상화된 금속 타원의 측벽들을 따라 피드 포인트들을 안내함으로써 피드 포인트들로 전류를 안내한다. 관심 대역 내의 더 낮은 주파수들에서 RF신호들은 피드 포인트들로부터 패치 구성요소로 결합된다(예를 들어, 수신되거나 전송됨). 관심 대역 내의 더 높은 주파수들에서, RF신호들은 형상화된 금속 타워의 수직 벽과 피드 회로 사이에서 전류 루프 라디에이터 구조 내에 형성된 안내된 경로 슬롯라인 모드를 통해 피드 포인트들로부터 원하는 라디에이팅 모드로 결합된다. 그러므로, 라디에이터는 두 개의 라디에이션 메커니즘들을 지원한다: 패치 구성요소에 기인한 제1 라디에이션 메커니즘과 안내된 경로에 기인한 제2 라디에이션 메커니즘. 두 라디에이션 메커니즘들은 매끄럽고(예를 들어, 이 두 상이한 타입의 라디에이션 사이에는 매끈한 전이(transition)가 있다), 라디에이터의 스캔과 작동 대역폭에서의 현저한 향상을 이끈다.

이 특정 배열과 함께, 페이즈드 어레이 안테나에서 사용하기에 적합한 소형의 패치 라디에이터가 제공된다.

여기서 기술된 개념들과 구조들에 따라 제공된 복수의 안테나 구성요소들은 상대적으로 낮은 프로파일을 유지하는 반면 넓은 대역폭과 스캔 볼륨에서 작동할 수 있는 어레이 안테나를 도출한다. 일실시예에서, 여기서 기술된 개념들과 구조들에 따라 제공된 어레이 안테나는 금속 백플레인 위로 약 1인치 높이에서 약 2.4 GHz에서 약 17.6 GHz의 주파수 범위에 걸쳐 측면 성능(또는 프로파일, 모든 레이돔과 밸룬 공간들과 구성요소들을 포함하여)을 제공한다.

그 같은 완전한 라디에이터/ 레이돔/ 밸룬 조합을 위한 높이(또는 프로파일)는 유사한 동작 특성들을 가지는 어레이 안테나들과 선행 기술 아테나 구성요소들의 프로파일과 비교하여 상대적으로 낮다.

여기에서 기술된 개념들에 따라, 더 작은 대역폭을 요구하는 어플리케이션들에 대해, 안테나 높이는 1인치 이하로 줄어들 수 있다. 예를 들어, 만일 2.4 -17.6 GHz (예를 들어 7.33:1 비대역폭)의 대역폭을 갖는 안테나에서 작동되길 원한다면, 예를 들어 약 6GHz에서 약 17.6GHz의 주파수 범위에서, 안테나는 근사적으로 또는 대략 0.4"의 높이를 갖는 것이 제공될 수 있다. 그러나, 만일 그것이 오직 약 12 GHz에서 약 18GHz의 범위에서 작동하길 원한다면, 안테나는 약 0.2"의 높이를 갖는 것이 제공될 수 있다. 이 예시들은 요구되는 스캔 성능이 동일하게 유지되는 것을 가정한다. 만일 요구되는 스캔 각도들이 줄어든다면, 높이는 더 줄어들 수 있다. 더욱이, 스캔 성능은 E 및 H 플레인들에서 70도 밖에서 훌륭하게 성능을 제공하는 것을 저하시킨다. 여기에서 기술된 안테나 구성요소는 스캔에 대해 또한 양호한 아이솔레이션(isolation) 및 교차 -분극 성능을 제공한다.

여기에서 기술된 개념들의 또 다른 양태에 따르면, 안테나 구성요소는 제1 주파수에서 피드 회로가 신호들을 안테나 구성요소와 결합하고, 더 높은 제2 주파수에서 피드 회로가 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키도록 배치된 피드 회로와 백플레인을 갖는 라디에이터 유닛 셀 구조를 포함한다.

일실시예에서, 피드 회로는 신호들을 안테나 구성요소와 결합하는 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치된 수직 컨덕터와 결합된다.

일실시예에서, 안테나 구성요소는 제1 피드 회로 및 제2 피드 회로와 결합된 제1 수직 컨덕터 및 제2 수직 컨덕터를 포함하며, 안테나 구성요소가 이중 선형 분극들을 갖는 RF신호들에 반응하도록, 제1 수직 컨덕터 및 제2 수직 컨덕터와 제1 피드 회로 및 제2 피드 회로는 분극화된 RF신호들을 직교로 결합하는 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치된다.

일실시예에서 안테나 구성요소는 패치 안테나 구성요소이다.

일실시예에서 안테나 구성요소는 유전체의 기판 위에 컨덕터로서 제공된 패치 안테나 구성요소를 포함하고 패치 안테나 구성요소는 인접 유닛 셀로부터 피드 회로에 의해 피드 된다.

일실시예에서 피드 회로는 전도성 비아, 프루브, 또는 노출된 동축 피드 중의 하나로서 제공되는 피드 라인으로 구성되고, 피드 회로는 수직 컨덕터에 용량성으로 결합된 패치 안테나 구성요소의 피드 포인트로 전류를 안내하기 위해 수직 컨덕터의 일부를 사용한다.

일실시예에서, 수직 컨덕터의 일부는 접지면에 배치된다.

여기에서 기술된 개념들의 또 다른 양태에 따르면,

라디에이터는 (a) 레이돔; 및 (b) 접지면에 대응하는 전도성의 백플레인, 백플레인과 전기적으로 결합된 수직 컨덕터, 수직 컨덕터와 용량성으로 결합된 패치 안테나 구성요소, 수직 컨덕터와 가장 가깝게 배치되고 백플레인과 결합된 피드 회로, 및 수평 컨덕터와 가장 가까운 피드 포인트를 갖는 라디에이터 유닛 셀 구조를 포함하는 안테나 구성요소를 포함하고, 제1 주파수에서 피드 회로가 신호들을 패치 안테나 구성요소에 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 피드 회로는 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 안내된 경로에 RF신호들을 생성하도록 피드 회로는 배치된다.

일실시예에서, 레이돔은 유전체의 픽셀로된(pixilated) 어셈블리를 포함한다.

일실시예에서, 레이돔은 셋 또는 그 이상의 레이어들을 포함하는 유전체의 픽셀로된 어셈블리를 포함한다.

일실시예에서, 레이돔은 셋 또는 그 이상의 레이어들을 포함하는 유전체의 픽셀로된 어셈블리를 포함하고, 셋 또는 그 이상의 레이어들 중 최소한 하나는 공기 레이어에 대응한다.

일실시예에서, 수직 컨덕터는 유닛 셀 구조에 배치된 제1 수직 컨덕터이고 피드 회로는 제1 피드 회로이고 안테나 구성요소는 제2 수직 컨덕터 및 제2 피드 회로를 포함하고, 제2 수직 컨덕터와 제2 피드 회로는 안테나 구성요소가 이중 선형 분극들을 갖는 RF신호들에 반응하도록 제1 수직 컨덕터 및 제1 피드 회로와 결합된 RF신호들에 직교하는 RF신호들을 결합하는 유닛 셀 구조에 배치된다.

일실시예에서, 패치 안테나 구성요소는 유전체의 기판 위에 컨덕터로서 제공되고 패치 안테나 구성요소는 인접 유닛 셀로부터 피드 회로에 의해 피드된다.

일실시예에서, 피드 회로는 피드 라인을 포함하고, 피드 라인은 전도성 비아, 프루브, 노출된 동축 피드 중의 하나로서 제공되고, 피드 회로는 용량성으로 수직 컨덕터와 결합된 패치 안테나 구성요소의 피드 포인트로 전류를 안내하기 위해 수직 컨덕터의 일부를 사용한다.

여기에서 기술된 개념들의 또 다른 양태에 따르면, 이중 분극 전류 루프 라디에이터는 (a) 제1 주파수에서 각각의 피드 회로들이 RF신호들을 패치 안테나 구성요소에 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 각각의 피드 회로들이 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키는 제1 피드 회로들 및 제2 피드 회로를 갖는 안테나 구성요소와 (b) 패치 안테나 구성요소 위에 배치되고 레이돔의 적어도 일부가 라디에이팅 구성요소와 통합되도록 레이돔의 적어도 일부가 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 배치되는 레이돔을 포함한다.

일실시예에서, 라디에이터 유닛 셀 구조는 폐 엔드, 개방 엔드, 제1 수직 컨덕터 및 제2 수직 컨덕터를 갖고, 폐엔드는 접지면에 대응하고, 제1 수직 컨덕터는 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 배치되고 접지면에 전기적으로 결합되고, 제2 수직 컨덕터는 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 배치되고 접지면과 전기적으로 결합되고 제1 수직 컨덕터와 관련하여 직교로 배치된다. 패치 안테나 구성요소는 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 제1 수직 컨덕터들 및 제2 수직 컨덕터 각각에 용량성으로 결합된다. 제1 피드 회로는 제1 수직 컨덕터와 가장 가깝게 배치되고 피드 회로의 제1 엔드는 백플레인과 결합되고 제2 엔드는 제1 피드 회로를 지닌 패치 안테나 구성요소와 가장 가까운 제1 피드 포인트와 결합된다.

일실시예에서, 제1 피드 회로 및 제2 피드 회로 각각은 제1 피드 라인 및 제2 피드 라인 각각을 포함하고 제1 피드 라인 및 제2 피드 라인은 제1 피드 포인트 및 제2 피드 포인트 중 각각의 하나로 전류를 안내하는 제1 수직 컨덕터 및 제2 수직 컨덕터 각각의 일부를 사용하는 노출된 동축 피드, 전도성 비아, 프루브 중의 어느 하나로서 제공된다.

일실시예에서, 레이돔은 유전체의 픽셀로된 어셈블리를 포함한다.

일실시예에서 레이돔은 셋 또는 그 이상의 레이어들을 포함하는 유전체의 픽셀로된 어셈블리를 포함한다.

일실시예에서, 레이돔은 셋 또는 그 이상의 레이어들을 포함하는 유전체의 픽셀로된 어셈블리를 포함하고 셋 또는 그 이상의 레이어들 중 적어도 하나는 공기 레이어에 대응한다.

여기에서 기술된 개념들의 또 다른 양태에 따르면, 페이즈드 어레이 안테나는 복수의 유닛 셀들을 포함하고 복수의 유닛 셀들 각각은 이중 분극 전류 루프 라디에이터를 포함하고 이중 분극 전류 루프 라디에이터 각각은 (a) 제1 피드 회로 및 제2 피드 회로를 가지고, 피드 회로들 각각은 패치 안테나 구성요소에 RF신호들을 결합하고, 더 높은 제2 주파수에서 피드 회로들 각각은 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키는, 안테나 구성요소와 (b) 레이돔을 포함한다.

일실시예에서, 레이돔은 셋 또는 그 이상의 레이어들을 포함하는 유전체의 픽셀로된 어셈블리를 포함하고, 셋 또는 그 이상의 레이어들 중 적어도 하나는 공기 레이어에 대응한다.

이 요약은 몇 가지 개념들을 도입하기 위하여 간단한 형태로 제공된 것이고 아래의 상세한 설명에서 더 기술된다는 것을 알아야 한다. 이 요약은 청구 대상의 주요 특징들 또는 필수적인 특징들을 확인할 목적도 아니고 청구 대상의 범위를 한정하기 위한 목적도 아니다.

본 발명의 및 다른 목적들, 특징들 그리고 장점들은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예들의 다음 설명으로부터 명백해질 것이고, 도면에서 동일한 참조부호는 다른 도면에 걸쳐서 동일한 부분을 지칭한다. 도면들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 준비된 것이지 반드시 비율이나 강조점을 위한 것이 아니다.
도 1은 통합된 밸룬을 가지는 이중 분극 전류 루프 라디에이터의 유닛 셀의 등각도이다.
도 1A는 도 1의 이중 분극 전류 루프 라디에이터의 유닛 셀의 측면 도이다.
도 2는 도1의 이중 분극 전류 루프 라디에이터의 유닛 셀의 평면도이다.
도 2A는 도1의 이중 분극 전류 루프 라디에이터의 복수의 유닛 셀들의 평면도이다.
도 3은 유전체의 픽셀로된 어셈블리의 등각도이다.
도 3A는 도 3의 유전체의 픽셀로된 어셈블리의 제1 픽셀로된 레이어의 평면도이다.
도 3B는 도 3의 유전체의 픽셀로된 어셈블리의 제2 픽셀로된 레이어의 평면도이다.
도 4는 주파수에 대한 안테나 구성요소의 정제파비(VSWR: voltage standing wave ration)의 그래프다.
도 5는 주파수에 대한 안테나 아이솔레이션의 그래프다.
도 6은 주파수에 대한 안테나 트랜스미션의 그래프다.
도 7은 주파수에 대한 안테나 교차 분극(cross polarization) 성능의 그래프다.
도 8은 복수의 유닛 셀들로 구성된 페이즈드 어레이 안테나의 사시도이다.

여기에서는 전파 안내 구조들안에서 여기되고 진행하는 전자기파에 대한 구조들과 기술들이 기술된다. 여기서 사용된 것처럼, "수직 플레인"이라는 용어는 전파 안내 구조의 길이를 따라 펼쳐진 플레인을 지칭하고 "수평 플레인"이라는 용어는 수직 플레인과 수직인 평면을 지칭한다.

도 1, 1A 및 2를 참조하면, 여러 관점에 걸쳐 동일한 구성요소는 동일한 참조 지칭을 가지는 것이 제공되고, 이중 분극 전류 루프 라디에이터(8)는 통합된 밸룬을 포함하는 안테나 구성요소 부분과 레이돔 부분(11)을 포함한다. 밸룬은 일정한 형상의 전도성 타워의 '내부' 전도성 표면을 사용하여 형성된다. 형상의 전동성 타워는 백플레인에 붙어 있거나 그렇지 않으면 전기적으로 결합된 한 쌍의 수직 컨덕터들(16, 16a)로부터 제공된다. 형상의 전도성 타워의 외부 표면은 라디에이트된 전파를 안내하는 것을 지원한다. 밸룬 구조는 에너지를 피드 구조로 보내고 그것을 원하는 라디에이트된 모드로 안내하는 필수적으로 높은 임피던스 (피드 라인과 비교하여) 공동이다. 유닛 셀(12)은 넓이 W, 높이 H 그리고 길이 L을 가진다. 형상의 금속 조각의 길이는 물질에서 (이 경우는 공기) 일반적으로 근사적으로 중심 주파수의 1/4 파장인 것으로 선택된다. 정확한 값은 디자인의 반복의 일부로서 1/4 파장의 시작 값으로부터 다소 조정될 수 있다.

도 1 -2의 예시적인 실시예에서, 이하의 설명으로부터 명백해질 이유로, 유닛 셀(12)은 여기서 정사각형의 단면 형상을 갖는 것이 제공된다(예를 들어, 그림 2에서 보여지는 것처럼 W = H). 유닛 셀(12)은 공기(예를 들어, 공동)로 채워질 수도 있고 또는 유전체 물질로(예를 들어, 부분적 또는 전체적으로) 채워질 수도 있다. 가장 넓은 대역폭과 스캔 성능에 대해, 공기로 채워지는 것이 선호된다.

유닛 셀(12)은 접지면으로서 역학을 하는 백플레인(14)의 한쪽 엔드(12a)를 가로질러 배치되고, 유닛 셀(12)의 두 번째 엔드(12b)는 개방된다.

폭 W1, 높이 H1 및 길이 L1을 갖는 첫 번째 컨덕터(16)는 유닛 셀(12) 안의 첫 번째 수직 플레인에 배치된다. 컨덕터(16)는 수직 플레인에 배치되기 때문에, 첫 번째 컨덕터(16)는 때때로 첫 번째 수직 컨덕터(16)으로 지칭된다(또는 더 단순하게 "수직 컨덕터(16)" 또는 "수직 벽(16)"). 수직 컨덕터(16)는 전기적으로 백플레인(14)와 결합된다. 일실시예에서, 이것은 수직 컨덕터(16)의 적어도 일부(예를 들어, 한쪽 엔드)를 백플레인(14)의 적어도 일부와 물리적으로 접촉하도록 배치함으로써 달성된다. 다른 테크닉들은 또한 수직 컨덕터(16)을 백플레인(14)와 연결하기 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 접지면(14)와 수직 컨덕터(16) 사이에 전기적 연결을 제공하기 위해 리본 컨덕터를 사용하는 것).

수직 벽들(16, 16a)의 배치는 두 가지 요인들에 의해 조절된다. 그 첫 번째 요인은 밸룬의 대역폭 성능을 특히 낮은 주파수에서 최대화 하려는 것이다. 이것은 일반적으로 형상화된 금속 타워의 안쪽 벽들과 피드 회로 사이의 볼륨을 최대화함으로써 달성된다. 이런 이유로, 형상화된 금속 타워의 벽들은 얇은 것이 바람직하다. 두 번째 요인은 피드 회로와 형상화된 금속 타워의 수직 벽들에 의해 형성된 안내된 트랜스미션 구조의 임피던스를 조절하는 것이다. 적절한 임피던스를 유지하기 위해, 피드 회로와 수직 벽은 일반적으로 서로 가장 가까운 것이 바람직하다. 이러한 근접성은 또한 아이솔레이션 또는 교차 분극 성능을 향상시키는 데에 도움을 준다.

수직 컨덕터(16)는 서로 다른 다양한 테크닉들을 이용하여 제공될 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 수직 컨덕터(16)는 백플레인(14)에 스탬프 되거나 붙을(예를 들어, 접착될) 수 있다(예를 들어, 자동화된 선택(pick) 또는 배치(place) 동작을 통해). 대신에, 수직 컨덕터(16)는 백플레인(14)의 일부로서 형성되거나, 그렇지 않고 제공될 수 있다. 물론, 수직 컨덕터(16)을 제공하기 위한 다른 테크닉들 역시 이용될 수 있다.

첫 번째 피드 신호 경로(18) (또는 더 단순히 "피드 라인(18)")는 수직 컨덕터(16)와 전기적으로 결합되어 있다. 피드 라인(18)과 수직 컨덕터(16)의 조합은 피드 회로(19)를 형성한다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 피드 라인(18)은 접지면을 통해 배치된 동축 라인으로서 제공될 수 있고 그러므로 피드 회로(19)는 동축 피드 회로(19)에 대응한다.

도 1 -2의 예시적인 실시예에서 동축 피드 회로(19)가 도시되어 있을지라도, 해당 기술 분야일 통상의 기술자들은 피드 라인(18)은 어떤 타입의 스트립 트랜스미션 라인을 포함하되 여기에 제한되지 않는 다양한 다른 트랜스미션 라인들 중 어느 하나로서 구현될 수 있음을 인정할 것임이 인식되어야 한다(예를 들어, 플렉스 라인, 마이크로스트립 라인, 스트립라인 또는 이와 유사한 것들). 다른 실시예들에서, 피드는 전도성 비아 공동(또는 단순히 "비아"), 프루브, 또는 동축 라인의 노출된 중심 컨덕터로서 제공될 수 있다(도 1의 예시적인 실시예에서 도시된 것처럼). 다른 실시예들에서, 피드는 코플래너(coplanar) 웨이브가이드 피드 라인(지면과 함께 또는 지면 없이) 또는 슬롯라인 피드 라인으로서 제공될 수 있다. 해당 기술분야의 통상의 기술자들은 특정 어플리케이션을 위한 피드 회로(19)를 구현(조립)하는 특정 방식을 어떻게 선택하는 지 이해할 것이다. 특정 어플리케이션을 위한 사용을 위해 피드 라인의 타입을 선택할 때 고려할 몇 가지 요인들은 동작 주파수, 조립의 단순성, 비용, 신뢰성, 동작 환경을 포함하되 여기에 제한되지 않는다(예를 들어, 동작 및 저장 온도 범위, 진동 프로파일들 등등).

도 1 -2에 도시된 예시적인 실시예에서, 동축 피드 라인(18)은 백플레인(14)에 전기적으로 연결되고 동축 피드 라인(18)의 적어도 일부는 백플레인(14)의 개구부를 통과한다. 특히, 동축 피드 라인(18)의 바깥 컨덕터의 일부는 중심 컨덕터를 노출시키고 주변 유전체 (예를 들어, 테플론) 자켓을 노출시키기 위해 제거된다. 중심 컨덕터와 유전체 자켓은 유닛 셀까지 확장된다. 유전체 자켓은 동축 라인(18)의 중심 컨덕터가 지면에 연결된 수직 구조(16)에 닿는 것을 막는다. 동축 피드 라인(18)과 수직 금속 구조(16)는 전류를 유닛 셀(12) 안에서 라디에이트된 모드로 연결된 피드 포인트(24)로 안내한다. 여기에서 기술된 예시적인 실시예에서, 동축 라인의 바깥 컨덕터는 백플레인의 표면에서 멈춘다. 그러나, 다른 실시예에서 백플레인을 지나 유닛 셀에까지 동축 라인의 바깥 컨덕터를 확장하는 것이 바람직하거나 심지어 필수적일 수도 있다.

수평 기판(30)의 일부로서 제공되는 금속 플레이트 구조(32)를 갖는 수평 기판(30)은 수직 금속 구조를 가로질러 배치되고, 수직 금속 구조(16)과 떨어져 있으나 용량성으로 결합된다. 금속 플레이트 구조(32)는 패치 안테나 구성요소로서 작동하고 피드 회로(19)의 피드 포인트(24)에 접촉된다. 일실시예에서, 수평 기판(30)은 그것의 제1 반대편 표면 및 제2 반대편 표면에 배치되는 전도성의 물질을 갖는 유전체의 금속으로부터 제공된다. 일실시예에서, 유전체의 기판의 반대편 표면 상의 전도성의 물질은 하나 또는 그 이상의 전도성 비아 홀들에 의해 전기적으로 결합되고, 전도성 비아 홀들은 기판을 통과하여 연장되어 기판(30)의 제1 반대편 표면 및 제2 반대편 표면에 배치된 컨덕터들을 전기적으로 결합한다. 금속 플레이트 구조(32)의 유효 두께는 중요하며 실험적으로 결정될 수 있지만(예를 들어, 반복에 의해 결정될 수 있다), 관심의 대상이 되는 작동 대역폭 내의 더 낮은 주파수에서의 안테나 성능을 향상시키기 위해 전형적으로 굵게 만든다.

수직 컨덕터(16)의 상부 에지는 수평 컨덕터(30)으로부터 이격된다. 수직 컨덕터(16)의 상부와 수평 컨덕터(30) 사이의 공간은 공기로 채워지거나 유전체 물질로 채워지거나 비전도성 접착 물질로 채워질 수 있다. 공간의 목적은 패치 안테나 구성요소가 형상화된 금속 타워로 쇼트되지 않기 위함이다. 그것은 이 거리에 민감하다. 거리를 감소시키는 것은 캐패시턴스를 증가시킬 것이다. 거리는 디자인의 일부로서 선택되고, 이것은 성능 요구 조건을 만족시키기 위한 최적의 캐패시턴스 값을 찾기 위해 반복된다. 일실시예에서, 공간은 일반적으로 몇 밀 정도의 두께를 갖는 공간을 띄우는 유전체(32)를 사용하여 이루어진다. 일실시예에서, 공간을 띄우는 유전체(32)는 로저스 코퍼레이션(Rogers Corporation)에 의해 제조되고 약 0.1 인치의 두께 및 약 3.66의 상대 유전 상수를 갖는 RO4350으로서 확인되는 타입의 유전체 물질로서 제공된다.

위에서 언급된 것처럼, 패치 구성요소(32)는 일반적으로 알려진 대로 부가 또는 제거 테크닉들을 사용하여 기판(30) 위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 컨덕터들(32a, 32b)은 구리 패치들(32a, 32b)을 기판(30)의 반대 표면들 상에 패터닝(patterning)하고 그 후 기판(30)을 통해 두꺼운 금속 컨덕터의 효과를 제공하기 위해 컨덕터들(32a, 32b)를 통과하는 일반적으로 (34)로 표시되는 하나 또는 그 이상의 도금 쓰루 홀들(plated through holes)을 제공함으로써 기판(30) 상에 제공될 수 있다. 또한, 패치 구성요소(32)와 위에서 기술된 대로 패치 구성요소(32)를 피드하는 피드 회로 구성요소(34, 26)는 패치 구성요소(32)에 전기적으로 결합된다.

라디에이터(10)는 다음과 같은 두 개의 서로 다른 커플링 메커니즘들을 통해 관심 있는 주파수 대역 내에서 RF신호들에 반응한다. 동축 라인(18)의 노출된 엔드(17) (도 1A)와 결합되거나 그렇지 않고 제공된 RF신호들은 유닛 셀(12)에 결합된다. 동축 피드 라인(18)과 수직 컨덕터(16)는 전류를 자유 공간으로 라디에이트하는 안내된 슬롯라인 모드와 결합된 피드 포인트(24)로 안내한다. 관심 대역 내의 더 낮은 주파수들에서, RF신호들은 패치 구성요소(32)와 결합된다(예를 들어, 패치 구성요소(32)에 의해 수신되거나 방출된다). 관심 대역 내의 더 높은 주파수들에서, 피드 회로(19)를 통해 유닛 셀(12)로 결합되는 RF신호들은 유닛 셀 구조(12) 내의 안내된 경로 슬롯 모드를 통해 방출된다. 그러므로, 라디에이터(10)는 두개의 라디에이션 메커니즘들을 지원한다: 패치 구성요소에 기인한 제1 라디에이션 메커니즘과 안내된 경로를 통하는 제2 라디에이션 메커니즘. 두 개의 라디에이션 메커니즘들은 매끄럽다(예를 들어, 이 두개의 서로 다른 타입의 라디에이션 사이에서 매끄러운 전이(transition)가 있고, 라디에이션은 작동 대역폭과 라디에이터의 스캔에서 상당한 증가를 이끈다).

위에서 기술된 피드 회로(19)는 라디에이터(10)를 향해 또는 라디에이터(10)로부터 단독의 선형 분극을 갖는 RF신호들을 결합하기 위해 사용될 수 있다.

그러나, 도 1 - 2의 예시적인 라디에이터(8)는 또한 제2 동축 피드 라인(16a), 제2 수직 컨덕터(18a) 및 제2 피드 포인트(24a)로 구성된 제2 피드 회로(19a)를 포함한다. 제2 피드 회로(16a)는 패치 구성요소(32) 위와 유닛 셀(12) 안에서 RF신호들을 여기도록 배열되고, 피드 회로 19에 의해 여기된 RF신호들과 직교한다. 이런 방식으로, 안테나 구성요소(10)는 이중 선형 또는 원형 분극에 반응한다.

위에서 언급된 대로, 레이돔(11)은 안테나 구성요소(10) 위의 유닛 셀(12) 안에 배치된다. 레이돔(11)은 복수의 기판(38, 44)으로 형성된다. 이 예시적인 실시예에서, 레이돔(11)은 (예를 들어, 바람, 비 등과 같은 환경적인 힘들에 노출되는 것으로부터) 안테나 구성요소(10)를 보호하고 또한 안테나 구성요소 임피던스를 자유 공간 임피던스로 매칭하는 임피던스 매칭 함수를 수행한다. 그러므로, 이 예시적인 실시예에서, 안테나 구성요소(10)와 레이돔(11) 양자를 구성하는 구성요소들의 물리적 및 전기적 특성들은 그것에 의해 수신 받거나 그것으로 전송되는 RF신호들을 위한 원하는 임피던스 매치를 갖는 라디에이터(8)를 제공하는 것에 협력하도록 선택된다.

도 1 -2의 예시적인 실시예에서, 레이돔(11)은 복수의(여기서는 세 개의) 레이어들(40, 41, 42)을 갖는 유전체의 픽셀로된 어셈블리(38)을 포함한다. 레이어들(40, 42)은 여기서 특정한 형상을 갖는 레이어들을 제공하기 위해 반지름을 갖는 몇 개의 사이드들(9)을 갖는 것이 제공될 지라도, 레이어들(40, 42)은 또한 다른 형상들(예를 들어, 사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형 또는 심지어 비규칙적 형상들)을 갖는 것이 제공될 수 있음이 인정되어야 한다. 레이어들(40, 42)은 여기서 제시되는 예시적인 기하학적 형상을 갖고, 동일한 형상을 갖는 레이어들(40, 42)로 구성된 복수의 라디에이터들(8)이 함께 배열되는 경우, 라디에이터들(8)은 도 2A에서 제시된 패턴을 제공한다.

또한, 세 개의 레이어들이 제시될 지라도, 해당 기술분야의 통상의 기술자들은 픽셀로 된 어셈블리(38)는 세 개보다 더 적거나 더 많은 수를 포함할 수 있음을 인정할 것이다. 레이어들의 수는 대역폭과 스캔 요구사항들과 허용 가능한 구성 복잡도의 성능 요구사항들의 함수이다. 이것은 일에서 수십 개의 레이어들까지의 어떤 수라도 될 수 있다. 더 많은 레이어들은 성능에 대해 더 나은 튜닝을 허용하지만, 대신에 내성과 구성 복합성에 대한 증가된 민감도라는 비용이 지불된다. 많은 실제적인 어플리케이션들에서, 1에서 5까지 범위의 많은 레이어들은 허용 가능한 성능 특성을 가지는 안테나를 도출한다.

일실시예에서, 픽셀로된 어셈블리(38)는 공기 또는 약 0.05"의 두께를 갖는 폼 레이어(46)의 상대 유전 상수를 갖는 폼 레이어(46)에 의해 기판(32)의 표면(32a)로부터 이격된다. 픽셀로된 어셈블리(38)의 레이어(43)는 약 6.15의 상대 유전 상수와 약 0.05"의 두께를 갖는 유전체로부터 제공된다. 일실시예에서, 레이어(43)는 로저스 코퍼레이션에 의해 제조된 RO4360과 같은 상업적을 허용 가능한 물질로부터 제공된다. 레이어(41)는 공기로서 제공되거나 약 1.0의 상대 유전 상수 및 약 0.21"의 두께를 갖는 폼 기판으로부터 제공될 수 있다. 레이어(42)는 2.33의 상대 유전 상수 또는 약 0.06"의 두께를 갖는 물질로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, 레이어(42)는 모든 구리가 제거된 알론 클래드(Arlon Clad) 233으로서 제공될 수 있다.

기판(44)은 약 3.2의 상대 유전 상수 및 0.015"의 두께를 갖는 CE/Quartz 물질로부터 제공될 수 있다. 기판(44)의 하부 표면(44a)은 약 0.333"의 두께를 갖는 부분(48)에 의해 기판(42)의 상부 표면(42a)로부터 이격된다. 부분(48)은 공기로 채워지거나 약 1.0의 상대 유전 상수를 갖는 폼 물질로부터 제공될 수 있다.

위에서 언급된 것처럼, 언급된 특정 차원들, 유전 상수들 및 다른 특성들은 오직 약 2.4에서 17.6 GHz의 범위의 주파수에서의 작동을 위한 예시일 뿐이다. 여기서 개시된 사항을 읽은 후, 해당 기술 분야의 통상의 기술자들은 다른 주파수 범위에서의 작동을 위해 여기에서 기술된 구조들의 차원들, 유전 상수들 및 다른 특성들을 어떻게 조정해야 할 지 이해할 것이다.

몇 가지 관점에 걸쳐 같은 구성 요소들에 대해 같은 참조 식별자를 갖는 것이 제공되는 도 3, 3A, 3B를 참조하면, 도 1 -2와 관련해서 위에서 기술된 어셈블리(38)과 동일하거나 유사할 수 있는 예시적인 유전체의 픽셀로된 어셈블리(38')는 제1 레이어(40'), 제2 레이어(41') 및 제3 레이어(42')를 포함한다. 여기서 제2 (또는 중간) 레이어(41')는 공기 레이어이다. 레이어(41')는 복수의 홀들(50)을 갖고, 그 안에서 각각의 홀은 약 0.232"의 직경을 갖고 홀들의 중심 간의 거리는 0.332"가 된다. 다른 홀 간격과 홀 패턴들(예를 들어, 삼각 래티스(lattice) 패턴)은 물론 또한 사용될 수 있다. 홀 직경들과 홀 간격들은 임피던스 매칭과 스캔 성능을 최적화하기 위해 선택될 수 있음이 인정되어야 한다. 어떤 스캔 성능은 유전체의 모드들에 민감하다. 만일 유전체가 이 모드들이 활성화된 그 부분에서 제거된다면, 성능은 향상된다. 레이어들(40, 42)(그리고 공기로서 제공되지 않는 경우, 레이어(41)는 같은 홀 패턴, 홀 크기 및 기하학적 형상과 크기는 필요 없으나, 그렇게 하는 것이 레이돔의 제조에 있어서 비용, 물질 및 다른 자원 측면에서 효율성을 도출할 수 있다.

어셈블리(38')의 홀 크기 및 각 레이어의 패턴은 동일할 필요가 없음이 인정되어야 한다(예를 들어, 어셈블리(38') 각 레이어는 고유한 홀 패턴과 고유한 홀 크기를 가지는 것이 제공될 수 있다). 더욱이, 동일한 레이어 상의 각 홀의 직경들은 동일할 필요가 없다. 다른 홀 크기는 레이어 간 및 그 레이어 내에서 허용된다.

도 4 - 7은 여기서 기술된 개념들과 일치하도록 제공된 라디에이팅 구성요소가 넓은 동작 주파수 대역을 갖는 라디에이팅 구성요소로 귀결되는 두 개의 서로 다른 라디에이션 메커니즘들과 함께 동작하는 것과 동작 주파수 내의 두 개의 서로 다른 라디에이션 메커니즘들 사이에서의 전이(transition)는 매끄럽다는 것을 설명한다.

도 4를 참조하면, 0도에서 70도까지의 범위를 갖는 복수의 서로 다른 스캔 각도에서의 주파수 대비 안테나 구성요소의 정제파비(VSWR: voltage standing wave ration)의 그래프는 넓은 범위의 주파수 상에 "드랍 아웃(drop outs)"이 없음을 설명한다.

도 5를 참조하면, 0에서 70도 범위의 복수의 서로 다른 스캔 각도에서의 주파수 대피 안테나 아이솔레이션의 그래프는 넓은 범위의 주파수 상에서 아이솔레이션이 좋지 않은 구간이 없음을 설명한다.

도 6을 참조하면, 0에서 70도의 범위를 갖는 복수의 서로 다른 스캔 각도에서의 주파수 대비 안테나 트랜스미션의 그래프는 넓은 범위의 주파수 상에서 효과적인 안테나 트랜스미션 특성을 설명한다.

도 7을 참조하면, 0에서 70 도의 범위를 갖는 복수의 서로 다른 스캔 각도 상에서 주파수 대비 안테나 교차 분극 성능의 그래프는 넓은 범위의 주파수 상에서 효과적인 안테나 교차 분극 특성을 설명한다.

도 8을 참조하면, 페이즈드 어레이 안테나(60)는 복수의 유닛 셀들(62)로 구성된다. 각각의 유닛 셀(62)은 도 1 -2와 관련하여 위에서 기술된 이중 분극 전류 루프 라디에이터(8)과 동일하거나 유사할 수 있는 이중 분극 전류 루프 라디에이터(8')로부터 형성되거나 그것을 포함한다.

유닛 셀들 각각은 이중 분극 전류 루프 라디에이터를 포함하고, 이중 분극 전류 루프 라디에이터는 도 1 - 2와 함께 상술된 이중 분극 전류 루프 라디에이터와 동일하거나 유사할 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예들이 도시되거나 기술된 반면, 다음 청구항들에서 정의된 발명의 사상 또는 범위를 넘어서지 않고도 형태 또는 세부사항에 있어 다양한 변화와 수정이 그 안에서 이루어질 수 있음은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 있어 명백하다.

8: 이중 분극 전류 루프 라디에이터
9: 측면
10: 안테나 구성요소
12: 유닛 셀
14: 백플레인
16: 수직 (금속) 구조
16a: 제2 동축 피드 라인
18: 동축 피드 라인
18a: 제2 수직 컨덕터
19: 피드 회로
24: 피드 포인트
26: 피드 회로 구성요소
30: 수평 기판
32a: 표면
34: 피드 회로 구성요소
38: 기판
40: 레이어
41: 레이어
42: 레이어
44: 기판

Claims

전도성 백플레인을 갖는 제2 엔드 -상기 전도성 백플레인은 제2 엔드 위에 배치되고 상기 백플레인은 접지면에 대응함 -와 제1 개방 엔드를 갖는 라디에이터 유닛 셀 구조;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 백플레인과 전기적으로 결합된 수직 컨덕터;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 수직 컨덕터와 용량성으로 결합된 수평 컨덕터 -상기 수평 컨덕터는 패치 안테나 구성요소에 대응함 -; 및
상기 수직 컨덕터와 가장 가깝게 배치되고 상기 백플레인과 결합된 제1 엔드를 갖고 상기 수평 컨덕터와 가장 가까운 피드 포인트와 결합된 제2 엔드를 갖는 피드 회로 -제1 주파수에서 상기 피드 회로가 신호들을 상기 패치 안테나 구성요소에 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 상기 피드 회로가 상기 라디에이터 유닛 셀 구조 안에서 안내된 경로에 RF 신호들을 발생시키도록 상기 피드 회로가 배치됨 -
를 포함하는 안테나 구성요소.
제1항에 있어서,
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치된 상기 수직 컨덕터는 제1 수직 컨덕터이고 상기 피드 회로는 제1 피드 회로이고,
제2 수직 컨덕터; 및
제2 피드 회로를 더 포함하고,
상기 제2 수직 컨덕터와 상기 제2 피드 회로는,
상기 안테나 구성요소가 이중 선형 분극을 갖는 RF신호들에 반응하도록 상기 제1 수직 컨덕터와 상기 제1 피드 회로에 결합된 RF신호들과 직교하는 RF 신호들을 결합하기 위해 상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되는
안테나 구성요소.
제2항에 있어서,
상기 패치 안테나 구성요소는 유전체 기판 위에 컨덕터로서 제공되고 상기 패치 안테나 구성요소는 인접한 유닛 셀로부터 피드 회로에 의해 피드되는 안테나 구성요소.
제1항에 있어서,
상기 피드 회로는,
전도성 비아, 프루브, 노출된 동축 피드 중의 하나로서 제공된 피드 라인으로 구성되고,
전류를 상기 수직 컨덕터와 용량성으로 결합된 상기 패치 안테나 구성요소의 상기 피드 포인트로 안내하기 위해 상기 수직 컨덕터의 일부를 사용하는
안테나 구성요소.
제1항에 있어서,
상기 수직 컨덕터의 일부는 상기 접지면에 배치된 안테나 구성요소.
(a) 레이돔; 및
(b) 안테나 구성요소를 포함하고,
상기 안테나 구성요소는,
제1 개방 엔드와 전도성 백플레인을 갖는 제2 엔드를 갖는 라디에이터 유닛 셀 구조 -상기 전도성 백플레인은 상기 제2 엔드 위에 배치되고 상기 백플레인은 접지면에 대응함 -;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 백플레인과 전기적으로 결합된 수직 컨덕터;
상기 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 수직 컨덕터와 용량성으로 결합되는 수평 컨덕터 - 상기 수평 컨덕터는 패치 안테나 구성요소에 대응함 -; 및
상기 수직 컨덕터와 가장 가깝게 배치되고 상기 백플레인과 결합된 제1 엔드를 갖고 상기 수평 컨덕터와 가장 가까운 피드 포인트와 결합된 제2 엔드를 갖는 피드 회로 -제1 주파수에서 상기 피드 회로가 신호들을 상기 패치 안테나 구성요소에 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 상기 피드 회로가 상기 라디에이터 유닛 셀 구조 안에서 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키도록 상기 피드 회로가 배치됨 -
를 포함하는 라디에이터.
제6항에 있어서,
상기 레이돔은 유전체의 픽셀로된 어셈블리인 라디에이터.
제7항에 있어서,
상기 유전체의 픽셀로된 어셈블리는 셋 또는 그 이상의 레이어들로 구성된 라디에이터.
제8항에 있어서,
상기 셋 또는 그 이상의 레이어들 중 최소한 하나는 공기 레이어에 대응하는 라디에이터.
제6항에 있어서,
상기 유닛 셀 구조 안에 배치된 상기 수직 컨덕터는 제1 수직 컨덕터이고 상기 피드 회로는 제1 피드 회로이고,
상기 안테나 구성요소는,
제2 수직 컨덕터; 및
제2 피드 회로를 더 포함하고,
상기 제2 수직 컨덕터와 상기 제2 피드 회로는,
상기 안테나 구성요소가 이중 선형 분극들을 갖는 RF신호들에 반응하도록 상기 제1 피드 회로 및 상기 제1 수직 컨덕터와 결합된 RF신호들과 직교하는 RF신호들을 결합하기 위해 상기 유닛 셀 구조에 배치되는
라디에이터.
제6항에 있어서,
상기 패치 안테나 구성요소는 유전체 기판 위에 컨덕터로서 제공되고 상기 패치 안테나 구성요소는 인접 유닛 셀로부터 피드 회로에 의해 피드되는 라디에이터.
제6항에 있어서,
상기 피드 회로는 전도성 비아, 프루브, 노출된 동축 피드 중의 하나로서 제공된 피드 라인으로 구성되고,
상기 피드 회로는 전류를 상기 수직 컨덕터와 용량성으로 결합된 상기 패치 안테나 구성요소의 상기 피드 포인트로 안내하기 위해 상기 수직 컨덕터의 일부를 사용하는 라디에이터.
제6항에 있어서,
상기 수직 컨덕터의 일부는 상기 접지면에 배치된 라디에이터.
(a) 안테나 구성요소; 및
(b) 레이돔을 포함하고,
상기 안테나 구성요소는,
폐 엔드와 개방 엔드를 가지는 라디에이터 유닛 셀 구조 -상기 폐 엔드는 접지면에 대응함 -;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 접지면에 전기적으로 결합된 제1 수직 컨덕터;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 접지면에 전기적으로 결합되고 상기 제1 수직 컨덕터와 관련하여 직교하도록 배치된 제2 수직 컨덕터;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 제1 수직 컨덕터 및 제2 수직 컨덕터 각각에 용량성으로 결합된 패치 안테나 구성요소;
제1 피드 회로; 및
제2 피드 회로를 포함하고,
상기 제1 피드 회로는,
상기 제1 수직 컨덕터에 가장 가깝게 배치되고 전도성 백플레인과 결합되 제1 엔드를 갖고 상기 패치 안테나 구성요소와 가장 가까운 제1 피드 포인트에 결합된 제2 엔드를 갖고,
제1 주파수에서 상기 제1 피드 회로는 RF신호들을 상기 패치 안테나 구성요소와 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 상기 제1 피드 회로는 상기 라디에이터 안에 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키도록 배치되고,
상기 제2 피드 회로는,
상기 제2 수직 컨덕터와 가장 가깝게 배치되고 상기 백플레인과 결합된 제1 엔드를 갖고 상기 패치 안테나 구성요소와 가장 가까운 제2 피드 포인트에 결합된 제2 엔드를 갖고,
제1 주파수에서 상기 제2 피드 회로는 RF신호들을 상기 패치 안테나 구성요소와 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 상기 제2 피드 회로는 상기 라디에이터 유닛 셀 구조안에 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키도록 배치되고,
상기 레이돔은,
상기 레이돔의 적어도 일부가 상기 라디에이터 유닛 셀 구조와 결합하도록 상기 레이돔의 적어도 일부가 상기 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 배치되고 상기 레이돔은 상기 안테나 구성요소 위에 배치되는,
이중 분극 전류 루프 라디에이터.
제14항에 있어서,
상기 제1 피드 회로 및 제2 피드 회로 각각은 제1 피드 라인 및 제2 피드 라인 각각의 하나로 구성되고, 제1 피드 포인트 및 제2 피드 포인트 중 각각의 하나로 전류를 안내하기 위해 상기 제1 피드 라인 및 제2 피드 라인은 제1 수직 컨덕터 및 제2 수직 컨덕터 각각의 일부를 사용하는 전도성 비아, 프루브, 또는 노출된 동축 피드 중 어느 하나로서 제공되는 이중 분극 전류 루프 라디에이터
제14항에 있어서,
상기 레이돔은 유전체의 픽셀로된 어셈블리로 구성되는 이중 분극 전류 루프 라디에이터.
제16항에 있어서,
상기 유전체의 픽셀로된 어셈블리는 셋 또는 그 이상의 레이어들로 구성되는 이중 분극 전류 루프 라디에이터.
제17항에 있어서,
상기 셋 또는 그 이상의 레이어들 중 적어도 하나는 공기 레이어에 대응하는 이중 분극 전류 루프 라디에이터.
복수의 유닛 셀들을 포함하고,
상기 유닛 셀들 각각은 이중 분극 전류 루프 라디에이터를 포함하고,
상기 이중 분극 전류 루프 라디에이터는,
(a) 안테나 구성요소; 및
(b) 레이돔을 포함하고,
상기 안테나 구성요소는,
폐 엔드와 개방 엔드를 가지는 라디에이터 유닛 셀 구조 -상기 폐 엔드는 접지면에 대응함 -;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 접지면에 전기적으로 결합된 제1 수직 컨덕터;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 접지면에 전기적으로 결합되고 상기 제1 수직 컨덕터와 관련하여 직교하도록 배치된 제2 수직 컨덕터;
상기 라디에이터 유닛 셀 구조에 배치되고 상기 제1 수직 컨덕터 및 제2 수직 컨덕터 각각에 용량성으로 결합된 패치 안테나 구성요소;
상기 제1 수직 컨덕터에 가장 가깝게 배치되고 전도성 백플레인과 결합되 제1 엔드를 갖고 상기 패치 안테나 구성요소와 가장 가까운 제1 피드 포인트에 결합된 제2 엔드를 갖는 제1 피드 회로 -제1 주파수에서 상기 제1 피드 회로는 RF신호들을 상기 패치 안테나 구성요소와 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 상기 제1 피드 회로는 상기 라디에이터 안에 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키도록 상기 제1 피드 회로는 배치됨 -; 및
상기 제2 수직 컨덕터와 가장 가깝게 배치되고 상기 백플레인과 결합된 제1 엔드를 갖고 상기 패치 안테나 구성요소와 가장 가까운 제2 피드 포인트에 결합된 제2 엔드를 갖는 제2 피드 회로 - 제1 주파수에서 상기 제2 피드 회로는 RF신호들을 상기 패치 안테나 구성요소와 결합하고 더 높은 제2 주파수에서 상기 제2 피드 회로는 상기 라디에이터 유닛 셀 구조안에 안내된 경로에 RF신호들을 발생시키도록 상기 제2 피드 회로는 배치됨 -를 포함하고,
상기 레이돔은,
상기 레이돔의 적어도 일부가 상기 안테나 구성요소와 결합하도록 상기 레이돔의 적어도 일부가 상기 라디에이터 유닛 셀 구조 안에 배치되고 상기 레이돔은 상기 안테나 구성요소 위에 배치되는,
페이즈드 어레이 안테나.
제19항에 있어서,
상기 레이돔은 유전체의 픽셀로된 어셈블리로 구성된 페이즈드 어레이 안테나.
제20항에 있어서,
상기 유전체의 픽셀로된 어셈블리는 셋 또는 그 이상의 레이어들로 구성된 페이즈드 어레이 안테나.
제21항에 있어서,
상기 셋 또는 그 이상의 레이어들 중 적어도 어느 하나는 공기 레이어에 대응하는 페이즈드 어레이 안테나.