KR101598341B1

KR101598341B1 - 서로 다른 두께의 슬롯을 구비하는 도파관 슬롯 배열 안테나

Info

Publication number: KR101598341B1
Application number: KR1020120020715A
Authority: KR
Inventors: 김성주
Original assignee: 한화탈레스 주식회사
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2016-02-29
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: KR20130099309A

Abstract

도파관 슬롯 어레이 안테나가 개시된다. 상기 도파관 슬롯 어레이 안테나는 에너지 급전부를 포함하는 비방사면과 상기 비방사면에 대향하여 형성되고 방사 슬롯 한 쌍을 포함하며, 상기 방사 슬롯 한 쌍 중의 제1방사 슬롯과 제2방사 슬롯의 두께가 서로 다른 방사면과 상기 비방사면과 상기 방사면 사이에 형성되며, 상기 급전부로부터 에너지를 인가받아 상기 방사 슬롯 한 쌍으로 공급하는 캐비티를 각각 포함하는 복수의 안테나 단위 요소들의 어레이로 구현된다.

Description

서로 다른 두께의 슬롯을 구비하는 도파관 슬롯 배열 안테나{WAVEGUIDE SLOT ARRAY ANTENNA INCLUDING SLOTS HAVING DIFFERENT WIDTH}

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 도파관 슬롯 배열 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 두께의 슬롯 한 쌍을 구비하여 상응하는 슬롯 두께에 따라 전자기 에너지를 차별적으로 분배하여 방사 할 수 있는 도파관 슬롯 배열 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로파 대역의 전파를 송수신하기 위한 안테나로는 파라볼라 안테나(Parabolic Antenna), 마이크로스트립 안테나(Microstrip Antenna) 또는 도파관 슬롯 배열 안테나(Waveguide Slot Array Antenna)가 주로 이용되고 있다. 이 중에서 파라볼라 안테나는 이득이 매우 높은 형태의 안테나로서 포물 반경의 초점에서 나온 빛이 반사경에 의해 반사된 후에 평행 광선이 된다는 광학적인 특징을 이용한다. 상기 파라볼라 안테나의 효율은 반사면의 면적에 비례하며 반사경의 크기가 전파의 파장보다 커야 한다. 그러나 상기 파라볼라 안테나는 안테나 자체가 크고 무겁기 때문에 소형 차량에 탑재하여 사용하기에는 현실적인 어려움이 있으며, 사이드 로브(Side Lobe)가 크게 발생하여 효율 또한 좋지 않다. 마이크로스트립 안테나는 윗면이 개방되어 있는 마이크로스트립 선로가 개방면을 통해 고주파를 방사하는 원리를 이용하여 제작된 소형 평면 안테나로서 인쇄기판으로 제작하기 때문에 제작이 용이하고 대량생산에 적합하며 높이가 낮고 견고하다는 장점이 있다. 그러나 기판으로 이용되는 유전체의 손실계수에 따라 송신 또는 수신되는 신호의 급전 손실이 크고 대역폭이 매우 작아 광대역을 필요로 하는 시스템에서는 적용하기 곤란한 단점이 있다. 또한 고이득이 요구될 경우, 복사 소자의 양이 급격히 많아져 유전체 손실과 도체의 저항 손실 때문에 오히려 파라볼라 안테나보다 특성이 더 나빠질 수도 있다. 상기의 파라볼라 안테나 및 마이크로스트립 안테나의 단점을 보완하기 위한 안테나로 각광받는 도파관 슬롯 배열 안테나는 레이더, 위성방송 수신용, 통신위성을 이용한 이동통신의 소형 차량 탑재용 안테나로 이용되고 있다. 상기 도파관 슬롯 배열 안테나는 도파관이 복사체와 급전부의 역할을 동시에 수행하여 따로 급전부가 필요하지 않기 때문에, 전체적으로 가볍고 급전부에 의한 손실을 줄일 수 있으며 안테나의 효율 또한 매우 높다. 또한 유전체를 사용하는 안테나와는 달리 금속으로만 구성되어 있어서 큰 전력의 복사가 가능하며, 도파관 자체를 지지 구조로 사용할 수 있어서 견고한 구조를 갖는 장점이 있다. 상기의 도파관 슬롯 배열 안테나에 대해서는 미국공개특허 US20100001916, 미국등록특허 US5638079, 한국공개특허 2010-0002492 등에 상세히 개시되어 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 각각이 서로 다른 두께의 슬롯 한 쌍을 포함하여 상응하는 슬롯 두께에 따라 전자기 에너지를 차별적으로 분배하여 방사 할 수 있는 도파관 슬롯 배열 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나는 에너지 급전부를 포함하는 비방사면과 상기 비방사면에 대향하여 형성되고 방사 슬롯 한 쌍을 포함하며, 상기 방사 슬롯 한 쌍 중의 제1방사 슬롯과 제2방사 슬롯의 두께가 서로 다른 방사면과 상기 비방사면과 상기 방사면 사이에 형성되며, 상기 급전부로부터 에너지를 인가받아 상기 방사 슬롯 한 쌍으로 공급하는 캐비티를 각각 포함하는 복수의 안테나 단위 요소들의 어레이로 구성된다.

실시 예에 따라, 상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각의 제1방사 슬롯은 상기 어레이의 중심을 기준으로 대칭되는 다른 안테나 단위 요소들 각각의 제2방사 슬롯과 동일한 슬롯 두께를 갖고, 상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각의 제2방사슬롯은 상기 어레이의 중심을 기준으로 대칭되는 다른 안테나 단위 요소들 각각의 제1방사 슬롯과 동일한 슬롯 두께를 갖는다.

상기 제1방사 슬롯의 두께는 0.45λ이고, 상기 제2방사 슬롯의 두께는 0.35λ로 구현될 수 있다.

이때, 상기 λ은 상기 도파관 슬롯 어레이 안테나의 동작 파장이다.

실시 예에 따라 상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각은 상기 제1방사 슬롯과 상기 제2방사 슬롯 간의 이격 거리가 약 0.7λ이다.

상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각은 상기 제1방사 슬롯과 상기 제2방사 슬롯 각각의 기울기가 약 45°이다.

상기 도파관 슬롯 어레이 안테나는 약 200㎓ 내지 11㎓ 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나는 에너지의 차별적 분배를 위한 별도의 분배수단을 구비할 필요없이, 서로 다른 두께의 방사 슬롯을 통하여 에너지의 차별적 분배가 가능하므로 안테나 제작이 획기적으로 용이 해지는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나의 내부 구성도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 제1단위 요소에 대한 내부 구성도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 제2단위 요소에 대한 내부 구성도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 단위요소들 각각에 공급되는 전자기 에너지를 설명하기 위한 도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나의 내부 구성도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 제3단위 요소에 대한 내부 구성도를 나타낸다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나의 내부 구성도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 제1단위요소에 대한 내부 구성도를 나타내며, 도 3은 도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 제2단위 요소에 대한 내부구성도를 나타낸다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도파관 슬롯 배열 안테나(10)는 복수의 제1단위 요소들(100-1 내지 100-3) 및 복수의 제2단위요소들(100-4 내지 100-6)의 어레이로 구현된다.

이때, 복수의 제1단위요소들(100-1 내지 100-3) 및 복수의 제2단위요소들(100-4 내지 100-6)은 중심축(N)을 기준으로 하여 좌우 측 서로 동일한 개수로 대칭을 이루며 구현될 수 있다.

도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나(10)는 중심축(N)을 기준으로 좌측에 3개의 제1단위요소들(100-1 내지 100-3) 우측에 3개의 제2단위요소들(100-4 내지 100-6), 총 6개의 단위요소들로 구현되었으나 이에 한정되는 것은 아니며 설계에 따라 그 이상 또는 이하의 단위요소들로 구현될 수 있다.

도 1 내지 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 도파관 슬롯 배열 안테나(10), 제1단위요소(100-1) 및 제2단위요소(100-4)의 상부 커버를 제외한 내부만을 도시하였다.

또한, 복수의 제1단위요소들(100-1 내지 100-3) 각각의 구조는 동일하고 복수의 제2단위요소들(100-4 내지 100-6) 각각의 구조 역시 동일하므로, 복수의 제1단위요소들(100-1 내지 100-3) 중 제1요소(100-1)와 복수의 제2단위요소들(100-4 내지 100-6) 중 제4요소(100-4) 만을 도시하여 설명한다.

일반적으로 도파관(Waveguide)은 마이크로파 이상의 높은 주파수의 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로의 일종을 의미하며, 동축선로의 유전체 손실을 극복하기 위해 공기를 절연체로 사용하고 도체 손실의 원인이 되는 중심 도체를 제거한 전송선로이다.

상기 도파관으로는 단면이 직사각형인 구형 도파관(Rectangular Waveguide)이 주로 사용되며, 본 명세서에서도 상기 구형 도파관을 예시하여 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 도파관은 원형 도파관(Circular Waveguide)으로 구현될 수도 있다.

한편, 상기 도파관은 고역 필터(High Pass Filter)의 성질이 있으며 차단 파장(Cutoff Wavelength)보다 긴 파장의 전파는 전송할 수 없는 특징이 있다.

자유 공간에 전파되는 전자파가 TEM 모드(Transverse Electromagnetic Mode)를 전송 모드(Transmission Mode)로 하여 전자 에너지를 수송하는 것과 달리, 도파관 내에 전파되는 전자파는 도파관 내에서 반사를 반복하며 진행하므로 TE 모드(Transverse Electric Mode) 또는 TM 모드(Transverse Magnetic Mode) 중 어느 하나로 전자 에너지를 수송한다.

이때, 상기 TE 모드란 전계(Electric field, E)만이 진행방향에 대해서 완전히 직각이고 자계(Magnetic field, H)는 진행방향의 성분이 있는 파이며, 상기 TM 모드는 자계(H)만이 진행방향에 대해서 완전히 직각이고 전계(E)는 진행방향의 성분을 갖는 파이다.

그리고 상기 도파관의 벽면상에 슬롯을 만든 후 그 슬롯에 급전함으로써 전파의 방사체로 작용시키는 안테나를 도파관 슬롯 안테나(Waveguide Slot Antenna)라고 한다.

도 2를 참조하면, 제1요소(100-1)는 비방사면(200), 방사면(300) 및 캐비티(cavity, 400)를 포함한다.

제1요소(100-1)의 비방사면(200)은 급전부(230)를 포함하며, 급전부(230)를 통하여 외부신호, 예컨대 전자기 에너지가 인가되고 인가된 전자기 에너지는 후술할 캐비티(400)를 통하여 방사면(300)에 공급된다.

방사면(300)은 비방사면(200)에 대향하여 형성되며, 한 쌍의 방사 슬롯(330, 350)을 포함한다.

이때, 상기 한 쌍의 방사 슬롯(330, 350) 각각은 서로 다른 두께(W1, W2)로 형성될 수 있다.

실시 예에 따라, 제1방사 슬롯(330)의 두께(w1)는 약 0.45λ(1.76㎜), 제2방사 슬롯(350)의 두께(w2)는 약 0.35λ(1.36㎜)의 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.

상기 λ는 상기 도파관 슬롯 어레이 안테나(10)의 동작을 위한 파장으로, 실시 예에 따라 상기 안테나의 동작 파장 λ의 주파수 대역은 약 2㎓ 내지 110㎓로 설정될 수 있다.

상기와 같이 한 쌍의 방사 슬롯(330, 350) 각각이 서로 다른 두께(w1, w2)로 형성되는 이유는 해당 슬롯의 두께가 두꺼울수록 더 많은 전자기 에너지를 분배 받아 방사 할 수 있기 때문이다.

따라서, 제1방사 슬롯(330)의 슬롯 두께(w1)가 제2방사 슬롯(350)의 슬롯 두께(w2)보다 크게 구현되므로, 제1방사 슬롯(330)을 통한 전자기 에너지 방사량은 제2방사 슬롯(350)을 통한 전자기 에너지 방사량보다 더 크다.

또한 상기 슬롯들(330, 350) 사이의 전자기 에너지 방사량의 차는 상기 한 쌍의 방사 슬롯(330, 350)의 두께에 대한 설계에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

실시 예에 따라 상기 제1방사 슬롯(330) 및 제2방사 슬롯(350) 간의 거리(L)는 약 0.5λ 내지 0.9λ로 형성될 수 있으며, 상기 제1 방사 슬롯(330) 및 제2 방사 슬롯(350) 각각의 기울기는 약 30°내지 약 60°로 형성될 수 있다.

또한 실시 예에 따라 비방사면(200) 및 방사면(300)의 높이(H)는 각각 1.4㎜로 형성될 수 있고, 비방사면(200)과 방사면(300) 사이의 거리(D)는 약 1.7㎜로 형성될 수 있다.

한편, 캐비티(400)는 비방사면(200)과 방사면(300) 사이에 형성되며, 비방사면(200)의 급전부(230)로부터 인가된 전자기 에너지를 한 쌍의 방사 슬롯(330, 350)으로 공급한다.

이때, 상기 캐비티(400)는 단순 구조, 예컨대 도체 벽으로 둘러싸인 직사각형 형태의 공동으로서, 상기 캐비티(400)에 마이크로파를 여진(Excitation)하면 도체 벽의 모양이나 크기로 규정되는 특정한 주파수에서 공진하게 된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나(10)는 캐비티(400)의 단순구조를 통해 별도의 에너지의 차별적 분배를 위한 분배수단, 예컨대 파티션 월(Partition Wall) 등을 구비할 필요가 없어 안테나 제작이 획기적으로 용이 해지는 장점이 있다.

또한, 캐비티(400)를 통하여 전송된 전자기 에너지는 서로 다른 두께를 갖는 한 쌍의 방사 슬롯(330, 350)으로 공급되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나(10)는 상기 서로 다른 두께를 갖는 한 쌍의 방사 슬롯(330, 350)을 통해 상응하는 슬롯 두께(w1, w2)에 따라 전자기 에너지를 각각 다르게 분배하여 방사 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제4요소(100-4)는 도 2에 도시된 제1요소(100-1)와 유사하게 비방사면(500), 방사면(600) 및 캐비티(Cavity, 700)를 포함한다.

비방사면(500)은 급전부(530)를 포함하며, 급전부(530)를 통하여 외부신호, 예컨대 전자기 에너지가 인가되고 인가된 전자기 에너지는 캐비티(700)를 통하여 방사면(600)에 공급된다.

방사면(600)은 비방사면(500)에 대향하여 형성되며, 한 쌍의 방사 슬롯(630, 650)을 포함하고, 상기 한 쌍의 방사 슬롯(630, 650) 각각은 서로 다른 두께로 형성된다.

예컨대, 제3방사 슬롯(630)의 두께(w3)는 약 0.35λ(1.36㎜), 제4방사 슬롯(650)의 두께(w4)는 약 0.45λ(1.76㎜)의 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.

따라서, 제4방사 슬롯(650)의 슬롯 두께(w4)가 제3방사 슬롯(630)의 슬롯 두께(w3)보다 크게 구현되므로, 제3방사 슬롯(630)을 통한 전자기 에너지 방사량은 제4방사 슬롯(650)을 통한 전자기 에너지 방사량보다 더 적다.

이때, 상기 λ는 앞서 설명한 바와 같이 상기 도파관 슬롯 어레이 안테나(10)의 동작을 위한 파장으로, 실시 예에 따라 상기 안테나의 동작 파장 λ의 주파수 대역은 약 2㎓ 내지 110㎓로 설정될 수 있다.

실시 예에 따라 상기 슬롯들(630, 650) 사이의 전자기 에너지 방사량의 차는 상기 한 쌍의 방사 슬롯(630, 650)의 두께에 대한 설계에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

실시 예에 따라 상기 제3방사 슬롯(630) 및 제4방사 슬롯(650) 간의 거리(L)는 약 0.5λ 내지 0.9λ로 형성될 수 있으며, 상기 제3방사 슬롯(630) 및 제4방사 슬롯(650) 각각의 기울기는 약 30°내지 약 60°로 형성될 수 있다.

또한 실시 예에 따라 비방사면(500) 및 방사면(600)의 높이(H)는 각각 1.4㎜로 형성될 수 있고, 비방사면(500)과 방사면(600) 사이의 거리(D)는 약 1.7㎜로 형성될 수 있다.

제1요소(100-1)의 캐비티(400)와 유사하게, 제2요소(100-4)의 캐비티(700)는 비방사면(500)과 방사면(600) 사이에 단순 구조, 예컨대 도체 벽으로 둘러싸인 직사각형 형태의 공동으로서 형성되며, 비방사면(500)의 급전부(530)로부터 인가된 전자기 에너지를 한 쌍의 방사 슬롯(630, 650)으로 공급한다.

상기와 같이 캐비티(700)를 통하여 전송된 전자기 에너지는 서로 다른 두께를 갖는 한 쌍의 방사 슬롯(630, 650)으로 공급되고, 상기 서로 다른 두께를 갖는 한 쌍의 방사 슬롯(630, 650)을 통해 상응하는 슬롯 두께(w3, w4)에 따라 각각 다르게 분배되어 방사된다.

다시 도 1을 참조하면, 도파관 슬롯 배열 안테나(10)는 중심축(N)을 기준으로 제1단위요소들(100-1, 100-2 및 100-3)과 제2단위요소들(100-4, 100-5 및 100-6)이 대칭적으로 배열되어 구성된다.

이때, 제1단위요소들(100-1, 100-2 및 100-3) 각각 및 중심축(N)을 기준으로 상기 제1단위요소들(100-1, 100-2 및 100-3) 각각에 대칭되는 제2단위요소들(100-6, 100-5 및 100-4) 각각의 급전부에 공급되는 전자기 에너지들은 서로 다르게 인가될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 단위요소들 각각에 공급되는 전자기 에너지를 설명하기 위한 도이다.

도 4를 참조하면, 제1단위요소들(100-1, 100-2 및 100-3) 중 제1요소(100-1)와 제2단위요소들(100-4, 100-5 및 100-6) 중 제6요소(100-6)에는 제1전자기 에너지(E1)가 인가되고, 제1단위요소들(100-1, 100-2 및 100-3) 중 제2요소(100-2)와 제2단위요소들(100-4, 100-5 및 100-6) 중 제5요소(100-5)에는 제2전자기 에너지(E2)가 인가되며, 제1단위요소들(100-1, 100-2 및 100-3) 중 제3요소(100-3)와 제2단위요소들(100-4, 100-5 및 100-6) 중 제4요소(100-4)에는 제3전자기 에너지(E3)가 인가된다.

실시 예에 따라, 제1전자기 에너지(E1), 제2전자기 에너지(E2) 및 제3전자기 에너지(E3)의 크기는 서로 다르게 설정될 수 있으며, 특히 제1전자기 에너지(E1)로부터 제2전자기 에너지(E2), 제3전자기 에너지(E3) 순으로 크기를 순차적으로 증가시켜 인가할 수 있다.

상기와 같이 전자기 에너지의 크기를 증가시켜 인가하면, 중심축(N)을 기준으로 안테나의 원하는 빔 패턴, 예컨대 부엽레벨을 억제하는 빔 패턴을 형성할 수 있게 된다.

실시 예에 따라, 상기 안테나의 원하는 빔 형성을 위하여 중심축(N)을 기준으로 양측에 배열되는 제1단위요소들 및 제2단위요소들의 개수를 달리하여 구성할 수도 있다.

결국 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나(10)는 복수의 제1단위요소들(100-1 내지 100-3) 및 복수의 제2단위요소들(100-4 내지 100-6) 각각의 캐비티를 직사각형 형태의 단순구조로서 구현할 수 있어, 안테나 제작이 획기적으로 용이 해지는 장점이 있다.

또한 서로 다른 두께의 슬롯 한 쌍(w1,w2 또는 w3, w4)을 포함하는 복수의 단위요소들을 중심축(N)을 기준으로 대칭적으로 배열하여 상응하는 슬롯 두께에 따라 전자 에너지를 분배할 수 있으므로 원하는 빔 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도파관 슬롯 배열 안테나의 내부 구성도를 나타내고, 도 6은 도 5에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나의 제3단위 요소에 대한 내부 구성도를 나타낸다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 도파관 슬롯 배열 안테나(10-1)는 도 1에 도시된 도파관 슬롯 배열 안테나(10)와 달리, 중심축(N)을 기준으로 하여 좌우 측에 제3단위요소(100-7)가 배열된 후에 제1단위요소들(100-1, 100-2) 및 제2단위요소들(100-5, 100-6)이 배열된다.

이때, 제3단위요소(100-7)은 도 2 또는 도 3에 도시된 제1단위요소(100-1)나 제2단위요소(100-4)와 유사하게 비방사면(800), 방사면(900) 및 캐비티(990)를 포함하는 구조를 갖는다.

그러나 제3단위요소(100-7)의 방사면(900)이 포함하는 한 쌍의 슬롯 는 제1단위요소(100-1)나 제2단위요소(100-4)와는 달리, 한 쌍의 방사 슬롯(930 및 950)의 두께(W7)는 동일하도록 구현된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 도파관 슬롯 배열 안테나
100-1 내지 100-3 : 제1단위요소
100-4 내지 100-6 : 제2단위요소
200, 500: 비방사면
230, 530: 급전부
300, 600: 방사면
330: 제1방사 슬롯
350: 제2방사 슬롯
630: 제3방사 슬롯
650: 제4방사 슬롯
400, 700: 캐비티(cavity)

Claims

에너지 급전부를 포함하는 비방사면;
상기 비방사면에 대향하여 형성되고 방사 슬롯 한 쌍을 포함하며, 상기 방사 슬롯 한 쌍 중의 제1방사 슬롯과 제2방사 슬롯의 두께가 서로 다른 방사면; 및
상기 비방사면과 상기 방사면 사이에 형성되며, 상기 급전부로부터 에너지를 인가받아 상기 방사 슬롯 한 쌍으로 공급하는 캐비티;를 각각 포함하는 복수의 안테나 단위 요소들의 어레이로 구성되는 도파관 슬롯 어레이 안테나.
제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각의 제1방사 슬롯은 상기 어레이의 중심을 기준으로 대칭되는 다른 안테나 단위 요소들 각각의 제2방사 슬롯과 동일한 슬롯 두께를 갖고, 상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각의 제2방사슬롯은 상기 어레이의 중심을 기준으로 대칭되는 다른 안테나 단위 요소들 각각의 제1방사 슬롯과 동일한 슬롯 두께를 갖는 도파관 슬롯 어레이 안테나.
제1항에 있어서, 상기 제1방사 슬롯의 두께는 0.45λ이고, 상기 제2방사 슬롯의 두께는 0.35λ이며, 상기 λ은 상기 도파관 슬롯 어레이 안테나의 동작 파장인 도파관 슬롯 어레이 안테나.
제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각은,
상기 제1방사 슬롯과 상기 제2방사 슬롯 간의 이격 거리가 약 0.7λ이고, 상기 λ은 상기 도파관 슬롯 어레이 안테나의 동작 파장인 도파관 슬롯 어레이 안테나.
제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 단위 요소들 각각은,
상기 제1방사 슬롯과 상기 제2방사 슬롯 각각의 기울기가 약 45°인 도파관 슬롯 어레이 안테나.
제1항에 있어서, 상기 도파관 슬롯 어레이 안테나는,
약 2㎓ 내지 110㎓ 주파수 대역에서 동작하는 도파관 슬롯 어레이 안테나.