슬롯 안테나

Slot antenna
X-밴드 슬롯 웨이브가이드 해상 레이더 안테나, 8-12GHz. 안테나는 좁은 수직 팬 모양의 마이크로파를 방사하여 회전할 때마다 배 주위의 360° 수면 전체를 스캔한다.
플라스틱 라돔 일부가 제거된 유사한 해상 레이더 안테나의 단면이며, 도파관의 슬롯을 보여준다.

슬롯 안테나는 금속 표면, 보통 평평한 판으로 구성되며 하나 이상의 구멍 또는 슬롯이 잘려져 있다.[1] 플레이트가 적용된 무선 주파수 전류에 의해 안테나로 구동되면 슬롯은 쌍극 안테나처럼 전자파를 방사한다. 슬롯의 모양과 크기 및 구동 주파수가 방사선 패턴을 결정한다. 슬롯 안테나는 보통 UHF와 마이크로파 주파수에서 사용되는데, 이 주파수에서는 플레이트와 슬롯이 편리할 정도로 파장이 작다. 이러한 주파수에서 전파는 도파관에 의해 종종 수행되며, 안테나는 도파관에 있는 슬롯으로 구성된다. 이를 슬롯형 도파관 안테나라고 한다. 다중 슬롯은 지시 배열 안테나 역할을 하며 마이크로파의 좁은 팬 모양의 빔을 방출할 수 있다. 그것들은 연구에 사용되는 표준 실험실 마이크로파 소스, UHF 텔레비전 송신 안테나, 미사일과 항공기의 안테나, 셀룰러 기지국용 섹터 안테나, 특히 해상 레이더 안테나에 사용된다. 슬롯 안테나의 주요 장점은 크기와 디자인 단순성, 도파관이나 PC 보드 기술을 이용한 양산에 대한 편리한 적응이다.

구조

슬롯 어레이 UHF 텔레비전 방송 안테나

1946년 H. G. 부커에서 알 수 있듯이, 금속판이나 도파관의 슬롯은 광학에서 바비넷의 원리에서 볼 수 있듯이, 전기장과 자기장 방향이 상호 교환되는 것을 제외하고, 회전봉 안테나와 동일한 모양의 피동봉 안테나와 동일한 방사선 패턴을 가지고 있다. 안테나는 전기장 대신 자기장 쌍극이다.ipole; 자기장은 슬롯의 긴 축과 평행하고 전기장은 수직이다. 따라서 슬롯의 방사선 패턴은 쌍극자와 같은 로드 요소 안테나에 사용되는 잘 알려진 동일한 방정식으로 계산할 수 있다. 파도는 슬롯 축에 수직으로 선형 편극이다. 파장까지의 슬롯은 표면에 수직인 최대 방사선을 가진 단일 주엽을 가지고 있다.

도파관에 여러 개의 병렬 슬롯으로 구성된 안테나는 널리 사용되는 배열 안테나다. 슬롯은 주변 공간의 180°인 도파관 표면의 한 쪽 공간에만 방사할 수 있다는 점을 제외하고, 그들은 해당하는 선형 쌍극 안테나 배열과 유사한 방사선 패턴을 가지고 있다. 널리 사용되는 두 가지 유형이 있다.

  • 세로 슬롯형 도파관 안테나 - 슬롯의 축은 도파관의 축과 평행하다. 이것은 콜린어 쌍극 안테나에 유사한 방사선 패턴을 가지고 있으며, 대개 수직으로 장착된다. 방사선 패턴은 슬롯 전면의 180° 방위각 위로 안테나에 수직인 수평면에서 거의 전방향이지만 수직면에서 좁고, 수직면에서는 수직 이득이 약 3dB 증가하며 각 슬롯 수가 두 배로 증가한다. 방사선은 수평으로 편광되어 있다. UHF 텔레비전 방송국의 수직 전방위 송신 안테나에 사용된다. 방송을 위해 원통형 또는 반원형 도파관을 사용하는 경우도 있으며, 여러 개의 슬롯 기둥을 서로 다른 면에 절단하여 전방향 360° 방사선 패턴을 제공한다.
  • 가로 슬롯형 도파관 안테나 - 슬롯은 도파관 축에 거의 수직이지만 작은 각도에서 비스듬히 기울어져 있으며, 대체 슬롯은 반대 각도에서 치우쳐 있다. 이것은 안테나에 수직인 평면의 쌍극자 패턴과 안테나 평면의 매우 날카로운 빔을 방사한다. 그것의 가장 큰 용도는 마이크로파 해상 레이더 안테나에 사용된다. 안테나는 수직축을 중심으로 안테나를 회전시키는 기계식 구동장치 위에 수평으로 탑재되어, 각각의 회전으로 배를 둘러싼 수면을 360° 감싸고 있는 안테나의 수직 팬 모양의 빔을 수평선까지 스캔한다. 빔의 넓은 수직 확산은 악천후에도 선박과 안테나 축이 파도에 의해 넓은 각도로 흔들릴 때 레이더 빔이 표면을 놓치지 않도록 한다.

역사

슬롯 안테나는 1938년 앨런 블룸린에 의해 EMI에서 일하던 중 발명되었다. 그는 VHF 텔레비전 방송을 위한 실용형 안테나를 생산하기 위해 수평 양극화, 전방위 수평 방사선 패턴, 좁은 수직 방사선 패턴을 가지고 있다.[2][3]

표면 검색 레이더에 사용하기 전에 그러한 시스템은 포물선 세그먼트 반사기 또는 "치즈 안테나"를 사용했다. 슬롯형 도파관 안테나는 제2차 세계대전 당시 맥길대학과 캐나다 국립연구위원회가 공동으로 수행한 레이더 연구 결과였다.[4] McGill의 공동 발명가인 W.H. 왓슨과 E.W. 굽틸은 1951년에 "전자파를 위한 다이렉트 안테나"로 묘사되는 이 장치에 대한 미국 특허를 받았다.[5]

2.4GHz용 슬롯 도파관 안테나.

기타 용도

관련 애플리케이션에서, 특정 고속 철도 애플리케이션에서 철도 차량 위치 결정에도 소위 누출 도파관이 사용된다. 그것들은 주로 역에서 정지될 때 열차의 정확한 위치를 결정하는 데 사용되며, 따라서 출입구 위치가 플랫폼의 대기열 지점 또는 두 번째 안전 도어 세트와 올바르게 정렬되어야 한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Chaudhuri, S.; Kshetrimayum, R. S.; Sonkar, R.K.; Mishra, M. (2019). ""Dual circularly polarised travelling wave slot antenna array". Electronics Letters. 55 (20): 1071–1073. Bibcode:2019ElL....55.1071C. doi:10.1049/el.2019.1972. S2CID 201254746.
  2. ^ Blumlein, Alan (1938-03-07), "Improvements in or relating to high frequency electrical conductors or radiators", British patent no. 515684
  3. ^ Burns, Russell (2000). The life and times of A.D. Blumlein. Institution of Engineering and Technology. ISBN 0-85296-773-X.
  4. ^ Covington, Arthur E. (1991). "Some recollections of the radio and electrical engineering division of the National Research Council of Canada, 1946-1977". Scientia Canadensis: Canadian Journal of the History of Science, Technology and Medicine. 15 (2): 155–175. doi:10.7202/800334ar.
  5. ^ Watson, William Heriot; Guptill, Ernest Wilmot (6 November 1951), Directive Antenna for Microwaves, retrieved 20 December 2016

외부 링크

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