KR20040108732A

KR20040108732A - 도파로 통신 시스템

Info

Publication number: KR20040108732A
Application number: KR10-2004-7016378A
Authority: KR
Inventors: 마틴 데. 리에스; 루카스 로이텐; 디에고 솜마빌라
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-12-24
Also published as: US7221236B2; EP1500160A1; CN1647309A; US20050128024A1; AU2003209948A1; WO2003088407A1; JP2005523597A

Abstract

도파로는 거의 판 형상의 커플러(300)에 대해 슬라이딩 지지대를 한정하는 슬롯(122)이 제공되는 박스 형상의 종방향 차폐 전도체의 내부 공간에 위치된 종방향 제 1 전도체(110)를 포함한다. 상기 차폐 전도체(120)에는 상기 슬롯(122)의 대향하는 측면 위에 서로 거의 평행하게 뻗어 있는 플랜지(125, 126)가 제공되어 있다. 결합 전도체 부분(322)은 상기 제 1 전도체(110)와 대향한다.

Description

도파로 통신 시스템{WAVEGUIDE COMMUNICATION SYSTEM}

종래에는, 전기 케이블에 의해 전기 신호로서 신호가 전달되었다. 그러나, 전기 케이블의 사용은 몇몇 단점을 가지고 있다.

첫째, 이 전기 케이블은 수신기의 움직임에 따라갈 수 있어야 하며 그래서 이 케이블은 느슨한 케이블로 장착되어야 한다.

둘째, 수신기의 움직임과 이와 같은 케이블의 반복되는 움직임으로 인해, 케이블은 손상을 입기 쉬우며, 사실 이 케이블은 종국적으로 단절될 수 있다. 이렇게 될 때, 관련된 장치는 케이블을 수선하기 위하여 중단되어야 한다. 또한, 단절된 케이블로 인해 신호가 액추에이터(actuator)에 도달하지 못하는 경우, 이 액추에이터가 그 장치에 다른 손상을 일으킬 수도 있다.

셋째, 고장시의 위험성과는 별도로, 이 액추에이터와 함께 케이블을 당기기 위하여 움직이는 액추에이터는 케이블에 기계적인 힘을 가하여야 하며, 그러한 힘이 위치 지정의 정확성에 악영향을 미칠 수 있다.

이들 이유와 다른 이유로 인해, 제어 유닛으로부터 액추에이터로 무선 통신 경로(wireless communication path)를 사용하는 것이 이미 알려져 있다. "열린 대기(open air)"에서 무선 통신을 사용하는 것이 가능하지만, 이것은 다른 소스와 전자기장에 의해 간섭할 위험 및/또는 다른 전자 콤포넌트를 교란할 수 있는 전자기장을 생성할 위험을 동반한다. 이 문제를 회피하기 위해, 무선 통신 경로는 도파로 (waveguide)에 의하여 도파되는 마이크로웨이브 RF 신호를 포함한다. 이 도파로는 전형적으로 고정되어 있는 지구에 부착된다. 마이크로웨이브 신호가 그 일단에서 도파로 내에 입력된다. 이동 가능 액추에이터에는 이 도파로와 이동가능하게 연관된 커플러(coupler)가 제공되어 있어, 일정 위치 범위 내에서 이 커플러는 이 도파로로부터 오는 신호를 픽업(pick up)할 수 있다.

도 1 은 이 종래 기술에 따른 도파로를 개략적으로 도시한다.

종래 기술의 도파로(10)는, 폭이 W인 바닥(11)과, 높이가 H인 측벽(12 및 13)과, 상부벽(14)을 구비하는 직사각형 단면으로 된 박스형 구조이다. 이 벽(11, 12, 13, 14)은 전기적으로 전도성이 있으며; 전형적으로 이 벽들은 철이나 강철로 제조된다. 슬롯(15)은 상부벽(14)의 중앙의 종방향으로 이어져 있다. 이 슬롯(15)은 수직 플랜지(upright flange)(16)의 측면에 위치한다(flanked). 바닥(11), 벽 (12, 13, 14)은, 도파로 챔버(chamber)(17)를 에워싸며, 여기서 RF 파(wave)가 도 1에 도시되어 있지 않은 수단에 의하여 생성될 수 있다. 슬롯(15)을 통과하여 뻗어 있으며 이 도파로(10)의 종방향으로 이동가능한 지지대(18) 상에는 도 1에서 개략적으로 정사각형(19)으로 도시되어 있는 픽업 커플러가 장착되어 있어, 이 커플러가 도파로(10)의 길이를 따라 왕복이동할 수 있다. 이 지지대(18)는 이동가능한 액추에이터와 연관되어 있으며, 커플러(19)로부터 도 1에 도시되어 있지 않은 액추에이터로 신호를 전달할 수 있다.

H. Dalichau에 의해 발명되었고, 예를 들어, "Adapters and vehicles-couplers for slotted waveguide systems" (Frequenz 36 (1982), p.169- 175)에 기재되어 있는 이 알려진 도파로(10)는 몇 가지 심각한 단점을 가지고 있다. 가장 중요한 단점은, 종래 기술의 도파로(10)가 협대역 전송 특성을 가지고 있으며 특히 하나의 미리결정된 캐리어(carrier) 주파수에 대해 디자인되어야 한다는 점이다.그리하여, 한 옥타브(octave)보다 더 작은 대역폭을 가지게 하기 위해, lambda 가 상기 미리결정된 캐리어 파의 파장인 경우 바닥(11)의 폭(W)은 lambda 와 같아야 하고 측벽(12 및 13)의 높이(H)는 lambda /2와 같아야 한다.

이것은 도파로의 데이터 전송 용량을 제한시킨다. 나아가, 캐리어 주파수는 송신기에 의해 결정되기 때문에 다른 도파로는 다른 캐리어 주파수를 사용하여 다른 송신기에 대하여 디자인되어야 한다.

다른 문제는 그 사이즈와 관련된다. 현재, 상업적으로 이용가능한 통신 모듈은 6 G㎐보다 더 낮은 주파수에서 동작한다. 이때, 도파로의 특성 크기(W)는 5㎝보다 더 크게 된다. 이것은, 도파로가 장치 내에서 상당한 양의 공간을 차지한다는 것을 의미한다.

본 발명은, 일반적으로, 송신기나 수신기 중 어느 하나 또는 둘 모두가 모바일(mobile)인 경우에, 이 송신기로부터 수신기로 신호를 전송하기 위한 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 예를 들어, 콤포넌트(components)를 한 위치에서 픽업(pick up)하여 그 콤포넌트를 다른 위치에서 두는 것과 같이, 일정 위치 범위에서 모바일 액추에이터(mobile actuator)가 작업을 수행하는 타입의, 제품을 제조하기 위한 산업 장치에 사용하기 위한 통신 시스템에 관한 것이다. 그러한 액추에이터는 고정되어 있는 지구에 있는 소스(source)로부터 명령이나 제어 신호가 주어질 필요가 있다.

이하에서, 본 발명은, 보다 구체적으로, 수신기가 모바일이고 송신기가 고정되어 있는 경우에 대해 설명된다. 그러나, 본 발명이 그 경우로 제한되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 이와 대조적으로, 본 발명은 수신기가 고정되어 있고 송신기가 모바일인 경우에도 동일하게 적용가능하며 또한 송신기와 수신기가 모두 모바일인 경우에도 적용가능하다. 나아가, 멀티포인트 통신 시스템(multipoint communication system)에서 송신기/수신기로 각각 작용하는, 멀티플 모바일 스테이션(multiple mobile stations)의 경우에도 본 발명을 사용하는 것이 가능하다.

도 1 은 종래 기술의 도파로의 사시도를 개략적으로 보여주는 도면.

도 2 는 본 발명에 따른 도파로의 몇몇 기본 요소를 개략적으로 보여주는 도면.

도 3a 내지 도 3e 는 몇몇 디자인 가능한 경우를 예시하는 본 발명에 따른 도파로의 내부 전도체의 단면을 도시하는 도면.

도 4a 내지 도 4e 는 몇몇 설계 가능한 경우를 예시하는 본 발명에 따른 도파로의 외부 전도체의 단면을 도시하는 도면.

도 5a 내지 도 5d 는 몇몇 설계 가능한 경우를 예시하는 본 발명에 따른 도파로의 외부 전도체의 단면을 도시하는 도면.

도 6a 및 도 6b 는 본 발명에 따른 도파로의 일 실시예의 단면과 종방향 부분의 단면을 각각 도시하는 도면.

도 7a 는 종단부(terminator)를 개략적으로 예시하는 차폐 전도체(shield conductor)의 단부 부분의 종방향 단면을 도시하는 도면.

도 7b 는 다른 종단부를 개략적으로 예시하는 도파로의 단부 부분의 사시도를 도시하는 도면.

도 7c 는 피드 쓰루 커넥터(feed through connector)를 개략적으로 예시하는 도파로의 단부 부분의 종방향 단면을 확대된 축척으로 도시하는 도면.

도 8 은 스트립 라인 타입(strip line type)의 도파로를 개략적으로 예시하는 사시도.

도 9a 내지 도 9c 는 커플러의 몇몇 실시예를 개략적으로 예시하는 사시도.

도 10 은 도파로와 함께 커플러의 사용을 개략적으로 예시하는 사시도.

도 11a 및 도 11b 는 본 발명에 따른 도파로 통신 시스템을 갖는 장치를 개략적으로 예시하는 도면.

본 발명의 중요한 목적은 전술된 단점을 극복하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 더 작은 크기를 가지며 광대역 전송 특성을 가지는 개선된 도파로를 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 1 G㎐ 또는 이 보다 더 낮은 주파수 내지 6 G㎐ 또는 이보다 더 높은 주파수 범위의 주파수를 갖는 파를 전송할 수 있는 도파로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 중요한 측면에 따라, 도파로는 2개의 평행한 전도체를 포함하며, 하나의 전도체는 중공(hollow)이며 도파로 챔버를 에워싸며, 다른 전도체는 이 도파로 챔버 내에 배열되어 있다. 이 중공 외부 전도체는 전송되는 신호의 전자기 에너지를 상기 도파로 챔버의 내부로 거의 완전히 한정한다. 이 중공 외부 전도체는,예컨대, 도파로의 길이를 따라 임의의 원하는 위치에서 도파로로부터(또는 도파로로) 에너지를 픽업(또는 에너지를 삽입)하기 위해, 커플러가 상기 도파로 챔버 내로 삽입될 수 있고 도파로의 길이를 따라 배치될 수 있게 하는, 적어도 하나의 슬롯(slot)을 구비한다.

전송되는 신호의 전자기 에너지의 미리결정된 부분이 주위로 누설되도록 의도적으로 구성된 소위 "누설 도파로(leaky waveguides)"가 존재하는 것이 주목된다. 이러한 누설 도파로는, 전형적으로 동축 케이블로 구현되며, 이 동축 케이블은 중공 외부 전도체와 이 외부 전도체 내에 동축으로 배치된 내부 전도체를 구비하며, 상기 내부 전도체와 상기 외부 전도체의 내벽 사이의 공간에는 유전체 물질이 완전히 채워져 있다. 상기 외부 전도체에는 복수의 소 개구(small openings)가 규칙적인 패턴으로 제공되어 있으며, 이 개구를 통해 전자기장이 외부 전도체의 내부로 누설될 수 있다. 이 개구는 도파로보다 일반적으로 더 작은 크기를 갖는다. 이러한 누설 도파로도 또한 그 길이를 따라 임의의 원하는 위치에서 신호를 픽업할 수 있게 하지만, 이 경우 도파로 외부에 안테나를 사용하는 것에 의해 가능하다. 이러한 누설 도파로를 적용한 전형적인 예는 터널에서 무선 신호를 자동차에 제공하는 것이다. 그러나, 이 도파로는 이 도파로의 내부에 왕복이동하는 커플러를 삽입하기에는 적합치 않다.

본 발명의 이들 및 다른 측면, 특징 및 잇점은 도면을 참조하여 본 발명에 따른 도파로의 바람직한 실시예의 이하 상세한 설명에 의해 더 설명될 것이며, 본 도면에서 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다.

본 발명은, 전자기장의 차폐(shielding)를 또한 제공하는 차폐 전도체 (shield conductor)로서 또한 지시되는 제 2 전도체(120)에 에워싸여 있는 제 1 전도체(110)를 포함하는 복수의 전도체 도파로(100)를 제안한다.

도 2 는 본 발명에 의해 제안되는 복수의 전도체 도파로(100)의 제 1 실시예의 몇몇 기본 요소를 개략적으로 도시한다. 이 제 1 실시예에서, 차폐 전도체(120)는 일반적으로 제 1 전도체(110) 둘레에 뻗어 있는 박스 형태를 가지고 있다. 그리하여 제 1 전도체(110) 둘레에 뻗어 있는 중공 박스 형태의 제 2 전도체(120)는, 제 1 전도체(110)가 위치되어 있는 내부 공간 또는 도파로 챔버(121)를 한정한다. 도 2 는, 이후에 설명되는 기능을 갖는 종방향 슬롯(122)이 제 2 전도체(120)에 제공되어 있는 것을 또한 도시한다.

사용시에는, 신호가 제 1 전도체에 가해지며, 전도체들의 길이를 따라 진행하여, 내부 공간(121)에 전자기장을 유발한다. 이 기술 분야에 숙련된 사람에게는 명백한 바와 같이, 이 전자기장은 이 내부(121) 내에 한정되는데, 즉 제 2 전도체(120) 외부에는 전혀 또는 거의 전자기장이 발생되지 않으며, 그래서 다른 전자 부품과의 간섭이 전혀 또는 거의 유발되지 않는다. 역으로, 외부의 전자기장은 내부(121)로 침투하지 못하여, 외부 전자기장으로부터의 간섭이 전혀 또는 거의 발생되지 않는다.

도 3a 내지 도 3d 는 제 1 전도체(110)의 형태의 몇몇 상세 디자인을 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 전도체(110A)는 원형 단면을 가질 수 있다. 도 3b 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, 제 1 전도체는 또한 적어도 하나의 평평한 측면(111)을 가질 수도 있다. 도 3b에 도시된 실시예(110B)에서, 제 1 전도체 (110B)는 하나의 평평한 측면(111)만이 있는 거의 D 형상의 단면을 가진다. 도 3c에 도시된 제 3 실시예에서, 제 1 전도체(110C)는 4개의 거의 평평한 측면을 가지는 직사각형 단면을 가진다. 도 3d에 도시된 제 4 실시예에서, 제 1 전도체(110C)는 4개의 거의 평평한 측면을 가지는 정사각형 단면을 가진다. 도 3e에 도시된 제 5 실시예에서, 제 1 전도체(110D)는 3개의 거의 평평한 측면을 가지는 거의 삼각형 단면을 가진다.

도 4 는 제 2 전도체(120)의 몇몇 디자인 요소를 예시한다 {슬롯(122)은 간략하게 표시하기 위하여 도 4에서 생략되어 있다}. 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 2 전도체(120A)는 도 1에 도시된 종래 기술의 도파로(10)의 단면과 유사한, 거의 직사각형이나 심지어 정사각형 단면을 가질 수 있다. 그러나, 제 2 전도체(120)의 디자인은 더 이상 직사각형 디자인으로 제한되지 않는다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 전도체는 거의 원형 형태를 가질 수 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 2 전도체는 거의 정사각형 형태를 가질 수 있다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 제 2 전도체(120D)는 거의 D 형상의 단면을 가질 수 있다. 도 4e에 도시된 바와 같이,제 2 전도체(120E)는 거의 삼각형 단면을 가질 수 있다.

사실, 제 2 전도체(120)는 임의의 적당한 형태를 가질 수 있으며, 여기서 주요한 디자인 기준(main design criterion)은, 필드 라인(filed lines)이 제 2 전도체(120)의 내부(121)로 한정되도록 제 2 전도체가 제 1 전도체(110)를 에워싸게 하는 사실에 있다. 제 2 전도체(120)의 형태에 관한 디자인의 선택은 이제 제조를 위하여 주로 이루어진다.

이 측면에서, 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술의 도파로(10)에서는, 도파로의 형태에 관한 디자인 옵션(design options)이 없고: 언급된 바와 같이, 이 도파로는 높이(H)보다 2배 더 크며 디자인 캐리어 주파수의 파장 lambda 와 동일한 폭(W)을 가지는 직사각형 단면을 가져야 하는 것이 주목된다. 이와 대조적으로, 본 발명에 의해 제안되는 복수의 전도체 도파로(100)의 제 2 전도체(120)에는 이러한 제한이 전혀 없다. 기본적으로 임의의 형태의 단면을 사용하는 것이 가능할 뿐아니라 이 단면의 크기도 훨씬 더 작게 선택될 수 있다.

도 2를 참조하여 이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 복수의 전도체 도파로(100)의 제 2 전도체(120)는, 후에 기술되는 예와 같은, 커플러의 삽입을 가능하게 하기 위한 적어도 하나의 종방향 슬롯(longitudinal slot)을 포함한다. 편의를 위하여, 이러한 슬롯은 도 4a 내지 도 4e에는 도시되어 있지 않다. 이러한 슬롯(122)은 도 5에 도시되어 있으며, 여기서 도 5a 내지 도 5d 는 몇몇 디자인 가능한 경우를 도시한다. 이 슬롯(122)의 상세한 디자인은, 도 4a에 도시되어 있는 직사각형 실시예(120A) 및 도 4e에 도시되어 있는 삼각형 제 2 전도체(120E)와 연관하여 도 5a 내지 도 5d에서 설명되어 있지만, 제 2 전도체의 모든 다른 타입에도 동일한 원리가 적용된다는 것은 분명하다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 이 슬롯(122)은 제 2 전도체(120)의 측벽(123)의 중앙에 대칭적으로 위치될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라, 제 2 전도체(120)는 도 1에 도시된 종래 기술의 도파로(10)에서와 같은 이 디자인으로 제한되지 않는다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 슬롯(122)은 프로파일(profile)의 코너(corner) 부근에 위치될 수도 있으며, 다시 말해 슬롯(122)은 이웃한 측벽(124)에 인접한 측벽(123)의 에지(edge) 부근에 배치될 수 있다. 사실, 이 슬롯(122)은 측벽 상의 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다.

이 슬롯(122)은 이 슬롯(122)에 삽입되는 커플러의 사이즈에 따라 매우 좁을 수 있다. 이 슬롯(122)이 충분히 좁은 경우, 고려되는 범위의 주파수(약 1 G㎐ 내지 약 6 G㎐ 또는 더 높은 주파수)를 가지는 전자기장은 거의 이러한 슬롯을 통과하지 못한다. 이 측면에 있어서 다른 개선은 이 슬롯(122)의 대향하는 측면 상에서 서로 거의 평행하게 뻗어 있는 플랜지(125, 126)를 배치하는 것에 의해 제공될 수 있다. 이러한 플랜지(125, 126)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 벽(123)의 중앙에서 슬롯(122)의 대향하는 측면 상에 배치될 수 있으며; 이 경우, 이러한 플랜지는 모두 상기 측벽(123)에 거의 수직하게 배치될 것이다. 이것은 별도로 도시되어 있지 않다. 도 5c에 도시된 실시예에서, 슬롯(122)이 프로파일(profile)의 코너에 위치되는 경우, 제 1 플랜지(125)는 인접한 측벽(124)과 일렬로 뻗어 있는 반면, 제 2 플랜지(126)는 제 1 언급된 플랜지(125)와 거의 평행하게 뻗어 있도록, 이들 플랜지가 배치될 수 있다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 이들 플랜지(125, 126)는 제 2 전도체(120)로부터 바깥쪽으로 뻗어 있을 수 있다. 그러나, 바람직하게, 이들 플랜지(125, 126)는 도 5d에 도시된 바와 같이 안쪽으로 뻗어 있을 수 있다. 도 5d에서 볼 수 있는 바와 같이, 슬롯 형성된 제 2 전도체(120)는, 이제 효과적으로, 상기 인접한 측벽(124)에 평행하게, 상기 측벽(123)의 에지로부터 내부(121)로 뻗어 있는 하나의 추가적인 플랜지(126)만을 포함한다. 상기 추가적인 플랜지(126)와 상치 (overlap)하는 이 인접한 측벽(124)의 부분은 이제 효과적으로 플랜지(125)의 기능을 수행한다.

이들 플랜지가 제공되는 도 5a의 실시예와 비교할 때 도 5c 및 도 5d 에 도시된 실시예의 중요한 잇점은, 도 5c 및 도 5d의 실시예가 제조하기에 더 용이하다는 점이다. 전형적으로, 제조는 평평한 금속 시트나 판으로부터 박스형 구조를 접는 것을 수반하며, 여기서 그 측벽과 플랜지는 이 금속 시트나 판을 접어 제조된다. 도 5c의 경우에, 제 1 플랜지(125)는, 인접한 측벽(124)의 간단한 연장으로 형성되기 때문에, 접는 동작을 수반하지 않는다. 도 5d의 경우에, 이들 플랜지가 차폐 전도체(120)로부터 바깥쪽으로 돌출하지 않으며, 그리고 제 1 플랜지(125)를 제공하는데 추가적인 물질을 수반하지 않는 다른 잇점이 달성된다.

도 5c 및 도 5d에 도시된 실시예의 중요한 잇점은, 반 파장보다 더 작은 거리로 떨어져 있는 이들 플랜지 사이에서 전자기장이 지수적으로 감쇠하기 때문에 이들 실시예가 내부(121) 내에 전자기장을 더 양호하게 한정할 수 있다는 점이다.이 잇점은 도 5d의 실시예에도 적용되며 도 5c의 실시예에도 적용된다.

특별한 실시예에서, 제 2 전도체(120)는 2개의 대향하는 긴 측벽과 2개의 대향하는 짧은 측벽을 가지며 짧은 측벽 중 하나에 슬롯(122)이 배치된 직사각형 형상(도 4a에 도시된 바와 같은 형상)을 가진다. 이제, 짧은 측벽의 길이가 슬롯(122)의 폭과 동일하거나 이보다 단지 약간만 더 커서, 효과적으로 슬롯(122)이 짧은 측벽의 전체 길이를 점유하게 할 수 있다. 제 2 전도체(120)는 이제 U 형상의 구조로 된 3개의 측벽만을 갖는 것으로 간주될 수 있으며, 여기서 2개의 대향하는 긴 측벽은 전술된 바와 같은 플랜지의 기능을 효과적으로 수행한다.

제 2 전도체(120)의 내부(121)에 있는 제 1 전도체(110)는 그 단부에 매달려 자유롭게 매달릴 수 있다. 제 1 전도체(110)의 단면 형상에 따라, 특히 제 1 전도체(110)는, 충분한 스티프니스(stiffness)를 가질 수 있으며 및/또는 도파로의 종방향 형상이 직선인 경우, 가능한 직선 라인을 따라 배향되도록 하기 위하여 장력(tension force)을 받을 수 있다. 그러나, 실제로 어느 정도의 늘어짐 (sagging)은 거의 피할 수 없다. 이러한 늘어짐을 피하기 위해, 제 2 전도체(120)에 대해 제 1 전도체(110)를 지지하기 위해, 내부(121)에 하나 이상의 지지대 (support)를 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이러한 지지대는 국부적으로 임피던스의 변화를 수반할 수 있으며, 이는 바람직하지 않은 반사를 유발할 수 있다. 바람직하게는, 도파로의 임피던스는 그 길이에 걸쳐 가능한 한 일정하여야 한다. 그러므로, 제 1 전도체(110)를 위한 지지대가 요구되는 경우에, 이러한 지지대는 바람직하게는 연속하는 지지대(continuous support), 즉 연속적인 특성을 갖는 제 1 전도체(110)의 전체 길이에 걸쳐 뻗어 있는 지지대이다. 예를 들면, 도 6a 및 도 6b 는 도 5d에 도시된 바와 같은 제 2 전도체(120)와 도 3c에 도시된 바와 같은 제 1 전도체(110C)를 포함하는 도파로(100)의 일 실시예를 도시하며, 여기서 제 1 전도체(110E)는 예를 들어 플라스틱과 같은 비-전도성 물질의 연속하는 지지대(130)에 의해 지지된다. 대안적으로, 불연속 지지대(discontinuous support)는, 이 지지대 구조의 크기와 그 사이의 거리가 그 파장보다 상당히 더 작은 한, 사용될 수 있다.

제 2 전도체(120)가 열린 단부(open-ended)로 되는 것은 바람직하지 않다. 도 7a 내지 도 7c 는 제 2 전도체(120)의 단부 구성에 대한 몇 가지 가능한 경우를 도시한다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 제 2 전도체(120)는 제 2 전도체(120)의 종방향 벽에 전기적으로 연결된, 전도성 단부 벽(140)에 의해 마감될 수 있다. 이러한 단부 벽(140)은 제 2 전도체(120)의 벽의 단부에 용접된 하나의 판(plate)으로 구현될 수 있으나, 또한 이 단부 벽(140)은, 도 7a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제 2 전도체(120)의 윤곽(contour)에 대응하는 윤곽을 가지며 바닥(140)과 원통형 측벽(141)을 가지는 거의 원통형 캡(cap)으로 구현될 수도 있다. 이러한 전도성 단부 벽(140)은 진행하는 전자기장을 상당히 반사하며 그리하여 또한 반사체(140)라고도 불리운다.

이러한 반사를 피하는 것이 바람직한 경우에, 단부 구조(end construction)는 도파로(100)의 임피던스와 일치하는 임피던스를 가지는 종단부(terminator)(150)를 포함할 수 있다. 종단부에 대한 대안으로, 신호는 예를 들어 커넥터를 통해 이 단부 구조로부터 추출될 수 있으며 그렇지 않으면 예를 들어, 다른 도파로 내로 삽입되도록 사용될 수 있다. 복수의 도파로는 체인 형상으로 연결될 수 있으며 다른 도파로에 복수의 모바일 커플러(mobile coupler)를 갖는 네트워크의 백본(back bone)으로 사용될 수 있다. 도 7b 는, 도 3a에 도시되어 있는 제 1 전도체(110A)와 같은 거의 원형 단면을 가지고 있는 제 1 전도체(110)와 도 4b에 도시된 바와 같은 거의 원형 프로파일을 가지고 있는 제 2 전도체(120)를 구비하는 도파로(100)의 일례를 개략적으로 도시한다. 이 예에서 종단부(150)는 성형 형상(star-like configuration)으로 장착된 복수의 저항(resistor)을 포함하며, 여기서 각 저항(151)은 주 전도체(110)에 연결된 하나의 단자와 제 2 전도체(120)에 연결된 다른 단자를 가지고, 제 1 전도체(110)와 제 2 전도체(120) 사이에 거의 반경방향으로 배향되어 있으며, 여기서 저항(151)은 주 전도체(110) 둘레에 균등 분포된다. 사실상, 모든 저항(151)은 이 기술 분야에 숙련된 사람에게는 명백한 바와 같이 주 전도체(110)와 제 2 전도체(120) 사이에 병렬로 연결되며 도파로(100)의 임피던스와 일치하는 유효 저항(effective resistance)을 제공한다.

복수의 개별 저항(151) 대신에, 종단부(150)는 또한 제 1 전도체(110)와 제 2 전도체(120) 사이에 배치된 환형 형상의 전도체를 포함할 수도 있으며, 이 환형 저항은 제 1 전도체(110)와 제 2 전도체(120) 사이에 매칭 저항(matching resistance)을 제공한다. 또한 마이크로웨이브 흡수 물질(absorber material)이 도파로를 종결시키는데 사용될 수 있다.

도 7c 는 도 7a에 도시된 실시예의 변형을 확대된 축척으로 도시한다. 다시, 단부 구조는 도파로(100)의 종방향에 거의 수직하게 뻗어 있는 전도성 판(140)을 포함한다. 도 7c에 도시된 실시예에서, 단부 벽(140)에는 동축 타입의 피드 쓰루 커넥터(feed through connector)(160)가 제공된다. 이 피드 쓰루 커넥터는 일단에 나사 산(screw thread)(162)과 타단에 장착 플랜지(163)가 제공된 원형 프로파일이 있는 원형통 외부 전도체(161)를 포함한다. 또한 핀(164)이라고도 불리우는 내부 전도체는 외부 전도체(161) 내에 동축으로 뻗어 있으며 제 1 전도체(110)에 연결된다. 제 1 전도체(110)의 단부 부분(166)은, 전자기장의 플린지(fringing) 효과와 같은 원치 않는 효과와 반사를 줄이기 위하여, 제 1 전도체(110)의 단면 사이즈(cross size)를 핀(164)의 단면 사이즈로 줄이기 위하여 테이퍼링된다 (tapered). 핀 전도체(164)와 외부 전도체(161) 사이에는 유전체 절연체(165)가 배치된다. 단부 판(140)에는 홀(hole)(146)이 제공되며, 이 홀을 통해 커넥터(160)의 적어도 핀 전도체(164)가 뻗어 있다. 커넥터(160)는 전송되는 신호를 전달하는 동축 케이블(미도시)을 연결하는데 적합하며, 여기서 동축 케이블의 커넥터는 이 커넥터(160)에 나사로 고정된다. 제 2 전도체(120)의 내부(121)에는, 제 1 전도체 (110)의 단부가 도시된 바와 같이 커넥터(160)의 핀 전도체(164)에 연결된다.

도파로(100)는 바람직하게는, 직선 라인을 따라 배향되어 있는 단단한 자체 지지되는 구조(self-supporting structure)로 구현된다. 그러나, 이것은 본질적인 것이 아니며, 대안적인 구조가 일부 경우에 오히려 유리할 수 있다. 예를 들어, 도파로는 적어도 부분적으로 곡선 경로를 따르는 것이 유리할 수 있다. 또한 도파로는 실제 구현 위치로 그 형상을 채용할 수 있기 위하여 구부릴 수 있는 것이 유리할 수 있다.

이후에서는, 복수의 전도체 도파로의 제 2 실시예가 도 8을 참조하여 설명된다. 복수의 전도체 도파로(200)의 제 2 실시예는 마이크로스티립 타입(microstrip type)이다. 이 마이크로스트립 도파로(200)는, 전도성 물질로 된 스트립(210)을 지지하는 제 1 표면(202)(이 경우에는, 바닥 표면)을 가지는 유전체 물질의 스트립 (201)을 포함한다. 이 제 1 또는 바닥 표면(202)은 이후 전면 표면(front surface)이라고도 불리운다. 이 전면 표면(202)과 대향하는 제 2 표면(203)은 이후 배면 표면(back surface))(203)이라고 불리우며 전도성 물질(204)의 제 2 스트립을 지지한다. 배면 전도체(204)라고도 불리우는 이 제 2 스트립(204)은, 제 1 전도체라고도 불리우는 스트립 전도체(210)의 폭보다 더 넓은 폭을 가지고 있으며 바람직하게는 배면 표면(back surface)의 횡단 크기(transversal dimension)와 동일한 크기를 가진다. 바람직한 실시예에서, 제 1 전도체(210)와 배면 전도체(204)는 유전체 스트립(201) 위에 배치되어 있는 전도성 물질 층, 바람직하게는 구리 층으로 구현된다. 보다 바람직하게는, 대향하는 전도체(210, 204)가 있는 유전체 스트립(201)은 PCB 스트립으로 구현된다.

마이크로스트립 도파로로부터 전자기장이 누설되는 것을 줄이기 위하여, 차폐 전도체(205)가 적절한 거리에서 제 1 전도체(210)와 마주하게 위치된다.

바람직하게는, 그러나 반드시 그럴 필요는 없지만, 배면 전도체(204)는 측면 전도체(side conductor)(207)에 의하여 차폐 전도체(205)에 전기적으로 연결된다.

이 측면 전도체(207)는 금속 스트립으로 구현될 수 있다. 이 측면 전도체 (207)는 배면 전도체(204)와 차폐 전도체(205)에 납땜될 수 있다. 이때, 배면 전도체(204)와, 측면 전도체(204)와, 차폐 전도체(205)의 결합은 거의 U 형상의 단면을 갖는 결합된 전도체를 형성하며, 여기서 제 1 전도체(210)는 이 U 형상의 결합체의 2개의 다리(204, 205) 사이의 내부 공간(221)에 위치된다. 이 내부 공간(221)은 슬롯(222)을 통해 측면 전도체(207)와 마주하는 측면으로부터 접근가능하다. 나아가, 측면 전도체(207)는 스트립 전도체(201)와 차폐 전도체(205)를 그 사이에 갭(209)을 두고 서로로부터 일정 거리만큼 이격되게 유지하는 기능을 할 수 있다.

도 9a 내지 도 9c 는, 외부 도파로 전도체(120)의 슬롯(122) 내로 삽입하여 내부 도파로 전도체(110)와 결합하기에 특히 적절한, 본 발명에 따른 커플러의 몇몇 실시예를 도시한다. 도 9a에 도시된 커플러(300A)는 일반적인 평면 형상을 가지고 있다. 이 커플러(300A)는, 도파로의 종방향으로 배치하기 위해, 전면 표면(302)과 배면 표면(303)과, 2개의 대향하는 측면 에지(304, 305)를 가지는, 유전체 물질의 캐리어 판(301)을 포함한다. 전면 표면(302)에는, 결합 전도체(coupling conductor)(320A)가 배치된다. 이 결합 전도체(320A)는 유리하게는 전면 표면(302) 위에 전도성 층으로 구현될 수 있다. 배면 표면(303)에는, 배면 전도체(309)가 배치된다. 이 배면 전도체(309)는 배면 표면(303)의 많은 부분을 커버하며, 바람직하게는 전체 배면 표면(303)을 커버한다. 유리하게, 이 배면 전도체(309)는 배면 표면(303) 위에 금속 층으로 형성된다. 유리하게, 결합 전도체(320A)와 배면 전도체(309)가 있는 캐리어 판(301)은 양면 PCB(double-sided PCB)로 구현될 수 있다.

바람직하게는, 그리고 도 9a에 도시된 바와 같이, 이 커플러(300A)는 측면 에지(side edge)(304)에 유리하게 장착된 동축 케이블(미도시)을 연결하기 위한 커넥터(310)를 포함한다. 이 동축 커넥터(310)는 결합 전도체(320)에 전기적으로 연결되는 내부 전도체와 배면 전도체(309)에 전기적으로 연결된 원통형 외부 전도체를 포함한다. 이 커넥터(310)는 도시된 바와 같이, 전면 표면(302)의 평면에 중심 축(311)이 있도록 장착될 수 있다.

도 9b 내지 도 9c에 도시되어 있는 실시예는 또한 이러한 커넥터(310)를 가지고 있을 수 있지만 간략하게 하기 위해 도 9b 내지 도 9c에 이 커넥터가 도시되어 있지 않다.

이후에서, 커플러는 일반적으로 참조 번호(300)로 지시되어 있으며; 도 9a 내지 도 9c에 도시되어 있는 특정 실시예를 구체적으로 언급하기 위하여, 이들 실시예는 문자 A, B, C 를 부가하는 것에 의해 각각 구별될 것이다.

이 커플러(300)에서, 결합 전도체(320)는 스트립 라인으로 구현되며, 즉, 미리 결정된 폭과 미리 결정된 두께를 갖는, 전도성 물질로 된 평평한 스트립, 전형적으로 구리로 된 평평한 스트립으로 구현된다. 도 9a에 도시된 커플러(300A)에서, 결합 전도체(320A)는 다리 부분(321)과 발 부분(322)을 포함하는 거의 L 형상의 윤곽(contour)을 가진다. 발 부분(322)의 종방향(longitudinal direction)은, 동축 커넥터(310)가 장착되는 제 1 측면 에지(304)에 대향하는 제 2 측면 에지(305)에 거의 평행하다. 다리 부분(321)은 동축 커넥터(310)의 내부 전도체(311)와 거의 일렬로 정렬된 종방향을 가진다. 다리 부분(321)과 발 부분(322)의 폭과 두께는, 커플러(320A)의 특성 임피던스가 커넥터(310)에 연결되는 케이블의 특성 임피던스와 같아지도록 선택되며, 이 특성 임피던스는 전형적으로 50 ohm(Ω)이지만 다른 표준 임피던스도 알려져 있다.

도 10 은 본 발명의 도파로(100)와 연관된 커플러(300)의 사용을 예시하는 사시도이다. 사용시에, 이 커플러(300)는, 결합 전도체(320)의 발 부분(322)이 도파로(100)의 제 1 전도체(110)와 마주하도록, 제 2 전도체(120)의 슬롯(122)에 삽입된다. 제 2 측면 에지(305)는, 가이드 부재(guide member), 이 경우에는 제 2 전도체(120)의 측벽(127)에 기준을 잡을 수 있다. 이 커플러(300)는 화살표 A로 지시된 바와 같이, 제 2 전도체(120)의 슬롯(122) 내에서 이동할 수 있으며, 이 경우에 결합 전도체(320)의 결합되는 발 부분(322)은 도파로의 제 1 전도체(110)를 따라 이동되며, 여기서 도파로의 이 결합되는 발 부분(322)과 제 1 전도체(110) 사이의 상호 거리는 일정하게 유지된다.

도파로로부터 신호를 픽업(pick up)하는 커플러의 경우에, 이 결합 전도체(320)의 이 결합되는 발 부분(322)은 도파로의 제 1 전도체(110)에 의해 생성된 전자기장의 일부를 픽업할 수 있으며, 이것은 다른 처리를 위해 커넥터(310)에 전송될 수 있다. 마찬가지로, 신호를 도파로로 삽입하는 커플러의 경우에, 도파로의 제 1 전도체(110)는 이 결합 전도체(320)의 결합되는 발 부분(322)에 의해 생성된 전자기장의 일부를 픽업하며 이것은 다른 처리를 위해 도파로의 제 1 전도체(110)를 따라 전송될 수 있다. 도파로의 종방향으로 커플러(300)의 이동 도중 및 이동 후에, 결합 전도체(320)의 결합 영역은 발 부분(322)의 길이(D)에 의하여 결정되며 도파로의 제 1 전도체(110)와 결합 전도체(320) 사이에는 물리적 접촉이 생기지 않는다.

도파로의 제 1 전도체(110)와 결합 전도체(320) 사이의 상호 거리를 일정하게 유지하기 위해, 이 도면에 도시되어 있지 않은 외부 지지대가 제공될 수 있다. 이러한 지지대는, 결합 전도체(320)가 제 2 전도체(120)의 플랜지(126)로부터 자유롭게 유지되는 것을 보장하는 한편, 바람직하게는 배면 전도체(309)가 제 2 전도체(120)의 측벽(124)으로부터 자유롭게 유지되는 것을 또한 보장하도록 바람직하게 배치되어야 한다. 요구되는 경우, 전면 표면(302)에 수직한 방향으로 캐리어 판(301)의 임의의 가능한 이동을 피하기 위하여 캐리어 판(301)의 제 2 측면 에지(305)를 효과적으로 가이드하기 위해 제 2 전도체(120)의 내부벽(127)에 하나 이상의 가이드 레일(guiding rail)(128)이 배열될 수 있다.

한편으로 커플러(300)의 전도성 부분과 다른 한편으로 도파로(100)의 전도성 부분 사이의 전기 접촉이 회피될 수 있게 디자인되어야 한다. 이것은 결합 전도체(320)에 특히 적용되지만 바람직하게는 배면 전도체(309)에도 적용된다. 가능한 실시예에서, 제 2 전도체(120)의 슬롯(122)의 폭은, 커플러(300)의 표면(302)에 수직한 방향으로 거의 유격이 없도록, 커플러(300)의 두께보다 약간 더 넓다. 그러나, 제 2 전도체(120)의 슬롯(122)의 폭이, 커플러(300)가 외부 도파로 전도체의 플랜지에 의해 지지되며 가이드되도록, 커플러(300)의 두께에 대응되게 하는 것도 가능하다.

한편으로 결합 전도체(320)의 다리 부분(321)과, 다른 한편으로 외부 도파로 전도체(120)의 플랜지(126) 사이의 전기 접촉은 여러 가지 방식으로 예방될 수 있다. 도 9a에 도시된 실시예에서, 상기 다리 부분은 전면 표면(302) 상에 노출되게 배치된다. 대안적으로, 상기 다리 부분(321)은 홈 부분이나 그루브(간략하게 하기 위해 미도시) 내에 배치될 수도 있다. 플랜지(126)와 접촉하지 않게 하거나 제 1 도파로 전도체(110)와 접촉하지 않게 하기 위해 결합 전도체(320)의 발 부분(322)에도 이와 동일하게 적용된다.

또한, 절연층(간략하게 하기 위해 미도시)이 결합 전도체(320) 위에 도포되거나 또는 커플러(300)의 전체 전면 표면(302) 위에 도포될 수 있다.

또한, 절연층(간략하게 하기 위해 미도시)이 커플러(300)와 마주하는 플랜지(126)의 표면 위에 도포되거나 또는 커플러(300)의 전체 표면 위에 도포될 수 있다.

한편으로 결합 전도체(320)의 발 부분(322)과, 다른 한편으로 내부 도파로 전도체(110) 사이의 전기 접촉은 여러 가지 방식으로 예방될 수 있다. 도 9a에 도시된 실시예에서, 상기 내부 도파로 전도체(110)는 외부 도파로 전도체(120)의 플랜지(126)보다 더 높은 레벨에 배치된다. 또한 절연층(간략하게 하기 위해 미도시)은 커플러(300)와 마주하는 내부 도파로 전도체(110)의 표면 위에 도포될 수 있다. 내부 도파로 전도체(110)가 비-전도성 지지 물질(130)에 완전히 삽입되는 것도 가능하다.

전기 접촉이 절연 물질이나 홈 배열에 의하여 예방되는 경우에, 커플러(300)는 가이드를 위해 내부 도파로 전도체(110) 및/또는 외부 도파로 전도체(120)에 대하여 물리적으로 지지될 수 있다.

도 9a에 도시된 커플러(300A)는 도파로의 일 방향으로 진행하는 전자기장에 주로 민감하다. 도 9b는 커플러(300A)의 변형 커플러(300B)를 도시하며, 이 커플러 (300B)는 도파로에서 임의의 방향으로 진행하는 파에 민감하다. 커플러(300B)에서, 결합 전도체(320B)는 다리 부분(321)과 2개의 대향하는 발 부분(322 및 323)을 갖는 거의 T 형상의 윤곽을 가지고 있다.

도 9c에 도시된 커플러(300C)는 거의 Δ형상의 윤곽을 가진다. 결합 전도체(320)는 제 2 측면 에지(305)에 거의 수직한 중심 라인(330)에 대하여 대칭적이다. 도 9b에 도시된 제 2 실시예(300B)와 유사하게 이 제 3 실시예(300C)는 도파로의 종방향 중 임의의 방향으로 진행하는 파에 민감하다. 공통 연결 부분(331)은 2개의 브랜치(branch)(332A, 332B)로 분할되며, 각 브랜치(332A, 332B)는 제 2 측면 에지(305)에 거의 평행한 종방향을 각각 가지는 발 부분(333A, 333B)을 포함하며, 여기서 이들 발 부분(333A, 333B)은 길이(D)를 각각 가지며 서로 거리(d)에서 종단한다. 서로 마주하는 단부에서, 결합 부분(333A 및 333B)은 다리 부분(334)에 의하여 공통 연결 부분(331)에 연결되며, 각 다리 부분(334)은 연결 부분(331)과 바로 인접한 제 1 다리 부분(335)을 가지며, 여기서 제 1 다리 부분(335)은/4와 같은 길이를 가지며 연결 부분(331)의 특성 임피던스의배에 해당하는 특성 임피던스를 가지는 반면, 다리 부분(334)의 나머지 부분과 결합되는 발 부분(333)은 각각 연결 부분(331)의 특성 임피던스와 동일한 특성 임피던스를 가진다.

본 발명에 따른 커플러의 3개의 예시적인 실시예(300A, 300B, 300C)에 대하여, 이 커플러(300A)는 가장 용이한 디자인과 가장 작은 크기를 나타낸다.

이 커플러(300B 및 300C)는 대칭적인 구조를 가지는 양방향 커플러의 예이다.

나아가, 도시된 바와 같은 도파로와 커플러는 넓은 범위의 동작 주파수에서 사용하기에 적합하다는 것이 주목된다. 이것은 도 9c에 도시된 Δ형상의 커플러 (300C)에도 적용되지만, 제 1 다리 부분(335)의 길이가 동작 주파수와 연관하여 결정되어야 하므로 더 작은 크기까지 적용된다. 나아가, 결합 효율이 동작 주파수와 관련하여 결합 전도체(320)의 결합되는 발 부분(322A; 322, 323; 333A, 333B)의 길이에 따라 다르기 때문에, 디자인 동작 주파수(우수한 값은 약/4이다)에 상기 길이를 적용하는 것에 의해 결합을 최적화하는 것이 가능하지만, 이 측면에서 커플러는 디자인 동작 주파수 주위의 넓은 대역에서도 또한 잘 실행된다. 제 3 실시예(300C)에서, 2개의 발 부분(333A, 333B) 사이의 거리(d)는 디자인 동작 주파수(바람직하게는의 분수)와 관련하여 작게 만들어져야 한다.

나아가, 제 1 전도체(110)와 스트립 전도체(322) 사이의 상호 거리는 최적의 결합 효율을 위해 최적화될 수 있지만 이 거리는 중요하지 않다는 것이 주목된다. 일반적으로 그 거리가 더 작을 수록 결합은 더 우수해진다. 그러나, 이 거리가 너무 작게 이루어지면, 도파로 자체의 특성이 교란된다. 그러므로, 성능이 효과적으로 양호한 거리의 범위나 각 적용을 위해 커플러와 도파로 사이에는 최적의 거리가 존재하는 것을 알 수 있다.

도 11a 는, 이 예에서, 화살표 A로 지시된 바와 같이, 액추에이터(403)가 모바일인 경우, 명령 유닛(402)과 액추에이터(403)를 포함하는 산업 제조 장치와 같은 장치(400)를 개략적으로 도시한다. 명령 유닛(402)으로부터 액추에이터(403)로 가는 신호는 도파로 통신 시스템(401)을 통해 전송되며, 이 도파로 통신 시스템은 전술된 바와 같은 도파로(100;200)와, 상기 도파로(100; 200)에 미끄러질 수 있게 장착되는 전술된 바와 같은 적어도 하나의 커플러(300)를 포함한다.

도 11b 는, 이 예에서, 화살표 A로 지시된 바와 같이, 검출기(412)가 모바일인 경우, 검출기(412)와 수신기(411)를 포함하는 산업 제조 장치와 같은 장치(410)를 개략적으로 도시한다. 검출기(412)로부터 수신기(411)로 가는 신호가 도파로 통신 시스템(401)을 통해 전송되며, 이 도파로 통신 시스템은 전술된 바와 같은 도파로(100; 200)와, 상기 도파로(100; 200)에 미끄러질 수 있게 장착되는 전술된 바와 같은 적어도 하나의 커플러(300)를 포함한다.

본 발명은 전술된 예시적인 실시예로 제한되지 않으며, 나아가 첨부되는 청구항에 한정된 바와 같은 본 발명의 보호 범위 내에 있는 여러 변형과 변경이 또한 가능하다는 것은 이 기술분야에 숙련된 사람에게는 자명할 것이다.

예를 들어, 위 예에서, 본 발명의 복수의 전도체 도파로의 제 2 전도체는 커플러를 삽입하기 위해 하나의 종방향 슬롯을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나,복수의 전도체 도파로의 제 2 전도체에 2개 또는 그보다 더 많은 종방향 슬롯이 제공되는 것도 가능하며, 여기서 각 슬롯은 커플러의 삽입을 가능하게 한다. 이때, 각 슬롯에 삽입되는 각 커플러는, 각 슬롯에 삽입된 커플러가 이제 서로 통과할 수 있기 때문에, 각 다른 커플러의 위치에 상관없이, 도파로의 전체 길이에 걸쳐 이동될 수 있다.

나아가, 위 예에서, 커플러는 거의 판 형상인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 디자인, 예를 들어 선 타입(wire-type)의 디자인을 갖는 커플러를 사용하는 것도 가능하다.

위에서, 미리 결정된 결합 전도체(322)가 도파로의 제 1 전도체와 결합되도록, 복수 전도체 도파로와 이 도파로를 따라 미끄러지는 커플러를 포함하는, 도파로 통신 시스템이 디자인 될 수 있는 방법을 설명하였다. 나아가, 이 도파로 통신 시스템에 사용하기에 특히 적합한 도파로를 위한 새로운 디자인이 기술되었으며, 그리고 이 도파로 통신 시스템에 사용하기에 특히 적합한 커플러를 위한 새로운 디자인이 기술되어 있다. 그러나, 본 발명의 기본적인 아이디어, 즉 복수 전도체 도파로를 따라 미끄러질 수 있도록 커플러를 사용하는 것은, 지금까지 본 발명에 의해 제안된 바와 같은 진보성 있는 방식으로 복수의 전도체 도파로가 전혀 사용된 적이 없기 때문에, 그 자체가 알려져 있는 복수 전도체 도파로에서 실시될 때에도 그 자체로 새롭고 진보성이 있는 것으로 생각된다. 이것은 마이크로스트립 타입의 복수 전도체 도파로에 특히 적용된다. 도 8을 참조하면, 노출된(bare) 마이크로스트립 타입의 복수의 전도체 도파로는 본질적으로 제 1 전도체(210)와 배면전도체(204)로 구성되며, 즉 차폐 전도체(205) 없이 그리고 측면 전도체(207) 없이 구성된다. 본 발명의 기본적인 아이디어는 이 노출된 마이크로스트립 타입의 복수의 전도체 도파로와 매우 잘 실시될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명은, 송신기에서 수신기로 신호를 전송하기 위한 통신 시스템에 이용가능하다.

Claims

도파로(waveguide)로서,

- 종방향 제 1 전도체와,

- 상기 제 1 전도체와 거의 병행하게 이어져 있는 종방향 제 2 전도체

를 포함하며,

- 여기서 상기 제 2 전도체는, 전자기장이 그 내부에 거의 한정되도록 상기 내부를 적어도 거의 에워싸며,

- 여기서, 상기 제 1 전도체는 상기 제 2 전도체의 상기 내부 내에 위치되며,

- 상기 제 1 전도체에 인접한 상기 내부의 적어도 일부는 비어있으며,

- 여기서 상기 제 2 전도체는, 커플러(coupler)의 도입을 가능하게 하는, 상기 내부의 상기 비어있는 부분과 통해 있는 적어도 하나의 슬롯(slot)을 가지고 있는, 도파로.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전도체는 거의 원형 단면(circular cross-section) 또는 거의 직사각형 단면, 또는 거의 정사각형 단면, 또는 거의 삼각형 단면, 또는 거의 D 형상의 단면을 가지고 있는, 도파로.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전도체는 연속하는 지지대(continuous support)에 의하여 상기 종방향 제 2 전도체에 대하여 지지되어 있는, 도파로.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도파로는 미리 결정된 동작 파장에 대해 디자인되어 있으며, 여기서 상기 제 1 전도체는 상기 미리 결정된 동작 파장보다 더 작은 크기의 복수의 불연속 지지대(discontinuous support)에 의하여 상기 종방향 제 2 전도체에 대하여 지지되어 있는, 도파로.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯은 측벽(side wall)의 중앙 부분에 위치되어 있는, 도파로.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯은 이웃한 측벽에 인접한 측벽의 에지(edge) 부근에 위치되어 있는, 도파로.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯의 대향 측 (opposite sides) 상에 서로 거의 평행하게 뻗어 있는 플랜지(flange)를 더 포함하는, 도파로.
제 7 항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 제 2 전도체에 대하여 바깥쪽으로 뻗어 있으며, 그리고 제 1 플랜지는 인접한 측벽과 일렬로 뻗어 있는, 도파로.
제 7 항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 제 2 전도체에 대하여 안쪽로 뻗어 있으며 그리고 하나의 플랜지는 인접한 측벽에 거의 평행하게 뻗어 있는, 도파로.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 전도체는 전도성 물질로 된 스트립(strip of conductive material)으로 형성되어 있으며 그리고 배면 전도체(back conductor)는 상기 제 1 전도체에 평행하게 배열된 전도성 물질로 된 더 넓은 스트립으로 형성되어 있는, 도파로.
제 10 항에 있어서, 상기 제 1 전도체와 상기 배면 전도체는 바람직하게는 PCB 스트립으로 구현되는 유전체 물질로 된 스트립의 대향 표면 위에 형성되어 있는, 도파로.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 배면 전도체와 대향하는 상기 제 1 전도체에 평행하게 위치되는 차폐 전도체(shield conductor)를 더 포함하며, 상기 차폐 전도체는 바람직하게는 PCB 스트립으로 구현되는, 도파로.
제 12 항에 있어서, 상기 차폐 전도체는 측면 전도체(side conductor)에 의하여 상기 배면 전도체에 전기적으로 연결되며, 상기 측면 전도체는 바람직하게는 금속 스트립이나 PCB 스트립으로 구현되는, 도파로.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 단부(one end)에 적어도 하나의 반사체(reflector)를 더 포함하는, 도파로.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 단부에 적어도 하나의 종단부(terminator)를 더 포함하며, 상기 종단부는 상기 도파로의 임피던스(impedance)와 일치하는 임피던스를 가지는, 도파로.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 도파로의 외부로 또는 내부로 신호를 결합(coupling)하기 위한 커플러(coupler)에 있어서,

- 유전체 물질로 된 캐리어 판(carrier plate)과,

- 상기 캐리어 판의 전면 표면(front surface) 위에 배열되어 있는 결합 전도체(coupling conductor)와,

- 상기 캐리어 판의 배면 표면(back surface) 위에 배열되어 있는 배면 전도체(back conductor)

를 포함하는, 커플러.
제 16 항에 있어서, 양면 PCB(double-sided PCB)로 구현되는, 커플러.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 결합 전도체는 상기 캐리어 판의 제1 측면 에지(side edge)에 거의 평행하게 배열되어 있는 적어도 하나의 종방향 부분을 포함하는, 커플러.
제 18 항에 있어서, 상기 결합 전도체는 상기 캐리어 판의 상기 제 1 측면 에지에 거의 수직하게 배열되어 있는 적어도 하나의 종방향 부분을 포함하는, 커플러.
제 19 항에 있어서, 상기 결합 전도체는, 상기 제 1 측면 에지에 거의 평행하게 배열되며 상기 수직 부분에 대하여 대향하는 방향으로 배향되어 있는, 상기 수직 부분의 하나의 단부에서 서로 만나는 2개의 종방향 부분을 포함하는, 커플러.
제 18 항에 있어서, 상기 결합 전도체는,

- 2개의 종방향 부분(longitudinal portion)으로서, 각 종방향 부분은 길이(D)를 가지며 서로 이격되어 있는 거리(d)에서 상기 제 1 측면 에지와 거의 평행하게 배열되어 있는, 2개의 종방향 부분과,

- 상기 캐리어 판의 상기 제 1 측면 에지에 거의 수직하게 배열되어 있는 공통 연결 부분(common connection portion)과,

- 2개의 다리 부분(leg portion)으로서, 각 다리 부분은 상기 공통 연결 부분의 단부와 종방향 부분의 외부 단부를 연결하는, 2개의 다리 부분

을 포함하는, 커플러.
제 21 항에 있어서, 상기 각 다리 부분은 상기 공통 연결 부분에 바로 인접한 제 1 다리 부분을 포함하며, 상기 제 1 다리 부분은 거의/4와 같은 길이를 가지며 상기 연결 부분의 특성 임피던스의배와 같은 특성 임피던스를 가지는 반면, 상기 종방향 부분 뿐만 아니라 각 다리 부분의 나머지 부분은 상기 연결 부분의 특성 임피던스와 동일한 특성 임피던스를 각각 가지는, 커플러.
제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 동축 케이블(coaxial cable)을 연결하기 위한 커넥터(connector)를 더 포함하며,

- 상기 동축 커넥터는 상기 결합 전도체에 전기적으로 연결된 내부 전도체와, 상기 배면 전도체에 전기적으로 연결된 원통형 외부 전도체를 포함하며,

- 여기서 상기 커넥터는 바람직하게는 상기 제 1 측면 에지와 대향하는 제 2 측면 에지 부근에 위치되는,

커플러.
적어도 2개의 상호 평행한 전도체를 포함하는 도파로와, 상기 도파로에 미끄질 수 있게 장착되는 적어도 하나의 커플러를 포함하는, 도파로 통신 시스템.
제 1 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 도파로와 상기 도파로에미끄러질 수 있게 장착되는 제 18 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 적어도 하나의 커플러를 포함하는, 도파로 통신 시스템.
제 24 항 또는 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플러는, 상기 결합 전도체의 적어도 하나의 종방향 부분이 상기 도파로의 상기 제 1 전도체와 짧은 거리를 두고 마주하도록 상기 도파로에 의하여 미끄러질 수 있게 지지되어 있으며, 상기 도파로의 상기 제 1 전도체와 상기 결합 전도체의 적어도 하나의 종방향 부분은 서로 거의 평행하게 뻗어 있는, 도파로 통신 시스템.
제 26 항에 있어서, 상기 커플러는 상기 도파로의 상기 제 1 전도체에 거의 평행한 방향으로 상기 도파로에 의하여 미끄러질 수 있게 지지되어 있는, 도파로 통신 시스템.
명령 유닛(command unit)과 액추에이터(actuator)를 포함하는 장치로서, 상기 명령 유닛이나 상기 액추에이터 중 어느 하나 또는 둘 모두는 모바일(mobile)이며, 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 도파로 통신 시스템을 포함하는, 장치.
검출기와 수신기를 포함하는 장치로서, 상기 검출기나 상기 수신기 중 어느 하나 또는 둘 모두는 모바일이며, 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 도파로 통신 시스템을 포함하는, 장치.