(19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2014-0132143 (43) 공개일자 2014년11월17일 (51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H01Q 1/38 (2006.01) H01Q 15/14 (2006.01) (21) 출원번호 10-2013-0051272
(22) 출원일자 2013년05월07일 심사청구일자 없음
기술이전 희망 : 기술양도, 실시권허여, 기술지도
(71) 출원인
한국전자통신연구원
대전광역시 유성구 가정로 218 (가정동) (72) 발명자
변우진
대전 유성구 용산2로 30, 101동 405호 (용산동, 경남아너스빌1단지)
조용희
세종시 노을3로 14 첫마을아파트 111-2404 (뒷면에 계속)
(74) 대리인 제일특허법인 전체 청구항 수 : 총 20 항
(54) 발명의 명칭 무선 통신용 반사배열 안테나 및 그 구조물
(57) 요 약
본 발명의 무선 통신용 반사배열 안테나는, 접지면과, 상기 접지면상에 부착된 유전체 기판과, 상기 유전체 기판 상의 일측에 형성된 제 1 안테나 패치와, 이격 영역을 사이에 두고 상기 제 1 안테나 패치와 인접한 위치에 형성 된 제 2 안테나 패치와, 상기 이격 영역에 삽입되며, 직류 전압의 인가를 통해 안테나의 산란파 위상을 조정하는 위상 조정 부재를 포함할 수 있다.
대 표 도
- 도2(72) 발명자 강민수
대전 서구 둔산로 201, 303동 309호 (둔산동, 국화 아파트)
김광선
대전 유성구 지족로 343, 204동 1604호 (지족동, 반석마을2단지아파트)
김봉수
대전 유성구 배울2로 3, 805동 1705호 (관평동, 대 덕테크노밸리8단지아파트)
이 발명을 지원한 국가연구개발사업 과제고유번호 08921-01302 부처명 KCC
연구관리전문기관 KCA 연구사업명 방송통신기술개발사업
연구과제명 스펙트럼 공학 및 밀리미터파대 전파자원 이용기술개발 기 여 율 1/1
주관기관 한국전자통신연구원 연구기간 2008.03.01 ~ 2013.02.28
특허청구의 범위
청구항 1접지면과,
상기 접지면상에 부착된 유전체 기판과,
상기 유전체 기판 상의 일측에 형성된 제 1 안테나 패치와,
이격 영역을 사이에 두고 상기 제 1 안테나 패치와 인접한 위치에 형성된 제 2 안테나 패치와,
상기 이격 영역에 삽입되며, 직류 전압의 인가를 통해 안테나의 산란파 위상을 조정하는 위상 조정 부재 를 포함하는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 안테나 패치와 제 2 안테나 패치는, 상기 이격 영역을 사이에 두고 상하 위치로 배열되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 3
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 안테나 패치와 제 2 안테나 패치는, 상기 이격 영역을 사이에 두고 좌우 위치로 배열되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 4
제 1 항에 있어서, 상기 위상 조정 부재는, 다이오드인
무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 5
제 4 항에 있어서, 상기 산란파 위상은,
상기 다이오드의 전압 조절을 이용하여 조정되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 6
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 안테나 패치와 제 2 안테나 패치는, 그 높이가 서로 동일한 구조인
무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 7
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 안테나 패치와 제 2 안테나 패치는, 그 높이가 서로 다른 구조인
무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 8
제 7 항에 있어서, 상기 산란파 위상은,
상기 제 1 및 제2 안테나 패치의 높이 조절을 통해 조정되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 9
제 1 항에 있어서, 상기 반사배열 안테나는,
상기 접지면의 하단으로부터 일정간격 이격되어 형성된 금속 패드와,
상기 금속 패드와 상기 제 1 및 제 2 안테나 패치 간을 각각 연결하는 제 1 및 제 2 도선 기둥 을 더 포함하는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 10 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 도선 기둥은,
비아 가공 및 도전성 물질의 매립을 통해 형성되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 11
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 반사배열 안테나가 N×N 배열 구조로 배치된 무선 통신용 반사배 열 안테나 구조물.
청구항 12 접지면과,
상기 접지면상에 부착된 유전체 기판과,
각 이격 영역을 사이에 두고, 다수의 안테나 패치가 N×N 배열로 상기 유전체 기판 상에 배치되는 안테나 패치 그룹과,
상기 각 이격 영역에 각각 삽입되며, 직류 전압의 인가를 통해 안테나의 산란파 위상을 조정하는 다수의 위상 조정 부재
를 포함하는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 13
제 12 항에 있어서,
상기 다수의 위상 조정 부재 각각은, 다이오드인
무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 14
제 13 항에 있어서, 상기 산란파 위상은,
상기 다이오드의 전압 조절을 이용하여 조정되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 15
제 12 항에 있어서,
상기 안테나 패치 그룹 내 각 안테나 패치는, 그 높이가 서로 동일한 구조인
무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 16
제 12 항에 있어서,
상기 안테나 패치 그룹 내 각 안테나 패치는, 그 높이가 서로 다른 구조인
무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 17
제 16 항에 있어서,
상기 산란파 위상은,
상기 각 안테나 패치의 높이 조절을 통해 조정되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 18
제 12 항에 있어서, 상기 반사배열 안테나는,
상기 접지면의 하단으로부터 일정간격 이격되어 형성된 금속 패드와,
상기 금속 패드와 상기 안테나 패치 그룹 내 각 안테나 패치 간을 각각 연결하는 도선 기둥 그룹 을 더 포함하는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 19
제 18 항에 있어서,
상기 도선 기둥 그룹 내 각 도선 기둥은,
비아 가공 및 도전성 물질의 매립을 통해 형성되는 무선 통신용 반사배열 안테나.
청구항 20
제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 반사배열 안테나가 N×N 배열 구조로 배치된 무선 통신용 반사배 열 안테나 구조물.
명 세 서 기 술 분 야
본 발명은 무선 통신용 반사배열 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초고주파 주파수 대역에서 동일 주파 [0001]
수와 동일 편파에 대해 신호 다중화가 가능하도록 전기장과 자기장의 위상을 전자파의 진행 방향에 수직인 2차 원 구표면의 회전각인 방위각과 고도각에 대해 위상 변조 및 신호 복원하는데 적합한 무선 통신용 반사배열 안 테나 및 그 구조물에 관한 것이다.
배 경 기 술
통신 채널의 효율성을 증가시키기 위한 다양한 다중화 기법들이 제안되고 있는데, 최근 들어 제안된 [0002]
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기술은 송신부와 수신부에 다중 안테나와 신호처리 기술을 결합하여 산 란체가 존재하더라도 통신 채널의 자유도를 확대하여 채널 용량을 비약적으로 증가시킬 수 있다.
MIMO 기술과 다른 특징을 가진 공전 각운동량의 보존을 이용하는 OAM(Orbital Angular Momentum) 기법과 회전각 [0003]
모드(Angular Mode) 기반 다중화 기법도 제안되었는데, 이 기법은 동일 주파수와 동일 편파를 사용하면서도 통 신 채널의 용량을 늘릴 수 있다. 여기에서, OAM 기법은 광파를 위해 제안된 기법이므로 다양한 레이저 모드 생 성과 광파 합성기술이 필요하고, 회전각 모드 기반 다중화 기법은 송신 혹은 수신 안테나의 위상을 조정하여 3 차원 공간상으로 전파될 수 있는 직교성을 가진 회전각을 생성한다.
동일 주파수와 동일 편파를 사용하는 다양한 다중화 기법에 필수적인 회로소자가 안테나인데, 통신 채널의 확대 [0004]
를 위해서는 전자파 복사 패턴의 위상을 조정하여 신호를 동시에 송신 혹은 수신할 수 있어야 한다. 이를 위해
각각의 배열 안테나 원소들의 위상을 효율적으로 제어하는 기술이 필수적이다.
도 1은 대형 안테나 개발에 주로 사용되는 반사배열 안테나(Reflectarray Antenna)의 단위격자 구조의 예시도로 [0005]
서, 반사배열은 단위격자를 배열 안테나의 원소로 사용하여 다양한 안테나 복사 패턴을 생성하는데, 이를 위해 반사배열의 단위격자는 접지면(102)을 가진 유전체 기판(104) 상에 금속으로 형성한 안테나 패치(106)로 구성된 다.
선행기술문헌 특허문헌
(특허문헌 0001) 대한민국 공개특허 제2011-0123592호(공개일 : 2011. 11. 15.) [0006]
발명의 내용 해결하려는 과제
본 발명은 동일 주파수와 동일 편파를 가지면서도 독립적인 통신 채널을 생성하는 방법 중 하나로 회전각 모드 [0007]
기반 다중화 기법이 제안하는데, 회전각 모드 기반 다중화 기법을 구현하기 위해서는 전자파 복사패턴의 위상이 진행방향을 축으로 해서 방위각과 고도각에 대해 회전해야 한다. 회전각의 위상이 회전하는 특성은 회전각 모드 번호로 표현되는데, 회전각 모드번호 각각이 독립적인 통신 채널이 되지만 동일한 안테나를 공유하면서 위상을 형성시켜야 하므로 위상 변화가 가능한 배열 안테나를 송신부 및 수신부에 필수적으로 사용해야 한다.
과제의 해결 수단
본 발명은, 일 관점에 따라, 접지면과, 상기 접지면상에 부착된 유전체 기판과, 상기 유전체 기판 상의 일측에 [0008]
형성된 제 1 안테나 패치와, 이격 영역을 사이에 두고 상기 제 1 안테나 패치와 인접한 위치에 형성된 제 2 안 테나 패치와, 상기 이격 영역에 삽입되며, 직류 전압의 인가를 통해 안테나의 산란파 위상을 조정하는 위상 조 정 부재를 포함하는 무선 통신용 반사배열 안테나를 제공한다.
본 발명의 상기 제 1 안테나 패치와 제 2 안테나 패치는, 상기 이격 영역을 사이에 두고 상하 위치로 배열되거 [0009]
나 혹은 상기 이격 영역을 사이에 두고 좌우 위치로 배열될 수 있다.
본 발명의 상기 위상 조정 부재는 다이오드일 수 있으며, 상기 산란파 위상은 상기 다이오드의 전압 조절을 이 [0010]
용하여 조정될 수 있다.
본 발명의 상기 제 1 안테나 패치와 제 2 안테나 패치는, 그 높이가 서로 동일한 구조이거나 혹은 그 높이가 서 [0011]
로 다른 구조일 수 있으며, 상기 산란파 위상은 상기 제 1 및 제2 안테나 패치의 높이 조절을 통해 조정될 수 있다.
본 발명의 상기 반사배열 안테나는, 상기 접지면의 하단으로부터 일정간격 이격되어 형성된 금속 패드와, 상기 [0012]
금속 패드와 상기 제 1 및 제 2 안테나 패치 간을 각각 연결하는 제 1 및 제 2 도선 기둥을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 제 1 및 제 2 도선 기둥은, 비아 가공 및 도전성 물질의 매립을 통해 형성될 수 있다.
[0013]
본 발명은, 다른 관점에 따라, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 반사배열 안테나가 N×N 배열 구조 [0014]
로 배치된 무선 통신용 반사배열 안테나 구조물을 제공한다.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 접지면과, 상기 접지면상에 부착된 유전체 기판과, 각 이격 영역을 사이에 두 [0015]
고, 다수의 안테나 패치가 N×N 배열로 상기 유전체 기판 상에 배치되는 안테나 패치 그룹과, 상기 각 이격 영 역에 각각 삽입되며, 직류 전압의 인가를 통해 안테나의 산란파 위상을 조정하는 다수의 위상 조정 부재를 포함 하는 무선 통신용 반사배열 안테나를 제공한다.
본 발명의 상기 반사배열 안테나는, 상기 접지면의 하단으로부터 일정간격 이격되어 형성된 금속 패드와, 상기 [0016]
금속 패드와 상기 안테나 패치 그룹 내 각 안테나 패치 간을 각각 연결하는 도선 기둥 그룹을 더 포함할 수 있
다.
본 발명의 상기 도선 기둥 그룹 내 각 도선 기둥은, 비아 가공 및 도전성 물질의 매립을 통해 형성될 수 있다.
[0017]
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 반사배열 안테나가 N×N 배열 [0018]
구조로 배치된 무선 통신용 반사배열 안테나 구조물을 제공한다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 주파수 대역이 거의 포화된 초고주파 대역에서 회전각 모드 기반 다중화 기법을 구현하기 위 [0019]
한 송신 및 수신 안테나를 설계 및 제작할 수 있어 동일 주파수와 동일 편파를 사용하면서도 통신의 채널 용량 을 상당한 수준까지 증가시킬 수 있어 초고주파 대역의 주파수 이용 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 대형 안테나 개발에 주로 사용되는 반사배열 안테나의 단위격자 구조도, [0020]
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 회전각 모드 다중화 기법을 구현하기 위해 다이오드를 삽입한 무선 통신용 반사배열 안테나의 단위격자 구조도,
도 3은 다이오드의 내부 정전용량에 대한 회전각 모드 다중화 기법용 반사배열 안테나의 단위격자의 위상 변화 특성을 예시적으로 보여주는 그래프,
도 4는 단위격자 내부에 있는 다이오드에 직류전압을 인가하기 위한 바이어스 구조를 보여주는 구조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사배열 안테나가 2×2 배열 구조로 배치된 무선 통신용 반사배열 안테나 구조물의 구조도,
도 6은 3×3 원소로 구성된 다이오드를 가진 반사배열 안테나의 복사 패턴의 크기를 예시적으로 보여주는 그래 프,
도 7은 3×3 원소로 구성된 다이오드를 가진 반사배열 안테나의 고도각( ) 벡터방향의 위상 특성을 예시적으로 보여주는 그래프,
도 8은 3×3 원소로 구성된 다이오드를 가진 반사배열 안테나의 방위각( ) 벡터방향의 위상 특성을 예시적으로 보여주는 그래프,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 회전각 모드 다중화 기법을 구현하기 위해 다이오드를 삽입한 무선 통신 용 반사배열 안테나의 단위격자 구조도.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실 [0021]
시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니 라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발 명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시 적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 [0022]
불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달 라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져 야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
[0023]
실 시 예 1
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 회전각 모드 다중화 기법을 구현하기 위해 다이오드를 삽입한 무선 통신용 [0024]
반사배열 안테나의 단위격자 구조도로서, 본 실시 예의 반사배열 안테나는 접지면(202), 접지면(202)상에 부착 된 유전체 기판(204), 유전체 기판(204) 상의 일측에 형성된 제 1 안테나 패치(206a), 이격 영역(208)을 사이에 두고 제 1 안테나 패치(206a)와 인접한 위치에 형성된 제 2 안테나 패치(206b) 및 이격 영역(208)에 삽입되며 직류 전압의 인가를 통해 안테나의 산란파 위상을 조정하는 위상 조정 부재(210) 등을 포함할 수 있다. 여기에 서, 제 1 및 제 2 안테나 패치(206a, 206b)는 안테나 역할을 하는 복사 조사로서 패치 안테나로 정의될 수도 있 다.
도 2를 참조하면, 제 1 안테나 패치(206a)와 제 2 안테나 패치(206b)는 이격 영역(208)을 사이에 두고 상하 위 [0025]
치로 배열되는 것으로 도시하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요 또는 용도에 따라, 이격 영역을 사이에 두고 제 1 안테나 패치와 제 2 안테나 패치를 좌우 위치로 배열시킬 수도 있다.
그리고, 위상 조정 부재(210)는, 예컨대 다이오드로서, 본 실시 예의 반사배열 안테나는 다이오드의 전압 조절 [0026]
을 이용하여 안테나의 산란파 위상을 조정할 수 있다.
여기에서, 제 1 안테나 패치(206a)와 제 2 안테나 패치(206b)는 그 높이가 서로 동일한 구조이거나 혹은 그 높 [0027]
이가 서로 다른 구조일 수 있는데, 본 실시 예의 반사배열 안테나는 제 1 및 제2 안테나 패치(206a, 206b)의 높 이 조절을 통해 안테나의 산란파 위상을 조정할 수 있다.
즉, 본 실시 예의 단위격자는 기본적으로 패치 구조를 가지므로 접지면(202)을 가진 유전체 기판(204) 상에 두 [0028]
개의 안테나 패치(206a, 206b)를 가지는데, 본 실시 예의 단위격자는 전술한 도 1에 도시된 단위격자와 유사한 듯 보이지만 안테나 패치(206a, 206b) 중앙에 긴 홈(도선 기둥)(후술하는 도 4 참조)을 형성하는 것과 제 1 안 테나 패치(206a)와 제 2 안테나 패치(206b)를 연결하기 위해 이격 영역(208) 부분에 위상 조정 부재(210), 즉 다이오드를 삽입한다는 점에서 차별성을 갖는다.
여기에서, 위상 조정 부재(210)로서 기능하는 다이오드는 양극과 음극에 가해주는 전압에 따라 내부 정전용량 [0029]
(Capacitance)이 아래의 수학식 1과 같은 함수 관계를 가지므로 전압을 가변하는 것은 정전용량을 바꾸는 것이 된다.
[수학식 1]
[0030]
[0031]
상기한 수학식 1에서, 는 다이오드의 내부 정전용량을, 는 다이오드 양극과 음극에 가해주는 직류전압을 [0032]
각각 나타낸다.
도 3은 다이오드의 내부 정전용량에 대한 회전각 모드 다중화 기법용 반사배열 안테나의 단위격자의 위상 변화 [0033]
특성을 예시적으로 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 단위격자에 연결된 직류전압을 바꾸어 주면 다이오드의 내부 정전용량이 변화되어 산란파 위 [0034]
상이 거의 -180 ~ 180도까지 바뀔 수 있다. 즉, 직류전압을 변경하면 산란파 위상이 변화되므로 다양한 안테나 복사 패턴을 생성할 수 있다. 이를 위해, 도 2의 제 1 안테나 패치(206a)와 제 2 안테나 패치(206b)의 높이는 같을 수도 있지만 대역폭 특성을 개선하기 위해 그 패치 높이를 다르게 하여 도 3과 같은 직류전압-산란파 위상 특성을 얻을 수도 있다.
도 4는 단위격자 내부에 있는 다이오드에 직류전압을 인가하기 위한 바이어스 구조를 보여주는 구조도이다.
[0035]
도 4를 참조하면, 단위격자 내부에 있는 위상 조정 부재(210)인 다이오드에 직류전압을 인가하기 위한 바이어스 [0036]
구조를 보여주는데, 직류전압을 인가하기 위해서는 유전체 기판(204)에 비아 가공을 하여 접지면(202)을 관통하 는 구멍을 중앙 부분에 뚫고, 그 구멍에 도전성 물질을 매립하여 직류전압이 인가될 수 있는 도선 기둥(214)을 형성하며, 이 도선 기둥(214)을 통해 제 2 안테나 패치(206b)와 금속 패드(212)간을 물리적으로 연결시킨다.
따라서, 이러한 구조를 통해 반사배열의 단위격자 뒷면에 위치한 금속 패드(212)에 직류전압을 인가함으로써 다 [0037]
이오드의 바이어스 전압을 변경할 수 있다.
그리고, 도 4에서의 도시는 생략하였으나, 제 1 안테나 패치(206a)와 금속 패드(212) 간을 연결하는 도선 기둥 [0038]
이 형성되는데, 제 1 및 제 2 안테나 패치(206a, 206b)와 금속 패드(212) 간을 연결하는 2개의 도선 기둥은 비 아 가공 및 도전성 물질 매립 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사배열 안테나가 2×2 배열 구조로 배치된 무선 통신용 반사배열 안테나 [0039]
구조물의 구조도로서, 도 5를 참조하면, 본 실시 예의 반사배열 안테나 구조물(520)은 도 2에 도시된 바와 같은 다수의 반사배열 안테나(522a 내지 522d)가 N×N 배열 구조로 유전체 기판 상에 배치되는 구조를 가질 수 있다.
여기에서, N×N 배열 구조는, 필요 또는 용도 등에 따라, 2×2 배열 구조 뿐만 아니라, 2×3, 3×2, 3×3, 3×
4, 4×3, 4×4, ~~~~~ 등과 같은 다양한 배열 구조로 적용할 수 있음은 물론이다.
도 5를 참조하면, 각 반사배열 안테나(522a 내지 522d)는 2×2 원소로 구성되는데, 급전부(510)에서 송출되는 [0040]
전자파 신호는 반사배열의 각 원소에게 산란되어 전방으로 재복사되는데, 이때 산란되는 전자파의 위상을 조정 하기 위해 도 4에 도시된 바이어스 구조를 이용하여 다이오드 전압을 조절함으로써, 내부 정전용량을 변경하게 된다.
도 6은 3×3 원소로 구성된 다이오드를 가진 반사배열 안테나의 복사 패턴의 크기를 예시적으로 보여주는 그래 [0041]
프이다.
도 6을 참조하면, 3×3 각 원소의 위상을 순차적으로 회전시켜 방위각 방향( )으로 모드번호가 1인 회전각 모드 [0042]
안테나 빔을 생성하였는데, 전자파의 위상이 진행방향인 z축을 중심으로 회전하고 있어 인 지점의 안테나 복사 패턴은 0이 나옴을 알 수 있다.
도 7은 3×3 원소로 구성된 다이오드를 가진 반사배열 안테나의 고도각( ) 벡터방향의 위상 특성을 예시적으로 [0043]
보여주는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 도 2에 도시된 단위격자는 편파 방향이 y축이므로 고도각( ) 벡터 방향을 볼 때는 [0044]
부근을 봐야 하는데, 방위각 부근에서 전자파의 위상이 순차적으로 변하고 있음을 관찰할 수 있다.
도 8은 3×3 원소로 구성된 다이오드를 가진 반사배열 안테나의 방위각( ) 벡터방향의 위상 특성을 예시적으로 [0045]
보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 도 7에서와 마찬가지로, 단위격자는 편파 방향이 y축이므로 방위각( ) 벡터 방향을 볼 때는 [0046]
부근을 관찰해야 한다. 도 7의 경우에서와 동일하게 방위각 부근의 전자파 는 모드번호가 1인 특성으로 위상이 순차적으로 변하고 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 회전각 모드 다중화 기법을 구현하기 위해 다이오드를 삽입한 무선 통신 [0047]
용 반사배열 안테나의 단위격자 구조도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시 예의 반사배열 안테나는 접지면(902), 접지면(902)상에 부착된 유전체 기판(904), 유 [0048]
전체 기판(904) 상에서 각 이격 영역(908a 내지 908d)을 사이에 두고 다수의 안테나 패치(906a 내지 906d)가 N
×N 배열(즉, 4 4 배열)로 배치되는 안테나 패치 그룹, 각 이격 영역(908a 내지 908d)에 각각 삽입되며 직류 전압의 인가를 통해 안테나의 산란파 위상을 조정하는 다수의 위상 조정 부재(910a 내지 910d) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 안테나 패치 그룹 내 각 안테나 패치(906a 내지 906d)는 안테나 역할을 하는 복사 조사로서 패 치 안테나로 각각 정의될 수도 있다.
도 9를 참조하면, 안테나 패치 그룹을 형성하는 각 안테나 패치(906a 내지 906d)는 그 높이가 서로 동일한 구조 [0049]
이거나 혹은 그 높이가 서로 다른 구조일 수 있는데, 본 실시 예의 반사배열 안테나는 각 안테나 패치(906a 내 지 906d)의 높이 조절을 통해 안테나의 산란파 위상을 조정할 수 있다.
그리고, 다수의 위상 조정 부재(910a 내지 910d) 각각은, 예컨대 다이오드로서, 본 실시 예의 반사배열 안테나 [0050]
는 각 다이오드의 전압 조절을 이용하여 안테나의 산란파 위상을 조정할 수 있다.
또한, 본 실시 예의 반사배열 안테나는, 비록 도 9에서의 도시는 생략하였으나, 전술한 실시 예에서와 마찬가지 [0051]
로, 접지면(902)의 하단으로부터 일정간격 이격되어 형성된 금속 패드와 이 금속 패드와 안테나 패치 그룹 내
각 안테나 패치 간을 물리적으로 각각 연결하는 다수의 도선 기둥으로 된 도선 기둥 그룹을 더 포함할 수 있으 며, 이러한 각 도선 기둥은 비아 가공 및 도전성 물질의 매립 공정을 통해 형성할 수 있다.
즉, 본 실시 예에서는 x, y축 편파를 가진 회전각 모드 다중화 기법을 구현하기 위해 x, y축에 다이오드(위상 [0052]
조정 부재)를 삽입한 반사배열 안테나의 단위격자 구조를 보여주는데, 이를 위해 안테나 패치(906a 내지 906d) 를 x, y축으로 가는 홈(이격 영역)을 만들어 나누었다. 여기에서, 4개의 안테나 패치(906a 내지 906d)는 동일한 너비와 높이를 가지거나 혹은 대역폭 특성을 고려하여 다른 너비와 높이를 가질 수도 있다.
따라서, 도 2에 도시된 단위격자는 y축 편파만 원하는 위상으로 반사시킬 수 있지만, 본 실시 예의 단위격자는 [0053]
x, y축에 다이오드가 배치되어 있어 x, y축 편파를 가진 전자파를 원하는 위상으로 산란시킬 수 있다. 그 결과, 본 실시 예의 단위격자를 이용하면 회전각 모드의 복사 패턴을 x, y축 편파 모두에 대해 발생시킬 수 있기 때문 에 도 2에 도시된 구조에 비해 통신 채널의 용량을 2배로 증가시킬 수 있는 또 다른 장점을 가질 수 있다.
한편, 본 실시 예의 반사배열 안테나는, 전술한 일 실시 예에서와 마찬가지로, 다수의 반사배열 안테나가 N×N [0054]
배열 구조로 유전체 기판 상에 배치되는 구조를 갖는 무선 통신용 반사배열 안테나 구조물로서 제작될 수 있음 은 물론이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 [0055]
서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한 정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한 정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모 [0056]
든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
부호의 설명
202, 902 : 접지면 [0057]204, 904 : 유전체 기판
206a, 206b, 906a 906d : 안테나 패치 208, 908a 908d : 이격 영역
210, 910a 910d : 위상 조정 부재 212 : 금속 패드
214 : 도선 기둥
