KR100753830B1 - 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조 및 그 구조를이용한 안테나 장치 및 전자기 장치 - Google Patents

인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조 및 그 구조를이용한 안테나 장치 및 전자기 장치 Download PDF

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김동호
최재익
심동욱
권종화
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한국전자통신연구원
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Abstract

공정 과정이 간단하면서도 제작 비용이 절감되고 비교적 얇은 고임피던스 표면 구조를 갖는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조 및 그 구조를 이용한 안테나 및 전자기 장치를 제공한다. 그 고임피던스 표면 구조는 제1 도전체층으로 형성된 접지층(ground layer); 접지층 상에 형성된 제1 유전체층; 및 제1 유전체층 상에 제2 도전체층 및 제2 유전체층으로 형성되고 상기 제2 도전체층이 상기 제2 유전체층을 사이에 두고 깍지낀(interdigital) 구조로 형성된 고임피던스 표면(High Impedance Surface:HIS)층;을 포함하고, 접지층 및 제2 도전체층 사이를 연결하는 비아(via) 없이 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor:AMC)의 특성이 구현된다.

Description

인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조 및 그 구조를 이용한 안테나 장치 및 전자기 장치{High impedance surface structure using artificial magnetic conductor, and antenna and electromagnetic device using the same structure}
도 1은 종래 인공자기도체를 이용하여 제작된 고임피던스 표면 구조에 대한 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인공자기도체를 이용하여 제작된 고임피던스 표면 구조에 대한 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 고임피던스 표면 구조의 단위 셀을 이루는 A 부분에 대한 평면도이다.
도 3a는 도 2b의 I-I 부분을 절단한 고임피던스 표면 구조에 대한 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 고임피던스 표면 구조에 안테나를 부착하여 고임피던스 표면 구조가 안테나 장치에 적용되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2a의 고임피던스 표면 구조에 대한 반사파 위상을 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 계산한 표면 구조의 주파수 대역폭을 보인 그래프이다.
도 5a ~ 5e는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 고임피던스 표면 구조의 단위 셀의 다른 패턴들을 보여주는 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 고임피던스 표면 구조와 다른 안테나 하부 구조를 RFID 시스템의 태그 안테나에 적용하여 그 차이를 설명하기 위한 RFID 시스템에 대한 구성도이다.
도 7은 안테나의 하부 구조에 따른 반사손실을 측정하는 모습을 보여주는 구성도이다.
도 8은 도 7의 안테나 하부 구조가 공기 또는 도전체층인 경우의 900 MHz 대역 표준 다이폴 안테나의 반사손실을 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 7의 안테나 하부 구조가 고임피던스 표면 구조인 경우의 900 MHz 대역 표준 다이폴 안테나의 반사손실을 보여주는 그래프이다.
<도면에 주요 부분에 대한 설명>
100:고임피던스 표면층............................120:제2 도전체층
140:제2 유전체층.................................200:제1 유전체층
300:접지층.......................................400:제3 유전체층
500:안테나.......................................1100:RFID 리더 안테나
1200:태그 안테나.................................1300,1500:안테나 하부구조
1400:다이폴 안테나...............................1600:벡터 네트워크 분석기
1700:동축 케이블
본 발명은 전자기 장치에 이용되는 고임피던스 표면 구조에 관한 것으로, 특히 인공자기도체를 이용하여 구현한 고임피던스 표면 구조에 관한 것이다.
자기도체(magnetic conductor)는 일반적으로 사용되는 전기도체(electric conductor)에 상응하는 것으로, 전기도체의 표면상에서는 전기장의 접선 성분이 거의 0이 되지만, 자기도체의 표면상에서는 자기장의 접선 성분이 거의 0이 된다. 따라서, 전기도체에서는 표면으로 자류가 흐를 수 없고 자기도체 표면상으로는 반대로 전류가 흐를 수 없게 된다.
이와 같은 자기도체의 성질로 인하여, 자기도체는 회로적으로는 특정 주파수에서 상당히 높은 저항을 갖는 즉, 개방 회로의 기능을 하는 성분으로 작용하게 된다. 이러한 자기도체는 기존의 구리나 은, 금과 같은 전기도체를 특정한 기하구조로 구성하여 자기도체의 특징을 갖도록 인위적으로 제작되는데, 이렇게 만들어진 자기도체를 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor:AMC)라 한다.
한편, 이러한 인공자기도체를 이용하여 전술한 고임피던스 표면 구조를 구현하게 되는데, 종래의 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조는 특정한 모양을 갖는 상부 도전체층 패턴과 접지면 사이가 비아(via)를 통해 모두 연결된 구성을 이용하였다.
도 1은 종래 인공자기도체를 이용하여 제작된 고임피던스 표면 구조에 대한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 고임피던스 표면 구조는 하부 접지층(20), 제1 유전체층(10), 상부 고임피던스 표면층을 이루는 제2 유전체층(30)과 도전체층(40) 및 상기 도전체층(40)과 하부 접지층(20)을 연결하는 컨택 비아(50)를 포함한다.
하부 접지층(20)은 도전체로 형성되고, 도전체층(40)은 제2 유전체층(30)을 사이에 두고 일정한 패턴, 예컨대 직사각형 형태의 패턴이 형성된다. 이러한 유전체층(30) 및 도전체층(40)의 커패시터 패턴을 통해 소위 용량성의 주파수 선택 표면(capacitive frequency selective surface:FSS)이 형성된다. 또한, 도전체층(40) 및 하부 접지층(20)이 컨택 비아(50)를 통해 연결됨으로써, 공명(resonance) 현상을 통한 고임피던스 표면 구조가 구현되게 된다.
그러나 이러한 종래의 비아를 포함하는 구조는 공정 과정이 복잡하고 제작 비용 또한 증가시키는 문제점을 가진다. 그와 더불어, 인공자기도체의 전체 두께를 증가시키는 문제 또한 야기한다. 이러한 문제들은 결국 종래의 고임피던스 표면 구조가 응용될 수 있는 분야를 크게 제한하는 기능을 하였다.
한편, 종래의 안테나의 경우, 전기도체 상에 안테나가 놓일 때의 안테나 효율이 저하되거나 고 유전율 매질 또는 고 손실 매질 근처에서 공진 주파수가 틀어지는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정 과정이 간단하면서도 제작 비용이 절감되고 비교적 얇은 고임피던스 표면 구조를 갖는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조 및 그 구조를 이용한 전자기 장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고 임피던스 표면 구조를 이용하여 안테나 효율 저하 방지 및 공진 주파수가 틀어지는 문제를 해결하고, 하나의 안테나로 다중 대역의 특성을 구현할 수 있는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나를 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 도전체층으로 형성된 접지층(ground layer); 상기 접지층 상에 형성된 제1 유전체층; 및 상기 제1 유전체층 상에 제2 도전체층 및 제2 유전체층으로 형성되고 상기 제2 도전체층이 상기 제2 유전체층을 사이에 두고 깍지낀(interdigital) 구조로 형성된 고임피던스 표면(High Impedance Surface:HIS)층;을 포함하고, 상기 접지층 및 제2 도전체층 사이를 연결하는 비아(via) 없이 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor:AMC)의 특성이 구현된 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 고임피던스 표면 구조는 안테나에 이용될 수 있으며, 상기 안테나에 이용은 상기 고임피던스 표면 구조가 상기 안테나에 평행으로 부착되되, 상기 안테나에 상기 고임피던스 표면층을 통해 바로 부착되거나 고임피던스 표면층 상에 형성된 제3 유전체층을 통해 부착될 수 있다.
따라서, 상기 안테나와 상기 고임피던스 표면층과의 이격 거리는 수신 전자파의 파장의 1/4 이하, 예컨대 수백 MHz 대역의 안테나의 경우 수 mm 이하의 이격 거리를 가지고 부착될 수 있다.
한편, 상기 고임피던스 표면 구조는 특정 주파수에 대하여, 반사파 위상 변화가 없는 부분을 가지며, 상기 특정 주파수 이하의 제1 주파수 또는 이상의 제2 주파수에 대하여, 반사파 위상변화가 90°인 자유공간 임피던스(Free Space Impedance:FSI) 특성을 가진다. 따라서, 상기 고 임피던스 표면 구조는 제1 주파수와 제2 주파수 사이에서 고임피던스 특성을 가지며, 이와 같은 특성의 상기 고임피던스 표면 구조에 안테나를 부착시키는 경우, 상기 안테나는 다중 대역을 가지는 다중 대역 안테나로 이용될 수 있다.
또한, 상기 특정 주파수, 제1 및 제2 주파수는 상기 고임피던스 표면층의 제2 도전체층 및 제1, 제2, 제3 유전체층의 두께, 전기적 특성, 제2 도전체층의 깍지낀 반복 횟수, 깍지낀 길이, 깍지낀 간격 및 제2 도전체층의 폭 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 고임피던스 표면 구조에는 도 2, 5a, 5b, 5c, 5d 및 5e 중 어느 하나와 같은 단위 셀의 제2 유전체층 패턴을 가진 고임피던스 표면층이 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 제1 도전체층으로 형성된 접지층(ground layer); 상기 접지층 상에 형성된 제1 유전체층; 및 상기 제1 유전체층 상에 제2 도전체층 및 제2 유전체층으로 형성되고 상기 제2 도전체층이 상기 제2 유전체층을 사이에 두고 깍지낀(interdigital) 구조로 형성된 고임피던스 표면(High Impedance Surface:HIS)층;을 포함하고, 상기 고임피던스 표면층은 동일 패턴의 정사각형의 수평 단면을 가진 단위 셀들로 이루어지고 상기 단위 셀은 각 꼭짓점에서 대각선 방향으로 대각선 길이의 1/4 지점에 상기 제2 유전체층의 네 가닥의 성분이 만(卍)자 또는 우만(나치 문양)자 형태로 결합된 패턴을 가지며, 상기 만자 형태는 상기 단위 셀의 제1 대각선 내에 2개 형성되고 상기 우만자는 상기 단위 셀의 제2 대각선 내에 2개 형성되며, 상기 제2 유전체층의 각 성분은 상기 만자 또는 우만자 형태 결합점에서 상하좌우로 맥놀이(beat) 파형의 형상으로 퍼져나가면서 상기 각각의 맥놀이 파형이 상기 정사각형의 네 변의 부분에서 가장 큰 진폭을 가지며, 상기 만자 및 우만자 형태 결합점 사이에서 한 주기가 완성되는 형태로 패턴이 형성되며, 상기 맥놀이 파형 형태는 일정길이 이하의 폭을 가진 직선 형태의 상기 제2 유전체층의 각 성분들이 직각 형태로 굴곡되어 상기 결합점 사이의 한 주기에서 적어도 3개의 골(crest) 또는 마루(trough)를 가지며, 상기 제2 도전체층과 상기 접지층 사이에 비아없이 또는 비아가 형성되어 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor:AMC)의 특성이 구현된 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 비아가 형성된 고임피던스 표면 구조 역시 도 2, 5a, 5b, 5c, 5d 및 5e 중 어느 하나와 같은 단위 셀의 제2 유전체층 패턴을 가진 고임피던스 표면층이 형성될 수 있다.
더 나아가 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 비아가 형성되거나 형성되지 않은 고임피던스 표면 구조: 및 상기 고임피던스 표면 구조 상부로 부착된 안테나;를 포함하는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나 장치를 제 공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 안테나는 상기 고임피던스 표면 구조의 고임피던스 표면층에 의해 대역 주파수가 결정되고, 상기 안테나의 길이 변화에 대하여 대역 주파수가 거의 변화되지 않을 수 있다.
또한, 상기 고임피던스 표면 구조는 특정 주파수에 대하여, 반사파 위상 변화가 없는 부분이 존재하며, 상기 특정 주파수 이하의 제1 주파수 또는 이상의 제2 주파수에 대하여, 반사파 위상변화가 90°인 자유공간 임피던스(Free Space Impedance:FSI) 특성을 가지며, 상기 고임피던스 표면 구조에 상기 안테나를 부착시킴으로써, 상기 안테나는 다중 대역을 가진 다중 대역 안테나로 기능할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 비아가 형성되거나 형성되지 않은 고임피던스 표면 구조를 이용하여 제작된 전자기 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 전자기 장치는 고임피던스 특성, 예컨대 특정 주파수에서 상기 고임피던스 표면층으로 전류가 흐를 수 없는 자기도체의 특성이 요구되는 전자기 장치가 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 과장되었고, 도면상에서 동일 부호는 동 일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인공자기도체를 이용하여 제작된 고임피던스 표면 구조에 대한 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 본 실시예의 고임피던스 표면 구조는 제1 도전체층으로 형성된 접지층(미도시), 제1 유전체층(미도시) 및 제2 도전체층(120)과 제2 유전체층(140)으로 이루어진 고임피던스 표면층(100)을 포함한다. 고임피던스 표면층(100)은 A 부분과 같이 제2 도전체층(120) 및 제2 유전체층(140)으로 이루어진 단위 셀의 패턴의 반복을 통해 형성된다. 한편, 본 실시예의 고임피던스 표면 구조는 고임피던스 표면층(100) 상부로 제3 유전체층(미도시)을 더 포함할 수도 있다.
본 실시예의 고임피던스 표면 구조는 고임피던스 표면층(100) 하부로 제2 도전체층(120) 및 접지층(미도시)을 연결시키는 비아(via)가 없어도 충분한 고임피던스 특성을 가진다. 그에 대한 설명은 도 4의 설명 부분에서 상세히 설명한다. 한편, 본 실시예의 고임피던스 표면 구조에 종래와 같은 비아를 형성하여도 고임피던스 특성이 구현됨은 물론이다. 다만, 비아의 유무는 고임피던스 표면 구조의 주파의 대역의 변동을 가져올 수 있고, 그러한 변동은 고임피던스 표면 구조를 형성하는 성분들의 두께나 패턴 또는 유전율 등의 변화를 통해 조절할 수 있음은 물론이다.
도 2b는 도 2a의 고임피던스 표면 구조의 단위 셀을 이루는 A 부분을 좀더 상세하게 보여주는 평면도이다.
도 2b를 참조하면, 본 실시예의 고임피던스 표면 구조의 단위 셀은 맥놀이 파형과 같은 형태로 제2 도전체층(120)이 제2 유전체층(140)을 사이에 두고 깍지낀(interdigital) 패턴으로 형성된다. 이와 같이 깍지낀 패턴을 형성함으로써, 제2 도전체층(120) 및 제2 유전체층(140)으로 이루어진 커패시터의 커패시턴스를 향상시킬 수 있다.
패턴의 형태를 제2 유전체층(140)의 관점에서 좀더 상세히 설명하면, 단위 셀은 한 변의 길이가 c인 정사각형 형태로 구성되며, 제2 유전체층(140)은 4 가닥의 성분이 각 꼭짓점에서 대각선 방향으로 1/4 부분에서 만(卍)자 또는 우만(나치 문양)자 형태로 결합되고, 각 만자 또는 우만자 형태 결합점에서 맥놀이 파형의 형태로 퍼져나가는 패턴을 가진다.
만자는 좌상변에서 우하변으로의 제1 대각선 상에 두 개 형성되며, 우만자는 반대의 제2 대각선 상으로 두 개 형성된다. 만자와 우만자 형태 결합점 사이에서 제2 유전체층의 맥놀이 파형의 한 주기가 완성되며, 정사각형의 각 변으로는 반주기가 형성되어 각 변에서 맥놀이 파형의 최대 진폭이 형성된다.
이러한 맥놀이 파형을 대칭적 관점에서 살펴보면, 만자와 우만자 형태 결합점 사이에서 맥놀이 파형은 중심을 기준으로 대칭이 되며, 한편 각 만자 또는 우만자 형태 결합점에서 4 가닥의 반주기의 맥놀이 파형이 점대칭의 형태로 패턴이 형성된다.
도시한 바와 같이 제2 유전체층(140)의 폭은 a이며, 제2 유전체층을 사이로 두고 깍지낀 형태 부분의 제2 도전체층(120)의 폭은 b이다. 한편, 단위 셀의 중앙부분의 정사각형 형태의 제2 도전체층(120)만 존재하는 부분이 형성되는데, 이러한 정사각형의 한 변의 길이는 g로 형성될 수 있다. 앞에서 언급된 각각의 파라미터(a,b,g)는 본 실시예의 고임피던스 표면 구조가 적용되는 전자기 장치의 필요 대역폭 등에 의해 적절하게 조정될 수 있다.
한편, 맥놀이 파형은 만자 및 우만자 형태 결합점에서 골(crest) 또는 마루(trough)가 9 개 형성되는 구조로 형성된다. 또한, 각 변으로는 반주기 즉, 4.5 개의 골 또는 마루 형성되게 된다. 정확히 말하면, 골이 9개인 경우 마루는 8개이며, 골이 8 개인 경우 마루가 9개가 되어 파형의 중심에 최대 높이의 골 또는 마루가 형성되게 된다. 이러한 골 또는 마루는 도시한 바와 같이 폭 a의 직선 형태의 제2 유전체층(140)을 직각으로 굴곡하여 형성하게 되는데, 골 또는 마루 부분에서는 두 번 동일 방향으로 직각 굴곡되고, 골과 마루의 중간 부분에서는 다른 방향으로 두 번 굴곡되는 형태로 형성된다. 그에 따라, 골 또는 마루를 형성하는 부분은 평행한 2 겹의 제2 유전체층 기둥 형태를 가지며, 골과 마루의 중간 부분은 변곡 형태를 가진다.
본 실시예에 따른 고임피던스 표면층의 패턴은 단위 셀 내부에 있는 도체들이 서로 맞물린 구조를 가짐으로써, 특정 주파수 대역에서 필요한 고임피던스 특성을 얻기 위해 요구되는 단위 셀의 단면적을 획기적으로 줄일 수 있는 장점을 가진다.
도 3a는 도 2b의 I-I 부분을 절단한 고임피던스 표면 구조에 대한 단면도이 다.
도 3a를 참조하면, 고임피던스 표면 구조는 제1 도전체층으로 형성된 접지층(300), 제1 유전체층(200), 제2 도전체층(120) 및 제2 유전체층(140)으로 이루어진 고임피던스 표면층(100) 및 제3 유전체층(400)을 포함한다. 여기서 제3 유전체층(400)은 생략가능하다.
각 유전체층들(200,140,400)은 각각
Figure 112006023548765-pat00001
,
Figure 112006023548765-pat00002
,
Figure 112006023548765-pat00003
의 상대 유전율을 가진다. 각 층은 접지층(300)이 h2 , 제1 유전체층(200)이 d2, 고임피던스 표면층(100)이 h1, 및 제3 유전체층(400)이 d1 의 두께를 가진다. 이러한 유전율 및 두께들은 차후 반사 위상 측정 시에 실제적인 값으로 대입되며, 적절한 고임피던스 표면 구조의 형성을 위해 변경될 수 있음은 물론이다.
본 실시예의 고임피던스 표면 구조는 비아(via)가 필요 없으므로 제조 공정이 간편하다. 또한, 도전체층의 공간 이용 효율을 높일 수 있는 구조로의 확장성을 가짐으로써, 주파수 대역 튜닝을 정확하면서도 용이하게 할 수 있도록 한다.
도 3b는 도 3a의 고임피던스 표면 구조에 안테나를 부착하여 고임피던스 표면 구조가 안테나 장치에 적용되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 고임피던스 표면 구조의 제3 유전체층(400) 상부로 안테나(500)가 부착됨을 보여준다. 이러한 고임피던스 표면 구조에 안테나를 부착하는 경우 종래의 도체 상에 안테나 설치할 때 요구되던 공진 주파수 파장의 1/4 이상의 간격을 둘 필요가 없다.
다시 말해서, 일반적으로 안테나를 전기도체에 직접 부착할 경우 전류가 단락되어 안테나 효율과 이득이 크게 감소하며 안테나로서의 역할을 수행하지 못하게 된다. 도체상에서 도체 표면에 평행하게 놓인 안테나를 사용할 경우, 파장의 1/4에 해당하는 거리를 띄우고 사용해야 하는데, 이는 일반적인 GHz 대역에서 수 cm라는 비교적 큰 이격 거리를 요구하게 되어 안테나 장치의 사이즈를 증가시킨다.
그러나 본 발명의 고 임피던스 표면 구조를 사용할 경우, 전체 안테나 장치의 두께(L)는 상당히 감소될 수 있다. 예컨대, 안테나와 도체의 이격 거리를 수 mm 이내까지로 크게 줄일 수 있다. 그에 따라, 안테나 설치에 필요한 공간을 최소화할 수 있고 내장형 안테나 등에 효율적으로 적용 가능하다.
한편, 안테나를 유전율이 높거나 손실이 큰 물질에 근접하여 사용할 경우, 안테나의 공진 주파수(resonance frequency)가 틀어져서 원하는 주파수 대역에서 공진하지 않게 되는 문제가 발생한다. 이러한 문제로 인해 종래 흡수체 등과 같은 물질을 사용하였으나, 본 발명의 고 임피던스 표면 구조를 이용하는 경우 그러한 흡수체가 불필요하다. 즉, 도 3b와 같은 방법으로 바로 안테나에 적용하여도 안테나의 공진 주파수가 틀어지는 문제를 어느 정도 방지할 수 있고 또한 이득(gain) 면에서도 일정 크기 이상으로 유지할 있다. 그에 따라 안테나의 성능 또한 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
도 4는 도 2a의 고임피던스 표면 구조에 평면파(plane wave)가 입사되었을 때, 반사파 위상을 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 고임피던스 표면 구조의 주파수 대역폭을 보인 그래프이다. 여기서 고임피던스 표면 구조를 구성하는 단위 셀의 각 성분들의 파라미터 값들은 표 1과 같이 주어진다. 깍지낀 형태의 제2 도전체층(120)의 인접 제2 유전체층(140) 사이에서의 폭(b)은 제2 유전체층(140)의 폭(a), 즉 0.4mm 이다.
[표 1]
파라미터 a c g d1 d2 h1 h2
Figure 112006023548765-pat00004
Figure 112006023548765-pat00005
Figure 112006023548765-pat00006
길이(mm) 0.4 43.2 5.2 1.0 1.0 0.0175 0.0175 4.5 1.0 4.5
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 고임피던스 표면 구조는 주파수 890 MHz 보다 약간 낮은 부분(이하 '공진 주파수'라 한다)에서 반사파의 위상 변화가 없는 거의 무한대의 저항값을 갖는 특성을 보이고 있음을 알 수 있다. 또한, 공진 주파수 이하 및 이상의 제1 주파수 및 제2 주파수에서 반사파의 위상 변화가 90 °인 377 Ω 정도의 저항값을 갖는 자유공간 임피던스(Free Space Impedance:FSI) 특성을 나타낸다.
여기서 제1 주파수 및 제2 주파수의 간격은 7.7 MHz 가 되며, 고임피던스 표면 구조의 대역폭, 즉 고임피던스 특성을 가지는 영역이 된다. 한편, 공진 주파수에서 상당히 멀어지는 지점에서 반사파의 위상 변화는 거의 180 °에 가까워지며, 도전체의 특성을 보인다.
본 실시예의 고임피던스 표면 구조의 공진 주파주, 제1 및 제2 주파수 및 대역폭은 표 1의 각 파라미터 값들, 예컨대 고임피던스 표면층의 제2 도전체층 및 제1, 제2, 제3 유전체층의 두께, 전기적 특성, 제2 도전체층의 깍지낀 반복 횟수, 깍지낀 길이, 깍지낀 간격 및 제2 도전체층의 폭 중 적어도 하나를 변화시킴으로써, 조절가능하다. 특히, 제2 유전체층(140)의 굴곡을 크게 함으로써, 즉 제2 도전체층(120) 및 제2 유전체층으로 이루어진 커패시터의 커패시턴스를 크게 하는 경우, 전체적인 주파수 대역이 왼쪽으로, 즉 주파수가 낮아지는 방향으로 이동하게 된다.
도 5a ~ 5e는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 고임피던스 표면 구조의 단위 셀의 확장 가능한 다른 패턴들을 보여주는 평면도들이다.
도 5a ~ 5c를 참조하면, 제1 실시예와 달리 만자 및 우만자 형태 결합점 사이의 맥놀이 파형의 골 또는 마루의 개수가 다름을 확인할 수 있다. 즉, 도 5a의 경우 한 주기의 골 또는 마루가 5 개 형성되고, 도 5b의 경우 7개가 형성됨을 확인할 수 있다.
한편, 도 5c의 경우는 도 5a와 같이 골 또는 마루가 5개 형성되나, 맥놀이 파형의 중심 부분의 골 또는 마루가 인접하는 마루 또는 골의 진폭보다 더 크고, 그에 따라, 단위 셀의 중심부분에 정사각형 형태의 제2 도전체층만 존재하는 부분이 존재하지 않는다. 그외 제2 도전체층(120)의 깍지낀 구조 및 제2 유전체층(140) 패턴의 대칭적 구조 등은 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 또한, 제2 유전체층(140)의 폭(a)과 제2 도전체층의 폭(b)이 적절한 대역의 고임피던스 표면 구조를 구현하기 위해 변경될 수 있음은 물론이다.
도 5a ~ 5c에서 한 주기의 맥놀이 파형 내에 5 또는 7 개의 골 또는 마루가 존재하는 형태를 예시하였지만, 3 이하 또는 9 이상 골 또는 마루가 존재하는 형태로 제2 유전체층(140)의 패턴이 형성될 수 있음은 물론이다.
도 5d 및 도 5e를 참조하면, 제1 실시예와 비교하여, 제2 유전체층(140)의 4 가닥의 성분이 만자 또는 우만자 형태로 결합되고, 각 결합점에서 점대칭으로 패턴이 형성된다는 점은 동일하나, 제 2 도전체층(120)이 깍지낀 형태로 형성되지 않고 제2 유전체층(140)이 맥놀이 파형으로 형성되지 않는다는 차이점이 있다고 볼 수 있다.
그러나 전체적으로 보면, 도 5d 및 5e도 역시 맥놀이 파형을 형성하고 제2 도전체층(120)이 깍지낀 형태를 띠고 있음을 알 수 있다. 즉, 맥놀이 파형의 골 또는 마루를 이루는 각 성분이 두 겹의 평행 직선형이 아니라 중간에 하나 이상의 요철을 가진 두 겹의 직선형이라는 관점에서 보면, 역시 맥놀이 파형을 이루고 있다고 볼 수 있고, 골 또는 마루를 통해 제2 도전체층이 역시 깍지낀 형태를 취하고 있음을 알 수 있다.
이와 같은 관점에서 보면, 도 5d는 골 또는 마루가 5 개이며, 도 5e의 경우 골 또는 마루가 7개이다. 도 5d 또는 도 5e와 달리 골 또는 마루가 3 개 이하 또는 9 개 이상 형성될 수 있음은 물론이다.
도 5d 및 5e와 같이 골 또는 마루를 형성하는 중간 부분에 요철을 형성함으로써, 도전체층의 공간 이용률을 향상시키고 그에 따라, 제2 도전체층(120) 및 제2 유전체층(140)에 의한 커패시턴스를 더욱 증가시킬 수 있다.
한편, 도 5a ~ 5e 와 같은 방법을 통해 도전체층 사이에 깍지낀 길이를 증가 또는 감소시키면서 유사한 단위 셀의 구조를 무한히 만들 수 있고, 그에 따라 고임피던스 표면 구조의 주파수 대역을 정확하고 용이하게 튜닝할 수 있다.
도 6은 본 발명의 고임피던스 표면 구조와 다른 안테나 하부 구조를 RFID 시 스템의 태그 안테나에 적용하여 그 차이를 설명하기 위한 RFID 시스템에 대한 구성도이다.
도 6을 참조하면, 알에프아이디(Radio Frequency Identification:RFID) 시스템은 RFID 리더(reader) 안테나(1100), 태그 안테나(1200) 및 안테나 하부구조(1300)를 포함한다.
안테나 하부구조(1300)는 두 개의 층, 즉 α층과 β층으로 형성되며, α층과 β층은 세 가지 경우의 재질로 형성될 수 있다. 첫 번째는 α층이 FR4(glass epoxy) 평판이고 β층이 공기층인 경우이고, 두 번째는 α층이 FR4 평판이고 β층이 전기도체인 경우이며, 세 번째는 α층이 제1 실시예의 고임피던스 표면 구조이고 β층이 전기도체인 경우이다.
이하의 표 2는 세 번째 경우의 고임피던스 표면 구조에 적용되는 단위 셀의 각 성분들의 파라미터 값들을 나타내며, 표 3은 실제로 900 MHz의 대역을 사용하는 RFID 시스템의 태그 안테나에 적용하여 각각의 경우에 안테나의 최대인식거리를 측정한 데이터 값을 보여준다. 여기서, 제2 도전체층(120)의 폭(b)은 역시 제2 유전체층의 폭(a)과 동일하고, 사용된 FR4 평판은 상대 유전율 4.5이고 1mm 정도의 두께를 가진다.
[표 2]
파라미터 a c g d1 d2 h1 h2
Figure 112006023548765-pat00007
Figure 112006023548765-pat00008
Figure 112006023548765-pat00009
길이(mm) 0.42 45.36 5.46 1.0 1.0 0.0175 0.0175 4.5 1.0 4.5
[표 3]
Tag 안테나 부착표면 최대인식 가능거리 사용 주파수 대역
1)공기 중의 FR4 평판 450cm 910 ~ 914 MHz
2)도체 상의 FR4 평판 50cm
3)도체 상의 고임피던스 표면 360cm
표 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예를 통한 고임피던스 표면 구조를 이용하여 거의 공기 중의 FR4 평판을 이용한 안테나의 하부구조와 거의 같은 인식거리를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 본 실험에서는 360 ㎝ 정도가 나왔지만, 고임피던스 표면 구조를 이루는 성분들의 파라미터 값들을 변화시킴으로써, 공기 중의 FR4 평판보다 더 먼 거리의 인식 가능거리를 구현할 수도 있다.
도 7은 안테나의 하부 구조에 따른 반사손실을 측정하는 시스템을 보여주는 구성도이다.
도 7을 참조하면, 반사손실 측정 시스템은 900 MHz 에서 공진하는 반파장 다이폴 안테나(1400), 안테나의 하부구조(1500), 반사손실 측정을 위한 벡터 네트워크 분석기(1600,vector network analyzer)로 구성된다. 분석기(1600)와 다이폴 안테나(1400) 사이는 동축 케이블(1700)로 연결된다.
안테나 하부구조(1500)는 FR4 평판 및 γ층으로 이루어지는데, γ층 역시 공기층, 도전체층 또는 본 실시예의 고임피던스 표면 구조가 적용될 수 있다. 표 4는 본 발명의 제1 실시예의 고임피던스 표면 구조의 단위 셀을 이루는 구성 성분들의 파라미터 값들을 나타낸다. 여기서, 제2 도전체층(120)의 폭(b)은 역시 제2 유전체층의 폭(a)과 동일하고, 사용된 FR4 평판은 상대 유전율 4.5이고 1mm 정도의 두께를 가진다.
[표 4]
파라미터 a c g d1 d2 h1 h2
Figure 112006023548765-pat00010
Figure 112006023548765-pat00011
Figure 112006023548765-pat00012
첫 번째 길이(mm) 0.36 38.88 4.68 1.0 1.0 0.0175 0.0175 4.5 1.0 4.5
두 번째 길이(mm) 0.38 41.04 4.94 1.0 1.0 0.0175 0.0175 4.5 1.0 4.5
도 8은 도 7의 안테나 하부 구조가 공기 또는 도전체층인 경우의 900 MHz 대역 표준 다이폴 안테나의 반사손실을 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 자유공간 상에서 900 MHz 에서 공진하는 반파장 다이폴 안테나(1400)가 도전체층 상에 부착되면서, 대역을 거의 분간할 수 없을 정도로 안테나의 성능이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 도 7의 안테나 하부 구조가 고임피던스 표면 구조인 경우의 900 MHz 대역 표준 다이폴 안테나의 반사손실을 보여주는 그래프이다. 여기서 직선으로 표시된 a=0.36mm가 표 4의 첫 번째 파라미터의 길이를 적용한 경우의 그래프이고, 점선으로 표시된 a=0.38mm가 표 4의 두 번째 파라미터의 길이를 적용한 경우의 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 고임피던스 표면 구조를 안테나의 하부구조로 하는 경우 비교적 좋은 대역 특성을 가진 안테나의 성능을 보임을 확인할 수 있다. 즉, 900MHz 대역과 1100 ~ 1250 MHz 대역 및 2000 ~ 2300MHz 대역에서 반사 손실이 적은 공진 주파수들이 확연하게 표시됨을 볼 수 있다.
원래 자유공간에서 900 MHz 대역이었던 다이폴 안테나가 다중 대역을 가지는 안테나로 변경되었음을 알 수 있으며, 이와 같이 고임피던스 표면 구조를 안테나의 하부층으로 이용하면, 다중 대역을 갖는 안테나를 제작할 수 있다.
도 9의 경우 900 MHz 및 1200 MHz 근처의 주파수가 기본(fundamental) 공진 주파수들이고, 2000 MHz 및 2200MHz 근처의 주파수가 제2 차 하모닉(harmonic) 공진 주파수에 해당하게 된다. 그래프 상 제2 차 하모닉 공진 주파수까지만 표시되었지만, 그 이상의 고차 하모닉 공진 주파수도 형성되며, 안테나의 대역이 될 수 있다.
한편, 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나의 이용 가능한 주파수 대역은 안테나의 크기나 형태보다는 고임피던스 표면 구조 자체의 특성에 더 의존하는 특징을 가진다. 따라서, 대역 주파수의 변동 없이 안테나의 구조를 통해 형성되는 전자기장의 형태에 맞추어 고임피던스 표면 구조를 형성할 수도 있다. 예컨대, 다이폴 안테나의 경우 그 형상과 비슷하게 길쭉한 형상으로 고임피던스 표면 구조를 형성할 수 있고, 그에 따라 안테나 장치의 전체 사이즈 면에서 그 크기를 획기적으로 줄일 수 있다.
지금까지 본 발명의 고임피던스 표면 구조를 안테나에 적용하는 경우를 설명하였지만, 그 외에 고임피던스 특성 즉, 특성 주파수에서 상기 고임피던스 표면층으로 전류가 흐를 수 없는 자기도체의 특성을 필요로 하는 여러 분야의 전자기 장치에 고임피던스 표면 구조가 적용될 수 있다.
예컨대, 표면을 타고 흐르는 표면전류를 고임피던스 주파수 대역에서 흐르지 못하게 할 수 있고, 따라서 불필요한 전자기파에 의한 전자방해(Electromagnetic Inference:EMI)을 방지하기 위해 전자기 장치의 회로 기판에 유효하게 활용될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조는 고임피던스 표면층의 도전체층과 접지층 사이에 비아가 필요 없으므로, 비아를 형성하기 위한 제작상의 복잡함과 비용을 줄일 수 있다.
또한, 비아가 없음으로써, 고임피던스 표면 구조의 도체의 공간 이용 효율을 높일 수 있고 구조의 확장성의 증가로 인해 주파수 대역 튜닝이 정확하면서도 용이해진다.
더 나아가, 본 발명의 고임피던스 표면 구조는 단위 셀 내부에 있는 도체들이 서로 맞물린 구조를 가짐으로써, 특정 주파수 대역에서 필요한 고임피던스 특성을 얻기 위해 요구되는 단위 셀의 단면적을 획기적으로 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 고임피던스 표면 구조는 안테나의 이격 거리를 종래 일반적인 전기도체 상에 위치한 안테나의 사용에 필요한 이격 거리에 비해 훨씬 작은 거리로 줄일 수 있어서, 안테나의 설치에 필요한 공간을 최소화할 수 있으며, 그에 따라 내장형 안테나 등에 효율적으로 적용 가능하다.
그 외에 고임피던스 표면 구조는 안테나의 특성에도 영향을 미칠 수 있는데, 즉 안테나를 고임피던스 표면 상에 위치시킴으로써, 다중 대역 특성을 갖는 안테나를 구현할 수 있다. 또한, 회로기판 등에서의 불필요한 전자기파에 의한 EMI 문제를 해결하는 데에도 활용할 수 있다.

Claims (28)

  1. 제1 도전체층으로 형성된 접지층(ground layer);
    상기 접지층 상에 형성된 제1 유전체층; 및
    상기 제1 유전체층 상에 제2 도전체층 및 제2 유전체층으로 형성되고 상기 제2 도전체층이 상기 제2 유전체층을 사이에 두고 깍지낀(interdigital) 구조로 형성된 고임피던스 표면(High Impedance Surface:HIS)층;을 포함하고,
    상기 접지층 및 제2 도전체층 사이를 연결하는 비아(via) 없이 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor:AMC)의 특성이 구현된 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면층 상에 제3 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면 구조는 안테나에 이용되는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면 구조는 상기 안테나에 상기 고임피던스 표면층을 통해 바로 부착되거나 상기 고임피던스 표면층 상에 형성된 제3 유전체층을 통해 부착되는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 안테나와 상기 고임피던스 표면층과의 이격 거리는 수신 전자파의 파장의 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면 구조는 특정 주파수에 대하여 반사파 위상 변화가 없는 부분을 가지며,
    상기 특정 주파수 이하의 제1 주파수 또는 이상의 제2 주파수에 대하여, 반사파 위상변화가 90°인 자유공간 임피던스(Free Space Impedance:FSI) 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면 구조는 상기 특정 주파수의 고차 하모닉 주파수들 각각에 대하여 반사파 위상 변화가 없는 부분을 가지며,
    상기 고차 하모닉 주파수들 각각에 대한 고차 제1 주파수 또는 제2 주파수에 대하여 자유공간 임피던스 특성을 가지는 특성으로 하는 인공자기도체를 이용한 고 임피던스 표면 구조.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 또는 고차 제1 및 제2 주파수 사이의 간격이 상기 고임피던스 표면 구조의 주파수 대역폭 또는 고임피던스 특성이 되는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  9. 제7 항에 있어서,
    안테나에 상기 고임피던스 표면 구조가 부착되어,
    상기 안테나가 다중 대역을 가진 안테나로 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 특정 주파수, 제1 및 제2 주파수는 상기 고임피던스 표면층의 제2 도전체층 및 제1, 제2 유전체층의 두께, 전기적 특성, 제2 도전체층의 깍지낀 반복 횟수, 깍지낀 길이, 깍지낀 간격 및 제2 도전체층의 폭 중 적어도 하나에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면층은 상기 제2 도전체층과 제2 유전체층으로 형성된 동 일 패턴의 단위 셀을 다수 포함하는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 단위 셀은 전체적으로 정사각형의 수평 단면을 가지며,
    각 꼭짓점에 대각선 방향으로 대각선 길이의 1/4 지점에 상기 제2 유전체층의 4 가닥의 성분이 만(卍)자 또는 우만(나치 문양)자 형태로 결합된 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 만자 형태는 상기 단위 셀의 제1 대각선 내에 2개 형성되고 상기 우만자는 상기 단위 셀의 제2 대각선 내에 2개 형성되며,
    상기 제2 유전체층의 각 성분은 상기 만자 또는 우만자 형태 결합점에서 상하좌우로 맥놀이(beat) 파형의 형태로 퍼져나가고,
    상기 각각의 맥놀이 파형은 상기 정사각형의 네 변의 부분에서 가장 큰 진폭을 가지며 상기 만자 및 우만자 형태 결합점 사이에서는 한 주기가 완성되며,
    상기 제2 유전체층의 각 성분의 패턴은 상기 결합점을 기준으로 점대칭의 형태로 형성되며,
    상기 맥놀이 파형은 상기 결합점 사이의 한 주기에서 적어도 3개의 골(crest) 또는 마루(trough)를 가지는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 맥놀이 파형 형태는 일정길이 이하의 폭을 가진 직선 형태의 상기 제2 유전체층의 각 성분들이 직각 형태로 굴곡되어 형성되되,
    상기 골 또는 마루 각각에서 동일 방향으로 두 번 굴곡되어 골 또는 마루를 형성하는 부분은 평행한 2 겹의 제2 유전체층 기둥 형태를 가지며
    상기 골 및 마루 사이의 중간 부분 각각에서 반대 방향으로 두 번 굴곡되어 상기 골 및 마루 사이의 중간 부분에서는 변곡 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 맥놀이 파형 형태는 일정길이 이하의 폭을 가진 직선 형태의 상기 제2 유전체층의 각 성분들이 직각 형태로 굴곡되어 형성되되, 골 또는 마루 중간에 적어도 하나의 요철을 포함하며,
    상기 직각 형태의 굴곡은 상기 골, 마루 또는 요철 부분 각각에서 동일 방향으로 두 번 굴곡되고, 상기 골 및 마루 사이의 중간 부분 각각에서 반대 방향으로 두 번 굴곡되는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  16. 제1 도전체층으로 형성된 접지층(ground layer);
    상기 접지층 상에 형성된 제1 유전체층; 및
    상기 제1 유전체층 상에 제2 도전체층 및 제2 유전체층으로 형성되고 상기 제2 도전체층이 상기 제2 유전체층을 사이에 두고 깍지낀(interdigital) 구조로 형성된 고임피던스 표면(High Impedance Surface:HIS)층;을 포함하고,
    상기 고임피던스 표면층은 동일 패턴의 정사각형의 수평 단면을 가진 단위 셀들로 이루어지고 상기 단위 셀은 각 꼭짓점에서 대각선 방향으로 대각선 길이의 1/4 지점에 상기 제2 유전체층의 4 가닥의 성분이 만(卍)자 또는 우만(나치 문양)자 형태로 결합된 패턴을 가지며,
    상기 만자 형태는 상기 단위 셀의 제1 대각선 내에 2개 형성되고 상기 우만자는 상기 단위 셀의 제2 대각선 내에 2개 형성되며,
    상기 제2 유전체층의 각 성분은 상기 만자 또는 우만자 형태 결합점에서 상하좌우로 맥놀이(beat) 파형의 형상으로 퍼져나가면서 상기 각각의 맥놀이 파형이 상기 정사각형의 네 변의 부분에서 가장 큰 진폭을 가지며, 상기 만자 및 우만자 형태 결합점 사이에서 한 주기가 완성되는 형태로 패턴이 형성되며,
    상기 제2 유전체층의 각 성분의 패턴은 상기 결합점을 기준으로 점대칭의 형태로 형성되며,
    상기 맥놀이 파형 형태는 일정길이 이하의 폭을 가진 직선 형태의 상기 제2 유전체층의 각 성분들이 직각 형태로 굴곡되어 상기 결합점 사이의 한 주기에서 적어도 3개의 골(crest) 또는 마루(trough)를 가지며,
    상기 제2 도전체층과 상기 접지층 사이에 비아가 형성되어 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor:AMC)의 특성이 구현된 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 직각 형태의 굴곡은 상기 골 또는 마루 부분 각각에서 동일 방향으로 두 번 굴곡되고 상기 골 및 마루 사이의 중간 부분 각각에서 반대 방향으로 두 번 굴곡되는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 맥놀이 파형의 골 또는 마루는 2 겹의 제2 유전체층으로 형성되되, 골 또는 마루 중간에 적어도 하나의 요철을 포함하며,
    상기 직각 형태의 굴곡은 상기 골, 마루 또는 요철 부분 각각에서 동일 방향으로 두 번 굴곡되고, 상기 골 및 마루 사이의 중간 부분 각각에서 반대 방향으로 두 번 굴곡되는 것을 특징으로 하는 인공자기도체를 이용한 고임피던스 표면 구조.
  19. 제1 항 또는 제16 항에 있어서,
    회로기판 상에 발생되는 전자기파에 의한 전자방해(Electromagnetic Interference:EMI)을 방지하기 위하여,
    상기 고임피던스 표면 구조가 회로 기판에 이용되는 것을 특징으로 하는 인 공자기 도체를 이용한 고임피던스 표면구조.
  20. 제1 항 또는 제16 항의 고임피던스 표면 구조: 및
    상기 고임피던스 표면 구조 상부로 부착된 안테나;를 포함하는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면 구조가 상기 안테나에 상기 고임피던스 표면층을 통해 바로 부착되거나, 상기 고임피던스 표면층 상에 형성된 제3 유전체층을 통해 부착되는 것을 특징으로 하는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면 구조는 상기 안테나에 평행으로 부착되고,
    상기 안테나와 상기 고임피던스 표면층과의 이격 거리는 수신 전자파의 파장의 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나 장치.
  23. 제20 항에 있어서,
    상기 안테나는 알에프아이디(Radio Frequency Identification:RFID) 시스템의 태그 안테나인 것을 특징으로 하는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나 장치.
  24. 제20 항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 고임피던스 표면 구조에 의해 대역 주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나 장치.
  25. 제20 항에 있어서,
    상기 고임피던스 표면 구조는 특정 주파수에 대하여, 반사파 위상 변화가 없는 부분을 가지며,
    상기 특정 주파수 이하의 제1 주파수 또는 이상의 제2 주파수에 대하여, 반사파 위상변화가 90°인 자유공간 임피던스(Free Space Impedance:FSI) 특성을 가지며,
    상기 안테나에 상기 고임피던스 표면 구조가 부착되어
    상기 안테나가 다중 대역을 가진 다중 대역 안테나가 되는 것을 특징으로 하는 고임피던스 표면 구조를 이용한 안테나 장치.
  26. 제1 항 또는 제16 항의 고임피던스 표면 구조를 이용하여 제작된 전자기 장치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 전자기 장치는 고임피던스 특성이 요구되는 전자기 장치인 것을 특징으 로 하는 고임피던스 표면 구조를 이용하여 제작된 전자기 장치.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 고임피던스 특성은 특정 주파수에서 상기 고임피던스 표면층으로 전류가 흐를 수 없는 자기도체의 특성인 것을 특징으로 하는 고임피던스 표면 구조를 이용하여 제작된 전자기 장치.
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