KR101042601B1

KR101042601B1 - 저항성 재질을 이용한 공진형 전자파 흡수체

Info

Publication number: KR101042601B1
Application number: KR1020080044515A
Authority: KR
Inventors: 심동욱; 권종화; 곽상일; 최형도
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2011-06-20
Also published as: US20090284404A1; US8013777B2; KR20090118617A

Abstract

저항성 재질을 이용한 공진형 전자파 흡수체가 개시된다. 본 발명은 금속 도체층으로 형성된 접지층과 접지층 상에 형성된 유전체층, 그리고 유전체층 상에 형성된 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴을 포함하는 둘 이상의 단위셀이 주기적으로 배열되어 있는 전자파 흡수체에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 일반적인 전자파 흡수체에 비해 제조 과정이 간단하고, 흡수 주파수 대역 및 흡수 특성을 쉽게 조정할 수 있다. 게다가, 기존의 평판형 공진형 전자파 흡수체에 비해 더 얇은 두께로 제작이 가능한 효과가 있다.

전자파 흡수체, 공진 주파수, 대역폭, 저항성 재질, 단위셀, 주기

Description

저항성 재질을 이용한 공진형 전자파 흡수체{Electromagnetic wave absorber using resistive material}

본 발명은 저항성 재질을 이용한 공진형 전자파 흡수체에 관한 것으로, 구체적으로는 전자파 저지대 구조를 응용하여, 단위셀의 주기적 배열로 이뤄진 전체 패턴이 반사파와 투과파의 위상을 적절히 조절함으로써 전자파를 흡수하는 특성을 갖도록 하는 저항성 재질로 만들어진 전자파 흡수체에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-F-043-01, 과제명: 전자파 기반 진단 및 방호기술 연구].

최근 IT의 급속한 발전과 인-의 통신 욕구가 증대하면서 휴대용 단말기 등 무선 통신기기 들은 현대인의 필수품이 되었다. 그러나 이러한 휴대기기의 사용이 늘어남에 따라 단말기에서 발생하는 전자기파가 인체에 미치는 영향도 중요한 이슈가 되고 있다. 현재로서는 휴대폰이 사용하는 주파수 대역에서의 전자파와 인체에 미치는 영향에 대한 연관성은 명확히 밝혀지지 않았으나 백혈병, 뇌종양, 두통, 시력저하, 인체에 누적된 경우 뇌파 혼란 초래, 남성 생식기능 파괴 등 각종 질병에 영향을 미칠 가능성이 있다고 보고되고 있다. 따라서, 전자파를 차단하여 인체에 미치는 악영향을 예방하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.

전자파 흡수체는 일반적으로 전자파 흡수 성질을 갖는 재료를 사용하여 전자파를 흡수하여 이러한 전자파의 영향을 막는다. 이러한 전자파 흡수체는 보통 시행착오법에 의해 개발되기 때문에 그 제조 과정이 복잡할 뿐만 아니라 흡수 주파수 대역 및 흡수 특성을 조절하기에 어려움이 있다.

λ/4 파장 흡수체(wave absorber), 솔즈베리 스크린(Salisbury screen)과 같은 평판형 공진형 전자파 흡수체(resonant absorber)와 같은 전자파 흡수체들은 저항 피막(resistive sheet), 유전체 스페이서(spacer), 금속 도체 접지면으로 이루어져 구성이 간단하고 제작이 쉬우며 흡수 성능 조정이 용이하나, 금속도체 접지면으로부터 유전체 스페이서의 두께가 적어도 λ/4 이상이어야 하는 단점이 있다.

따라서, 제조 과정이 간단하며, 흡수 주파수 대역 및 흡수 특성 조절이 용이하고, 두께를 조절하여 만들 수 있는 전자파 흡수체가 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전자파 저지대의 구조와 저항성 재질을 이용하여, 제조 과정이 간단하고, 파라미터의 조절을 통해 흡수 주파수 대역 및 흡수 특성 조절이 용이한 두께를 조절할 수 있는 전자파 흡수체를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 전자파 흡수체는 금속 도체층으로 형성된 접지층과 상기 접지층 상에 형성된 유전체층, 상기 유전체층 상에 형성된 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴을 포함하는 둘 이상의 단위셀이 주기적으로 배열되어 있다.

바람직하게는, 단위셀 패턴은 정사각형에서 각 변 중앙이 직사각형 모양으로 패인 형태이고, 단위셀 패턴의 중앙에 위치하는 상기 기본 패치와 일정한 각도에 의해 상기 기본 패치의 상, 하, 좌, 우 각 중앙에 일정 간격을 두고 상기 기본 패치와 맞물려 배치된 반 직교다이폴 패치를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 길이를 결정하는 구조 파라미터, 상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격, 상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이, 상기 유전체의 재료 특성, 상기 단위셀 패턴의 표면 저항 값을 조정하여 전자파 흡수체의 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 기본 패치는 중앙에 제 1슬롯을 포함한다.

바람직하게는, 상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 길이를 결정하는 구조 파라미터, 상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격, 상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이, 상기 유전체의 재료 특성, 상기 단위셀 패턴의 표면 저항 값 및 상기 제 1슬롯의 크기를 조정하여 전자파 흡수체의 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1슬롯의 각 모서리에 길이가 일정한 정사각형 구조를 갖는 제 2슬롯을 포함한다.

바람직하게는, 상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 길이를 결정하는 구조 파라미터, 상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격, 상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이, 상기 유전체의 재료 특성, 상기 단위셀 패턴의 표면 저항 값, 상기 제 1슬롯의 크기 및 상기 제 2슬롯의 한 변의 길이를 조정하여 전자파 흡수체의 공진 주파수, 대역폭을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 반 직교다이폴 패치는 제 3슬롯을 포함한다.

바람직하게는, 상기 제 3슬롯은 반 직교 다이폴의 형태를 갖는다.

바람직하게는, 상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 길이를 결정하는 구조 파라미터, 상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격, 상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이, 상기 유전체의 재료 특성, 상기 단위셀 패턴의 표면 저항, 제 1슬롯의 크기, 상기 제 2슬롯의 한 변의 길이 및 상기 제 3슬롯의 한 변의 길이를 조정하여 전자파 흡수체의 공진 주파수, 대역폭을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 반 직교다이폴 패치와 상기 기본형 패치가 각각 다른 표면 저항 값을 갖는다.

바람직하게는, 주기적으로 배열된 서로 인접한 상기 단위셀의 상기 단위셀 패턴들이 서로 다른 표면 저항 값을 갖는다.

바람직하게는, 상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 길이를 결정하는 상기 구조 파라미터는 상기 단위셀 패턴의 한 변의 길이, 상기 반 직교 다이폴 패치가 상기 단위셀 패턴에 맞닿아 있는 변의 길이, 상기 반 직교 다이폴 패치에서 상기 기본 패치와 맞물려 있는 부분 중 상기 기본 패치와 평행한 방향인 변의 길이, 상기 기본 패치의 정사각형의 한 변의 길이, 상기 단위셀 패턴의 두께 및 상기 반 직교 다이폴 패치에서 상기 단위셀 패턴의 한 변으로부터 수직한 높이를 포함한다.

본 발명에 따르면, 금속 도체층으로 형성된 접지층과 접지층 상에 형성된 유전체층, 그리고 유전체층 상에 형성된 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴을 포함하는 둘 이상의 단위셀이 주기적으로 배열되어 있는 전자파 흡수체를 이용함으로써, 성능 예측이 가능하며 일반적인 전자파 흡수체에 비해 제조 과정이 간단하며, 파라미터의 조절을 통해 흡수 주파수 대역 및 흡수 특성 조절이 용이하고, 기존 평판형 공진형 전자파 흡수체에 비해 두께를 조절할 수 있는 효과 및 소형화가 가능 한 효과가 있다.

본 발명은 전자파 저지대의 구조와 저항성 재질을 이용하여, 제조 과정이 간단하며, 파라미터의 조절을 통해 흡수 주파수 대역 및 흡수 특성 조절이 용이하며, 두께를 조절할 수 있는 및 소형화가 가능한 효과 전자파 흡수체를 제시한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 의한 저항성 재질을 이용한 전자파 흡수체의 일 실시예의 정면도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 전자파 흡수체는 금속 도체 접지면(115)과 그 위에 형성된 유전체 층(110), 그리고 유전체 층 위에 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴(105)으로 이루어진 저항성 전자파 저지대 단위셀(100)이 주기적으로 배열하여 만들어진다.

유전체(110) 및 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴(105)은 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective surface)에 손실(loss)을 더한 구조로서 원하는 주파수에서 입사파를 부분 반사 그리고 부분 투과시키고 유전체(110) 내의 위상(phase)을 조절하는 역할을 한다. 또한, 금속 도체 접지면(115)은 이러한 저항성 재질의 단위셀 패턴(105)에 의해 부분 투과한 전자파를 전반사시키는 역할을 한다. 결국, 전체적으로는 유전체 내 위상조정을 통하여 반사된 전자파들을 서로 상쇄시킴으로써 전자파 흡수체로서 동작하게 된다.

금속 도체 접지면으로부터 단위셀 패턴까지의 높이(135;h)와 유전체 특성(140; ε_г, μ_г) 및 단위셀 패턴(105)의 두께(130;t)는 흡수 성능에 대한 파라미터로써 작용하여, 전자파의 흡수 대역 및 성능을 조절할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 일 실시예의 평면도를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴(105) 구조는 유전체(110)상에, 정사각형에서 각 변 중앙이 직사각형 모양으로 패인 형태이고, 단위셀 패턴의 중앙에 위치하는 기본 패치(205)와 일정한 각도에 의해 기본 패치(205)의 상, 하, 좌, 우 각 중앙에 일정 간격을 두고 상기 기본 패치와 맞물려 배치된 반 직교다이폴 패치(210)를 포함한다.

도 3은 도 2에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 나타낸 그림이다. 도 3을 참조하면, 단위셀 패턴의 한 변의 길이(305;a), 반 직교 다이폴 패치가 단위셀 패턴에 맞닿아 있는 변의 길이(310;b), 반 직교 다이폴 패치에서 기본 패치와 맞물려 있는 부분 중 기본 패치와 평행한 방향인 변의 길이(315;c), 기본 패치의 정사각형의 한 변의 길이(320;d), 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격(325;e), 반 직교 다이폴 패치에서 단위셀 패턴의 한 변으로부터 수직한 높이(330;k), 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 이웃한 한 변의 중심을 이은선과 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 대향하는 한 변의 중심을 이은선이 이루는 일정한 각도(335; θ)는 전자파 흡수체의 파라미터로써 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 조절하는 작용을 한다.

도 4는 본 발명에 의한 일 실시예의 전자파 흡수 대역과 흡수 성능을 나타낸 그림이다. 도4를 참조하면, 도 3의 파라미터 값을 단위셀 패턴의 표면 저항(Rs)은 40 Ohm/sq를 갖고, 파라미터 a=30 mm, b=15 mm, c=5 mm, d=23 mm, e=1 mm, h=5 mm, k=7.5 mm, t=0.001 mm, θ =45°, ε_г=1, μ_г=1의 값을 갖도록 할 때, 도 2의 단위셀 패턴 구조를 갖는 전자파 흡수체에 입사되는 전자파의 주파수 대역에 따른 반사율(400)을 도시한 것이다. 이 때, 반사율(Reflectivity)은 아래와 같이 정의되며,

R(dB)=20 × log(r_DUT/r_G)

여기서 R은 반사율, r_DUT는 전자파 흡수체의 반사계수, r_G는 금속 도체 표면의 반사계수를 나타낸다. 본 발명에서는 흡수대역을 -10dB를 기준으로 결정한다. -10dB 기준선(405)이하의 반사율을 갖는 주파수 대역은 5.1GHz(410)부터 7.2 GHz(415)까지므로, 일 실시예의 주파수 대역은 5.1GHz에서 7.2GHz이다.

도 5는 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴(500) 구조는 유전체(110)상에, 정사각형에서 각 변 중앙이 직사각형 모양으로 패인 형태이고, 단위셀 패턴의 중앙에 위치하는 기본 패치(505)와 일정한 각도에 의해 기본 패치(505)의 상, 하, 좌, 우 각 중앙에 일정 간격을 두고 상기 기본 패치와 맞물려 배치된 반 직교다이폴 패치(210) 및 기본 패치 중앙에 위치한 제 1슬 롯(510)을 포함한다.

제 1슬롯(510)은 그 크기를 조정함에 따라 전자파 흡수체의 대역폭과 흡수 성능을 조절하는 작용을 한다.

도 6은 도 5에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 나타낸 그림이다. 도 6을 참조하면, 단위셀 패턴의 한 변의 길이(605;a), 반 직교 다이폴 패치가 단위셀 패턴에 맞닿아 있는 변의 길이(610;b), 반 직교 다이폴 패치에서 기본 패치와 맞물려 있는 부분 중 기본 패치와 평행한 방향인 변의 길이(615;c), 기본 패치의 정사각형의 한 변의 길이(620;d), 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격(625;e), 반 직교 다이폴 패치에서 단위셀 패턴의 한 변으로부터 수직한 높이(630;k), 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 이웃한 한 변의 중심을 이은선과 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 대향하는 한 변의 중심을 이은선이 이루는 일정한 각도(635; θ) 및 제 1슬롯의 크기(640;f)는 전자파 흡수체의 파라미터로써 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 조절하는 작용을 한다.

도 7은 도 5의 구조를 갖는 전자파 흡수체의 도 6의 파라미터의 값에 따른 전자파 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 나타내는 그림이다. 도 7을 참조하면, 두 곡선(700,705)은 모두 파라미터 값 Rs=40 Ohm/sq, a=30 mm, b=15 mm, c=5 mm, d=23 mm, e=1 mm, h=5 mm, k=7.5 mm, t=0.001 mm, θ =45°, ε_г=1, μ_г=1 의 값을 가지나, 곡선(700)은 제 1슬롯의 크기, f가 7 mm인 경우이며, 곡선(705)은 제 1슬롯의 크기, f가 10 mm인 경우이다. 점선(710)은 흡수대역을 결정하는 기준선이다. f=7 mm인 곡선(700)은 대역폭이 5.1GHz(715)에서 7.6GHz(720)까지이고, f=10 mm인 곡선(705)은 대역폭이 5.1GHz(715)에서 11.2GHz(725)이다. slot1의 구비에 의해 반사율(R)의 대역폭과 흡수 레벨이 증가하였고, slot1의 크기 조절에 의해 흡수 성능이 쉽게 조절될 수 있음을 보여주고, 공진주파수에서의 흡수성능은 곡선(705)이 곡선(700)보다 더 우수함을 보여준다.

도 8은 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 다른 실시예의 평면도를 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴(800) 구조는 유전체(110)상에, 정사각형에서 각 변 중앙이 직사각형 모양으로 패인 형태이고, 단위셀 패턴의 중앙에 위치하는 기본 패치(805)와 일정한 각도에 의해 기본 패치(805)의 상, 하, 좌, 우 각 중앙에 일정 간격을 두고 상기 기본 패치와 맞물려 배치된 반 직교다이폴 패치(210), 기본 패치 중앙에 위치한 제 1슬롯(810) 및 제 1슬롯의 각 모서리에 길이가 일정한 정사각형 구조를 갖는 제 2슬롯(815)을 포함한다.

제 2슬롯(815)은 제 1슬롯(810)과 함께 그 크기를 조절하여 전자파 흡수체의 대역폭 및 흡수 성능을 조절하는 작용을 한다.

도 9는 도 8에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하면, 단위셀 패턴의 한 변의 길이(905;a), 반 직교 다이폴 패치가 단위셀 패턴에 맞닿아 있는 변의 길이(910;b), 반 직교 다이폴 패치에서 기본 패치와 맞물려 있는 부분 중 기본 패치와 평행한 방향인 변의 길이(915;c), 기본 패치의 정사각형의 한 변의 길이(920;d), 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격(925;e), 반 직교 다이폴 패치에서 단위셀 패턴의 한 변으로부터 수직한 높이(930;k), 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 이웃한 한 변의 중심을 이은선과 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 대향하는 한 변의 중심을 이은선이 이루는 일정한 각도(935; θ), 제 1 슬롯(970)의 크기(940;f) 및 제 2 슬롯(980)의 한 변의 길이(945;w)는 전자파 흡수체의 파라미터로써 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 조절하는 작용을 한다.

도 10은 도 8의 구조를 갖는 전자파 흡수체의 흡수 성능 및 대역폭을 나타낸 도면이다. 기준선(1010) 아래로 내려온 곡선(1005) 부분이 5.6GHz(1015)에서 11.6GHz(1020)로 흡수체의 대역폭이 변화한 것을 알 수 있다.

도 11은 도 8의 구조를 갖는 전자파 흡수체의 도 9의 파라미터의 값에 따른 전자파 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 나타내는 그림이다. 세 곡선(1100, 1105, 1110)은 모두 파라미터 값 Rs=40 Ohm/sq, a=30 mm, b=15 mm, c=5 mm, d=23 mm, e=1 mm, h=5 mm, k=7.5 mm, t=0.001 mm, θ=45°, ε_г=1, μ_г=1, f= 10mm의 값을 가지나, 곡선(1100)은 제 2 슬롯의 크기, w가 2.5 mm인 경우이며, 곡선(1105)은 제 2 슬롯의 크기, w가 3.5 mm인 경우이며, 곡선(1110)은 제 2 슬롯의 크기, w가 6.5 mm인 경우이다. 점선(1115)은 흡수 대역폭을 결정하는 기준선이다. w값에 따라 대역폭과 공진 주파수에서의 흡수 성능이 달라지는 것을 나타낸다.

도 12는 도 8의 구조를 갖는 전자파 흡수체의 도 9의 파라미터의 값에 따른 전자파 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 나타내는 그림이다. 다섯 곡선(1200, 1205, 1210, 1215, 1220)은 모두 파라미터 값 a=30 mm, b=15 mm, c=5 mm, d=23 mm, e=1 mm, h=5 mm, k=7.5 mm, t=0.001 mm, θ =45°, ε_г=1, μ_г=1, f= 10 mm, w=2.5 mm의 값을 갖으나, 곡선(1200)은 표면 저항, Rs=40 Ohm/sq, 인 경우이며, 곡선(1205)은 표면 저항, Rs=60 Ohm/sq 인 경우, 곡선(1210)은 표면 저항, Rs=80 Ohm/sq, 곡선(1215)은 표면 저항, Rs=150 Ohm/sq 인 경우, 곡선(1220)은 표면 저항, Rs=377 Ohm/sq 인 경우이다. 점선(1225)은 흡수 대역폭을 결정하는 기준선이다. Rs값에 따라 대역폭과 공진 주파수에서의 흡수 성능이 개선된 것을 보여준다.

도 13은 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 다른 실시예의 평면도를 도시한 것이다. 도 13을 참조하면, 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴(1300) 구조는 유전체(110) 상에, 정사각형에서 각 변 중앙이 직사각형 모양으로 패인 형태이고, 단위셀 패턴의 중앙에 위치하는 기본 패치(805)와 일정한 각도에 의해 기본 패치(805)의 상, 하, 좌, 우 각 중앙에 일정 간격을 두고 상기 기본 패치와 맞물려 배치된 반 직교다이폴 패치(1305), 기본 패치 중앙에 위치한 제 1 슬롯(1310), 제 1 슬롯의 각 모서리에 길이가 일정한 정사각형 구조를 갖는 제 2 슬롯(1315) 및 반 직교다이폴 패치(1305)에 위치하는 임의의 형태를 갖는 제 3 슬롯(1320)을 포함한다.

제 3 슬롯은 제 1 슬롯, 제 2 슬롯과 함께 크기를 조정하여 전자파 흡수체의 대역폭과 흡수 성능을 조절하는 작용을 한다.

도 14는 도 13에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 나타낸 그림이다. 도 14를 참조하면, 단위셀 패턴의 한 변의 길이(1405;a), 반 직교 다이폴 패치가 단위셀 패턴에 맞닿아 있는 변의 길이(1410;b), 반 직교 다이폴 패치에서 기본 패치와 맞물려 있는 부분 중 기본 패치와 평행한 방향인 변의 길이(1415;c), 기본 패치의 정사각형의 한 변의 길이(1420;d), 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격(1425;e), 반 직교 다이폴 패치에서 단위셀 패턴의 한 변으로부터 수직한 높이(1430;k), 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 이웃한 한 변의 중심을 이은선과 반 직교다이폴 패치에서 단위셀 패턴과 맞닿아 있는 변의 중심과 대향하는 한 변의 중심을 이은선이 이루는 일정한 각도(1435; θ), 제 1 슬롯(1470)의 크기(1440;f), 제 2 슬롯(1480)의 한 변의 길이(1445;w) 및 제 3 슬롯(1490)의 크기(1450;x)는 전자파 흡수체의 파라미터로써 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 조절하는 작용을 한다.

도 15는 도 13의 구조를 갖는 전자파 흡수체의 도 14의 파라미터의 값에 따른 전자파 흡수 대역폭 및 흡수 성능을 나타내는 그림이다. 다섯 곡선(1500, 1505, 1510, 1515, 1520)은 모두 파라미터 값 a=30 mm, b=15 mm, c=5 mm, d=23 mm, e=1 mm, h=5 mm, k=7.5 mm, t=0.001 mm, θ =45°, ε_г=1, μ_г=1, f=10 mm, w=2.5 mm, Rs=40 Ohm/sq의 값을 가지나, 곡선(1500)은 제 3 슬롯의 크기, x=2 mm인 경우이며, 곡선(1505)은 제 3 슬롯의 크기, x=3 mm인 경우, 곡선(1510)은 제 3 슬롯의 크기, x=4 mm, 곡선(1515)은 제 3 슬롯의 크기, x=5 mm인 경우, 곡선(1520)은 제 3 슬롯 의 크기, x=6 mm인 경우이다. 점선(1525)은 흡수 대역폭을 결정하는 기준선이다. 제 3 슬롯의 크기 x값에 따라 대역폭과 공진 주파수에서의 흡수 성능이 개선된 것을 보여준다.

도 16은 도 8의 구조에서 기본 패치와 반 직교다이폴 패치의 표면 저항을 다르게 한 경우 기본 패치의 표면 저항 변화에 따른 반사율을 나타낸다. 반 직교 다이폴 패치의 표면 저항을 Rs1, 제 1슬롯을 갖는 기본 패치의 표면 저항을 Rs2라 할때, 다섯 곡선(1600, 1605, 1610, 1615, 1620)은 모두 파라미터 값 a=30 mm, b=15 mm, c=5 mm, d=23 mm, e=1 mm, h=5 mm, k=7.5 mm, t=0.001mm, θ =45°, ε_г=1, μ_г=1, f= 10mm, w=2.5mm, Rs=40 Ohm/sq의 값을 가지나, 곡선(1600)은 기본 패치의 표면 저항, Rs2=10 Ohm/sq인 경우이며, 곡선(1605)은 기본 패치의 표면 저항, Rs2=40 Ohm/sq인 경우, 곡선(1610)은 기본 패치의 표면 저항, Rs2=100 Ohm/sq, 곡선(1615)은 기본 패치의 표면 저항, Rs2= 150 Ohm/sq 인 경우, 곡선(1620)은 기본 패치의 표면 저항, Rs2=377 Ohm/sq 인 경우이다.

점선(1625)은 흡수 대역폭을 결정하는 기준선이다. 본 구조에 의해 흡수대역은 광대역화 되었고 기본 패치의 표면 저항에 따라 대역폭과 공진 주파수를 조절할 수 있음을 알 수 있다.

도 17은 도 8의 단위셀 패턴 구조를 기본으로 하여 서로 인접한 단위셀 패턴이 다른 표면 저항을 갖도록 단위셀 패턴을 인접하도록 배열한 구조의 일 실시예이다. 도 17의 실시예는, Rs1의 표면 저항을 갖는 단위셀 패턴(1700)과 Rs2의 표면 저항을 갖는 단위셀 패턴(1705)이 주기적으로 배열되어 있다. 즉, Rs1의 표면 저항을 갖는 단위셀 패턴(1700)의 변에 인접한 곳에는 Rs2의 표면 저항을 갖는 단위셀 패턴(1705)과 단위셀 패턴(1715)이 위치하고, Rs2의 표면 저항을 갖는 단위셀 패턴(1705)의 변에 인접한 곳에는 Rs1의 표면 저항을 갖는 단위셀 패턴(1700), 단위셀 패턴(1710)과 단위셀 패턴(1720)이 위치한다.

이러한 방식으로 원하는 개수만큼 배열된 패턴 구조를 특징으로 하여 도 16과 같이 흡수 대역 향상 효과를 얻을 수 있고, 본 구조의 표면 저항 값을 조정함에 따라 대역폭과 흡수 성능을 조절하는 것이 가능하다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 저항성 재질을 이용한 전자파 흡수체의 일 실시예의 정면도를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 일 실시예의 평면도를 도시한 것이다.

도 3은 도 2에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 도 2의 단위셀 패턴 구조를 갖는 일 실시예의 전자파 흡수 대역과 흡수 성능을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 6은 도 5에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 도시한 것이다.

도 7은 본 발명에 의한 도 5의 단위셀 패턴 구조를 갖는 일 실시예의 제 1슬롯의 크기에 따른 전자파 흡수 대역과 흡수 성능을 도시한 것이다.

도 8은 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 9는 도 8에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 도시한 것이다.

도 10은 본 발명에 의한 도 8의 단위셀 패턴 구조를 갖는 일 실시예의 전자 파 흡수 대역과 흡수 성능을 도시한 것이다.

도 11은 본 발명에 의한 도 9의 단위셀 패턴 구조를 갖는 일 실시예의 제 2슬롯의 한 변의 길이에 따른 전자파 흡수 대역과 흡수 성능을 도시한 것이다.

도 12는 본 발명에 의한 도 9의 단위셀 패턴 구조를 갖는 일 실시예의 표면 저항에 따른 전자파 흡수 대역과 흡수 성능을 도시한 것이다.

도 13은 본 발명에 의한 전자파 흡수체의 단위셀 패턴 구조의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 14는 도 13에 도시된 단위셀 패턴 구조의 상세 설계 파라미터를 도시한 것이다.

도 15는 본 발명에 의한 도 13의 단위셀 패턴 구조를 갖는 일 실시예의 제 3슬롯의 크기에 따른 전자파 흡수 대역과 흡수 성능을 도시한 것이다.

도 16은 본 발명에 의한 기본 패치와 반 직교 다이폴패치가 다른 표면 저항을 갖는 단위셀 패턴 구조로 이루어진 하이브리드 전자파 흡수체의 기본 패치 표면 저항에 따른 흡수 대역과 흡수 성능을 도시한 것이다.

도 17은 인접한 단위셀과 서로 다른 표면 저항을 갖도록 주기적으로 배열된 전자파 흡수체 단위셀 패턴 구조의 일 실시예를 도시한 것이다.

Claims

삭제
금속 도체층으로 형성된 접지층;

상기 접지층 상에 형성된 유전체층; 및

상기 유전체층 상에 형성된 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴을 포함하고,

상기 단위셀 패턴은

정사각형 형태의 기본 패치와 상기 단위셀 패턴의 각 변의 중앙에 위치한 반 직교 다이폴 패치를 포함하고,

상기 기본 패치는 상기 정사각형의 각 변 중앙에 직사각형 형상의 패임부가 형성되어 있고,

상기 반 직교 다이폴 패치는 상기 기본패치의 패임부와 일정한 간격을 두고 삽입되는 삽입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

전자파 흡수체.
제 2항에 있어서,

상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 특성을 결정하는 구조 파라미터;

상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격;

상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이;

유전체의 특성 값; 및

상기 단위셀 패턴의 표면 저항 값

을 조절하여 상기 전자파 흡수체의 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있는 전자파 흡수체.
금속 도체층으로 형성된 접지층;

상기 접지층 상에 형성된 유전체층; 및

상기 유전체층 상에 형성된 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴을 포함하고,

상기 단위셀 패턴은

정사각형 형태의 기본 패치와 상기 단위셀 패턴의 각 변의 중앙에 위치한 반 직교 다이폴 패치를 포함하고,

상기 기본 패치는 상기 정사각형의 각 변 중앙에 직사각형 형상의 패임부가 형성되어 있고, 상기 기본 패치의 중앙에 사각형 형상의 제1슬롯이 형성되어 있으며,

상기 반 직교 다이폴 패치는 상기 기본패치의 패임부와 일정한 간격을 두고 삽입되는 삽입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

전자파 흡수체.
제 4항에 있어서,

상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 특성을 결정하는 구조 파라미터;

상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격;

상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이;

유전체의 특성 값;

상기 단위셀 패턴의 표면 저항 값; 및

상기 제 1슬롯의 크기

를 조절하여 상기 전자파 흡수체의 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있는 전자파 흡수체.
금속 도체층으로 형성된 접지층;

상기 접지층 상에 형성된 유전체층; 및

상기 유전체층 상에 형성된 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴을 포함하고,

상기 단위셀 패턴은

정사각형 형태의 기본 패치와 상기 단위셀 패턴의 각 변의 중앙에 위치한 반 직교 다이폴 패치를 포함하고,

상기 기본 패치는 상기 정사각형의 각 변 중앙에 직사각형 형상의 패임부가 형성되어 있고, 상기 기본 패치의 중앙에 사각형 형상의 제1슬롯이 형성되어 있으며, 상기 기본패치에 정사각형 구조를 가진 4개의 제2슬롯이 설치되되, 상기 제2슬롯 각각은 상기 제1슬롯의 모서리 부위에 형성되며, 상기 제1슬롯의 모서리와 상기 제2슬롯의 모서리가 한 점을 공유하여 형성되고,

상기 반 직교 다이폴 패치는 상기 기본패치의 패임부와 일정한 간격을 두고 삽입되는 삽입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

전자파 흡수체.
제 6항에 있어서,

상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 특성을 결정하는 구조 파라미터;

상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격;

상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이;

유전체의 특성 값;

상기 단위셀 패턴의 표면 저항 값;

상기 제 1슬롯의 크기; 및

상기 제 2슬롯의 한 변의 길이

를 조절하여 상기 전자파 흡수체의 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있는 전자파 흡수체.
금속 도체층으로 형성된 접지층;

상기 접지층 상에 형성된 유전체층; 및

상기 유전체층 상에 형성된 저항성 재질로 이루어진 단위셀 패턴을 포함하고,

상기 단위셀 패턴은

정사각형 형태의 기본 패치와 상기 단위셀 패턴의 각 변의 중앙에 위치한 반 직교 다이폴 패치를 포함하고,

상기 기본 패치는 상기 정사각형의 각 변 중앙에 직사각형 형상의 패임부가 형성되어 있고, 상기 기본 패치의 중앙에 사각형 형상의 제1슬롯이 형성되어 있으며, 상기 기본패치에 정사각형 구조를 가진 4개의 제2슬롯이 설치되되, 상기 제2슬롯 각각은 상기 제1슬롯의 모서리 부위에 형성되며, 상기 제1슬롯의 모서리와 상기 제2슬롯의 모서리가 한 점을 공유하여 형성되고,

상기 반 직교 다이폴 패치는 상기 기본패치의 패임부와 일정한 간격을 두고 삽입되는 삽입부가 형성되어 있고, 상기 반 직교 다이폴 패치 상에 제3슬롯이 설치되는 것을 특징으로 하는

전자파 흡수체.
제 8항에 있어서,

상기 제 3슬롯은 반 직교 다이폴와 동일한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수체.
제 8항에 있어서,

상기 기본 패치와 상기 반 직교 다이폴 패치의 전기적 특성을 결정하는 구조 파라미터;

상기 기본 패치와 상기 반 직교다이폴 패치의 간격;

상기 금속 도체층으로부터 상기 단위셀 패턴까지의 높이;

유전체의 특성 값;

상기 단위셀 패턴의 표면 저항 값;

상기 제 1슬롯의 크기;

상기 제 2슬롯의 한 변의 길이; 및

상기 제 3슬롯의 크기

를 조절하여 상기 전자파 흡수체의 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있는 전자파 흡수체.
제 2항 또는 제4항 또는 제 6항 또는 제 8항에 있어서,

상기 반 직교다이폴 패치와 상기 기본 패치가 각각 다른 표면 저항 값을 갖는 전자파 흡수체.
제 2항 또는 제 4항 또는 제 6항 또는 제 8항에 있어서,

주기적으로 배열된 서로 인접한 상기 단위셀 패턴들이 서로 다른 표면 저항 값을 갖는 전자파 흡수체.
제 3항 또는 제 5항 또는 제 7항 또는 제 10항에 있어서,

상기 구조 파라미터는

상기 단위셀 패턴의 한 변의 길이;

상기 반 직교 다이폴 패치가 상기 단위셀 패턴에 맞닿아 있는 변의 길이;

상기 반 직교 다이폴 패치에서 상기 기본 패치와 맞물려 있는 부분 중 상기 기본 패치와 평행한 방향인 변의 길이;

상기 기본 패치의 정사각형의 한 변의 길이;

상기 단위셀 패턴의 두께; 및

상기 반 직교 다이폴 패치에서 상기 단위셀 패턴의 한 변으로부터 수직한 높이

를 포함하는 전자파 흡수체.