KR101490515B1 - 위상 지연 셀 및 이를 포함하는 안테나 - Google Patents

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Abstract

위상 지연 셀 및 이를 포함하는 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀은, 평면 형상의 반사판; 상기 반사판과 소정 간격 이격하여 위치하는 기판; 및 상기 기판의 일면에서, ㄴ자 형상 패턴이 십자 모양의 슬롯(Slot)을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되며, 각각의 상기 ㄴ자 형상 패턴의 종단으로부터 소정의 길이를 갖는 스터브가 연장되어 형성되는 위상 지연 회로를 포함한다.

Description

위상 지연 셀 및 이를 포함하는 안테나{PHASE RETARDATION CELL AND ANTENNA INCLUDING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 위상 지연 셀 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포물선형의 반사경 안테나를 평면형으로 구현함에 따라 발생하는 반사파의 위상 차이를 보정할 수 있는 위상 지연 셀 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것이다.
파라볼라 안테나(Parabola Antenna)는 포물선 형상의 반사경을 사용하는 안테나로서, 단면 형상이 포물선을 그리는 반사경을 향하여 방출된 전파가 반사되어 초점에 모이거나 전파가 한쪽 방향으로 수렴되어 강하게 방사되는 원리를 이용한 것이다. 이러한 포물선 형상의 반사경은 가공이 힘들고, 무게와 부피가 크기 때문에 휴대용으로 제작이 어려운 단점이 있다. 따라서, 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 제작한 평면 안테나(Planar Antenna)가 가정용 혹은 위성통신용 등으로 많이 사용되고 있다. 다만, 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우, 방사 소소와 포물선 형상의 반사경과의 거리 및 방사 소스와 평면 형상의 반사판과의 거리가 달라지게 되므로 반사파의 위상 차이가 발생하게 되며, 이에 따라 안테나의 지향성이 떨어지게 되는 문제점이 발생한다.
도 1은 일반적인 파라볼라 안테나의 반사경을 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 파라볼라 안테나의 반사경을 사용했을 때, 8.5GHz 의 주파수에서의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 포물선 형상의 반사경을 사용하는 경우 8.5GHz 에서 안테나 피크 이득(dBi)이 23.7 dBi 으로 지향성이 상당히 높으며, 0°에서 방사됨을 확인할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 제작한 평면 안테나의 반사판을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 평면 형상의 반사판을 사용했을 때, 8.5GHz 의 주파수에서의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 평면 형상의 반사판을 사용하는 경우 8.5GHz 에서 안테나 피크 이득(dBi)이 8.7 dBi 으로 도 1의 포물선 형상의 반사경에 비해 지향성이 크게 떨어지며, 방사되는 전력이 0°가 아닌 34.0°만큼 기울어져서 방사됨을 확인할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이, 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우, 방사 소소와 포물선 형상의 반사경 및 평면 형상의 반사판과의 거리가 달라지게 됨에 따라 반사파의 위상 차이가 발생하기 때문이다.
도 5는 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우 발생하는 반사파의 위상 차이를 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우, 반사판의 중심으로부터 멀어질수록 방사 소소와 포물선 형상의 반사경 및 평면 형상의 반사판과의 거리 차이가 커지게 되며, 이에 따라 반사파의 위상 차이 또한 커지게 된다. 표 1은 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우 발생하는 반사파의 위상 차이를 구체적인 수치로 나타낸 표이다.
반사판 중심으로부터의 거리(mm) 반사파의
위상 차이(°)
0 6.428
18 -40.48
36 -121.732
54 -237.328
72 -387.268
90 -571.552
108 -790.18
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 반사판의 중심에서 약 18mm 떨어진 경우 반사파의 위상 차이는 약 -40°에 불과하지만 반사판의 중심에서 약 90mm 떨어진 경우 반사판의 위상 차이는 약 -571°에 달하는 것을 알 수 있다. 따라서, 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현함에 따라 발생하는 반사파의 위상 차이로 인해 평면 안테나의 지향성은 크게 떨어지게 된다.
이와 같은 문제점을 극복하기 위해 공진 소자의 크기 및 위상값 조정이 가능하고, 제작 및 집적이 용이한 패치 안테나(Patch Antenna)가 사용되고 있지만, 패치 안테나는 상대적으로 좁은 대역폭을 가지기 때문에 공진 소자의 조정 범위에 한계가 있었다.
본 발명의 실시예들은 스터브 길이를 조정함으로써 포물선형의 반사경 안테나를 평면형으로 구현함에 따라 발생하는 반사파의 위상 차이를 보정할 수 있는 위상 지연 셀 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀은, 평면 형상의 반사판; 상기 반사판과 소정 간격 이격하여 위치하는 기판; 및 상기 기판의 일면에서, ㄴ자 형상 패턴이 십자 모양의 슬롯(Slot)을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되며, 각각의 상기 ㄴ자 형상 패턴의 종단으로부터 소정의 길이를 갖는 스터브가 연장되어 형성되는 위상 지연 회로를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는, 평면 형상의 반사판; 상기 반사판과 소정 간격 이격하여 위치하는 기판; 및 상기 기판의 일면에서, ㄴ자 형상 패턴이 십자 모양의 슬롯(Slot)을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되며, 각각의 상기 ㄴ자 형상 패턴의 종단으로부터 소정의 길이를 갖는 스터브가 연장되어 형성되는 복수의 위상 지연 회로를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 의하면 위상 지연 셀의 스터브 길이를 조정함으로써 넓은 범위에서 반사파의 순차적인 위상 변화를 가능하게 할 수 있으며, 이에 따라 반사파의 합성을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의한 위상 지연 회로는 대칭 구조를 가지므로 수직 편파, 수평 편파, 좌선 원편파 및 우선 원편파 모두에 적용이 가능하다.
도 1은 일반적인 파라볼라 안테나의 반사경을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 파라볼라 안테나의 반사경을 사용했을 때, 8.5GHz 의 주파수에서의 방사 패턴을 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 제작한 평면 안테나의 반사판을 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 평면 형상의 반사판을 사용했을 때, 8.5GHz 의 주파수에서의 방사 패턴을 도시한 도면.
도 5는 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우 발생하는 반사파의 위상 차이를 나타낸 그래프.
도 6은 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 회로를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터브의 길이 및 주파수 변화에 따라 변화하는 반사파의 위상을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 회로가 2차 스터브를 형성하는 경우를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 위상 지연 셀을 사용했을 때, 15GHz 에서의 방사 패턴을 나타낸 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀(600)은 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현함에 따라 발생하는 반사파의 위상 차이를 보정하기 위한 셀로, 반사판에서 반사되는 전파의 위상을 지연시킨다. 도 6에 도시된 바와 같이, 위상 지연 셀(600)은 반사판(602), 이격물(604), 기판(606) 및 위상 지연 회로(608)을 포함한다.
반사판(602)은 도체로 이루어지며, 반사체 및 접지로서의 역할을 수행한다. 반사판(602)은 양측이 굴곡되어 있지 않은 평면 형상으로 정방형 또는 원형과 같은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이격물(604)은 반사판(602)과 기판(606)이 소정 간격 이격시키는 물질 또는 구조물이다. 기판(606)은 이격물(604)을 통해 반사판(602)과 소정 간격 이격하여 배치될 수 있으며, 반사판(602)과 기판(606) 사이의 간격은 변화시키고자 하는 반사파의 위상 크기에 따라 달라질 수 있다. 이격물(604)은 반사파의 손실을 최소화시키기 위해 공기 또는 공기와 유사한 유전율을 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이격물(604)은 예를 들어, 허니컴(Honeycomb), 폼(Foam), 지그(Jig) 등이 될 수 있다.
기판(606)은 일면 또는 타면에 위상 지연 회로(608)가 형성되는 판으로서, 반사판(602)과 마찬가지로 정방형 또는 원형과 같은 다양한 형태의 평면 형상으로 구성될 수 있다. 기판(606)은 반사판(602)의 형상과 대응되는 모양을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
위상 지연 회로(608)은 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우 발생하는 반사파의 위상 차이를 보정하는 회로로서, 기판(606)의 일면에 형성될 수 있다. 한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 위상 지연 셀(600)이 정방형 형상의 모양으로 이루어진 경우, 상기 위상 지연 셀(600)의 가로, 세로 길이는 예를 들어, 각각 0.4λ~0.5λ가 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 회로를 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 회로(608)는 ㄴ자 형상 패턴(608-1)이 십자 모양의 슬롯(Slot)을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되는 기본 구조를 갖는다. 상기 슬롯의 두께는 예를 들어, 약 0.1λ~0.2λ가 될 수 있다. 상기 ㄴ자 형상 패턴(608-1)은 십자 모양의 슬롯을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되기 때문에 수직 편파, 수평 편파, 좌선 원편파 및 우선 원편파 모두에 적용될 수 있다.
또한, 위상 지연 회로(608)는 상기 ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단으로부터 소정의 길이를 갖는 스터브(608-2)가 연장되어 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 반사판(602)에서 반사되는 전파의 위상을 지연시키고자 할 때, 상기 스터브(608-2)의 길이를 조정할 수 있다. 이때, 위상 지연 회로(608)에 포함된 각 스터브(608-2) 모두가 소정의 길이를 갖도록 조정하는 것은 물론, 각 스터브(608-2)의 길이를 각각 상이하게 조정할 수도 있다. 즉, ㄴ자 형상 패턴(608-1)이 십자 모양의 슬롯을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되는 기본 구조는 유지하되, 상기 각 ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단에 형성되는 각 스터브(608-2)의 길이를 서로 다르게 조정함으로써 반사파의 위상을 변화시킬 수 있다. 상기와 같은 스터브(608-2) 길이 조정 과정을 통해 넓은 범위에서 반사파의 순차적인 위상 변화를 가능하게 할 수 있으며, 이에 따라 반사파의 합성을 용이하게 할 수 있다. 아울러, 스터브(608-2)의 폭을 조정함으로써 반사파의 위상을 변화시킬 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스터브(608-2)는 ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단과 수직하게 연장되어 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단과 소정 각도를 이루며 연장되어 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터브의 길이 및 주파수 변화에 따라 변화하는 반사파의 위상을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터브(608-2)의 길이가 각각 1mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.5mm 인 경우 주파수 변화에 따른 반사파의 위상 변화를 나타내고 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀(600)은 특정 주파수, 예를 들어 약 8GHz 근방에서 반사파의 위상 변화가 크게 나타난다. 즉, 위상 지연 셀(600)은 특정 주파수 영역에서 자기 도체(Magnetic Conductor)의 특성을 지니는 표면을 지닌 구조, 즉 인공 자기 도체(Artificial Magnetic Conductor : ACM) 구조를 갖는다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면 스터브(608-2)의 길이가 달라짐에 따라 주파수 변화에 따른 반사파의 위상이 변화하며, 상기 위상 변화는 넓은 범위에서 순차적으로 일어남을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀(400)은 기존의 패치 안테나와 비교하여 넓은 위상 변화 대역폭을 가지며, 스터브(608-2) 길이를 조정함으로써 넓은 범위에서 반사파의 순차적인 위상 변화를 가능하게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 회로가 2차 스터브를 형성하는 경우를 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 회로(608)에는 스터브(608-2)가 형성되며, 상기 스터브(608-2)의 길이를 조정함으로써 반사파의 위상을 변화시킬 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 위상 지연 회로(608)는 기판(608)의 타면에 소정의 길이를 가지도록 형성되며, 기판의 비아홀을 통해 스터브(608-2)의 종단과 연결되는 2차 스터브(608-3)를 더 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 2차 스터브(608-3)는 스터브(608-2)와 평행을 이루며 연장되도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 2차 스터브(608-3) 길이를 조정함으로써 좁은 범위에서 순차적인 반사파의 위상 변화를 가능하게 할 수 있다. 이때, 위상 지연 회로(608)에 포함된 각 2차 스터브(608-3) 모두가 소정의 길이를 갖도록 조정하는 것은 물론, 각 2차 스터브(608-3)의 길이를 각각 상이하게 조정할 수도 있다. 상기 2차 스터브(608-3)는 반사파 위상의 미세 튜닝을 위한 것으로, 스터브(608-2)와 비교하여 반사파의 위상을 좀 더 미세하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 동일 주파수에서 스터브(608-2)의 길이를 0.5mm 연장하는 경우 반사파의 위상이 -20°변화된다고 가정하면, 2차 스터브(608-3)의 길이를 0.5mm 연장하는 경우에는 반사파의 위상이 -2°변화될 수 있다. 또한, 스터브(608-2)와 마찬가지로 2차 스터브(608-3)의 폭을 조정함으로써 반사파의 위상을 변화시킬 수도 있다. 상기 2차 스터브(608-3)의 형상은 하나의 실시예에 불과하며, 반사파의 위상을 미세하게 변화시킬 수 있는 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 나타낸 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(1000)는 반사판(602), 이격물(604), 기판(606) 및 복수의 위상 지연 회로를 포함한다. 복수의 위상 지연 회로는 설명의 편의상 제 1 위상 지연 회로(801), 제 2 위상 지연 회로(802) 및 제 3 위상 지연 회로(803)를 가정하여 설명하기로 하며, 위상 지연 회로의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판(602), 이격물(604) 및 기판(606)에 대한 구체적인 내용은 상술한 바와 동일한 바, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 회로는 기판(606)의 일면에서 ㄴ자 형상 패턴(608-1)이 십자 모양의 슬롯을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되며, 각각의 상기 ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단으로부터 소정의 길이를 갖는 스터브(608-2)가 연장되어 형성된다. 이때, 제 1 위상 지연 회로(801), 제 2 위상 지연 회로(802) 및 제 3 위상 지연 회로(803)는 기판(606)의 일면에서 소정 간격 이격하여 배열될 수 있으며, 각 위상 지연 회로의 배열 간격은 예를 들어, 0.5λ~0.8λ가 될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(606)이 원형의 평면 형상으로 이루어진 경우, 제 1 위상 지연 회로(801), 제 2 위상 지연 회로(802) 및 제 3 위상 지연 회로(803) 각각은 반사판(602)의 중심을 기준으로 원형 모양으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 반사판(602)의 중심으로부터 5mm 떨어진 지점에는 제 1 위상 지연 회로(608-1)가 원형 모양으로 배열되고, 반사판(602)의 중심으로부터 7mm 떨어진 지점에는 제 2 위상 지연 회로(608-2)가 원형 모양으로 배열되고, 반사판(602)의 중심으로부터 9mm 떨어진 지점에는 제 3 위상 지연 회로(608-3)가 원형 모양으로 배열될 수 있다.
상기 제 1 위상 지연 회로(801), 제 2 위상 지연 회로(802) 및 제 3 위상 지연 회로(803)에는 각각 서로 다른 길이를 갖는 스터브가 형성될 수 있으며, 상기 스터브의 길이는 반사판(602)에서 반사되는 전파의 지연 위상 크기에 따라 결정된다. 상술한 바와 같이, 포물선 형상의 반사경을 평면 형상의 반사판으로 구현하는 경우, 반사판(602)에서 반사되는 전파의 위상 차이는 반사판(602)의 중심으로부터 멀어질수록 심해지게 된다. 따라서, 반사판(602)의 중심으로부터의 거리가 각각 다른 제 1 위상 지연 회로(801), 제 2 위상 지연 회로(802) 및 제 3 위상 지연 회로(803)는 서로 다른 길이의 스터브를 구비할 수 있다. 예를 들어, 제 1 위상 지연 회로(801)는 ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단으로부터 0.5mm 길이를 갖는 스터브(608-2)가 연장되어 형성되고, 제 2 위상 지연 회로(802)는 ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단으로부터 0.6mm 길이를 갖는 스터브(608-2)가 연장되어 형성되며, 제 3 위상 지연 회로(803)는 ㄴ자 형상 패턴(608-1)의 종단으로부터 0.7mm 길이를 갖는 스터브(608-2)가 연장되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 복수의 위상 지연 회로 중 일부는 상술한 2차 스터브(208-3)을 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의하면 복수의 위상 지연 회로가 기판(606)의 일면에서 소정 간격 이격하여 배열될 수 있으며, 상기 배열 위치에 따라 각 위상 지연 회로의 스터브(608-2)의 길이를 조정함으로써 반사파의 위상 지연을 효과적으로 보정할 수 있다. 다만, 상술한 위상 지연 회로(608)의 배열 방식 및 스터브(608-2)의 길이는 하나의 실시예에 불과하며 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(1000)는 상술한 위상 지연 셀을 적어도 두 개 이상 포함할 수 있으며, 이 경우 각각의 위상 지연 셀은 서로 길이의 스터브를 구비한 위상 지연 회로를 포함할 수 있다. 이때, 각각의 위상 지연 셀은 도 10에 도시된 바와 같이, 원형 모양으로 배열될 수 있으며, 이에 따른 효과는 상술한 바와 동일한 바, 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 위상 지연 셀을 사용했을 때, 15GHz 에서의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 위상 지연 셀을 사용하는 경우 15GHz 에서 안테나 피크 이득(dBi)이 28.0 dBi 으로 지향성이 상당히 높으며, 파라볼라 안테나의 포물선 형상의 반사경을 사용하는 경우와 마찬가지로 0°에서 방사됨을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 셀(600) 및 이를 포함하는 안테나(1000)를 사용하는 경우, 넓은 주파수 대역에서 넓은 범위의 순차적인 위상 변화를 가능하게 함으로써 포물선형의 반사경 안테나를 평면형으로 구현함에 따라 발생하는 반사파의 위상 차이를 보정할 수 있으며, 높은 지향성을 유지할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
600 : 위상 지연 셀 602 : 반사판
604 : 이격물 606 : 기판
608 : 위상 지연 회로 608-1 : ㄴ자 형상 패턴
608-2 : 스터브 608-3 : 2차 스터브
801 : 제 1 위상 지연 회로 802 : 제 2 위상 지연 회로
803 : 제 3 위상 지연 회로 1000 : 안테나

Claims (10)

  1. 평면 형상의 반사판;
    상기 반사판과 소정 간격 이격하여 위치하는 기판;
    상기 기판의 일면에서, ㄴ자 형상 패턴이 십자 모양의 슬롯(Slot)을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되며, 각각의 상기 ㄴ자 형상 패턴의 종단으로부터 소정의 길이를 갖는 스터브가 연장되어 형성되는 위상 지연 회로; 및
    상기 스터브의 종단과 연결되어 상기 기판의 타면에서 소정의 길이를 갖도록 형성되는 2차 스터브를 포함하는, 위상 지연 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스터브의 길이는, 상기 반사판에서 반사되는 전파의 지연 위상 크기에 따라 결정되는, 위상 지연 셀.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사판과 상기 기판이 소정 간격 이격시키는 이격물을 더 포함하는, 위상 지연 셀.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 위상 지연 셀이 적어도 두 개 이상 포함되는, 안테나.
  6. 평면 형상의 반사판;
    상기 반사판과 소정 간격 이격하여 위치하는 기판;
    상기 기판의 일면에서, ㄴ자 형상 패턴이 십자 모양의 슬롯(Slot)을 축으로 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되며, 각각의 상기 ㄴ자 형상 패턴의 종단으로부터 소정의 길이를 갖는 스터브가 연장되어 형성되는 복수의 위상 지연 회로; 및
    상기 스터브의 종단과 연결되어 상기 기판의 타면에서 소정의 길이를 갖도록 형성되는 2차 스터브를 포함하는, 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 위상 지연 회로 각각은, 상기 기판의 일면에서 소정 간격 이격하여 배열되는, 안테나.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 스터브의 길이는, 상기 반사판에서 반사되는 전파의 지연 위상 크기에 따라 결정되는, 안테나.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 반사판과 상기 기판이 소정 간격 이격시키는 이격물을 더 포함하는, 안테나.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102015530B1 (ko) * 2018-09-07 2019-08-28 국방과학연구소 평면형 반사판을 포함하는 모노펄스 안테나
KR102299534B1 (ko) 2020-03-25 2021-09-08 인천대학교 산학협력단 Ｕｈｆ 대역 평면형 반사판과 이를 구비한 ｒｆｉｄ 안테나 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107546491A (zh) * 2017-08-04 2018-01-05 深圳市景程信息科技有限公司 频率选择表面结构
CN108281801A (zh) * 2018-01-12 2018-07-13 西安电子科技大学 一种微带反射阵天线
CN111725613B (zh) * 2019-03-21 2022-04-29 华为技术有限公司 一种天线单元及一种滤波天线阵列

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081234A (en) * 1997-07-11 2000-06-27 California Institute Of Technology Beam scanning reflectarray antenna with circular polarization
KR20130006628A (ko) * 2010-03-19 2013-01-17 탈레스 교차 편파 보상을 갖는 반사체 어레이 안테나 및 이러한 안테나를 생산하는 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4342035A (en) * 1979-07-23 1982-07-27 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Frequency compensating reflector antenna
US5543809A (en) * 1992-03-09 1996-08-06 Martin Marietta Corp. Reflectarray antenna for communication satellite frequency re-use applications
US7994996B2 (en) * 1999-11-18 2011-08-09 TK Holding Inc., Electronics Multi-beam antenna
JP5371633B2 (ja) * 2008-09-30 2013-12-18 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ リフレクトアレイ
TWI420738B (zh) * 2009-03-04 2013-12-21 Ind Tech Res Inst 雙極化天線結構、天線罩及其設計方法
WO2013033591A1 (en) 2011-08-31 2013-03-07 President And Fellows Of Harvard College Amplitude, phase and polarization plate for photonics

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081234A (en) * 1997-07-11 2000-06-27 California Institute Of Technology Beam scanning reflectarray antenna with circular polarization
KR20130006628A (ko) * 2010-03-19 2013-01-17 탈레스 교차 편파 보상을 갖는 반사체 어레이 안테나 및 이러한 안테나를 생산하는 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANG YU et al., "An X-Band Circularly Polarized Reflectarray Using Split Square Ring Elements and the Modified Element Rotation Technique", IEEE *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102015530B1 (ko) * 2018-09-07 2019-08-28 국방과학연구소 평면형 반사판을 포함하는 모노펄스 안테나
KR102299534B1 (ko) 2020-03-25 2021-09-08 인천대학교 산학협력단 Ｕｈｆ 대역 평면형 반사판과 이를 구비한 ｒｆｉｄ 안테나 시스템

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