KR101584774B1 - Phase retardation cell and antenna including the same - Google Patents
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Abstract
위상지연 셀 및 이를 포함하는 안테나가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연 셀은, 반사판; 상기 반사판과 이격되며, 상기 반사판에서 반사되는 신호의 위상을 지연시킬 수 있도록 제 1 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 1 단위 셀; 및 상기 제 1 단위 셀과 이격되며, 상기 반사판에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 향상시킬 수 있도록 제 2 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 2 단위 셀을 포함한다.A phase delay cell and an antenna including the same are provided. A phase delay cell according to an embodiment of the present invention includes: a reflection plate; A first unit cell spaced apart from the reflection plate and symmetrically formed with a first pattern spaced apart from the reflection plate by a predetermined distance so as to delay a phase of a signal reflected from the reflection plate; And a second unit cell spaced apart from the first unit cell and symmetrically formed with a second pattern spaced apart from the first unit cell so as to improve cross-polarization isolation in the reflector.
Description
본 발명의 실시예들은 위상지연 셀 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위성 통신 및 레이더에 사용될 수 있는 안테나에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0002] Embodiments of the present invention relate to a phase delay cell and an antenna including the same, and more particularly, to an antenna that can be used for satellite communication and radar.
최근, 위성 통신 및 레이더에 대한 관심 및 연구가 진행됨에 따라 GHz 대역의 리플렉터 안테나(Reflector Antenna)에 대한 수요가 증가하고 있다. 리플렉터 안테나는 구조가 단순하고 설치가 간단하며 고이득 특성을 가지므로 위성 통신에 적합한 안테나로 알려져 있다. 리플렉터 안테나의 경우 동일 편파(Co-polarization)와 교차 편파(Cross-polarization)의 크기(진폭) 차이가 신호 분석 및 피아 식별에 중요한 영향을 미치는 요소이다. 여기서, 동일 편파는 원하는 편파 성분을 의미하며 교차 편파는 동일 편파 성분과 수직인 원치 않은 편파 성분을 의미한다. 예를 들어, 직선 편파의 경우 수직 편파와 수평 편파가 서로 상대의 교차 편파가 된다.
In recent years, as interest and researches on satellite communication and radar have progressed, demand for a reflector antenna in the GHz band has been increasing. Reflector antennas are known as antennas suitable for satellite communication because of their simple structure, simple installation and high gain characteristics. In the case of a reflector antenna, the difference between the magnitudes of co-polarization and cross-polarization is an important factor in signal analysis and peer identification. Here, the same polarization means a desired polarization component, and the cross polarization means an unwanted polarization component perpendicular to the same polarization component. For example, in the case of linear polarization, the vertical polarization and the horizontal polarization are opposite to each other.
본 발명의 실시예들은 포물선형의 반사경 안테나를 평판형으로 구현함에 따라 발생하는 반사파의 위상 차이를 보정함과 동시에 교차 편파 성능을 개선할 수 있는 위상지연 셀 및 이를 포함하는 안테나를 제공하기 위한 것이다.
Embodiments of the present invention provide a phase delay cell capable of correcting a phase difference of a reflected wave generated by implementing a parabolic reflector antenna in a flat plate shape and improving cross polarization performance and an antenna including the same .
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 반사판; 상기 반사판과 이격되며, 상기 반사판에서 반사되는 신호의 위상을 지연시킬 수 있도록 제 1 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 1 단위 셀; 및 상기 제 1 단위 셀과 이격되며, 상기 반사판에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 향상시킬 수 있도록 제 2 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 2 단위 셀을 포함하는, 위상지연 셀이 제공된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, A first unit cell spaced apart from the reflection plate and symmetrically formed with a first pattern spaced apart from the reflection plate by a predetermined distance so as to delay a phase of a signal reflected from the reflection plate; And a second unit cell spaced apart from the first unit cell and symmetrically formed with a second pattern spaced apart from the first unit cell by a predetermined distance so as to improve cross-polarization isolation in the reflection plate, Cell is provided.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 일단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 1 스터브를 포함할 수 있다.The first unit cell may include a first stub extending from one end of the first pattern to have a predetermined length.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 2 스터브를 더 포함할 수 있다.The first unit cell may further include a second stub extending from the other end of the first pattern to have a predetermined length.
상기 제 1 패턴은, ㄴ자 형상으로 이루어질 수 있다.The first pattern may be formed in a cubic shape.
상기 제 2 단위 셀은, 상기 제 2 패턴의 일단 및 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 3 스터브를 포함할 수 있다.The second unit cell may include a third stub extending from one end and the other end of the second pattern to have a predetermined length.
상기 제 2 패턴은, 일자 형상으로 이루어질 수 있다.The second pattern may have a linear shape.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상술한 위상지연 셀을 적어도 두 개 이상 포함하는 안테나가 제공된다.According to another exemplary embodiment of the present invention, there is provided an antenna including at least two phase delay cells as described above.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 반사판; 상기 반사판과 이격되며, 상기 반사판에서 반사되는 신호의 위상을 지연시킬 수 있도록 제 1 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 1 단위 셀을 적어도 두 개 이상 포함하는 제 1 기판; 및 상기 제 1 기판과 이격되며, 상기 반사판에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 향상시킬 수 있도록 제 2 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 2 단위 셀을 적어도 두 개 이상 포함하는 제 2 기판을 포함하는, 안테나가 제공된다.According to another exemplary embodiment of the present invention, A first substrate including at least two first unit cells spaced apart from the reflection plate and symmetrically formed with a first pattern spaced apart from each other by a predetermined distance so as to delay a phase of a signal reflected by the reflection plate; And at least two second unit cells spaced apart from the first substrate and symmetrically formed with a second pattern spaced apart from each other by a predetermined distance so as to improve cross-polarization isolation in the reflector An antenna is provided, comprising a second substrate.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 일단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 1 스터브를 포함할 수 있다.The first unit cell may include a first stub extending from one end of the first pattern to have a predetermined length.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 2 스터브를 더 포함할 수 있다.The first unit cell may further include a second stub extending from the other end of the first pattern to have a predetermined length.
상기 제 1 패턴은, ㄴ자 형상으로 이루어질 수 있다.The first pattern may be formed in a cubic shape.
상기 제 2 단위 셀은, 상기 제 2 패턴의 일단 및 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 3 스터브를 포함할 수 있다.The second unit cell may include a third stub extending from one end and the other end of the second pattern to have a predetermined length.
상기 제 2 패턴은, 일자 형상으로 이루어질 수 있다.
The second pattern may have a linear shape.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제 1 단위 셀을 통해 넓은 범위에서 반사파의 순차적인 위상 변화를 가능하게 할 수 있으며, 이에 따라 반사파의 합성을 용이하게 할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to sequentially change the phase of the reflected wave over a wide range through the first unit cell, thereby facilitating the synthesis of the reflected waves.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제 2 단위 셀을 통해 반사판에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 향상시킬 수 있다.
In addition, according to the embodiments of the present invention, cross-polarization isolation in the reflector can be improved through the second unit cell.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연 셀을 나타낸 도면
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연 셀의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 단위 셀에 형성되는 패턴을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 스터브, 제 2 스터브의 길이 및 주파수 변화에 따라 변화하는 반사파의 위상을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 단위 셀에 형성되는 패턴을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 단위 셀에 의해 반사판에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)가 향상되는 효과를 설명하기 위한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 나타낸 도면1 is a diagram illustrating a phase delay cell according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded perspective view of a phase delay cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a pattern formed in a first unit cell according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph showing the phases of reflected waves varying according to the length and frequency of the first and second stubs according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a pattern formed in a second unit cell according to an embodiment of the present invention;
6 is a view for explaining an effect of improving cross-polarization isolation in a reflector by a second unit cell according to an embodiment of the present invention;
7 is a view illustrating an antenna according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is an exemplary embodiment only and the present invention is not limited thereto.
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.In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
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.
The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely a means for efficiently describing the technical idea of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연 셀(100)을 나타낸 도면이며, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연 셀(100)의 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연 셀(100)은 반사판(102), 제 1 이격물(104-1), 제 2 이격물(104-2), 제 1 단위 셀(106-1), 제 2 단위 셀(106-2) 및 패턴(108, 110)을 포함한다. FIG. 1 is a view showing a
반사판(102)은 도체로 이루어지며, 반사체 및 접지로서의 역할을 수행한다. 반사판(102)은 양측이 굴곡되어 있지 않은 평판 형상으로 정방형 또는 원형과 같은 다양한 형태로 구성될 수 있다. The
이격물(104)은 반사판(102), 제 1 단위 셀(106-1) 및 제 2 단위 셀(106-2) 사이의 간격을 이격시키는 구조물이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위상지연 셀(100)은 복수 개의 단위 셀(106-1, 106-2)이 적층된 형태로 이루어지며, 이격물(104)은 복수 개의 단위 셀(106-1, 106-2) 사이의 간격을 이격시킨다. 제 1 단위 셀(106-1)은 제 1 이격물(104-1)을 통해 반사판(102)과 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 반사판(102)과 제 1 단위 셀(106-1) 사이의 간격은 예를 들어, 변화시키고자 하는 반사파의 위상 크기 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 제 2 단위 셀(110)은 제 2 이격물(104-2)을 통해 반사판(102) 및 제 1 단위 셀(106-1)과 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이격물(104-1, 104-2)은 반사파의 손실을 최소화시키기 위해 공기 또는 공기와 유사한 유전율을 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이격물(104-1, 104-2)은 예를 들어, 허니컴(Honeycomb), 폼(Foam), 지그(Jig) 등이 될 수 있다. The
단위 셀(106-1, 106-2)은 패턴(108 또는 110)이 형성되는 판으로서, 예를 들어 기판일 수 있다. 단위 셀(106-1, 106-2)은 반사판(102)과 마찬가지로 정방형 또는 원형과 같은 다양한 형태의 평판 형상으로 이루어질 수 있다. 단위 셀(106-1, 106-2)은 반사판(102)의 형상과 대응되는 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 단위 셀(106-1)과 제 2 단위 셀(106-2)은 제 2 이격물(104-2)을 통해 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.The unit cells 106-1 and 106-2 are plates on which the
제 1 단위 셀(106-1)은 반사판(102)에서 반사되는 신호의 위상을 지연시킬 수 있도록 패턴(108)이 소정 간격 이격되어 대칭 형성된다. 리플렉터 안테나의 경우 일반적으로 포물선 형상의 반사경을 사용하지만 이러한 포물선 형상의 반사경은 가공이 힘들고, 무게와 부피가 크기 때문에 휴대용으로 제작이 어려운 단점이 있다. 최근, 포물선 형상의 반사경을 평판 형상의 반사판으로 제작한 평판 안테나가 가정용 혹은 위성통신용 등으로 많이 사용되고 있지만, 포물선 형상의 반사경을 평판 형상의 반사판으로 구현하는 경우 방사 소스와 포물선 형상의 반사경과의 거리 및 방사 소스와 평판 형상의 반사판과의 거리가 달라지게 되므로 반사파의 위상 차이가 발생하게 되며, 이에 따라 안테나의 지향성이 떨어지게 되는 문제점이 발생한다. 반사판의 중심으로부터 멀어질수록 방사 소스와 포물선 형상의 반사경 및 평판 형상의 반사판과의 거리 차이가 커지게 되며, 반사파의 위상 차이 또한 커지게 된다. 표 1은 포물선 형상의 반사경을 평판 형상의 반사판으로 구현하는 경우 발생하는 반사파의 위상 차이를 구체적인 수치로 나타낸 표이다. The first unit cells 106-1 are symmetrically formed with the
위상 차이(°)Reflex
Phase difference (°)
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. 이에 따라, 본 발명의 실시예들은 제 1 단위 셀(106-1)을 통해, 포물선 형상의 반사경을 평판 형상의 반사판으로 구현하는 경우 발생하는 반사파의 위상 차이를 보정하였다.As shown in Table 1, when the distance from the center of the reflector is about 18 mm, the phase difference of the reflected wave is only about -40 °. However, when the reflector is about 90 mm away from the center of the reflector, the phase difference of the reflector reaches about -571 ° have. Accordingly, the embodiments of the present invention correct the phase difference of the reflected wave generated when the parabolic reflector is implemented as a plate-like reflector through the first unit cell 106-1.
위상지연 셀(100)이 정방형 형상의 형상으로 이루어진 경우, 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)의 가로, 세로 길이는 예를 들어, 각각 0.4λ~0.5λ가 될 수 있다. 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)의 상세 구성에 대해서는 도 3을 참조하여 구체적으로 후술하기로 한다.When the
제 2 단위 셀(106-2)은 반사판(102)에서의 교차 편파 분리도를 향상시킬 수 있도록 패턴(110)이 소정 간격 이격되어 대칭록 형성된다. 리플렉터 안테나의 경우 동일 편파(Co-polarization)와 교차 편파(Cross-polarization)의 크기(진폭) 차이가 신호 분석 및 피아 식별에 중요한 영향을 미치는 요소이며, 원하는 편파를 구분(또는 구별)해내는 것이 중요하다. 예를 들어, 수직 편파와 수평 편파의 진폭 차이가 클수록 레이더의 인식 범위가 넓어져 탐지 거리가 늘어나게 된다. 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)란 동일한 주파수에서 동일한 전력과 직교 편파로 전송되는 2개의 전파에서, 주어진 수신기에서의 교차 편파 전력에 대한 같은 수신기에서의 정 편파 전력의 비를 의미한다. 예를 들어, 교차 편파 분리도가 높을수록 수직 편파와 수평 편파를 용이하게 분리해 낼 수 있음을 의미한다. 종래 혼 안테나의 성능에 의존하여 교차 편파 성능을 개선하는 방식에서 벗어나 본 발명의 실시예들은 혼 안테나의 성능에 관계없이 반사판(102)에서의 교차 편파 분리도를 향상시키기 위한 제 2 단위 셀(106-2)을 통해 서로 다른 편파를 갖는 신호를 용이하게 분리할 수 있도록 하였다. The second unit cells 106-2 are symmetrically formed with the
제 2 단위 셀(106-2)에 형성되는 패턴(110)의 가로, 세로 길이는 예를 들어, 각각 0.4λ~0.5λ가 될 수 있다. 제 2 단위 셀(106-2)에 형성되는 패턴(110)의 상세 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 구체적으로 후술하기로 한다.
The horizontal and vertical lengths of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)은 제 1 패턴(302)이 소정 간격 이격되어 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되는 기본 구조를 갖는다. 여기서, 제 1 패턴(302)은 예를 들어, ㄴ자 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 이격 간격은 예를 들어, 약 0.1λ~0.2λ가 될 수 있다.3 is a view showing a
또한, 제 1 패턴(302)의 일단으로부터 제 1 스터브(304)가 소정의 길이를 갖도록 연장 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 반사판(102)에서 반사되는 신호의 위상을 지연시키기 위해 제 1 스터브(304)의 길이를 조정할 수 있다. 이때, 패턴(108)에 포함된 각 제 1 스터브(304) 모두가 동일한 길이를 갖도록 조정하는 것은 물론, 각 제 1 스터브(304)의 길이를 각각 상이하게 조정할 수도 있다. 즉, 제 1 패턴(302)이 소정 간격 이격되어 상하 및 좌우로 대칭되도록 형성되는 기본 구조는 유지하되, 각 제 1 패턴(302)의 일단에 형성되는 각 제 1 스터브(304)의 길이를 서로 다르게 조정함으로써 반사파의 위상을 변화시킬 수 있다. 이와 같은 제 1 스터브(304) 길이 조정 과정을 통해 넓은 범위에서 반사파의 순차적인 위상 변화를 가능하게 할 수 있으며, 이에 따라 반사파의 합성을 용이하게 할 수 있다. 아울러, 제 1 스터브(304)의 폭을 조정함으로써 반사파의 위상을 변화시킬 수도 있다.Also, the
또한, 제 1 패턴(302)의 타단으로부터 제 2 스터브(306)가 소정의 길이를 갖도록 연장 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 제 2 스터브(306)의 길이를 조정함으로써 좁은 범위에서 순차적인 반사파의 위상 변화를 가능하게 할 수 있다. 이때, 패턴(108)에 포함된 각 제 2 스터브(306) 모두가 동일한 길이를 갖도록 조정하는 것은 물론, 각 제 2 스터브(306)의 길이를 각각 상이하게 조정할 수도 있다. 제 2 스터브(306)는 반사파 위상의 미세 튜닝을 위한 것으로, 제 1 스터브(304)와 비교하여 반사파의 위상을 좀 더 미세하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 동일 주파수에서 제 1 스터브(304)의 길이를 0.5mm 연장하는 경우 반사파의 위상이 -20°변화된다고 가정하면, 제 2 스터브(306)의 길이를 0.5mm 연장하는 경우에는 반사파의 위상이 -2°변화될 수 있다. 또한, 제 1 스터브(304)와 마찬가지로 제 2 스터브(306)의 폭을 조정함으로써 반사파의 위상을 변화시킬 수도 있다. 상기 제 2 스터브(306)의 형상은 하나의 실시예에 불과하며, 반사파의 위상을 미세하게 변화시킬 수 있는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 여기서는 제 1 스터브(304) 및 제 2 스터브(306)가 제 1 패턴(302)의 일단 및 타단으로부터 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 스터브(304) 및 제 2 스터브(306)는 제 1 패턴(302)의 일단 및 타단으로부터 소정 각도로 연장되어 형성될 수도 있다.
Further, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 스터브(304), 제 2 스터브(306)의 길이 및 주파수 변화에 따라 변화하는 반사파의 위상을 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the phases of reflected waves varying according to the length and frequency of the first and
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 스터브(304) 및 제 2 스터브(306)의 길이가 동일한 것으로 가정하며, 제 1 스터브(304) 및 제 2 스터브(306)의 길이가 1mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.5mm 인 경우 주파수 변화에 따른 반사파의 위상 변화를 나타내고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)은 특정 주파수, 예를 들어 약 8GHz 근방에서 반사파의 위상 변화가 크게 나타난다. 즉, 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)은 특정 주파수 영역에서 자기 도체(Magnetic Conductor)의 특성을 지니는 표면을 지닌 구조, 즉 인공 자기 도체(Artificial Magnetic Conductor : AMC) 구조를 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제 1 스터브(304) 및 제 2 스터브(306)의 길이가 달라짐에 따라 주파수 변화에 따른 반사파의 위상이 변화하며, 상기 위상 변화는 넓은 범위에서 순차적으로 일어남을 알 수 있다. 따라서, 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)은 기존의 패치 안테나와 비교하여 넓은 위상 변화 대역폭을 가지며, 제 1 스터브(304) 또는 제 2 스터브(306)길이를 조정함으로써 넓은 범위에서 반사파의 순차적인 위상 변화를 가능하게 할 수 있다.
4, it is assumed that the lengths of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 단위 셀(106-2)에 형성되는 패턴(110)을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 단위 셀(106-2)에 형성되는 패턴(110)은 제 2 패턴(502)이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 기본 구조를 갖는다. 여기서, 제 2 패턴(502)은 예를 들어, 일자 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 이격 간격은 예를 들어, 약 0.1λ~0.2λ가 될 수 있다. 한편, 여기서는 제 2 패턴(502)이 좌우로 대칭되도록 형성되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제 2 패턴(502)은 상하로 대칭되도록 형성될 수도 있다. 예를 들어, 방사 소스에서 방사되는 신호가 수직 편파인 경우 제 2 패턴(502)이 소정 간격 이격되어 좌우로 대칭되도록 형성될 수 있으나, 방사 소스에서 방사되는 신호가 수평 편파인 경우 제 2 패턴(502)이 소정 간격 이격되어 상하로 대칭되도록 형성될 수 있다. 즉, 제 2 패턴(502)의 대칭 방향은 방사 소스에서 방사하는 신호의 편파 특성에 따라 달라질 수 있다.5 is a view showing a
또한, 제 2 패턴(502)의 일단 및 타단으로부터 제 3 스터브(504)가 소정의 길이를 갖도록 연장 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 반사판(102)에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 더욱 향상시키기 위하여 제 1 스터브(304)가 일자 형상 패턴(502)의 일단 및 타단으로부터 연장 형성되도록 구성할 수 있다. 각 제 1 스터브(304)의 길이는 모두 동일하게 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 각 제 1 스터브(304)는 형성 위치에 따라 그 길이가 미세하게 다를 수도 있다. 한편, 제 2 단위 셀(106-2)에 형성되는 패턴(110)은 제 1 단위 셀(106-1)에 형성되는 패턴(108)과 마찬가지로 특정 주파수 영역에서 자기 도체의 특성을 지니는 표면을 지닌 구조, 즉 인공 자기 도체(AMC) 구조를 갖는다.
In addition, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 단위 셀(106-2)에 의해 반사판(102)에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)가 향상되는 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른제 2 단위 셀(106-2)을 사용하였을 때 수직 편파의 반사판(102)에서의 진행 방향을 나타낸 도면이며, 도 6의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른제 2 단위 셀(106-2)을 사용하였을 때 수평 편파의 반사판(102)에서의 진행 방향을 나타낸 도면이다. 여기서는, 수직 편파가 원하는 편파 성분이며 수평 편파가 원치 않는 편파 성분인 것으로 가정한다.6 is a view for explaining an effect of improving cross-polarization isolation in the
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 방사 소스(602)를 통해 방사된 수직 편파는 반사판(102)에서 반사되어 일 방향(또는 반사판(102)과 수직한 방향)으로 나아가는 것을 확인할 수 있다. 6A, it can be confirmed that the vertical polarized wave radiated through the
그러나, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 방사 소스(602)를 통해 방사된 수평 편파는 반사판(102)에서 일 방향으로 반사되지 않고 산란되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제 2 단위 셀(106-2)을 통해 원하는 편파 성분(예를 들어, 수직 편파)은 일 방향으로 모으고 원치 않는 편파 성분(예를 들어, 수평 편파)은 산란시켜 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 향상시킬 수 있다.
However, as shown in FIG. 6 (b), it can be seen that the horizontal polarized wave emitted through the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(700)를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(700)는 상술한 위상지연 셀(100)을 적어도 두 개 이상 포함한다. 구체적으로, 안테나(700)는 반사판(102), 제 1 이격물(104-1), 제 2 이격물(104-2), 제 1 기판(106-1'), 제 2 기판(106-2') 및 패턴(108, 110)을 포함한다. 제 1 기판(106-1')은 상술한 제 1 단위 셀(106-1)을 적어도 두 개 이상 포함하며, 제 2 기판(106-2')은 상술한 제 2 단위 셀(106-2)을 적어도 두 개 이상 포함한다. 이때, 패턴(108, 110) 각각은 제 1 기판(106-1') 또는 제 2 기판(106-2') 상에서 각각 소정 간격 이격되어 배열될 수 있다. 패턴(108, 110)의 배열 간격은 예를 들어, 0.5λ~0.8λ가 될 수 있다. 또한, 패턴(108, 110) 각각은 제 1 기판(106-1') 및 제 2 기판(106-2') 상에서 반사판(102)의 중심을 축으로 하여 원형 모양으로 배열될 수 있다. 이때, 반사판(102)의 중심으로부터의 거리에 따라 서로 다른 형상의 패턴(108, 110)이 배열될 수 있다. 예를 들어, 반사판(102)의 중심으로부터 거리에 따라 제 1 스터브(304), 제 2 스터브(306) 또는 제 3 스터브(504)의 길이가 달라질 수 있다.7 is a view illustrating an
한편, 여기서는 안테나(700)가 제 1 기판(106-1') 및 제 2 기판(106-2')을 포함하는 2단 적층 구조로 형성되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 안테나(700)는 제 1 기판(106-1'), 제 2 기판(106-2'), 제 3 기판(미도시), 제 4 기판(미도시) 등 3단 또는 4단 적층 구조 등 다양한 구조로 형성될 수도 있다. 제 1 기판(106-1'), 제 2 기판(106-2'), 제 3 기판, 제 4 기판에는 AMC 구조의 패턴이 형성될 수 있으며, 각 기판들은 이격물(104)을 통해 서로 소정 간격 이격될 수 있다. 제 3 기판 및 제 4 기판에는 상술한 패턴(108 또는 110)과 유사한 형상의 패턴이 형성될 수 있다. AMC 구조가 적층된 구조는 단층의 AMC 구조에 비해 교차 편파 특성이 현저히 개선되어 나타난다. 또한, AMC 구조의 적층 개수가 많아질수록 교차 편파 특성이 더욱 개선될 수 있다.
Here, the
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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.
100 : 위상지연 셀
102 : 반사판
104-1 : 제 1 이격물
104-2 : 제 2 이격물
106-1 : 제 1 단위 셀
106-2 : 제 2 단위 셀
106-1': 제 1 기판
106-2': 제 2 기판
108, 110 : 패턴
302 : 제 1 패턴
304 : 제 1 스터브
306 : 제 2 스터브
502 : 제 2 패턴
504 : 제 3 스터브
602 : 방사 소스
700 : 안테나100: phase delay cell
102: reflector
104-1: First separator
104-2: second separator
106-1: first unit cell
106-2: second unit cell
106-1 ': a first substrate
106-2 ': second substrate
108, 110: pattern
302: 1st pattern
304: first stub
306: second stub
502: the second pattern
504: Third stub
602: radiation source
700: antenna
Claims (13)
상기 반사판과 이격되며, 상기 반사판에서 반사되는 신호의 위상을 지연시킬 수 있도록 제 1 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 1 단위 셀; 및
상기 제 1 단위 셀과 이격되며, 상기 반사판에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 향상시킬 수 있도록 제 2 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 2 단위 셀을 포함하며,
상기 제 1 단위 셀 및 상기 제 2 단위 셀은, 상호 이격되어 상기 반사판에 적층되며, 방사 소스를 통해 방사된 신호 중 원하는 편파 성분은 일 방향으로 모으고 원치 않는 편파 성분은 산란시키는, 위상지연 셀.
Reflector;
A first unit cell spaced apart from the reflection plate and symmetrically formed with a first pattern spaced apart from the reflection plate by a predetermined distance so as to delay a phase of a signal reflected from the reflection plate; And
And a second unit cell spaced apart from the first unit cell and symmetrically formed with a second pattern spaced apart from the first unit cell so as to improve cross-polarization isolation in the reflection plate,
Wherein the first unit cell and the second unit cell are spaced apart from each other and stacked on the reflector so that the desired polarization component of the signal radiated through the radiation source is collected in one direction and the unwanted polarization component is scattered.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 일단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 1 스터브를 포함하는, 위상지연 셀.
The method according to claim 1,
Wherein the first unit cell includes a first stub extending from one end of the first pattern to have a predetermined length.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 2 스터브를 더 포함하는, 위상지연 셀.
The method of claim 2,
Wherein the first unit cell further comprises a second stub extending to have a predetermined length from the other end of the first pattern.
상기 제 1 패턴은, ㄴ자 형상으로 이루어지는, 위상지연 셀.
The method according to claim 1,
Wherein the first pattern is formed in a cubic shape.
상기 제 2 단위 셀은, 상기 제 2 패턴의 일단 및 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 3 스터브를 포함하는, 위상지연 셀.
The method according to claim 1,
And the second unit cell includes a third stub extending to have a predetermined length from one end and the other end of the second pattern.
상기 제 2 패턴은, 일자 형상으로 이루어지는, 위상지연 셀.
The method according to claim 1,
Wherein the second pattern is formed in a linear shape.
An antenna comprising at least two phase delay cells as claimed in any one of claims 1 to 6.
상기 반사판과 이격되며, 상기 반사판에서 반사되는 신호의 위상을 지연시킬 수 있도록 제 1 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 1 단위 셀을 적어도 두 개 이상 포함하는 제 1 기판; 및
상기 제 1 기판과 이격되며, 상기 반사판에서의 교차 편파 분리도(Cross-Polarization Isolation)를 향상시킬 수 있도록 제 2 패턴이 소정 간격 이격되어 대칭 형성되는 제 2 단위 셀을 적어도 두 개 이상 포함하는 제 2 기판을 포함하며,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은, 상호 이격되어 상기 반사판에 적층되며, 방사 소스를 통해 방사된 신호 중 원하는 편파 성분은 일 방향으로 모으고 원치 않는 편파 성분은 산란시키는, 안테나.
Reflector;
A first substrate including at least two first unit cells spaced apart from the reflection plate and symmetrically formed with a first pattern spaced apart from each other by a predetermined distance so as to delay a phase of a signal reflected by the reflection plate; And
At least two second unit cells spaced apart from the first substrate and symmetrically formed with a second pattern spaced apart from each other by a predetermined distance so as to improve cross-polarization isolation in the reflection plate, 2 substrate,
Wherein the first substrate and the second substrate are spaced apart from each other and stacked on the reflector so that the desired polarization component of the signal radiated through the radiation source is collected in one direction and the unwanted polarization component is scattered.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 일단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 1 스터브를 포함하는, 안테나.
The method of claim 8,
Wherein the first unit cell includes a first stub extending from one end of the first pattern to have a predetermined length.
상기 제 1 단위 셀은, 상기 제 1 패턴의 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 2 스터브를 더 포함하는, 안테나.
The method of claim 9,
Wherein the first unit cell further includes a second stub extending from the other end of the first pattern to have a predetermined length.
상기 제 1 패턴은, ㄴ자 형상으로 이루어지는, 안테나.
The method of claim 8,
Wherein the first pattern is formed in a cuboid shape.
상기 제 2 단위 셀은, 상기 제 2 패턴의 일단 및 타단으로부터 소정의 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 제 3 스터브를 포함하는, 안테나.
The method of claim 8,
And the second unit cell includes a third stub extending to have a predetermined length from one end and the other end of the second pattern.
상기 제 2 패턴은, 일자 형상으로 이루어지는, 안테나.The method of claim 8,
And the second pattern has a straight shape.
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