KR101698889B1 - 적층 구조물 및 이를 구비하는 반사형 안테나 - Google Patents

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Abstract

적층 구조물 및 이를 구비하는 반사형 안테나가 개시된다. 예시적인 실시예에 따른 반사형 안테나는, 적어도 하나의 베이스 부재를 구비하는 적층 구조물 및 급전부를 포함하는 반사형 안테나(Reflector Antenna)로서, 적층 구조물에 포함되어 마련되는 반사부, 적층 구조물에 포함되어 마련되고, 입사되는 전파의 위상을 변경시켜 전파가 일정 방향성을 가지도록 하는 복수의 위상 보정셀, 및 적층 구조물에 포함되어 마련되고, 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 편파 변환시키는 복수의 편파 변환셀을 포함한다.

Description

적층 구조물 및 이를 구비하는 반사형 안테나{LAMINATING STRUCTURE AND REFLECTOR ANTENNA WITH THE SAME}
본 발명은 안테나 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적층 구조물 및 이를 구비하는 반사형 안테나에 관한 것이다.
최근 위성 통신에 대한 관심 및 연구가 진행됨에 따라 반사형 안테나(Reflector Antenna)에 대한 수요가 증가되고 있다. 반사형 안테나는 구조가 단순하며 설치가 간단하고, 고이득 특성을 갖고 있어 위성 통신에 적합하다. 이러한 반사형 안테나의 대표적인 예로서 파라볼라 안테나(Parabola Antenna)를 들 수 있다. 이러한 파라볼라 안테나는 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.
도 1은 종래의 반사형 안테나를 측면에서 바라본 상태를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 반사형 안테나(10)는 포물선 형상의 반사경(11)을 포함한다. 이러한 포물선 형상의 반사경(11)은 가공이 힘들고, 무게와 부피가 크다는 문제점이 있다. 그로 인해, 항공기 또는 차량 또는 선박 등에 장착 시 외부로 돌출되어 관리가 어렵고 파손의 우려가 있으며, 무게로 인해 구동 부위에 많은 하중을 주게 된다.
또한, 반사형 안테나(10)는 위성과의 원활한 통신을 위해 원형 편파를 이용하는데, 이를 위해 반사경(11)의 후방에 위상을 분리해주는 커플러(13)를 장착하여 원형 편파를 발생시키게 된다. 그러나, 이러한 커플러(13)는 부피가 클 뿐더러 금속으로 제작되어 있기 때문에 반사형 안테나(10)의 무게를 가중시키며 설계가 복잡하다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0027985호(2012.03.22.)
본 발명의 실시예는 안테나 전체의 무게 및 부피를 줄일 수 있는 적층 구조물 및 이를 구비하는 반사형 안테나를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 별도의 커플러 없이 원형 편파를 발생시킬 수 있는 적층 구조물 및 이를 구비하는 반사형 안테나를 제공하고자 한다.
예시적인 실시예에 따른 반사형 안테나는, 적어도 하나의 베이스 부재를 구비하는 적층 구조물 및 급전부를 포함하는 반사형 안테나(Reflector Antenna)로서, 상기 적층 구조물에 포함되어 마련되는 반사부; 상기 적층 구조물에 포함되어 마련되고, 입사되는 전파의 위상을 변경시켜 상기 전파가 일정 방향성을 가지도록 하는 복수의 위상 보정셀; 및 상기 적층 구조물에 포함되어 마련되고, 상기 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 편파 변환시키는 복수의 편파 변환셀을 포함한다.
상기 복수의 위상 보정셀은, 상기 급전부와의 거리에 따라 서로 다른 패턴 형상을 가지며, 상기 패턴 형상에 따라 상기 전파의 위상을 다르게 변경시킬 수 있다.
상기 입사되는 전파가 선형 편파인 경우, 상기 복수의 편파 변환셀은, 상기 선형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 다른 편파 성분의 위상보다 지연시켜 위상 지연차가 발생하도록 하여 상기 선형 편파를 원형 편파로 변환시키고, 상기 입사되는 전파가 원형 편파인 경우, 상기 복수의 편파 변환셀은, 상기 원형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 지연시켜 상기 수직 편파 성분과 상기 수평 편파 성분 간에 위상 지연차가 없도록 하여 상기 원형 편파를 선형 편파로 변환시킬 수 있다.
상기 편파 변환셀은, 상기 수직 편파 성분과 평행하게 마련되는 수직 패턴; 단부가 상기 수직 패턴의 단부와 수직하게 연결되고, 상기 수평 편파 성분과 평행하게 마련되는 수평 패턴; 상기 수직 패턴에서 연장되고 상기 수직 편파 성분의 위상을 지연시키는 제1 스터브; 및 상기 수평 패턴에서 연장되고 상기 수평 편파 성분의 위상을 지연시키는 제2 스터브를 포함하고, 상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브의 길이는 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브의 길이 차이는, 상기 수직 편파 성분 및 상기 수평 편파 성분 중 어느 하나의 편파 성분의 위상이 다른 편파 성분의 위상보다 지연되도록 마련될 수 있다.
상기 편파 변환셀은, 상기 입사되는 선형 편파에 대해 ± 45도 기울기를 가지고 형성될 수 있다.
상기 적층 구조물은, 일면에 상기 반사부가 마련되고, 상기 반사부를 상기 위상 보정셀 및 상기 편파 변환셀과 이격시키는 이격 지지 구조물을 더 포함하고, 상기 베이스 부재는, 상기 이격 지지 구조물과 적층되고, 일면에 상기 복수의 위상 보정셀이 형성되고, 타면에 상기 복수의 편파 변환셀이 형성될 수 있다.
예시적인 다른 실시예에 따른 반사형 안테나는, 반사부; 상기 반사부에서 반사되는 전파를 수신하거나 상기 반사부로 전파를 송출하는 급전부; 입사되는 전파의 위상을 변경시켜 상기 전파가 일정 방향성을 가지도록 하면서 상기 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 편파 변환시키는 복수의 복합 지연셀; 및 상기 복합 지연셀 및 상기 반사부를 지지하고, 상기 반사부가 상기 복합 지연셀과 이격되도록 하는 이격 지지 구조물을 포함한다.
상기 복수의 복합 지연셀은, 상기 급전부와의 거리에 따라 서로 다른 패턴 형상을 가져 상기 전파의 위상을 다르게 변경시키고, 상기 입사되는 전파가 선형 편파인 경우, 상기 선형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 다른 편파 성분의 위상보다 지연시켜 위상 지연차가 발생하도록 하여 상기 선형 편파를 원형 편파로 변환시키며, 상기 입사되는 전파가 원형 편파인 경우, 상기 원형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 지연시켜 상기 수직 편파 성분과 상기 수평 편파 성분 간에 위상 지연차가 없도록 하여 상기 원형 편파를 선형 편파로 변환시킬 수 있다.
상기 복합 지연셀은, 상기 수직 편파 성분과 평행하게 마련되는 수직 패턴; 단부가 상기 수직 패턴의 단부와 수직하게 연결되고, 상기 수평 편파 성분과 평행하게 마련되는 수평 패턴; 상기 수직 패턴 및 상기 수평 패턴 중 적어도 하나의 단부에서 연장되며, 상기 급전부 간의 거리에 따른 상기 입사되는 전파의 위상차를 보상하도록 마련되는 1차 스터브; 및 상기 1차 스터브에서 연장되며, 상기 수직 편파 성분 및 상기 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 지연시키도록 마련되는 2차 스터브를 포함할 수 있다.
예시적인 일 실시예에 따른 적층 구조물은, 이격 지지 구조물; 상기 이격 지지 구조물의 일면에 마련되는 반사부; 상기 이격 지지 구조물과 적층되어 마련되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 일면에 마련되고, 입사되는 전파의 위상을 변경시켜 상기 전파가 일정 방향성을 가지도록 하는 복수의 위상 보정셀; 및 상기 베이스 부재의 타면에 마련되고, 상기 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 편파 변환시키는 복수의 편파 변환셀을 포함한다.
예시적인 다른 실시예에 따른 적층 구조물은, 반사부; 입사되는 전파의 위상을 변경시켜 상기 전파가 일정 방향성을 가지도록 하면서 상기 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 편파 변환시키는 복수의 복합 지연셀; 및 상기 복합 지연셀 및 상기 반사부를 지지하고, 상기 반사부가 상기 복합 지연셀과 이격되도록 하는 이격 지지 구조물을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 위상 보정셀을 통해 급전부와의 거리에 따른 위상차를 보정하고, 편파 변환셀을 통해 선형 편파를 원형 편파로 또는 원형 편파를 선형 편파로 변환함으로써, 반사형 안테나를 평판 형태로 구성하여 전체 부피를 줄일 수 있으며, 편파 변환을 위한 별도의 커플러를 구비하지 않아도 되므로, 반사형 안테나의 전체 부피를 더욱 줄일 수 있고, 무게를 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 복합 지연셀을 통해 전파의 지향 특성을 향상시킴과 동시에 선형 편파와 원형 편파 간에 편파 변환시킴으로써, 반사형 안테나의 두께를 줄일 수 있을 뿐더러, 반사형 안테나의 부피 및 무게를 더욱 줄일 수 있게 된다.
도 1은 종래의 반사형 안테나를 측면에서 바라본 상태를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 안테나를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 보정셀의 패턴 형상을 나타낸 도면
도 4는 입사되는 선형 편파를 우선회 원형 편파(RHCP: Right Handed Circular Polarization)로 변환시키기 위한 편파 변환셀을 나타낸 도면
도 5는 입사되는 선형 편파를 좌선회 원형 편파(LHCP: Left Handed Circular Polarization)로 변환시키기 위한 편파 변환셀을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 편파 변환셀이 어레이 된 상태를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 보정셀이 어레이 된 상태를 나타낸 평면도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 안테나를 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 지연셀이 어레이 된 상태를 나타낸 평면도
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 적층 구조물 및 이를 구비하는 반사형 안테나의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 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 특허청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 안테나를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 반사형 안테나(100)는 이격 지지 구조물(102), 반사부(104), 베이스 부재(106), 위상 보정셀(108), 편파 변환셀(110), 및 급전부(112)를 포함한다. 여기서, 이격 지지 구조물(102), 반사부(104), 베이스 부재(106), 위상 보정셀(108), 및 편파 변환셀(110)은 적층 구조물(A)을 이룰 수 있다.
이격 지지 구조물(102)은 반사형 안테나(100)를 지지하는 역할을 한다. 또한, 이격 지지 구조물(102)은 반사부(104)가 위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)과 소정 거리 이격되도록 하는 역할을 한다. 예시적인 실시예에서, 이격 지지 구조물(102)은 평평한 플레이트 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 이격 지지 구조물(102)은 평면 형태의 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이격 지지 구조물(102)을 평면 형태로 형성하는 경우, 반사형 안테나(100)가 차지하는 전체 부피를 줄일 수 있게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 이격 지지 구조물(102)은 반사부(104)를 위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)과 소정 거리 이격시킬 수 있는 다양한 형태의 구조물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 이격 지지 구조물(102)은 허니컴(Honeycomb) 형태의 평면 구조물 또는 스티로폼 등이 사용될 수도 있다. 이격 지지 구조물(102)는 플렉서블한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 이격 지지 구조물(102)는 고무 부재, 연질 우레탄, 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 이격 지지 구조물(102)가 플렉서블한 성질을 가지면서 이격 지지 구조물(102)의 무게를 줄일 수 있게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 플렉서블 재질이 사용될 수 있다.
반사부(104)는 이격 지지 구조물(102)의 일면(즉, 이격 지지 구조물(102)의 하면)에 형성될 수 있다. 반사부(104)는 외부로부터 입사되는 전파를 급전부(112)로 반사시켜 수신하도록 하는 역할을 한다. 이하, 외부로부터 입사되어 수신되는 전파를 수신 전파라고 한다. 또한, 반사부(104)는 급전부(112)에서 송출되는 전파를 외부로 반사하여 송신하는 역할을 한다. 이하, 급전부(112)에서 송출되어 외부로 반사되는 전파를 송신 전파라고 한다.
반사부(104)는 이격 지지 구조물(102)의 일면에서 플렉서블한 금속 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사부(104)는 금속 메쉬로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 반사부(104)는 금속 박막으로 이루어질 수도 있다. 이때, 반사부(104)는 이격 지지 구조물(102)의 일면에 인쇄 또는 코팅되어 형성될 수 있다.
베이스 부재(106)는 반사형 안테나(100)를 지지하는 역할을 한다. 구체적으로, 베이스 부재(106)는 위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 베이스 부재(106)는 이격 지지 구조물(102)의 상부에 마련될 수 있다. 즉, 이격 지지 구조물(102)와 베이스 부재(106)는 적층된 형태로 마련될 수 있다. 베이스 부재(106)는 평평한 플레이트 형태로 마련될 수 있다. 베이스 부재(106)는 이격 지지 구조물(102)와 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 베이스 부재(106)는 고무 부재, 연질 우레탄, 실리콘 등과 같은 플렉서블한 재질로 이루어질 수 있다.
위상 보정셀(108)은 반사부(104)에서 반사되는 전파(수신 전파 또는 송신 전파)의 진행 속도를 변경시켜 해당 전파의 위상을 변경시키는 역할을 한다. 위상 보정셀(108)은 베이스 부재(106)의 일면(예를 들어, 베이스 부재(106)의 하면)(또는 이격 지지 구조물(102)의 상면)에 형성될 수 있다. 위상 보정셀(108)은 베이스 부재(106)의 일면에 복수 개가 상호 이격하여 형성될 수 있다. 위상 보정셀(108)은 다양한 형상의 패턴으로 형성될 수 있으며, 패턴의 형상에 따라 반사부(104)에서 반사되는 전파의 위상을 조절할 수 있다. 이때, 각 위상 보정셀(108)의 패턴 형상은 급전부(112)로부터의 거리에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 급전부(112)로부터 멀어져 갈수록 위상 보정셀(108)은 전파의 속도를 점점 빠르게 하기 위한 패턴 형상으로 형성되고, 급전부(112)로부터 가까워 갈수록 위상 보정셀(108)은 전파의 속도를 점점 느리게 하기 위한 패턴 형상으로 형성될 수 있다.
위상 보정셀(108)은 급전부(112)와의 거리에 따라 다른 패턴 형상으로 형성되어 전파의 속도를 조절함으로써, 반사부(104)에서 반사되는 전파가 일정한 방향성을 가지도록 할 수 있다. 즉, 이격 지지 구조물(102) 및 베이스 부재(106)를 평면 형상으로 형성하는 경우, 반사부(104)에서 반사되는 전파(예를 들어, 송신 전파)는 일정한 방향성 없이 분산되게 된다. 이에 본 발명의 실시예에서는, 위상 보정셀(108)을 통해 반사부(104)에서 반사되는 전파(예를 들어, 송신 전파)의 진행 속도를 조절함으로써, 급전부(112)와의 거리 차에 따른 위상차를 줄여 전파가 일정 방향성을 가지도록 한다.
위상 보정셀(108)은 베이스 부재(106)의 하면에 인쇄 또는 코팅되어 형성될 수 있다. 그러나, 위상 보정셀(108)의 형성 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 위상 보정셀(108)은 플렉서블하게 형성될 수 있다. 즉, 위상 보정셀(108)은 이격 지지 구조물(102) 및 베이스 부재(106)가 휘어질 때 그와 대응하여 휘어지도록 플렉서블하게 형성될 수 있다.
편파 변환셀(110)은 반사부(104)에서 반사되는 전파(수신 전파 또는 송신 전파)의 편파를 변환시키는 역할을 한다. 이때, 편파 변환셀(110)은 송신 전파의 선형 편파를 원형 편파로 변환시킬 수 있다. 또는, 편파 변환셀(110)은 수신 전파의 원형 편파를 선형 편파로 변환시킬 수 있다. 구체적으로, 편파 변환셀(110)은 입사되는 선형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 다른 편파 성분보다 약 90도 지연(이 경우, 수직 편파 성분과 수평 편파 성분은 약 90도의 위상 지연차가 생김)시켜 선형 편파를 원형 편파로 변환시킬 수 있다. 또는, 편파 변환셀(110)은 입사되는 원형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분(여기서, 원형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분은 약 90도의 위상 지연차를 가지고 있음) 중 어느 하나의 위상을 지연시켜 수직 편파 성분과 수평 편파 성분 간의 위상 차이가 생기지 않도록 하여 원형 편파를 선형 편파로 변환시킬 수 있다.
이와 같이, 편파 변환셀(110)을 통해 선형 편파는 원형 편파로 변환시키고, 원형 편파는 선형 편파로 변환시킴으로써, 별도의 커플러 없이 편파 변환을 수행할 수 있으며, 그로 인해 반사형 안테나(100)의 전체 부피를 줄일 수 있고, 무게를 줄일 수 있게 된다.
한편, 편파 변환셀(110)은 베이스 부재(106)의 타면(예를 들어, 베이스 부재(106)의 상면)에 형성될 수 있다. 여기서는, 베이스 부재(106)의 상면에 편파 변환셀(110)이 형성되고, 베이스 부재(106)의 하면에 위상 보정셀(108)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 반대로 베이스 부재(106)의 상면에 위상 보정셀(108)이 형성되고, 베이스 부재(106)의 하면에 편파 변환셀(110)이 형성될 수도 있다. 또한, 여기서는 베이스 부재(106)의 양면에 위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)은 각각 별도의 베이스 부재 상에 형성될 수도 있다. 편파 변환셀(110)은 베이스 부재(106)의 상면에 인쇄 또는 코팅되어 형성될 수 있다. 그러나, 편파 변환셀(110)의 형성 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 편파 변환셀(110)은 플렉서블하게 형성될 수 있다. 즉, 편파 변환셀(110)은 이격 지지 구조물(102) 및 베이스 부재(106)가 휘어질 때 그와 대응하여 휘어지도록 플렉서블하게 형성될 수 있다.
위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)은 금속 물질 또는 메타 물질(Metamaterial)로 이루어질 수 있다. 메타 물질은 특정 주파수에서 자연 상태의 물질로는 존재하지 않는 음의 유전율 및 음의 투자율 중 적어도 하나를 가지는 물질로서, 인공적인 구조에 의해서 특이한 전자기적 특성 구현이 가능하기 때문에 인공 전자기 구조라고도 한다.
한편, 여기서는 위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)이 베이스 부재(106)의 양면에 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 위상 보정셀(108) 및 편파 변환셀(110)은 베이스 부재(106) 또는 이격 지지 구조물(102)에 매립되어 형성될 수도 있다.
급전부(112)는 급전부(112)의 전단에서 반사부(104)로부터 수신한 전파를 급전부(112)의 후단에 연결되는 신호 처리부(미도시)로 전달하는 역할을 한다. 또한, 급전부(112)는 급전부(112)의 후단에서 전달되는 신호를 급전부(104)의 전단에서 반사부(104)로 송출하는 역할을 한다. 급전부(112)는 전기 전도성 재질로 이루어진다. 급전부(112)는 반사형 안테나(100)의 중앙에 형성될 수 있다. 급전부(112)는 적층 구조물(A)의 중앙에 형성되는 관통홀(115)에 삽입되어 적층 구조물(A)과 결합될 수 있다. 급전부(112)는 플렉서블하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 급전부(112)는 몸체 부분을 주름지게 형성하여 급전부(112)가 휘어지도록 마련될 수 있다. 또한, 급전부(112)는 신축 가능하게 형성될 수 있다. 이 경우, 급전부(112)의 길이를 조절함으로써, 반사형 안테나(100)의 공진 주파수를 조정할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 보정셀의 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 위상 보정셀(108)은 단위 패턴(151)들로 이루어질 수 있다. 단위 패턴(151)은 십자 모양의 슬롯(Slot)(153)을 축으로 상하 및 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. 즉, 단위 패턴(151)들은 일정 간격을 사이에 두고 상하 및 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. 단위 패턴(151)은 수직 패턴(151-1) 및 수직 패턴(151-1)의 종단에서 수직 패턴(151-1)과 수직하게 형성되는 수평 패턴(151-2)을 포함할 수 있다. 단위 패턴(151)이 십자 모양의 슬롯(153)을 축으로 상하 좌우 대칭하여 형성됨으로써, 수직 편파, 수평 편파, 좌선 원편파, 및 우선 원편파에 모두 적용할 수 있게 된다.
도 3의 (b)를 참조하면, 위상 보정셀(108')은 단위 패턴(151) 및 스터브(155)를 포함할 수 있다. 스터브(155)는 단위 패턴(151)의 종단으로부터 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 스터브(155)는 수직 패턴(151-1)의 종단 및 수평 패턴(151-2)의 종단에서 각각 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 스터브(155)의 길이는 위상 보정셀(108')을 통해 지연시키고자 하는 전파의 위상에 따라 달라질 수 있다.
복수 개의 위상 보정셀(108')에서, 각 위상 보정셀(108')의 스터브(155)의 길이를 서로 다르게 조정함으로써, 복수 개의 위상 보정셀(108')의 전파 속도를 다르게 조절할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 단위 패턴(151)(또는 스터브(155))의 폭 또는 형상을 변경함으로써, 위상 보정셀(108')에서 전파의 속도를 조절할 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 편파 변환셀의 패턴 형상을 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 입사되는 선형 편파를 우선회 원형 편파(RHCP: Right Handed Circular Polarization)로 변환시키기 위한 편파 변환셀을 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 우선회 원형 편파(RHCP)를 도시한 것이다. 도 5의 (a)는 입사되는 선형 편파를 좌선회 원형 편파(LHCP: Left Handed Circular Polarization)로 변환시키기 위한 편파 변환셀을 도시한 것이고, 도 5의 (b)는 좌선회 원형 편파(LHCP)를 도시한 것이다. 여기서는, 선형 편파를 원형 편파로 변환하는 경우에 대해 예시적으로 설명하나, 원형 편파를 선형 편파로 변환하는 경우도 이와 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 편파 변환셀(110)은 입사되는 선형 편파(120)에 대해 ± 45도 기울기를 가지고 형성된다. 여기서, 선형 편파(120)는 수직 편파 성분(120a) 및 수평 편파 성분(120b)을 포함한다.
구체적으로, 편파 변환셀(110)은 단위 패턴(161), 수직 편파 성분(120a)의 위상을 지연시키기 위한 제1 스터브(165), 및 수평 편파 성분(120b)의 위상을 지연시키기 위한 제2 스터브(167)를 포함할 수 있다. 단위 패턴(161)은 십자 모양의 슬롯(Slot)(163)을 축으로 상하 및 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. 즉, 단위 패턴(161)은 소정 간격을 사이에 두고 상하 및 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. 단위 패턴(161)은 수직 편파 성분(120a)과 평행하게 마련되는 수직 패턴(161-1) 및 수평 편파 성분(120b)과 평행하게 마련되는 수평 패턴(161-2)를 포함할 수 있다. 수평 패턴(161-2)의 단부는 수직 패턴(161-1)의 단부와 수직하게 연결될 수 있다.
제1 스터브(165)는 수직 패턴(161-1)의 종단에서 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 제2 스터브(167)는 수평 패턴(161-2)의 종단에서 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 제2 스터브(167)의 길이는 제1 스터브(165)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 제2 스터브(167)의 길이는 수평 편파 성분(120b)의 위상이 수직 편파 성분(120a)의 위상보다 지연되도록(즉, 위상 지연차가 발생하도록) 제1 스터브(165)의 길이보다 길게 마련될 수 있다. 예를 들어, 제2 스터브(167)의 길이는 수평 편파 성분(120b)의 위상이 수직 편파 성분(120a)의 위상보다 (90 ± 20)도(즉, 70도 ~ 110도) 지연되도록 제1 스터브(165)의 길이보다 길게 마련될 수 있다.
이와 같이, 편파 변환셀(110)이 입사되는 선형 편파(120)에 대해 ± 45도 기울기를 가지고, 수평 편파 성분(120b)의 위상이 수직 편파 성분(120a)의 위상보다 (90 ± 20)도 지연되도록 마련됨으로써, 입사되는 선형 편파(120)를 우선회 원형 편파(RHCP: Right Handed Circular Polarization)로 변환시킬 수 있게 된다.
반면, 도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제1 스터브(165)의 길이가 제2 스터브(167)의 길이보다 길게 형성된다. 이때, 제1 스터브(165)의 길이는 수직 편파 성분(120a)의 위상이 수평 편파 성분(120b)의 위상보다 (90 ± 20)도 지연되도록 제2 스터브(167)의 길이보다 길게 마련될 수 있다.
이와 같이, 편파 변환셀(110')이 입사되는 선형 편파(120)에 대해 ± 45°기울기를 가지고, 수직 편파 성분(120a)의 위상이 수평 편파 성분(120b)의 위상보다 (90 ± 20)도 지연되도록 마련됨으로써, 입사되는 선형 편파(120)를 좌선회 원형 편파(LHCP: Left Handed Circular Polarization)로 변환시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 편파 변환셀이 어레이 된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 6을 참조하면, 베이스 부재(미도시)의 상면에 편파 변환셀(110)이 어레이 형태로 배열될 수 있다. 편파 변환셀(110)은 가로 방향 및 세로 방향을 따라 각각 주기적으로 배열될 수 있다. 이때, 편파 변환셀(110)은 위치에 관계 없이 동일한 패턴으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 보정셀이 어레이 된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 7을 참조하면, 베이스 부재(미도시)의 하면에 위상 보정셀(108)이 어레이 형태로 배열될 수 있다. 위상 보정셀(108)은 가로 방향 및 세로 방향을 따라 각각 주기적으로 배열될 수 있다. 이때, 위상 보정셀(108)은 전술한 편파 변환셀과는 달리 위치에 따라 서로 다른 패턴으로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 안테나를 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 2에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 반사형 안테나(100')는 이격 지지 구조물(102), 반사부(104), 급전부(112), 및 복합 지연셀(114)을 포함할 수 있다. 여기서, 이격 지지 구조물(102), 반사부(104), 및 급전부(112)는 도 2에 도시된 실시예와 동일 또는 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
복합 지연셀(114)은 이격 지지 구조물(102)의 상면에 형성될 수 있다. 복합 지연셀(114)은 도 2에 도시된 실시예에서, 위상 보정셀(108)과 편파 변환셀(110)의 역할을 동시에 수행하게 된다. 즉, 복합 지연셀(114)은 급전부(112)로부터의 거리에 따라 다른 패턴 형상으로 형성됨으로써, 급전부(112)와의 거리 차에 따른 위상차를 줄여 전파가 일정 방향성을 가지도록 함과 동시에, 입사되는 선형 편파를 원형 편파로 또는 입사되는 원형 편파를 선형 편파로 변환시키도록 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 복합 지연셀(114)을 통해 전파의 지향 특성을 향상시킴과 동시에 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 변환시킴으로써, 반사형 안테나(100')의 두께를 줄일 수 있을 뿐더러, 반사형 안테나(100')의 부피 및 무게를 더욱 줄일 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 지연셀이 어레이 된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 9을 참조하면, 이격 지지 구조물(미도시)의 상면에 복합 지연셀(114)이 어레이 형태로 배열될 수 있다. 복합 지연셀(114)은 가로 방향 및 세로 방향을 따라 각각 주기적으로 배열될 수 있다. 복합 지연셀(114)은 위치에 따라 다른 패턴으로 이루어짐으로써, 급전부와의 거리 차에 따른 위상차를 줄여 전파가 일정 방향성을 가지도록 할 수 있다. 또한, 복합 지연셀(114)은 제1 스터브 및 제2 스터브의 길이 차이를 통해 입사되는 전파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 다른 편파 성분보다 (90 ± 20)도 지연시켜 위상 지연 차가 발생하도록 하거나 또는 위상 지연차가 발생하지 않도록 함으로써, 선형 편파는 원형 편파로 변환시키고, 원형 편파는 선형 편파로 변환시킬 수 있다.
복합 지연셀(114)을 설계하는 경우(이하에서는, 선형 편파를 원형 편파로 변환하는 경우에 대해 설명하기로 함), 도 7에 도시된 바와 같이 위치에 따른 위상 보정셀의 패턴을 형성한다. 이때, 위상 보정셀의 단위 패턴에서 1차 스터브의 길이를 다르게 함으로써, 급전부와의 거리 차에 따른 위상차를 보정할 수 있다. 1차 스터브는 위상 보정셀의 단위 패턴의 수직 패턴 및 수평 패턴에서 각각 수직하게 연장될 수 있다. 다음으로, 위상 보정셀의 패턴(1차 스터브를 포함)에서 선형 편파를 좌선회 원형 편파로 변환할 것인지 우선회 원형 편파로 변환할 것인지에 따라 2차 스터브를 형성할 수 있다. 2차 스터브는 1차 스터브에서 연장되어 마련되는 것으로, 수직 패턴에서 연장되는 전체 스터브 길이와 수평 패턴에서 연장되는 전체 스터브의 길이가 (90 ± 20)도 위상 지연 차이가 발생하도록 형성될 수 있다. 여기서, 1차 스터브는 급전부와의 거리 차에 따른 위상차를 보정하기 위한 것이고, 2차 스터브는 선형 편파를 원형 편파로 변환시키기 위한 것이다.
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.
100, 100': 반사형 안테나
102 : 이격 지지 구조물
104 : 반사부
106 : 베이스 부재
108, 108': 위상 보정셀
110, 110': 편파 변환셀
112 : 급전부
114 : 복합 지연셀
115 : 관통홀
120 : 입사되는 선형 편파
120a : 수직 편파 성분
120b : 수평 편파 성분
151, 161 : 단위 패턴
151-1, 161-1 : 수직 패턴
151-2, 161-2 : 수평 패턴
153, 163 : 슬롯
155 : 스터브
165 : 제1 스터브
167 : 제2 스터브

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 베이스 부재를 구비하는 적층 구조물 및 급전부를 포함하는 반사형 안테나(Reflector Antenna)로서,
    상기 적층 구조물에 포함되어 마련되는 반사부;
    상기 적층 구조물에 포함되어 마련되고, 입사되는 전파의 위상을 변경시켜 상기 전파가 일정 방향성을 가지도록 하는 복수의 위상 보정셀; 및
    상기 적층 구조물에 포함되어 마련되고, 상기 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 편파 변환시키는 복수의 편파 변환셀을 포함하는, 반사형 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 위상 보정셀은,
    상기 급전부와의 거리에 따라 서로 다른 패턴 형상을 가지며, 상기 패턴 형상에 따라 상기 전파의 위상을 다르게 변경시키는, 반사형 안테나.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 입사되는 전파가 선형 편파인 경우, 상기 복수의 편파 변환셀은, 상기 선형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 다른 편파 성분의 위상보다 지연시켜 위상 지연차가 발생하도록 하여 상기 선형 편파를 원형 편파로 변환시키고,
    상기 입사되는 전파가 원형 편파인 경우, 상기 복수의 편파 변환셀은, 상기 원형 편파의 수직 편파 성분 및 수평 편파 성분 중 어느 하나의 위상을 지연시켜 상기 수직 편파 성분과 상기 수평 편파 성분 간에 위상 지연차가 없도록 하여 상기 원형 편파를 선형 편파로 변환시키는, 반사형 안테나.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 편파 변환셀은,
    상기 수직 편파 성분과 평행하게 마련되는 수직 패턴;
    단부가 상기 수직 패턴의 단부와 수직하게 연결되고, 상기 수평 편파 성분과 평행하게 마련되는 수평 패턴;
    상기 수직 패턴에서 연장되고 상기 수직 편파 성분의 위상을 지연시키는 제1 스터브; 및
    상기 수평 패턴에서 연장되고 상기 수평 편파 성분의 위상을 지연시키는 제2 스터브를 포함하고,
    상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브의 길이는 서로 다르게 형성되는, 반사형 안테나.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브의 길이 차이는,
    상기 수직 편파 성분 및 상기 수평 편파 성분 중 어느 하나의 편파 성분의 위상이 다른 편파 성분의 위상보다 지연되도록 마련되는, 반사형 안테나.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 편파 변환셀은,
    상기 입사되는 선형 편파에 대해 ± 45도 기울기를 가지고 형성되는, 반사형 안테나.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층 구조물은,
    일면에 상기 반사부가 마련되고, 상기 반사부를 상기 위상 보정셀 및 상기 편파 변환셀과 이격시키는 이격 지지 구조물을 더 포함하고,
    상기 베이스 부재는, 상기 이격 지지 구조물과 적층되고, 일면에 상기 복수의 위상 보정셀이 형성되고, 타면에 상기 복수의 편파 변환셀이 형성되는, 반사형 안테나.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 이격 지지 구조물;
    상기 이격 지지 구조물의 일면에 마련되는 반사부;
    상기 이격 지지 구조물과 적층되어 마련되는 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 일면에 마련되고, 입사되는 전파의 위상을 변경시켜 상기 전파가 일정 방향성을 가지도록 하는 복수의 위상 보정셀; 및
    상기 베이스 부재의 타면에 마련되고, 상기 입사되는 전파의 편파를 선형 편파 또는 원형 편파로 편파 변환시키는 복수의 편파 변환셀을 포함하는, 적층 구조물.
  12. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102107023B1 (ko) * 2018-11-02 2020-05-07 삼성전기주식회사 안테나 장치 및 안테나 모듈
CN112952393A (zh) * 2021-01-29 2021-06-11 佛山蓝谱达科技有限公司 一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960027054A (ko) * 1994-12-16 1996-07-22 구자홍 위성방송 수신용 평면안테나 구조
KR20050093148A (ko) * 2004-03-18 2005-09-23 현대자동차주식회사 빔 틸트 마이크로스트립 패치 안테나
KR20120027985A (ko) 2010-09-14 2012-03-22 한국과학기술원 위상 배열 안테나의 삽입 위상 지연 보상을 위한 레이돔-안테나 조립체 및 이를 이용한 삽입 위상 지연 보상 방법
KR20150107434A (ko) * 2014-03-14 2015-09-23 주식회사 이엠따블유 반사형 안테나

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960027054A (ko) * 1994-12-16 1996-07-22 구자홍 위성방송 수신용 평면안테나 구조
KR20050093148A (ko) * 2004-03-18 2005-09-23 현대자동차주식회사 빔 틸트 마이크로스트립 패치 안테나
KR20120027985A (ko) 2010-09-14 2012-03-22 한국과학기술원 위상 배열 안테나의 삽입 위상 지연 보상을 위한 레이돔-안테나 조립체 및 이를 이용한 삽입 위상 지연 보상 방법
KR20150107434A (ko) * 2014-03-14 2015-09-23 주식회사 이엠따블유 반사형 안테나

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102107023B1 (ko) * 2018-11-02 2020-05-07 삼성전기주식회사 안테나 장치 및 안테나 모듈
CN112952393A (zh) * 2021-01-29 2021-06-11 佛山蓝谱达科技有限公司 一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线
CN112952393B (zh) * 2021-01-29 2024-04-19 佛山蓝谱达科技有限公司 一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线

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