KR102104483B1 - Pattern configurable dielectric resonator antenna - Google Patents
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Abstract
패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나는 유전체 공진기, 상기 유전체 공진기에 공진 모드를 여기하는 복수의 여기 소자, 전원을 공급하는 급전 장치 및 상기 급전 장치에서 상기 여기 소자에 이르는 급전 경로를 제어하여 상기 복수의 여기 소자 중 적어도 하나에 급전하도록 제어하는 스위치를 포함한다.A dielectric resonator antenna capable of pattern configuration control includes a dielectric resonator, a plurality of excitation elements that excite a resonance mode to the dielectric resonator, a power supply device that supplies power, and a feed path from the power supply device to the excitation element to control the plurality of It includes a switch for controlling to supply power to at least one of the excitation elements.
Description
이하 설명하는 기술은 유전체 공진기 안테나에 관한 것이다.The technique described below relates to a dielectric resonator antenna.
차세대 이동통신의 핵심기술인 다중입출력 안테나(Multiple-Input and Multiple-Output, MIMO) 기술은 위상 배열 안테나를 이용해 대용량의 데이터를 고속으로 전송하거나 여러 채널로 정보를 동시에 전송하는 기술이다. 배열 안테나 이론에 따르면 배열 안테나의 방사 패턴은 안테나 원소의 방사 패턴과 배열 인자의 곱으로 표현된다. 넓은 스캐닝 범위를 갖기 위해서는 개별 안테나의 패턴이 넓은 앙각(elevation angle)을 가져야 한다. 안테나 원소 자체의 패턴을 넓게 설계하는 것은 한계가 있다. 안테나 원소를 전기적으로 조향하여 패턴을 재구성하면 이를 극복하여 넓은 스캐닝 범위를 확보할 수 있다.Multiple-Input and Multiple-Output (MIMO) technology, a core technology of next-generation mobile communication, is a technology that transmits large amounts of data at high speed using a phased array antenna or simultaneously transmits information through multiple channels. According to the array antenna theory, the radiation pattern of the array antenna is expressed as the product of the radiation pattern of the antenna element and the array factor. In order to have a wide scanning range, the patterns of individual antennas must have a wide elevation angle. There is a limitation in designing a wide pattern of the antenna element itself. When the antenna element is electrically steered to reconstruct the pattern, a wide scanning range can be secured by overcoming this.
패턴 재구성에 용이한 구조로는 유전체 공진기 안테나가 있다. 유전체 공진기 안테나는 다양한 급전 방식을 통해 유전체에 공진 모드를 발생시켜 전자파를 방사하는 소자이다. 고유전율을 갖는 유전체를 사용하기 때문에 소형화에 강점이 있고, 급전 구조가 간단해 쉽게 구현이 가능하다. A dielectric resonator antenna is an easy structure for pattern reconstruction. The dielectric resonator antenna is a device that emits electromagnetic waves by generating a resonance mode in a dielectric through various feeding methods. Since it uses a dielectric material having a high dielectric constant, it has strengths in miniaturization, and it can be easily implemented due to its simple feeding structure.
종래 배열 안테나는 넓은 앙각을 갖도록 설계하는데 한계가 있다. 유전체 공진기 안테나는 비교적 방위각(azimuth angle) 방향으로 패턴 재구성이 용이하지만, 역시 앙각 방향으로 빔을 제어하기 어려웠다. 이하 설명하는 기술은 다양한 빔 패턴 설계 내지 제공이 가능한 유전체 공진기 안테나를 제공하고자 한다.Conventional array antennas are limited in designing to have a wide elevation angle. The dielectric resonator antenna is relatively easy to reconstruct the pattern in the azimuth angle direction, but it is also difficult to control the beam in the elevation angle direction. The technique described below is intended to provide a dielectric resonator antenna capable of designing or providing various beam patterns.
패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나는 유전체 공진기, 상기 유전체 공진기에 공진 모드를 여기하는 복수의 여기 소자, 전원을 공급하는 급전 장치 및 상기 급전 장치에서 상기 여기 소자에 이르는 급전 경로를 제어하여 상기 복수의 여기 소자 중 적어도 하나에 급전하도록 제어하는 스위치를 포함한다.A dielectric resonator antenna capable of pattern configuration control includes a dielectric resonator, a plurality of excitation elements that excite a resonance mode to the dielectric resonator, a power supply device that supplies power, and a feed path from the power supply device to the excitation element to control the plurality of It includes a switch for controlling to supply power to at least one of the excitation elements.
다른 측면에서 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나는 유전체 공진기, 상기 유전체 공진기에 공진 모드를 여기하는 복수의 여기 소자, 상기 복수의 여기 소자 중 적어도 하나에 전원을 공급하되, 상기 복수의 여기 소자에 이르는 급전 경로를 제어가능한 급전 장치 및 상기 복수의 여기 소자 중 어느 하나의 소자, 일부 복수의 소자 또는 전체 소자에 급전을 하도록 상기 급전 장치를 제어하는 제어 장치를 포함한다.In another aspect, the dielectric resonator antenna capable of controlling the pattern configuration may supply a power to at least one of a dielectric resonator, a plurality of excitation elements that excite a resonance mode to the dielectric resonator, and reach the plurality of excitation elements. And a feeding device capable of controlling a feeding path and a controlling device controlling the feeding device to supply power to any one of the plurality of excitation elements, some of the plurality of elements, or all of the elements.
이하 설명하는 기술은 방위각뿐만 아니라 앙각 방향으로도 빔 패턴 구성 내지 설계가 가능하다. 이하 설명하는 기술은 유전체 공진기 안테나라는 비교적 단순한 구조를 이용하여 다양한 빔 패턴 설계가 가능하다. The technique described below can be configured or designed in a beam pattern not only in an azimuth angle but also in an elevation angle direction. The technique described below can be designed in a variety of beam patterns using a relatively simple structure called a dielectric resonator antenna.
도 1은 무선 통신을 이용하는 환경에 대한 예이다.
도 2는 유전체 공진기 안테나에 대한 예이다.
도 3은 유전체 공진기 안테나의 공진 모드에 대한 예이다.
도 4는 패턴 구성 제어가 가능한 패턴 유전체 공진기 안테나에 대한 블록도의 예이다.
도 5는 스위치 동작에 대한 예이다.
도 6은 패턴 구성 제어가 가능한 패턴 유전체 공진기 안테나에 대한 블록도의 다른 예이다.
도 7은 공진 모드 제어가 되는 안테나에서 반사 계수 및 방사 패턴에 대한 예이다.1 is an example of an environment using wireless communication.
2 is an example of a dielectric resonator antenna.
3 is an example of a resonance mode of a dielectric resonator antenna.
4 is an example of a block diagram for a pattern dielectric resonator antenna capable of pattern configuration control.
5 is an example of a switch operation.
6 is another example of a block diagram of a pattern dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration.
7 is an example of a reflection coefficient and a radiation pattern in an antenna with resonance mode control.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The technique described below may be applied to various changes and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the technology described below to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the technology described below.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the above terms, and only for the purpose of distinguishing one component from other components Used only. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the technology described below. The term and / or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the terminology used herein, a singular expression should be understood to include a plurality of expressions, unless clearly interpreted differently in context, and terms such as “comprises” describe features, counts, steps, operations, and components described. It is to be understood that it means that a part or combination thereof is present, and does not exclude the presence or addition possibility of one or more other features or numbers, step operation components, parts or combinations thereof.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Prior to the detailed description of the drawings, it is intended to clarify that the division of components in this specification is only divided by the main functions of each component. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each subdivided function. In addition, each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to the main functions in charge of the components, and some of the main functions of each of the components are different. Needless to say, it may also be carried out in a dedicated manner.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In addition, in performing the method or the operation method, each of the processes constituting the method may occur differently from the specified order, unless a specific order is explicitly described in context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
이하 설명하는 기술은 유전체 공진기 안테나에 관한 것이다. 이하 설명하는 기술은 유전체 공진기 안테나에서 앙각 방향을 포함한 다양한 방향으로 빔 패턴 설계가 용이한 기법이다. 유전체 공진기는 유용한 안테나로 사용 가능하다. 유전체 공진기 안테나는 크기가 작고, 구조가 간단하다. 유전체 공진기 안테나는 높은 방사효율을 갖고, 거의 모든 전송선로에 대해서 급전이 용이하다. 나아가 유전체 공진기 안테나는 다른 공진 모드를 사용하여 방사패턴을 제어할 수 있다. 유전체 공진기는 구, 실린더, 육면체 등 다양한 모양을 가질 수 있다. 이하 설명하는 기술은 유전체 공진기에 대한 급전 경로 내지 급전 부위를 제어하여 다양한 빔 패턴을 생성하는 기법에 해당한다.The technique described below relates to a dielectric resonator antenna. The technique described below is a technique for easily designing a beam pattern in various directions including an elevation angle in a dielectric resonator antenna. Dielectric resonators can be used as useful antennas. The dielectric resonator antenna is small in size and simple in structure. The dielectric resonator antenna has high radiation efficiency and is easy to feed in almost all transmission lines. Furthermore, the dielectric resonator antenna can control the radiation pattern using different resonance modes. The dielectric resonator may have various shapes such as a sphere, a cylinder, and a cube. The technique described below corresponds to a technique of generating various beam patterns by controlling a feeding path or a feeding portion for a dielectric resonator.
도 1은 무선 통신을 이용하는 환경에 대한 예이다. 도 1은 FD-MIMO(Full Dimensional Multiple Input Multiple Output) 통신 환경을 도시한 예이다. 널리 알려진 바와 같이 FD-MIMO는 5G 통신을 위한 핵심적 기술 중 하나이다. 기지국(10)은 커버리지에 위치한 복수의 단말(21, 22, 23 및 24)과 통신을 수행한다. 도 1은 기지국(10)이 개별 빔을 사용하여 복수의 단말(21, 22, 23 및 24) 각각과 통신하는 예이다. 1 is an example of an environment using wireless communication. 1 is an example of a Full Dimensional Multiple Input Multiple Output (FD-MIMO) communication environment. As is well known, FD-MIMO is one of the key technologies for 5G communication. The
단말(21)과 단말(22)은 같은 건물에서 수직 방향에 위치한다. 기지국(10)은 앙각 방향 빔 포밍(Beam 1 및 Beam 2)을 하여 단말(21)과 단말(22)에 통신 채널을 제공한다. 한편 단말(23)과 단말(24)은 수평 방향에 위치한다. 기지국(10)은 방위각 방향 빔 포밍(Beam 3 및 Beam 4)을 하여 단말(23)과 단말(24)에 통신 채널을 제공한다. The
이와 같이 MIMO 또는 FD-MIMO 통신 환경에서 통신 장치가 사용하는 안테나는 일정한 방향성을 갖는 빔을 통해 정보를 송수신할 수 있다. 안테나는 방위각 방향뿐만 아니라 앙각 방향으로도 빔 포밍해야 할 필요가 있다. 특히 FD-MIMO 환경에서는 넓은 범위의 앙각 방향 제어가 필요할 수 있다. As described above, in a MIMO or FD-MIMO communication environment, an antenna used by a communication device can transmit and receive information through a beam having a certain directionality. The antenna needs to be beam-formed not only in the azimuth direction but also in the elevation angle direction. In particular, in the FD-MIMO environment, a wide range of elevation angle control may be required.
나아가 MIMO 통신 외에도, 차량 통신(V2X)과 같이 동적인 환경에서 통신을 하는 안테나도 넓은 범위의 앙각이 필요할 수 있다.Furthermore, in addition to MIMO communication, an antenna communicating in a dynamic environment such as vehicle communication (V2X) may also require a wide range of elevation angles.
전술한 바와 같이 유전체 공진기 안테나는 크기가 작고 간단한 구조로 구현이 가능하다. 방위각뿐만 아니라 넓은 앙각 범위를 갖는 유전체 공진기 안테나를 설계한다면 휴대용 단말과 같은 장치에서 유용하게 사용할 수 있다.As described above, the dielectric resonator antenna can be implemented with a small size and a simple structure. If a dielectric resonator antenna having a wide elevation angle range as well as an azimuth angle is designed, it can be usefully used in devices such as portable terminals.
도 2는 유전체 공진기 안테나(100)에 대한 예이다. 유전체 공진기 안테나(100)는 기판(110), 여기 소자(121, 122) 및 유전체 공진기(130)를 포함한다. 도 2는 급전 장치를 도시하지 않았다. 기판(110)은 PCB 기판일 수 있다. 여기 소자(121, 122)는 급전 장치로부터 전원을 공급받아 유전체 공진기(130)를 여기한다. 도 2에서 유전체 공진기(130)는 두 개의 여기 소자(121 및 122)와 접촉한다. 유전체 공진기(130)는 여기 소자(121 및 122) 중 적어도 하나로부터 전원을 공급받을 수 있다. 즉, 여기 소자(121 및 122)는 각각 하나씩(121 또는 122) 동작하거나, 두 개(121 및 122)가 동시에 동작하여 유전체 공진기(130)를 급전할 수 있다.2 is an example of a
도 2에서 여기 소자는 두 개를 예로 도시하였으나, 유전체 공진기 안테나는 보다 많은 복수의 여기 소자를 포함할 수 있다. 복수의 여기 소자는 유전체 공진기에 급전할 수 있다. 복수의 여기 소자는 유전체 공진기의 표면에 접촉하는데, 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 여기 소자는 도 2에서 도시한 바와 같이 기판상에 배치될 수도 있다. 또한, 여기 소자는 도 2와 달리 기판과 접촉하지 않는 유전체 공진기의 표면에 접촉될 수도 있다. 이 경우 여기 소자는 도선으로 기판과 연결될 수 있다. 여기 소자는 급전 장치로부터 전원을 공급받아 유전체 공진기를 급전한다. 여기 소자는 급전 장치의 일부 구성일 수도 있다. 여기 소자는 급전을 위한 다양한 소재로 구성될 수 있다. 나아가 여기 소자는 다양한 형태 내지 모양으로 구현될 수도 있다.Although two excitation elements are illustrated in FIG. 2 as an example, the dielectric resonator antenna may include a plurality of excitation elements. The plurality of excitation elements can feed the dielectric resonator. The plurality of excitation elements contact the surface of the dielectric resonator, and may be disposed at different positions. The excitation device may be disposed on the substrate as shown in FIG. 2. In addition, the excitation element may be in contact with the surface of the dielectric resonator that does not contact the substrate, unlike FIG. In this case, the excitation device may be connected to the substrate by a conducting wire. The excitation element supplies power from the feeding device to feed the dielectric resonator. The excitation element may be a part of the power feeding device. The excitation device can be composed of various materials for feeding. Furthermore, the excitation device may be implemented in various forms or shapes.
도 2에서 유전체 공진기(130)는 구(sphere) 형태를 도시하였다. 다만 구 형태의 유전체 공진기는 하나의 예이며, 유전체 공진기(130)는 다른 다양한 형태를 가질 수 있다. In FIG. 2, the
도 3은 유전체 공진기 안테나의 공진 모드에 대한 예이다. 도 3은 유전체 공진기에서 발생하는 TE301 모드에 대한 예이다. 도 3은 각 여기 소자에 의해 유전체 공진기에 발생하는 TE301 모드이다. TE301 모드는 도 3과 같이 대칭 구조를 갖는다. 이러한 공진 모드의 대칭성에 의해 유전체 공진기의 표면에 복수 개의 여기 소자를 두면 빔 패턴을 원하는 방향으로 재구성할 수 있다. 이는 구형 유전체 공진기에만 국한되지 않으며, 대칭 구조의 공진 모드가 발생하는 모든 형태의 유전체에 적용 가능하다. 따라서 이하 유전체 공진기 안테나에 사용되는 유전체 공진기는 대칭 구조를 갖는 공진 모드 생성이 가능한 다양한 형태의 유전체 공진기가 사용될 수 있다.3 is an example of a resonance mode of a dielectric resonator antenna. 3 is an example of the TE301 mode occurring in the dielectric resonator. 3 is a TE301 mode generated by a dielectric resonator by each excitation element. TE301 mode has a symmetrical structure as shown in FIG. Due to the symmetry of the resonance mode, when a plurality of excitation elements are placed on the surface of the dielectric resonator, the beam pattern can be reconstructed in a desired direction. This is not limited to a spherical dielectric resonator, and is applicable to all types of dielectrics in which a resonance mode having a symmetrical structure occurs. Accordingly, various types of dielectric resonators capable of generating a resonance mode having a symmetrical structure may be used as the dielectric resonators used in the dielectric resonator antenna.
도 4는 패턴 구성 제어가 가능한 패턴 유전체 공진기 안테나(300)에 대한 블록도의 예이다. 유전체 공진기 안테나(300)는 유전체 공진기(310), 여기 소자(320), 스위치(330) 및 급전 장치(340)를 포함한다.4 is an example of a block diagram of the pattern
유전체 공진기(310)는 공진을 생성하는 구성이다. 유전체 공진기(310)는 전술한 바와 같이 대칭 구조를 갖는 공진 모드 생성이 가능한 유전체 공진기이다. 여기 소자(320)는 유전체 공진기(310)에 공진 모드를 여기 하는 구성이다. 여기 소자(320)는 복수 개(320-1, 320-2,..., 320-N)이다. 여기 소자(320)는 유전체 공진기(310)에 접촉하는 상태로 배치된다. 복수의 여기 소자(320-1, 320-2,..., 320-N)는 유전체 공진기(310)의 표현에 배치되되, 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.The dielectric resonator 310 is configured to generate resonance. The dielectric resonator 310 is a dielectric resonator capable of generating a resonance mode having a symmetrical structure as described above. The
급전 장치(340)는 여기 소자(320)에 전원을 공급하는 장치이다. 급전 장치(340)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. The power feeding device 340 is a device that supplies power to the
스위치(330)는 급전 장치(340)에서 복수의 여기 소자(320-1, 320-2,..., 320-N)에 이르는 급전 경로를 제어하는 장치이다. 스위치(330)는 급전 경로를 제어하여 복수의 여기 소자 중 어느 하나, 특정한 그룹에 속한 여기 소자 또는 전체 여기 소자에 전력을 공급할 수 있다.The
도 5는 스위치 동작에 대한 예이다. 설명의 편의를 위하여 도 4의 스위치(330)를 기준으로 설명한다. 다중 급전을 지원하는 스위치(330)는 기본적으로 N:1 구조로 구성된다. 스위치(330)는 동작 모드에 따라 여기 소자(320)를 하나씩 급전하거나, 복수의 여기 소자(320)를 동시에 급전할 수 있다. 스위치(330)는 N개의 여기 소자(320)를 스위칭하여 다수의 빔을 전환하거나 이들 빔을 결합하도록 할 수 있다. 도 5(A)는 스위치(330)가 N개의 여기 소자(320)를 각각 하나씩 급전하는 예이다. 도 5(B)는 스위치(330)가 N개 중 2개의 여기 소자(320)를 급전하는 예이다. 도 5(C)는 스위치(330)가 N개 중 3개의 여기 소자(320)를 급전하는 예이다. 도 5(D)는 스위치(330)가 N개의 여기 소자(320) 전체를 급전하는 예이다.5 is an example of a switch operation. For convenience of description, description will be made based on the
스위치(330)는 N개의 여기 소자(320)에 대하여 급전 가능한 모든 경우에 대한 제어가 가능하다. 예를 들어, 4개(N=4)의 여기 소자가 있다고 가정한다. 4개의 여기 소자를 E1, E2, E3 및 E4로 표현한다. 스위치(330)는 복수의 여기 소자(E1, E2, E3 및 E4)에 급전 가능한 모든 형태를 제공할 수 있다. 예컨대, 복수의 여기 소자(E1, E2, E3 및 E4)가 급전되는 가능한 모든 형태는 다음과 같다. {(E1), (E2), (E3), (E4), (E1, E2), (E1, E3), (E1, E4), (E2, E3), (E2, E4), (E1, E2, E3), (E1, E2, E4), (E2, E3, E4), (E1, E2, E4, E4)}이다. 여기서, 대괄호{}는 가능한 모든 경우에 대한 집합을 나타내고, 소괄호()는 급전되는 여기 소자를 나타낸다. 복수의 여기 소자(E1, E2, E3 및 E4)가 급전되는 특정한 형태를 급전 패턴이라고 명명한다. 여기 소자의 개수에 따라 급전 패턴은 다양할 수 있다. 스위치(330)는 가능한 모든 경우의 급전 패턴을 생성(여기)할 수 있다. 이를 통해 유전체 공진기 안테나는 다양한 빔 패턴을 형성할 수 있다.The
한편 도 4와 다른 구조를 갖는 유전체 공진기 안테나도 가능하다. 예를 들면, 복수의 여기 소자(320-1, 320-2,..., 320-N)에 개별적으로 급전 구조가 연결되고, 스위치는 급전 구조에 신호를 전달하여 연결된 여기 소자에 급전하도록 제어할 수 있다. 이 경우 도 4와 달리 급전 장치(340)가 여기 소자와 연결되고, 스위치(330)는 외부 제어 명령을 급전 장치(340)에 전달하는 구조가 된다.Meanwhile, a dielectric resonator antenna having a structure different from that of FIG. 4 is also possible. For example, a plurality of excitation elements 320-1, 320-2, ..., 320-N are individually connected to a feeding structure, and a switch is controlled to transmit power to the connected excitation element by transmitting a signal to the feeding structure. can do. In this case, unlike FIG. 4, the power feeding device 340 is connected to the excitation device, and the
도 6은 패턴 구성 제어가 가능한 패턴 유전체 공진기 안테나(410)에 대한 블록도의 다른 예이다. 유전체 공진기 안테나(400)는 유전체 공진기(410), 여기 소자(420), 급전 장치(430) 및 제어 장치(440)를 포함한다.6 is another example of a block diagram of the pattern dielectric resonator antenna 410 capable of controlling the pattern configuration. The
유전체 공진기(410)는 공진을 생성하는 구성이다. 유전체 공진기(410)는 전술한 바와 같이 대칭 구조를 갖는 공진 모드 생성이 가능한 유전체 공진기이다. 여기 소자(420)는 유전체 공진기(410)에 공진 모드를 여기 하는 구성이다. 여기 소자(420)는 복수 개(420-1, 420-2,..., 420-N)이다. 여기 소자(420)는 유전체 공진기(410)에 접촉하는 상태로 배치된다. 복수의 여기 소자(420-1, 420-2,..., 420-N)는 유전체 공진기(410)의 표현에 배치되되, 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.The dielectric resonator 410 is configured to generate resonance. The dielectric resonator 410 is a dielectric resonator capable of generating a resonance mode having a symmetrical structure as described above. The excitation element 420 is configured to excite the resonance mode to the dielectric resonator 410. There are a plurality of excitation elements 420 (420-1, 420-2, ..., 420-N). The excitation element 420 is disposed in contact with the dielectric resonator 410. The plurality of excitation elements 420-1, 420-2, ..., 420-N are disposed in the representation of the dielectric resonator 410, but may be disposed at different locations.
급전 장치(440)는 여기 소자(420)에 전원을 공급하는 장치이다. 급전 장치(440)는 스위치(431) 및 전원공급부(432)를 포함한다. 전원공급부(432)는 자체 전원 또는 외부 전원을 공급하여 스위치에(431)에 전달한다. The
스위치(431)는 전원공급부(432)에서 복수의 여기 소자(420-1, 320-2,..., 320-N)에 이르는 급전 경로를 제어하는 장치이다. 스위치(431)는 급전 경로를 제어하여 복수의 여기 소자 중 어느 하나, 특정한 그룹에 속한 여기 소자 또는 전체 여기 소자에 전력을 공급할 수 있다. 스위치(431)는 전술한 바와 같이 가능한 모든 급전 패턴 중 어느 하나의 급전 패턴이 되도록 급전을 제어할 수 있다.The
나아가 급전 장치(440)는 전원공급부(432)에서 전달되는 전원을 균등하게 분할하는 전력 분배기(예컨대, 반 전력 분배기)를 포함할 수 있다. 전력 분배기는 공급되는 전력을 분배하여 복수의 출력 경로로 전달할 수 있다. 일반적으로 급전 장치(440)는 전력이 공급되는 복수의 여기 소자에 동일한 전력을 공급할 수 있다. 한편 급전 장치(440)는 전력 분배기 및 스위치의 배치 구조에 따라 전력이 공급되는 복수의 여기 소자에 따라 급전되는 전력의 양을 다르게 제어할 수도 있다. 이 경우 급전 장치(440)는 전력이 공급되는 여기 소자 및 공급되는 전력을 제어하여 보다 다양한 빔 패턴을 생성할 수도 있다.Furthermore, the
제어 장치(440)는 급전 장치(430)를 제어하여 유전체 공진기 안테나(400)가 다양한 빔 패턴을 형성하게 한다. 제어 장치(440)는 연산 장치(441) 및 메모리(442)를 포함할 수 있다. 제어 장치(440)는 안테나 기판상에 회로 또는 칩셋 형태로 구현될 수 있다. 메모리(442)는 급전 패턴에 대한 정보를 저장한다. 급전 패턴은 급전되는 여기 소자에 따라 결정된다. 급전 패턴은 급전되는 여기 소자의 위치 또는 식별자로 정의될 수 있다. 메모리(442)는 여기 소자의 위치 또는 식별자로 정의된 특정 패턴들에 대한 정보를 저장할 수 있다. 여기 소자가 4개의 소자 E1, E2, E3 및 E4가 있다고 가정하면, 메모리(442)는 아래의 표 1과 같은 테이블 형태의 정보를 저장할 수 있다.The
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제어 장치(440)는 외부 제어 명령에 포함된 급전 패턴 또는 빔 패턴에 대한 정보를 기준으로 메모리(442)에서 대응되는 여기 소자의 리스트를 찾는다. 제어 장치(440)는 선택한 여기 소자가 급전될 수 있도록 급전 명령을 급전 장치(430)에 전달한다. 급전 명령에 따라 스위치(431)가 동작하여 특정한 여기 소자만 급전되게 된다. 결과적으로 제어 장치(440)는 유전체 공진기(410)가 특정한 빔 패턴을 방사하게 한다.The
도 7은 공진 모드 제어가 되는 안테나에서 반사 계수 및 방사 패턴에 대한 예이다. 도 7은 도 2와 같이 두 개의 여기 소자에 대한 급전을 제어하여 생성 가능한 반사 계수 및 방사 패턴에 대한 예이다. 도 7(A)와 도 7(B)는 두 개의 공진 모드 여기 소자를 각각 하나씩 급전한 경우이다. 도 7(A)는 공진 모드 여기 소자 1을 급전한 경우이고, 도 7(B)는 공진 모드 여기 소자 2를 급전한 경우이다. 두 개의 공진 모드 여기 소자를 각각 하나씩 급전하였을 때 빔을 두 가지 방향으로 조향할 수 있다. 도 7(C)는 두 개의 공진 모드 여기 소자를 동시에 급전한 경우이다. 두 개의 공진 모드 여기 소자를 동시에 급전하면 빔이 결합되어 가운데 방향으로 빔이 형성되는 것을 알 수 있다. 따라서 하나의 유전체 공진기에 N개의 공진 모드 여기 소자를 두고 이를 스위칭 하면 다수의 빔을 전환하거나 이들 빔을 결합하여 패턴을 재구성할 수 있다.7 is an example of a reflection coefficient and a radiation pattern in an antenna with resonance mode control. 7 is an example of a reflection coefficient and a radiation pattern that can be generated by controlling feeding of two excitation elements as shown in FIG. 2. 7 (A) and 7 (B) show a case in which two resonant mode excitation elements are fed one by one. 7 (A) is a case where the resonance
또한, 상술한 바와 같은 빔 패턴을 제어하는 과정 내지 빔 패턴을 제어하는 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.In addition, the process of controlling the beam pattern or the method of controlling the beam pattern as described above may be implemented as a program (or application) including an executable algorithm executable on a computer. The program may be stored and provided in a non-transitory computer readable medium.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.The non-transitory readable medium means a medium that stores data semi-permanently and that can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short time, such as registers, caches, and memory. Specifically, the various applications or programs described above may be stored and provided in a non-transitory readable medium such as a CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM, and the like.
본 실시례 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.The drawings attached to the present embodiment and the present specification merely show a part of the technical idea included in the above-described technology, and are easily understood by those skilled in the art within the scope of the technical idea included in the above-described technical specification and drawings. It will be apparent that all examples and specific examples that can be inferred are included in the scope of the above-described technology.
100 : 유전체 공진기 안테나
110 : 기판
121, 122 : 여기 소자
130 : 유전체 공진기
300 : 유전체 공진기 안테나
310 : 유전체 공진기
320, 320-1, 320-2, 320-N : 여기 소자
330 : 스위치
340 : 급전 장치
400 : 유전체 공진기 안테나
410 : 유전체 공진기
420, 320-1, 320-2, 320-N : 여기 소자
430 : 급전 장치
431 : 스위치
432 : 전원공급부
440 : 제어 장치
441 : 연산 장치
442 : 메모리100: dielectric resonator antenna
110: substrate
121, 122: excitation element
130: dielectric resonator
300: dielectric resonator antenna
310: dielectric resonator
320, 320-1, 320-2, 320-N: excitation device
330: switch
340: feeding device
400: dielectric resonator antenna
410: dielectric resonator
420, 320-1, 320-2, 320-N: excitation device
430: feeding device
431: switch
432: power supply
440: control device
441: computing device
442: memory
Claims (16)
상기 유전체 공진기에 배치되어, 공진 모드를 각각 여기하는 복수의 여기 소자;
전원을 공급하는 급전 장치; 및
상기 급전 장치에서 상기 여기 소자에 이르는 급전 경로를 제어하여 상기 복수의 여기 소자 중 적어도 하나의 여기 소자에 급전하도록 제어하는 스위치를 포함하되,
상기 유전체 공진기는 급전을 받아 3차원 공간에서 대칭 구조의 공진 모드를 생성하고,
상기 적어도 하나의 여기 소자의 개수 및 배치 위치에 따라 상기 유전체 공진기는 서로 다른 패턴의 빔을 방사하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.Dielectric resonators;
A plurality of excitation elements disposed in the dielectric resonator to excite the resonance modes, respectively;
A power supply device that supplies power; And
A switch for controlling a feeding path from the feeding device to the excitation element to control the feeding of at least one excitation element among the plurality of excitation elements,
The dielectric resonator receives power and generates a resonance mode having a symmetrical structure in a three-dimensional space,
The dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration in which the dielectric resonators emit beams of different patterns according to the number and placement of the at least one excitation element.
상기 복수의 여기 소자는 상기 유전체 공진기의 표면에서 서로 다른 위치에서 접촉하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.According to claim 1,
The plurality of excitation elements are dielectric resonator antennas capable of controlling a pattern configuration in contact at different locations on the surface of the dielectric resonator.
상기 스위치는 상기 복수의 여기 소자 중 어느 하나의 소자, 일부 복수의 소자 또는 전체 소자에 급전하도록 제어하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.According to claim 1,
The switch is a dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration to control power feeding to any one of the plurality of excitation elements, some of the plurality of elements, or all elements.
상기 스위치에 상기 급전 경로의 제어를 위한 명령을 전달하는 제어 장치를 더 포함하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.According to claim 1,
Further comprising a control device for transmitting a command for controlling the feed path to the switch, a dielectric resonator antenna capable of pattern configuration control.
상기 패턴은 빔의 방향, 빔의 세기 및 빔이 커버하는 영역 중 적어도 하나가 상이한 빔 패턴인 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.According to claim 1,
The pattern is a dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration in which at least one of a beam direction, a beam intensity, and a region covered by the beam is a different beam pattern.
상기 유전체 공진기에 접촉 배치되어, 공진 모드를 각각 여기하는 복수의 여기 소자;
상기 복수의 여기 소자 중 적어도 하나에 전원을 공급하되, 상기 복수의 여기 소자에 이르는 급전 경로를 제어가능한 급전 장치; 및
상기 복수의 여기 소자 중 어느 하나의 소자, 일부 복수의 소자 또는 전체 소자에 급전을 하도록 상기 급전 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하되,
상기 유전체 공진기는 급전을 받아 3차원 공간에서 대칭 구조의 공진 모드를 생성하고,
상기 복수의 여기 소자 중 급전되는 소자의 개수 및 배치 위치에 따라 상기 유전체 공진기는 서로 다른 팬턴의 빔을 방사하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.Dielectric resonators;
A plurality of excitation elements disposed in contact with the dielectric resonator to excite the resonance mode, respectively;
A power supply device that supplies power to at least one of the plurality of excitation elements, and is capable of controlling a feeding path to the plurality of excitation elements; And
A control device for controlling the power feeding device to supply power to any one of the plurality of excitation elements, some of the plurality of elements or all elements,
The dielectric resonator receives power and generates a resonance mode having a symmetrical structure in a three-dimensional space,
The dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration in which the dielectric resonators emit beams of different pantons according to the number of the plurality of excitation elements to be fed and the position of arrangement.
상기 급전 장치는
전원 공급부에서 상기 여기 소자에 이르는 급전 경로를 제어하여 상기 복수의 여기 소자 중 적어도 하나에 급전하도록 제어하는 스위치를 포함하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.The method of claim 8,
The feeding device
And a switch configured to control a feeding path from a power supply unit to the excitation element so as to supply power to at least one of the plurality of excitation elements.
상기 제어 장치는
여기 소자의 위치 또는 식별자를 포함하는 정보들을 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 정보들 중 제어 명령에 포함된 패턴 정보에 매칭되는 정보를 선택하여 상기 복수의 여기 소자 중 특정한 여기 소자에 급전 되도록 제어하되,
상기 패턴 정보는 빔 패턴에 대한 정보 또는 급전 대상인 여기 소자에 대한 정보를 포함하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.The method of claim 8,
The control device
Further comprising a memory for storing information including the location or identifier of the excitation element, and selecting information matching the pattern information included in the control command among the information to control the feeding to a specific excitation element among the plurality of excitation elements Ha,
The pattern information includes information about a beam pattern or information about an excitation element to be fed, and a dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration.
상기 제어 장치는 제어 명령에 따라 상기 복수의 여기 소자 중 급전 대상을 결정하여, 상기 급전 장치가 상기 급전 대상인 여기 소자에 전원을 공급하도록 제어하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.The method of claim 8,
The control device determines a power supply target among the plurality of excitation elements according to a control command, so that the power supply device controls the pattern to be controlled so as to supply power to the power supply target excitation element.
상기 패턴은 빔의 방향, 빔의 세기 및 빔이 커버하는 영역 중 적어도 하나가 상이한 빔 패턴인 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.The method of claim 8,
The pattern is a dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration in which at least one of a beam direction, a beam intensity, and a region covered by the beam is a different beam pattern.
상기 유전체 공진기에 접촉 배치되어, 공진 모드를 각각 여기하는 복수의 여기 소자;
복수의 여기 소자에 각각 전원을 공급하는 복수의 급전 장치; 및
상기 복수의 급전 장치에 전달되는 신호를 제어하여 상기 복수의 여기 소자 중 적어도 하나의 여기 소자에 급전하도록 제어하는 스위치를 포함하되,
상기 유전체 공진기는 급전을 받아 3차원 공간에서 대칭 구조의 공진 모드를 생성하고,
상기 복수의 여기 소자 중 급전되는 소자의 개수 및 배치 위치에 따라 상기 유전체 공진기는 서로 다른 팬턴의 빔을 방사하는 패턴 구성 제어가 가능한 유전체 공진기 안테나.Dielectric resonators;
A plurality of excitation elements disposed in contact with the dielectric resonator to excite the resonance mode, respectively;
A plurality of power feeding devices respectively supplying power to the plurality of excitation elements; And
And a switch for controlling a signal transmitted to the plurality of power feeding devices so as to supply power to at least one of the plurality of excitation elements,
The dielectric resonator receives power and generates a resonance mode having a symmetrical structure in a three-dimensional space,
The dielectric resonator antenna capable of controlling a pattern configuration in which the dielectric resonators emit beams of different pantons according to the number of the plurality of excitation elements to be fed and the position of arrangement.
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