KR102130312B1 - A beam steering antenna with a metasurface - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 물을 사용하여 극초단파 영역의 전자기파를 제어하는 FPMS(Fluidically Programmable Metasurface)를 사용하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a beam steering antenna having a meta-surface, and more particularly, to a beam steering antenna having a meta-surface using FPMS (Fluidically Programmable Metasurface) for controlling electromagnetic waves in the microwave region using water.
메타 물질은 금속 및/또는 유전체 물질을 구성하는 주기적으로 설계된 구조물이다. 메타 물질에 대한 과학적 연구는 자연에서 발견할 수 없는 다양한 전자기 특성으로 인해 많은 관심을 받았으며, 이러한 비정상적인 특성을 조정하거나 제어하는 능력은 전자기 망토, 전자파 집속, 주파수로 재구성 가능한 안테나, 편파, 및 방사 패턴으로 표현하였다.Metamaterials are periodic designed structures that make up metal and/or dielectric materials. Scientific research on metamaterials has received a lot of attention due to various electromagnetic properties not found in nature, and their ability to control or control these abnormal properties is electromagnetic cloak, electromagnetic focus, frequency reconfigurable antenna, polarization, and radiation patterns. Expressed as
따라서, 시스템에 필요한 안테나의 수를 줄이기 위해, 상기 주파수, 편파, 및 방사 빔과 같은 특성을 요구 조건에 따라 변경할 수 있는 가변형 안테나를 사용하는 것이 대안이다.Therefore, in order to reduce the number of antennas required for the system, it is an alternative to use a variable antenna capable of changing characteristics such as the frequency, polarization, and radiation beam according to requirements.
반면, 위상 배열 안테나는 넓은 빔 조향을 달성할 수 있지만 높은 비용, 복잡성 및 부피의 단점을 가지고 있다.On the other hand, the phased array antenna can achieve wide beam steering, but has disadvantages of high cost, complexity and volume.
다양한 종류의 메타 물질 중에서도 고유전율 유전체에 기반한 미공진 (Mie resonances)을 사용하는 특성을 보임에 따라 모든 유전체 메타 물질 (all-dielectric metamaterials)은 요즘 엄청난 주목을 받고있다.Among the various types of meta materials, all-dielectric metamaterials have attracted a great deal of attention these days because of their characteristics using Mie resonances based on high-k dielectrics.
이러한 목적을 위해 높은 유전체 유전율을 지닌 다양한 재료가 마이크로 웨이브에서 테스트 되었지만 실용적인 애플리케이션의 경우 메타 물질은 비용이 효율적이고 기술적으로 유연하며 친환경적이어야 한다.Various materials with high dielectric permittivity have been tested in microwaves for this purpose, but for practical applications, metamaterials must be cost effective, technically flexible and environmentally friendly.
또한, 메타 머티리얼의 속성을 동적으로 조정할 수 있다면 메타 표면/메타 물질 디자인의 원동력이 될 가능성이 크다.In addition, if the properties of meta materials can be dynamically adjusted, it is likely to be the driving force of meta surface/meta material design.
액체 성질과 투명성과 같은 다양한 흥미로운 특성 때문에 수은, 공융 갈륨 인듐(EGaIn) 액정, 물과 같은 다양한 유체 물질이 재구성에 사용되었다.Due to various interesting properties such as liquid properties and transparency, various fluid materials such as mercury, eutectic gallium indium (EGaIn) liquid crystals, and water have been used for reconstitution.
주파수, 편파 및 방사 패턴의 관점에서 안테나를 사용한다.Antennas are used in terms of frequency, polarization and radiation pattern.
놀랍게도, 이 액체들 중에서 가장 풍부하고 쉽게 이용할 수 있으며 자연 친화적 인 물질, 즉 물은 저비용, 간편한 접근 및 안전성 때문에 최근 인기가 있다.Surprisingly, the most abundant and readily available of these liquids, nature-friendly materials, namely water, have recently become popular due to their low cost, easy access and safety.
높은 유전체 유전율(εr)과 0-100°의 넓은 온도 범위에서의 액체 특성으로 인해 물은 유체 중에서 강력한 후보가 되었다. 유체의 특성상, 제공된 컨테이너나 채널의 모양을 얻고 볼륨을 보존한다.High dielectric permittivity (εr) and liquid properties over a wide temperature range of 0-100° make water a strong candidate in fluids. Due to the nature of the fluid, the shape of the provided container or channel is obtained and the volume is preserved.
이 두 가지 특성에 기반하여 물은 독특한 기능성을 지닌 마이크로 웨이브 메타 물질의 소재 플랫폼으로 간주 되었다. 여기서는 빔 스티어링의 개념이 위상 변환과 밀접하게 관련되어 있으므로 FPMS(Fluidically Programmable Metasurface)를 사용하여 근거리 영역에서 안테나 방사 필드를 사용하여 위상 변환 개념을 구현했다. Based on these two properties, water was considered a material platform for microwave metamaterials with unique functionality. Since the concept of beam steering is closely related to the phase shift, the phase shift concept is implemented using an antenna radiation field in a short-range region using a FPMS (Fluidically Programmable Metasurface).
이는 방사된 빔의 위상을 간단히 변화시키고 빔을 상단 방향으로 높은 유효 유전율을 갖는 영역을 향한 오프셋 각도로 기울인다.This simply changes the phase of the emitted beam and tilts the beam at an offset angle towards an area with high effective permittivity in the top direction.
본 발명은 소스 바이어스와는 다른 FPMS 기반의 빔 스티어링을 위하여, 유체 채널 표면의 공기구멍 내부의 물과 같은 고 유전성 유체의 프로그래밍 가능한 유체 흐름을 통한 근거리 위상 변환의 개념을 사용한 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나를 제공하는데 목적이 있다.The present invention provides beam steering with a meta surface using the concept of near-phase transformation through a programmable fluid flow of a high dielectric fluid, such as water inside an air hole on the surface of a fluid channel, for FPMS based beam steering different from source bias. The purpose is to provide an antenna.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나는 저부에 배치되는 U-슬롯 패치 안테나로 유전체 기판에 형성된 소스 안테나; 및 메타 표면을 가지고 상기 소스 안테나 상부에 배치되어, 유체에 의해 상기 소스 안테나에서 발생하는 신호를 제어하는 FPSM;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object is a U-slot patch antenna disposed at the bottom of the source antenna formed on the dielectric substrate; And a FPSM having a meta surface and disposed on the source antenna to control a signal generated by the source antenna by a fluid.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 FPSM는 상기 FPMS의 상부 표면에 형성된 메타 표면으로 유전체 기판의 윗면에 N×N 사각 링 요소로 배열된 상부 도전층; 및 내부에 유체가 채워져 전자기파를 제어하는 복수의 유체 채널이 형성된 유체 채널 층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the FPSM of the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object is a meta surface formed on the upper surface of the FPMS, an upper conductive layer arranged as an N×N square ring element on the upper surface of the dielectric substrate. ; And a fluid channel layer filled with a fluid and having a plurality of fluid channels for controlling electromagnetic waves.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 FPMS 단위 셀은 1×1의 사각 링과 두 개의 상기 유체 채널로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the FPMS unit cell of the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object is characterized by consisting of a square ring of 1 × 1 and the two fluid channels.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나는 전도성의 상기 사각 링 패턴은 포토 리소그래피 공정을 통해 Rogers RO3003 기판에서 형성되고, 상기 유체 채널은 3D 인쇄 기술을 사용하여 폴리 락트산(PLA) 기판에서 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above-mentioned object, the square ring pattern of conductivity is formed on a Rogers RO3003 substrate through a photolithography process, and the fluid channel is formed using 3D printing technology. It is characterized by being formed on a polylactic acid (PLA) substrate.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 유체 채널 층은 상기 유체 채널 내부에 물이 주입되어 기울기 위상 변화를 얻는 것을 특징으로 한다.In addition, the fluid channel layer of the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object is characterized in that water is injected into the fluid channel to obtain a gradient phase change.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 유체 채널 층은 상기 유체 채널이 비어있는 경우의 위상과 상기 유체 채널이 물로 채워진 경우의 위상 간, 위상 차를 상기 유체 채널의 반경(r) 변화로 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fluid channel layer of the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object is a phase difference between the phase when the fluid channel is empty and the phase when the fluid channel is filled with water. It is characterized by controlling by changing the radius (r) of the fluid channel.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나는 상기 FPMS의 단위 셀에서 상기 유체 채널의 빈 상태와 물이 채워진 상태는 각각 0과 1로 코드화되는 것을 특징으로 한다.In addition, the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the empty state and the water filled state of the fluid channel in the unit cell of the FPMS are coded as 0 and 1, respectively. .
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 Rogers RO3003, PLA 기판, 및 물은 유전 상수가 각각 3, 2.5 및 81이고 접선 손실이 각각 0.0013, 0.02 및 0인 것을 특징으로 한다.In addition, Rogers RO3003, PLA substrate, and water of the beam steering antenna with meta-surface according to the present invention for achieving the above object have dielectric constants of 3, 2.5 and 81, respectively, and tangent losses of 0.0013, 0.02 and 0, respectively. It is characterized by.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 소스 안테나는 W×L 크기의 유전체 기판 중앙에 PX×PY 크기의 몸체 슬롯, PY에서 상기 L까지 잇는 F1×FW 크기의 커넥터 연결 슬롯, 및 소정 두께(g)로 SX×SY 길이만큼 ㄷ자 구조로 절개된 절개부를 포함하는 특징으로 한다.In addition, the source antenna of the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object is a body slot of P X × P Y in the center of the dielectric substrate of W × L size, connecting from P Y to the L It is characterized by including a connector connection slot having a size of F 1 ×F W , and an incision cut into a U-shaped structure by a length of S X ×S Y with a predetermined thickness (g).
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 소스 안테나 파라미터 PX, PY, W, L, F1, FW, SX, 및 SY은 각각 30 mm, 39 mm, 120 mm, 120 mm, 45 mm, 2.72 mm, 18 mm, 및 28 mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the source antenna parameters P X , P Y , W, L, F 1 , F W , S X , and S Y of the beam steering antenna having a meta surface according to the present invention for achieving the above object are 30 mm, respectively. , 39 mm, 120 mm, 120 mm, 45 mm, 2.72 mm, 18 mm, and 28 mm.
본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나는 이전에 보고되지 않은 물을 유체로 사용하는 유체 역학 빔 조향 기술이 적용되어 저비용으로 가볍고 간단하게 제조할 수 있는 효과가 있다.The beam steering antenna having a meta surface according to the present invention has the effect of being light and simple to manufacture at low cost by applying a hydrodynamic beam steering technology that uses water that has not been previously reported as a fluid.
도 1은 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 사시도 이다.
도 2는 부분 반사 표면(PRS)을 이용한 메타 표면화된 안테나의 토폴로지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 발명에 따른 FPMS의 유체 단위 셀을 도시한 도면이다.
도 3b는 반사 및 투과 계수의 시뮬레이션 된 크기 그래프 도면이다.
도 3c는 유체 채널의 빈 상태와 물이 채워진 상태에서의 시뮬레이션 된 전송 위상 계수 그래프 도면이다.
도 3d는 유체 채널의 반경(r)의 다른 값에서 위상차를 갖는 FPMS단위 셀의 파라메트릭 분석 그래프 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔-스티어링 안테나 패치 안테나와 FPMS의 상단층, 및 측단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 빔 조향 안테나의 채널 분포와 및 예상 스캐닝 각도를 정리한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 빔 조향 안테나의 배열 인자와 ANSYS HFSS를 이용한 분석 및 수치 방사 패턴을 도시한 그래프 도면이다.
도 7은 실제 제작한 본 발명에 따른 빔 조향 안테나의 구성과 해당 구성의 조립체에 대한 사진 도면이다.
도 8은 실제 제작한 본 발명에 따른 빔 조향 안테나에 대한 파라미터 셋업, 유체주입, 및 반사계수 그래프 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 빔 조향 안테나의 방사패턴 측정 설정사진, 및 주파수에 따른 방사패턴 그래프 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 빔 조향 안테나의 시뮬레이션 및 측정된 3차원 원거리 방사패턴을 도시한 도면이다.1 is a perspective view of a beam steering antenna with a meta surface according to the present invention.
2 is a view for explaining the topology of a meta-surface antenna using a partially reflective surface (PRS).
3A is a view showing a fluid unit cell of FPMS according to the present invention.
3B is a simulated size graph plot of reflection and transmission coefficients.
3C is a graph of simulated transmission phase factor graphs in the empty and filled water of a fluid channel.
3D is a graph of parametric analysis of FPMS unit cells having phase differences at different values of the radius r of the fluid channel.
4 is a diagram showing a top-layer and side cross-sectional view of a beam-steering antenna patch antenna and a FPMS having a meta surface according to the present invention.
5 is a diagram summarizing the channel distribution and the expected scanning angle of the beam steering antenna according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing analysis and numerical radiation patterns using an array factor of the beam steering antenna and ANSYS HFSS according to the present invention.
7 is a photo diagram of the configuration of the beam steering antenna according to the present invention and an assembly of the configuration.
8 is a graph illustrating parameter setup, fluid injection, and reflection coefficient for a beam steering antenna according to the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a radiation pattern measurement according to a frequency and a setup picture of radiation pattern measurement of a beam steering antenna according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a simulated and measured 3D long-distance radiation pattern of a beam steering antenna according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and/or includes a combination of a plurality of related description items or any one of a plurality of related description items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" to or "connected" to another component, it should be understood that other components may be directly connected to, or connected to, other components. something to do. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification and claims, when a part includes a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 - 스티어링 안테나에 대해 설명한다.Hereinafter, a beam-steering antenna having a meta surface according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 - 스티어링 안테나의 사시도 이다.1 is a perspective view of a beam-steering antenna with a meta surface according to the invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 - 스티어링 안테나는 소스 안테나(100), 상부 도전층(200), 및 유체 채널 층(300)을 포함한다.A beam-steering antenna having a meta surface according to the present invention as shown in FIG. 1 includes a
상기 소스 안테나(100)는 소정을 패턴을 가지고 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 저부에 배치된다.The
상기 상부 도전층(200)은 FPMS(Fluidically Programmable Metasurface)의 상부 표면에 형성된, 메타 표면으로 얇은 유전체 기판의 윗면에 4x4 사각 링 요소로 배열되어 있다.The upper
상기 유체 채널 층(300)은 3D 인쇄되어 내부에 유체가 채워져 전자기파를 제어한다.The
메타 표면 안테나의 토폴로지는 도 2에 도시되어 있는데, 여기서 메타 표면은 소스 안테나(10)의 상부에 상부 기판으로서 배치된다.The topology of the meta surface antenna is shown in FIG. 2, where the meta surface is disposed as a top substrate on top of the
상기 소스 안테나(10)로부터 방사된 전자기파는 부분적으로 전달되고 메타 표면(20)으로 인해 반사될 수 있다. Electromagnetic waves emitted from the
상기 메타 표면(20)이 부분 반사 표면(PRS: Partially Reflecting Surface)으로 작동하고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 소스 안테나(10)가 하부 기판에 접지를 가지고 있을 때, 두 개의 기준면, 즉 지면과 대류면 사이의 진폭이 감소하는 다중 반사 및 송신이 발생한다.When the
레이 이론에 따르면, 원거리 영역의 전기장은 이들 부분적으로 투과된 광선의 벡터 합이며, 이는 아래의 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.According to the Ray theory, the electric field in the far region is the vector sum of these partially transmitted rays, which can be expressed as [Equation 1] below.
상기 [수학식 1]에서 f(θ)는 입사각 θ를 기준으로 소스로부터의 방사된 필드 패턴의 함수이며, Ei는 지상 평면 및 상기 메타 표면(20)에서 반사되는 동안 연속적인 반사 필드 벡터의 결과이고, 아래의 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.In [Equation 1], f(θ) is a function of the emitted field pattern from the source based on the incident angle θ, and E i is a continuous reflection field vector during reflection from the ground plane and the
상기 [수학식 2]에서, E0는 소스로부터 방사되는 전자기파의 진폭이고, ψ는 표면 반사체의 투과 위상이고, i는 투과된 웨이브 인덱스이다. 최대 전력은 아래의 [수학식 3]의 공진 조건을 만족하면 넓은 방향으로 방사된다.In
상기 [수학식 3]에서 N은 정수이고 λ는 자유 공간의 파장이다. In
따라서, 공진 거리에 대한 안테나 프로파일의 높이(h)는 아래 [수학식 4]의 기준을 만족한다. Therefore, the height (h) of the antenna profile with respect to the resonance distance satisfies the criterion of [Equation 4] below.
상기 메타표면(20)이 균일한 단위 셀로 구성되어 있으면 메타 표면을 가진 안테나가 높은 지향성으로 넓은 지역으로 방사한다. 반면에, 상기 메타표면(20)이 점진적인 단계로 비 균일한 단위 셀로 설계되면, 메타 표면을 가진 안테나는 넓은 지역으로부터 오프셋 된 각도로 방사될 수 있다.When the meta-
이하에서, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나의 유체 채널과 함께 메타표면의 불균일 단위 셀에 대해 설명한다.Hereinafter, a non-uniform unit cell of the meta surface along with the fluid channel of the beam steering antenna having the meta surface according to the present invention will be described with reference to FIG. 3.
도 3a는 제안된 FPMS의 단위 셀을 나타낸다. 각 단위 셀은 사각 링(210)과 두 개의 유체 채널(310)로 구성된다. 3A shows a unit cell of the proposed FPMS. Each unit cell consists of a square ring 210 and two fluid channels 310.
전도성의 상기 사각 링(210) 패턴은 Rogers RO3003 기판에서 구현되었으며 상기 유체 채널(310)은 3D 인쇄 기술을 사용하여 폴리 락트산(PLA) 기판에서 구현되었다. The conductive rectangular ring 210 pattern was implemented on a Rogers RO3003 substrate and the fluid channel 310 was implemented on a poly lactic acid (PLA) substrate using 3D printing technology.
복사된 전자장의 전송 위상은 상기 유체 채널(310) 내부에 물을 삽입함으로써 변화되었으므로 상기 유체 채널(310) 내부에 물을 주입함으로써 기울기 위상 변화를 얻을 수 있었다.Since the transmission phase of the radiated electromagnetic field was changed by inserting water into the fluid channel 310, a gradient phase change could be obtained by injecting water into the fluid channel 310.
제안된 단위 셀의 전송 및 반사 분석은 ANSYS HFSS를 사용하여 수행되었다. Rogers RO3003 및 PLA 기판과 물은 유전 상수가 3, 2.5 및 81이고 접선 손실이 각각 0.0013, 0.02 및 0인 재료로 모델링 되었다. The proposed unit cell transmission and reflection analysis was performed using ANSYS HFSS. Rogers RO3003 and PLA substrates and water were modeled with materials with dielectric constants of 3, 2.5 and 81 and tangential losses of 0.0013, 0.02 and 0, respectively.
각 단위 셀에는 상기 유체 채널(310)이 빈 상태와 물로 채워진 두 가지 상태가 있다. 도 3b는 두 상태에서 단위 셀의 투과율과 반사율을 보여준다.Each unit cell has two states, the fluid channel 310 being empty and filled with water. Figure 3b shows the transmittance and reflectance of the unit cell in two states.
2.6 GHz에서 상기 유체 채널(310)이 비어있을 때 반사 및 전송 크기는 각각 -4 및 -2.5 dB 이였고, 상기 유체 채널(310)을 물로 채웠을 때 -1.6 dB 및 -5.7 dB 이였다. At 2.6 GHz, the reflection and transmission magnitudes were -4 and -2.5 dB, respectively, when the fluid channel 310 was empty, and -1.6 dB and -5.7 dB when the fluid channel 310 was filled with water.
2개의 상태에서의 크기 레벨은 상이한 유전 상수로 인해 다르지만, 부분적으로 반사되고 전달되는 거동이 두 상태 모두에서 관찰되었다.The size level in the two states is different due to different dielectric constants, but the behavior of partially reflected and transmitted is observed in both states.
도 3c는 두 상태의 단위 셀의 전송 위상 계수를 보여준다. 2.6 GHz에서 전송 위상은 상기 유체 채널(310)이 비어있는 경우 -3°였고 상기 유체 채널(310)이 물로 채워진 경우 26°임을 알 수 있다. 3C shows the transmission phase coefficients of the unit cells in two states. It can be seen that the transmission phase at 2.6 GHz was -3° when the fluid channel 310 was empty and 26° when the fluid channel 310 was filled with water.
따라서 제안된 FPMS 단위 셀을 이용하면 29°의 위상 차를 얻을 수 있다. Therefore, using the proposed FPMS unit cell, a phase difference of 29° can be obtained.
상기 위상 차는 상기 유체 채널(310)의 반경(r)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 유체 채널 반경(r)을 증가시키면 도 3d와 같이 전송 위상 차가 증가한다는 것을 알 수 있다.The phase difference may be controlled by the radius r of the fluid channel 310, and it can be seen that when the fluid channel radius r is increased, the transmission phase difference increases as shown in FIG. 3D.
4×4 유체 단위 셀에 기반한 빔 조향 안테나를 설계하기 위해, 도 4c와 같이 구현되었다. FPMS의 경우, 단위 셀에서 상기 유체 채널(310)의 빈 상태와 물이 채워진 상태는 각각 0과 1로 코드화된다. In order to design a beam steering antenna based on a 4x4 fluid unit cell, it was implemented as shown in FIG. 4C. In the case of FPMS, the empty state and the filled state of the fluid channel 310 in the unit cell are coded as 0 and 1, respectively.
점진적 위상 변환은 각 채널을 다른 코드로 프로그래밍하여 수행할 수 있다. 본 발명에서는 도 4b와 같이 7개의 유체 채널(310)이 FPMS에 삽입 형성되었다. The gradual phase shift can be performed by programming each channel with a different code. In the present invention, as shown in FIG. 4B, seven fluid channels 310 were inserted into the FPMS.
U-슬롯 패치 안테나는 1.6mm 두께의 FR4 유전체 기판을 사용하는 소스 안테나용으로 설계되었다. 그것의 유전 상수 및 접선 손실은 각각 4.4 및 0.02였다.The U-slot patch antenna is designed for source antennas using a 1.6 mm thick FR4 dielectric substrate. Its dielectric constant and tangential loss were 4.4 and 0.02, respectively.
도 4a를 참조하여 상기 소스 안테나(100)의 구조에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 소스 안테나(100)는 유전체 기판(110), 몸체 슬롯(120), 커넥터 연결 슬롯(130), 및 절개부(140)를 포함한다.Referring specifically to the structure of the
상기 몸체 슬롯(120)은 PX×PY 크기로 W×L 크기의 상기 유전체 기판(110)의 중앙에 형성되고, 상기 커넥터 연결 슬롯(130)은 F1×FW 크기로 상기 PY에서 상기 L까지 연결한다.The
한편, 상기 절개부(140)는 상기 몸체 슬롯(120) 내에 ㄷ자 구조로 소정 두께(g)로 SX×SY 길이만큼 절개되어 형성된다.On the other hand, the
한편, 상술한 PX, PY, W, L, F1, FW, SX, 및 SY에 해당하는 최종 기하학적 매개 변수는 [표 1]에 기재된 바와 같다.Meanwhile, final geometrical parameters corresponding to the aforementioned P X , P Y , W, L, F 1 , F W , S X , and S Y are as described in [Table 1].
메타 표면은 각 요소가 별개의 위상 및 진폭의 신호에 의해 인가되는 방사 요소의 배열로 간주될 수 있다. 메타 표면을 사용하는 빔 조향 안테나는 아래의 [수학식 5]로 정의된 어레이 인자(AF)를 사용하여 이해할 수 있다.The meta surface can be thought of as an arrangement of radiating elements, where each element is applied by signals of distinct phase and amplitude. A beam steering antenna using a meta surface can be understood using an array factor (AF) defined by [Equation 5] below.
상기 [수학식 5]에서 N은 선형적으로 배열 요소의 수(N=4)이고, k는 2.6GHz에서 파수이며(k=0.054), d는 배열 요소의 주기성(d=20)이다. 이 영역은 주로 공급원에 의해 조명되기 때문에 FPMS의 중앙 영역에서 전계의 진폭이 더 크다는 점에 주목할 필요가 있다. In
상기 FPMS는 2.6 GHz의 주파수에서 표면을 따라 29°의 전송 위상 변화 φn을 나타낸다.The FPMS exhibits a transmission phase change φ n of 29° along the surface at a frequency of 2.6 GHz.
본 발명에 따른 FPMS는 다른 유체 채널 코딩에 따라 세 가지 모드를 제공한다. 예를 들어, 채널 분포 및 예상된 스캐닝 각이 제시된 도 5에 도시된 바와 같이, 채널 #1과 채널 #2가 1(물이 채워진 상태)로 코딩되고 다른 채널이 0(빈 상태)으로 코딩 될 때, 본 발명에 따른 안테나는 -20°(모드-Ⅰ)로 방사된다.The FPMS according to the present invention provides three modes according to different fluid channel coding. For example, as shown in FIG. 5, where the channel distribution and the expected scanning angle are presented,
모든 유체 채널(310)을 0으로 부호화 하면, 본 발명에 따른 안테나는 0°(모드-Ⅱ)로 방사된다. 상기 유체 채널(310) #6과 #7이 1로 부호화되고 다른 채널이 0으로 부호화될 때, 본 발명에 따른 안테나는 +20°(모드-Ⅲ)로 방사된다. When all the fluid channels 310 are coded as 0, the antenna according to the present invention is radiated at 0° (mode-II). When the fluid channels 310 #6 and #7 are coded 1 and the other channel is coded 0, the antenna according to the present invention is radiated at +20° (mode-III).
도 6에서 상기 [수학식 5]에서 계산된 해석적 방사 패턴은 도 6의 ANSYS HFSS에 의해 시뮬레이션 된 수치 방사 패턴과 비교된다. AF 패턴으로부터의 주 빔 방향은 -18°, 0° 및 +18°이며, 숫자 패턴에서 -20°, 0° 및 +20°에 있을 것으로 예상된다. 분석 패턴의 빔 폭은 숫자 패턴의 빔 폭보다 약간 크다. 왜냐하면, 요소 패턴 없이 AF(Array Factor) 패턴만 그려지기 때문이다.The analytical radiation pattern calculated in [Equation 5] in FIG. 6 is compared with the numerical radiation pattern simulated by ANSYS HFSS in FIG. 6. The main beam direction from the AF pattern is -18°, 0° and +18°, and is expected to be at -20°, 0° and +20° in the numeric pattern. The beam width of the analysis pattern is slightly larger than the beam width of the numeric pattern. This is because only the Array Factor (AF) pattern is drawn without the element pattern.
본 발명에 따른 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나를 실험적으로 증명하기 위해 제작된 도 7a에서 알 수 있듯이 슬롯 패치 안테나는 FR4 기판 위에 제작되었으며, FPMS의 금속 패턴은 도 7b와 같이 포토 리소그래피 공정을 사용하여 Rogers RO3003 기판 위에 제작되었다. As can be seen in FIG. 7A manufactured to experimentally prove the beam steering antenna with meta surface according to the present invention, the slot patch antenna was fabricated on the FR4 substrate, and the metal pattern of the FPMS was formed using a photolithography process as shown in FIG. 7B. Built on the Rogers RO3003 substrate.
조립이 용이하도록 소스 안테나(100)와 FPMS는 동일한 크기(120×120mm, 2.6 GHz에서 1.04×1.04λ에 해당)이다. 50-Ω 초소형 버전 A(SMA) 커넥터가 소스 안테나에 연결되었다. 상기 유체 채널 층(300)은 도 7c에 도시된 바와 같이 Ultimaker 3D 프린터(Ultimaker B.V., Geldermalsen, The Netherlands)를 사용하여 PLA 필라멘트로부터 제조되었다. 유전체 물질의 연속 층은 컴퓨터 제어하에 인쇄되었다.For ease of assembly, the
상기 3D 프린터의 인쇄 속도는 40-100 mm/s 범위로 설정되었다. 프린터 노즐의 직경은 0.4 mm였으며 두께(Z 해상도) 20 μm 및 선폭(X/Y 해상도) 400 μm로 각 레이어를 인쇄할 수 있다.The printing speed of the 3D printer was set in the range of 40-100 mm/s. The diameter of the printer nozzle was 0.4 mm, and each layer can be printed with a thickness (Z resolution) of 20 μm and a line width (X/Y resolution) of 400 μm.
따라서 본 발명에 따른 빔 조향 안테나의 전체 두께 t는 7.1 mm이다. 최종 빔 조향 안테나는 도 7d에 도시된 바와 같이 FPMS를 상기 소스 안테나(100)에 쌓아서 구현했다.Therefore, the total thickness t of the beam steering antenna according to the present invention is 7.1 mm. The final beam steering antenna is implemented by stacking FPMS on the
제작된 프로토타입의 S-파라미터는 Anritsu MS2038C 네트워크 분석기(Anritsu Corporation, Kanagawa Prefecture, Japan)를 사용하여, 도 8a와 같이 측정되었다. 도 8c는 세 가지 모드에 대한 시뮬레이션 및 측정된 S-파라미터를 보여준다.S-parameters of the manufactured prototype were measured as shown in FIG. 8A using an Anritsu MS2038C network analyzer (Anritsu Corporation, Kanagawa Prefecture, Japan). 8C shows the simulated and measured S-parameters for the three modes.
안테나를 다른 모드로 전환하기 위해, 도 8b와 같이 간단한 액체 방울을 사용하여 유체 채널(310)에 물을 주입했다. 요구되는 모드를 위해 상기 유체 채널(310)을 채운 후에, 해당 유체 채널(310)로부터의 액체의 누출을 피하기 위해 3-D인쇄 노브 씰을 사용하여 채널의 적절한 밀봉이 수행되었다. 물은 액체 방울과 함께 채널로부터 물을 빨아 냄으로써 추출되었다.In order to switch the antenna to another mode, water was injected into the fluid channel 310 using a simple liquid droplet as shown in FIG. 8B. After filling the fluid channel 310 for the desired mode, proper sealing of the channel was performed using a 3-D printed knob seal to avoid leakage of liquid from that fluid channel 310. Water was extracted by sucking water from the channel along with liquid droplets.
물 주입/추출 공정은 이전에 보고된 바와 같이 마이크로 프로세서와 마이크로 펌프를 사용하여 잠재적으로 수행될 수 있다는 점은 주목할 가치가 있다. It is worth noting that the water injection/extraction process can potentially be performed using a microprocessor and micropump as previously reported.
모드 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ에 대해 측정된 10dB 임피던스 대역폭은 각각 2.54-2.64, 2.57-2.70 및 2.54-2.68 GHz이며 시뮬레이션 된 10dB 임피던스 대역폭은 2.53-2.61, 2.56-2.66 및 2.53-2.63 GHz이다. 따라서 시뮬레이션과 측정된 S-파라미터는 잘 일치했다.The 10 dB impedance bandwidths measured for modes I, II and III are 2.54-2.64, 2.57-2.70 and 2.54-2.68 GHz, respectively, and the simulated 10 dB impedance bandwidths are 2.53-2.61, 2.56-2.66 and 2.53-2.63 GHz. Therefore, the simulation and measured S-parameters were in good agreement.
제작된 안테나 프로토타입의 원거리 방사 패턴은 도 9a와 같이 차폐된 무선 주파수 무반 사실 챔버에서 상용 ORBIT/FR 원거리 측정 시스템을 사용하여 측정되었다. The distant radiation pattern of the fabricated antenna prototype was measured using a commercial ORBIT/FR distant measurement system in a shielded radio frequency anechoic chamber as shown in FIG. 9A.
도 9b, 9c, 9d 및 9e는 2.58, 2.60, 2.62 및 2.64 GHz 주파수 (10 dB 임피던스 대역폭의 범위)에서 측정된 2차원 방사 패턴을 보여준다. 9B, 9C, 9D and 9E show two-dimensional radiation patterns measured at 2.58, 2.60, 2.62 and 2.64 GHz frequencies (range of 10 dB impedance bandwidth).
2.58 GHz에서 모드 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ의 스캐닝 각은 -25, 0° 및 +20°였고, 2.60 GHz에서 모드 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ의 스캐닝 각은 -25°, 0° 및 +19°였고, 2.62 GHz에서 모드 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ의 스캐닝 각은 -25°, 0° 및 +20°였으며, 2.64 GHz에서 모드 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ의 스캐닝 각은 -27°, 0° 및 + 20°였다. The scanning angles of Modes I, II and III at 2.58 GHz were -25, 0° and +20°, and the scanning angles of Modes I, II and III at 2.60 GHz were -25°, 0° and +19°, 2.62 The scanning angles of Modes I, II and III at GHz were -25°, 0° and +20°, and the scanning angles of Modes I, II and III at 2.64 GHz were -27°, 0° and +20°.
스캐닝 각은 다른 위상 변화 때문에 다른 주파수에서 약간 다르다. The scanning angle is slightly different at different frequencies due to different phase changes.
그럼에도 불구하고 측정된 스캐닝 각이 예상된 스캐닝 각과 일치하기 때문에 빔 조향 기능이 성공적으로 입증되었다.Nevertheless, the beam steering function has been successfully demonstrated because the measured scanning angle matches the expected scanning angle.
3차원 방사 패턴은 본 발명에 따른 안테나 샘플을 회전시키고, 도 10의 시뮬레이션 된 3차원 방사 패턴과 비교함으로써 측정되었다. 3차원 방사 패턴은 2.62GHz에서 측정되었다. The three-dimensional radiation pattern was measured by rotating the antenna sample according to the present invention and comparing it with the simulated three-dimensional radiation pattern of FIG. 10. The three-dimensional radiation pattern was measured at 2.62 GHz.
상기 모드 Ⅰ의 경우 측정 및 시뮬레이션 된 피크 이득 및 방사 효율은 각각 5.35 및 5.87 dBi이고 41% 및 46%이고, 상기 모드 Ⅱ의 경우 측정 및 시뮬레이션 된 피크 이득 및 방사 효율은 각각 8.53과 7.24 dBi이고 71%와 73%이며, 상기 모드 Ⅲ의 경우 측정 및 시뮬레이션 된 피크 이득 및 방사 효율은 각각 7.15 및 5.93 dBi이고, 49% 및 48%이다.For Mode I, the measured and simulated peak gains and emission efficiencies are 5.35 and 5.87 dBi, respectively 41% and 46%, and for Mode II, the measured and simulated peak gains and emission efficiencies are 8.53 and 7.24 dBi, respectively 71 % And 73%, the measured and simulated peak gain and emission efficiency for the Mode III are 7.15 and 5.93 dBi, respectively, 49% and 48%.
시뮬레이션 및 측정된 방사 패턴은 프로토타입의 정렬 및 제조 공차로 인한 약간의 차이만으로는 잘 일치한다.The simulated and measured radiation patterns agree well with only slight differences due to prototype alignment and manufacturing tolerances.
아래의 [표 2]는 스캐닝 각도, 빔 조향 기술, 실현 이득, 안테나 크기 및 스위칭 속도와 관련하여 제안된 연구와 함께 지름면을 사용하여 이전에 보고된 빔 조향 안테나의 성능 비교를 포함한다. Table 2 below includes a comparison of the performance of previously reported beam steering antennas using a diameter plane with proposed studies in relation to scanning angle, beam steering technology, realization gain, antenna size and switching speed.
제안된 기법은 튜너블 또는 재구성 가능한 메타 표면에 많은 수의 다이오드 및 바이어싱 회로가 필요한 기존의 능동 튜닝 기술보다 유리하다는 점에 유의해야 한다.It should be noted that the proposed technique is advantageous over conventional active tuning techniques requiring a large number of diodes and biasing circuits on a tunable or reconfigurable meta surface.
유체 스위칭 기술은 낮은 스위칭 속도로 인해 높은 스위칭 속도를 필요로 하는 애플리케이션에는 적합하지 않지만, 기술이 진보함에 따라 유체 스위칭은 많은 수의 가변 디바이스를 필요로 하는 가변주기 구조에 대한 유망한 후보가 될 것으로 기대된다.Fluid switching technology is not suitable for applications requiring high switching speed due to low switching speed, but as technology advances, fluid switching is expected to be a promising candidate for variable cycle architectures requiring a large number of variable devices. do.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 실행된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments implemented in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
20 : 메타 표면
10, 100 : 소스 안테나
110 : 유전체 기판
120 : 몸체 슬롯
130 : 커넥터 연결 슬롯
140 : 절개부
200 : 상부 도전층
210 : 사각 링
300 : 유체 채널 층
310 : 유체 채널20: meta surface
10, 100: source antenna
110: dielectric substrate
120: body slot
130: connector connection slot
140: incision
200: upper conductive layer
210: square ring
300: fluid channel layer
310: fluid channel
Claims (10)
메타 표면을 가지고 상기 소스 안테나 상부에 배치되어, 유체에 의해 상기 소스 안테나에서 발생하는 신호를 제어하는 FPMS;를 포함하고,
상기 FPMS는 내부에 기울기 위상 변화를 위한 물이 주입되어 전자기파를 제어하는 복수의 유체 채널이 형성된 유체 채널 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
A source antenna formed on the dielectric substrate with a U-slot patch antenna disposed at the bottom; And
And a FPMS having a meta surface and disposed on the source antenna to control a signal generated by the source antenna by a fluid.
The FPMS beam steering antenna having a meta surface, characterized in that it comprises a fluid channel layer formed with a plurality of fluid channels for controlling electromagnetic waves by injecting water for gradient phase change therein.
상기 FPMS는
상기 FPMS의 상부 표면에 형성된 메타 표면으로 유전체 기판의 윗면에 N×N 사각 링 요소로 배열된 상부 도전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
According to claim 1,
The FPMS
A beam steering antenna having a meta surface comprising a meta surface formed on the upper surface of the FPMS and an upper conductive layer arranged as an N×N square ring element on an upper surface of the dielectric substrate.
상기 FPMS의 단위 셀은
1×1의 사각 링과 두 개의 상기 유체 채널로 구성되는 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
According to claim 2,
The unit cell of the FPMS
A beam steering antenna with a meta-surface comprising 1×1 square rings and two said fluid channels.
전도성의 상기 사각 링 패턴은 포토 리소그래피 공정을 통해 Rogers RO3003 기판에서 형성되고, 상기 유체 채널은 3D 인쇄 기술을 사용하여 폴리 락트산(PLA) 기판에서 형성되는 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
According to claim 3,
The conducting square ring pattern is formed on a Rogers RO3003 substrate through a photolithography process, and the fluid channel is formed on a polylactic acid (PLA) substrate using 3D printing technology.
상기 유체 채널 층은
상기 유체 채널이 비어있는 경우의 위상과 상기 유체 채널이 물로 채워진 경우의 위상 간, 위상 차를 상기 유체 채널의 반경(r) 변화로 제어하는 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
According to claim 1,
The fluid channel layer
A beam steering antenna having a meta surface, characterized in that the phase difference between the phase when the fluid channel is empty and the phase when the fluid channel is filled with water is controlled by a change in the radius (r) of the fluid channel.
상기 FPMS의 단위 셀에서 상기 유체 채널의 빈 상태와 물이 채워진 상태는 각각 0과 1로 코드화되는 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
The method of claim 6,
A beam steering antenna having a meta surface, characterized in that the empty state and the water filled state of the fluid channel in the unit cell of the FPMS are coded as 0 and 1, respectively.
상기 Rogers RO3003, PLA 기판, 및 물은 유전 상수가 각각 3, 2.5 및 81이고 접선 손실이 각각 0.0013, 0.02 및 0인 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
The method of claim 4,
The Rogers RO3003, PLA substrate, and water have a dielectric constant of 3, 2.5 and 81, respectively, and a beam steering antenna with a meta surface, characterized in that tangential losses are 0.0013, 0.02 and 0, respectively.
상기 소스 안테나는
W×L 크기의 유전체 기판 중앙에 PX×PY 크기의 몸체 슬롯, PY에서 상기 L까지 잇는 F1×FW 크기의 커넥터 연결 슬롯, 및 소정 두께(g)로 SX×SY 길이만큼 ㄷ자 구조로 절개된 절개부를 포함하는 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.
The method of claim 7,
The source antenna
In the center of a W×L-sized dielectric substrate, P X ×P Y- sized body slots, F 1 ×F W- sized connector connection slots connecting P Y to the L, and S X ×S Y lengths with a predetermined thickness (g) Beam steering antenna having a meta surface, characterized in that it comprises an incision cut into a U-shaped structure.
상기 소스 안테나의 파라미터 PX, PY, W, L, F1, FW, SX, 및 SY은 각각 30 mm, 39 mm, 120 mm, 120 mm, 45 mm, 2.72 mm, 18 mm, 및 28 mm인 것을 특징으로 하는 메타 표면을 가진 빔 스티어링 안테나.The method of claim 9,
The parameters of the source antenna P X , P Y , W, L, F 1 , F W , S X , and S Y are 30 mm, 39 mm, 120 mm, 120 mm, 45 mm, 2.72 mm, 18 mm, respectively. And 28 mm beam steering antenna with a meta surface.
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