KR102173843B1 - Lens with spatial mixed-order bandpass filter - Google Patents

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Abstract

본 장치는 도전성 요소들의 복수의 층들 및 기판층을 포함한다. 도전성 요소들의 층들의 제1층은, 상기 제1층의 제2부분에서의 도전성 요소들로 이루어진 제2 구조와는 상이한 제1구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제1부분을 포함한다. 상기 제1층은 상기 기판층의 일 측면과 접촉상태일 수 있다. 상기 도전성 요소들의 층들의 제2층에서의 도전성 요소들은 상기 기판층의 또 다른 측면과 접촉 상태일 수 있다. 상기 렌즈는, 상기 제1구조를 갖는 적어도 하나의 도전성 요소, 및 상기 기판층의 다른 측면들 상에 배치된 상기 제2구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는, 제1유형의 단위 셀을 포함할 수 있다. 상기 제1유형의 단위 셀은 용량성 부하 대역통과 필터 응답을 제공하고, 제2유형의 단위 셀은 대역통과 필터 응답을 제공할 수 있다. The device includes a substrate layer and a plurality of layers of conductive elements. The first layer of layers of conductive elements comprises a first portion comprising conductive elements having a first structure different from the second structure consisting of conductive elements in a second portion of the first layer. The first layer may be in contact with one side of the substrate layer. The conductive elements in the second layer of the layers of the conductive elements may be in contact with another side of the substrate layer. The lens may include a unit cell of a first type, including at least one conductive element having the first structure and conductive elements having the second structure disposed on other sides of the substrate layer. have. The unit cell of the first type may provide a capacitive load bandpass filter response, and the unit cell of the second type may provide a bandpass filter response.

Description

공간 혼합-차수 대역통과 필터를 갖는 렌즈{LENS WITH SPATIAL MIXED-ORDER BANDPASS FILTER}Lens with spatial mixed-order bandpass filter {LENS WITH SPATIAL MIXED-ORDER BANDPASS FILTER}

본 출원은 일반적으로 무선 통신 시스템들에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전자기파(EM wave)의 전송에 있어서 렌즈의 이용에 관한 것이다.The present application relates generally to wireless communication systems, and more particularly, to the use of a lens in the transmission of EM waves.

렌즈는 EM(electromagnetic)파의 평면 파두(planar wave front)를 한 초점에 맞추거나, 또는 반대로, 한 점원(point source)으로부터 발산하는 구면파(spherical waves)를 평면파(plane waves)로 시준할 수 있는 전자 장치이다. 이러한 기본적인 특성은 통신, 화상처리, 레이더 및 공간 전력 결합 시스템들과 같은 다양한 응용분야에서 광범위하게 사용된다. The lens is capable of collimating the planar wave front of an EM (electromagnetic) wave into one focal point, or conversely, collimating the spherical waves emanating from a point source as plane waves. It is an electronic device. These basic properties are used extensively in a variety of applications such as communications, image processing, radar and space power combining systems.

5세대(5G) 통신표준이 활용할 수 있는 밀리미터파(millimeter-wave) 주파수 대역에 있어서, 그러한 주파수 대역에서 동작하는 안테나의 이득과 빔 조향(steering) 능력의 한계를 극복하기 위한 잠재적인 해결책으로서 렌즈가 상당한 주목을 받고 있다. In the millimeter-wave frequency band that the fifth generation (5G) communication standard can utilize, the lens as a potential solution to overcome the limitations of the gain and beam steering capability of an antenna operating in that frequency band. Is receiving considerable attention.

본 개시의 실시예들은 공간 혼합-차수 대역통과 필터(spatial mixed-order bandpass filter)를 갖는 렌즈와 그에 관련된 시스템들 및 방법들을 제공한다. Embodiments of the present disclosure provide a lens having a spatial mixed-order bandpass filter and systems and methods related thereto.

일 실시예에 있어서, 본 장치는 도전성 요소들의 복수의 층들 및 기판층을 포함한다. 상기 도전성 요소들의 층들의 제1층은, 상기 제1층의 제2부분에서의 도전성 요소들의 제2 구조와는 상이한 제1구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제1부분을 포함한다.In one embodiment, the device comprises a substrate layer and a plurality of layers of conductive elements. The first layer of the layers of conductive elements comprises a first portion comprising conductive elements having a first structure different from the second structure of the conductive elements in the second portion of the first layer.

또 다른 실시예에 있어서, 본 방법은 렌즈를 통해 전자기파를 전송하는 동작을 포함한다. 상기 렌즈는 도전성 요소들의 복수의 층들 및 기판층을 포함한다. 상기 도전성 요소들의 복수의 층들의 제1층은, 상기 제1층의 제2부분에서의 도전성 요소들의 제2 구조와는 상이한 제1구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제1부분을 포함한다.In yet another embodiment, the method includes transmitting an electromagnetic wave through a lens. The lens comprises a substrate layer and a plurality of layers of conductive elements. The first layer of the plurality of layers of the conductive elements comprises a first portion comprising conductive elements having a first structure different from the second structure of the conductive elements in the second portion of the first layer.

또 다른 실시예에 있어서, 본 시스템은 렌즈, 적어도 하나의 안테나, 및 송신기 또는 송수신기(transceiver)를 포함한다. 상기 렌즈는 도전성 요소들의 복수의 층들 및 기판층을 포함한다. 상기 도전성 요소들의 층들의 제1층은, 상기 제1층의 제2부분에서의 도전성 요소들의 제2 구조와는 상이한 제1구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제1부분을 포함한다. 상기 적어도 하나의 안테나는 렌즈를 통해 전자기파를 송신 또는 수신하도록 구성된다. 상기 송신기 또는 송수신기는 무선 전송을 위한 신호를 발생하거나 또는 상기 안테나를 통해 무선으로 전송된 신호를 수신하도록 구성된다. In yet another embodiment, the system includes a lens, at least one antenna, and a transmitter or transceiver. The lens comprises a substrate layer and a plurality of layers of conductive elements. The first layer of the layers of conductive elements comprises a first portion comprising conductive elements having a first structure different from the second structure of the conductive elements in the second portion of the first layer. The at least one antenna is configured to transmit or receive electromagnetic waves through the lens. The transmitter or transceiver is configured to generate a signal for wireless transmission or to receive a signal wirelessly transmitted through the antenna.

본 개시의 실시예들은 또한, 여러 가지의 설계상 및 구조상의 이점들을 제공한다. 예를 들면, 본 개시의 주파수 선택 표면(frequency selective surface: FSS) 렌즈는, 사용된 금속 및 유전체 층들의 수를 감소시킬 수도 있는데, 이것은 렌즈의 디자인과 구조를 단순화할 수 있으며, 렌즈 비용, 두께(크기) 및 중량을 줄일 수 있고, 또한 성능을 저하시킬 수도 있는 렌즈 구조에서의 이물질들을 감소시키거나 제거할 수도 있다.Embodiments of the present disclosure also provide a number of design and structural advantages. For example, the frequency selective surface (FSS) lens of the present disclosure may reduce the number of metal and dielectric layers used, which can simplify the design and structure of the lens, and the lens cost, thickness It is possible to reduce (size) and weight, and also reduce or remove foreign substances in the lens structure that may deteriorate performance.

본 개시와 그 이점에 대한 더 완전한 이해를 위하여, 첨부한 도면들과 결합하여 하기의 설명을 참조하여야 할 것이며, 도면 중 같은 참조 기호들은 같은 구성요소들을 나타낼 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 무선 시스템의 일례를 예시하고 있다.
도 2는 본 개시에 따른 향상된 Node B(eNB)의 일례를 예시한다.
도 3은 본 개시에 따른 사용자 장비(UE)의 일례를 예시한다.
도 4는 본 개시에 따른 평면 주파수 선택 표면(frequency selective surface: FSS) 렌즈의 일례를 예시한다.
도 5는 본 개시에 따른 혼합-차수 대역통과(mixed-order bandpass) FSS 렌즈의 예시적인 배치(topology)에 대한 분해도를 도시한다.
도 6a 및 6b는 본 개시에 따른 제2차 대역통과(second-order bandpass) FSS 렌즈에 대한 단위 셀의 예시적인 배치에 대한 사시도를 도시한다.
도 7a 내지 7c는 본 개시에 따른 용량성 부하(capacitively-loaded) 제1차 대역통과(first-order bandpass) FSS 렌즈에 대한 단위 셀(unit cell)의 예시적인 배치의 사시도를 도시한다.
도 8은 본 개시에 따른 대역통과 FSS 렌즈의 예시적인 배치 및 등가 회로 모델을 예시한다.
도 9a 및 9b는 본 개시에 따른 FSS 렌즈의, 예시적인 제2차 대역통과 FSS 및 예시적인 용량성 부하 제1차 대역통과 FSS에 대한 등가 회로 모델들을 각각 예시한다.
도 10a 및 10b는 본 개시에 따른 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈의 투과율(transmittance)의 예시적인 크기 및 위상 구성(phase plot)을 각각 예시한다.For a more complete understanding of the present disclosure and its advantages, reference should be made to the following description in conjunction with the accompanying drawings, and the same reference symbols in the drawings indicate the same elements.
1 illustrates an example of a wireless system according to the present disclosure.
2 illustrates an example of an enhanced Node B (eNB) according to the present disclosure.
3 illustrates an example of a user equipment (UE) according to the present disclosure.
4 illustrates an example of a planar frequency selective surface (FSS) lens according to the present disclosure.
5 shows an exploded view of an exemplary topology of a mixed-order bandpass FSS lens according to the present disclosure.
6A and 6B are perspective views illustrating an exemplary arrangement of a unit cell for a second-order bandpass FSS lens according to the present disclosure.
7A-7C show perspective views of exemplary arrangements of unit cells for a capacitively-loaded first-order bandpass FSS lens according to the present disclosure.
8 illustrates an exemplary arrangement and equivalent circuit model of a bandpass FSS lens according to the present disclosure.
9A and 9B illustrate equivalent circuit models for an exemplary second order bandpass FSS and an exemplary capacitive load first order bandpass FSS, respectively, of an FSS lens according to the present disclosure.
10A and 10B respectively illustrate exemplary magnitudes and phase plots of transmittance of a mixed-order bandpass FSS lens according to the present disclosure.

이하 발명의 구체적인 내용에 대한 기술을 착수하기 전에, 본 특허출원 문서에서 사용된 단어들 및 문구들에 대한 정의를 내려주는 것이 바람직할 수도 있을 것이다. "결합(couple)"이라는 용어와 그 파생어들은 어떤 구성요소들이 서로 물리적인 접촉 상태에 있든지 아니든지 간에 두 개 또는 다수의 구성요소들 사이의 어떤 직접 또는 간접적인 소통(communication)을 지칭한다. "송신(transmit)", "수신(receive)" 및 "통신(communicate)"이라는 용어 및 그들의 파생어들은 직접 및 간접적인 통신 모두를 망라한다. "포함(include, comprise)"이라는 용어 및 그 파생어들은 어떤 제한이 없는 포함을 의미한다. "또는(or)"이라는 용어는 포괄적인 것으로서, 그리고/또는 을 의미한다. "~과 관련(연관)된(associated with)"이라는 용어 및 그 파생어들은 "~을 포함한다, ~내에 포함된다, ~과 서로 연결된다, 함유한다, ~내에 함유된다, ~에 또는 ~과 연결된다, ~에 또는 ~과 접속된다, ~과 통신 가능하다, ~과 협동한다, ~사이에 끼워넣다, 병치하다, ~에 근접하다, ~에 구속된다, 갖는다, ~의 특성을 갖는다, ~과 관계를 갖는다, 등등을 의미한다. "적어도 하나의"라는 용어는, 일련의 열거된 항목들과 함께 사용될 때, 그 열거된 항목들 중의 하나 이상의 상이한 조합들이 사용될 수도 있으며, 열거된 것 중 단지 하나의 항목만이 필요할 수도 있음을 의미한다. 예를 들어, "A, B 및 C 중의 적어도 하나"라 함은 A, B, C, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 그리고 A 및 B 및 C의 조합들 중 임의의 하나를 의미할 것이다.It may be desirable to define words and phrases used in the present patent application document before starting to describe the specific contents of the present invention. The term "couple" and its derivatives refer to any direct or indirect communication between two or more components, whether or not some components are in physical contact with each other. The terms "transmit", "receive" and "communicate" and their derivatives encompass both direct and indirect communication. The term “include, comprise” and its derivatives mean inclusion without any limitation. The term "or" is inclusive and/or means. The term "associated with" and its derivatives are "includes, contains within, is linked to, contains, contains within, to, or is linked to Becomes, is connected to or is connected with, can communicate with, cooperates with, interspersed with, juxtaposed, is close to, is bound by, has, has the characteristics of, and Have a relationship, etc. The term “at least one”, when used with a series of listed items, may use different combinations of one or more of those listed items, and only one of the listed items. It means that only the items of may be required. For example, "at least one of A, B and C" means A, B, C, A and B, A and C, B and C, and A and B And combinations of C.

다른 어떤 용어들 및 구절들에 대한 정의는 본 특허출원서류 전체에 걸쳐 제공된다. 당해 기술분야에서의 통상의 전문가라면 그러한 정의들은, 대부분의 경우는 아닐지라도, 많은 경우에서, 그렇게 정의된 용어들과 구절들에 대한 미래의 용도뿐만 아니라 과거의 용도에도 적용된다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다.Definitions of certain other terms and phrases are provided throughout this patent application. One of ordinary skill in the art will appreciate that such definitions, if not in most cases, apply to past uses as well as future uses of the terms and phrases so defined. will be.

하기에서 논의되는 도 1 내지 10b와, 그리고 본 특허출원문서에서 본 개시의 원리들을 기술하기 위해 사용되는 여러 가지의 실시예들은 단지 예시의 목적을 위한 것으로서, 본 개시의 영역을 제한하기 위한 어떤 방식으로든 해석되어서는 아니 될 것이다. 당해 기술분야의 전문가라면 본 개시의 원리들은 임의의 적절하게 구성된 시스템 또는 장치로써 구현될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The various embodiments used to describe the principles of the present disclosure in FIGS. 1 to 10B discussed below, and in this patent application document, are for illustrative purposes only, and some methods for limiting the scope of the present disclosure. It should not be interpreted as. Those skilled in the art will appreciate that the principles of the present disclosure may be implemented with any suitably configured system or apparatus.

하기에 기술된 여러 가지의 도면들은 직교주파수분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 또는 직교주파수분할 다중접속(orthogonal frequency division multiple access: OFDMA) 통신 기술을 이용하는 것들을 가능하면 포함하는 무선 통신 시스템들에서 구현될 수도 있다. 그러나 이러한 도면들의 설명은 다른 실시예들이 구현될 수도 있는 방식에 있어 물리적 또는 구조적 제한을 내포하는 것을 의미하지는 않는다. 본 개시에서의 상이한 실시예들은 임의의 적합한 통신기술을 이용하여 임의의 적절히 구성된 통신 시스템들로써 구현될 수도 있다.The various drawings described below are in wireless communication systems including those using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) or orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) communication technology, if possible. It can also be implemented. However, the description of these drawings is not meant to imply any physical or structural limitations in the manner in which other embodiments may be implemented. Different embodiments in this disclosure may be implemented with any suitably configured communication systems using any suitable communication technology.

도 1은 본 개시에 따른 무선 네트워크(100)의 일례를 예시한다. 도 1에 도시된 무선 네트워크(100)는 단지 예시를 위한 것이다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 무선 네트워크(100)의 다른 실시예들이 사용될 수도 있을 것이다.1 illustrates an example of a wireless network 100 according to the present disclosure. The wireless network 100 shown in FIG. 1 is for illustrative purposes only. Other embodiments of the wireless network 100 may be used without departing from the scope of the present disclosure.

도 1에 도시된 바와 같이, 무선 네트워크(100)는 eNodeB(eNB)(101), eNB(102) 및 eNB(103)을 포함한다. eNB(101)는 eNB(102) 및 eNB(103)와 통신한다. 상기 eNB(101)는 또한, 인터넷, 전용 IP 네트워크, 또는 다른 데이터 네트워크와 같은 적어도 하나의 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(130)와 통신한다.As shown in FIG. 1, the wireless network 100 includes an eNodeB (eNB) 101, an eNB 102 and an eNB 103. The eNB 101 communicates with the eNB 102 and the eNB 103. The eNB 101 also communicates with at least one Internet Protocol (IP) network 130 such as the Internet, a dedicated IP network, or another data network.

eNB(102)는 그 eNB(102)의 통신가능(커버리지) 영역(120) 내에서 제1 복수 사용자 장비들(UEs)에 대하여 네트워크(130)에 대한 무선 광대역 접속을 제공한다. 상기한 제1 복수 UE들은 소규모 사업지(SB; Small Business)에 위치할 수 있는 UE(111), 기업(E)에 위치할 수 있는 UE(112), WiFi 스폿(HS)에 위치할 수 있는 UE(113), 제1의 주거지(R)에 위치할 수 있는 UE(114), 제2의 주거지(R)에 위치할 수도 있는 UE(115), 및 셀룰러폰, 무선 랩톱, 무선 PDA 등과 같은 이동 가능한 장치(M)일 수도 있는 UE(116)를 포함한다. 상기 eNB(103)는 그 eNB(103)의 통신가능 영역(125) 내에서 제2 복수 사용자 장비들(UEs)을 위한 상기 네트워크(130)에 무선 광대역 접속을 제공한다. 상기 제2 복수 UE들은 UE(115) 및 UE(116)을 포함한다. 어떤 실시예들에서는, 하나 이상의 eNB들(101-103)은 5G, LTE, LTE-A, WiMAX, WiFi, 또는 기타 무선통신 기술을 이용하여 서로 그리고 UE들(111-116)과 통신할 수 있다.The eNB 102 provides a wireless broadband connection to the network 130 for first multiple user equipments (UEs) within the communicable (coverage) area 120 of the eNB 102. The first plurality of UEs are UE 111 that can be located in a small business (SB), UE 112 that can be located in an enterprise (E), and a UE that can be located in a WiFi spot (HS). (113), UE 114 that may be located in the first residence (R), UE 115 that may be located in the second residence (R), and mobile phones, wireless laptops, wireless PDAs, etc. It includes a UE 116, which may be a possible device (M). The eNB 103 provides wireless broadband access to the network 130 for second multiple user equipments (UEs) within the communication coverage area 125 of the eNB 103. The second plurality of UEs includes a UE 115 and a UE 116. In some embodiments, one or more eNBs 101-103 may communicate with each other and with UEs 111-116 using 5G, LTE, LTE-A, WiMAX, WiFi, or other wireless communication technology. .

네트워크 유형에 따라서, "eNodeB" 또는 "eNB"라는 용어 대신에 "기지국(base station)" 또는 "액세스 포인트(access point)"와 같은, 다른 잘 알려진 용어들이 사용되어도 좋다. 편의상, 본 특허명세서에서는 원격지의 단말들에 무선접속을 제공하는 네트워크 기반구조의 구성요소들을 지칭하기 위하여 "eNodeB" 및 "eNB"라는 용어들이 사용된다. 또한, 네트워크 유형에 따라서는, "사용자 장비(user equipment)" 또는 "UE" 대신에, "이동국(mobile station)", "가입자 스테이션(subscriber station)", "원격 단말(remote terminal)", "무선 단말", 또는 "사용자 장치(user device)"와 같은, 다른 잘 알려진 용어들이 사용될 수도 있다. 편의상, "사용자 장비" 및 "UE"라는 용어들은, 그 UE가 (휴대폰 또는 스마트폰과 같은) 이동 장치이거나 또는 보통으로는 (데스크톱 컴퓨터 또는 자동판매기와 같은) 고정 장치로 여겨지든지 간에, eNB에 무선으로 접속하는 원격지의 무선 장치를 지칭하는 것으로 본 명세서에서 사용된다.Depending on the network type, other well-known terms such as “base station” or “access point” may be used instead of the terms “eNodeB” or “eNB”. For convenience, in this patent specification, terms "eNodeB" and "eNB" are used to refer to components of a network infrastructure that provides wireless access to remote terminals. In addition, depending on the network type, instead of "user equipment" or "UE", "mobile station", "subscriber station", "remote terminal", " Other well-known terms, such as "wireless terminal", or "user device" may be used. For convenience, the terms “user equipment” and “UE” refer to an eNB whether the UE is a mobile device (such as a mobile phone or smartphone) or is usually considered a fixed device (such as a desktop computer or vending machine). It is used herein to refer to a remote wireless device that connects wirelessly.

점선들은 통신가능 영역들(120 및 125)의 대략적인 범위를 나타내는데, 이것들은 단지 예시와 설명의 목적을 위해 거의 원형으로 도시되어 있다. 통신가능 영역(120 및 125)과 같은 eNB들과 연관되는 커버리지 영역들은, eNB들의 구성과, 자연 및 인위적인 장애물들과 관련되는 무선 환경의 변화에 따라서, 불규칙적인 형상을 포함하여 다른 형상들을 가질 수도 있음을 명백하게 이해하여야 할 것이다.The dashed lines represent the approximate range of the communicable areas 120 and 125, which are shown approximately circular for purposes of illustration and description only. Coverage areas associated with eNBs, such as communication available areas 120 and 125, may have different shapes, including irregular shapes, depending on the configuration of the eNBs and changes in the wireless environment related to natural and artificial obstacles. It should be clearly understood that there is.

아래에 더 상세히 기술하듯이, 상기 eNB들(101-103) 및/또는 UE들(111-116)은 하나 이상의 혼합-차수(mixed-order) 대역통과 주파수 선택 표면(FSS) 렌즈들을 포함할 수도 있을 것이다.As described in more detail below, the eNBs 101-103 and/or UEs 111-116 may include one or more mixed-order bandpass frequency selective surface (FSS) lenses. There will be.

도 1은 무선 네트워크(100)의 일례를 예시하고 있지만, 다양한 변형이 도 1에 대하여 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 상기 무선 네트워크(100)는 적절한 구성으로 된 임의의 수의 eNB들과 임의의 수의 UE들을 포함할 수 있을 것이다. 또한, 상기 eNB(101)는 임의의 수의 UE들과 직접 통신이 가능하고, 네트워크(130)에 대한 무선 광대역 접속을 그 UE들에 제공할 수도 있다. 마찬가지로, 각각의 eNB(102-103)는 네트워크(130)와 직접적으로 통신 가능하고, 그리고 그 네트워크(130)에 대한 직접적인 무선 광대역 접속을 UE들에 제공할 수도 있다. 더욱이, 상기 eNB들(101, 102, 및/또는 103)은 외부 전화망 또는 다른 종류의 데이터 네트워크들과 같은, 다른 또는 부가적인 외부 네트워크들에 대해 접속을 제공할 수도 있다.1 illustrates an example of a wireless network 100, various modifications may be made to FIG. 1. For example, the wireless network 100 may include any number of eNBs and any number of UEs in an appropriate configuration. In addition, the eNB 101 may communicate directly with any number of UEs, and may provide wireless broadband access to the network 130 to the UEs. Likewise, each eNB 102-103 is capable of communicating directly with the network 130, and may provide a direct wireless broadband connection to the network 130 to UEs. Moreover, the eNBs 101, 102, and/or 103 may provide access to other or additional external networks, such as an external telephone network or other types of data networks.

도 2는 본 개시에 따른 eNB(102)의 일례를 예시하고 있다. 도 2에 예시된 eNB(102)의 실시예는 단지 예시의 목적을 위한 것으로서, 도 1의 eNB들(101 및 103)은 같거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 그러나 eNB들은 다양한 구성들로 이루어지며, 또한 도 2는 본 개시의 영역을 어느 eNB의 어떤 특정한 구현에 대해서만 한정하지는 않는다.2 illustrates an example of an eNB 102 according to this disclosure. The embodiment of the eNB 102 illustrated in FIG. 2 is for illustrative purposes only, and the eNBs 101 and 103 of FIG. 1 may have the same or similar configuration. However, eNBs are composed of various configurations, and FIG. 2 does not limit the scope of the present disclosure to only certain specific implementations of any eNB.

도 2에 도시된 바와 같이, eNB(102)는 다수의 안테나들(205A-205n), 다수의 무선주파수(RF) 송수신기들(210a-210n), 송신(TX) 프로세싱 회로(215), 및 수신(RX) 프로세싱 회로(220)를 포함하고 있다. 상기 eNB(102)는 또한, 제어부/프로세서(225), 메모리(230) 및 백홀(backhaul) 또는 네트워크 인터페이스(235)를 포함한다.As shown in Figure 2, the eNB 102 includes a plurality of antennas (205A-205n), a plurality of radio frequency (RF) transceivers (210a-210n), transmit (TX) processing circuit 215, and receive (RX) processing circuit 220. The eNB 102 also includes a control unit/processor 225, a memory 230, and a backhaul or network interface 235.

상기 RF 송수신기들(210a-210n)은 안테나들(105a-205n)로부터 무선 네트워크(100)의 UE들에 의해 전송된 신호들과 같은 입력 RF 신호들을 수신한다. RF 송수신기들(210a-210n)은 상기 수신 RF 신호들을 하향-변환하여 중간주파수(IF) 또는 기저대역(baseband) 신호를 생성한다. 상기 IF 또는 기저대역 신호는 RX 프로세싱 회로(220)로 전송되며, 상기 RX 프로세싱 회로(220)는 상기 IF 또는 기저대역 신호를 필터링, 디코딩, 및/또는 디지털화하여 프로세싱된 기저대역 신호를 생성한다. 상기 RX 프로세싱 회로(220)는 상기 프로세싱된 기저대역 신호를 후속 프로세싱을 위해 제어부/프로세서(225)로 전송한다.The RF transceivers 210a-210n receive input RF signals such as signals transmitted by UEs of the wireless network 100 from antennas 105a-205n. The RF transceivers 210a to 210n down-convert the received RF signals to generate an intermediate frequency (IF) or baseband signal. The IF or baseband signal is transmitted to an RX processing circuit 220, which filters, decodes, and/or digitizes the IF or baseband signal to generate a processed baseband signal. The RX processing circuit 220 transmits the processed baseband signal to the controller/processor 225 for subsequent processing.

상기 TX 프로세싱 회로(215)는 제어부/프로세서(225)로부터 아날로그 또는 디지털 데이터(음성 데이터, 웹 데이터, 이메일, 또는 대화형 비디오 게임 데이터)를 수신한다. 상기 TX 프로세싱 회로(215)는 송신용 기저대역 데이터를 인코딩, 멀티플렉싱, 및/또는 디지털화하여 프로세싱된 기저대역 또는 IF 신호들을 생성한다. 상기 RF 송수신기들(210a-210n)은 TX 프로세싱 회로(215)로부터 상기 프로세싱된 송신용 기저대역 또는 IF 신호들을 수신하고, 상기 기저대역 또는 IF 신호들을 안테나(205a-205n)를 통해 전송되는 RF 신호로 상향-변환한다.The TX processing circuit 215 receives analog or digital data (voice data, web data, email, or interactive video game data) from the control unit/processor 225. The TX processing circuit 215 encodes, multiplexes, and/or digitizes baseband data for transmission to generate processed baseband or IF signals. The RF transceivers 210a-210n receive the processed baseband or IF signals for transmission from the TX processing circuit 215, and transmit the baseband or IF signals through the antennas 205a-205n. Up-convert to.

상기 제어부/프로세서(225)는 eNB(102)의 전반적인 동작을 제어하는 하나 이상의 프로세서들 또는 기타 프로세싱 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부/프로세서(225)는 공지된 원리에 따라서 RF 송수신기들(210a-210n), RX 프로세싱 회로(220), 및 TX 프로세싱 회로(215)에 의한 순방향 채널 신호들의 수신과 역방향 채널 신호들의 송신을 제어할 수 있다. 상기 제어부/프로세서(225)는 또한 더 진보된 무선 통신 기능들과 같은 부가적인 기능들을 지원할 수도 있다. 예를 들면, 제어부/프로세서(225)는, 송출 신호들을 원하는 방향으로 효과적으로 조향하기 위해 다수의 안테나들(205a-205n)로부터의 송신 신호들이 다르게 가중치가 주어지게끔 배열된 빔 포밍(beam forming) 또는 방향성 라우팅 동작들을 지원할 수도 있다. 다양한 다른 기능들 중의 어떤 것이 제어부/프로세서(225)에 의해 eNB(102)에서 지원될 수도 있다. 어떤 실시예들에 있어서는, 제어부/프로세서(225)는 적어도 하나의 마이크로프로세서 또는 마이크로-제어부를 포함한다.The control unit/processor 225 may include one or more processors or other processing devices that control the overall operation of the eNB 102. For example, the control unit/processor 225 may receive forward channel signals and reverse channel signals by RF transceivers 210a-210n, RX processing circuit 220, and TX processing circuit 215 according to known principles. It is possible to control the transmission of signals. The control unit/processor 225 may also support additional functions such as more advanced wireless communication functions. For example, the control unit/processor 225 may perform beamforming in which transmission signals from a plurality of antennas 205a-205n are weighted differently in order to effectively steer the transmission signals in a desired direction. Or it may support directional routing operations. Any of a variety of other functions may be supported at the eNB 102 by the controller/processor 225. In some embodiments, control/processor 225 includes at least one microprocessor or micro-controller.

상기 제어부/프로세서(225)는 또한, 기본 OS와 같은, 메모리(230)에 상주하는 프로그램들과 다른 프로세스들을 실행할 수 있다. 상기 제어부/프로세서(225)는 실행 프로세스에 의해 요구되는 대로 메모리(230) 내부로 또는 외부로 데이터를 이동할 수가 있다.The control unit/processor 225 may also execute programs that reside in the memory 230 and other processes, such as a basic OS. The control unit/processor 225 may move data into or out of the memory 230 as required by the executing process.

상기 제어부/프로세서(225)는 또한 백홀(backhaul) 또는 네트워크 인터페이스(235)에 접속된다. 상기한 백홀 또는 네트워크 인터페이스(235)는 eNB(102)가 백홀 접속으로 또는 네트워크상에서 다른 장치들 또는 시스템들과 통신하는 것을 가능하게 한다. 인터페이스(235)는 임의의 적절한 유선 또는 무선 접속(들) 상에서의 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, eNB(102)가 어떤 셀룰러 통신 시스템(5G, LTE, 또는 LTE-A를 지원하는 시스템과 같은)의 일부로 구현될 때, 상기 인터페이스(235)는 eNB(102)가 유선 또는 무선 백홀 접속 상에서 다른 eNB들과 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. eNB(102)가 액세스 포인트(access point)로서 구현될 때, 상기 인터페이스(235)는 eNB(102)가 유선 또는 무선 근거리 네트워크(LAN) 상에서, 또는 더 큰 네트워크(인터넷과 같은)에 유선 또는 무선 접속 상에서 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스(235)는 이더넷(Ethernet) 또는 RF 송수신기와 같은 유선 또는 무선 접속 상에서의 통신을 지원하는 임의의 적절한 구조를 포함한다.The controller/processor 225 is also connected to a backhaul or network interface 235. The backhaul or network interface 235 described above enables the eNB 102 to communicate with other devices or systems over a network or over a backhaul connection. Interface 235 may support communication over any suitable wired or wireless connection(s). For example, when the eNB 102 is implemented as part of a cellular communication system (such as a system that supports 5G, LTE, or LTE-A), the interface 235 may allow the eNB 102 to perform a wired or wireless backhaul. It may enable to communicate with other eNBs over the connection. When the eNB 102 is implemented as an access point, the interface 235 allows the eNB 102 to connect to a wired or wireless local area network (LAN), or to a larger network (such as the Internet). It can make it possible to communicate over the connection. Interface 235 includes any suitable structure that supports communication over a wired or wireless connection, such as an Ethernet or RF transceiver.

메모리(230)는 제어부/프로세서(225)에 접속된다. 메모리(230)의 일부는 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수도 있고, 그리고 그 메모리(230)의 또 다른 일부는 플래시(Flash) 메모리 또는 다른 독출전용 메모리(ROM)를 포함할 수도 있다.The memory 230 is connected to the control unit/processor 225. A portion of the memory 230 may include random access memory (RAM), and another portion of the memory 230 may include a flash memory or other read-only memory (ROM).

아래에서 더 상세히 설명하듯이, eNB(102)는 하나 또는 다수의 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈들을 포함할 수도 있다.As described in more detail below, the eNB 102 may include one or multiple mixed-order bandpass FSS lenses.

도 2는 eNB(102)의 일례를 예시하고 있지만, 다양한 변경이 도 2에 대해 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 상기한 eNB(102)는 도 2에 도시된 임의의 수의 각각의 구성요소를 포함할 수도 있다. 하나의 특별한 예로서, 액세스 포인트는 많은 인터페이스들(235)을 포함할 수도 있으며, 또한 제어부/프로세서(225)는 상이한 네트워크 주소들 사이에서 데이터의 경로를 설정하는 라우팅 기능들을 지원할 수 있다. 또 다른 특별한 예로서, 상기한 eNB(102)는, 여기서는 단일한 구성의 경우의 RX 프로세싱 회로(220)와 단일한 구성의 경우의 TX 프로세싱 회로(215)를 포함하는 것으로 도시되었지만, 다수의 구성으로 된 각각의 프로세싱 회로(RF 송수신기 당 하나씩과 같이)를 포함할 수도 있다. 또한, 도 2에서의 여러 가지의 구성요소들은 결합 되거나, 추가로 분할되거나 또는 생략될 수도 있고, 그리고 특정한 필요에 따라서 부가적인 구성요소들이 추가될 수도 있다.Although FIG. 2 illustrates an example of the eNB 102, various changes may be made to FIG. 2. For example, the eNB 102 described above may include any number of each component shown in FIG. 2. As one particular example, the access point may include a number of interfaces 235, and the controller/processor 225 may also support routing functions to route data between different network addresses. As another particular example, the eNB 102 is shown here to include the RX processing circuit 220 in the case of a single configuration and the TX processing circuit 215 in the case of a single configuration. Each of the processing circuits (such as one per RF transceiver) may be included. In addition, various elements in FIG. 2 may be combined, additionally divided or omitted, and additional elements may be added according to specific needs.

도 3은 본 개시에 따른 UE(116)의 일례를 예시하고 있다. 도 3에 예시된 UE(116)의 실시예는 단지 예시의 목적을 위한 것으로서, 도 1의 UE들(111-115)은 같거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 그러나 UE들은 다양한 구성으로 이루어지며, 도 3은 본 개시의 영역을 어느 한 UE의 어떤 특정한 구현으로 한정하는 것은 아니다.3 illustrates an example of a UE 116 according to this disclosure. The embodiment of the UE 116 illustrated in FIG. 3 is for illustrative purposes only, and the UEs 111-115 of FIG. 1 may have the same or similar configuration. However, UEs have various configurations, and FIG. 3 does not limit the scope of the present disclosure to a specific implementation of any one UE.

도 3에 도시된 바와 같이, UE(116)는 안테나(305), 무선주파수(RF) 송수신기(310), 송신(TX) 프로세싱 회로(315), 마이크(320) 및 수신(RX) 프로세싱 회로(325)를 포함한다. UE(116)는 또한, 스피커(330), 메인 프로세서(340), 입출력(I/O) 인터페이스(IF)(345), 키패드(350), 디스플레이(355), 및 메모리(360)를 포함한다. 상기 메모리(360)는 기본 오퍼레이팅 시스템(OS) 프로그램(361) 및 하나 또는 다수의 애플리케이션들(362)을 포함한다.3, the UE 116 includes an antenna 305, a radio frequency (RF) transceiver 310, a transmit (TX) processing circuit 315, a microphone 320, and a receive (RX) processing circuit ( 325). The UE 116 also includes a speaker 330, a main processor 340, an input/output (I/O) interface (IF) 345, a keypad 350, a display 355, and a memory 360. . The memory 360 includes a basic operating system (OS) program 361 and one or more applications 362.

상기 RF 송수신기(310)는 안테나(305)로부터 네트워크(100)의 eNB에 의해 전송된 수신 RF 신호를 수신한다. RF 송수신기(310)는 상기 수신 RF 신호를 하향-변환하여 중간주파수(IF) 또는 기저대역 신호를 생성한다. 상기 IF 또는 기저대역 신호는 RX 프로세싱 회로(325)에 보내져서 상기 IF 또는 기저대역 신호를 필터링, 디코딩, 및/또는 디지털화함으로써 프로세싱된 기저대역 신호를 생성한다. 상기 RX 프로세싱 회로(325)는 상기 프로세싱된 기저대역 신호를 (음성 데이터용으로) 스피커(330) 또는 (웹 브라우징 데이터용으로) 메인 프로세서(340)로 전송하여 후속적인 프로세싱을 수행하도록 한다.The RF transceiver 310 receives a received RF signal transmitted by the eNB of the network 100 from the antenna 305. The RF transceiver 310 down-converts the received RF signal to generate an intermediate frequency (IF) or baseband signal. The IF or baseband signal is sent to RX processing circuit 325 to filter, decode, and/or digitize the IF or baseband signal to produce a processed baseband signal. The RX processing circuit 325 transmits the processed baseband signal to the speaker 330 (for voice data) or the main processor 340 (for web browsing data) to perform subsequent processing.

상기 TX 프로세싱 회로(315)는 마이크(320)로부터 아날로그 또는 디지털 음성 데이터를 수신하거나 또는 메인 프로세서(340)로부터 (웹 데이터, 이메일, 또는 대화형 비디오 게임 데이터와 같은) 다른 송신 기저대역 데이터를 수신한다. 상기 TX 프로세싱 회로(315)는 송출용 기저대역 데이터를 인코딩, 멀티플렉싱, 및/또는 디지털화함으로써 프로세싱된 기저대역 또는 IF 신호를 생성한다. 상기 RF 송수신기(310)는 TX 프로세싱 회로(315)로부터 상기 프로세싱된 송신 기저대역 또는 IF 신호를 수신하고, 상기 기저대역 또는 IF 신호를 안테나(305)를 통해 전송되는 RF 신호로 상향-변환한다.The TX processing circuit 315 receives analog or digital voice data from the microphone 320 or other transmission baseband data (such as web data, email, or interactive video game data) from the main processor 340 do. The TX processing circuit 315 generates a processed baseband or IF signal by encoding, multiplexing, and/or digitizing baseband data for transmission. The RF transceiver 310 receives the processed transmission baseband or IF signal from the TX processing circuit 315, and up-converts the baseband or IF signal into an RF signal transmitted through the antenna 305.

메인 프로세서(340)는 하나 또는 다수의 프로세서들, 또는 기타 프로세싱 장치들을 포함하며, UE(116)의 전반적인 동작을 제어하기 위하여 메모리(360)에 저장되어 있는 기본 OS 프로그램(361)을 실행할 수가 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(340)는 당해 기술분야에서의 공지된 원리에 따라서 RF 송수신기(310), RX 프로세싱 회로(325), 및 TX 프로세싱 회로(315)에 의한 순방향 채널 신호들의 수신과 역방향 채널 신호들의 송신을 제어할 수 있다. 어떤 실시예들에 있어서는, 메인 프로세서(340)는 적어도 하나의 마이크로프로세서 또는 마이크로-제어부를 포함한다.The main processor 340 includes one or more processors, or other processing devices, and may execute a basic OS program 361 stored in the memory 360 in order to control the overall operation of the UE 116. . For example, the main processor 340 may receive forward channel signals and reverse channel signals by the RF transceiver 310, the RX processing circuit 325, and the TX processing circuit 315 according to principles known in the art. It is possible to control the transmission of signals. In some embodiments, main processor 340 includes at least one microprocessor or micro-controller.

메인 프로세서(340)는 또한 메모리(360)에 상주하는 다른 프로세스들과 프로그램들을 실행할 수 있다. 메인 프로세서(340)는 실행 프로세스에 의해 요구되는 대로 메모리(360) 내부로 또는 외부로 데이터를 이동시킬 수가 있다. 어떤 실시예들에 있어서는, 메인 프로세서(340)는 OS 프로그램(361)에 기초하여 또는 eNB들 또는 운영자(operator)로부터 수신된 신호들에 응답하여 애플리케이션들(362)을 실행하도록 구성된다. 상기 메인 프로세서(340)는 또한 랩톱 컴퓨터들이나 휴대용 컴퓨터들과 같은 다른 장치들에 연결하는 기능을 UE(116)에 제공하는 I/O 인터페이스(345)에 접속된다. 상기 I/O 인터페이스(345)는 이러한 주변장치들과 메인 프로세서(340) 간의 통신 통로이다.The main processor 340 may also execute other processes and programs residing in the memory 360. The main processor 340 may move data into or out of the memory 360 as required by the executing process. In some embodiments, the main processor 340 is configured to execute the applications 362 based on the OS program 361 or in response to signals received from eNBs or an operator. The main processor 340 is also connected to an I/O interface 345 that provides the UE 116 with the ability to connect to other devices such as laptop computers or portable computers. The I/O interface 345 is a communication path between these peripheral devices and the main processor 340.

메인 프로세서(340)는 또한 키패드(350)와 디스플레이장치(355)에 접속된다. UE(116)의 운영자는 그 키패드(350)를 이용하여 데이터를 UE(116)에 입력할 수가 있다. 디스플레이장치(355)는 웹사이트로부터 제공되는 것과 같은 텍스트 및/또는 적어도 제한된 그래픽을 제공할 수 있는 액정 표시장치 또는 기타 디스플레이 장치일 수도 있다.The main processor 340 is also connected to the keypad 350 and the display device 355. An operator of UE 116 may use its keypad 350 to enter data into UE 116. The display device 355 may be a liquid crystal display device or other display device capable of providing text and/or at least limited graphics such as those provided from a website.

상기 메모리(360)는 메인 프로세서(340)에 접속된다. 메모리(360)의 일부는 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수도 있고, 그리고 상기 메모리(360)의 또 다른 일부는 플래시(Flash) 메모리 또는 다른 독출전용 메모리(ROM)를 포함할 수도 있다.The memory 360 is connected to the main processor 340. A part of the memory 360 may include a random access memory (RAM), and another part of the memory 360 may include a flash memory or another read-only memory (ROM).

아래에 더 상세히 기술된 것과 같이, UE(116)는 하나 또는 다수의 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈들을 포함할 수 있다.As described in more detail below, UE 116 may include one or multiple mixed-order bandpass FSS lenses.

도 3은 UE(116)의 일례를 예시하고 있지만, 다양한 변경이 도 3에 대해 이루어질 수도 있다. 예컨대, 도 3에서의 다양한 구성요소들은 조합되거나, 더 분할되거나, 또는 생략될 수도 있으며, 그리고 다른 부가적인 요소들이 특정의 필요성에 따라서 추가될 수도 있을 것이다. 하나의 특별한 예로서, 메인 프로세서(340)는 하나 또는 다수의 중앙처리장치들(CPUs) 및 하나 또는 다수의 그래픽 프로세싱 장치(GPUs)들과 같은 복수의 프로세서들로 분할될 수도 있다. 또한, 도 3은 휴대폰 또는 스마트폰으로서 구성된 UE(116)를 예시하고 있지만, 그러한 UE들은 다른 종류의 휴대용 또는 고정형 장치들로서 동작하도록 구성될 수도 있을 것이다.Although FIG. 3 illustrates an example of UE 116, various changes may be made to FIG. 3. For example, various elements in FIG. 3 may be combined, further divided, or omitted, and other additional elements may be added according to specific needs. As one particular example, the main processor 340 may be divided into a plurality of processors, such as one or a plurality of central processing units (CPUs) and one or a plurality of graphics processing units (GPUs). Also, while FIG. 3 illustrates the UE 116 configured as a mobile phone or smartphone, such UEs may be configured to operate as other types of portable or stationary devices.

본 개시의 실시예들은 마이크로웨이브 및 밀리미터파(MMW) 통신 시스템들을 포함하는 통신 시스템들에서 사용되는 안테나들에 여러 가지의 의미 있는 발전을 렌즈들이 제공할 수도 있다는 사실을 인식하고 고려하고 있다. 이러한 발전들로서는 링크 이용 가능성의 향상 및 특정한 지점간(포인트-대-포인트) 통신을 위한 안테나 지향성의 증가, 더 양호한 신호-대-잡음비, 데이터 용량 및 링크 신뢰성, 더 효과적인 안테나 방사 패턴의 사용 및 다른 무선 전파로부터의 간섭 축소를 위한 안테나 사이드-로브(side-lobe)들의 감소 및 더 낮은 시스템 전력 소모를 위한 안테나 손실의 감소 등을 포함할 수도 있다. 렌즈는 안테나 패턴 빔의 조종 능력을 유지하면서도 이러한 향상을 제공하는데, 이것은 수많은 마이크로웨이브 및 MMW 통신 시스템에서 유용하다. 더욱이, 이러한 향상은 그러한 향상을 이루기 위해 액티브 소자들이 사용되는 경우의 접근방식과 관련되는 복잡성 및 에너지 손실을 회피하기 위하여 단지 패시브(passive) 구조만을 사용하여 구현될 수가 있다.Embodiments of the present disclosure recognize and take into account the fact that lenses may provide a number of significant advances to antennas used in communication systems including microwave and millimeter wave (MMW) communication systems. These advancements include improved link availability and increased antenna directivity for specific point-to-point (point-to-point) communications, better signal-to-noise ratio, data capacity and link reliability, the use of more effective antenna radiation patterns, and It may include reduction of antenna side-lobes to reduce interference from other radio waves and reduction of antenna loss for lower system power consumption. The lens provides this improvement while maintaining the steerability of the antenna pattern beam, which is useful in many microwave and MMW communication systems. Moreover, this enhancement can be implemented using only a passive structure to avoid the complexity and energy losses associated with the approach when active elements are used to achieve such an improvement.

본 개시의 실시예들은 주파수 선택 표면(FSS)에 의해 구현되는 위상 시프트(phase shift)가 평면 렌즈를 디자인하기 위해 사용될 수 있다는 사실을 또한 인식하고 고려하고 있다. 이러한 렌즈에서는 높은 차수의 대역통과 FSS들을 튜닝함으로써 넓은 범위의 위상 시프트(phase shift)들이 다루어질 수도 있다. 예를 들면, 각 패널 사이에 4분의1 파장(quarter wavelength)의 간격으로 다수의 1차 FSS들을 캐스케이드(cascade)로 연결함으로써 FSS의 전체적인 두께를 증가시키고 또한 EM파의 입사 각도와 편광(polarization)에 대한 주파수 응답의 감도를 향상시킬 수 있다. FSS 기술의 발전은 또한, 비공진성(non-resonant) 주기 구조로만 구성되는 로우-프로필(low-profile)의 고차 대역통과 FSS의 합성을 가능하게 한다. FSS의 한 유형은 한 쌍의 유도성 및 용량성 층들을 이용하여 하나 또는 다수 차수의 대역통과 응답을 증가시킨다. 그러나 이러한 다수의 결합 층들을 갖는 적층 된 기하구조는 다수의 결합 층들에 의해 초래되는 고비용과 성능 저하로 인하여 상업적인 MMW 응용에 대해서는 병목현상을 이루게 된다.Embodiments of the present disclosure also recognize and take into account the fact that a phase shift implemented by a frequency selective surface (FSS) can be used to design a planar lens. In such a lens, a wide range of phase shifts may be handled by tuning high-order bandpass FSSs. For example, by cascading multiple primary FSSs at intervals of quarter wavelength between each panel, the overall thickness of the FSS is increased, and the incident angle and polarization of EM waves are increased. ) Can improve the sensitivity of the frequency response. Advances in FSS technology also enable the synthesis of low-profile, high-order bandpass FSSs composed only of a non-resonant periodic structure. One type of FSS uses a pair of inductive and capacitive layers to increase the bandpass response of one or more orders. However, the stacked geometry with multiple bonding layers becomes a bottleneck for commercial MMW applications due to the high cost and performance degradation caused by the multiple bonding layers.

본 개시의 실시예들은 또한, 마이크로웨이브 또는 MMW 시스템을 위한 평면 렌즈 기술 중의 어떤 것은 치명적인 결점을 보유하고 있어서 실제의 응용에 방해된다는 사실을 또한 인식하고 고려하고 있다. 그러한 결점들에는 하기와 같은 것들이 포함될 수 있다.Embodiments of the present disclosure also recognize and take into account that any of the planar lens technologies for microwave or MMW systems have fatal drawbacks and thus hinder practical applications. Such shortcomings may include:

● 용적(bulk) 및 크기(size) - 시준(collimation) 또는 초점 맞춤을 위한 위상 변화를 획득하기 위하여, 완전 유전체 렌즈는 두껍고, 크기가 크며, 무겁다.• Bulk and size-To obtain a phase shift for collimation or focusing, a full dielectric lens is thick, large and heavy.

● 복잡성 - 다수의 금속 및 유전체 층들을 수반하는 구성, 상이하고 복잡한 레이아웃 디자인으로 이루어진 금속층들을 번갈아 형성하는 것, 그리고 다른 유전체 층들과 부합하지 않는 유전체 및 전기적 특성을 보유하는 유전층들 사이의 층들을 접합하는 것은 평면 렌즈의 삽입 손실, 제조비용 및 중량을 증가시킨다.Complexity-A configuration involving multiple metal and dielectric layers, alternating metal layers with different and complex layout designs, and bonding layers between dielectric layers that have dielectric and electrical properties that do not match other dielectric layers. Doing this increases the insertion loss, manufacturing cost and weight of the planar lens.

부가적으로, 어떤 고차 대역통과 FSS 렌즈의 단점들은 아래의 것들을 포함할 수도 있다.Additionally, the disadvantages of some higher order bandpass FSS lenses may include:

● 많은 수의 기판, 금속, 및 접합 층들로 인한 높은 제조 비용● High manufacturing costs due to large numbers of substrates, metals, and bonding layers

● 다수의 금속 미량원소들의 존재로 인한 높은 저항 손실(ohmic loss)● High ohmic loss due to the presence of multiple metal trace elements

● 많은 수의 기판들 및 접합 층들로 인한 높은 유전체 손실● High dielectric loss due to large number of substrates and bonding layers

● 접합 층들과 유전체 층들 사이의 물질 특성의 불일치로 인한 불량한 제조 허용공차(fabrication tolerance)• Poor fabrication tolerance due to mismatch in material properties between bonding layers and dielectric layers.

따라서, 본 개시의 여러 실시예들은 저비용의 로우-프로필(low-profile) 평면 렌즈를 제공한다. 본 개시의 렌즈들은, UE들 및 eNB들 같은 무선 통신 플랫폼들에서 동작하는 방사 요소들(안테나와 같은)의 이득/패턴의 향상을 위한 것과 같이, 여러 가지의 방식으로 사용될 수 있다. 더욱이, 본 개시의 여러 실시예들은 구성요소들을 덜 복잡하게 덮을 수 있도록 더 얇은 구성의 평면 렌즈를 제공한다. 더욱이, 본 개시의 다양한 실시예들에 있어서의 렌즈들은 액티브 장치들을 사용하지 않고 RF 전단부에서 시스템 이득을 향상시키며, 이로써 신호-대-잡음비(SNR)를 개선할 수도 있다. 부가적으로, 수신된 신호의 전력 레벨의 증가는 전체 시스템에서 전력 소모의 감소와 더 신뢰성 있는 무선 접속을 가능케 할 수도 있다.Thus, various embodiments of the present disclosure provide a low-cost low-profile planar lens. The lenses of the present disclosure can be used in a number of ways, such as for enhancing the gain/pattern of radiating elements (such as antennas) operating in wireless communication platforms such as UEs and eNBs. Moreover, various embodiments of the present disclosure provide a planar lens in a thinner configuration so as to cover components less complexly. Moreover, the lenses in various embodiments of the present disclosure may improve system gain at the RF front end without using active devices, thereby improving signal-to-noise ratio (SNR). Additionally, an increase in the power level of the received signal may enable a more reliable wireless connection and a reduction in power consumption in the overall system.

본 실시예의 여러 가지 실시예들에 있어서, 평면 렌즈는 혼합-차수 대역통과 필터 응답을 활용하는데, 이것은 위상 시프트 대상을 유지하면서 렌즈에서의 기판 및 금속층들의 수의 감소를 가능하게 할 수도 있다. 어떤 실시예들에서는, 본 개시의 평면 렌즈는 하나의 유전체 기판과 두 개의 금속층들을 포함하는 단일 기판의 공간 혼합-차수 대역통과 필터를 활용한다. 이러한 접근방식은 위상 시프트에 대한 원하는 목표들을 유지하면서 기판 및 금속층들의 수의 감소를 가능하게 한다. 예를 들면, 어떤 통상적인 렌즈들은 3차 대역통과 필터 응답, 4개의 기판들, 5개의 금속층들, 그리고 3개의 접합층들을 활용한다(여기서 유도성 및 용량성 층들 모두가 사용됨). 그러나, 상당한 또는 더 큰 양의 위상 시프트를 달성하기 위하여, 본 개시의 단일-기판 공간 혼합-차수 대역통과 렌즈는 하나의 기판과 두 개의 금속층들을 사용하며, 접합층들을 필요하지 않을 수도 있다.In various embodiments of this embodiment, the planar lens utilizes a mixed-order bandpass filter response, which may enable a reduction in the number of substrate and metal layers in the lens while maintaining a phase shift object. In some embodiments, the planar lens of the present disclosure utilizes a spatial mixed-order bandpass filter of a single substrate comprising one dielectric substrate and two metal layers. This approach enables a reduction in the number of substrates and metal layers while maintaining the desired targets for phase shift. For example, some conventional lenses utilize a third order bandpass filter response, four substrates, five metal layers, and three bonding layers (both inductive and capacitive layers are used here). However, to achieve a significant or greater positive phase shift, the single-substrate spatial mixed-order bandpass lens of the present disclosure uses one substrate and two metal layers, and may not require bonding layers.

도 4는 본 개시에 따른 평면 FSS 렌즈(400)의 일례를 예시하고 있다. 본 예시에서, 위상 시프트는 렌즈(400)의 FSS의 위상 응답에 의해 구현된다. 렌즈(400)의 조리개(aperture)는 (Zone1, Zone2, …, ZoneN와 같이) 다수의 상이한 구역들로 분할된다. 도 4에 도시된 바와 같이, FSS의 상이한 구역들을 통과하는 광들은 상이한 양의 위상 시프트를 겪는다. 더 상세하게는, 렌즈(400)를 통과하는 광이 겪는 위상 시프트는 그 광이 렌즈(400)의 중심에서 더 멀리 있을수록 감소하며, 따라서 상기 렌즈(400)의 중심 가까이에는 더 높은 위상 시프트들이 존재하고 렌즈(400)의 모서리 가까이에는 더 낮은 위상 시프트들이 존재한다.4 illustrates an example of a planar FSS lens 400 according to the present disclosure. In this example, the phase shift is implemented by the phase response of the FSS of the lens 400. The aperture of the lens 400 is divided into a number of different zones (such as Zone1, Zone2, ..., ZoneN). As shown in Fig. 4, light passing through different regions of the FSS undergoes different amounts of phase shift. More specifically, the phase shift experienced by the light passing through the lens 400 decreases as the light is further away from the center of the lens 400, and therefore, higher phase shifts near the center of the lens 400 are And there are lower phase shifts near the edge of the lens 400.

UE들과 같은, 작은 폼 팩터(form factor)를 요구하는 콤팩트형 무선 장치들에 대하여 렌즈(400)의 초점 거리(f)를 감소시키는 것이 필요하거나 바람직할 수도 있다. 초점 거리의 감소는 렌즈(400)를 가로지르는 위상 시프트의 차이를 최대화하는 것을 수반할 수 있다(여기서, Δφdiff = |φ1-φN|). 상기한 Δφdiff 값은 FSS의 통과 대역 내에서 FSS 요소들의 위상 시프트의 조절 가능 범위(tunable range)에 의해 결정된다. 렌즈(400)는 구역들의 수에 따라 상기 FSS 요소들의 크기를 약간 수정함으로써 그러한 조절 가능 범위를 획득할 수도 있다.It may be necessary or desirable to reduce the focal length f of the lens 400 for compact wireless devices that require a small form factor, such as UEs. Reducing the focal length may involve maximizing the difference in phase shift across the lens 400 (where Δφ diff = |φ 1 -φ N |). The Δφ diff value described above is determined by a tunable range of the phase shift of the FSS elements within the passband of the FSS. Lens 400 may achieve such an adjustable range by slightly modifying the size of the FSS elements according to the number of zones.

상기 렌즈(400)에 대한 다른 디자인 파라미터들은 렌즈 조리개의 크기(AP), 렌즈(400)의 두께(t), 및 FSS 단위 셀의 크기를 포함한다. 조리개 크기가 증가할 때, 초점 이득(focusing gain)이 증가하지만, 초점 거리(f)는 Δφdiff가 고정될 때 또한 증가한다. 렌즈 두께는 EM 파의 입사 각도에 대한 렌즈(400)의 감도에 관련된다. 부가적으로, FSS 단위 셀들이 더 작을수록 더 높은 렌즈(400)의 초점 해상도에 이르지만, 그것은 제조 공정에서의 더 양호한 공차를 필요로 할 수 있다. 전술한 렌즈(400) 디자인 파라미터들은 성능, 크기 및 제조 조건들 사이에서 타협점을 고려함으로써 결정될 수도 있다.Other design parameters for the lens 400 include the size of the lens aperture (AP), the thickness of the lens 400 (t), and the size of the FSS unit cell. When the aperture size increases, the focusing gain increases, but the focal length f also increases when Δφ diff is fixed. The lens thickness is related to the sensitivity of the lens 400 to the angle of incidence of the EM wave. Additionally, the smaller the FSS unit cells lead to a higher focal resolution of the lens 400, but it may require better tolerances in the manufacturing process. The lens 400 design parameters described above may be determined by considering compromises between performance, size and manufacturing conditions.

도 5는 본 개시에 따른 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈(500)의 예시적인 배치에 대한 전개도를 예시한다. 본 예시에 있어, 렌즈(500)는 하나의 기판층(505)과 두 개의 도전성 요소의 층들(510 및 515)을 포함한다. 아래에서 더 상세히 기술되지만, 상기 렌즈(500)는 그 렌즈(500)가 용량성 부하(capacitively-loaded) 1차 대역통과 FSS 부분(520) 및 2차 대역통과 FSS 부분(525)을 포함한다는 점에서 혼합-차수이다. 상기 층(510)의 부분(530)은 그 층(510)에 존재하는 도전성 요소들의 패턴의 세부를 예시하기 위해서 확대되어 있는데, 이것은 아래에서 더 상세히 기술된다.5 illustrates an exploded view of an exemplary arrangement of a mixed-order bandpass FSS lens 500 according to the present disclosure. In this example, the lens 500 includes one substrate layer 505 and two layers of conductive elements 510 and 515. Although described in more detail below, the lens 500 is that the lens 500 includes a capacitively-loaded first-order bandpass FSS portion 520 and a second-order bandpass FSS portion 525. Is mixed-order in Portion 530 of layer 510 is enlarged to illustrate details of the pattern of conductive elements present in layer 510, which is described in more detail below.

도 6a 및 6b는 본 개시에 따른 2차 대역통과 FSS에 대한 단위 셀(600)의 예시적인 배치에 대한 사시도를 예시한다. 본 예시의 실시예에 있어, 상기 단위 셀(600)은 도 5에서 렌즈(500)의 2차 대역통과 FSS 부분(525)의 단면 내에 존재하는 단위 셀의 일례이다. 도 6a에서, 단위 셀(600)은 상기 도전성 요소의 층(510)에서의 도전성 요소(610)의 구조가 보일 수 있도록 그 단위 셀(600)에 존재하는 기판층(505)의 부분(605)이 투명한 것으로 묘사된 상태에서 측면도로 도시되어 있다. 도 6b에서, 단위 셀(600)은 도전성 요소(610) 및/또는 도전성 요소(615)의 구조가 상기 기판층(505)의 기저부(605)로부터 구별된 상태로 평면도 및/또는 저면도로서 묘사되고 있다.6A and 6B illustrate perspective views of an exemplary arrangement of a unit cell 600 for a second bandpass FSS according to the present disclosure. In the exemplary embodiment, the unit cell 600 is an example of a unit cell existing in a cross section of the second bandpass FSS portion 525 of the lens 500 in FIG. 5. In FIG. 6A, the unit cell 600 is a portion 605 of the substrate layer 505 present in the unit cell 600 so that the structure of the conductive element 610 in the layer 510 of the conductive element can be seen. It is shown in side view in the state described as being transparent. In FIG. 6B, the unit cell 600 is depicted as a top view and/or a bottom view with the structure of the conductive element 610 and/or the conductive element 615 separated from the base portion 605 of the substrate layer 505. Has become.

상기한 단위 셀(600)은 2차 대역통과 FSS이다. 예를 들어, 기판 부분(605)에서의 유전체와 도전성 요소들(610 및 615)에서의 금속의 조합은 단위 셀(600)을 통해 전파하는 EM파들에 대한 대역통과 필터 응답을 제공한다. 단위 셀(600)의 각 측면은 그 단위 셀(600)이 2차 대역통과 FSS이도록 단일-차수(single-order)의 대역통과 FSS를 제공한다. 다수의 상기한 단위 셀들(600)은 렌즈(500)의 2차 대역통과 FSS 부분(525)을 형성한다. 예를 들어 상기 렌즈(500)의 외곽 부분들은 2차 대역통과 FSS를 활용할 수도 있다. 상이한 양의 위상 시프트들과 위상 시프트들의 조절은 단위 셀(600)의 특성들을 변경함으로써 획득 가능할 수 있다. 이러한 특성들은 예를 들어, 도전성 층들(510/515)에서의 도전성 요소들(610/615)의 크기, 도전성 층들(510/515)에서의 도전성 요소들(610/615)의 두께, g1(도전성 층들(510/515)에서의 인접한 도전성 요소들(610/615) 간의 간격의 크기(들)), g2(도전성 층들(510/515) 내에서의 간격들의 크기(들), L(도전성 요소의 반대편 단부들 상의 간격들 사이의 길이), w(도전성 요소의 동일 단부 상의 간격들 사이의 폭), 및/또는 단위 셀(600)에서 도전성 층들(510/515)의 구조의 다른 특성들을 포함한다.The unit cell 600 is a secondary bandpass FSS. For example, the combination of a dielectric in substrate portion 605 and a metal in conductive elements 610 and 615 provides a bandpass filter response for EM waves propagating through unit cell 600. Each side of the unit cell 600 provides a single-order bandpass FSS so that the unit cell 600 is a second order bandpass FSS. The plurality of unit cells 600 form the second bandpass FSS portion 525 of the lens 500. For example, the outer portions of the lens 500 may utilize a second bandpass FSS. Different amounts of phase shifts and adjustment of phase shifts may be obtained by changing characteristics of the unit cell 600. These properties include, for example, the size of the conductive elements 610/615 in the conductive layers 510/515, the thickness of the conductive elements 610/615 in the conductive layers 510/515, g1 (conductive The size(s) of the gaps between adjacent conductive elements 610/615 in the layers 510/515), g2 (the size(s) of the gaps in the conductive layers 510/515), L (the size of the The length between the gaps on opposite ends), w (the width between gaps on the same end of the conductive element), and/or other properties of the structure of the conductive layers 510/515 in the unit cell 600. .

도 6a 및 6b에 도시된 도전성 요소들(610/615)의 구조는 제2차 대역통과 FSS의 일례를 예시하는 목적을 위한 것이라는 점을 유념하여야 할 것이다. (직사각형, 삼각형, 및 타원형과 같은) 다른 적절한 구조적 형상이 활용될 수도 있다. 선택적으로는, 임의의 수의 상이한 크기들, 위치들, 및 도전성 요소들(610/615) 내에서 간격들의 수는 본 개시의 원리에 따라서 적절히 활용되어도 좋다.It should be noted that the structure of the conductive elements 610/615 shown in FIGS. 6A and 6B is for the purpose of illustrating an example of a second order bandpass FSS. Other suitable structural shapes (such as rectangles, triangles, and ellipses) may be utilized. Optionally, any number of different sizes, positions, and number of spacings within conductive elements 610/615 may be suitably utilized in accordance with the principles of the present disclosure.

도 7a 내지 7c는 본 개시에 따른 용량성 부하 1차 대역통과 FSS에 대한 단위 셀(700)의 배치의 일례에 대한 사시도를 예시하고 있다. 본 예시의 실시예에 있어, 상기 단위 셀(700)은 도 5에서의 렌즈(500)의 용량성 부하 1차 대역통과 FSS 부분(520)의 단면적 내에 존재하는 단위 셀의 일례이다.7A to 7C illustrate perspective views of an example of the arrangement of the unit cell 700 for the capacitive load primary bandpass FSS according to the present disclosure. In the present exemplary embodiment, the unit cell 700 is an example of a unit cell present in the cross-sectional area of the first-order bandpass FSS portion 520 of the lens 500 in FIG. 5.

도 7a에서, 단위 셀(700)은 상기 도전성 요소의 층(510)에서의 도전성 요소(710)의 구조가 보일 수 있도록 그 단위 셀(700)에 존재하는 기판층(505)의 일부분(705)이 투명한 것으로 묘사된 상태에서 측면도로 도시되어 있다. 도 7b에서, 단위 셀(700)은 도전성 요소(710)의 구조가 상기 기판층(505)의 기저부(705)로부터 구별된 상태로 (평면도 및/또는 저면도와 같이) 일 측면으로부터 묘사되고 있다. 도 7c에서, 단위 셀(700)은 도전성 요소(715)의 구조가 상기 기판층(505)의 기저부(705)로부터 다시 구별된 상태로써 (평면도 및/또는 저면도와 같이) 타 측면으로부터 묘사되고 있다. 여러 가지의 실시예들에 있어서, 상기 도전성 요소들(710/715)은 단위 셀(600)에서의 도전성 요소들(610/615)과 같은 구조를 갖는다.In FIG. 7A, the unit cell 700 is a part 705 of the substrate layer 505 present in the unit cell 700 so that the structure of the conductive element 710 in the layer 510 of the conductive element can be seen. It is shown in side view in the state described as being transparent. In FIG. 7B, the unit cell 700 is depicted from one side (such as a top view and/or a bottom view) with the structure of the conductive element 710 separated from the base portion 705 of the substrate layer 505. In FIG. 7C, the unit cell 700 is depicted from the other side (such as a top view and/or a bottom view) as a state in which the structure of the conductive element 715 is again distinguished from the base portion 705 of the substrate layer 505. . In various embodiments, the conductive elements 710/715 have the same structure as the conductive elements 610/615 in the unit cell 600.

상기 단위 셀(700)은 용량성 부하 1차 대역통과 FSS이다. 예를 들어, 기판 부분(705)에서의 유전체와 도전성 요소들(710)에서의 금속의 조합은 상기 단위 셀(700)의 측면(720)을 통해 전파하는 EM파들에 대하여 용량성(capacitive) 필터 응답을 제공한다. 예를 들면, 도전성 요소들의 구조는 직사각형의 형상과 같은 패치 구조(patch structure)를 가질 수도 있는데, 이것은 단위 셀(700)의 측면(720)을 통해 전파하는 EM파들에 대한 용량성 필터 응답을 제공한다. 마찬가지로, 도 6a 및 6b에 관하여 전술한 바와 같이, 기판 부분(705)에서의 유전체와 도전성 요소들(715)에서의 금속의 조합은 상기 단위 셀(700)의 측면(725)을 통해 전파하는 EM파들에 대하여 대역통과 필터 응답을 제공한다. 따라서, 단위 셀(700)은 "용량성 부하(capacitively loaded)" 1차 대역통과 FSS이다.The unit cell 700 is a capacitive load first-order bandpass FSS. For example, the combination of the dielectric in the substrate portion 705 and the metal in the conductive elements 710 is a capacitive filter for EM waves propagating through the side surface 720 of the unit cell 700. Provide a response. For example, the structure of the conductive elements may have a patch structure such as a rectangular shape, which provides a capacitive filter response to EM waves propagating through the side surface 720 of the unit cell 700. do. Likewise, as described above with respect to FIGS. 6A and 6B, the combination of the dielectric in the substrate portion 705 and the metal in the conductive elements 715 is the EM propagating through the side surface 725 of the unit cell 700. It provides a bandpass filter response for the waves. Thus, the unit cell 700 is a “capacitively loaded” first order bandpass FSS.

다수의 이러한 단위 셀들(700)은 상기 렌즈(500)의 용량성 부하 1차 대역통과 FSS 부분(520)을 형성한다. 예를 들어, 상기 렌즈(500)의 내측 부분들은 상기한 용량성 부하 제1차 대역통과 FSS를 활용할 수도 있다. 상이한 양의 위상 시프트들과 위상 시프트들의 조절은 단위 셀(700)의 특성들을 변경함으로써 획득 가능할 수 있다. 도 6a 및 6b에 관하여 전술한 바와 같이, 이러한 특성들은 예를 들어, 상기 단위 셀(700)에서의 도전성 요소들(710/715)의 크기, 두께, g1, g2, L, w, 및/또는 구조의 다른 특성들을 포함한다. 부가적으로, 상기 측면(720)은 그 측면(720)에서 및/또는 렌즈(500)의 층(510)의 부분(525)에서의 인접한 도전성 요소들(710) 사이의 간격의 크기(들)를 지칭하는 특성 g3를 포함한다.A plurality of such unit cells 700 form a capacitive load first-order bandpass FSS portion 520 of the lens 500. For example, inner portions of the lens 500 may utilize the capacitive load first order bandpass FSS. Different amounts of phase shifts and adjustment of phase shifts may be obtained by changing characteristics of the unit cell 700. As described above with respect to FIGS. 6A and 6B, these characteristics are, for example, the size, thickness, g1, g2, L, w, and/or of the conductive elements 710/715 in the unit cell 700. Includes other characteristics of the structure. Additionally, the side (720) is the size(s) of the spacing between adjacent conductive elements 710 at that side 720 and/or at the portion 525 of layer 510 of the lens 500 It includes a property g3 that refers to.

상기한 단위 셀들(600 및 700)에 대한 예시는 그들 각각의 층들 내에서 개개의 도전성 요소들의 구조와 배열을 보여주기 위한 것으로서 단지 예들에 불과한 것이라는 점을 유념하여야 할 것이다. 도 5에 예시된 바와 같이, 상기한 렌즈(500)는 다수의 단위 셀들을 포함하며, 또한 상기 기판층(505)은 다수의 단위 셀들에 걸쳐서 본질적으로 연속적이거나, 끊어지지 않는다.It should be noted that the examples of the unit cells 600 and 700 described above are for showing the structure and arrangement of individual conductive elements in their respective layers, and are merely examples. As illustrated in FIG. 5, the lens 500 includes a plurality of unit cells, and the substrate layer 505 is essentially continuous over the plurality of unit cells or does not break.

도 8은 본 개시에 따른 대역통과 FSS(800)의 예시적인 배치와 등가 회로 모델을 예시하고 있다. 본 예시에 있어, 상기 FSS(800)는 제2차 부분(525)에서의 층(510)의 부분 또는 층(515)과 같이 대역통과 필터 금속 층 구조를 갖는 렌즈(500)의 어느 한 측면 부분일 수도 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 도전성 요소 층(들)(510)의 금속과 기판층(505)의 유전체의 조합은 상기 대역통과 FSS(800)를 통해 전파하는 EM파들에 대한 대역통과 필터 응답을 제공한다. 회로 모델(805)은 도전성 요소들과 유전체 간격들을 포함하는 단일 표면상에 구현된 분로 인덕터(shunt inductor) 및 분로 캐패시터(shunt capacitor)를 포함하는 분로 공진기(shunt resonator)를 예시하고 있다.8 illustrates an exemplary arrangement and equivalent circuit model of a bandpass FSS 800 according to the present disclosure. In this example, the FSS 800 is a portion of the layer 510 in the second order portion 525 or a side portion of the lens 500 having a band-pass filter metal layer structure such as the layer 515 May be. As shown in FIG. 8, the combination of the metal of the conductive element layer(s) 510 and the dielectric of the substrate layer 505 provides a bandpass filter response to EM waves propagating through the bandpass FSS 800. to provide. The circuit model 805 illustrates a shunt inductor implemented on a single surface including conductive elements and dielectric gaps and a shunt resonator including a shunt capacitor.

도 9a 및 9b는 각각 본 개시에 따른 FSS 렌즈의 2차 대역통과 FSS의 예 및 용량성 부하 제1차 대역통과 FSS의 예에 대한 등가 회로 모델들을 예시한다. 이러한 예시에서, 회로 모델(900)은 렌즈(500)에서의 부분(525)과 같은, FSS 렌즈의 2차 대역통과 FSS의 대역통과 부분들을 통해 전파하는 EM파에 의해 획득되는 위상 시프트의 등가 회로를 도시하고 있다. 묘사된 바와 같이, 상기 모델(900)은 두 개의 대역통과 필터 응답(인덕터와 병렬 관계인 캐패시터)을 포함한다. 회로 모델(905)은 렌즈(500)에서의 부분(520)과 같은, 용량성 부하 1차 대역통과 FSS를 통해 전파하는 EM파에 의해 획득되는 위상 시프트의 등가 회로를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 모델(905)은 일 측면에 하나의 대역통과 필터 응답(인덕터와 병렬 관계인 캐패시터)을 포함하는데, 이때 다른 측면은 용량성 필터 응답을 가진다. 상기한 회로 모델들(900 및 905)은 FSS 렌즈(500)의 상이한 부분들의 위상 시프트 특성들에 대한 등가 회로 또는 근사적 표현을 예시하는 목적을 위한 것이다.9A and 9B illustrate equivalent circuit models for an example of a second-order bandpass FSS and an example of a capacitive load first-order bandpass FSS of an FSS lens according to the present disclosure, respectively. In this example, the circuit model 900 is an equivalent circuit of phase shift obtained by an EM wave propagating through the second-order bandpass portions of the FSS lens, such as portion 525 in the lens 500. Is shown. As depicted, the model 900 includes two bandpass filter responses (a capacitor in parallel with the inductor). Circuit model 905 shows an equivalent circuit of phase shift obtained by EM waves propagating through a capacitive load first order bandpass FSS, such as portion 520 in lens 500. As shown, the model 905 includes one bandpass filter response (a capacitor in parallel relationship with the inductor) on one side, and the other side has a capacitive filter response. The circuit models 900 and 905 described above are for the purpose of illustrating an equivalent circuit or approximate representation of the phase shift characteristics of different parts of the FSS lens 500.

상기 용량성 부하 제1차 대역통과 FSS에서의 용량성 부하는 렌즈(500)의 동작 주파수에서 FSS 렌즈(500)의 부분(520)에 대한 전체적인 위상 시프트 값들을 낮춘다. 상기한 용량성 부하는 상기한 FSS 렌즈(500)의 부분(520)이 대역통과 전용의 공간 FSS에 의해 처리되지 않을 수도 있는 새로운 조절 가능 범위의 위상 시프트들을 처리하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 상이한 차수의 대역통과 공간 FSS들에 대한 위상 시프트의 조절 가능한 범위는 중첩될 수도 있다. 결과적으로, 혼합-차수 대역통과 전용의 FSS는 대역통과 FSS에서 가장 높은 차수의 그것을 넘어서 추가적인 조절 가능 범위의 위상 시프트들을 제공하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 1차 및 2차 대역통과 FSS들에 대한 위상 시프트의 상기 조절 가능한 범위는 3차 대역통과 FSS에 대한 위상 시프트의 조절 가능 범위 내에 포함될 수도 있다. 반면에, 상기 FSS 렌즈(500)의 부분(520)의 용량성 부하는 더 낮은 차단(cutoff) 주파수 응답의 경사도(slope)를 변경하는데, 이것은 상기 FSS 렌즈(500)의 2차 대역통과 FSS 부분(525)에 의해 처리되지 않을 수도 있는 범위를 해결하도록 FSS 렌즈(500)의 용량성 부하 1차 FSS 부분(520)에 대한 위상 시프트들의 조절 가능 범위를 이동시킨다.The capacitive load in the first order bandpass FSS lowers the overall phase shift values for the portion 520 of the FSS lens 500 at the operating frequency of the lens 500. The capacitive load described above may enable the portion 520 of the FSS lens 500 described above to process phase shifts in a new adjustable range that may not be processed by the bandpass dedicated spatial FSS. For example, the adjustable range of phase shift for bandpass spatial FSSs of different orders may overlap. As a result, a mixed-order bandpass only FSS may not provide additional adjustable range of phase shifts beyond that of the highest order in the bandpass FSS. For example, the adjustable range of phase shift for first and second order bandpass FSSs may be included within an adjustable range of phase shift for third order bandpass FSS. On the other hand, the capacitive load of the portion 520 of the FSS lens 500 changes the slope of the lower cutoff frequency response, which is the second-order bandpass FSS portion of the FSS lens 500 Shift the adjustable range of phase shifts for the capacitively loaded primary FSS portion 520 of the FSS lens 500 to address a range that may not be processed by 525.

혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈(500)를 형성하기 위해 용량성 부하 1차 대역통과 FSS 부분(520)을 2차 대역통과 FSS 부분(525)과 결합함으로써 필터 응답의 차수(order)를 증가시키기 않고도 FSS 렌즈 구조의 위상 시프트의 조정 가능 범위(tunable range)의 향상을 달성한다. 달리 말하면, 본 개시의 용량성 부하 제1차 및 제2차 FSS 렌즈는 제3차 대역통과 필터의 그것에 비교할만한 조절 가능한 범위의 위상 시프트를 제공할 수도 있는데, 이것은 대역통과 필터들에 대해서는 예상되지 않은 것이다. 부가적으로, 3차 대역통과 FSS 렌즈와 같은 필적하는 조절 가능 범위의 위상 시프트를 제공하면서(이것은 복수의 기판들 및 접합 층들이 필요할 수도 있다) 단일한 기판을 사용하는 것은 여기에 기술된 것과 같은 여러 가지의 이점들을 제공한다.Without increasing the order of the filter response by combining the capacitively loaded first order bandpass FSS portion 520 with the second order bandpass FSS portion 525 to form a mixed-order bandpass FSS lens 500 It achieves an improvement in the tunable range of the phase shift of the FSS lens structure. In other words, the capacitive loaded first and second order FSS lenses of the present disclosure may provide an adjustable range of phase shift comparable to that of a third order bandpass filter, which is not expected for bandpass filters. Is not. Additionally, using a single substrate, such as a third order bandpass FSS lens, provides a comparable adjustable range of phase shift (this may require multiple substrates and bonding layers), as described herein. It offers several advantages.

도 10a 및 10b는 본 개시에 따른 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈의 투과율(transmittance)의 예시적인 크기 및 위상 구성(phase plot)을 각각 예시한다. 도 10a는 FSS 렌즈(500)의 상이한 부분들의 크기 응답(magnitude response)에 대한 구성(1000)을 예시한다. 도 10b는 FSS 렌즈(500)의 상이한 부분들의 주파수 응답에 대한 구성(1005)을 예시한다. 예시된 바와 같이, 상기 FSS 렌즈(500)의 제1차 부분들에 대한 위상 응답(phase response)은 FSS 렌즈(500)의 2차 부분들에 대한 위상 응답과 중첩되지 않는다. 결과적으로, 혼합-차수 FSS 렌즈(500)의 조절 가능 범위(1010)는 증가한다. 본 예에서, 상기 FSS 렌즈(500)의 조절 가능 범위(1010)는 약 200°일 수 있다. 이러한 조절 가능 범위는 어떤 3차 대역통과 FSS 렌즈보다 더 클 수도 있는데, 이것은 훨씬 더 많은 수의 금속, 기판 및/또는 접합층들을 활용할 수도 있다. 따라서, 상기 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈(500)는 기존 렌즈의 크기, 두께, 및/또는 기계가공의 제한성을 감소시키면서도 적절한 위상 시프트의 조절 가능 범위들을 획득하기 위한 희망하는 목적을 달성할 수가 있다.10A and 10B respectively illustrate exemplary magnitudes and phase plots of transmittance of a mixed-order bandpass FSS lens according to the present disclosure. 10A illustrates a configuration 1000 for the magnitude response of different portions of the FSS lens 500. 10B illustrates a configuration 1005 for the frequency response of different portions of the FSS lens 500. As illustrated, the phase response of the first order portions of the FSS lens 500 does not overlap with the phase response of the second order portions of the FSS lens 500. As a result, the adjustable range 1010 of the mixed-order FSS lens 500 increases. In this example, the adjustable range 1010 of the FSS lens 500 may be about 200°. This adjustable range may be larger than any third order bandpass FSS lens, which may utilize a much larger number of metal, substrate and/or bonding layers. Accordingly, the mixed-order bandpass FSS lens 500 can achieve a desired purpose of obtaining an adjustable range of an appropriate phase shift while reducing the size, thickness, and/or limitation of machining of the existing lens. .

특정한 실시예들에 있어서, 상기한 렌즈(500)는 2.7mm의 단위 셀 크기를 갖는 28.2GHz 동작 주파수에 대해 설계된 단일-기판의 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈를 나타낼 수 있으며, 그 기판들(Rogers 3003)의 유전상수(dielectric constant) 및 두께는 각각 3mm 및 0.5mm이다. 이러한 실시예들에서 상기한 렌즈(500)는 파장 이하(sub-wavelength)의 필터링 기능을 제공한다. 예들 들면, 상기 도전성 요소들의 크기 또는 측면 치수, 및 렌즈의 전체 두께는 상기 렌즈(500)에 의한 공간 위상 시프트에 대해 설계된 동작 주파수의 파장보다 작을 수도 있다.In certain embodiments, the lens 500 may represent a single-substrate mixed-order bandpass FSS lens designed for 28.2 GHz operating frequency having a unit cell size of 2.7 mm, and the substrates (Rogers 3003) has a dielectric constant and a thickness of 3 mm and 0.5 mm, respectively. In these embodiments, the lens 500 provides a sub-wavelength filtering function. For example, the size or lateral dimension of the conductive elements, and the total thickness of the lens may be less than the wavelength of the operating frequency designed for the spatial phase shift by the lens 500.

상이한 단계의 위상 시프트를 달성하기 위하여, 디자인 파라미터들(g1, g2, g3, w, 및 L과 같은)은 제2차 및 용량성 부하 제1차 대역통과 부분들에 대해 대략 조절된다. 예를 들어, 28.2GHz 디자인에 대한 FSS 렌즈(500)의 디자인 파라미터들에 대한 값들은 상기한 구성도(1000 및 1005)에 대한 주석에서 열거되어 있다. 상기한 값들과 치수들은 단지 예를 든 것으로서 본 개시의 실시예들에 따라 활용될 수도 있는 상이한 치수들에 대하여 제한을 두는 것은 아니다. 예를 들면, 상기한 층들 중의 어느 것에서 도전성 요소들의 크기, 수, 및/또는 간격들은 위상 시프트, 렌즈 두께 및/도는 기계가공의 공차와 같은 다양한 요인들에 기초하여 증가 또는 감소할 수도 있다.In order to achieve different phases of phase shift, design parameters (such as g1, g2, g3, w, and L) are roughly adjusted for the second and capacitive load first order bandpass portions. For example, values for the design parameters of the FSS lens 500 for a 28.2 GHz design are listed in the notes to the configuration diagrams 1000 and 1005 above. The above values and dimensions are by way of example only and are not intended to limit the different dimensions that may be utilized according to embodiments of the present disclosure. For example, the size, number, and/or spacing of conductive elements in any of the above-described layers may increase or decrease based on various factors such as phase shift, lens thickness, and/or machining tolerance.

본 개시의 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈(500)는 공간 위상 시프트의 유사한 또는 더 양호한 범위를 제공하면서도 기존의 평면 렌즈들의 그것보다 더 소량의 금속층 및 유전층들을 활용할 수도 있다. 제1차 용량성으로 로딩된 요소들은 상기 FSS 렌즈(500)의 중앙부에 배치될 수도 있는 반면, 제2차 요소들은 상기 렌즈의 외부 주위에 배치되어도 좋다. 시준 또는 렌즈의 중심부 근처로 EM파들을 포커싱하기 위한 더 큰 위상 지연을 제공하기 위해, 렌즈(500)의 중심부에서는 더 높은 절대 위상 지연의 제1차 용량성 부하 요소들이 이용된다. 렌즈(500)의 외부 영역에 대하여 상기 제2차 요소들은 더 작은 절대 위상 지연을 제공하지만, 상기한 평면 렌즈(500)의 시준 또는 초점맞춤의 조절을 위한 더 광범위한 위상 지연에 기여한다.The mixed-order bandpass FSS lens 500 of the present disclosure may utilize less metal and dielectric layers than those of conventional planar lenses while providing a similar or better range of spatial phase shift. The first capacitively loaded elements may be disposed at the center of the FSS lens 500, while the second order elements may be disposed around the outside of the lens. To provide a greater phase delay for collimating or focusing EM waves near the center of the lens, first order capacitive loading elements of higher absolute phase delay are used in the center of the lens 500. For the outer region of the lens 500 the second order elements provide a smaller absolute phase delay, but contribute to a wider phase delay for adjustment of collimation or focusing of the planar lens 500 described above.

구현에 따라서는 본 개시의 혼합-차수 대역통과 FSS 렌즈를 이용하는 것은 다음과 같은 장점들을 포함할 수도 있다.Depending on the implementation, using the mixed-order bandpass FSS lens of the present disclosure may include the following advantages.

● 단일 기판층으로 인한 더 낮은 제조 비용● Lower manufacturing cost due to single substrate layer

● 접합 층들에 대한 필요성의 제거로 인한 더 낮은 제조 비용● Lower manufacturing costs due to elimination of the need for bonding layers

● 더 적은 수의 기판 및 접합 층들로 인한 더 낮은 유전체 손실 ● Lower dielectric loss due to fewer substrates and bonding layers

● 더 적은 수의 금속 또는 도전성 층들로 인한 더 낮은 오믹 손실● Lower ohmic losses due to fewer metal or conductive layers

여러 실시예들에 있어서, 상기 FSS 렌즈는 빔 조향 각도의 커버리지를 향상시킬 수가 있다. 예를 들어, FSS 렌즈는 렌즈를 통해 전파하는 파들이 어떤 원하는 각도에서도 초점이 맞춰지도록 하는 공간 이상기(phase shifter)들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에 있어서는, 상기 FSS 렌즈는 빔 확장(beam broadening)을 위해 활용될 수도 있다. 이러한 빔 확장은 상이한 각도의 방사에 있어 상이한 레벨의 빔 폭들을 제공할 수가 있는데, 이것은 다시능의 무선 통신(안테나 다이버시티와 같은)을 가능하게 할 수 있다.In various embodiments, the FSS lens may improve coverage of a beam steering angle. For example, an FSS lens may include phase shifters that allow waves propagating through the lens to be focused at any desired angle. In other embodiments, the FSS lens may be utilized for beam broadening. This beam expansion can provide different levels of beam widths for different angles of radiation, which can enable multi-functional wireless communication (such as antenna diversity).

전술한 다양한 실시예들은 FSS 렌즈들을 패치 어레이 안테나(patch array antenna)와 결부하여 사용되는 것으로서 기술하고 있지만, 본 개시의 FSS 렌즈들은 혼 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 및 슬롯 안테나 등과 같은 어떤 유형의 안테나들과 함께 사용될 수도 있다. 부가적으로, 상기 FSS 렌즈의 형상은 평면형(flat)인 것으로 어떤 도면들에는 예시되어 있지만, FSS 렌즈는 곡면형, 비-평면형, 및/또는 등각형(conformal) 렌즈일 수도 있다. 또한, 상기한 도전성 요소들에 대하여 금속을 사용하는 것이 기술되어 있지만, 그러한 도전성 요소들은 다른 도전성 물질(들)로부터 제조될 수도 있을 것이다. 더욱이, 도전성 요소들의 형상은 어떤 도면들에서는 직사각형 또는 정방형인 것으로 예시되고 있지만, 상기 도전성 요소들은 다른 형상을 가질 수도 있다. 예를 들면, 도전성 요소들은 유각형, 타원형, 원형, 팔각형, 또는 직선형 뿐만아니라 곡선형 모서리들을 갖는 형상들일 수도 있다. 부가적으로, 본 개시의 FSS 렌즈는 수 메가헤르츠 내지 수백 기가헤르츠(1MHz 내지 300GHz와 같이)에 이르는 임의의 RF 주파수 범위를 대략 수반하는 애플리케이션들에 대해 설계되고 제조될 수가 있다. 마지막으로, 본 개시의 평면 렌즈들은 엄격한 제조 공정의 요건이 없이도 다양한 플랫폼으로써 제조 및 집적될 수가 있다. 예를 들어, 본 개시의 평면 렌즈들에서의 패턴은 수직 구조를 요구하지 않고 이차원적으로 이루어질 수도 있다.The various embodiments described above describe FSS lenses as being used in conjunction with a patch array antenna, but the FSS lenses of the present disclosure are of any type, such as a horn antenna, a monopole antenna, a dipole antenna, and a slot antenna. It can also be used with antennas. Additionally, although some figures have illustrated the shape of the FSS lens as being flat, the FSS lens may be a curved, non-planar, and/or conformal lens. In addition, although the use of metals for the conductive elements described above is described, such conductive elements could also be made from other conductive material(s). Moreover, although the shape of the conductive elements is illustrated as being rectangular or square in some figures, the conductive elements may have other shapes. For example, the conductive elements may be square, elliptical, circular, octagonal, or straight as well as shapes with curved edges. Additionally, the FSS lens of the present disclosure may be designed and manufactured for applications involving approximately any RF frequency range ranging from several megahertz to hundreds of gigahertz (such as 1 MHz to 300 GHz). Finally, the planar lenses of the present disclosure can be manufactured and integrated with a variety of platforms without the need for stringent manufacturing processes. For example, the pattern in the planar lenses of the present disclosure may be made two-dimensionally without requiring a vertical structure.

본 개시의 실시예들은 무선 통신 시스템들 및 기타 애플리케이션들을 위한 안테나에 대해 여러 가지의 현저한 향상을 가져온다. 예를 들면, 본 개시의 FSS 렌즈들은 안테나 이득 및 지향성의 증가, 안테나 패턴 사이드-로브(side-lobe)의 감소, 및 안테나 손실의 감소를 도모할 수가 있다. 이러한 기술적인 향상점들은 그러한 렌즈들을 이용하는 어떤 제품들과 시스템들에 대해 많은 상업적 및 시장관점에서의 이점들을 제공한다. 예를 들어, 본 개시의 FSS 렌즈들은 더 높은 데이터 처리량 또는 더 높은 데이터 용량을 제공할 수가 있다. 렌즈들을 구비한 안테나의 안테나 이득이 더 높으면 높을수록 더 높은 신호-대-잡음비의 값을 생성하고, 또한 더 높은 신호-대-잡음비의 값은 더 높은 데이터 처리량 및 더 높은 데이터 용량들을 제공하게 된다.Embodiments of the present disclosure bring about several significant improvements to antennas for wireless communication systems and other applications. For example, the FSS lenses of the present disclosure may increase antenna gain and directivity, decrease antenna pattern side-lobe, and decrease antenna loss. These technical enhancements provide many commercial and market advantages for certain products and systems using such lenses. For example, the FSS lenses of the present disclosure may provide higher data throughput or higher data capacity. The higher the antenna gain of an antenna with lenses, the higher the value of the signal-to-noise ratio is produced, and the higher the value of the signal-to-noise ratio provides higher data throughput and higher data capacities. .

또 다른 예로서, 본 개시의 FSS 렌즈들은 더 양호한 접속 유용성과 더 양호한 접속 설정(connection establishments)을 제공할 수가 있다. 상기한 FSS 렌즈들은 더 높은 이득과 더 강한 신호를 제공할 수 있으며, 그리고 eNB들과 UE들 사이의(또는 다른 장치들 간의) 신호가 더 강할수록 상기 장치들 간에 더 신뢰 가능한 초기 접속 설정을 제공한다. 본 개시의 FSS 렌즈들은 또한 렌즈를 구비한 안테나의 더 높은 지향성과 더 높은 간섭억제로 인하여 더욱 신뢰성 있는 무선 접속을 제공할 수가 있다. 더 양호한 빔 조향의 지향성은 통신 경로 또는 채널과의 안테나 패턴의 정렬을 제공한다. 더 높은 지향성과 더 낮은 사이드-로브들은 또한 원하는 통신 경로를 따라 도청되는 원치 않는 신호들의 레벨을 감소시켜준다. 본 개시의 FSS 렌즈들은 또한 더 낮은 밀도의 eNB들에 더 넓은 범위의 UE들을 제공할 수가 있다. 더 높은 안테나 이득은 UE들이 비슷한 송신기 전력으로도 eNB들로부터 더 멀리 떨어져 동작할 수 있도록 하므로, 주어진 영역 내에 더 적은 eNB들이 가능하다.As another example, the FSS lenses of the present disclosure may provide better connection availability and better connection establishments. The FSS lenses described above can provide a higher gain and stronger signal, and the stronger the signal between eNBs and UEs (or between other devices) provides a more reliable initial connection setup between the devices. do. The FSS lenses of the present disclosure can also provide a more reliable wireless connection due to the higher directivity and higher interference suppression of the antenna with the lens. The directivity of better beam steering provides alignment of the antenna pattern with the communication path or channel. Higher directivity and lower side-lobes also reduce the level of unwanted signals eavesdropping along the desired communication path. The FSS lenses of the present disclosure can also provide a wider range of UEs to lower density eNBs. The higher antenna gain allows UEs to operate further away from the eNBs even with similar transmitter power, so fewer eNBs are possible within a given area.

또 다른 예로서, 본 개시의 FSS 렌즈들은 휴대용 또는 소비자 제품들에 대해 더 긴 배터리 수명을 제공할 수가 있다. 이동용 안테나의 향상된 이득은 필적하는 신호 레벨에 대해 송신기 전력의 감소를 가능하게 한다. 상기한 eNB 안테나의 향상된 이득은 UE에서 수신기에 대해 필요한 전력의 감소를 제공한다. 상기 향상된 이득은 그 UE의 전자장치에서 소모되는 전력을 감소시키고 배터리 재충전 주기들 사이에 더 긴 시간의 동작을 가능하게 한다. 본 개시의 FSS 렌즈들은 또한 더 작은 제품들이나 일반 제품들에 더 다양한 특징들과 기능들을 제공할 수가 있다. 상기 향상된 안테나 지향성 또는 이득의 제공은 안테나에 의해 사용되는 영역의 감소를 가능하게 한다. 다른 시스템 기능들 또는 특징들에 대해 필요한 구성요소들을 위한 여분의 공간은 재할당 될 수도 있거나, 또는 그러한 여분의 영역은 UE 또는 eNB의 전체 크기 또는 용적을 줄이기 위해 사용되어도 좋다.As another example, FSS lenses of the present disclosure can provide longer battery life for portable or consumer products. The improved gain of the mobile antenna enables a reduction in transmitter power for comparable signal levels. The improved gain of the eNB antenna described above provides a reduction in power required for the receiver in the UE. The improved gain reduces the power consumed in the UE's electronics and enables longer time operation between battery recharge cycles. The FSS lenses of the present disclosure can also provide a wider variety of features and functions to smaller or general products. The provision of the improved antenna directivity or gain makes it possible to reduce the area used by the antenna. The extra space for components necessary for other system functions or features may be reallocated, or such extra area may be used to reduce the overall size or volume of the UE or eNB.

본 개시는 예시적인 실시예로써 기술되었지만, 다양한 변경 및 변형들이 당업자에게 제안될 수도 있다. 본 개시는 첨부한 특허청구범위의 영역 내에 속하는 그러한 변경과 변형들을 모두 포함하는 것으로 의도된다.Although the present disclosure has been described as an exemplary embodiment, various changes and modifications may be suggested to those skilled in the art. This disclosure is intended to cover all such changes and modifications falling within the scope of the appended claims.

Claims (22)

장치에 있어서,
도전성 요소들의 층들 및 기판층을 포함하는 렌즈를 포함하되,
상기 도전성 요소들로 이루어진 층들의 제1층은 제1구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제1부분과 상기 제1구조와 상이한 제2구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제2부분을 포함하며,
상기 렌즈는 혼합-차수 주파수 선택 표면(FSS) 렌즈이고, 상기 기판층의 양 측면들 상에 상이한 구조들의 도전성 요소들을 포함하는 중심부, 및 상기 기판층의 양 측면들 상에 동일한 유형의 구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 외곽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. In the device,
A lens comprising layers of conductive elements and a substrate layer,
The first layer of layers made of the conductive elements comprises a first part including conductive elements having a first structure and a second part including conductive elements having a second structure different from the first structure,
The lens is a mixed-order frequency selective surface (FSS) lens, having a center including conductive elements of different structures on both sides of the substrate layer, and the same type of structure on both sides of the substrate layer. Device, characterized in that it comprises an enclosure comprising conductive elements. 제1항에 있어서,
상기 제1층은 상기 기판층의 일 측면과 접촉 상태이고,
상기 도전성 요소들의 층들의 제2층에서의 도전성 요소들은 상기 기판층의 또 다른 측면과 접촉 상태이고 상기 제1구조를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
The first layer is in contact with one side of the substrate layer,
The device according to claim 1, wherein the conductive elements in the second layer of the layers of conductive elements are in contact with another side of the substrate layer and have the first structure. 제2항에 있어서, 상기 제1구조를 갖는 상기 도전성 요소들의 크기와 두께는 도전성 요소들의 상기 제2층에서 변하는 것을 특징으로 하는 장치.3. The device of claim 2, wherein the size and thickness of the conductive elements with the first structure vary in the second layer of conductive elements. 제1항에 있어서,
상기 중심부는 제1유형의 단위 셀을 포함하며,
상기 제1유형의 단위 셀은,
상기 기판층의 일 측면 상에 배치된 상기 제1구조를 갖는 적어도 하나의 도전성 요소; 및
상기 기판층의 또 다른 측면 상에 배치된 상기 제2구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
The center includes a unit cell of the first type,
The unit cell of the first type,
At least one conductive element having the first structure disposed on one side of the substrate layer; And
And conductive elements having the second structure disposed on another side of the substrate layer. 제4항에 있어서,
상기 제1유형의 단위 셀은 상기 제1유형의 단위 셀을 통과하는 전자기파에 대한 용량성 부하 대역통과 필터 응답을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 4,
And the unit cell of the first type is configured to provide a capacitive load bandpass filter response to electromagnetic waves passing through the unit cell of the first type. 제5항에 있어서,
상기 외곽부는 상기 기판층의 양 측면들 상에 배치된 도전성 요소들을 포함하는 제2유형의 단위 셀을 포함하고,
상기 제2유형의 단위 셀은 상기 제2유형의 단위 셀을 통과하는 전자기파들에 대해 대역통과 필터 응답을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 5,
The outer portion includes a second type of unit cell including conductive elements disposed on both sides of the substrate layer,
And the second type of unit cell is configured to provide a bandpass filter response to electromagnetic waves passing through the second type of unit cell. 제1항에 있어서,
상기 제1구조 및 제2구조를 갖는 상기 도전성 요소들의 크기와 두께는 도전성 요소들의 상기 제1층 상에서 변하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
A device, characterized in that the size and thickness of the conductive elements having the first structure and the second structure vary on the first layer of conductive elements. 제1항에 있어서,
상기 제1구조는 대역통과 필터 구조이고, 상기 제2구조는 패치(patch) 구조인 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
The first structure is a band pass filter structure, and the second structure is a patch structure. 제1항에 있어서,
상기 렌즈를 통과하는 전자기파들에 대한 위상 시프트 응답의 범위는 상기 도전성 요소들의 층들에서의 상기 도전성 요소들 사이의 적어도 하나의 간격에 기초하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
The device, characterized in that the range of phase shift response to electromagnetic waves passing through the lens is based on at least one spacing between the conductive elements in the layers of the conductive elements. 제1항에 있어서,
상기 렌즈는 도전성 요소들의 두 개의 층들 및 하나의 기판층만을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
The device, characterized in that the lens comprises only two layers of conductive elements and one substrate layer. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 도전성 요소들의 측면 치수 및 상기 렌즈의 두께는 공간 위상 시프팅을 위한 동작 주파수의 파장보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1,
The device, characterized in that the lateral dimensions of the conductive elements and the thickness of the lens are less than the wavelength of the operating frequency for spatial phase shifting. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 시스템에 있어서,
도전성 요소들의 복수의 층들 및 기판층을 포함하며, 상기 도전성 요소들로 이루어진 층들의 제1층은 제1구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제1부분과 상기 제1구조와 상이한 제2구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 제2 부분을 포함하는 렌즈;
상기 렌즈를 통해 전자기파를 송신 또는 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나; 및
무선 전송을 위한 신호들을 생성하거나 또는 상기 안테나를 통해 무선으로 전송되는 신호들을 수신하도록 구성된 송신기 또는 송수신기를 포함하며,
상기 렌즈는 혼합-차수 주파수 선택 표면(FSS) 렌즈이고, 상기 기판층의 양 측면들 상에 상이한 구조들의 도전성 요소들을 포함하는 중심부, 및 상기 기판층의 양 측면들 상에 동일한 유형의 구조를 갖는 도전성 요소들을 포함하는 외곽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.In the system,
A plurality of layers of conductive elements and a substrate layer, wherein a first layer of layers made of conductive elements has a first portion including conductive elements having a first structure and a second structure different from the first structure A lens comprising a second portion comprising conductive elements;
At least one antenna configured to transmit or receive electromagnetic waves through the lens; And
A transmitter or transceiver configured to generate signals for wireless transmission or to receive signals transmitted wirelessly through the antenna,
The lens is a mixed-order frequency selective surface (FSS) lens, having a center including conductive elements of different structures on both sides of the substrate layer, and the same type of structure on both sides of the substrate layer. A system comprising an enclosure comprising conductive elements. 제19항에 있어서,
상기 제1층은 상기 기판층의 일 측면과 접촉 상태이고,
상기 도전성 요소들로 이루어진 층들의 제2층에서의 도전성 요소들은 상기 기판층의 또 다른 측면과 접촉 상태이고 상기 제1구조를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.The method of claim 19,
The first layer is in contact with one side of the substrate layer,
Wherein the conductive elements in the second layer of layers of the conductive elements are in contact with another side of the substrate layer and have the first structure. 제19항에 있어서,
상기 송신기 또는 상기 송수신기, 적어도 하나의 안테나, 및 렌즈는 사용자 장치의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 시스템.The method of claim 19,
Wherein said transmitter or said transceiver, at least one antenna, and lens form part of a user device. 제19항에 있어서,
상기 송신기 또는 상기 송수신기, 적어도 하나의 안테나, 및 렌즈는 eNB(eNodeB)의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 시스템.The method of claim 19,
The system, characterized in that the transmitter or the transceiver, at least one antenna, and a lens form part of an eNB (eNodeB).
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