KR102175681B1 - 재방사 중계기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 재방사 중계기는, 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 일면에 제공된 접지 도체; 및 상기 유전체 기판의 타면 상에 제공된 다수의 유닛 셀들을 포함할 수 있으며, 상기 유닛 셀들은 서로 다른 각도로 입사된 전파들을 동일한 방향으로 재방사할 수 있다. 상기와 같은 재방사 중계기는 설치 위치 등 선정이 용이할 수 있으며, 설치 환경에 변동(예: 기지국 설비의 설치 위치 변경 등)이 있는 경우에도 양호한 재방사 성능을 확보하여 음영 영역의 개선에 기여할 수 있다. 상기와 같은 재방사 중계기는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

Description

재방사 중계기 {RERADIATE REPEATER}

본 발명의 다양한 실시예들은 중계기에 관한 것으로서, 예컨대, 수신된 전파를 다른 방향으로 방사하는 재방사 중계기에 관한 것이다.

무선 통신 기술은 상용화된 이동통신망 접속뿐만 아니라, 최근에는 와이파이(Wi-Fi) 기술로 대표되는 근거리 무선통신(wireless local area network; w-LAN), 블루투스(Bluthooth), 근접무선통신(near field communication; NFC) 등 다양한 방식으로 구현되고 있다. 이동통신 서비스는 음성 통화 중심의 1세대 이동통신 서비스로부터 시작되어, 초고속, 대용량 서비스(예: 고화질 동영상 스트리밍 서비스)로 점차 진화하고 있으며, 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것으로 전망된다.

근거리 무선통신이나 블루투스 등의 통신 규격이 활성화하면서, 전자 기기, 예컨대, 이동통신 단말기는 서로 다른 다양한 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치를 탑재하게 되었다. 예컨대, 4세대 이동통신 서비스는 700MHz, 1.8GHz, 2.1GHz 등의 주파수 대역에서, 와이파이는 규약에 따라 다소 차이는 있으나, 2.4GHz, 5GHz의 주파수 대역에서, 블루투스는 2.45GHz의 주파수 대역에서 운용되고 있다.

상용화된 무선통신망에서 안정된 서비스 품질을 제공하기 위해서, 안테나 장치의 높은 이득(gain)과 광범위한 방사 영역(beam coverage)을 만족해야 한다. 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상(예를 들면, 대략 30~300GHz 범위의 주파수 대역이며, 공진주파수 파장의 길이가 대략 1~10mm 범위)의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것인 바, 이전에 상용화된 이동통신 서비스에서 사용된 안테나 장치보다 더 높은 성능이 요구될 수 있다.

일반적으로, 동작 주파수 대역이 높아질수록 전파의 직진성이 강해지고, 전송 거리에 따른 손실이 증가할 수 있다. 또한, 전파의 직진성이 강한 만큼, 장애물(건물이나 지형지물)에 의한 신호 전력의 감쇄나 반사 손실이 커질 수 있다. 따라서 동작 주파수가 높은 통신 방식은 건물 밀집 지역에서 국부적인 음영 영역이 곳곳에 나타날 수 있으며, 같은 건물의 실내에서도 분할된 공간에 따라 전파 환경이 크게 달라질 수 있다. 따라서 동작 주파수 대역이 높은 통신 방식에서는 음영 영역으로 전파를 전달할 수 있도록 방향을 변경시켜 전파 환경을 개선할 수 있다.

이에, 본 발명의 다양한 실시예는, 건물 밀집 지역이나 실내의 음영 영역을 개선할 수 있는 재방사 중계기를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예는, 서로 다른 방향에서 입사된 전파들을 동일한 방향으로 재방사할 수 있는 재방사 중계기를 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 재방사 중계기는,

유전체 기판; 상기 유전체 기판의 일면에 제공된 접지 도체; 및 상기 유전체 기판의 타면 상에 제공된 다수의 유닛 셀들을 포함할 수 있으며, 상기 유닛 셀들은 서로 다른 각도로 입사된 전파들을 동일한 방향으로 재방사할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기는 입사된 전파를 다른 방향으로 재방사함으로써, 전파 환경이 양호한 위치에 설치되어 음영 영역의 전파 환경을 개선할 수 있다. 또한, 유닛 셀의 구조와 배치에 따라 서로 다른 방향에 각각 입사된 전파를 동일한 방향으로 재방사할 수 있으므로, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기는 설치 위치 등 선정이 용이할 수 있으며, 설치 환경에 변동(예: 기지국 설비의 설치 위치 변경 등)이 있는 경우에도 양호한 재방사 성능을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 재방사 중계기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기가 정면(0도 각도 방향)으로 전파를 재방사하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기가 정면에 대하여 경사진 방향으로 전파를 재방사하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀을 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀이 가지는 위상 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기의 재방사 특성을 각각 측정하여 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀을 나타내는 평면 구성도이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀을 나타내는 측면 구성도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀을 분리하여 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀의 위상 특성을 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀의 변형 예를 분리하여 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기의 설치 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 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.

'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "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.

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 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 재방사 중계기(100)를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 재방사 중계기의 유닛 셀(102) 배치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)가 정면(0도 각도 방향)으로 전파를 재방사하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 재방사 중계기(100)는 유전체 기판(101)의 일면에 배열된 적어도 하나의 유닛 셀(102)을 포함함으로써, 입사된 전파(I)를 다른 방향으로 재방사할 수 있다. 상기 유전체 기판(101)의 일면에는 다수의 상기 유닛 셀(102)들이 배열될 수 있으며, 상기 유닛 셀(102)의 크기와 배열, 위치에 따라 재방사되는 전파(R)의 전달 폭, 방향, 지향성 등이 설정될 수 있다. 상기 재방사 중계기(100)는 상기 유전체 기판(101)의 타면에 접지 도체(104)를 포함함으로써, 재방사되는 전파(R)의 전달 폭, 방향, 지향성 등을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 상기 재방사 중계기(100)는 별도의 급전을 제공받지 않더라도 평면파를 입사받아 입사 방향과는 다른 방향으로 재방사할 수 있다.

상기 유전체 기판(101)은 FR4, 폴리아미드(polyamide), 그래핀(Graphene) 등의 소재로, 불투명한, 강성재질의 기판으로 이루어질 수 있으며, 또한, 투명하게 또는 유연하게 제작될 수 있다. 상기 재방사 중계기(100)가 장착되는 환경에 따라, 상기 유전체 기판(101)은 평면 또는 곡면 형상으로 제작될 수 있다. 상기 접지 도체(104)는 상기 유전체 기판(101)의 타면에 도금 또는 증착 등의 방식으로 형성된 도전체 층으로 이루어질 수 있다. 상기 접지 도체(104)는 상기 유닛 셀(102)들에 대한 기준 전위를 형성하는 그라운드를 제공할 수 있다.

상기 유닛 셀(102)은 복수의 도체 패턴(121, 123)들을 포함할 수 있다. 상기 도체 패턴(121, 123)들은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 인듐-주석 산화물(Induim-Tin Oxide; ITO)과 같은 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 유전체 기판(101)이 투명하거나, 반투명한 재질이라면, 상기 유닛 셀(102) 또한 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 도체 패턴들은, 예를 들면, 제1 도체 패턴(121)과, 상기 제1 도체 패턴(121)을 둘러싸게 형성된 제2 도체 패턴(123)을 포함할 수 있다. 상기 제1 도체 패턴(121)은, 예를 들면, '+' 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 도체 패턴(123)은 상기 제1 도체 패턴(121)으로부터 이격된 폐루프 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 도체 패턴(123)은 상기 제1 도체 패턴(121)과 이격된 상태로 상기 제1 도체 패턴(121)을 둘러싸는 형상으로서, 상기 제1 도체 패턴(121)과 유사한 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 상기 제1 도체 패턴(121)이 '+' 형상으로 이루어진 구성을 개시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 상기 제1 도체 패턴(121)은 '-' 형상, 삼각형/마름모 등을 포함하는 다각형 형상, 원형, 타원형 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 도체 패턴(123) 또한 도면에 도시된 형상에 한정될 필요는 없다. 예컨대, 상기 제1 도체 패턴(121)이 '-'자 형상이라면, 상기 제2 도체 패턴(123)은 상기 제1 도체 패턴(121)과 이격된 상태로 상기 제1 도체 패턴(121)을 둘러싸는 직사각형 형상을 가질 수 있다.

하기에서 설명되겠지만, 상기 유닛 셀(102)들은, 그 길이나 상기 제1, 제2 도체 패턴(121, 123) 사이의 간격에 따라, 입사된 전파(I)에 대하여 재방사되는 전파(R)의 위상을 지연시키는 특성을 가질 수 있다. 상기와 같은 유닛 셀(120)들을 상기 유전체 기판(101) 상에 배열함으로써, 입사된 평면파를 설정된 다른 방향으로 재방사할 수 있다. 예컨대, 상기 유닛 셀(102)들이 위상 지연 특성을 가지지 않는다면, 상기 유전체 기판(101)의 정면에 대하여 입사각이 -10도 각도인 평면파는 +10도 각도 방향으로 재방사될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀(102)들 각각의 위상 지연 특성과 그 배열 간격 등에 따라 입사된 전파(I)가 재방사되는 각도 방향을 설정할 수 있다. 예컨대, 상기 유전체 기판(101)의 정면에 대하여 경사진 방향(예: 입사각 θ1)에서 입사하는 평면파에 대하여, 인접하는 두 유닛 셀(102)의 위치에 따른 위상차가 10도라면, 하나의 유닛 셀에 대하여 다른 유닛 셀의 위상 지연 특성을 10도로 설계함으로써, 상기 재방사 중계기(100)는 입사된 평면파를 정면 방향(0도 각도 방향)으로 재방사할 수 있다.

도 3을 참조하면, 입사각이 θ1인 평면파에 대한 상기 유닛 셀(102)들 간의 위상차는 다음의 [수학식 1]을 통해 산출될 수 있다.

여기서, Δψ는 두 유닛 셀 간의 위상차를, β는 위상 상수를, d는 인접하는 두 유닛 셀 사이의 거리를, λ는 입사되는 평면파의 파장을 의미할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 입사하는 평면파에 대하여 두 유닛 셀 사이에 Δψ의 위상차가 있다면, 두 유닛 셀 중 하나의 유닛 셀을 Δψ에 상당하는 위상 지연 특성을 가지게 함으로써, 상기 재방사 중계기(100)는 θ1 각도로 경사지게 입사된 평면파를 상기 유전체 기판(101)의 정면(0도 각도 방향)으로 재방사할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)가 정면에 대하여 경사진 방향으로 전파를 재방사하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는, 입사된 평면파를 정면 방향(0도 각도 방향)뿐만 아니라, 정면에 대하여 경사진 다른 방향으로 재방사할 수 있다. 예컨대, θ1 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 θ2 각도 방향으로 재방사하는 경우, 입사하는 평면파에 대한 두 유닛 셀간의 위상차는 다음의 [수학식 2]를 통해 산출될 수 있다.

여기서, Δψ는 두 유닛 셀 간의 위상차를, β는 위상 상수를, d는 인접하는 두 유닛 셀 사이의 거리를 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 유전체 기판(101) 상에 배열된 두 유닛 셀 간의 위상차를 Δψ로 설계하고, d만큼의 간격을 가지게 함으로써, 상기 재방사 중계기(100)는 θ1 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 θ2 각도 방향으로 재방사할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(102)을 나타내는 평면도이다. 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(102)을 나타내는 측면도이다. 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(102)이 가지는 위상 특성을 나타내는 그래프이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 유닛 셀(102)들 각각의 위상 특성은 상기 유닛 셀(102)들의 길이(l)와, 상기 제1, 제2 도체 패턴(121, 123) 사이의 간격(g) 등에 의해 결정될 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 유닛 셀(102)의 구조에서, 표면 임피던스 Zs는 다음의 [수학식 3]을 통해 산출될 수 있다.

여기서, 인덕턴스 성분 L은 상기 유닛 셀의 길이(l), 상기 제1, 제2 도체 패턴(121, 123)들의 두께(t1, t2) 등에 의해 결정되며, 캐패시턴스 성분 C는 상기 유닛 셀(102)의 길이(l), 상기 제1, 제2 도체 패턴(121, 123)들의 간격(g)에 의해 결정될 수 있다.

상기와 같은 표면 임피던스 Zs와 상기 유닛 셀(102)의 위상 지연 특성 사이의 관계식은 다음의 [수학식 4]로 나타낼 수 있다.

여기서, Γ는 상기 유닛 셀의 반사 계수를, η는 자유 공간의 임피던스(free space impedance)를, φ는 상기 유닛 셀의 위상 지연 특성을 의미할 수 있다. 상기와 같은 관계식들을 통해 산출된, 상기 유닛 셀의 길이(l)와 위상 지연 특성(예: 입사 전파(I)에 대한 재방사된 전파(R)의 위상차)의 관계가 도 7의 그래프와 같이 나타남을 알 수 있었다. 예컨대, 2.5mm의 길이로 설정된 유닛 셀은 대략 30~45도 정도의 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 설명의 간결함을 위해, 상기 유닛 셀(102)의 위상 지연 특성의 변수를 상기 유닛 셀의 길이(l)만 예시하여 설명하고 있으나, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 제1, 제2 도체 패턴(121, 123)들의 두께(t1, t2)나 상기 제1, 제2 도체 패턴(121, 123)들 사이의 간격(g) 또한 상기 유닛 셀(102)의 위상 지연 특성을 설정하기 위한 변수로 활용될 수 있다.

상기와 같은 유닛 셀(102)의 위상 지연 특성을 고려하여, 전파의 입사각과 재방사하고자 하는 방향(예: 재방사각)를 고려하여, 두 유닛 셀의 크기를 설정할 수 있다. 예를 들어, -100도의 위상 지연 특성을 가진 유닛 셀은 도 7에 도시된 그래프에서 대략 2.7mm의 크기를 가짐을 알 수 있다. -100도의 위상 지연 특성을 가진 유닛 셀에 대하여 100도의 위상차를 가진 유닛 셀은 대략 2.6mm 또는 2.8mm의 크기를 가지게 설계될 수 있다. 이와 같이, 두 유닛 셀의 간격과 전파의 입사각 및 재방사각이 결정된다면, 상기의 [수학식 1] 또는 [수학식 2]로부터 두 유닛 셀 간의 위상차가 산출될 수 있다. 두 유닛 셀 간의 위상차가 산출되면, 상기한 [수학식 3], [수학식 4]를 통해 산출된 유닛 셀의 길이와 위상 지연 특성(예: 도 7에 도시된 그래프)에 따라 두 유닛 셀의 크기를 설정할 수 있다.

상기 유닛 셀(102)들 간의 위상차를 산출하고, 그에 기초하여 각각의 상기 유닛 셀(102)들을 설계하는 과정은, 상술한 방식에 한정될 필요는 없다. 앞서 언급한 바와 같이, 예를 들면, 상기 유닛 셀(102)들의 형상은 다양하게 변경될 수 있는 바, 상술한 실시예와는 다른 구조로 상기 재방사 중계기(100)가 구현된다면, 위상차의 산출이나 유닛 셀의 설계를 위한 수학식 등이 적절하게 변경될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 다수의 상기 유닛 셀(102)들은, 제1 입사각 방향에서 입사된 전파(I)를 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제1 셀 그룹(102a)과, 상기 제1 입사각과 상이한 제2 입사각 방향에서 입사된 전파(I)를 상기 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제2 셀 그룹(102b) 중 어느 한 그룹에 각각 할당될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 셀 그룹(102a)은 -10도 각도 방향에서 상기 재방사 중계기(100)로 입사된 평면파를 60도 각도 방향으로 재방사하는 유닛 셀들의 배열로 이루어질 수 있다. 상기 제2 셀 그룹(102b)은 -30도 각도 방향에서 상기 재방사 중계기(100)로 입사된 평면파를 60도 각도 방향으로 재방사하는 유닛 셀들의 배열로 이루어질 수 있다. 상기 유전체 기판(101)의 일면 상에서 상기 제1, 제2 셀 그룹(102a, 102b)은 서로 번갈아가며 교차하게 배열될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 셀 그룹(102a)을 이루는 유닛 셀들은 도 1에 도시된 유전체 기판(101) 상에서 좌측 영역에, 상기 제2 셀 그룹(102b)을 이루는 유닛 셀들은 상기 유전체 기판(101) 상에서 우측 영역에 각각 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 제1, 제2 셀 그룹(102a, 102b)이 교차하게 배열되지 않고, 상기 유전체 기판(101)의 일면에서 두 영역에 분할되어 배치될 수 있다.

상기 유닛 셀들을 구성함에 있어, 상기 제1, 제2 셀 그룹(102a, 102b)으로 각각 할당하여 배치함으로써, 상기 재방사 중계기(100)는, 서로 다른 두 방향(예: -10도 각도 방향, -30도 각도 방향)에서 각각 입사된 평면파를 동일한 방향(예: 60도 각도 방향)으로 재방사할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 기판(101)의 일면을 두 영역으로 분할하여 상기 제1, 제2 셀 그룹(102a, 102b)을 배치한 구조와 비교할 때, 상기 제1, 제2 셀 그룹(120a, 102b)을 서로 교차하게 배열한 구조는 재방사되는 전파(R)의 출력이 3dB 정도 개선됨을 알 수 있었다. 이는, 상기 제1, 제2 셀 그룹(102a, 102b)을 서로 교차하게 배열함으로써, 입사된 전파(I)를 재방사할 수 있는 면적이 넓어지기 때문이다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 재방사 중계기(100)는 상기 유전체 기판(101)의 일면에 배열된 더미 패턴(dummy pattern)(103)들을 포함할 수 있다. 상기 더미 패턴(103)들은 상기 유닛 셀(102)들이 배열된 영역의 가장자리에, 예를 들면, 상기 유전체 기판(101)의 일면 가장자리를 따라 배열될 수 있다. 상기 유닛 셀(102)들은 상기 유전체 기판(101)의 일면 상에서 일정 패턴을 이루도록(규칙적으로) 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다. 상기 유닛 셀(102)들이 일정 패턴을 이루게 배열된 경우, 가장자리에 배치된 유닛 셀은 다른 유닛 셀들과 상이한 작동 환경에 놓여질 수 있다. 예컨대, 다른 유닛 셀들 사이에 배치된 유닛 셀과, 상기 유전체 기판(101) 상에서 가장자리에 인접하게 배치된 유닛 셀의 작동 환경이 상이할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는 상기 더미 패턴(103)들을 포함함으로써, 상기 유전체 기판(101) 상에서 가장자리에 인접하게 배치된 유닛 셀의 작동 환경을 다른 유닛 셀들(예: 유닛 셀들 사이에 배치된 유닛 셀들)과 유사하게 조성할 수 있다.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)의 재방사 특성을 각각 측정하여 나타내는 그래프이다.

도 8은, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 0도 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 30도 각도 방향으로 재방사하도록 설계(이하, '제1 설계')된 재방사 중계기의 재방사 특성을 측정한 그래프이다. 제1 설계에 따른 재방사 중계기는 정면(예: 0도 각도 방향)에서 입사되는 전파(I)를 대략 20도 내지 45도 각도 범위의 방향, 예컨대, 30도 각도 방향으로 재방사함을 알 수 있다.

도 9는, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 10도 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 30도 각도 방향으로 재방사하도록 설계(이하, '제2 설계')된 재방사 중계기의 재방사 특성을 측정한 그래프이다. 제2 설계에 따른 재방사 중계기는 10도 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 30도 각도 방향으로 재방사함을 알 수 있다. 제2 설계에 따른 재방사 중계기에 0도 각도 방향에서 전파가 입사했을 때, 재방사되는 전파(R)는 대략 40도 각도 방향으로 진행함을 알 수 있다. 예컨대, 전파가 설계된 각도보다 낮은 각도로 재방사 중계기에 입사할 경우, 재방사 각도는 설계된 각도보다 더 커질 수 있다. 이는 도 10과 도 11을 통해서도 확인된다.

도 10은, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 20도 각도 방향에서 입사된 전파를 30도 각도 방향으로 재방사하도록 설계(이하, '제3 설계')된 재방사 중계기의 재방사 특성을 측정한 그래프이다. 제3 설계에 따른 재방사 중계기는 20도 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 대략 30도 각도 방향으로 재방사함을 알 수 있다. 제3 설계에 따른 재방사 중계기에 0도 각도 방향에서 전파가 입사했을 때, 재방사되는 전파(R)는 대략 60도 각도 방향으로 진행할 수 있다.

도 11은, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 30도 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 30도 각도 방향으로 재방사하도록 설계(이하, '제4 설계')된 재방사 중계기의 재방사 특성을 측정한 그래프이다. 제4 설계에 따른 재방사 중계기는 30도 각도 방향에서 입사된 전파(I)를 30도 각도 방향으로 재방사함을 알 수 있다. 제4 설계에 따른 재방사 중계기에 0도 각도 방향에서 전파가 입사했을 때, 재방사되는 전파(R)는 대략 65도 이상의 각도 방향으로 진행함을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는 유닛 셀(102)들의 설계와 배치를 통해 입사각이 서로 다른 전파를 동일한 방향으로 전파를 재방사할 수 있다. 따라서 입사각을 고려해야 하는 설치 위치 등의 선정이 용이하고, 설치 환경에 변화가 있더라도 양호한 재방사 성능을 확보할 수 있다. 또한, 전파 환경이 양호한 위치에 설치되어 음영 영역으로 전파를 재방사하여 전파 환경을 개선하는데 기여할 수 있다.

도 12는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(202)을 나타내는 평면 구성도이다. 도 13은 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(202)을 나타내는 측면 구성도이다. 도 14는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(202)을 분리하여 나타내는 도면이다.

도 14는 상기 유닛 셀(202)의 구조를 단순화하여 예시한 것으로서, 실제로 제작되는 유전체 기판이나 접지 도체, 유닛 셀을 이루는 도체 패턴 등의 크기와 두께 등은 도시된 구성과 상이할 수 있다. 본 실시예를 설명함에 있어, 선행 실시예를 통해 용이하게 이해될 수 있는 구성에 대해서는 도면의 참조번호를 선행 실시예와 동일하게 부여하거나 생략하고 그 상세한 설명 또한 생략될 수 있음에 유의한다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 상기 유닛 셀(202)들은 각각, 제1, 제2 도체 패턴(221, 223)들 중 적어도 하나의 일면으로부터 돌출된 적어도 하나의 도체 돌기(225)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 유닛 셀(202)들은 평면 형태의 도체 패턴이 아닌 입체 구조를 가질 수 있다. 상기 도체 돌기(225)의 형상이나 크기, 수는 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 복수의 상기 도체 돌기(225)들이 상기 제1, 제2 도체 패턴(221, 223)들의 일면, 예를 들면, 하면에 각각 돌출될 수 있다. 상기 유닛 셀(202)들이 배치되는 유전체 기판(101)에는 상기 도체 돌기(225)들과 상응하는 비아 홀(111)들이 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 도체 돌기(225)들은 상기 비아 홀(111)들 중 하나에 각각 수용될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 기판(101)에 상기 유닛 셀(202)들이 배치되었을 때, 상기 도체 돌기(225)들은 각각 상기 비아 홀(111)들에 충진된 도전체로 이루어질 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 재방사 중계기(100)는, 상기 유전체 기판(101) 내에서 상기 비아 홀(111)들을 서로 연결하는 도체 패치(227)를 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 도체 돌기(225)들과 도체 패치(227) 등을 이용하여 상기 유닛 셀(202)의 위상 특성을 다양화할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 도체 돌기(225) 등을 포함하는 유닛 셀(202)은 그 자체로서 서로 다른 각도 방향에서 입사된 전파(I)들을 동일한 각도 방향으로 재방사할 수 있다. 상기와 같은 유닛 셀(202)의 위상 특성에 관해서 도 15를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 15는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(202)의 위상 특성을 나타내는 그래프이다.

선행 실시예의 유닛 셀(예: 상기 유닛 셀(102))의 위상 특성은 도 7을 통해 살펴본 바 있다. 상기와 같은 유닛 셀(예: 상기 유닛 셀(102))은 제작된 후에는 전파의 입사 각도가 달라지더라도 동일한 위상 특성을 가질 수 있다. 반면에, 도 14 등에 도시된 유닛 셀(202)은 전파의 입사 각도에 따라 서로 다른 위상 특성을 가질 수 있다. 도 15는 상기 유닛 셀(202)의 길이에 따른 위상 지연 특성을 나타내는 그래프이다. 도 15를 참조하면, 정면(예: 0도 각도 방향)에서 입사된 전파(I)에 대한 위상 지연 특성과 비교할 때, 상기 유닛 셀(202)은 30도 각도 방향에서 입사된 전파(I)에 대한 위상 지연 특성이 더 크게 나타남을 알 수 있다. 따라서 상기 유닛 셀(202)은 서로 다른 두 각도 방향(예: 0도 각도 방향, 30도 각도 방향)에서 입사되는 서로 다른 전파를 동일한 방향으로 재방사할 수 있다. 예컨대, 0도 각도 방향에서 입사되어 재방사되는 전파(R)에 대하여, 30도 각도 방향에서 입사되어 재방사되는 전파(R)의 위상을 250도만큼 지연시킴으로써 두 전파(예: 0도 각도 방향, 30도 각도 방향에서 각각 입사된 전파)를 동일한 방향으로 재방사할 수 있다면, 도 15의 그래프에 나타난 바와 같이, 상기 유닛 셀의 길이를 대략 2.5mm로 설계할 수 있다.

상기와 같이, 입체 구조의 유닛 셀을 포함함으로써, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는 서로 다른 두 방향에서 입사되는 전파를 동일한 방향으로 재방사할 수 있다.

도 16은 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 재방사 중계기(100)의 유닛 셀(202)의 변형 예를 분리하여 나타내는 도면이다.

본 실시예를 설명함에 있어, 선행 실시예를 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성에 대해서는 도면의 참조번호를 선행 실시예와 동일하게 부여하거나 생략하고, 그 상세한 설명 또한 생략될 수 있음에 유의한다.

도 16을 참조하면, 유닛 셀(202)을 형성함에 있어, 도체 돌기(225)들은 유전체 기판(101)의 일면으로 돌출하게 배치될 수 있다. 상기 도체 돌기(225)들이 상기 유전체 기판(101)의 일면으로 돌출된 경우, 외부 환경에 의해 손상될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는 제2의 유전체 기판(204)을 더 포함함으로써, 상기 도체 돌기(225)들의 손상을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 유전체 기판(204)이 상기 유전체 기판(101)에 적층되어 상기 유닛 셀(202)(들)이 은폐될 수 있으며, 상기 제2 유전체 기판(204)에 비아 홀(241)들이 형성되어 상기 도체 돌기(225)들을 각각 수용할 수 있다. 이로써, 상기 도체 돌기(225)들이 상기 유전체 기판(101)의 일면으로 돌출하더라도, 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)의 설치 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는, 입사된 전파(I)를 장애물(O)(예: 건물이나 실내를 분할하는 벽 등)에 의해 형성된 음영 영역(S)으로 재방사(R)함으로써, 음영 영역(S)의 전파 환경을 개선할 수 있다. 상술한 바와 같이, 유닛 셀(102)들을 제1 또는 제2 셀 그룹으로 할당하여 교차 배열하거나, 유닛 셀(202) 자체의 구조(입체 형상)를 통해 상기 재방사 중계기(100)는 서로 다른 두 각도 방향에서 입사하는 전파를 동일한 각도 방향으로 재방사할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는, 전파 환경이 양호한 위치에서 음영 영역 등, 전파 환경이 열악한 영역으로 전파를 재방사함으로써, 전파 환경을 개선하는데 기여할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 실내에 설치된 장비들 간의 통신 환경을 개선하는데 상기 재방사 중계기(100)가 활용될 수 있다. 예컨대, 초음파 프로브나 내시경 등, 환자의 신체에 직접 접촉하는 진찰 장비를 무선 통신을 통해 콘솔 박스로 접속하는 경우, 의사나 환자의 위치에 따라, 진찰 장비와 콘솔 박스 사이의 무선 통신이 단절될 수 있다. 예컨대, 의사의 신체가 전파에 대한 장애물이 될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기(100)는 이러한 실내의 천정이나 벽면에 장착되어 장애물을 우회하여 진찰 장비와 콘솔 박스 사이의 무선 통신을 안정적으로 유지할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 재방사 중계기는, 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 일면에 제공된 접지 도체; 및 상기 유전체 기판의 타면 상에 제공된 다수의 유닛 셀들을 포함할 수 있으며, 상기 유닛 셀들은 서로 다른 각도로 입사된 전파들을 동일한 방향으로 재방사할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀들은 각각, 상기 유전체 기판의 타면에 형성된 도체 패턴(conductor pattern); 및 상기 도체 패턴의 일면으로부터 돌출된 적어도 하나의 도체 돌기를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 도체 돌기는 상기 유전체 기판의 타면으로 돌출될 수 있다.

상기와 같은 재방사 중계기는, 상기 유전체 기판의 타면에 적층되는 제2 유전체 기판; 및 상기 제2 유전체 기판에 형성된 비아 홀을 더 포함할 수 있으며, 상기 유전체 기판의 타면으로 돌출된 상기 도체 돌기가 상기 비아 홀에 수용될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 재방사 중계기는 상기 유전체 기판에 형성된 비아 홀을 더 포함할 수 있으며, 상기 도체 돌기는 상기 비아 홀에 충진된 도전체로 이루어질 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 재방사 중계기는 상기 유전체 기판 내에서 상기 비아 홀들을 서로 연결하는 도체 패치를 더 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀들은, 제1 입사각 방향에서 입사된 전파를 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제1 셀 그룹과, 상기 제1 입사각과 상이한 제2 입사각 방향에서 입사된 전파를 상기 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제2 셀 그룹 중 어느 한 그룹에 각각 할당될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 셀 그룹과, 상기 제2 셀 그룹이 상기 유전체 기판의 타면에서 번갈아가며 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 재방사 중계기는 상기 유전체 기판의 타면 가장자리를 따라 배열된 더미 패턴(dummy pattern)들을 더 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀들은 각각 제1 도체 패턴과, 상기 제1 도체 패턴을 둘러싸게 형성된 제2 도체 패턴을 포함하고, 상기 제2 도체 패턴은 상기 제1 도체 패턴으로부터 이격될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 도체 패턴은 폐루프(closed loop) 형상으로 이루어질 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 도체 패턴은 '+' 형상을 가질 수 있다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

100: 재방사 중계기 101: 유전체 기판
102, 202: 유닛 셀 104: 접지 도체

Claims (12)

1. 재방사 중계기에 있어서,
   유전체 기판;
   상기 유전체 기판의 일면에 제공된 접지 도체; 및
   상기 유전체 기판의 타면 상에 제공된 다수의 유닛 셀들을 포함하고,
   상기 유닛 셀들은 서로 다른 각도로 입사된 전파들을 동일한 방향으로 재방사하고,
   상기 유닛 셀들은 각각, 상기 유전체 기판의 타면에 형성된 도체 패턴(conductor pattern)과, 상기 도체 패턴의 일면으로부터 돌출된 적어도 하나의 도체 돌기를 포함하고,
   상기 도체 돌기는 상기 유전체 기판의 타면으로부터 상기 유전체 기판의 내부로 수용된 재방사 중계기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 유전체 기판에 형성된 비아 홀을 더 포함하고,
   상기 도체 돌기는 상기 비아 홀에 충진된 도전체로 이루어진 재방사 중계기.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 유전체 기판 내에서 상기 비아 홀들을 서로 연결하는 도체 패치를 더 포함하는 재방사 중계기.
   
7. 제1 항에 있어서, 상기 유닛 셀들은,
   제1 입사각 방향에서 입사된 전파를 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제1 셀 그룹과, 상기 제1 입사각과 상이한 제2 입사각 방향에서 입사된 전파를 상기 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제2 셀 그룹 중 어느 한 그룹에 각각 할당된 재방사 중계기.
   
8. 제7 항에 있어서, 상기 제1 셀 그룹과, 상기 제2 셀 그룹이 상기 유전체 기판의 타면에서 번갈아가며 배치된 재방사 중계기.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 유전체 기판의 타면 가장자리를 따라 배열된 더미 패턴(dummy pattern)들을 더 포함하는 재방사 중계기.
   
10. 재방사 중계기에 있어서,
    유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 일면에 제공된 접지 도체; 및
    상기 유전체 기판의 타면 상에 제공된 다수의 유닛 셀들을 포함하고,
    상기 유닛 셀들은 서로 다른 각도로 입사된 전파들을 동일한 방향으로 재방사하고,
    상기 유닛 셀들은, 제1 입사각 방향에서 입사된 전파를 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제1 셀 그룹과, 상기 제1 입사각과 상이한 제2 입사각 방향에서 입사된 전파를 상기 제1 방사각 방향으로 재방사하는 제2 셀 그룹 중 어느 한 그룹에 각각 할당되고,
    상기 유닛 셀들은 각각 '+' 형상을 가진 제1 도체 패턴과, 상기 제1 도체 패턴을 둘러싸게 형성된 제2 도체 패턴을 포함하고,
    상기 제2 도체 패턴은 상기 제1 도체 패턴으로부터 이격되며,
    상기 유닛 셀들은 각각, 상기 제1 도체 패턴의 일면으로부터 돌출된 적어도 하나의 도체 돌기와 상기 제2 도체 패턴의 일면으로부터 돌출된 다른 적어도 하나의 도체 돌기를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 도체 돌기와, 상기 다른 적어도 하나의 도체 돌기는 상기 유전체 기판의 일면으로 돌출되고,
    상기 적어도 하나의 도체 돌기와, 상기 다른 적어도 하나의 도체 돌기는 상기 유전체 기판 내에 형성된 비아 홀에 충진된 도전체를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 도체 돌기와, 상기 다른 적어도 하나의 도체 돌기는 상기 유전체 기판의 내부에서 도체 패치에 의해 서로 연결된 재방사 중계기.
    
11. 제10 항에 있어서, 상기 제2 도체 패턴은 폐루프(closed loop) 형상으로 이루어진 재방사 중계기.
    
12. 삭제

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