KR102180722B1 - Slot array antenna and design method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬롯 어레이 안테나, 그 설계장치 및 설계방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬롯 어레이 안테나의 슬롯 오프셋 및 설계 파라미터들을 최적화하는 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to a slot array antenna, a design apparatus and a design method thereof, and more particularly, to a technical idea for optimizing a slot offset and design parameters of a slot array antenna.
슬롯 어레이 안테나는 도파관의 형상, 슬롯(slot)의 모양, 크기 및 길이, 슬롯의 배열, 급전부(feeder)의 급전 형태 등에 따라서 안테나 특성이 달라지게 된다.The slot array antenna has different antenna characteristics depending on the shape of the waveguide, the shape, size and length of the slot, the arrangement of the slots, and the type of feeding of a feeder.
그러나, 기공지된 슬롯 어레이 안테나는 각 방사소자의 진폭(amplitude)을 제어하기 위해 증폭기 또는 감쇄기와 같은 능동소자를 필요로 하여 설계가 복잡하고 비용이 많이 발생되는 문제가 있다.However, known slot array antennas require an active element such as an amplifier or attenuator to control the amplitude of each radiating element, so that design is complicated and cost is high.
본 발명은 슬롯 오프셋을 최적화하여 진폭을 제어할 수 있는 슬롯 어레이 안테나, 그 설계장치 및 설계방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a slot array antenna capable of controlling amplitude by optimizing a slot offset, a design apparatus and a design method thereof.
또한, 본 발명은 각 슬롯 상부에 투과성 패치를 배치하여 위상값을 제어할 수 있는 슬롯 어레이 안테나, 그 설계장치 및 설계방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a slot array antenna capable of controlling a phase value by disposing a transmissive patch on top of each slot, a design apparatus and a design method thereof.
또한, 본 발명은 증폭기 또는 감쇄기와 같은 능동소자 없이 진폭 및 위상값을 제어하여 다중 빔 집속 및 빔 조향 안테나의 설계 비용을 줄이고 효율을 개선할 수 있는 슬롯 어레이 안테나, 그 설계장치 및 설계방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a slot array antenna capable of reducing design cost and improving efficiency of a multi-beam focusing and beam steering antenna by controlling amplitude and phase values without an active element such as an amplifier or attenuator, and a design apparatus and design method thereof. I want to.
일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치는 방사슬롯층 상에 형성되는 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비(power ratio) 및 위상값(phase)을 설정하는 설정부와, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot) 각각의 슬롯 오프셋을 설정된 전력비에 대응되는 값으로 결정하는 슬롯 오프셋 결정부 및 복수의 단위셀 각각에 대응하여 투과층 상에 형성되는 투과성 패치 각각의 크기를 설정된 위상값 및 결정된 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정하는 패치 크기 결정부를 포함할 수 있다. The apparatus for designing a slot array antenna according to an embodiment includes a setting unit for setting a power ratio and a phase value for each of a plurality of unit cells formed on a radiation slot layer, and a setting unit for each of the plurality of unit cells. A slot offset determination unit that determines the slot offset of each of the provided slots as a value corresponding to the set power ratio, and the size of each of the transmissive patches formed on the transmission layer corresponding to each of the plurality of unit cells are set and determined It may include a patch size determiner that determines the size corresponding to the slot offset.
일측에 따르면, 슬롯 오프셋은 복수의 단위셀 각각에 기설정된 기준선과, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯 사이의 거리 값일 수 있다. According to one side, the slot offset may be a distance value between a reference line preset in each of the plurality of unit cells and a slot provided in each of the plurality of unit cells.
일측에 따르면, 설정부는 타겟 안테나에 대한 기준 위상값, 복수의 단위셀간의 거리값 및 복수의 단위셀 각각과 타겟 안테나가 형성하는 각도를 연산하여 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비 및 위상값을 설정할 수 있다.According to one side, the setting unit sets the power ratio and phase value for each of the plurality of unit cells by calculating a reference phase value for the target antenna, a distance value between a plurality of unit cells, and an angle formed by each of the plurality of unit cells and the target antenna. I can.
일측에 따르면, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치는 결정된 슬롯 오프셋에 기초한 임피던스 매칭을 통해, 방사슬롯층 상에 형성되는 에퍼처 폭(aperture width), 개구 길이(open lengh) 및 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정하는 파라미터 결정부를 더 포함할 수 있다.According to one side, an apparatus for designing a slot array antenna according to an embodiment includes an aperture width, an open length, and an aperture formed on the radiation slot layer through impedance matching based on the determined slot offset. It may further include a parameter determiner for determining at least one parameter value among the offset (aperture offset).
일측에 따르면, 방사슬롯층은 복수의 단위셀을 복수의 영역으로 구분하는 적어도 하나 이상의 상벽 및 측벽을 더 포함할 수 있다.According to one side, the radiation slot layer may further include at least one upper wall and a side wall that divide the plurality of unit cells into a plurality of regions.
일측에 따르면, 파라미터 결정부는 상벽간의 간격인 에퍼처 폭, 상벽에 기초한 가상의 선과 측벽간의 간격인 개구 길이 및 상벽과 측벽에 기초한 가상의 선간의 간격인 애퍼처 오프셋 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정할 수 있다.According to one side, the parameter determining unit determines at least one parameter value of the aperture width, which is the distance between the upper walls, the opening length, which is the distance between the virtual line and the sidewall based on the upper wall, and the aperture offset, which is the distance between the virtual line based on the upper wall and the sidewall. You can decide.
일측에 따르면, 파라미터 결정부는 결정된 슬롯 오프셋에 대응하여 반사계수가 최소가 되는 에퍼처 폭을 결정하고, 에퍼처 폭이 결정된 상태에서 반사계수가 최소가 되는 개구 길이를 결정하며, 개구 길이가 결정된 상태에서 반사계수가 최소가 되는 애퍼처 오프셋을 결정할 수 있다.According to one side, the parameter determining unit determines the aperture width at which the reflection coefficient is minimum in response to the determined slot offset, determines the aperture length at which the reflection coefficient is minimum in the state where the aperture width is determined, and the aperture length is determined. The aperture offset at which the reflection coefficient is minimum can be determined.
일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나는 복수의 단위셀과, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot)이 형성되는 방사슬롯층 및 복수의 단위셀 각각에 대응되는 투과성 패치가 형성되는 투과층을 포함하고, 슬롯 각각의 위치는 복수의 단위셀 각각에 대하여 기설정된 전력비(power ratio)에 기초한 슬롯 오프셋에 의해 결정되며, 투과성 패치 각각의 크기는 복수의 단위셀 각각에 대하여 기설정된 위상값(phase) 및 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정될 수 있다. The slot array antenna according to an embodiment includes a plurality of unit cells, a radiation slot layer in which a slot provided in each of the plurality of unit cells is formed, and a transmission layer in which a transparent patch corresponding to each of the plurality of unit cells is formed. And the position of each slot is determined by a slot offset based on a power ratio preset for each of the plurality of unit cells, and the size of each of the transmissive patches is a preset phase value for each of the plurality of unit cells. ) And a size corresponding to the slot offset.
일측에 따르면, 슬롯 오프셋은 복수의 단위셀 각각에 기설정된 기준선과, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯 사이의 거리 값일 수 있다.According to one side, the slot offset may be a distance value between a reference line preset in each of the plurality of unit cells and a slot provided in each of the plurality of unit cells.
일측에 따르면, 전력비 및 위상값은 타겟 안테나에 대한 기준 위상값, 복수의 단위셀간의 거리값 및 복수의 단위셀 각각과 타겟 안테나가 형성하는 각도에 대한 연산을 통해 설정될 수 있다. According to one side, the power ratio and the phase value may be set by calculating a reference phase value for the target antenna, a distance value between a plurality of unit cells, and an angle formed by each of the plurality of unit cells and the target antenna.
일측에 따르면, 방사슬롯층은 복수의 단위셀을 복수의 영역으로 구분하는 적어도 하나 이상의 상벽 및 측벽을 더 포함하고, 상벽간의 간격인 에퍼처 폭(aperture width), 상벽에 기초한 가상의 선과 측벽간의 간격인 개구 길이(open lengh) 및 상벽과 측벽에 기초한 가상의 선간의 간격인 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값은 슬롯 오프셋에 기초하는 임피던스 매칭을 통해 결정될 수 있다. According to one side, the radiation slot layer further includes at least one upper wall and sidewall that divides the plurality of unit cells into a plurality of regions, and an aperture width, which is an interval between the upper walls, and a virtual line and sidewall based on the upper wall. A parameter value of at least one of an open length, which is an interval, and an aperture offset, which is an interval between virtual lines based on an upper wall and a sidewall, may be determined through impedance matching based on a slot offset.
일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 방법은 설정부에서, 방사슬롯층 상에 형성되는 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비(power ratio) 및 위상값(phase)을 설정하는 단계와, 슬롯 오프셋 결정부에서 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot) 각각의 슬롯 오프셋을 설정된 전력비에 대응되는 값으로 결정하는 단계 및 패치 크기 결정부에서 복수의 단위셀 각각에 대응하여 투과층 상에 형성되는 투과성 패치 각각의 크기를 설정된 위상값 및 결정된 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The method of designing a slot array antenna according to an embodiment includes the steps of setting a power ratio and a phase value for each of a plurality of unit cells formed on a radiation slot layer in a setting unit, and determining a slot offset. Determining the slot offset of each of the slots provided in each of the plurality of unit cells in the unit as a value corresponding to the set power ratio, and the transmittance formed on the transmission layer corresponding to each of the plurality of unit cells in the patch size determination unit It may include determining the size of each patch as a size corresponding to the set phase value and the determined slot offset.
일측에 따르면, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 방법은 파라미터 결정부에서 결정된 슬롯 오프셋에 기초한 임피던스 매칭을 통해, 방사슬롯층 상에 형성되는 에퍼처 폭(aperture width), 개구 길이(open lengh) 및 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one side, the method of designing a slot array antenna according to an embodiment includes an aperture width and an open length formed on a radiation slot layer through impedance matching based on a slot offset determined by a parameter determining unit. ) And determining at least one parameter value of an aperture offset.
일실시예에 따르면, 슬롯 오프셋을 최적화하여 진폭을 제어하고, 각 슬롯 상부에 투과성 패치를 배치하여 위상값을 제어할 수 있다. According to an embodiment, the amplitude can be controlled by optimizing the slot offset, and the phase value can be controlled by disposing a transparent patch on each slot.
일실시예에 따르면, 증폭기 또는 감쇄기와 같은 능동소자 없이 진폭 및 위상값을 제어하여 다중 빔 집속 및 빔 조향 안테나의 설계 비용을 줄이고 효율을 개선할 수 있다.According to an embodiment, by controlling amplitude and phase values without an active element such as an amplifier or attenuator, it is possible to reduce design cost and improve efficiency of a multi-beam focusing and beam steering antenna.
도 1은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 일실시예에 따른 단위셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 방사슬롯층의 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치에서 전력비 및 위상값을 설정하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 일실시예에 따른 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계장치에서 투과성 패치 각각의 크기를 결정하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 9는 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for designing a slot array antenna according to an exemplary embodiment.
2A to 2B are diagrams for explaining a unit cell according to an embodiment.
3 is a view for explaining the radiation characteristics of the radiation slot layer according to an embodiment.
4 is a diagram for describing an example of setting a power ratio and a phase value in an apparatus for designing a slot array antenna according to an exemplary embodiment.
5 to 6 are diagrams for explaining a slot array antenna according to an embodiment according to an embodiment.
7A to 7C are diagrams for explaining an example of determining the size of each transparent patch in the apparatus for designing a slot array antenna according to an embodiment.
8 to 9 are diagrams for explaining characteristics of a slot array antenna according to an embodiment.
10 is a diagram for describing a method of designing a slot array antenna according to an embodiment.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are exemplified only for the purpose of describing the embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention They may be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can apply various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, the first component may be named as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. Expressions describing the relationship between components, for example, "between" and "just between" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the specified features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof exist, but one or more other features or numbers, It is to be understood that the presence or addition of steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude the possibility of preliminary exclusion.
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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this specification. Does not.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. The same reference numerals shown in each drawing indicate the same members.
도 1은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for designing a slot array antenna according to an exemplary embodiment.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치(100)는 슬롯 오프셋을 최적화하여 진폭을 제어할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
또한, 안테나의 설계 장치(100)는 각 슬롯 상부에 투과성 패치를 배치하여 위상값을 제어할 수 있다. In addition, the
또한, 안테나의 설계 장치(100)는 증폭기 또는 감쇄기와 같은 능동소자 없이 진폭 및 위상값을 제어하여 다중 빔 집속 및 빔 조향 안테나의 설계 비용을 줄이고 효율을 개선할 수 있다.In addition, the
이를 위해, 안테나의 설계 장치(100)는 설정부(110), 슬롯 오프셋 결정부(120) 및 패치 크기 결정부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 안테나의 설계 장치(100)는 파라미터 결정부(130)를 더 포함할 수 있다. To this end, the
구체적으로, 일실시예에 따른 설정부(110)는 방사슬롯층 상에 형성되는 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비(power ratio) 및 위상값(phase)을 설정할 수 있다.Specifically, the
예를 들면, 안테나가 6x4 슬롯 어레인 안테나인 경우, 방사슬롯층은 24개의 단위셀 및 슬롯(slot)을 포함할 수 있다. For example, when the antenna is a 6x4 slot array antenna, the radiation slot layer may include 24 unit cells and slots.
일측에 따르면, 설정부(110)는 타겟 안테나에 대한 기준 위상값, 복수의 단위셀간의 거리값 및 복수의 단위셀 각각과 타겟 안테나가 형성하는 각도를 연산하여 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비 및 위상값을 설정할 수 있다. According to one side, the
일실시예에 따른 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비 및 위상값을 설정하는 예시는 이후 실시예 도 4를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. An example of setting a power ratio and a phase value for each of a plurality of unit cells according to an embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 4 in the following embodiment.
일실시예에 따른 슬롯 오프셋 결정부(120)는 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot) 각각의 슬롯 오프셋을 설정된 전력비에 대응되는 값으로 결정할 수 있다. The slot offset
다시 말해, 슬롯 오프셋 결정부(120)는 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯들의 위치를 서로 다르게 배치하여 각 슬롯의 출력 진폭을 제어할 수 있다. In other words, the slot offset
일측에 따르면, 슬롯 오프셋은 복수의 단위셀 각각에 기설정된 기준선과, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯 사이의 거리 값을 의미할 수 있다. According to one side, the slot offset may mean a distance value between a reference line preset in each of the plurality of unit cells and a slot provided in each of the plurality of unit cells.
일실시예에 따른 슬롯 오프셋에 관한 예시는 이후 실시예 도 2a 내지 도 2b를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. An example of a slot offset according to an embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 2A to 2B in the following embodiments.
일측에 따르면, 파라미터 결정부(130)는 결정된 슬롯 오프셋에 기초한 임피던스 매칭을 통해, 방사슬롯층 상에 형성되는 에퍼처 폭(aperture width), 개구 길이(open lengh) 및 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정할 수 있다. According to one side, the
구체적으로, 방사슬롯층은 복수의 단위셀을 복수의 영역으로 구분하는 적어도 하나 이상의 상벽 및 측벽을 더 포함하고, 파라미터 결정부(130)는 상벽간의 간격인 에퍼처 폭, 상벽에 기초한 가상의 선과 측벽간의 간격인 개구 길이 및 상벽과 측벽에 기초한 가상의 선간의 간격인 애퍼처 오프셋 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정할 수 있다. Specifically, the radiation slot layer further includes at least one upper wall and a side wall for dividing the plurality of unit cells into a plurality of regions, and the
일측에 따르면, 파라미터 결정부(130)는 결정된 슬롯 오프셋에 대응하여 반사계수가 최소가 되는 에퍼처 폭을 결정하고, 에퍼처 폭이 결정된 상태에서 반사계수가 최소가 되는 개구 길이를 결정하며, 개구 길이가 결정된 상태에서 반사계수가 최소가 되는 애퍼처 오프셋을 결정할 수 있다.According to one side, the
일실시예에 따른 패치 크기 결정부(140)는 복수의 단위셀 각각에 대응하여 투과층 상에 형성되는 투과성 패치 각각의 크기를 설정된 위상값 및 결정된 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정할 수 있다. The
다시 말해, 패치 크기 결정부(140)는 각각의 슬롯의 서로 다른 슬롯 오프셋에 의해 변화하는 투과성 패치의 투과 특성을 고려하여 투과성 패치의 크기를 최적화 설계할 수 있다. In other words, the patch
일실시예에 따른 투과성 패치 각각의 크기를 결정하는 예시는 이후 실시예 도 7a 내지 7c를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.An example of determining the size of each of the permeable patches according to an exemplary embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 7A to 7C.
도 2a 내지 도 2b는 일실시예에 따른 단위셀을 설명하기 위한 도면이다. 2A to 2B are diagrams for explaining a unit cell according to an embodiment.
도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 참조부호 210은 일실시예에 따른 방사슬롯층 상에 형성되는 단위셀을 나타내고, 참조부호 220은 단위셀 상에서 슬롯의 위치(position)에 따른 H-필드(H-field) 특성을 나타낸다. 2A to 2B,
참조부호 210에 따르면, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 복수의 단위셀(210) 각각에 구비되는 슬롯(slot)(212) 각각의 슬롯 오프셋(offset)을 기설정된 전력비에 대응되는 값으로 결정할 수 있다.According to
예를 들면, 슬롯 오프셋(offset)은 단위셀(210) 각각에 기설정된 기준선(211)과, 단위셀(210) 각각에 구비되는 슬롯(212) 사이의 거리 값일 수 있다. For example, the slot offset may be a distance value between a
참조부호 220에 따르면, 단위셀(210) 상에서 슬롯의 위치(슬롯 오프셋)를 변경하면 출력되는 H-필드의 크기가 변화하는 것을 확인할 수 있다. According to
즉, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯들의 위치(슬롯 오프셋)를 서로 다르게 배치하여 각 슬롯의 출력 진폭을 제어할 수 있다.That is, the antenna designing apparatus according to an exemplary embodiment may control the output amplitude of each slot by disposing positions (slot offsets) of slots provided in each of the plurality of unit cells differently.
도 3은 일실시예에 따른 방사슬롯층의 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining the radiation characteristics of the radiation slot layer according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 참조부호 300은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 통해 설계되는 방사슬롯층을 나타낸다. Referring to FIG. 3,
참조부호 300에 따르면, 일실시예에 따른 방사슬롯층은 6x4 슬롯 어레이 안테나로 설계될 수 있으며, 빔 집속 평면(beamforming 평면)과 빔 조향 평면(beamfocusing 평면)을 동시에 구현할 수 있다. According to
다시 말해, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나는 중첩의 원리를 이용하여 빔을 동시에 집속시킬 수 있도록 설계되어, 근거리장(near-field) 및 원거리장(far-field)에 위치한 타겟 모두에 대응하여 동작하도록 설계될 수 있다. In other words, the slot array antenna according to an embodiment is designed to simultaneously focus beams using the principle of superposition, and corresponds to both targets located in the near-field and far-field. It can be designed to work.
예를 들면, 일실시예에 따른 방사슬롯층의 빔 집속 지점은 1x2와 1x3에 배열된 단위셀의 가운데 부분이 될 수 있고, 배열안테나로부터 약 10cm 정도 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 또한, 빔 조향 지점은 빔 조향 평면으로부터 25도 방향에 위치할 수 있다. For example, the beam focusing point of the radiation slot layer according to an embodiment may be a central part of unit cells arranged in 1x2 and 1x3, and may be located about 10cm away from the array antenna. In addition, the beam steering point may be located 25 degrees from the beam steering plane.
보다 구체적으로, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나가 6x4 슬롯 어레이 안테나인 경우, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 빔 집속과 빔 조향을 동시에 구현하기 위한 각 단위셀의 전력비(power) 및 위상값(phase)을 하기 표1 및 표2와 같이 설정할 수 있다. More specifically, when the slot array antenna according to an embodiment is a 6x4 slot array antenna, the antenna design apparatus according to the embodiment includes power and phase of each unit cell for simultaneously implementing beam focusing and beam steering. The phase can be set as shown in Tables 1 and 2 below.
예를 들면, 표1 및 표2에 기재된 각 단위셀의 전력비(power) 및 위상값(phase)은 타겟 안테나에 대한 기준 위상값, 복수의 단위셀간의 거리값 및 복수의 단위셀 각각과 타겟 안테나가 형성하는 각도의 연산을 통해 산출될 수 있다. For example, the power and phase values of each unit cell listed in Tables 1 and 2 are a reference phase value for a target antenna, a distance value between a plurality of unit cells, and each of a plurality of unit cells and a target antenna. It can be calculated through the calculation of the angle formed by.
보다 구체적으로, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 6x4의 단위셀에서 1행 1열에 위치한 단위셀의 파워비가 '3.72'로 설정 되도록 하는 슬롯 오프셋 값을 1행 1열에 위치한 단위셀의 슬롯 오프셋 값으로 결정하고, 1행 2열에 위치한 단위셀의 파워비가 '4.59'로 설정 되도록 하는 슬롯 오프셋 값을 1행 2열에 위치한 단위셀의 슬롯 오프셋으로 결정할 수 있다. More specifically, the apparatus for designing an antenna according to an embodiment sets a slot offset value to set the power ratio of the unit cells located in the 1st row and 1st column to '3.72' in the 6x4 unit cell, and the slot offset of the unit cells located in the 1st row and 1st column. It is determined as a value, and a slot offset value that causes the power ratio of the unit cells located in the first row and the second column to be set to '4.59' may be determined as the slot offset of the unit cells located in the first row and the second column.
보다 구체적인 예를 들면, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 표1에 따른 각 단위셀의 슬롯 오프셋 값(단위: mm)을 하기 표3과 같이 설정할 수 있다.For a more specific example, the antenna design apparatus according to an embodiment may set a slot offset value (unit: mm) of each unit cell according to Table 1 as shown in Table 3 below.
또한, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 6x4의 단위셀에서 1행 1열에 위치한 단위셀의 위상값이 '-45.0'으로 설정 되도록 하는 투과성 패치의 크기값을 1행 1열에 위치한 단위셀에 대응되는 투과성 패치의 크기값으로 결정하고, 1행 2열에 위치한 단위셀의 위상값이 '-160.0'으로 설정 되도록 하는 투과성 패치의 크기값을 1행 2열에 위치한 단위셀에 대응되는 투과성 패치의 크기값으로 결정할 수 있다. In addition, the antenna design apparatus according to an embodiment sets the size value of the transmissive patch so that the phase value of the unit cells located in the first row and the first column is set to'-45.0' in the unit cells of the 6x4 unit cells. The size of the permeable patch that is determined by the size of the corresponding permeable patch and the phase value of the unit cells located in the first row and the second column is set to'-160.0' is the size of the transparent patch corresponding to the unit cells located in the first row and the second column. Can be determined by value.
도 4는 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치에서 전력비 및 위상값을 설정하는 예시를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for describing an example of setting a power ratio and a phase value in an apparatus for designing a slot array antenna according to an exemplary embodiment.
도 4를 참조하면, 참조부호 400은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 무선통신 환경을 나타낸다. 4,
참조부호 400에 따르면, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나는 N개(여기서, N은 양의 정수)의 단위셀을 이용하여 타겟 안테나(target)와 무선통신을 수행할 수 있다. According to
구체적으로, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 방사슬롯층 상에 형성되는 복수(N개)의 단위셀 각각에 대한 전력비(power ratio) 및 위상값(phase)을 설정할 수 있다.Specifically, the apparatus for designing an antenna according to an embodiment may set a power ratio and a phase value for each of a plurality of (N) unit cells formed on the radiation slot layer.
일측에 따르면, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 타겟 안테나에 대한 기준 위상값(, ), 복수의 단위셀간의 거리값(d) 및 복수의 단위셀 각각과 타겟 안테나가 형성하는 각도()를 연산하여 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비 및 위상값을 설정할 수 있다. According to one side, the apparatus for designing an antenna according to an embodiment includes a reference phase value for a target antenna ( , ), a distance value (d) between a plurality of unit cells, and an angle formed by each of the plurality of unit cells and the target antenna ( ) Can be calculated to set the power ratio and phase value for each of the plurality of unit cells.
보다 구체적으로, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 근거리장에 위치하는 타겟 안테나와, 원거리장에 위치하는 타겟 안테나에 무선전력 또는 무선신호를 동시에 송신하기 위하여 복수의 단위셀에 인가되는 전압의 크기(진폭) 및 위상값을 산출할 수 있으며, 이를 위해, BLE 모듈, 카메라 모듈 및 비콘 모듈 중 적어도 하나를 이용하여 타겟 안테나와의 거리를 측정할 수 있다. More specifically, the apparatus for designing an antenna according to an embodiment includes voltages applied to a plurality of unit cells in order to simultaneously transmit wireless power or wireless signals to a target antenna located in a near field and a target antenna located in a far field. The size (amplitude) and phase value may be calculated, and for this purpose, the distance to the target antenna may be measured using at least one of a BLE module, a camera module, and a beacon module.
일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 하기 수학식1을 통해 산출되는 기준 거리(D)를 이용하여, 타겟 안테나가 위치한 영역이 근거리장인지 원거리장인지 판단할 수 있다. The antenna design apparatus according to an exemplary embodiment may determine whether a target antenna is located in a near field or a far field by using the reference distance D calculated through
[수학식1] [Equation 1]
여기서, d는 복수의 단위셀간의 거리값이고, 는 송신 신호의 파장값을 나타낸다. Here, d is a distance value between a plurality of unit cells, Represents the wavelength value of the transmission signal.
또한, 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치는 하기 수학식2 내지 수학식4를 통해 복수의 단위셀 각각에 인가되는 전압의 크기() 및 위상값()을 산출할 수 있으며, 산출되는 전압의 크기()를 이용하여 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비를 산출할 수 있다. In addition, the antenna design apparatus according to an embodiment includes the magnitude of the voltage applied to each of the plurality of unit cells through
[수학식2][Equation 2]
여기서, A와 B는 각각 근거리장에 위치한 타겟 안테나와 원거리장에 위치하는 타겟 안테나에 대한 가중치 값이고, 와 는 각각 근거리장에 위치한 타겟 안테나와 원거리장에 위치하는 타겟 안테나에 대한 기준위상이며, 는 공기중 전파상수이고, 는 타겟 안테나의 위치를 나타내며, d는 단위셀간의 거리를 나타내고, 는 단위셀에서 타겟의 방향으로 빔을 형성하는 각도를 나타내며, k는 단위셀의 위치를 표현하는 상수를 나타낸다.Here, A and B are weight values for the target antenna located in the near field and the target antenna located in the far field, respectively, Wow Is the reference phase for the target antenna located in the near field and the target antenna located in the far field, respectively, Is the propagation constant in air, Represents the location of the target antenna, d represents the distance between unit cells, Denotes the angle at which a beam is formed in the direction of the target in the unit cell, and k denotes a constant representing the position of the unit cell.
수학식2에서 위상값()은 수학식1을 통해 산출된 기준거리(D) 보다 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치에서 측정한 타겟 안테나와의 거리 값이 작은 경우(타겟 안테나가 근거리장에 위치하는 것으로 판단되는 경우), 하기 수학식3을 통해 산출될 수 있다. In
[수학식3][Equation 3]
또한, 수학식2에서 위상값()은 수학식1을 통해 산출된 기준거리(D) 보다 일실시예에 따른 안테나의 설계 장치에서 측정한 타겟 안테나와의 거리 값이 큰 경우(타겟 안테나가 원거리장에 위치하는 것으로 판단되는 경우), 하기 수학식4를 통해 산출될 수 있다. In addition, in
[수학식4][Equation 4]
도 5 내지 도 6은 일실시예에 따른 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나를 설명하기 위한 도면이다. 5 to 6 are diagrams for explaining a slot array antenna according to an embodiment according to an embodiment.
다시 말해, 도 5 내지 도 6은 도 1 내지 도 4를 통해 설명한 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 통해 설계되는 슬롯 어레이 안테나의 예시를 설명하기 위한 도면으로, 이후 도 5 내지 도 6를 통해 설명하는 내용 중 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, FIGS. 5 to 6 are diagrams for explaining an example of a slot array antenna designed by a design apparatus for a slot array antenna according to an embodiment described with reference to FIGS. 1 to 4. Among the contents described through, descriptions overlapping with those described through the apparatus for designing a slot array antenna according to an embodiment will be omitted.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 참조부호 500은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나를 나타내고, 참조부호 600은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나(500)에 구비되는 방사슬롯층(510)의 상세한 구성을 나타낸다. 5 to 6,
즉, 이하에서 도 5를 통해 설명하는 방사슬롯층(510)과, 도 6을 통해 설명하는 방사슬롯층(600)은 동일한 방사슬롯층일 수 있다. That is, the
참조부호 500에 따르면, 일실시예에 따른 방사슬롯층(510)은 복수의 단위셀과, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot)이 형성될 수 있다. According to
또한, 일실시예에 따른 슬롯 각각의 위치는 복수의 단위셀 각각에 대하여 기설정된 전력비(power ratio)에 기초한 슬롯 오프셋에 의해 결정될 수 있다. Further, the position of each slot according to an embodiment may be determined by a slot offset based on a power ratio preset for each of a plurality of unit cells.
일측에 따르면, 슬롯 오프셋은 복수의 단위셀 각각에 기설정된 기준선과, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯 사이의 거리 값을 의미할 수 있다. According to one side, the slot offset may mean a distance value between a reference line preset in each of the plurality of unit cells and a slot provided in each of the plurality of unit cells.
일실시예에 따른 투과층(520)은 복수의 단위셀 각각에 대응되는 투과성 패치가 형성될 수 있다. In the
또한, 일실시예에 따른 투과성 패치 각각의 크기는 복수의 단위셀 각각에 대하여 기설정된 위상값(phase) 및 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정될 수 있다. In addition, the size of each of the transmissive patches according to an embodiment may be determined as a size corresponding to a preset phase value and a slot offset for each of the plurality of unit cells.
일측에 따르면, 기설정된 전력비 및 위상값은 타겟 안테나에 대한 기준 위상값, 복수의 단위셀간의 거리값 및 복수의 단위셀 각각과 타겟 안테나가 형성하는 각도에 대한 연산을 통해 설정될 수 있다. According to one side, the preset power ratio and phase value may be set by calculating a reference phase value for the target antenna, a distance value between a plurality of unit cells, and an angle formed by each of the plurality of unit cells and the target antenna.
참조부호 600에 따르면, 일실시예에 따른 방사슬롯층은 복수의 단위셀을 복수의 영역으로 구분하는 적어도 하나 이상의 상벽(630) 및 측벽(620)을 더 포함할 수 있다.According to
예를 들면, 복수의 단위셀 각각은 하나의 슬롯(610)을 포함할 수 있다. 즉, 일실시예에 따른 방사슬롯층은 6x4(24개)의 단위셀을 구비하는 경우 슬롯(610) 역시 24개가 구비될 수 있다. For example, each of the plurality of unit cells may include one
또한, 상벽(630)간의 간격인 에퍼처 폭(aperture width), 상벽(630)에 기초한 가상의 선과 측벽(620)간의 간격인 개구 길이(open lengh) 및 상벽(630)과 측벽(620)에 기초한 가상의 선간의 간격인 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값은 각 슬롯(610)의 슬롯 오프셋에 기초하는 임피던스 매칭을 통해 결정될 수 있다. In addition, the aperture width, which is the distance between the
도 7a 내지 도 7c는 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계장치에서 투과성 패치 각각의 크기를 결정하는 예시를 설명하기 위한 도면이다. 7A to 7C are diagrams for explaining an example of determining the size of each transparent patch in the apparatus for designing a slot array antenna according to an embodiment.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 참조부호 710은 단위셀에 대응되는 투과성 패치의 예시를 나타내고, 참조부호 720은 6x4 슬롯 어레이 안테나의 방사슬롯층의 예시를 나타내며, 참조부호 730은 참조부호 720의 슬롯 각각에 대한 모든 슬롯 오프셋(offset) 값에 따른 투과계수 특성을 나타낸다. 7A to 7C,
참조부호 710 내지 730에 따르면, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계장치는 복수의 단위셀 각각에 대응하여 투과층 상에 형성되는 투과성 패치 각각의 크기(L)를 기설정된 위상값 및 기결정된 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정할 수 있다.According to
구체적으로, 복수의 단위셀 각각에 대한 슬롯 오프셋이 서로 다른 값으로 설정되면, 투과성 패치에서의 동작이 달라지게 되므로, 사용되는 모든 슬롯 오프셋에 대한 투과성 패치의 투과특성을 고려한 설계를 필요로 할 수 있다.Specifically, if the slot offsets for each of the plurality of unit cells are set to different values, the operation of the transmissive patch is different, so it may be necessary to design in consideration of the transmission characteristics of the transmissive patch for all the slot offsets used. have.
예를 들면, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계장치는 표2 및 표3에 따른 복수의 단위셀 각각의 위상값 및 슬롯 오프셋 값에 기초하여 복수의 단위셀 각각에 대응되는 투과성 패치의 크기(L)를 결정할 수 있다. For example, in the apparatus for designing a slot array antenna according to an embodiment, the size of a transparent patch corresponding to each of the plurality of unit cells based on the phase value and the slot offset value of each of the plurality of unit cells according to Tables 2 and 3 (L) can be determined.
보다 구체적인 예를 들면, Line 1에서 슬롯 1의 위상값(Output phase)은 '-45.0'으로 결정되고, 슬롯 오프셋(offset)은 '1.74'로 결정되므로 슬롯 1에 대응되는 투과성 패치의 크기(L, patch size)는 약 '10.5'로 결정될 수 있다.For a more specific example, since the output phase of
또한, Line 2에서 슬롯 7의 위상값(Output phase)은 '-160.0'으로 결정되고, 슬롯 오프셋(offset)은 '5.53'으로 결정되므로 슬롯 7에 대응되는 투과성 패치의 크기(L, patch size)는 약 '12.5'로 결정될 수 있다.In addition, since the output phase of
도 8 내지 도 9는 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 특성을 설명하기 위한 도면이다. 8 to 9 are diagrams for explaining characteristics of a slot array antenna according to an embodiment.
도 8 내지 도 9를 참조하면, 참조부호 800은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 통해 최종 설계된 슬롯 어레이 안테나의 시뮬레이션된(simulated) 출력 전력 및 출력 위상과, 원하는 빔 집속/조향을 위해 연산된(calculated) 출력 전력 및 출력 위상의 비교예를 나타낸다. 8 to 9, reference numeral 800 denotes a simulated output power and output phase and a desired beam focusing/steering of the finally designed slot array antenna through the design apparatus of the slot array antenna according to an embodiment. A comparative example of calculated output power and output phase is shown.
또한, 참조부호 900은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 통해 최종 설계된 슬롯 어레이 안테나의 시뮬레이션 결과(sim.)와 측정 결과(mea.)의 비교예를 나타낸다.Further, reference numeral 900 denotes a comparison example of a simulation result (sim.) and a measurement result (mea.) of the slot array antenna finally designed by the device for designing a slot array antenna according to an embodiment.
구체적으로, 참조부호 900의 (a)는 시뮬레이션된 방사 특성 및 측정된 방사 특성을 나타내고, (b)는 시뮬레이션 결과(sim.)를 나타내며, (c)는 측정 결과(mea.)를 나타낸다.Specifically, reference numeral 900 (a) denotes a simulated radiation characteristic and a measured radiation characteristic, (b) denotes a simulation result (sim.), and (c) denotes a measurement result (mea.).
참조부호 800에 따르면, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 출력 전력 및 출력 위상의 시뮬레이션 결과는 원하는 빔 집속/조향을 위해 연산된 결과와 유사한 결과가 나타나는 것을 확인할 수 있다. According to reference numeral 800, it can be seen that the simulation result of the output power and the output phase of the slot array antenna according to an embodiment shows a result similar to the result calculated for the desired beam focusing/steering.
또한, 참조부호 900에 따르면, 참조부호 900에서 검은 점은 집속 목표 지점을 의미하고, 필드(field) 분포는 투과성 표면과 평행하며 이로부터 10cm 떨어진 평면의 E-필드(E-field) 분포를 보여주는 것을 확인할 수 있다. In addition, according to 900, the black point in the reference sign 900 means the target point of focus, and the field distribution is parallel to the permeable surface and shows the E-field distribution in a
다시 말해, 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 통해 최종 설계된 슬롯 어레이 안테나는 의도된 대로 빔 조향 평면에서 25도 방향으로 방사를 하며, 투과성 표면과 10cm 떨어진 1x2와 1x3에 배열된 소자의 가운데 지점에 빔 집속이 되는 것을 확인할 수 있다. In other words, the slot array antenna finally designed through the design device of the slot array antenna according to an embodiment radiates in the direction of 25 degrees from the beam steering plane as intended, and the elements arranged at 1x2 and 1x3 spaced 10cm from the transmissive surface. You can see that the beam is focused at the center point.
도 10은 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 방법을 설명하기 위한 도면이다. 10 is a diagram illustrating a method of designing a slot array antenna according to an embodiment.
다시 말해, 도 10은 도 1 내지 도 9를 통해 설명한 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치의 동작 방법에 관한 도면으로, 이후 도 10을 통해 설명하는 내용 중 일실시예에 따른 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, FIG. 10 is a diagram illustrating a method of operating a design apparatus for a slot array antenna according to an embodiment described with reference to FIGS. 1 to 9, and a slot array antenna according to an embodiment of the contents described later with reference to FIG. 10. Descriptions that are overlapping with those described through the design device of will be omitted.
도 10을 참조하면, 1010 단계에서 일실시예에 따른 안테나의 설계 방법은 설정부에서, 방사슬롯층 상에 형성되는 복수의 단위셀 각각에 대한 전력비(power ratio) 및 위상값(phase)을 설정할 수 있다. Referring to FIG. 10, in
다음으로, 1020 단계에서 일실시예에 따른 안테나의 설계 방법은 슬롯 오프셋 결정부에서, 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot) 각각의 슬롯 오프셋을 설정된 전력비에 대응되는 값으로 결정할 수 있다. Next, in
일측에 따르면, 1030 단계에서 일실시예에 따른 안테나의 설계 방법은 파라미터 결정부에서, 결정된 슬롯 오프셋에 기초한 임피던스 매칭을 통해, 방사슬롯층 상에 형성되는 에퍼처 폭(aperture width), 개구 길이(open lengh) 및 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정할 수 있다. According to one side, the method of designing an antenna according to an embodiment in
다음으로, 1040 단계에서 일실시예에 따른 안테나의 설계 방법은 패치 크기 결정부에서, 복수의 단위셀 각각에 대응하여 투과층 상에 형성되는 투과성 패치 각각의 크기를 설정된 위상값 및 결정된 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정할 수 있다. Next, in
결국, 본 발명을 이용하면, 슬롯 오프셋을 최적화하여 진폭을 제어하고, 각 슬롯 상부에 투과성 패치를 배치하여 위상값을 제어할 수 있다.Consequently, using the present invention, it is possible to control the amplitude by optimizing the slot offset, and to control the phase value by placing a transmissive patch on top of each slot.
또한, 본 발명을 이용하면, 증폭기 또는 감쇄기와 같은 능동소자 없이 진폭 및 위상값을 제어하여 다중 빔 집속 및 빔 조향 안테나의 설계 비용을 줄이고 효율을 개선할 수 있다.In addition, by using the present invention, it is possible to reduce the design cost and improve the efficiency of the multi-beam focusing and beam steering antenna by controlling the amplitude and phase values without an active element such as an amplifier or attenuator.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.
100: 안테나의 설계 장치 110: 설정부
120: 슬롯 오프셋 결정부 130: 파라미터 결정부
140: 패치 크기 결정부100: antenna design device 110: setting unit
120: slot offset determination unit 130: parameter determination unit
140: patch size determination unit
Claims (12)
상기 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot) 각각의 슬롯 오프셋을 상기 설정된 전력비에 대응되는 값으로 결정하는 슬롯 오프셋 결정부 및
상기 복수의 단위셀 각각에 대응하여 투과층 상에 형성되는 투과성 패치 각각의 크기를 상기 설정된 위상값 및 상기 결정된 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정하는 패치 크기 결정부
를 포함하는 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치.A setting unit for setting a power ratio and a phase value for each of a plurality of unit cells formed on the radiation slot layer;
A slot offset determination unit configured to determine a slot offset of each of the slots provided in each of the plurality of unit cells as a value corresponding to the set power ratio; and
A patch size determination unit that determines the size of each of the transmissive patches formed on the transmission layer corresponding to each of the plurality of unit cells as a size corresponding to the set phase value and the determined slot offset
Slot array antenna design device comprising a.
상기 슬롯 오프셋은,
상기 복수의 단위셀 각각에 기설정된 기준선과, 상기 복수의 단위셀 각각에 구비되는 상기 슬롯 사이의 거리 값인
슬롯 어레이 안테나의 설계 장치.The method of claim 1,
The slot offset is,
A distance value between a reference line preset in each of the plurality of unit cells and the slot provided in each of the plurality of unit cells
Design device for slot array antenna.
상기 설정부는,
타겟 안테나에 대한 기준 위상값, 상기 복수의 단위셀간의 거리값 및 상기 복수의 단위셀 각각과 상기 타겟 안테나가 형성하는 각도를 연산하여 복수의 단위셀 각각에 대한 상기 전력비 및 상기 위상값을 설정하는
슬롯 어레이 안테나의 설계 장치.The method of claim 1,
The setting unit,
A reference phase value for a target antenna, a distance value between the plurality of unit cells, and an angle formed by each of the plurality of unit cells and the target antenna are calculated to set the power ratio and the phase value for each of the plurality of unit cells.
Design device for slot array antenna.
상기 결정된 슬롯 오프셋에 기초한 임피던스 매칭을 통해, 상기 방사슬롯층 상에 형성되는 에퍼처 폭(aperture width), 개구 길이(open lengh) 및 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정하는 파라미터 결정부
를 더 포함하는 슬롯 어레이 안테나의 설계 장치.The method of claim 1,
Through impedance matching based on the determined slot offset, determining a parameter value of at least one of an aperture width, an open length, and an aperture offset formed on the radiation slot layer. Parameter determination unit
Slot array antenna design device further comprising a.
상기 방사슬롯층은,
상기 복수의 단위셀을 복수의 영역으로 구분하는 적어도 하나 이상의 상벽 및 측벽을 더 포함하고,
상기 파라미터 결정부는,
상기 상벽간의 간격인 상기 에퍼처 폭, 상기 상벽에 기초한 가상의 선과 상기 측벽간의 간격인 상기 개구 길이 및 상기 상벽과 상기 측벽에 기초한 가상의 선간의 간격인 상기 애퍼처 오프셋 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정하는
슬롯 어레이 안테나의 설계 장치.The method of claim 4,
The radiation slot layer,
Further comprising at least one upper wall and at least one side wall dividing the plurality of unit cells into a plurality of regions,
The parameter determination unit,
At least one parameter value of the aperture width, which is the distance between the upper walls, the opening length, which is the distance between the virtual line based on the upper wall and the sidewall, and the aperture offset, which is the distance between the virtual line based on the upper wall and the sidewall To determine
Design device for slot array antenna.
상기 파라미터 결정부는,
상기 결정된 슬롯 오프셋에 대응하여 반사계수가 최소가 되는 상기 에퍼처 폭을 결정하고, 상기 에퍼처 폭이 결정된 상태에서 상기 반사계수가 최소가 되는 상기 개구 길이를 결정하며, 상기 개구 길이가 결정된 상태에서 상기 반사계수가 최소가 되는 상기 애퍼처 오프셋을 결정하는
슬롯 어레이 안테나의 설계 장치.The method of claim 4,
The parameter determination unit,
In response to the determined slot offset, the aperture width at which the reflection coefficient is minimum is determined, the aperture length at which the reflection coefficient is minimum is determined in a state where the aperture width is determined, and when the aperture length is determined Determining the aperture offset at which the reflection coefficient is minimum
Design device for slot array antenna.
상기 복수의 단위셀 각각에 대응되는 투과성 패치가 형성되는 투과층
을 포함하고,
상기 슬롯 각각의 위치는,
상기 복수의 단위셀 각각에 대하여 기설정된 전력비(power ratio)에 기초한 슬롯 오프셋에 의해 결정되고,
상기 투과성 패치 각각의 크기는,
상기 복수의 단위셀 각각에 대하여 기설정된 위상값(phase) 및 상기 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정되는
슬롯 어레이 안테나.A plurality of unit cells, a radiation slot layer in which a slot provided in each of the plurality of unit cells is formed, and
Transmissive layer in which a transmissive patch corresponding to each of the plurality of unit cells is formed
Including,
The position of each of the slots,
It is determined by a slot offset based on a preset power ratio for each of the plurality of unit cells,
The size of each of the permeable patches,
A predetermined phase value for each of the plurality of unit cells and a size corresponding to the slot offset
Slot array antenna.
상기 슬롯 오프셋은,
상기 복수의 단위셀 각각에 기설정된 기준선과, 상기 복수의 단위셀 각각에 구비되는 상기 슬롯 사이의 거리 값인
슬롯 어레이 안테나.The method of claim 7,
The slot offset is,
A distance value between a reference line preset in each of the plurality of unit cells and the slot provided in each of the plurality of unit cells
Slot array antenna.
상기 전력비 및 상기 위상값은,
타겟 안테나에 대한 기준 위상값, 상기 복수의 단위셀간의 거리값 및 상기 복수의 단위셀 각각과 상기 타겟 안테나가 형성하는 각도에 대한 연산을 통해 설정되는
슬롯 어레이 안테나.The method of claim 7,
The power ratio and the phase value are,
A reference phase value for a target antenna, a distance value between the plurality of unit cells, and an angle formed by each of the plurality of unit cells and the target antenna.
Slot array antenna.
상기 방사슬롯층은,
상기 복수의 단위셀을 복수의 영역으로 구분하는 적어도 하나 이상의 상벽 및 측벽을 더 포함하고,
상기 상벽간의 간격인 에퍼처 폭(aperture width), 상기 상벽에 기초한 가상의 선과 상기 측벽간의 간격인 개구 길이(open lengh) 및 상기 상벽과 상기 측벽에 기초한 가상의 선간의 간격인 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값은 상기 슬롯 오프셋에 기초하는 임피던스 매칭을 통해 결정되는
슬롯 어레이 안테나.The method of claim 7,
The radiation slot layer,
Further comprising at least one upper wall and at least one side wall dividing the plurality of unit cells into a plurality of regions,
The aperture width, which is the distance between the upper walls, the open length, which is the distance between the virtual line based on the upper wall and the side wall, and the aperture offset, which is the distance between the virtual line based on the upper wall and the side wall. aperture offset) is determined through impedance matching based on the slot offset.
Slot array antenna.
슬롯 오프셋 결정부에서, 상기 복수의 단위셀 각각에 구비되는 슬롯(slot) 각각의 슬롯 오프셋을 상기 설정된 전력비에 대응되는 값으로 결정하는 단계 및
패치 크기 결정부에서, 상기 복수의 단위셀 각각에 대응하여 투과층 상에 형성되는 투과성 패치 각각의 크기를 상기 설정된 위상값 및 상기 결정된 슬롯 오프셋에 대응되는 크기로 결정하는 단계
를 포함하는 슬롯 어레이 안테나의 설계 방법.In the setting unit, setting a power ratio and a phase value for each of the plurality of unit cells formed on the radiation slot layer;
In the slot offset determination unit, determining a slot offset of each slot provided in each of the plurality of unit cells as a value corresponding to the set power ratio, and
In the patch size determination unit, determining a size of each of the transparent patches formed on the transmission layer corresponding to each of the plurality of unit cells as a size corresponding to the set phase value and the determined slot offset
Design method of a slot array antenna comprising a.
파라미터 결정부에서, 상기 결정된 슬롯 오프셋에 기초한 임피던스 매칭을 통해, 상기 방사슬롯층 상에 형성되는 에퍼처 폭(aperture width), 개구 길이(open lengh) 및 애퍼처 오프셋(aperture offset) 중 적어도 하나의 파라미터 값을 결정하는 단계
를 더 포함하는 슬롯 어레이 안테나의 설계 방법.
The method of claim 11,
In the parameter determination unit, through impedance matching based on the determined slot offset, at least one of an aperture width, an open length, and an aperture offset formed on the radiation slot layer. Steps to determine parameter values
Slot array antenna design method further comprising a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190133687A KR102180722B1 (en) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | Slot array antenna and design method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190133687A KR102180722B1 (en) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | Slot array antenna and design method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102180722B1 true KR102180722B1 (en) | 2020-11-20 |
Family
ID=73697188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020190133687A KR102180722B1 (en) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | Slot array antenna and design method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102180722B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050080205A (en) * | 2004-02-09 | 2005-08-12 | 전자부품연구원 | Wide-band microstrip antenna |
KR100714636B1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-05-07 | 삼성전기주식회사 | Plate type slot waveguide antenna |
KR101605030B1 (en) | 2015-11-20 | 2016-03-21 | 한화탈레스 주식회사 | Dual-polarized waveguide slotted array antenna |
-
2019
- 2019-10-25 KR KR1020190133687A patent/KR102180722B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20050080205A (en) * | 2004-02-09 | 2005-08-12 | 전자부품연구원 | Wide-band microstrip antenna |
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