KR102186306B1 - 안테나의 방사 패턴 분석 장치 및 방법 - Google Patents

안테나의 방사 패턴 분석 장치 및 방법 Download PDF

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KR102186306B1
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parasitic element
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김동호
이석민
남인중
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세종대학교산학협력단
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Abstract

안테나의 방사 패턴 분석 장치 및 방법이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 안테나의 방사 패턴 분석 방법은, 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법으로서, 방사체에 급전 신호를 인가하는 단계, 방사체에서 기생 요소 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하는 단계, 기생 요소에서 방사체 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하는 단계, 및 제1 전류를 방사체에 인가하고, 제2 전류를 기생 요소에 인가하는 단계를 포함한다.

Description

안테나의 방사 패턴 분석 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR ANALYZING RADIATION PATTERN OF ANTENNA}
본 발명의 실시예는 안테나의 방사 패턴 분석 기술과 관련된다.
일반적으로, 기생 요소를 갖는 안테나의 방사 패턴을 분석하는 대표적인 방법으로 물리적 광학(ray optics)을 이용한 방법이 있다. 그러나, 물리적 광학을 이용한 방법은 기생 요소에 유기되는 전류로 인해 재 방사되는 전파의 위상 지연(phase delay) 등을 고려하기 어렵기 때문에 실제로 측정되는 안테나의 방사 패턴과는 많은 차이를 보인다. 또한, 물리적 광학을 이용한 방법은 구성 요소 간의 간격이 줄어들수록 방사 패턴 오차가 매우 커지는 단점이 있다.
한편, 최근 5G 통신 기술을 위해 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나 또는 ESPAR(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator) 등 복잡한 구조를 갖추면서도 기생 구조를 이용한 안테나들이 많이 사용되고 있다. 이때, 안테나 요소들의 형태 및 배치 등에 따른 방사 방향 및 방사 패턴을 분석하는 것이 매우 중요해지고 있으나, 기존의 방법으로는 방사 패턴 등을 정확하게 분석하는데 한계가 있다.
한국공개특허공보 제10-2017-0086551호(2017.07.26)
개시되는 실시예는 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나에 대한 새로운 방사 패턴 분석 기법을 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 안테나의 방사 패턴 분석 방법은, 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법으로서, 상기 방사체에 급전 신호를 인가하는 단계; 상기 방사체에서 상기 기생 요소 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하는 단계; 상기 기생 요소에서 상기 방사체 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하는 단계; 및 상기 제1 전류를 상기 방사체에 인가하고, 상기 제2 전류를 상기 기생 요소에 인가하는 단계를 포함한다.
상기 안테나의 방사 패턴 분석 방법은, 상기 기생 요소를 상기 방사체와는 다른 별도의 방사체로 해석하여 상기 안테나의 방사 패턴을 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나의 방사 패턴(E)은 하기 수학식에 의해 표현될 수 있다.
(수학식)
Figure 112019109509121-pat00001
E0 : 방사체로부터 방사되는 전자기장의 원역장에서의 크기
a : 방사체에 대한 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
Figure 112019109509121-pat00002
: 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
상기 안테나에 접지면이 형성된 경우, 상기 안테나의 방사 패턴 분석 방법은, 상기 접지면을 기준으로 상기 방사체 및 상기 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체 및 가상의 기생 요소를 형성하는 단계; 상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하는 단계; 상기 기생 요소 및 상기 가상의 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하는 단계; 및 상기 제1 방사 패턴과 상기 제2 방사 패턴을 패턴 합성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 패턴 합성한 방사 패턴(Etotal)은 하기의 수학식에 의해 표현될 수 있다.
(수학식)
Figure 112019109509121-pat00003
Es eqv : 제1 방사 패턴으로,
Figure 112019109509121-pat00004
Er1 eqv : 제2 방사 패턴으로,
Figure 112019109509121-pat00005
Figure 112019109509121-pat00006
: 방사체의 수직 방향 어레이 팩터로서,
Figure 112019109509121-pat00007
θ: 전체 방사패턴의 방위각
k: 전류에 따른 비례상수
hr : 접지면으로부터 방사체까지의 높이
Figure 112019109509121-pat00008
: 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
상기 안테나에 접지면이 형성되고, 상기 기생 요소는 상기 방사체와 제1 거리 이격된 제1 기생 요소 및 상기 방사체와 제2 거리 이격된 제2 기생 요소를 포함하는 경우, 상기 안테나의 방사 패턴 분석 방법은, 상기 접지면을 기준으로 상기 방사체, 상기 제1 기생 요소, 및 상기 제2 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체, 가상의 제1 기생 요소, 및 가상의 제2 기생 요소를 형성하는 단계; 상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하는 단계; 상기 제1 기생 요소 및 상기 가상의 제1 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하는 단계; 상기 제2 기생 요소 및 상기 가상의 제2 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제3 방사 패턴을 분석하는 단계; 및 상기 제1 방사 패턴, 상기 제2 방사 패턴, 및 상기 제3 방사 패턴을 패턴 합성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나에 접지면이 형성되고, N(N은 자연수)개의 기생 요소를 포함하는 경우, 상기 안테나의 전체 방사 패턴(Etotal)은 하기 수학식에 의해 표현될 수 있다.
(수학식)
Figure 112019109509121-pat00009
k : 전류에 따른 비례 상수
I1 : 방사체에 흐르는 전류
Figure 112019109509121-pat00010
: m번째 기생 요소의 수직 방향 어레이 팩터로서,
Figure 112019109509121-pat00011
hm : m번째 기생 요소의 접지면에서의 높이
θ : 전체 방사 패턴의 방위각
hr : 해당 기생 요소와 가상의 기생 요소 사이의 위상 차이
Figure 112019109509121-pat00012
: n번째 기생 요소의 수평 방향 어레이 팩터
Figure 112019109509121-pat00013
n : 방사체와 n번째 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
Figure 112019109509121-pat00014
: 방사체와 n번째 기생 요소 사이의 위상 차이
Figure 112019109509121-pat00015
: 전체 방사 패턴의 위상차로서,
Figure 112019109509121-pat00016
개시되는 일 실시예에 따른 안테나의 방사 패턴 분석 장치는, 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 장치로서, 상기 방사체에 급전 신호를 인가하고, 상기 방사체에서 상기 기생 요소 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하며, 상기 기생 요소에서 상기 방사체 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하고, 상기 제1 전류를 상기 방사체에 인가하고, 상기 제2 전류를 상기 기생 요소에 인가하는 신호 인가부를 포함한다.
상기 안테나의 방사 패턴 분석 장치는, 상기 기생 요소를 상기 방사체와는 다른 별도의 방사체로 해석하여 상기 안테나의 방사 패턴을 분석하는 방사 패턴 분석부를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나의 방사 패턴(E)은 하기 수학식에 의해 표현될 수 있다.
(수학식)
Figure 112019109509121-pat00017
E0 : 방사체로부터 방사되는 전자기장의 원역장에서의 크기
a : 방사체에 대한 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
Figure 112019109509121-pat00018
: 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
상기 안테나에 접지면이 형성된 경우, 상기 방사 패턴 분석부는, 상기 접지면을 기준으로 상기 방사체 및 상기 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체 및 가상의 기생 요소를 형성하고, 상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하며, 상기 기생 요소 및 상기 가상의 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하고, 상기 제1 방사 패턴과 상기 제2 방사 패턴을 패턴 합성할 수 있다.
상기 패턴 합성한 방사 패턴(Etotal)은 하기의 수학식에 의해 표현될 수 있다.
(수학식)
Figure 112019109509121-pat00019
Es eqv : 제1 방사 패턴으로,
Figure 112019109509121-pat00020
Er1 eqv : 제2 방사 패턴으로,
Figure 112019109509121-pat00021
Figure 112019109509121-pat00022
: 방사체의 수직 방향 어레이 팩터로서,
Figure 112019109509121-pat00023
θ: 전체 방사패턴의 방위각
k: 전류에 따른 비례상수
hr : 접지면으로부터 방사체까지의 높이
Figure 112019109509121-pat00024
: 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
상기 안테나에 접지면이 형성되고, 상기 기생 요소는 상기 방사체와 제1 거리 이격된 제1 기생 요소 및 상기 방사체와 제2 거리 이격된 제2 기생 요소를 포함하는 경우, 상기 방사 패턴 분석부는, 상기 접지면을 기준으로 상기 방사체, 상기 제1 기생 요소, 및 상기 제2 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체, 가상의 제1 기생 요소, 및 가상의 제2 기생 요소를 형성하고, 상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하며, 상기 제1 기생 요소 및 상기 가상의 제1 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하고, 상기 제2 기생 요소 및 상기 가상의 제2 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제3 방사 패턴을 분석하며, 상기 제1 방사 패턴, 상기 제2 방사 패턴, 및 상기 제3 방사 패턴을 패턴 합성할 수 있다.
상기 안테나에 접지면이 형성되고, N(N은 자연수)개의 기생 요소를 포함하는 경우, 상기 안테나의 전체 방사 패턴(Etotal)은 하기 수학식에 의해 표현될 수 있다.
(수학식)
Figure 112019109509121-pat00025
k : 전류에 따른 비례 상수
I1 : 방사체에 흐르는 전류
Figure 112019109509121-pat00026
: m번째 기생 요소의 수직 방향 어레이 팩터로서,
Figure 112019109509121-pat00027
hm : m번째 기생 요소의 접지면에서의 높이
θ : 전체 방사 패턴의 방위각
hr : 해당 기생 요소와 가상의 기생 요소 사이의 위상 차이
Figure 112019109509121-pat00028
: n번째 기생 요소의 수평 방향 어레이 팩터
Figure 112019109509121-pat00029
n : 방사체와 n번째 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
Figure 112019109509121-pat00030
: 방사체와 n번째 기생 요소 사이의 위상 차이
Figure 112019109509121-pat00031
: 전체 방사 패턴의 위상차로서,
Figure 112019109509121-pat00032
개시되는 다른 실시예에 따른 안테나의 방사 패턴 분석 장치는, 하나 이상의 프로세서들; 메모리; 및 하나 이상의 프로그램들을 포함하고, 상기 하나 이상의 프로그램들은 상기 메모리에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되며, 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴을 분석하기 위한 장치로서, 상기 하나 이상의 프로그램들은, 상기 방사체에 급전 신호를 인가하기 위한 명령; 상기 방사체에서 상기 기생 요소 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하기 위한 명령; 상기 기생 요소에서 상기 방사체 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하기 위한 명령; 상기 제1 전류를 상기 방사체에 인가하고, 상기 제2 전류를 상기 기생 요소에 인가하기 위한 명령; 및 상기 기생 요소를 상기 방사체와는 다른 별도의 방사체로 해석하여 상기 안테나의 방사 패턴을 분석하기 위한 명령을 포함한다.
개시되는 실시예에 의하면, 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나에서 상호 커플링 정보가 포함된 전류를 각각 방사체와 기생 요소에 재인가함으로써, 기생 요소를 별도의 방사체로 해석하여 방사체와 방사체 간의 해석 문제로 변환할 수 있으며, 그로 인해 근역장에서 해당 안테나의 방사 패턴을 정확하게 분석할 수 있게 된다. 또한, 접지면이 추가된 구조나 기생 요소를 복수 개 포함하는 안테나에서도 전체 방사 패턴을 정확하고 신속하게 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근역장 내 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법을 기존의 분석 방법과 비교하여 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근역장 내 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법을 설명하기 위한 도면
도 3은 개시되는 실시예에 따른 근역장 내 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법을 시뮬레이션 결과와 비교한 그래프
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 접지면이 추가된 안테나 구조에서의 방사 패턴을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면
도 5는 도 4와 같이 접지면이 추가된 구조에서 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과를 비교한 그래프
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 접지면 및 기생 소자가 복수 개 있는 안테나 구조에서의 방사 패턴을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면
도 7은 도 6에서와 같이 제1 금속 막대 및 제2 금속 막대가 배치된 구조에서 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과를 비교한 그래프
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 방사 패턴 분석 장치의 구성을 나타낸 도면
도 9는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근역장 내 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법을 기존의 분석 방법과 비교하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 근역장(Near Field) 내에 방사체(50)와 기생 요소(60)(예를 들어, 금속 막대 등)가 존재하는 경우 기존에는 도 1의 (a)와 같이 기생 요소(60)를 산란체(Scatterer)로 보아 방사체-산란체 간의 산란 문제로 해석하였다.
그러나, 개시되는 실시예에서는 도 1의 (b)와 같이 기생 요소(60)를 또 다른 방사체(Radiator)로 보아 방사체-방사체 간의 문제로 바꾸어 해석함으로써, 안테나 배열 이론을 적용하여 안테나의 방사 패턴을 분석할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근역장 내 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a)는 이상적인 반파장 다이폴 안테나에 신호가 인가되었을 때 다이폴 안테나와 기생 요소(금속 막대) 간의 커플링 정보가 포함된 전류 I1과 I2가 흐르는 것을 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 기생 요소를 또 다른 방사체로 해석하는 것을 나타낸 도면이며, 도 2의 (c)는 다이폴 안테나와 기생 요소 간의 위상 다이어그램(Phase Diagram)을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60)(즉, 기생 요소)가 근접장 내에 있을 때, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)에 급전 신호를 인가하면, 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60)에 각각 반파장 다이폴 안테나(50) 및 금속 막대(60) 간의 커플링(Coupling) 정보가 포함된 전류 I1 및 I2가 흐르는 것을 볼 수 있다. 여기서, 전류 I1과 I2의 관계는 수학식 1로 표현할 수 있다.
(수학식 1)
Figure 112019109509121-pat00033
여기서,
Figure 112019109509121-pat00034
는 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)에 대한 금속 막대(60)의 최대 전류의 크기 비를 나타내고,
Figure 112019109509121-pat00035
는 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)에 대한 금속 막대(60)의 상대적 위상차를 나타낸다.
수학식 1의 전류 I1 및 I2와 이 전류들에 의해 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50) 및 금속 막대(60)에 걸리는 전압 V1과 V2,, 및 입력 전력 P의 관계를 이용하면 수학식 2와 같이 전류 I1을 구할 수 있다.
(수학식 2)
Figure 112019109509121-pat00036
여기서, R11과 R22는 자기 임피던스(Self Impedance)를 나타내고, R12와 R21는 상호 저항(Mutual Resistance)를 나타내며, X12와 X21는 상호 리액턴스(Mutual Reactance)를 나타낸다.
수학식 1과 수학식 2를 보면, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60)에 유기된 전류 I1 및 I2에는 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60) 간의 커플링 정보가 포함되어 있음을 알 수 있다.
여기서, 전류 I1 및 I2를 각각 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60)에 전류원으로 재인가 하면, 산란체인 금속 막대(60)를 제1 방사체인 반파장 다이폴 안테나(50)와는 다른 제2 방사체로 해석하여 방사체와 방사체 간의 방사 패턴을 해석하는 문제로 바꿀 수 있게 된다.
이와 같이, 금속 막대(60)를 또 다른 방사체로 보게 되면, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60)는 등방성 방사체이며, 두 등방성 방사체의 방사 패턴은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
(수학식 3)
Figure 112019109509121-pat00037
여기서, E0는 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)로부터 방사되는 전자기장의 원역장(Far Field)에서의 크기를 나타내고,
Figure 112019109509121-pat00038
는 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60) 사이의 위상 차이(위상 오프셋 + 초기 위상차)를 나타낸다.
도 3은 개시되는 실시예에 따른 근역장 내 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법을 시뮬레이션 결과와 비교한 그래프이다. 즉, 본 발명의 방사 패턴 분석 방법에 의한 방사 패턴과 시뮬레이션에 의한 방사 패턴을 비교한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60) 사이의 거리(d)가 λ/2, λ/4, 및 λ/20인 경우에 대해서 각각 시뮬레이션 결과와 비교하였으며, 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과가 일치하는 것을 볼 수 있다. 특히, 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60) 사이의 거리(d)가 매우 가까운 λ/20인 경우에 대해서도 시뮬레이션 결과와 일치하는 것을 볼 수 있다.
즉, 개시되는 방사 패턴 분석 방법은, 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60) 간의 입력 임피던스를 이용하여 원역장에서의 상호 커플링 효과도 정확하게 고려할 수 있기 때문에, 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60) 사이의 거리(d)가 매우 가까운 λ/20인 경우에 대해서도 그 방사 패턴을 정확하게 분석할 수 있게 된다.
한편, 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법에 의하면, 안테나 구조에 접지면이 추가되는 경우에 있어서도 방사 패턴을 정확하게 분석할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 접지면이 추가된 안테나 구조에서의 방사 패턴을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60)(또 다른 방사체로 해석되는 기생 요소)가 근역장에 존재하는 구조에서 접지면(70)이 추가된 경우를 나타내었다. 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60)는 d만큼 이격되어 있고, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 접지면(70)은 h만큼 이격되어 있다.
여기서, 접지면(70)을 기준으로 이미지 정리를 통해 반파장 다이폴 안테나(50) 및 금속 막대(60)와 상하 대칭하여 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a) 및 가상의 금속 막대(60a)를 형성할 수 있다.
다음으로, 반파장 다이폴 안테나(50)와 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a)를 하나의 방사체 쌍으로 하여 방사 패턴을 분석하고, 금속 막대(60)와 가상의 금속 막대(60a)를 하나의 방사체 쌍으로 하여 방사 패턴을 분석할 수 있다.
반파장 다이폴 안테나(50)와 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a)는 2h만큼 이격된 거리에 같은 크기를 가지면서 위상이 정반대인 등방성 복사체가 된다. 반파장 다이폴 안테나(50)와 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a) 쌍의 방사 패턴(Es eqv)은 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
(수학식 4)
Figure 112019109509121-pat00039
여기서, Esource(
Figure 112019109509121-pat00040
)는 반파장 다이폴 안테나(50)와 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a)의 전기장의 크기를 나타내고, hr은
Figure 112019109509121-pat00041
으로, λ는 반파장 다이폴 안테나(50)의 파장을 나타내고, h는 접지면으로부터 반파장 다이폴 안테나(50)의 높이를 나타낸다. k는 원역장에서의 전기장의 크기와 전류(I1) 사이의 비례상수이다. 그리고
Figure 112019109509121-pat00042
는 방사체의 수직 방향 어레이 팩터를 나타내는 것으로,
Figure 112019109509121-pat00043
으로 나타낼 수 있다.
또한, 금속 막대(60)와 가상의 금속 막대(60a)도 2h만큼 이격된 거리에 같은 크기를 가지면서 위상이 정반대인 등방성 복사체가 된다. 금속 막대(60)와 가상의 금속 막대(60a) 쌍의 방사 패턴(Er1 eqv)은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
(수학식 5)
Figure 112019109509121-pat00044
여기서, Erod1(θ)는 금속 막대(60)와 가상의 금속 막대(60a)의 전기장의 크기를 나타내고, h은 접지면으로부터 금속 막대(60)까지의 거리를 나타낸다.
Figure 112019109509121-pat00045
는 방사체의 수직 방향 어레이 팩터를 나타내는 것으로,
Figure 112019109509121-pat00046
으로 나타낼 수 있다.
다음으로, 수학식 4의 방사 패턴(Esource)과 수학식 5의 방사 패턴(Erod)을 패턴 합성(Pattern Multiplication)하면 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 반파장 다이폴 안테나(50)와 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a) 쌍의 방사 패턴과 금속 막대(60)와 가상의 금속 막대(60a) 쌍의 방사 패턴을 합성한 방사 패턴(Etotal)은 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
(수학식 6)
Figure 112019109509121-pat00047
여기서,
Figure 112019109509121-pat00048
는 방사체의 수평 방향 어레이 팩터를 나타내는 것으로,
Figure 112019109509121-pat00049
으로 나타낼 수 있고,
Figure 112019109509121-pat00050
는 수학식 4의 방사 패턴(Es eqv)과 수학식 5의 방사 패턴(Er1 eqv)의 위상차이로,
Figure 112019109509121-pat00051
로 나타낼 수 있다.
도 5는 도 4와 같이 접지면이 추가된 구조에서 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과를 비교한 그래프이다. 즉, 본 발명의 방사 패턴 분석 방법에 의한 방사 패턴과 시뮬레이션에 의한 방사 패턴을 비교한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 반파장 다이폴 안테나(50)와 금속 막대(60) 사이의 거리(d)가 λ/2, λ/4, 및 λ/20인 경우에 대해서 각각 시뮬레이션 결과와 비교하였으며, 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과가 일치하는 것을 볼 수 있다.
한편, 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법에 의하면, 안테나 구조에 기생 요소가 복수 개가 있는 경우에 있어서도 방사 패턴을 정확하게 분석할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 접지면 및 기생 소자가 복수 개 있는 안테나 구조에서의 방사 패턴을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 제1 거리(d1)만큼 이격되어 제1 금속 막대(60-1)가 위치하고, 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 제2 거리(d2)만큼 이격되어 제2 금속 막대(60-2)가 위치하는 경우를 나타내었다. 이상적인 반파장 다이폴 안테나(50)와 접지면(70)은 h만큼 이격되어 있다.
여기서, 접지면(70)을 기준으로 이미지 정리를 통해 반파장 다이폴 안테나(50), 제1 금속 막대(60-1), 및 제2 금속 막대(60-2)와 상하 대칭하여 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a), 가상의 제1 금속 막대(60-1a), 및 가상의 제2 금속 막대(60-2a)를 형성할 수 있다.
다음으로, 반파장 다이폴 안테나(50)와 가상의 반파장 다이폴 안테나(50a)를 하나의 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하고, 제1 금속 막대(60-1)와 가상의 제1 금속 막대(60-1a)를 하나의 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하며, 제2 금속 막대(60-2)와 가상의 제2 금속 막대(60-2a)를 하나의 쌍으로 하여 제3 방사 패턴을 분석할 수 있다.
다음으로, 제1 방사 패턴, 제2 방사 패턴, 및 제3 방사 패턴을 패턴 합성하여 전체 방사 패턴을 분석할 수 있다.
도 7은 도 6에서와 같이 제1 금속 막대 및 제2 금속 막대가 배치된 구조에서 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과를 비교한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 제1 거리(d1)와 제2 거리(d2)가 같은 경우에 대해, 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과가 일치하는 것을 볼 수 있다. 또한, 제1 거리(d1)는 λ/10이고, 제2 거리(d2)는 λ/4인 경우(즉, 제1 거리와 제2 거리가 서로 다른 경우)에 대해서도 개시되는 실시예에 따른 방사 패턴 분석 방법과 시뮬레이션 결과가 일치하는 것을 볼 수 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 기생 요소의 개수가 증가하더라도 증가한 기생 요소의 개수만큼 방사 패턴의 해석을 더해주기만 하면 되므로, 전체 방사 패턴을 분석하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있을뿐더러 안테나 방사 패턴을 정확하게 분석할 수 있게 된다.
급전 방사체의 인근에 N개의 기생 요소가 배치된 경우의 전체 안테나 방사 패턴(Etotal)은 다음의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
(수학식 7)
Figure 112019109509121-pat00052
여기서, I1은 급전 방사체에 흐르는 전류이고, k는 전류에 따른 비례 상수이며,
Figure 112019109509121-pat00053
은 m번째 기생 요소의 수직 방향 어레이 팩터를 나타내는 것으로,
Figure 112019109509121-pat00054
으로 나타낼 수 있다. hm은 m번째 기생 요소의 접지면에서의 높이를 나타내며, θ는 방사 패턴의 방위각을 나타내며, hr은 해당 기생 요소와 가상의 기생 요소 사이의 위상 차이를 나타낸다.
또한,
Figure 112019109509121-pat00055
은 n번째 기생 요소의 수평 방향 어레이 팩터를 나타내는 것으로,
Figure 112019109509121-pat00056
n은 급전 방사체와 n번째 기생 요소의 최대 전류의 크기 비를 나타내고,
Figure 112019109509121-pat00057
은 급전 방사체와 n번째 기생 요소 사이의 위상 차이를 나타낸다. 또한,
Figure 112019109509121-pat00058
은 전체 안테나 방사 패턴의 위상차로서,
Figure 112019109509121-pat00059
으로 나타낼 수 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나에서 상호 커플링 정보가 포함된 전류를 각각 방사체와 기생 요소에 재인가함으로써, 기생 요소를 별도의 방사체로 해석하여 방사체와 방사체 간의 해석 문제로 변환할 수 있으며, 그로 인해 근역장에서 해당 안테나의 방사 패턴을 정확하게 분석할 수 있게 된다. 또한, 접지면이 추가된 구조나 기생 요소를 복수 개 포함하는 안테나에서도 전체 방사 패턴을 정확하고 신속하게 분석할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 방사 패턴 분석 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 안테나의 방사 패턴 분석 장치(100)는 신호 인가부(102) 및 방사 패턴 분석부(104)를 포함할 수 있다.
신호 인가부(102)는 방사체에 급전 신호를 인가하고, 방사체(50)에서 기생 요소(60) 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하며, 기생 요소(60)에서 방사체(50) 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하고, 제1 전류를 방사체(50)에 인가하고, 제2 전류를 기생 요소(60)에 인가할 수 있다.
방사 패턴 분석부(104)는 기생 요소(60)를 방사체(50)와는 다른 별도의 방사체로 해석하여 안테나의 방사 패턴을 분석할 수 있다.
도 9는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 안테나 패턴의 분석 장치(100)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
50 : 반파장 다이폴 안테나, 방사체
50a : 가상의 반파장 다이폴 안테나
60 : 금속 막대, 기생 요소
60a : 가상의 금속 막대
60-1 : 제1 금속 막대
60-2 : 제2 금속 막대
70 : 접지면
100 : 안테나의 방사 패턴 분석 장치
102 : 신호 인가부
104 : 방사 패턴 분석부

Claims (15)

  1. 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 방법으로서,
    상기 방사체에 급전 신호를 인가하는 단계;
    상기 방사체에서 상기 기생 요소 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하는 단계;
    상기 기생 요소에서 상기 방사체 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하는 단계; 및
    상기 제1 전류를 상기 방사체에 인가하고, 상기 제2 전류를 상기 기생 요소에 인가하는 단계를 포함하는, 안테나의 방사 패턴 분석 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나의 방사 패턴 분석 방법은,
    상기 기생 요소를 상기 방사체와는 다른 별도의 방사체로 해석하여 상기 안테나의 방사 패턴을 분석하는 단계를 더 포함하는, 안테나의 방사 패턴 분석 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 안테나의 방사 패턴(E)은 하기 수학식에 의해 표현되는, 안테나의 방사 패턴 분석 방법.
    (수학식)
    Figure 112019109509121-pat00060

    E0 : 방사체로부터 방사되는 전자기장의 원역장에서의 크기
    a : 방사체에 대한 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
    Figure 112019109509121-pat00061
    : 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 안테나에 접지면이 형성된 경우, 상기 안테나의 방사 패턴 분석 방법은,
    상기 접지면을 기준으로 상기 방사체 및 상기 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체 및 가상의 기생 요소를 형성하는 단계;
    상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하는 단계;
    상기 기생 요소 및 상기 가상의 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하는 단계; 및
    상기 제1 방사 패턴과 상기 제2 방사 패턴을 패턴 합성하는 단계를 더 포함하는, 안테나의 방사 패턴 분석 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 패턴 합성한 방사 패턴(Etotal)은 하기의 수학식에 의해 표현되는, 안테나의 방사 패턴 분석 방법.
    (수학식)
    Figure 112019109509121-pat00062

    Es eqv : 제1 방사 패턴으로,
    Figure 112019109509121-pat00063

    Er1 eqv : 제2 방사 패턴으로,
    Figure 112019109509121-pat00064

    Figure 112019109509121-pat00065
    : 방사체의 수직 방향 어레이 팩터로서,
    Figure 112019109509121-pat00066

    θ: 전체 방사패턴의 방위각
    k: 전류에 따른 비례상수
    hr : 접지면으로부터 방사체까지의 높이
    Figure 112019109509121-pat00067
    : 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 안테나에 접지면이 형성되고, 상기 기생 요소는 상기 방사체와 제1 거리 이격된 제1 기생 요소 및 상기 방사체와 제2 거리 이격된 제2 기생 요소를 포함하는 경우, 상기 안테나의 방사 패턴 분석 방법은,
    상기 접지면을 기준으로 상기 방사체, 상기 제1 기생 요소, 및 상기 제2 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체, 가상의 제1 기생 요소, 및 가상의 제2 기생 요소를 형성하는 단계;
    상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하는 단계;
    상기 제1 기생 요소 및 상기 가상의 제1 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하는 단계;
    상기 제2 기생 요소 및 상기 가상의 제2 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제3 방사 패턴을 분석하는 단계; 및
    상기 제1 방사 패턴, 상기 제2 방사 패턴, 및 상기 제3 방사 패턴을 패턴 합성하는 단계를 더 포함하는, 안테나의 방사 패턴 분석 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 안테나에 접지면이 형성되고, N(N은 자연수)개의 기생 요소를 포함하는 경우, 상기 안테나의 전체 방사 패턴(Etotal)은 하기 수학식에 의해 표현되는, 안테나의 방사 패턴 분석 방법.
    (수학식)
    Figure 112019109509121-pat00068

    k : 전류에 따른 비례 상수
    I1 : 방사체에 흐르는 전류
    Figure 112019109509121-pat00069
    : m번째 기생 요소의 수직 방향 어레이 팩터로서,
    Figure 112019109509121-pat00070

    hm : m번째 기생 요소의 접지면에서의 높이
    θ : 전체 방사 패턴의 방위각
    hr : 해당 기생 요소와 가상의 기생 요소 사이의 위상 차이
    Figure 112019109509121-pat00071
    : n번째 기생 요소의 수평 방향 어레이 팩터
    Figure 112019109509121-pat00072
    n : 방사체와 n번째 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
    Figure 112019109509121-pat00073
    : 방사체와 n번째 기생 요소 사이의 위상 차이
    Figure 112019109509121-pat00074
    : 전체 방사 패턴의 위상차로서,
    Figure 112019109509121-pat00075

  8. 근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴 분석 장치로서,
    상기 방사체에 급전 신호를 인가하고, 상기 방사체에서 상기 기생 요소 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하며, 상기 기생 요소에서 상기 방사체 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하고, 상기 제1 전류를 상기 방사체에 인가하고, 상기 제2 전류를 상기 기생 요소에 인가하는 신호 인가부를 포함하는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 안테나의 방사 패턴 분석 장치는,
    상기 기생 요소를 상기 방사체와는 다른 별도의 방사체로 해석하여 상기 안테나의 방사 패턴을 분석하는 방사 패턴 분석부를 더 포함하는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 안테나의 방사 패턴(E)은 하기 수학식에 의해 표현되는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
    (수학식)
    Figure 112019109509121-pat00076

    E0 : 방사체로부터 방사되는 전자기장의 원역장에서의 크기
    a : 방사체에 대한 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
    Figure 112019109509121-pat00077
    : 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 안테나에 접지면이 형성된 경우,
    상기 방사 패턴 분석부는,
    상기 접지면을 기준으로 상기 방사체 및 상기 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체 및 가상의 기생 요소를 형성하고, 상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하며, 상기 기생 요소 및 상기 가상의 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하고, 상기 제1 방사 패턴과 상기 제2 방사 패턴을 패턴 합성하는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 패턴 합성한 방사 패턴(Etotal)은 하기의 수학식에 의해 표현되는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
    (수학식)
    Figure 112019109509121-pat00078

    Es eqv : 제1 방사 패턴으로,
    Figure 112019109509121-pat00079

    Er1 eqv : 제2 방사 패턴으로,
    Figure 112019109509121-pat00080

    Figure 112019109509121-pat00081
    : 방사체의 수직 방향 어레이 팩터로서,
    Figure 112019109509121-pat00082

    θ : 전체 방사패턴의 방위각
    k : 전류에 따른 비례상수
    hr : 접지면으로부터 방사체까지의 높이
    Figure 112019109509121-pat00083
    : 방사체와 기생 요소 사이의 위상 차이
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 안테나에 접지면이 형성되고, 상기 기생 요소는 상기 방사체와 제1 거리 이격된 제1 기생 요소 및 상기 방사체와 제2 거리 이격된 제2 기생 요소를 포함하는 경우,
    상기 방사 패턴 분석부는,
    상기 접지면을 기준으로 상기 방사체, 상기 제1 기생 요소, 및 상기 제2 기생 요소와 상하 대칭하여 가상의 방사체, 가상의 제1 기생 요소, 및 가상의 제2 기생 요소를 형성하고, 상기 방사체 및 상기 가상의 방사체를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제1 방사 패턴을 분석하며, 상기 제1 기생 요소 및 상기 가상의 제1 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제2 방사 패턴을 분석하고, 상기 제2 기생 요소 및 상기 가상의 제2 기생 요소를 하나의 방사체 쌍으로 하여 제3 방사 패턴을 분석하며, 상기 제1 방사 패턴, 상기 제2 방사 패턴, 및 상기 제3 방사 패턴을 패턴 합성하는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 안테나에 접지면이 형성되고, N(N은 자연수)개의 기생 요소를 포함하는 경우, 상기 안테나의 전체 방사 패턴(Etotal)은 하기 수학식에 의해 표현되는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
    (수학식)
    Figure 112019109509121-pat00084

    k : 전류에 따른 비례 상수
    I1 : 방사체에 흐르는 전류
    Figure 112019109509121-pat00085
    : m번째 기생 요소의 수직 방향 어레이 팩터로서,
    Figure 112019109509121-pat00086

    hm : m번째 기생 요소의 접지면에서의 높이
    θ : 전체 방사 패턴의 방위각
    hr : 해당 기생 요소와 가상의 기생 요소 사이의 위상 차이
    Figure 112019109509121-pat00087
    : n번째 기생 요소의 수평 방향 어레이 팩터
    Figure 112019109509121-pat00088
    n : 방사체와 n번째 기생 요소의 최대 전류의 크기 비
    Figure 112019109509121-pat00089
    : 방사체와 n번째 기생 요소 사이의 위상 차이
    Figure 112019109509121-pat00090
    : 전체 방사 패턴의 위상차로서,
    Figure 112019109509121-pat00091

  15. 하나 이상의 프로세서들;
    메모리; 및
    하나 이상의 프로그램들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 프로그램들은 상기 메모리에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되며,
    근역장(Near Field) 내 방사체와 기생 요소를 포함하는 안테나의 방사 패턴을 분석하기 위한 장치로서,
    상기 하나 이상의 프로그램들은,
    상기 방사체에 급전 신호를 인가하기 위한 명령;
    상기 방사체에서 상기 기생 요소 간 커플링(Coupling)을 포함하는 제1 전류를 추출하기 위한 명령;
    상기 기생 요소에서 상기 방사체 간 커플링을 포함하는 제2 전류를 추출하기 위한 명령;
    상기 제1 전류를 상기 방사체에 인가하고, 상기 제2 전류를 상기 기생 요소에 인가하기 위한 명령; 및
    상기 기생 요소를 상기 방사체와는 다른 별도의 방사체로 해석하여 상기 안테나의 방사 패턴을 분석하기 위한 명령을 포함하는, 안테나의 방사 패턴 분석 장치.
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