KR102468462B1 - Unit cell of flexible and thin metamaterial absorber and metamaterial absorber including the same - Google Patents

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KR102468462B1 KR1020210113792A KR20210113792A KR102468462B1 KR 102468462 B1 KR102468462 B1 KR 102468462B1 KR 1020210113792 A KR1020210113792 A KR 1020210113792A KR 20210113792 A KR20210113792 A KR 20210113792A KR 102468462 B1 KR102468462 B1 KR 102468462B1
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이영백
정해옥
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한양대학교 산학협력단
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    • H01Q15/0086Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials

Abstract

A unit cell of a metamaterial absorber comprises: an intermediate layer having a predetermined dielectric constant and having a square shape; a first metal layer disposed on one surface of the intermediate layer and including a conductor pattern composed of a combination of a plurality of square sub-conductor patterns, a plurality of U-shaped sub-conductor patterns, and a plurality of connection sub-conductor patterns; and a second metal layer disposed on the other side of the intermediate layer. Between the adjacent square sub-conductor patterns, the U-shaped sub-conductor pattern is spaced apart from the square sub-conductor patterns by a predetermined distance. The U-shaped sub-conductor pattern includes two straight lines extending parallel to each other and a curved line connecting one ends of the two straight lines to each other. The other end of the straight line is connected to the square sub-conductor pattern by the connection sub-conductor pattern. The curved line of the U-shaped sub-conductor pattern is disposed toward an inside of the first metal layer. A curved line of any one among the plurality of U-shaped sub-conductor patterns is disposed to face a curved line of the other one among the plurality of U-shaped sub-conductor patterns at a predetermined interval. The unit cell of a metamaterial absorber maintains constant electromagnetic wave absorption even when an incident angle of incident electromagnetic wave is changed.

Description

유연하고 얇은 메타물질 흡수체의 단위셀 및 이를 포함하는 메타물질 흡수체 {UNIT CELL OF FLEXIBLE AND THIN METAMATERIAL ABSORBER AND METAMATERIAL ABSORBER INCLUDING THE SAME}Unit cell of flexible and thin metamaterial absorber and metamaterial absorber including the same

본 발명은 메타물질 흡수체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 전자기파 흡수율을 일정하게 유지하며, 유연하고 얇은 특성을 가지는 메타물질 흡수체의 단위셀 및 이를 포함하는 메타물질 흡수체에 관한 것이다.The present invention relates to a metamaterial absorber, and more particularly, to a unit cell of a metamaterial absorber that maintains a constant electromagnetic wave absorptivity even when the incident angle of an incident electromagnetic wave is changed, and has a flexible and thin characteristic, and a metamaterial absorber including the same. it's about

기존의 전자기파 흡수체는 표면에 입사되는 전자기파를 흡수하여 열로 소모함으로써 반사되거나 투과되는 전자기파를 크게 감소시키는 장치로, 전자기파 차단 등의 용도로 사용되고 있다. 일반적으로 전자기파 흡수체는 주로 페라이트 물질과 같은 혼합 물질을 기반으로 하였으나, 이러한 전자기파 흡수체는 부피가 크고, 무거우며, 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 최근, 메타물질을 이용한 전자기파 흡수체가 제안되었다. Conventional electromagnetic wave absorbers are devices that greatly reduce reflected or transmitted electromagnetic waves by absorbing electromagnetic waves incident on the surface and consuming them as heat, and are used for purposes such as blocking electromagnetic waves. In general, electromagnetic wave absorbers are mainly based on mixed materials such as ferrite materials, but these electromagnetic wave absorbers have disadvantages in that they are bulky, heavy, and expensive. Therefore, recently, an electromagnetic wave absorber using a metamaterial has been proposed.

메타물질은 자연에서 발견되지 않는 특성을 가지도록 전기적 요소와 자기적 요소를 모두 포함하여 인공적으로 설계한 소재로서, 전자기파 흡수에 용이한 특성을 가진다. 즉, 메타물질 흡수체는 높은 전자기파 흡수율을 가지는 메타물질을 이용하여 전자기파 흡수체를 구현한 것이다.Metamaterials are artificially designed materials that include both electric and magnetic elements to have properties not found in nature, and have properties that facilitate electromagnetic wave absorption. That is, the metamaterial absorber is implemented by using a metamaterial having a high electromagnetic wave absorption rate.

그러나, 종래의 메타물질 흡수체는 수직으로 입사된 전자기파에 대해서는 높은 흡수율을 가지는 반면, 다른 각도로 입사된 전자기파에 대해서는 흡수율이 저하되고, 전자기파가 큰 경사 각도로 입사되는 경우 흡수율이 감소하는 문제가 있다. However, the conventional metamaterial absorber has a high absorptance for electromagnetic waves incident vertically, while the absorptivity decreases for electromagnetic waves incident at different angles, and when the electromagnetic waves are incident at a large inclination angle, the absorptivity decreases. .

또한, 종래의 메타물질 흡수체는 유연하지 않고, 두께가 크며, 제조 비용이 상대적으로 높다는 한계가 있다.In addition, conventional metamaterial absorbers have limitations in that they are not flexible, have a large thickness, and have relatively high manufacturing costs.

본 발명의 목적은 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 전자기파 흡수율을 일정하게 유지하는 메타물질 흡수체의 단위셀 및 이를 포함하는 메타물질 흡수체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a unit cell of a metamaterial absorber and a metamaterial absorber including the same, which maintains a constant electromagnetic wave absorptivity even when the incident angle of the incident electromagnetic wave is changed.

본 발명의 다른 목적은 유연하고, 얇으며, 제조 비용이 상대적으로 낮은 은 메타물질 흡수체의 단위셀 및 이를 포함하는 메타물질 흡수체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a unit cell of a silver metamaterial absorber that is flexible, thin, and has a relatively low manufacturing cost, and a metamaterial absorber including the unit cell.

다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀은 소정의 유전율을 가지고, 정사각형 형상을 가지는 중간층, 상기 중간층의 일면에 배치되고, 복수의 정사각형 서브-도체패턴, 복수의 U자형 서브-도체패턴, 및 복수의 연결 서브-도체패턴의 조합으로 구성되는 도체패턴을 포함하는 제1 금속층, 및 상기 중간층의 타면에 배치되는 제2 금속층을 포함할 수 있다. 이웃하는 상기 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 U자형 서브-도체패턴이 상기 정사각형 서브-도체패턴과 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 상기 U자형 서브-도체패턴은 서로 평행하게 연장되는 두 개의 직선부와, 두 개의 상기 직선부의 일 단을 서로 연결하는 곡선부를 포함할 수 있다. 상기 직선부의 타 단은 상기 연결 서브-도체패턴에 의해 상기 정사각형 서브-도체패턴과 연결될 수 있다. 상기 U자형 서브-도체패턴의 상기 곡선부는 상기 제1 금속층의 내측을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 하나의 상기 곡선부는 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 다른 하나의 상기 곡선부와 소정 간격 이격되어 마주하도록 배치될 수 있다. 적어도 상기 정사각형 서브-도체패턴과 상기 U자형 서브-도체패턴 사이, 상기 U자형 서브-도체패턴에 포함되는 두 개의 상기 직선부 사이, 상기 서로 마주하도록 배치되는 상기 곡선부 사이에는 상기 중간층이 노출될 수 있다.The unit cell of the metamaterial absorber according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above is an intermediate layer having a predetermined dielectric constant and having a square shape, disposed on one side of the intermediate layer, a plurality of square sub-conductor patterns, A first metal layer including a conductor pattern composed of a combination of a plurality of U-shaped sub-conductor patterns and a plurality of connection sub-conductor patterns, and a second metal layer disposed on the other surface of the intermediate layer. The U-shaped sub-conductor patterns may be spaced apart from the square sub-conductor patterns by a predetermined distance between the adjacent square sub-conductor patterns. The U-shaped sub-conductor pattern may include two straight lines extending parallel to each other and a curved part connecting one end of the two straight lines to each other. The other end of the straight line portion may be connected to the square sub-conductor pattern by the connecting sub-conductor pattern. The curved portion of the U-shaped sub-conductor pattern may be disposed toward the inside of the first metal layer. The curved part of any one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns may be arranged to face the curved part of any other one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns at a predetermined interval. The intermediate layer may be exposed at least between the square sub-conductor pattern and the U-shaped sub-conductor pattern, between the two straight portions included in the U-shaped sub-conductor pattern, and between the curved portions disposed to face each other. can

일 실시예에 있어서, 상기 도체 패턴은 제1 내지 제4 정사각형 서브-도체패턴, 제1 내지 제4 U자형 서브-도체패턴, 및 제1 내지 제8 연결 서브-도체패턴의 조합으로 구성될 수 있다. 수평방향으로 이웃한 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 곡선부가 하방을 향하는 상기 제1 U자형 서브-도체패턴이 배치될 수 있다. 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제1 U자형 서브-도체패턴은 상기 제1 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다. 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제1 U자형 서브-도체패턴은 상기 제2 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다.In an embodiment, the conductor pattern may include a combination of first to fourth square sub-conductor patterns, first to fourth U-shaped sub-conductor patterns, and first to eighth connection sub-conductor patterns. have. The first U-shaped sub-conductor pattern may be disposed between the first square sub-conductor pattern and the second square sub-conductor pattern adjacent to each other in a horizontal direction, with a curved portion pointing downward. The first square sub-conductor pattern and the first U-shaped sub-conductor pattern may be connected through the first connection sub-conductor pattern. The second square sub-conductor pattern and the first U-shaped sub-conductor pattern may be connected through the second connection sub-conductor pattern.

일 실시예에 있어서, 수직방향으로 이웃한 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 곡선부가 좌방을 향하는 상기 제2 U자형 서브-도체패턴이 배치될 수 있다. 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제2 U자형 서브-도체패턴은 상기 제3 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다. 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제2 U자형 서브-도체패턴은 상기 제4 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다.In one embodiment, the second U-shaped sub-conductor pattern with a curved portion directed to the left may be disposed between the second square sub-conductor pattern and the third square sub-conductor pattern adjacent to each other in a vertical direction. The second square sub-conductor pattern and the second U-shaped sub-conductor pattern may be connected through the third connection sub-conductor pattern. The third square sub-conductor pattern and the second U-shaped sub-conductor pattern may be connected through the fourth connection sub-conductor pattern.

일 실시예에 있어서, 수평방향으로 이웃한 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 곡선부가 상방을 향하는 상기 제3 U자형 서브-도체패턴이 배치될 수 있다. 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제3 U자형 서브-도체패턴은 상기 제5 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다. 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제3 U자형 서브-도체패턴은 상기 제6 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다.In one embodiment, the third U-shaped sub-conductor pattern with a curved portion facing upward may be disposed between the third square sub-conductor pattern and the fourth square sub-conductor pattern adjacent in a horizontal direction. The third square sub-conductor pattern and the third U-shaped sub-conductor pattern may be connected through the fifth connection sub-conductor pattern. The fourth square sub-conductor pattern and the third U-shaped sub-conductor pattern may be connected through the sixth connection sub-conductor pattern.

일 실시예에 있어서, 수직방향으로 이웃한 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 곡선부가 우방을 향하는 상기 제4 U자형 서브-도체패턴이 배치될 수 있다. 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제4 U자형 서브-도체패턴은 상기 제7 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다. 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제4 U자형 서브-도체패턴은 상기 제8 연결 서브-도체패턴으로 연결될 수 있다.In one embodiment, the fourth U-shaped sub-conductor pattern with a curved portion directed to the right may be disposed between the fourth square sub-conductor pattern and the first square sub-conductor pattern adjacent to each other in a vertical direction. The fourth square sub-conductor pattern and the fourth U-shaped sub-conductor pattern may be connected through the seventh connection sub-conductor pattern. The first square sub-conductor pattern and the fourth U-shaped sub-conductor pattern may be connected by the eighth connection sub-conductor pattern.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 금속층은 상기 도체패턴을 수평방향으로 2등분하는 제1 중간라인을 기준으로 좌우대칭이고, 상기 도체패턴을 수직방향으로 2등분하는 제2 중간라인을 기준으로 상하대칭일 수 있다.In one embodiment, the first metal layer is left-right symmetric with respect to a first intermediate line dividing the conductor pattern into two in a horizontal direction, and vertically symmetrical with respect to a second intermediate line dividing the conductor pattern into two equal parts in a vertical direction. can be symmetrical.

일 실시예에 있어서, 상기 중간층은 폴리이미드(Polyimide)로 구성될 수 있다.In one embodiment, the intermediate layer may be composed of polyimide.

일 실시예에 있어서, 상기 중간층의 한 변의 길이가 5.4mm 내지 6.6mm일 수 있다.In one embodiment, the length of one side of the intermediate layer may be 5.4mm to 6.6mm.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 각각은 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이가 1.50mm 내지 1.80mm이고, 상기 중간층의 두께는 0.34mm 내지 0.40mm일 수 있다.In one embodiment, each of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns may have a length of 1.50 mm to 1.80 mm from the other end of the straight portion to the curved portion, and a thickness of the intermediate layer of 0.34 mm to 0.40 mm. have.

일 실시예에 있어서, 상기 중간층의 한 변의 길이가 3.6mm 내지 4.4mm일 수 있다.In one embodiment, the length of one side of the intermediate layer may be 3.6 mm to 4.4 mm.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 각각은 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이가 0.63mm 내지 0.77mm이고, 상기 중간층의 두께는 0.18mm 내지 0.22mm일 수 있다.In one embodiment, each of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns may have a length of 0.63 mm to 0.77 mm from the other end of the straight portion to the curved portion, and a thickness of the intermediate layer of 0.18 mm to 0.22 mm. have.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 메타물질 흡수체는 정사각형 형상을 가지는 복수의 단위셀을 포함할 수 있다. 상기 복수의 단위셀은 동일 평면상에 배열되어 평판 구조를 형성할 수 있다. 상기 복수의 단위셀 각각은 소정의 유전율을 가지고, 정사각형 형상을 가지는 중간층, 상기 중간층의 일면에 배치되고, 복수의 정사각형 서브-도체패턴, 복수의 U자형 서브-도체패턴, 및 복수의 연결 서브-도체패턴의 조합으로 구성되는 도체패턴을 포함하는 제1 금속층, 및 상기 중간층의 타면에 배치되는 제2 금속층을 포함할 수 있다. 이웃하는 상기 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 U자형 서브-도체패턴이 상기 정사각형 서브-도체패턴과 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 상기 U자형 서브-도체패턴은 서로 평행하게 연장되는 두 개의 직선부와, 두 개의 상기 직선부의 일 단을 서로 연결하는 곡선부를 포함할 수 있다. 상기 직선부의 타 단은 상기 연결 서브-도체패턴에 의해 상기 정사각형 서브-도체패턴과 연결될 수 있다. 상기 U자형 서브-도체패턴의 상기 곡선부는 상기 제1 금속층의 내측을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 하나의 상기 곡선부는 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 다른 하나의 상기 곡선부와 소정 간격 이격되어 마주하도록 배치될 수 있다. 적어도 상기 정사각형 서브-도체패턴과 상기 U자형 서브-도체패턴 사이, 상기 U자형 서브-도체패턴에 포함되는 두 개의 상기 직선부 사이, 상기 서로 마주하도록 배치되는 상기 곡선부 사이에는 상기 중간층이 노출될 수 있다.A metamaterial absorber according to an embodiment for realizing the above object of the present invention may include a plurality of unit cells having a square shape. The plurality of unit cells may be arranged on the same plane to form a flat plate structure. Each of the plurality of unit cells has a predetermined permittivity and an intermediate layer having a square shape, disposed on one surface of the intermediate layer, a plurality of square sub-conductor patterns, a plurality of U-shaped sub-conductor patterns, and a plurality of connection sub-conductor patterns. It may include a first metal layer including a conductor pattern composed of a combination of conductor patterns, and a second metal layer disposed on the other surface of the intermediate layer. The U-shaped sub-conductor patterns may be spaced apart from the square sub-conductor patterns by a predetermined distance between the adjacent square sub-conductor patterns. The U-shaped sub-conductor pattern may include two straight lines extending parallel to each other and a curved part connecting one end of the two straight lines to each other. The other end of the straight line portion may be connected to the square sub-conductor pattern by the connection sub-conductor pattern. The curved portion of the U-shaped sub-conductor pattern may be disposed toward the inside of the first metal layer. The curved part of any one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns may be arranged to face the curved part of any other one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns at a predetermined interval. The intermediate layer may be exposed at least between the square sub-conductor pattern and the U-shaped sub-conductor pattern, between the two straight portions included in the U-shaped sub-conductor pattern, and between the curved portions disposed to face each other. can

본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀 및 메타물질 흡수체는 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 전자기파 흡수율을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀 및 메타물질 흡수체는 유연하고, 얇으며, 제조 비용이 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, 메타물질 흡수체의 단위셀 및 메타물질 흡수체는 전자기파 흡수 효율을 극대화할 수 있다.The unit cell of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber according to the present invention can maintain constant electromagnetic wave absorptivity even when the incident angle of the incident electromagnetic wave is changed. In addition, the unit cell and metamaterial absorber of the metamaterial absorber according to the present invention may be flexible, thin, and have relatively low manufacturing cost. Therefore, the unit cell of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber can maximize electromagnetic wave absorption efficiency.

예를 들어, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀 및 메타물질 흡수체가 5.8 GHz 대역의 High-pass등 자동 요금 징수 시스템에 사용되는 경우, 자동 요금 징수 시스템 주변의 건물 천장, 기둥 등에서 반사되는 다중 신호로 인한 정보통신기기의 성능 저하 및 오작동이 최소화되므로, 자동 요금 징수 시스템의 원활한 통행성을 확보할 수 있다.For example, when the unit cell and metamaterial absorber of the metamaterial absorber according to the present invention are used in an automatic toll collection system such as a high-pass in a 5.8 GHz band, multiple reflections from ceilings, pillars, etc. of buildings around the automatic toll collection system Since performance degradation and malfunction of information communication devices due to signals are minimized, smooth passage of the automatic toll collection system can be secured.

예를 들어, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀 및 메타물질 흡수체가 10 GHz 대역의 해군 함정에 사용되는 경우, 해군 함정 주변의 마스트 또는 교각에 의한 반사파로 인한 레이더의 허위 표적이 저감되므로, 해군 함정의 레이더 성능이 향상될 수 있다.For example, when the unit cell and metamaterial absorber of the metamaterial absorber according to the present invention are used in a naval vessel in the 10 GHz band, the false target of the radar due to the reflected wave by the mast or pier around the naval vessel is reduced, Radar performance of naval ships could be improved.

다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and may be variously extended within a range that does not deviate from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 메타물질 흡수체의 단위셀의 정면도이다.
도 2는 도 1의 메타물질 흡수체의 단위셀의 단면도이다.
도 3은 도 1의 메타물질 흡수체의 단위셀의 사시도이다.
도 4는 도 3의 사시도에서 제1 금속층을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 사시도에서 중간층을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3의 사시도에서 제2 금속층을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 메타물질 흡수체의 단위셀들이 동일 평면상에 배열된 메타물질 흡수체의 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 메타물질 흡수체가 전자기파를 흡수하는 동작을 나타내는 순서도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 5.8GHz 대역용 메타물질 흡수체의 단위셀을 나타내는 사시도이다.
도 9b는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀의 제1 금속층 패턴 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9c는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀의 중간층의 두께 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9d는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀에 TE 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 9e는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀에 TM 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 10GHz 대역용 메타물질 흡수체의 단위셀을 나타내는 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀의 제1 금속층 패턴 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10c는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀의 중간층의 두께 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10d는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀에 TE 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 10e는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀에 TM 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이다.
1 is a front view of a unit cell of a metamaterial absorber of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 1;
3 is a perspective view of a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing the first metal layer separated from the perspective view of FIG. 3 .
FIG. 5 is a view showing an intermediate layer separated from the perspective view of FIG. 3 .
FIG. 6 is a view showing the second metal layer separated from the perspective view of FIG. 3 .
7 is a view showing an example of a metamaterial absorber in which unit cells of the metamaterial absorber of FIG. 1 are arranged on the same plane.
8 is a flowchart illustrating an operation of absorbing electromagnetic waves by the metamaterial absorber of FIG. 7 .
9a is a perspective view showing a unit cell of a metamaterial absorber for a 5.8 GHz band according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9B is a graph showing a change in electromagnetic wave absorption according to a change in a first metal layer pattern of a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 9A.
FIG. 9C is a graph showing a change in electromagnetic wave absorbance according to a change in thickness of an intermediate layer of a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 9A.
FIG. 9D is a graph showing an electromagnetic wave absorbance according to an incident angle when an electromagnetic wave polarized in a TE mode is incident on a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 9A.
FIG. 9E is a graph showing an electromagnetic wave absorbance according to an incident angle when an electromagnetic wave polarized in a TM mode is incident on a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 9A.
10A is a perspective view showing a unit cell of a metamaterial absorber for a 10 GHz band according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10B is a graph showing a change in electromagnetic wave absorption according to a change in a first metal layer pattern of a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 10A.
FIG. 10C is a graph showing a change in electromagnetic wave absorption according to a change in thickness of an intermediate layer of a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 10A.
FIG. 10D is a graph showing an electromagnetic wave absorptivity according to an incident angle when an electromagnetic wave polarized in a TE mode is incident on a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 10A.
FIG. 10E is a graph showing an electromagnetic wave absorption rate according to an incident angle when an electromagnetic wave polarized in a TM mode is incident on a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 10A.

이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of this document will be described with reference to the accompanying drawings.

실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutes of the embodiments.

하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of various embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the invention, the detailed description will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 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.In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in various embodiments, and may vary according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B" or "at least one of A and/or B" may include all possible combinations of the items listed together.

"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," may modify the corresponding components regardless of order or importance, and are used to distinguish one component from another. It is used only and does not limit the corresponding components.

어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.When a (e.g., first) element is referred to as being "(functionally or communicatively) coupled to" or "connected to" another (e.g., second) element, that element refers to the other (e.g., second) element. It may be directly connected to the component or connected through another component (eg, a third component).

본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.In this specification, "configured to (or configured to)" means "suitable for," "having the ability to," "changed to" depending on the situation, for example, hardware or software ," can be used interchangeably with "made to," "capable of," or "designed to."

어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.In some contexts, the expression "device configured to" can mean that the device is "capable of" in conjunction with other devices or components.

예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.For example, the phrase "a processor configured (or configured) to perform A, B, and C" may include a dedicated processor (eg, embedded processor) to perform the operation, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may mean a general-purpose processor (eg, CPU or application processor) capable of performing corresponding operations.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'.

즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.That is, unless otherwise stated or clear from the context, the expression 'x employs a or b' means any one of the natural inclusive permutations.

이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as '..unit' and '..group' used below refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 메타물질 흡수체의 단위셀(10)의 정면도이고, 도 2는 도 1의 메타물질 흡수체의 단위셀(10)의 단면도이며, 도 3은 도 1의 메타물질 흡수체의 단위셀(10)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 사시도에서 제1 금속층(200)을 분리하여 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3의 사시도에서 중간층(100)을 분리하여 나타낸 도면이고, 도 6은 도 3의 사시도에서 제2 금속층(300)을 분리하여 나타낸 도면이다.1 is a front view of a unit cell 10 of the metamaterial absorber of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the unit cell 10 of the metamaterial absorber of FIG. 1, and FIG. 3 is a unit cell of the metamaterial absorber of FIG. 1 It is a perspective view of (10), FIG. 4 is a view showing the first metal layer 200 separated from the perspective view of FIG. 3, FIG. 5 is a view showing the intermediate layer 100 separated from the perspective view of FIG. 3, FIG. In the perspective view of FIG. 3 , the second metal layer 300 is separated and shown.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10)은 중간층(100), 제1 금속층(200), 및 제2 금속층(300)을 포함할 수 있다. 제1 금속층(200)은 중간층(100)의 일면에 배치되고, 제2 금속층(300)은 중간층(100)의 타면에 배치될 수 있다.1 to 3, the unit cell 10 of the metamaterial absorber according to the present invention may include an intermediate layer 100, a first metal layer 200, and a second metal layer 300. The first metal layer 200 may be disposed on one surface of the intermediate layer 100 and the second metal layer 300 may be disposed on the other surface of the intermediate layer 100 .

구체적으로, 메타물질 흡수체의 단위셀(10)은 소정의 유전율을 가지는 중간층(100), 복수의 서브-도체패턴들의 조합으로 구성되는 도체패턴을 포함하는 제1 금속층(200), 및 제2 금속층(300)을 포함할 수 있다. 중간층(100), 제1 금속층(200), 및 제2 금속층(300) 각각은 정사각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 금속층(300)은 중간층(100)과 같은 크기의 정사각형일 수 있고, 제1 금속층(200)은 중간층(100)보다 작은 크기의 정사각형일 수 있다.Specifically, the unit cell 10 of the metamaterial absorber includes an intermediate layer 100 having a predetermined permittivity, a first metal layer 200 including a conductor pattern composed of a combination of a plurality of sub-conductor patterns, and a second metal layer. (300). Each of the intermediate layer 100 , the first metal layer 200 , and the second metal layer 300 may have a square shape. For example, the second metal layer 300 may be a square having the same size as the intermediate layer 100 , and the first metal layer 200 may have a square having a smaller size than the intermediate layer 100 .

제1 금속층(200)은 복수의 정사각형 서브-도체패턴(210), 복수의 U자형 서브-도체패턴(220), 및 복수의 연결 서브-도체패턴(230)의 조합으로 구성되는 도체패턴을 포함할 수 있다. 이웃하는 상기 정사각형 서브-도체패턴(210) 사이에는 상기 U자형 서브-도체패턴(220)이 상기 정사각형 서브-도체패턴(210)과 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 상기 정사각형 서브-도체패턴(210)은 상기 연결 서브-도체패턴(230)에 의해 상기 정사각형 서브-도체패턴(210)과 연결될 수 있다.The first metal layer 200 includes a conductor pattern composed of a combination of a plurality of square sub-conductor patterns 210, a plurality of U-shaped sub-conductor patterns 220, and a plurality of connection sub-conductor patterns 230. can do. Between the adjacent square sub-conductor patterns 210 , the U-shaped sub-conductor patterns 220 may be spaced apart from the square sub-conductor patterns 210 by a predetermined distance. The square sub-conductor pattern 210 may be connected to the square sub-conductor pattern 210 by the connection sub-conductor pattern 230 .

예를 들어, 상기 U자형 서브-도체패턴(220)은 서로 평행하게 연장되는 두 개의 직선부와, 두 개의 상기 직선부의 일 단을 서로 연결하는 곡선부를 포함할 수 있다. 상기 직선부의 타 단은 상기 연결 서브-도체패턴(230)에 의해 상기 정사각형 서브-도체패턴(210)과 연결될 수 있다. 상기 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 곡선부는 상기 제1 금속층(200)의 내측을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴(220) 가운데 어느 하나의 상기 곡선부는 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴(220) 가운데 어느 다른 하나의 상기 곡선부와 소정 간격 이격되어 마주하도록 배치될 수 있다.For example, the U-shaped sub-conductor pattern 220 may include two straight lines extending parallel to each other and a curved part connecting one end of the two straight lines to each other. The other end of the straight line portion may be connected to the square sub-conductor pattern 210 by the connection sub-conductor pattern 230 . The curved portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 may be disposed toward the inside of the first metal layer 200 . The curved part of any one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns 220 may be arranged to face the curved part of any other one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns 220 at a predetermined interval. .

도 1에서 보듯이, 적어도 상기 정사각형 서브-도체패턴(210)과 상기 U자형 서브-도체패턴(220) 사이, 상기 U자형 서브-도체패턴(220)에 포함되는 두 개의 상기 직선부 사이, 상기 서로 마주하도록 배치되는 상기 곡선부 사이에는 상기 중간층(100)이 노출될 수 있다.As shown in FIG. 1, at least between the square sub-conductor pattern 210 and the U-shaped sub-conductor pattern 220, between the two straight lines included in the U-shaped sub-conductor pattern 220, the The intermediate layer 100 may be exposed between the curved portions disposed to face each other.

도 3에서 보듯이, 제1 금속층(200), 중간층(100), 및 제2 금속층(300)은 순차적으로 적층되어 하나의 메타물질 흡수체의 단위셀을 구성할 수 있다. 여기서, Z(K)는 전자기파의 진행 방향을 나타내고, Y(E)는 전기장 방향을 나타내며, X(H)는 자기장 방향을 나타낼 수 있다. 전기장의 방향은 메타물질 흡수체의 단위셀(10)의 세로 방향과 평행할 수 있고, 자기장의 방향은 메타물질 흡수체의 단위셀(10)의 가로 방향과 평행할 수 있고, 입사하는 전자기파의 방향은 메타물질 흡수체의 단위셀(10)의 일면과 수직일 수 있다.As shown in FIG. 3, the first metal layer 200, the intermediate layer 100, and the second metal layer 300 may be sequentially stacked to form a unit cell of a metamaterial absorber. Here, Z(K) may represent a traveling direction of electromagnetic waves, Y(E) may represent an electric field direction, and X(H) may represent a magnetic field direction. The direction of the electric field may be parallel to the longitudinal direction of the unit cell 10 of the metamaterial absorber, the direction of the magnetic field may be parallel to the transverse direction of the unit cell 10 of the metamaterial absorber, and the direction of the incident electromagnetic wave may be It may be perpendicular to one side of the unit cell 10 of the metamaterial absorber.

한편, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10)은 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 전자기파 흡수율을 일정하게 유지하도록 최적화된 도체패턴을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10)은 유연하고, 얇은 특성을 가지도록 최적의 소재 및 최적의 두께로 형성되는 중간층(100)을 포함할 수 있다. 이하, 도 4 내지 6을 참조하여 제1 금속층(200), 중간층(100), 및 제2 금속층(300)에 대해 구체적으로 설명한다.On the other hand, the unit cell 10 of the metamaterial absorber according to the present invention may include a conductor pattern optimized to keep the electromagnetic wave absorptivity constant even when the incident angle of the incident electromagnetic wave is changed. In addition, the unit cell 10 of the metamaterial absorber according to the present invention may include an intermediate layer 100 formed of an optimal material and an optimal thickness to have a flexible and thin characteristic. Hereinafter, the first metal layer 200, the intermediate layer 100, and the second metal layer 300 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6 .

도 4를 참조하면, 제1 금속층(200)은 전류가 흐를 수 있는 도체로 구성될 수 있다. 제1 금속층(200)은 전도성을 가지는 금속으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속층(200)은 전도성이

Figure 112021099236657-pat00001
S/m이고, 두께(TC1)가 0.035mm인 구리로 구성될 수 있으나, 본 발명의 제1 금속층(200)의 소재 및 두께는 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 4 , the first metal layer 200 may be formed of a conductor through which current may flow. The first metal layer 200 may be made of a conductive metal. For example, the first metal layer 200 is conductive.
Figure 112021099236657-pat00001
S/m, and may be made of copper having a thickness TC1 of 0.035 mm, but the material and thickness of the first metal layer 200 of the present invention are not limited thereto.

제1 금속층(200)은 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 전자기파 흡수율을 일정하게 유지하도록 최적화된 도체패턴을 포함할 수 있다. 상기 도체패턴은 복수의 정사각형 서브-도체패턴(210), 복수의 U자형 서브-도체패턴(220), 및 복수의 연결 서브-도체패턴(230)의 조합으로 구성될 수 있다. 여기서, 이웃하는 상기 정사각형 서브-도체패턴(210) 사이에는 상기 U자형 서브-도체패턴(220)이 배치되고, 상기 정사각형 서브-도체패턴(210)과 상기 U자형 서브-도체패턴(220)은 상기 연결 서브-도체패턴(230)으로 연결될 수 있다.The first metal layer 200 may include a conductor pattern optimized to maintain a constant electromagnetic wave absorbance even when the incident angle of the incident electromagnetic wave is changed. The conductor pattern may be composed of a combination of a plurality of square sub-conductor patterns 210, a plurality of U-shaped sub-conductor patterns 220, and a plurality of connection sub-conductor patterns 230. Here, the U-shaped sub-conductor pattern 220 is disposed between the adjacent square sub-conductor patterns 210, and the square sub-conductor pattern 210 and the U-shaped sub-conductor pattern 220 are It may be connected to the connection sub-conductor pattern 230 .

구체적으로, 도 4에서 보듯이, 상기 도체 패턴은 제1 내지 제4 정사각형 서브-도체패턴(210a, 210b, 210c, 210d), 제1 내지 제4 U자형 서브-도체패턴(220a, 220b, 220c, 220d), 및 제1 내지 제8 연결 서브-도체패턴(230a, 230b, 230c, 230d, 230e, 230f, 230g, 230h)의 조합으로 구성될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 4, the conductor patterns include first to fourth square sub-conductor patterns 210a, 210b, 210c, and 210d, and first to fourth U-shaped sub-conductor patterns 220a, 220b, and 220c. , 220d), and the first to eighth connection sub-conductor patterns 230a, 230b, 230c, 230d, 230e, 230f, 230g, and 230h.

예를 들어, 수평방향으로 이웃한 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴(210a) 및 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴(210b) 사이에는 곡선부가 하방을 향하는 상기 제1 U자형 서브-도체패턴(220a)이 배치될 수 있다. 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴(210a)과 상기 제1 U자형 서브-도체패턴(220a)은 상기 제1 연결 서브-도체패턴(230a)으로 연결될 수 있다. 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴(210b)과 상기 제1 U자형 서브-도체패턴(220a)은 상기 제2 연결 서브-도체패턴(230b)으로 연결될 수 있다.For example, between the first square sub-conductor pattern 210a and the second square sub-conductor pattern 210b adjacent in the horizontal direction, the first U-shaped sub-conductor pattern 220a has a curved portion pointing downward. ) can be placed. The first square sub-conductor pattern 210a and the first U-shaped sub-conductor pattern 220a may be connected through the first connection sub-conductor pattern 230a. The second square sub-conductor pattern 210b and the first U-shaped sub-conductor pattern 220a may be connected through the second connection sub-conductor pattern 230b.

예를 들어, 수직방향으로 이웃한 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴(210b) 및 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴(210c) 사이에는 곡선부가 좌방을 향하는 상기 제2 U자형 서브-도체패턴(220b)이 배치될 수 있다. 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴(210b)과 상기 제2 U자형 서브-도체패턴(220b)은 상기 제3 연결 서브-도체패턴(230c)으로 연결될 수 있다. 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴(210c)과 상기 제2 U자형 서브-도체패턴(220b)은 상기 제4 연결 서브-도체패턴(230d)으로 연결될 수 있다.For example, between the second square sub-conductor pattern 210b and the third square sub-conductor pattern 210c adjacent to each other in the vertical direction, a curved portion is directed to the left, the second U-shaped sub-conductor pattern 220b ) can be placed. The second square sub-conductor pattern 210b and the second U-shaped sub-conductor pattern 220b may be connected through the third connection sub-conductor pattern 230c. The third square sub-conductor pattern 210c and the second U-shaped sub-conductor pattern 220b may be connected through the fourth connection sub-conductor pattern 230d.

예를 들어, 수평방향으로 이웃한 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴(210c) 및 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴(210d) 사이에는 곡선부가 상방을 향하는 상기 제3 U자형 서브-도체패턴(220c)이 배치될 수 있다. 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴(210c)과 상기 제3 U자형 서브-도체패턴(220c)은 상기 제5 연결 서브-도체패턴(230e)으로 연결될 수 있다. 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴(210d)과 상기 제3 U자형 서브-도체패턴(220c)은 상기 제6 연결 서브-도체패턴(230f)으로 연결될 수 있다.For example, between the third square sub-conductor pattern 210c and the fourth square sub-conductor pattern 210d adjacent to each other in the horizontal direction, a curved portion of the third U-shaped sub-conductor pattern 220c faces upward. ) can be placed. The third square sub-conductor pattern 210c and the third U-shaped sub-conductor pattern 220c may be connected through the fifth connection sub-conductor pattern 230e. The fourth square sub-conductor pattern 210d and the third U-shaped sub-conductor pattern 220c may be connected through the sixth connection sub-conductor pattern 230f.

예를 들어, 수직방향으로 이웃한 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴(210d) 및 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴(210a) 사이에는 곡선부가 우방을 향하는 상기 제4 U자형 서브-도체패턴(220d)이 배치될 수 있다. 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴(210d)과 상기 제4 U자형 서브-도체패턴(220d)은 상기 제7 연결 서브-도체패턴(230g)으로 연결될 수 있다. 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴(210a)과 상기 제4 U자형 서브-도체패턴(220d)은 상기 제8 연결 서브-도체패턴(230h)으로 연결될 수 있다.For example, between the fourth square sub-conductor pattern 210d and the first square sub-conductor pattern 210a adjacent to each other in the vertical direction, the fourth U-shaped sub-conductor pattern 220d has a curved portion pointing to the right. ) can be placed. The fourth square sub-conductor pattern 210d and the fourth U-shaped sub-conductor pattern 220d may be connected through the seventh connection sub-conductor pattern 230g. The first square sub-conductor pattern 210a and the fourth U-shaped sub-conductor pattern 220d may be connected through the eighth connection sub-conductor pattern 230h.

일 실시예에서, 상기 도체패턴을 구성하는 복수의 정사각형 서브-도체패턴(210a, 210b, 210c, 210d)의 크기 및 형태는 서로 동일할 수 있다. 상기 도체패턴을 구성하는 복수의 U자형 서브-도체패턴(220a, 220b, 220c, 220d)의 크기 및 형태는 서로 동일할 수 있다. 상기 도체패턴을 구성하는 복수의 연결 서브-도체패턴(230a, 230b, 230c, 230d, 230e, 230f, 230g, 230h)의 크기 및 형태는 서로 동일할 수 있다. 이와 같은 특성에 따라, 제1 금속층(200)은 대칭성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 금속층(200)은 상기 도체패턴을 수평방향으로 2등분하는 제1 중간라인을 기준으로 좌우대칭일 수 있다. 예를 들어, 제1 금속층(200)은 상기 도체패턴을 수직방향으로 2등분하는 제2 중간라인을 기준으로 상하대칭일 수 있다.In one embodiment, the size and shape of the plurality of square sub-conductor patterns 210a, 210b, 210c, and 210d constituting the conductor pattern may be the same. The plurality of U-shaped sub-conductor patterns 220a, 220b, 220c, and 220d constituting the conductor pattern may have the same size and shape. The plurality of connection sub-conductor patterns 230a, 230b, 230c, 230d, 230e, 230f, 230g, and 230h constituting the conductor pattern may have the same size and shape. According to such characteristics, the first metal layer 200 may have symmetry. For example, the first metal layer 200 may be left-right symmetric with respect to a first intermediate line dividing the conductor pattern into two parts in the horizontal direction. For example, the first metal layer 200 may be vertically symmetric with respect to a second intermediate line dividing the conductor pattern into two equal parts in the vertical direction.

본 발명의 메타물질 흡수체의 단위셀(10)은 제1 금속층(200)에 포함된 각각의 서브-도체패턴들의 세부적인 길이를 변경함으로써 전자기파 흡수율이 최대화되는 최적의 도체패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 금속층(200)은 도체패턴의 한 변의 길이(I), 정사각형 서브-도체패턴(210)의 한 변의 길이(A), U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M), U자형 서브-도체패턴(220)의 폭(W), 및 U자형 서브-도체패턴(220)의 두 개의 직선부의 간격(G)이 변경됨으로써 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 전자기파 흡수율을 일정하게 유지하며 전자기파의 흡수율이 최대화되는 도체패턴을 포함할 수 있다.The unit cell 10 of the metamaterial absorber of the present invention can have an optimal conductor pattern that maximizes electromagnetic wave absorption by changing the detailed length of each sub-conductor pattern included in the first metal layer 200. For example, the first metal layer 200 is the length (I) of one side of the conductor pattern, the length (A) of one side of the square sub-conductor pattern 210, and the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220. The length (M) from the other end to the curved portion, the width (W) of the U-shaped sub-conductor pattern 220, and the interval (G) of two straight portions of the U-shaped sub-conductor pattern 220 are changed. Accordingly, even when the incident angle of the incident electromagnetic wave is changed, the electromagnetic wave absorptivity is kept constant and the electromagnetic wave absorptivity is maximized.

도 5를 참조하면, 중간층(100)은 소정의 유전율을 가지고, 정사각형 형상을 가지고, 탄력적인 소재로 구성될 수 있다. 여기서, 중간층(100)은 유도 자기장이 형성되는 영역일 수 있다. 중간층(100)은 전자기파를 충분히 흡수하기 위해 한 변의 길이(P), 두께(TP), 유전율, 및 투자율이 변경될 수 있다. 예를 들어, 중간층(100)은 폴리이미드(Polyimide)로 구성되고, 유전 상수(dielectric constant)가 3.5이며, 유전 손실 탄젠트(dielectric loss tangent)가 0.0027일 수 있으나, 본 발명의 중간층(100)의 소재 및 특성은 이에 한정되지 않는다. Referring to FIG. 5 , the intermediate layer 100 may have a predetermined permittivity, have a square shape, and be made of an elastic material. Here, the intermediate layer 100 may be a region in which an induced magnetic field is formed. The intermediate layer 100 may have a length (P) of one side, a thickness (TP), permittivity, and magnetic permeability that may be changed in order to sufficiently absorb electromagnetic waves. For example, the intermediate layer 100 may be composed of polyimide, have a dielectric constant of 3.5, and have a dielectric loss tangent of 0.0027, but of the intermediate layer 100 of the present invention. Materials and properties are not limited thereto.

중간층(100)의 일면에는 제1 금속층(200)이 배치되고, 타면에는 제2 금속층(300)이 배치될 수 있다. 이러한 배치 구조에 따라, 제1 금속층(200)의 상기 정사각형 서브-도체패턴(210)과 상기 U자형 서브-도체패턴(220) 사이에는 상기 중간층(100)이 노출될 수 있다. 또한, 제1 금속층(200)의 상기 U자형 서브-도체패턴(220)에 포함되는 두 개의 상기 직선부 사이에는 상기 중간층(100)이 노출될 수 있다. 또한, 제1 금속층(200)의 상기 서로 마주하도록 배치되는 상기 곡선부 사이에는 상기 중간층(100)이 노출될 수 있다.The first metal layer 200 may be disposed on one surface of the intermediate layer 100 and the second metal layer 300 may be disposed on the other surface. According to this arrangement structure, the intermediate layer 100 may be exposed between the square sub-conductor pattern 210 and the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200 . In addition, the intermediate layer 100 may be exposed between the two straight lines included in the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200 . In addition, the intermediate layer 100 may be exposed between the curved portions of the first metal layer 200 disposed to face each other.

도 6을 참조하면, 제2 금속층(300)은 메타물질 흡수체의 단위셀(10)에 입사된 전자기파가 빠져나가지 못하게 하는 역할을 할 수 있다. 제2 금속층(300)은 전자기파 입사 시, 제1 금속층(100)과 동시에 유도 전류를 형성할 수 있다. 제2 금속층(300)은 전류가 흐를 수 있는 도체로 구성될 수 있다. 제 금속층은 전도성을 가지는 금속으로 구성될 수 있다. 제2 금속층(300)의 크기 및 형상은 중간층(100)과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 금속층(300)은 전도성이

Figure 112021099236657-pat00002
S/m이고, 두께(TC2)가 0.035mm인 구리로 구성되며, 한 변의 길이가 중간층(100)의 한 변의 길이(P)와 동일한 정사각형 형상으로 구성될 수 있으나, 본 발명의 제2 금속층(300)의 소재, 두께 및 크기는 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 6 , the second metal layer 300 may serve to prevent electromagnetic waves incident on the unit cell 10 of the metamaterial absorber from escaping. When an electromagnetic wave is incident, the second metal layer 300 may form an induced current simultaneously with the first metal layer 100 . The second metal layer 300 may be formed of a conductor through which current may flow. The first metal layer may be made of a conductive metal. The size and shape of the second metal layer 300 may be the same as that of the intermediate layer 100 . For example, the second metal layer 300 is conductive.
Figure 112021099236657-pat00002
S / m, and is composed of copper having a thickness (TC2) of 0.035 mm, and may be composed of a square shape in which the length of one side is equal to the length (P) of one side of the intermediate layer 100, but the second metal layer of the present invention ( 300) is not limited thereto.

도 7은 도 1의 메타물질 흡수체의 단위셀(10)들이 동일 평면상에 배열된 메타물질 흡수체의 일 예시를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 메타물질 흡수체가 전자기파를 흡수하는 동작을 나타내는 순서도이다.7 is a view showing an example of a metamaterial absorber in which unit cells 10 of the metamaterial absorber of FIG. 1 are arranged on the same plane, and FIG. 8 shows an operation of the metamaterial absorber of FIG. 7 absorbing electromagnetic waves. It is a flow chart.

도 3, 7, 및 8을 참조하면, 메타물질 흡수체(1000)는 정사각형 형상을 가지는 복수의 단위셀(10)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 단위셀(10)은 동일 평면상에 배열되어 평판 구조를 형성하여 메타물질 흡수체(1000)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 메타물질 흡수체(1000)를 구성하는 복수의 단위셀(10) 각각은 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 다른 예를 들어, 메타물질 흡수체(1000)를 구성하는 복수의 단위셀(10) 중 적어도 하나는 이웃한 단위셀(10)과 형상 및 크기가 다를 수 있다. 복수의 단위셀(10) 각각이 전자기파를 흡수함에 따라서, 메타물질 흡수체(1000)는 광범위하게 입사되는 전자기파를 흡수할 수 있다.Referring to FIGS. 3, 7, and 8 , the metamaterial absorber 1000 may include a plurality of unit cells 10 having a square shape. The plurality of unit cells 10 may be arranged on the same plane to form a flat plate structure to constitute the metamaterial absorber 1000. For example, each of the plurality of unit cells 10 constituting the metamaterial absorber 1000 may have the same shape and size. For another example, at least one of the plurality of unit cells 10 constituting the metamaterial absorber 1000 may have a different shape and size from neighboring unit cells 10 . As each of the plurality of unit cells 10 absorbs electromagnetic waves, the metamaterial absorber 1000 can absorb incident electromagnetic waves in a wide range.

도 8에서 보듯이, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체(1000)는 전자기파가 입사(S100)되는 경우, 유도 전류를 형성(S200)하고, 자기장을 형성(S300)하며, 전자기파를 흡수(S400)할 수 있다. 여기서, 전자기파를 흡수한다는 의미는 메타물질 흡수체(1000)가 전자기파에 포함된 에너지를 흡수한다는 것을 의미할 수 있다. 또한, 메타물질 흡수체(1000)의 전자기파 흡수는 전자기파를 흡수하기 위한 메타물질 흡수체(1000)의 능동적인 동작이 아니고, 메타물질 흡수체(1000)의 물리적 구성 요소 및 전자기적 특징에 따른 수동적인 효과일 수 있다.As shown in FIG. 8, the metamaterial absorber 1000 according to the present invention forms an induced current (S200), forms a magnetic field (S300), and absorbs electromagnetic waves (S400) when electromagnetic waves are incident (S100). can Here, the meaning of absorbing electromagnetic waves may mean that the metamaterial absorber 1000 absorbs energy included in electromagnetic waves. In addition, the absorption of electromagnetic waves by the metamaterial absorber 1000 is not an active operation of the metamaterial absorber 1000 for absorbing electromagnetic waves, but a passive effect according to the physical components and electromagnetic characteristics of the metamaterial absorber 1000. can

구체적으로, 메타물질 흡수체(1000)에는 광대역 주파수의 전자기파가 다양한 입사각으로 입사(S100)될 수 있다. 메타물질 흡수체(1000)로 입사되는 경우, 제1 금속층(200)과 제2 금속층(300)에서 동시에 유도 전류가 형성(S200)될 수 있다. 상기 제1 금속층(200)의 유도 전류와 상기 제2 금속층(300)의 유도 전류에 의해, 중간층(100) 영역에서 유도 자기장이 형성(S300)될 수 있다. 메타물질 흡수체(1000)로 입사된 전자기파와 유도 자기장은 임피던스 매칭에 의해 자기적 공진할 수 있다. 자기적 공진에 의해 메타물질 흡수체(1000)로 입사된 전자기파의 에너지가 흡수됨에 따라, 메타물질 흡수체(1000)는 전자기파를 흡수(S400)할 수 있다. 여기서, 메타물질 흡수체(1000)를 구성하는 복수의 단위셀(10)의 크기 및 형상에 따라 메타물질 흡수체(1000)의 공진 주파수가 결정될 수 있다. 공진 주파수에서 유도 자기장의 크기가 최대가 되므로, 메타물질 흡수체(1000)는 공진 주파수에서 전자기파를 최대로 흡수할 수 있다.Specifically, electromagnetic waves of a broadband frequency may be incident at various incident angles to the metamaterial absorber 1000 (S100). When incident on the metamaterial absorber 1000, an induced current may be simultaneously formed in the first metal layer 200 and the second metal layer 300 (S200). An induced magnetic field may be formed in the middle layer 100 region by the induced current of the first metal layer 200 and the induced current of the second metal layer 300 (S300). Electromagnetic waves incident to the metamaterial absorber 1000 and the induced magnetic field may magnetically resonate by impedance matching. As energy of the electromagnetic wave incident to the metamaterial absorber 1000 is absorbed by magnetic resonance, the metamaterial absorber 1000 may absorb the electromagnetic wave (S400). Here, the resonance frequency of the meta-material absorber 1000 may be determined according to the size and shape of the plurality of unit cells 10 constituting the meta-material absorber 1000. Since the magnitude of the induced magnetic field is maximized at the resonant frequency, the metamaterial absorber 1000 can absorb electromagnetic waves at the resonant frequency to the maximum.

도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 5.8GHz 대역용 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)을 나타내는 사시도이고, 도 9b는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)의 제1 금속층(200a) 패턴 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이며, 도 9c는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)의 중간층(100a)의 두께 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이고, 도 9d는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)에 TE 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이며, 도 9e는 도 9a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)에 TM 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이다.9A is a perspective view showing a unit cell 10a of a metamaterial absorber for a 5.8 GHz band according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a first metal layer 200a of the unit cell 10a of the metamaterial absorber of FIG. 9A. ) is a graph showing the change in the electromagnetic wave absorption rate according to the pattern change, and FIG. 9c is a graph showing the change in the electromagnetic wave absorption rate according to the change in thickness of the intermediate layer 100a of the unit cell 10a of the metamaterial absorber of FIG. 9a, and FIG. When an electromagnetic wave polarized in TE mode is incident on the unit cell 10a of the metamaterial absorber of FIG. 9a, it is a graph showing the electromagnetic wave absorptivity according to the incident angle. FIG. It is a graph showing the electromagnetic wave absorptivity according to the incident angle when a mode-polarized electromagnetic wave is incident.

도 9a 내지 9e를 참조하면, 본 발명의 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)은 크기, 형상, 및 도체패턴이 최적화되어 있으므로, 5.8GHz에서 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)의 전자기파 흡수율이 최대화될 수 있다.9a to 9e, since the size, shape, and conductor pattern of the unit cell 10a of the metamaterial absorber of the present invention are optimized, the electromagnetic wave absorption rate of the unit cell 10a of the metamaterial absorber is maximized at 5.8 GHz. It can be.

일 실시예에서, 중간층(100a)의 한 변의 길이(P1)는 5.4mm 내지 6.6mm일 수 있다. 중간층(100a)의 두께(TP1)는 0.34mm 내지 0.40mm일 수 있다. 제1 금속층(200a)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M1)는 1.50mm 내지 1.80mm일 수 있다. 중간층(100)의 한 변의 길이(P1)가 5.4mm 내지 6.6mm이고, 중간층(100a)의 두께(TP1)가 0.34mm 내지 0.40mm이며, 제1 금속층(200a)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M1)가 1.50mm 내지 1.80mm인 경우, 5.8GHz에서 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)의 전자기파 흡수율이 최대화되고, 입사각의 변경에 따른 전자기파 흡수율 변화가 최소화될 수 있다.In one embodiment, the length P1 of one side of the intermediate layer 100a may be 5.4 mm to 6.6 mm. The thickness TP1 of the intermediate layer 100a may be 0.34 mm to 0.40 mm. A length M1 from the other end of the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200a to the curved portion may range from 1.50 mm to 1.80 mm. The length P1 of one side of the intermediate layer 100 is 5.4 mm to 6.6 mm, the thickness TP1 of the intermediate layer 100 a is 0.34 mm to 0.40 mm, and the U-shaped sub-conductor pattern of the first metal layer 200 a ( 220), when the length M1 from the other end of the straight portion to the curved portion is 1.50 mm to 1.80 mm, the electromagnetic wave absorption rate of the unit cell 10a of the metamaterial absorber is maximized at 5.8 GHz, and the incident angle is changed. A change in the electromagnetic wave absorption rate according to can be minimized.

구체적으로, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)은 중간층(100a)의 한 변의 길이(P1)가 6.0mm(즉, 중간층(100a)의 크기는

Figure 112021099236657-pat00003
)이고, 중간층(100)의 두께(TP1)가 0.37mm이며, 제1 금속층(200a)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M1)는 1.65mm일 수 있다. 또한, 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)은 제1 금속층(200)의 한 변의 길이(I1)가 5.7mm이고, 정사각형 서브-도체패턴(210)의 한 변의 길이(A1)가 2.1mm이며, U자형 서브-도체패턴(220)의 폭(W1)이 0.3mm이고, U자형 서브-도체패턴(220)의 두 개의 직선부의 간격(G1)이 0.3mm일 수 있다.Specifically, in the unit cell 10a of the metamaterial absorber according to the present invention, the length P1 of one side of the intermediate layer 100a is 6.0 mm (ie, the size of the intermediate layer 100a is
Figure 112021099236657-pat00003
), the thickness TP1 of the intermediate layer 100 is 0.37 mm, and the length M1 from the other end of the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200a to the curved portion may be 1.65 mm. In addition, in the unit cell 10a of the metamaterial absorber, the length I1 of one side of the first metal layer 200 is 5.7 mm, and the length A1 of one side of the square sub-conductor pattern 210 is 2.1 mm, The width W1 of the U-shaped sub-conductor pattern 220 may be 0.3 mm, and the interval G1 of two straight portions of the U-shaped sub-conductor pattern 220 may be 0.3 mm.

도 9b에서 보듯이, 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)은 중간층(100a)의 한 변의 길이(P1)가 6.0mm이고, U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M1)가 1.65mm인 경우, 5.8GHz에서 99.7%의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다. 반면, U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M1)가 1.45mm인 경우와 1.25mm인 경우에는 흡수하는 전자기파의 대역이 6GHz보다 커지며, 전자기파 흡수율이 각각 98.5%, 96%로 감소할 수 있다. 즉, 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)은 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M1)가 1.65mm인 경우, 5.8GHz에서 최대의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다.As shown in FIG. 9B, in the unit cell 10a of the metamaterial absorber, the length P1 of one side of the intermediate layer 100a is 6.0 mm, and the length P1 of one side of the U-shaped sub-conductor pattern 220 When the length M1 to the curved portion is 1.65 mm, it may have an electromagnetic wave absorption rate of 99.7% at 5.8 GHz. On the other hand, when the length M1 from the other end of the straight portion to the curved portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 is 1.45 mm or 1.25 mm, the band of electromagnetic waves absorbed is greater than 6 GHz, and electromagnetic waves The absorption rates can be reduced to 98.5% and 96%, respectively. That is, the unit cell 10a of the metamaterial absorber has the maximum electromagnetic wave at 5.8 GHz when the length M1 from the other end of the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 to the curved portion is 1.65 mm. may have absorption.

도 9c에서 보듯이, 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)은 중간층(100a)의 한 변의 길이(P1)가 6.0mm이고, 중간층(100)의 두께(TP1)가 0.37mm인 경우, 5.8GHz에서 99.7%의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다. 반면, 중간층(100)의 두께(TP1)가 0.27mm인 경우에는 흡수하는 전자기파의 대역이 5.8GHz보다 작아지며, 전자기파 흡수율이 90.5%로 감소할 수 있다. 또한 중간층(100a)의 두께(TP1)가 0.47mm인 경우에는 흡수하는 전자기파의 대역이 5.8GHz보다 커지며, 전자기파 흡수율이 90.7%로 감소할 수 있다. 즉, 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)은 중간층(100a)의 두께(TP1)가 0.37mm인 경우, 5.8GHz에서 최대의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다.As shown in FIG. 9C, in the unit cell 10a of the metamaterial absorber, when the length P1 of one side of the intermediate layer 100a is 6.0 mm and the thickness TP1 of the intermediate layer 100 is 0.37 mm, at 5.8 GHz It may have an electromagnetic wave absorption rate of 99.7%. On the other hand, when the thickness TP1 of the intermediate layer 100 is 0.27 mm, the band of electromagnetic waves absorbed becomes smaller than 5.8 GHz, and the electromagnetic wave absorption rate may decrease to 90.5%. In addition, when the thickness TP1 of the intermediate layer 100a is 0.47 mm, the band of electromagnetic waves absorbed becomes larger than 5.8 GHz, and the electromagnetic wave absorption rate may decrease to 90.7%. That is, when the thickness TP1 of the intermediate layer 100a is 0.37 mm, the unit cell 10a of the metamaterial absorber may have maximum electromagnetic wave absorption at 5.8 GHz.

중간층(100a)의 한 변의 길이(P1)가 6.0mm이고, 중간층(100)의 두께(TP1)가 0.37mm이며, 제1 금속층(200a)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M1)가 1.65mm인 경우, 입사각의 변경에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10a)의 전자기파 흡수율 변화가 최소화될 수 있다. The length P1 of one side of the intermediate layer 100a is 6.0 mm, the thickness TP1 of the intermediate layer 100 is 0.37 mm, and the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200a is When the length M1 from the other end to the curved portion is 1.65 mm, a change in electromagnetic wave absorption rate of the unit cell 10a of the metamaterial absorber according to a change in the incident angle can be minimized.

메타물질 흡수체의 단위셀(10a)에 TE 모드(transverse-electric mode)로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각의 변경에 따라 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 매우 작을 수 있다. 예를 들어, 도 9d에서 보듯이, 전자기파의 입사각을 15°/ 30°/ 45°로 변경한 경우와, 전자기파의 입사각이 수직(90°)인 경우를 비교하면, 흡수되는 전자기파의 대역이 최대 0.01GHz 증가하고, 전자기파 흡수율이 최대 1.8% 감소하는 정도의 근소한 차이가 날 뿐, TE 모드에서 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있다. When an electromagnetic wave polarized in a transverse-electric mode (TE mode) is incident on the unit cell 10a of the metamaterial absorber, a change in the band of the absorbed electromagnetic wave and a change in the absorbance of the electromagnetic wave may be very small according to a change in the angle of incidence. For example, as shown in FIG. 9D, comparing the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is changed to 15°/ 30°/ 45° and the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is perpendicular (90°), the band of the electromagnetic wave that is absorbed is the maximum. It can be seen that there is only a slight difference of an increase of 0.01 GHz and a maximum decrease of 1.8% in electromagnetic wave absorption rate, and there is little change in the band of electromagnetic waves absorbed in the TE mode and little change in electromagnetic wave absorption rate.

메타물질 흡수체의 단위셀(10a)에 TM 모드(transverse-magnetic mode)로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각의 변경에 따라 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 매우 작을 수 있다. 예를 들어, 도 9e에서 보듯이, 전자기파의 입사각을 15°/ 30°/ 45°로 변경한 경우와, 전자기파의 입사각이 수직(90°)인 경우를 비교하면, 흡수되는 전자기파의 대역이 최대 0.03GHz 증가하고, 전자기파 흡수율이 최대 0.2% 감소하는 정도의 근소한 차이가 날 뿐, TM 모드에서 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있다.When an electromagnetic wave polarized in a transverse-magnetic mode (TM mode) is incident on the unit cell 10a of the metamaterial absorber, a change in the band of the absorbed electromagnetic wave and a change in the absorbance of the electromagnetic wave may be very small according to a change in the angle of incidence. For example, as shown in FIG. 9E, comparing the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is changed to 15°/ 30°/ 45° and the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is perpendicular (90°), the band of the electromagnetic wave that is absorbed is the maximum. It can be seen that there is only a slight difference of an increase of 0.03 GHz and a maximum decrease of 0.2% in the electromagnetic wave absorption rate, and there is little change in the band of electromagnetic waves absorbed in the TM mode and little change in the electromagnetic wave absorption rate.

이와 같이, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10a) 및 메타물질 흡수체는 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 5.8GHz 대역에서 전자기파 흡수율을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10a) 및 메타물질 흡수체는 유연하고, 얇으며, 제조 비용이 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, 메타물질 흡수체의 단위셀(10a) 및 메타물질 흡수체는 5.8GHz 대역에서 전자기파 흡수 효율을 극대화할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10a) 및 메타물질 흡수체가 High-pass등 5.8 GHz 대역의 자동 요금 징수 시스템에 사용되는 경우, 자동 요금 징수 시스템 주변의 건물 천장, 기둥 등에서 반사되는 다중 신호로 인한 정보통신기기의 성능 저하 및 오작동이 최소화되므로, 자동 요금 징수 시스템의 원활한 통행성을 확보할 수 있다.As such, the unit cell 10a of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber according to the present invention can maintain constant electromagnetic wave absorption in the 5.8 GHz band even when the incident angle of the incident electromagnetic wave is changed. In addition, the unit cell 10a of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber according to the present invention may be flexible, thin, and have relatively low manufacturing cost. Accordingly, the unit cell 10a of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber can maximize electromagnetic wave absorption efficiency in the 5.8 GHz band. For example, when the unit cell 10a of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber according to the present invention are used in a 5.8 GHz band automatic toll collection system such as high-pass, the ceiling of a building around the automatic toll collection system, a pillar, etc. Since performance degradation and malfunction of information and communication devices due to multiple reflected signals are minimized, smooth passage of the automatic toll collection system can be secured.

도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 10GHz 대역용 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)을 나타내는 사시도이고, 도 10b는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)의 제1 금속층(200b) 패턴 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이며, 도 10c는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)의 중간층(100b)의 두께 변화에 따른 전자기파 흡수율 변화를 나타내는 그래프이고, 도 10d는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)에 TE 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이며, 도 10e는 도 10a의 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)에 TM 모드로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각에 따른 전자기파 흡수율을 나타내는 그래프이다.10A is a perspective view showing a unit cell 10b of a metamaterial absorber for a 10 GHz band according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a first metal layer 200b of the unit cell 10b of the metamaterial absorber of FIG. 10A. FIG. 10c is a graph showing the change in electromagnetic wave absorbance according to the change in pattern, and FIG. 10c is a graph showing the change in the absorbance of electromagnetic wave according to the change in the thickness of the intermediate layer 100b of the unit cell 10b of the metamaterial absorber of FIG. 10a, and FIG. 10d is FIG. When an electromagnetic wave polarized in TE mode is incident on the unit cell 10b of the metamaterial absorber of , it is a graph showing the electromagnetic wave absorption rate according to the incident angle, and FIG. It is a graph showing the electromagnetic wave absorptivity according to the incident angle when the polarized electromagnetic wave is incident.

도 10a 내지 10e를 참조하면, 본 발명의 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)은 크기, 형상, 및 도체패턴이 최적화되어 있으므로, 10GHz에서 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)의 전자기파 흡수율이 최대화될 수 있다.10a to 10e, since the size, shape, and conductor pattern of the unit cell 10b of the metamaterial absorber of the present invention are optimized, the electromagnetic wave absorption rate of the unit cell 10b of the metamaterial absorber at 10 GHz can be maximized. can

일 실시예에서, 중간층(100b)의 한 변의 길이(P2)는 3.6mm 내지 4.4mm일 수 있다. 중간층(100b)의 두께(TP2)는 0.18mm 내지 0.22mm일 수 있다. 제1 금속층(200b)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M2)는 0.63mm 내지 0.77mm일 수 있다. 중간층(100b)의 한 변의 길이(P2)가 3.6mm 내지 4.4mm이고, 중간층(100b)의 두께(TP2)가 0.18mm 내지 0.22mm이며, 제1 금속층(200b)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M2)가 0.63mm 내지 0.77mm인 경우, 10GHz에서 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)의 전자기파 흡수율이 최대화되고, 입사각의 변경에 따른 전자기파 흡수율 변화가 최소화될 수 있다.In one embodiment, the length P2 of one side of the intermediate layer 100b may be 3.6 mm to 4.4 mm. The thickness TP2 of the intermediate layer 100b may be 0.18 mm to 0.22 mm. A length M2 from the other end of the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200b to the curved portion may range from 0.63 mm to 0.77 mm. The length P2 of one side of the intermediate layer 100b is 3.6 mm to 4.4 mm, the thickness TP2 of the intermediate layer 100 b is 0.18 mm to 0.22 mm, and the U-shaped sub-conductor pattern of the first metal layer 200 b ( 220), when the length M2 from the other end of the straight portion to the curved portion is 0.63 mm to 0.77 mm, the electromagnetic wave absorption rate of the unit cell 10b of the metamaterial absorber is maximized at 10 GHz, and the change in the incident angle A change in the electromagnetic wave absorption rate according to the change may be minimized.

구체적으로, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)은 중간층(100b)의 한 변의 길이(P2)가 4.0mm(즉, 중간층(100b)의 크기는

Figure 112021099236657-pat00004
)이고, 중간층(100b)의 두께(TP2)가 0.20mm이며, 제1 금속층(200b)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M2)는 0.70mm일 수 있다. 또한, 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)은 제1 금속층(200b)의 한 변의 길이(I2)가 3.8mm이고, 정사각형 서브-도체패턴(210)의 한 변의 길이(A2)가 1.1mm이며, U자형 서브-도체패턴(220)의 폭(W2)이 0.3mm이고, U자형 서브-도체패턴(220)의 두 개의 직선부의 간격(G2)이 0.3mm일 수 있다.Specifically, in the unit cell 10b of the metamaterial absorber according to the present invention, the length P2 of one side of the intermediate layer 100b is 4.0 mm (ie, the size of the intermediate layer 100b is
Figure 112021099236657-pat00004
), the thickness TP2 of the intermediate layer 100b is 0.20 mm, the length M2 from the other end of the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200b to the curved portion may be 0.70 mm. In addition, in the unit cell 10b of the metamaterial absorber, the length I2 of one side of the first metal layer 200b is 3.8 mm, and the length A2 of one side of the square sub-conductor pattern 210 is 1.1 mm, The width W2 of the U-shaped sub-conductor pattern 220 may be 0.3 mm, and the interval G2 of two straight portions of the U-shaped sub-conductor pattern 220 may be 0.3 mm.

도 10b에서 보듯이, 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)은 중간층(100b)의 한 변의 길이(P2)가 4.0mm이고, U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M2)가 0.70mm인 경우, 10GHz에서 99.5%의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다. 반면, U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M2)가 0.60mm인 경우와 0.50mm인 경우에는 흡수하는 전자기파의 대역이 10GHz보다 커지며, 전자기파 흡수율이 각각 98.3%, 96.1%로 감소할 수 있다. 즉, 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)은 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M2)가 0.70mm인 경우, 10GHz에서 최대의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다.As shown in FIG. 10B, in the unit cell 10b of the metamaterial absorber, the length P2 of one side of the intermediate layer 100b is 4.0 mm, and the length P2 of one side of the U-shaped sub-conductor pattern 220 When the length M2 to the curved portion is 0.70 mm, it may have an electromagnetic wave absorption rate of 99.5% at 10 GHz. On the other hand, when the length M2 from the other end of the straight portion to the curved portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 is 0.60 mm or 0.50 mm, the band of electromagnetic waves absorbed is greater than 10 GHz, and electromagnetic waves The absorption rates can be reduced to 98.3% and 96.1%, respectively. That is, the unit cell 10b of the metamaterial absorber has the maximum electromagnetic wave absorption at 10 GHz when the length M2 from the other end of the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 to the curved portion is 0.70 mm. can have

도 10c에서 보듯이, 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)은 중간층(100b)의 한 변의 길이(P2)가 4.0mm이고, 중간층(100b)의 두께(TP2)가 0.20mm인 경우, 10GHz에서 99.5%의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다. 반면, 중간층(100b)의 두께(TP2)가 0.15mm인 경우에는 흡수하는 전자기파의 대역이 10GHz보다 작아지며, 전자기파 흡수율이 94.3%로 감소할 수 있다. 또한 중간층(100b)의 두께(TP2)가 0.25mm인 경우에는 흡수하는 전자기파의 대역이 10GHz보다 커지며, 전자기파 흡수율이 91.7%로 감소할 수 있다. 즉, 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)은 중간층(100b)의 두께(TP2)가 0.20mm인 경우, 10GHz에서 최대의 전자기파 흡수율을 가질 수 있다.As shown in FIG. 10c, in the unit cell 10b of the metamaterial absorber, when the length (P2) of one side of the intermediate layer (100b) is 4.0 mm and the thickness (TP2) of the intermediate layer (100b) is 0.20 mm, 99.5 at 10 GHz. % of electromagnetic wave absorption. On the other hand, when the thickness TP2 of the intermediate layer 100b is 0.15 mm, the band of electromagnetic waves absorbed becomes smaller than 10 GHz, and the electromagnetic wave absorption rate may decrease to 94.3%. In addition, when the thickness TP2 of the intermediate layer 100b is 0.25 mm, the band of electromagnetic waves absorbed becomes larger than 10 GHz, and the electromagnetic wave absorption rate may decrease to 91.7%. That is, when the thickness TP2 of the intermediate layer 100b is 0.20 mm, the unit cell 10b of the metamaterial absorber may have maximum electromagnetic wave absorption at 10 GHz.

중간층(100b)의 한 변의 길이(P2)가 4.0mm이고, 중간층(100b)의 두께(TP2)가 0.20mm이며, 제1 금속층(200b)의 U자형 서브-도체패턴(220)의 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이(M2)가 0.70mm인 경우, 입사각의 변경에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10b)의 전자기파 흡수율 변화가 최소화될 수 있다.The length P2 of one side of the intermediate layer 100b is 4.0 mm, the thickness TP2 of the intermediate layer 100b is 0.20 mm, and the straight portion of the U-shaped sub-conductor pattern 220 of the first metal layer 200b is When the length M2 from the other end to the curved portion is 0.70 mm, a change in electromagnetic wave absorption rate of the unit cell 10b of the metamaterial absorber according to a change in the incident angle can be minimized.

메타물질 흡수체의 단위셀(10b)에 TE 모드(transverse-electric mode)로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각의 변경에 따라 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 매우 작을 수 있다. 예를 들어, 도 10d에서 보듯이, 전자기파의 입사각을 15°/ 30°/ 45°로 변경한 경우와, 전자기파의 입사각이 수직(90°)인 경우를 비교하면, 흡수되는 전자기파의 대역이 최대 0.02GHz 증가하고, 전자기파 흡수율이 최대 1.2% 감소하는 정도의 근소한 차이가 날 뿐, TE 모드에서 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있다. When an electromagnetic wave polarized in a transverse-electric mode (TE mode) is incident on the unit cell 10b of the metamaterial absorber, a change in the band of the absorbed electromagnetic wave and a change in the absorbance of the electromagnetic wave may be very small according to a change in the angle of incidence. For example, as shown in FIG. 10D, comparing the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is changed to 15°/ 30°/ 45° and the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is perpendicular (90°), the band of the electromagnetic wave that is absorbed is the maximum. It can be seen that there is only a slight difference of an increase of 0.02 GHz and a maximum decrease of 1.2% in the electromagnetic wave absorption rate, and there is little change in the band of the electromagnetic wave absorbed in the TE mode and no change in the electromagnetic wave absorption rate.

메타물질 흡수체의 단위셀(10b)에 TM 모드(transverse-magnetic mode)로 편광된 전자기파가 입사될 때, 입사각의 변경에 따라 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 매우 작을 수 있다. 예를 들어, 도 10e에서 보듯이, 전자기파의 입사각을 15°/ 30°/ 45°로 변경한 경우와, 전자기파의 입사각이 수직(90°)인 경우를 비교하면, 흡수되는 전자기파의 대역이 최대 0.01GHz 증가하고, 전자기파 흡수율이 최대 0.1% 감소하는 정도의 근소한 차이가 날 뿐, TM 모드에서 흡수되는 전자기파의 대역의 변화 및 전자기파 흡수율 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있다.When an electromagnetic wave polarized in a transverse-magnetic mode (TM mode) is incident on the unit cell 10b of the metamaterial absorber, a change in the band of the absorbed electromagnetic wave and a change in the absorbance of the electromagnetic wave may be very small according to a change in the angle of incidence. For example, as shown in FIG. 10E, comparing the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is changed to 15°/ 30°/ 45° and the case where the angle of incidence of the electromagnetic wave is perpendicular (90°), the band of the electromagnetic wave that is absorbed is the maximum. It can be seen that there is only a slight difference, such as an increase of 0.01 GHz and a maximum decrease of 0.1% in the electromagnetic wave absorption rate, and there is little change in the band of electromagnetic waves absorbed in the TM mode and little change in the electromagnetic wave absorption rate.

이와 같이, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10b) 및 메타물질 흡수체는 입사되는 전자기파의 입사각의 변경에도 10GHz 대역에서 전자기파 흡수율을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10b) 및 메타물질 흡수체는 유연하고, 얇으며, 제조 비용이 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, 메타물질 흡수체의 단위셀(10b) 및 메타물질 흡수체는 10GHz 대역에서 전자기파 흡수 효율을 극대화할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 단위셀(10b) 및 메타물질 흡수체가 10 GHz 대역의 해군 함정 레이더에 사용되는 경우, 해군 함정 주변의 마스트 또는 교각에 의한 반사파로 인한 레이더의 허위 표적이 저감되므로, 해군 함정의 레이더 성능이 향상될 수 있다.As such, the unit cell 10b of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber according to the present invention can maintain constant electromagnetic wave absorption in the 10 GHz band even when the incident angle of the incident electromagnetic wave is changed. In addition, the unit cell 10b of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber according to the present invention may be flexible, thin, and have relatively low manufacturing cost. Therefore, the unit cell 10b of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber can maximize electromagnetic wave absorption efficiency in the 10GHz band. For example, when the unit cell 10b of the metamaterial absorber and the metamaterial absorber according to the present invention are used in a naval ship radar in the 10 GHz band, the false target of the radar due to the reflected wave by the mast or pier around the naval ship Since this is reduced, radar performance of naval ships can be improved.

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 with limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.

10: 메타물질 흡수체의 단위셀 100: 중간층
200: 제1 금속층 210: 정사각형 서브-도체패턴
220: U자형 서브-도체패턴 230: 연결 서브-도체패턴
300: 제2 금속층 1000: 메타물질 흡수체
10: unit cell of metamaterial absorber 100: intermediate layer
200: first metal layer 210: square sub-conductor pattern
220: U-shaped sub-conductor pattern 230: Connection sub-conductor pattern
300: second metal layer 1000: metamaterial absorber

Claims (12)

소정의 유전율을 가지고, 정사각형 형상을 가지는 중간층;
상기 중간층의 일면에 배치되고, 복수의 정사각형 서브-도체패턴, 복수의 U자형 서브-도체패턴, 및 복수의 연결 서브-도체패턴의 조합으로 구성되는 도체패턴을 포함하는 제1 금속층; 및
상기 중간층의 타면에 배치되는 제2 금속층을 포함하고,
이웃하는 상기 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 U자형 서브-도체패턴이 상기 정사각형 서브-도체패턴과 소정 간격 이격되어 배치되고,
상기 U자형 서브-도체패턴은 서로 평행하게 연장되는 두 개의 직선부와, 두 개의 상기 직선부의 일 단을 서로 연결하는 곡선부를 포함하며,
상기 직선부의 타 단은 상기 연결 서브-도체패턴에 의해 상기 정사각형 서브-도체패턴과 연결되고,
상기 U자형 서브-도체패턴의 상기 곡선부는 상기 제1 금속층의 내측을 향하도록 배치되며,
상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 하나의 상기 곡선부는 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 다른 하나의 상기 곡선부와 소정 간격 이격되어 마주하도록 배치되고,
적어도 상기 정사각형 서브-도체패턴과 상기 U자형 서브-도체패턴 사이, 상기 U자형 서브-도체패턴에 포함되는 두 개의 상기 직선부 사이, 상기 서로 마주하도록 배치되는 상기 곡선부 사이에는 상기 중간층이 노출되는 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
an intermediate layer having a predetermined permittivity and having a square shape;
a first metal layer disposed on one side of the intermediate layer and including a conductor pattern composed of a combination of a plurality of square sub-conductor patterns, a plurality of U-shaped sub-conductor patterns, and a plurality of connection sub-conductor patterns; and
And a second metal layer disposed on the other surface of the intermediate layer,
The U-shaped sub-conductor patterns are spaced apart from the square sub-conductor patterns by a predetermined distance between the adjacent square sub-conductor patterns, and
The U-shaped sub-conductor pattern includes two straight lines extending parallel to each other and a curved part connecting one end of the two straight lines,
The other end of the straight line portion is connected to the square sub-conductor pattern by the connecting sub-conductor pattern;
The curved portion of the U-shaped sub-conductor pattern is disposed toward the inside of the first metal layer,
The curved part of any one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns is disposed to face the curved part of any other one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns at a predetermined distance apart;
The intermediate layer is exposed at least between the square sub-conductor pattern and the U-shaped sub-conductor pattern, between the two straight portions included in the U-shaped sub-conductor pattern, and between the curved portions disposed to face each other. characterized by
Unit cell of metamaterial absorber.
제1항에 있어서,
상기 도체 패턴은 제1 내지 제4 정사각형 서브-도체패턴, 제1 내지 제4 U자형 서브-도체패턴, 및 제1 내지 제8 연결 서브-도체패턴의 조합으로 구성되고,
수평방향으로 이웃한 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 곡선부가 하방을 향하는 상기 제1 U자형 서브-도체패턴이 배치되고,
상기 제1 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제1 U자형 서브-도체패턴은 상기 제1 연결 서브-도체패턴으로 연결되고,
상기 제2 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제1 U자형 서브-도체패턴은 상기 제2 연결 서브-도체패턴으로 연결되는 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 1,
the conductor pattern is composed of a combination of first to fourth square sub-conductor patterns, first to fourth U-shaped sub-conductor patterns, and first to eighth connection sub-conductor patterns;
The first U-shaped sub-conductor pattern with the curved part facing downward is disposed between the first square sub-conductor pattern and the second square sub-conductor pattern adjacent in the horizontal direction;
The first square sub-conductor pattern and the first U-shaped sub-conductor pattern are connected by the first connection sub-conductor pattern;
The second square sub-conductor pattern and the first U-shaped sub-conductor pattern are connected to the second connection sub-conductor pattern.
Unit cell of metamaterial absorber.
제2항에 있어서,
수직방향으로 이웃한 상기 제2 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 곡선부가 좌방을 향하는 상기 제2 U자형 서브-도체패턴이 배치되고,
상기 제2 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제2 U자형 서브-도체패턴은 상기 제3 연결 서브-도체패턴으로 연결되고,
상기 제3 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제2 U자형 서브-도체패턴은 상기 제4 연결 서브-도체패턴으로 연결되는 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 2,
The second U-shaped sub-conductor pattern with the curved portion facing left is disposed between the second square sub-conductor pattern and the third square sub-conductor pattern adjacent to each other in a vertical direction;
The second square sub-conductor pattern and the second U-shaped sub-conductor pattern are connected to the third connection sub-conductor pattern;
The third square sub-conductor pattern and the second U-shaped sub-conductor pattern are connected to the fourth connection sub-conductor pattern.
Unit cell of metamaterial absorber.
제3항에 있어서,
수평방향으로 이웃한 상기 제3 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 곡선부가 상방을 향하는 상기 제3 U자형 서브-도체패턴이 배치되고,
상기 제3 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제3 U자형 서브-도체패턴은 상기 제5 연결 서브-도체패턴으로 연결되고,
상기 제4 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제3 U자형 서브-도체패턴은 상기 제6 연결 서브-도체패턴으로 연결되는 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 3,
The third U-shaped sub-conductor pattern with the curved part facing upward is disposed between the third square sub-conductor pattern and the fourth square sub-conductor pattern adjacent to each other in a horizontal direction;
The third square sub-conductor pattern and the third U-shaped sub-conductor pattern are connected to the fifth connection sub-conductor pattern;
The fourth square sub-conductor pattern and the third U-shaped sub-conductor pattern are connected to the sixth connection sub-conductor pattern.
Unit cell of metamaterial absorber.
제4항에 있어서,
수직방향으로 이웃한 상기 제4 정사각형 서브-도체패턴 및 상기 제1 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 곡선부가 우방을 향하는 상기 제4 U자형 서브-도체패턴이 배치되고,
상기 제4 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제4 U자형 서브-도체패턴은 상기 제7 연결 서브-도체패턴으로 연결되고,
상기 제1 정사각형 서브-도체패턴과 상기 제4 U자형 서브-도체패턴은 상기 제8 연결 서브-도체패턴으로 연결되는 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 4,
The fourth U-shaped sub-conductor pattern with the curved part facing right is disposed between the fourth square sub-conductor pattern and the first square sub-conductor pattern adjacent in a vertical direction;
The fourth square sub-conductor pattern and the fourth U-shaped sub-conductor pattern are connected to the seventh connection sub-conductor pattern;
The first square sub-conductor pattern and the fourth U-shaped sub-conductor pattern are connected to the eighth connection sub-conductor pattern.
Unit cell of metamaterial absorber.
제5항에 있어서,
상기 제1 금속층은,
상기 도체패턴을 수평방향으로 2등분하는 제1 중간라인을 기준으로 좌우대칭이고,
상기 도체패턴을 수직방향으로 2등분하는 제2 중간라인을 기준으로 상하대칭인 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 5,
The first metal layer,
It is left-right symmetric with respect to a first intermediate line dividing the conductor pattern into two parts in the horizontal direction,
Characterized in that it is vertically symmetrical with respect to the second intermediate line dividing the conductor pattern into two equal parts in the vertical direction
Unit cell of metamaterial absorber.
제5항에 있어서,
상기 중간층은 폴리이미드(Polyimide)로 구성되는 것을 특징으로 하는 메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 5,
The intermediate layer is a unit cell of the metamaterial absorber, characterized in that composed of polyimide (Polyimide).
제5항에 있어서,
상기 중간층의 한 변의 길이가 5.4mm 내지 6.6mm인 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 5,
Characterized in that the length of one side of the intermediate layer is 5.4 mm to 6.6 mm
Unit cell of metamaterial absorber.
제8항에 있어서,
상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 각각은 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이가 1.50mm 내지 1.80mm이고,
상기 중간층의 두께는 0.34mm 내지 0.40mm인 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 8,
Each of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns has a length from the other end of the straight portion to the curved portion of 1.50 mm to 1.80 mm,
Characterized in that the thickness of the intermediate layer is 0.34 mm to 0.40 mm
Unit cell of metamaterial absorber.
제5항에 있어서,
상기 중간층의 한 변의 길이가 3.6mm 내지 4.4mm인 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 5,
Characterized in that the length of one side of the intermediate layer is 3.6 mm to 4.4 mm
Unit cell of metamaterial absorber.
제10항에 있어서,
상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 각각은 상기 직선부의 상기 타 단으로부터 상기 곡선부까지의 길이가 0.63mm 내지 0.77mm이고,
상기 중간층의 두께는 0.18mm 내지 0.22mm인 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체의 단위셀.
According to claim 10,
Each of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns has a length from the other end of the straight portion to the curved portion of 0.63 mm to 0.77 mm,
Characterized in that the thickness of the intermediate layer is 0.18 mm to 0.22 mm
Unit cell of metamaterial absorber.
정사각형 형상을 가지는 복수의 단위셀을 포함하고,
상기 복수의 단위셀은 동일 평면상에 배열되어 평판 구조를 형성하고,
상기 복수의 단위셀 각각은,
소정의 유전율을 가지고, 정사각형 형상을 가지는 중간층;
상기 중간층의 일면에 배치되고, 복수의 정사각형 서브-도체패턴, 복수의 U자형 서브-도체패턴, 및 복수의 연결 서브-도체패턴의 조합으로 구성되는 도체패턴을 포함하는 제1 금속층; 및
상기 중간층의 타면에 배치되는 제2 금속층을 포함하고,
이웃하는 상기 정사각형 서브-도체패턴 사이에는 상기 U자형 서브-도체패턴이 상기 정사각형 서브-도체패턴과 소정 간격 이격되어 배치되고,
상기 U자형 서브-도체패턴은 서로 평행하게 연장되는 두 개의 직선부와, 두 개의 상기 직선부의 일 단을 서로 연결하는 곡선부를 포함하며,
상기 직선부의 타 단은 상기 연결 서브-도체패턴에 의해 상기 정사각형 서브-도체패턴과 연결되고,
상기 U자형 서브-도체패턴의 상기 곡선부는 상기 제1 금속층의 내측을 향하도록 배치되며,
상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 하나의 상기 곡선부는 상기 복수의 U자형 서브-도체패턴 가운데 어느 다른 하나의 상기 곡선부와 소정 간격 이격되어 마주하도록 배치되고,
적어도 상기 정사각형 서브-도체패턴과 상기 U자형 서브-도체패턴 사이, 상기 U자형 서브-도체패턴에 포함되는 두 개의 상기 직선부 사이, 상기 서로 마주하도록 배치되는 상기 곡선부 사이에는 상기 중간층이 노출되는 것을 특징으로 하는
메타물질 흡수체.
Including a plurality of unit cells having a square shape,
The plurality of unit cells are arranged on the same plane to form a flat structure,
Each of the plurality of unit cells,
an intermediate layer having a predetermined permittivity and having a square shape;
a first metal layer disposed on one side of the intermediate layer and including a conductor pattern composed of a combination of a plurality of square sub-conductor patterns, a plurality of U-shaped sub-conductor patterns, and a plurality of connection sub-conductor patterns; and
And a second metal layer disposed on the other surface of the intermediate layer,
The U-shaped sub-conductor patterns are spaced apart from the square sub-conductor patterns by a predetermined distance between the adjacent square sub-conductor patterns, and
The U-shaped sub-conductor pattern includes two straight lines extending parallel to each other and a curved part connecting one end of the two straight lines,
The other end of the straight line portion is connected to the square sub-conductor pattern by the connecting sub-conductor pattern;
The curved portion of the U-shaped sub-conductor pattern is disposed toward the inside of the first metal layer,
The curved part of any one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns is disposed to face the curved part of any other one of the plurality of U-shaped sub-conductor patterns at a predetermined distance apart;
The intermediate layer is exposed at least between the square sub-conductor pattern and the U-shaped sub-conductor pattern, between the two straight portions included in the U-shaped sub-conductor pattern, and between the curved portions disposed to face each other. characterized by
metamaterial absorber.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100994129B1 (en) * 2008-10-27 2010-11-15 한국전자통신연구원 Planar meta-material having negative permittivity, negative permeability, and negative refractive index, planar meta-material structure comprising the same planar meta-material, and antenna system comprising the same planar meta-material structure
KR20120089726A (en) * 2004-07-23 2012-08-13 더 리젠트스 오브 더 유니이버시티 오브 캘리포니아 Metamaterials
KR20170098074A (en) * 2016-02-19 2017-08-29 국방과학연구소 A ultra-wideband metamaterial absorber

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120089726A (en) * 2004-07-23 2012-08-13 더 리젠트스 오브 더 유니이버시티 오브 캘리포니아 Metamaterials
KR100994129B1 (en) * 2008-10-27 2010-11-15 한국전자통신연구원 Planar meta-material having negative permittivity, negative permeability, and negative refractive index, planar meta-material structure comprising the same planar meta-material, and antenna system comprising the same planar meta-material structure
KR20170098074A (en) * 2016-02-19 2017-08-29 국방과학연구소 A ultra-wideband metamaterial absorber

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