KR102509286B1 - Beam control device and fabricating method thereof, and communication device with the same - Google Patents
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Abstract
빔 제어 장치 및 그 제조 방법과 이를 구비하는 통신 장치가 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 빔 제어 장치는, 기 설정된 주파수 대역의 통신을 위한 하나 이상의 방사체를 포함하는 통신단, 통신단의 상부에 마련되는 유전체층, 유전체층의 상부에 마련되는 방향성 부재, 및 방향성 부재에 마련되고, 전압이 인가되어 방향성 부재에 전자기장을 형성하는 전극을 포함한다.A beam control device, a manufacturing method thereof, and a communication device including the same are disclosed. A beam control device according to an embodiment disclosed herein includes a communication end including one or more radiators for communication of a preset frequency band, a dielectric layer provided on the communication end, a directional member provided on the top of the dielectric layer, and a directional member. It is provided on, and a voltage is applied to include an electrode for forming an electromagnetic field in the directional member.
Description
본 발명의 실시예는 빔 제어 장치 및 이를 구비하는 통신 장치와 관련된다.An embodiment of the present invention relates to a beam control device and a communication device having the same.
밀리미터파 주파수 대역(30~300GHz)에서 높은 신호대잡음비의 와트(Watt) 급 출력 송신은 반도체 소자의 특성 한계로 인해 달성하는데 어려움이 있다. 이를 극복하기 위한 방법으로 자유 공간 내 출력 방사 결합을 통한 공간 방사 결합 구조가 제안된 바 있다. In the millimeter wave frequency band (30 to 300 GHz), it is difficult to achieve Watt-class output transmission with a high signal-to-noise ratio due to limitations in the characteristics of semiconductor devices. As a method to overcome this problem, a space radiation coupling structure through output radiation coupling in free space has been proposed.
기존의 공간 방사 결합 기반의 밀리미터파 송신 기술은 복수 개의 송신단에서 안테나를 통해 동위상으로 출력되는 밀리미터파 신호가 공간 상에서 결합되는 특성을 이용한 것으로, 각 송신단에 위치한 위상 제어 장치로 전력 송신 방향을 제어하게 된다. 그러나, 위상 제어 장치를 이용한 전력 송신 방향의 제어는 위상이 0이 되는 경우와 위상을 좌우 각도로 변경하는 경우에 출력 결합 특성이 달라 방사 각도에 따라 방향성 이득이 달라지는 문제점이 있다. Conventional spatial radiation coupling-based millimeter wave transmission technology uses the characteristic of spatially combining millimeter wave signals output in the same phase through antennas from multiple transmitting ends, and controls the power transmission direction with a phase control device located at each transmitting end. will do However, the control of the power transmission direction using the phase control device has a problem in that the directional gain varies according to the radiation angle because the output coupling characteristics are different when the phase is 0 and when the phase is changed to the left and right angles.
본 발명의 실시예는 공간 결합 효율을 유지하고 방사 각도를 조절할 수 있는 빔 제어 장치 및 그 제조 방법과 이를 구비하는 통신 장치를 제공하기 위한 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a beam control device capable of maintaining spatial coupling efficiency and adjusting a radiation angle, a manufacturing method thereof, and a communication device having the same.
개시되는 일 실시예에 따른 빔 제어 장치는, 기 설정된 주파수 대역의 통신을 위한 하나 이상의 방사체를 포함하는 통신단; 상기 통신단의 상부에 마련되는 유전체층; 상기 유전체층의 상부에 마련되는 방향성 부재; 및 상기 방향성 부재에 마련되고, 전압이 인가되어 상기 방향성 부재에 전자기장을 형성하는 전극을 포함한다.A beam control apparatus according to an embodiment disclosed herein includes a communication terminal including one or more radiators for communication of a preset frequency band; a dielectric layer provided on top of the communication end; a directional member provided on top of the dielectric layer; and an electrode provided on the directional member and applying a voltage to form an electromagnetic field in the directional member.
상기 유전체층은, 상기 방사체의 상부에서 상기 방사체의 신호가 공간 방사되는 영역에 배치될 수 있다.The dielectric layer may be disposed in an area where a signal of the radiator is spatially radiated on top of the radiator.
상기 방사체의 신호는, 상기 유전체층의 내부에서 동위상 특성에 의해 공간 결합되도록 마련될 수 있다.Signals of the radiator may be spatially coupled by in-phase characteristics inside the dielectric layer.
상기 유전체층은, 제1 유전체로 이루어지는 제1 유전체층; 및 상기 제1 유전체와는 다른 제2 유전체로 이루어지는 제2 유전체층을 포함할 수 있다.The dielectric layer may include a first dielectric layer made of a first dielectric; and a second dielectric layer made of a second dielectric different from the first dielectric.
상기 유전체층은, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층이 교대로 적층되어 마련될 수 있다.The dielectric layer may be provided by alternately stacking the first dielectric layer and the second dielectric layer.
상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층은 불균일한 두께를 가질 수 있다.The first dielectric layer and the second dielectric layer may have non-uniform thicknesses.
상기 유전체층은, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층이 교대로 적층되는 중간에 마련되는 에어 갭을 더 포함할 수 있다.The dielectric layer may further include an air gap provided in the middle where the first dielectric layer and the second dielectric layer are alternately stacked.
상기 방사체의 신호는, 상기 유전체층의 내부에서 공간 결합되고, 상기 전극은, 상기 방향성 부재를 사이에 두고 마련되는 하나 이상의 한 쌍의 전극을 포함하며, 상기 유전체층의 내부에서 공간 결합된 신호는, 상기 방향성 부재로 입사될 수 있다.The signal of the radiator is spatially coupled inside the dielectric layer, the electrode includes one or more pairs of electrodes provided with the directional member interposed therebetween, and the signal spatially coupled inside the dielectric layer is It may be incident on the directional member.
상기 방향성 부재는, 상기 전극 간의 전위차에 따라 상기 입사된 신호의 방사 각도를 조절하도록 마련될 수 있다.The directional member may be provided to adjust a radiation angle of the incident signal according to a potential difference between the electrodes.
상기 방향성 부재는, 상기 전자기장에 의해 분자의 배열 방향이 달라지는 액정(liquid crystal)으로 이루어질 수 있다.The directional member may be formed of a liquid crystal in which an arrangement direction of molecules is changed by the electromagnetic field.
상기 전극은, 상기 방향성 부재의 외면에서 제1 방향으로 상호 마주보며 마련되는 한 쌍의 제1 전극; 및 상기 방향성 부재의 외면에서 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 상호 마주보며 마련되는 한 쌍의 제2 전극을 포함할 수 있다.The electrode may include a pair of first electrodes provided facing each other in a first direction on an outer surface of the directional member; and a pair of second electrodes provided facing each other in a second direction different from the first direction on an outer surface of the directional member.
상기 전극은, 상기 방향성 부재의 높이 방향으로 상호 이격하여 마련되는 복수 개의 도전층; 및 상기 도전층을 높이 방향으로 연결하며 마련되는 비아홀을 포함할 수 있다.The electrode may include a plurality of conductive layers provided spaced apart from each other in a height direction of the directional member; and a via hole provided to connect the conductive layer in a height direction.
상기 비아홀은 상기 도전층들 사이에서 복수 개가 상호 이격되어 형성되며, 상기 전극은, 상기 복수 개의 도전층 및 상기 비아홀을 통해 형성되는 격자 형태의 공극을 더 포함할 수 있다.A plurality of via holes may be formed to be spaced apart from each other between the conductive layers, and the electrode may further include a lattice-shaped air gap formed through the plurality of conductive layers and the via hole.
상기 공극의 크기는 상기 신호의 파장보다 작게 마련될 수 있다.The size of the gap may be smaller than the wavelength of the signal.
개시되는 다른 실시예에 따른 빔 제어 장치는, 기 설정된 주파수 대역의 통신을 위한 하나 이상의 방사체를 포함하는 통신단; 상기 통신단의 상부에 마련되고 상기 방사체의 신호가 내부에서 공간 결합되도록 마련되는 유전체층; 상기 유전체층의 상부에 마련되고, 상기 공간 결합된 신호가 입사되며 상기 신호의 방사 각도를 조절하는 방향성 부재; 및 상기 방향성 부재를 사이에 두고 마련되고, 인가되는 전압의 세기에 따라 상기 방향성 부재에 의한 방사 각도가 조절되도록 하는 하나 이상의 한 쌍의 전극을 포함한다.A beam control apparatus according to another disclosed embodiment includes a communication terminal including one or more radiators for communication of a preset frequency band; a dielectric layer provided on top of the communication end and provided so that signals of the radiator are spatially coupled therein; a directional member provided on top of the dielectric layer, receiving the spatially coupled signal and adjusting a radiation angle of the signal; and one or more pairs of electrodes provided with the directional member interposed therebetween and configured to adjust a radiation angle by the directional member according to an applied voltage.
개시되는 일 실시예에 따른 빔 제어 장치의 제조 방법은, 기 설정된 주파수 대역의 통신을 위한 하나 이상의 방사체를 포함하는 통신단을 형성하는 단계; 상기 통신단의 상부에 유전체층을 형성하는 단계; 상기 유전체층의 상부에 방향성 부재를 형성하는 단계; 및 상기 방향성 부재를 사이에 두고 하나 이상의 한 쌍의 전극을 형성하는 단계를 포함한다.A manufacturing method of a beam control device according to an embodiment disclosed herein includes forming a communication terminal including one or more radiators for communication of a preset frequency band; Forming a dielectric layer on top of the communication end; forming a directional member on top of the dielectric layer; and forming one or more pairs of electrodes with the directional member interposed therebetween.
개시되는 실시예에 의하면, 방사체를 구비한 통신단의 상부에 유전체층을 형성하여 방사체에서 송출된 신호가 유전체층의 내부에서 공간 결합되도록 함으로써, 통신단의 송신 출력을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 전극에 인가되는 전압 세기에 따라 방향성 부재의 방향성을 조절함으로써, 방향성 부재로 입사되는 신호의 방사 각도를 조절할 수 있게 된다. According to the disclosed embodiment, a transmission output of the communication terminal can be improved by forming a dielectric layer on top of a communication end having a radiator so that signals transmitted from the radiator are spatially coupled inside the dielectric layer. In addition, by adjusting the directivity of the directional member according to the intensity of the voltage applied to the electrode, it is possible to adjust the radiation angle of the signal incident to the directional member.
여기서, 전력 결합은 유전체층 내에서 이루어지고, 방사 각도의 제어는 방향성 부재에서 이루어지는 바, 방향성 부재에 의한 방사 각도 조절이 전력 결합 특성에 영향을 주지 않게 되어 공간 결합 효율을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 방사 각도에 따라 일정한 출력을 형성할 수 있게 된다.Here, the power coupling is performed in the dielectric layer, and the radiation angle control is performed in the directional member, so that the radiation angle adjustment by the directional member does not affect the power coupling characteristics, so that the spatial coupling efficiency can be kept constant, It is possible to form a constant output according to the radiation angle.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 방사 결합 기반의 빔 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치에서 유전체층을 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치에서 전극의 형상을 전면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치에서 전극의 배치 구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도1 is a diagram schematically showing the configuration of a beam control device based on spatial radiation coupling according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows a dielectric layer in a beam control device according to an embodiment of the present invention
Figure 3 is a view schematically showing the state of the shape of the electrode viewed from the front in the beam control device according to an embodiment of the present invention
4 is a diagram showing a disposition structure of electrodes in a beam control device according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a beam control device according to an embodiment of the present invention
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.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The detailed descriptions that follow are provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
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.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. Terminology used in the detailed description is only for describing the embodiments of the present invention and should in no way be limiting. Unless expressly used otherwise, singular forms of expression include plural forms. In this description, expressions such as "comprising" or "comprising" are intended to indicate any characteristic, number, step, operation, element, portion or combination thereof, one or more other than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other feature, number, step, operation, element, part or combination thereof.
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.Meanwhile, directional terms such as upper side, lower side, one side, and the other side are used in relation to the orientation of the disclosed drawings. Since components of embodiments of the present invention may be positioned in a variety of orientations, directional terms are used for purposes of illustration and not limitation.
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.Also, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 방사 결합 기반의 빔 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a beam control device based on spatial radiation coupling according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 공간 방사 결합 기반의 빔 제어 장치(100)는 통신단(102), 유전체층(104), 방향성 부재(106), 및 전극(108)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a
통신단(102)은 기 설정된 주파수 대역의 신호에 대해 통신을 수행하도록 마련된다. 여기서, 신호에 대해 통신을 수행한다는 것은 신호를 외부로 송신하는 송신 동작, 외부로부터 신호를 수신하는 수신 동작, 및 신호를 외부로 송신하고 외부로부터 신호를 수신하는 송수신 동작을 모두 포함할 수 있다. The
즉, 신호를 외부로 송신하는 기능을 수행하는 경우 통신단(102)은 송신단이 될 수 있다. 신호를 외부에서 수신하는 기능을 수행하는 경우 통신단(102)은 수신단이 될 수 있다. 신호를 외부로 송신하고, 외부로부터 신호를 수신하는 기능을 모두 수행하는 경우 통신단(102)은 송수신단이 될 수 있다. That is, when performing a function of transmitting a signal to the outside, the
여기서, 송신단과 수신단은 각각 분리된 형태로 구현될 수도 있고 결합된 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 송신단과 수신단은 안테나를 공유할 수도 있고 각각 안테나를 구비할 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의상 통신단(102)이 신호를 외부로 송신하는 송신단인 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다. Here, the transmitting end and the receiving end may be implemented in a separate form or a combined form. Also, the transmitting end and the receiving end may share an antenna or may each have an antenna. Hereinafter, for convenience of description, a case in which the
예시적인 실시예에서, 통신단(102)은 밀리미터파 대역의 신호에 대해 통신을 수행할 수 있다. 이 경우, 빔 제어 장치(100)는 밀리미터파 통신 시스템에 활용될 수 있다. 그러나, 빔 제어 장치(100)의 주파수 대역이 이에 한정되는 것은 아니다. In an exemplary embodiment, the
통신단(102)은 기 설정된 주파수 대역의 신호(즉, 빔(Beam))를 송출하는 방사체(102a)를 포함할 수 있다. 통신단(102)은 반도체 칩으로 이루어질 수 있으며, 방사체(102a)는 온-칩(on-chip) 형태로 구현될 수 있다. 방사체(102a)는 복수개가 마련될 수 있다. 각 방사체(102a)는 통신단(102)을 통해 동위상의 신호를 송출하도록 마련될 수 있다.The
유전체층(104)은 통신단(102)의 상부에 마련된다. 예를 들어, 유전체층(104)은 반도체 후공정에 의한 추가 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 유전체층(104)은 방사체(102a)의 상부에 마련될 수 있다. 즉, 유전체층(104)은 방사체(102a)의 상부에 마련됨으로써, 방사체(102a)에서 신호가 공간 방사되는 영역에 배치될 수 있다. A
이 경우, 방사체(102a)에서 송출되는 신호는 유전체층(104)으로 공간 방사되고, 유전체층(104)의 내부에서 동위상 특성에 의해 공간 결합(즉, 동위상이 되는 신호들이 공간 상에서 결합되어 전력 결합을 형성)된 신호 출력을 형성하게 된다. 즉, 개시되는 실시예에서, 방사체(102a)는 신호를 공기 중으로 방사하는 것이 아니라 유전체층(104) 내부로 방사하게 되며, 공기 중에서 보다 유전체층(104) 내부에서 신호들이 모아지는 효과가 크므로, 유전체층(104) 내부에서 공간 결합에 의한 출력을 보다 향상시킬 수 있게 된다. In this case, the signal transmitted from the
유전체층(104)은 하나의 유전체로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 서로 다른 물질의 유전체가 적층되어 이루어질 수도 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치에서 유전체층을 개략적으로 나타낸 도면이다. The
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 유전체층(104)은 제1 유전체층(104-1) 및 제2 유전체층(104-2)을 포함할 수 있다. 제1 유전체층(104-1)과 제2 유전체층(104-2)은 서로 다른 물질의 유전체로 이루어질 수 있다. 제1 유전체층(104-1)과 제2 유전체층(104-2)은 번갈아 가며 적층될 수 있다. As shown in (a) of FIG. 2 , the
이때, 제1 유전체층(104-1)과 제2 유전체층(104-2)은 동일 두께로 형성되어 교대로 적층될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 유전체층(104-1)과 제2 유전체층(104-2)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 또한, 제1 유전체층(104-1)과 제2 유전체층(104-2)은 서로 다른 두께를 가지면서 불균일한 두께로 상호 번갈아 가며 적층될 수도 있다. At this time, the first dielectric layer 104-1 and the second dielectric layer 104-2 may be formed to have the same thickness and stacked alternately, but are not limited thereto, and as shown in FIG. 2(b), The first dielectric layer 104-1 and the second dielectric layer 104-2 may have different thicknesses. In addition, the first dielectric layer 104-1 and the second dielectric layer 104-2 may be alternately laminated with non-uniform thicknesses while having different thicknesses.
이와 같이, 서로 다른 물질의 제1 유전체층(104-1)과 제2 유전체층(104-2)을 교대로 적층함으로써, 방사체(102a)에서 송출되는 신호에 대해 특정 주파수 대역에서 대역 통과 필터 또는 대역 차단 필터를 구성할 수 있게 된다. 이때, 대역 통과 또는 대역 차단되는 주파수 대역은 제1 유전체층(104-1) 및 제2 유전체층(104-1)의 유전율 및 두께 등에 의해 결정될 수 있다. As such, by alternately stacking the first dielectric layer 104-1 and the second dielectric layer 104-2 of different materials, a band-pass filter or band-blocking signal is transmitted from the
또한, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 유전체층(104)은 내부에 에어 갭(air gap)(104a)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유전체층(104-1)과 제2 유전체층(104-2)이 번갈아 가며 적층되는 중간에 에어 갭(104a)이 형성될 수 있다. 이 경우, 유전체층(104) 내부의 에어 갭(104a)은 일종의 공진기 역할을 하게 되어 특정 주파수 대역의 신호 세기를 증감시킬 수 있게 된다. 이때, 에어 갭(104a)을 유지하기 위해 스페이서(미도시)가 마련될 수 있다.In addition, as shown in (c) of FIG. 2 , the
방향성 부재(106)는 유전체층(104)의 상부에 마련될 수 있다. 방향성 부재(106)가 유전체층(104)의 상부에 형성됨으로써, 방사체(102a)에서 송출되고 유전체층(104)에서 공간 결합된 신호가 방향성 부재(106)로 입사하게 된다. 방향성 부재(106)는 방향성 부재(106)에 가해지는 전자기장 특성에 의해 방향성 부재(106)로 입사되는 신호의 방사 각도(즉, 신호의 방향)를 조절하도록 마련될 수 있다. 방향성 부재(106)는 전극(108) 간의 전위차에 따라 신호의 방사 각도를 조절할 수 있다. The
여기서, 방향성 부재(106)는 액정(liquid crystal)일 수 있다. 즉, 방향성 부재(106)는 전자기장에 의해 분자의 배열 방향(즉, 방향성)이 달라지는 액정일 수 있다. 이 경우, 방향성 부재(106)는 일종의 렌즈와 같은 기능도 수행하게 되며, 그로 인해 방사체(102a)에서 공간 방사된 신호의 방향성을 높여 안테나 이득을 향상시키는 역할도 할 수 있게 된다. 방향성 부재(106)가 액정인 경우, 방향성 부재(106)의 유효 유전율이 높아 안테나의 방사 이득을 높일 수 있게 된다.Here, the
방향성 부재(106)의 형성 방법을 살펴보면, 유전체층(104)의 상부에 유전체층(104)의 테두리를 따라 내부가 비어 있는 케이스(예를 들어, 폴리머로 이루어지는 필름 형태의 케이스)를 설치한 후, 케이스 내에 액정을 떨어뜨리며, 액정이 굳은 다음 케이스를 제거할 수 있다.Looking at the method of forming the
전극(108)은 방향성 부재(106)의 측벽에 마련될 수 있다. 전극(108)은 방향성 부재(106)를 사이에 두고 한 쌍으로 마련될 수 있다. 한 쌍의 전극(108)에는 외부 전압이 인가되고 전극(108) 간 전위차에 의해 방향성 부재(106)의 방향성이 조절되게 된다. 그로 인해, 방향성 부재(106)로 입사되는 신호의 방사 각도를 조절할 수 있게 된다. The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치에서 전극의 형상을 전면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 3 is a view schematically showing a state in which the shape of an electrode is viewed from the front in a beam control device according to an embodiment of the present invention.
도 3의 (a)를 참조하면, 전극(108)은 방향성 부재(106)의 측벽에 전체적으로 마련될 수 있다. 이때, 전극(108)은 전기 도금 방식을 통해 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 박막 형태의 전극을 방향성 부재(106)의 측벽에 부착시킬 수도 있다.Referring to (a) of FIG. 3 , the
도 3의 (b)를 참조하면, 전극(108)은 복수 개의 도전층(108a) 및 비아홀(108b)을 포함할 수 있다. 복수 개의 도전층(108a)은 방향성 부재(106)의 높이 방향으로 상호 이격하여 마련될 수 있다. 비아홀(108b)은 각 도전층(108a)을 전기적으로 연결하며 마련될 수 있다. 즉, 비아홀(108b)은 각 도전층(108a)을 높이 방향으로 연결하며 마련될 수 있다. 이러한 구조의 전극(108)을 형성하면, 방향성 부재(106)를 통과하는 신호가 높은 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있게 된다.Referring to (b) of FIG. 3 , the
비아홀(108b)은 2개의 도전층(108a) 사이에서 복수 개가 상호 이격되어 마련될 수 있다. 이 경우, 전극(108)은 복수 개의 도전층(108a) 및 비아홀(108b)로 이루어지는 격자 형태의 공극(108c)을 포함하게 된다. 여기서, 공극(108c)의 크기는 방사체(102a)에서 송출되는 신호의 파장 보다 작게 마련될 수 있다. 즉, 공극(108c)의 크기는 상기 신호가 전극(108)을 통해 외부로 투과하지 못하도록 신호의 파장 보다 작게 마련될 수 있다.A plurality of via
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치에서 전극의 배치 구조를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram showing a disposition structure of electrodes in a beam control device according to an embodiment of the present invention.
도 4의 (a)를 참조하면, 전극(108)은 방향성 부재(106)를 사이에 두고 마주보며 마련되는 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 전극(108)에 인가하는 전압의 세기에 따라 방향성 부재(106)의 방향성을 1차원으로 조절할 수 있다. 즉, 한 쌍의 전극(108)이 방향성 부재(106)의 좌우 측면에 마련된 경우, 한 쌍의 전극(108)에 인가하는 전압의 세기에 따라 방향성 부재(106)의 방향성을 좌우 방향으로 조절할 수 있게 된다. 그에 따라, 방향성 부재(106)로 입사되는 신호도 좌우 방향의 1차원 방향 제어를 할 수 있게 된다. Referring to (a) of FIG. 4 ,
도 4의 (b)를 참조하면, 전극(108)은 한 쌍의 제1 전극(108-1) 및 한 쌍의 제2 전극(108-2)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 제1 전극(108-1)은 방향성 부재(106)의 좌우 측면에서 마주보며(즉, 제1 방향으로 마주보며) 마련될 수 있다. 한 쌍의 제2 전극(108-2)은 방향성 부재(106)의 전후 측면에서 마주보며(즉, 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 마주보며) 마련될 수 있다. Referring to (b) of FIG. 4 , the
이 경우, 한 쌍의 제1 전극(108-1) 및 한 쌍의 제2 전극(108-2)에 각각 인가되는 전압의 세기에 따라 방향성 부재(106)의 방향성을 2차원으로 조절할 수 있다. 즉, 한 쌍의 제1 전극(108-1)에 인가하는 전압의 세기에 따라 방향성 부재(106)의 방향성을 좌우 방향으로 조절할 수 있다. 그리고, 한 쌍의 제2 전극(108-2)에 인가하는 전압의 세기에 따라 방향성 부재(106)의 방향성을 전후 방향으로 조절할 수 있다. 그에 따라, 방향성 부재(106)로 입사되는 신호도 좌우 방향 및 전후 방향의 2차원 방향 제어를 할 수 있게 된다.In this case, the directionality of the
한편, 방향성 부재(106)의 하부에 형성된 유전체층(104)은 전극(108)에 전압이 인가될 때, 인가되는 전압으로부터 통신단(102)을 보호하는 역할도 하게 된다. 즉, 전극(108)에 인가되는 전압은 수십 V에 해당하고, 통신단(102)은 5V 이하의 전압을 사용하게 되는데, 방향성 부재(106)와 통신단(102) 사이의 유전체층(104)이 전극(108)으로부터 통신단(102)을 물리적으로 이격시켜 줄 뿐 아니라 전기적으로도 전극(108)에 가해진 신호가 통신단(102)으로 흐르는 것을 방지하여 통신단(102)을 보호하게 된다.Meanwhile, when a voltage is applied to the
또한, 여기서는 방사체(102a)에서 송출한 신호의 공간 결합이 유전체층(104)에서 이루어지는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 유전체층(104)의 두께에 따라 일부 공간 결합이 유전체층(104)에서 이루어지고, 또 다른 부분적인 공간 결합이 방향성 부재(106) 내에서 이루어질 수도 있다.In addition, although it has been described here that the spatial coupling of the signal transmitted from the
개시되는 실시예에 의하면, 방사체(102a)를 구비한 통신단(102)의 상부에 유전체층(104)을 형성하여 방사체(102a)에서 송출된 신호가 유전체층(104)의 내부에서 공간 결합되도록 함으로써, 통신단(102)의 송신 출력을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 전극(108)에 인가되는 전압 세기에 따라 방향성 부재(106)의 방향성을 조절함으로써, 방향성 부재(106)로 입사되는 신호의 방사 각도를 조절할 수 있게 된다. According to the disclosed embodiment, the
여기서, 전력 결합은 유전체층(104) 내에서 이루어지고, 방사 각도의 제어는 방향성 부재(106)에서 이루어지는 바, 방향성 부재(106)에 의한 방사 각도 조절이 전력 결합 특성에 영향을 주지 않게 되어 공간 결합 효율을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 방사 각도에 따라 일정한 출력을 형성할 수 있게 된다.Here, the power coupling is performed in the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 제어 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a beam control device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 하나 이상의 방사체(102a)가 형성된 통신단(102)을 형성한다(도 5의 (a)). 다음으로, 통신단(102)의 상부에서 방사체(102a)의 신호가 공간 방사되는 영역에 유전체층(104)을 형성한다(도 5의 (b)). 즉, 방사체(102a)에서 방사되는 신호가 유전체층(104)의 내부에서 동위상 특성에 의해 공간 결합되도록 유전체층(104)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 5, a
다음으로, 유전체층(104)의 상부에 방향성 부재(106)를 형성한다(도 5의 (c)). 구체적으로, 유전체층(104)의 상부에 유전체층(104)의 테두리를 따라 내부가 비어 있는 케이스(예를 들어, 폴리머로 이루어지는 필름 형태의 케이스)를 설치하고, 케이스 내에 액정을 충진 한 후, 액정이 굳은 다음 케이스를 제거하여 방향성 부재(106)를 형성할 수 있다.Next, a
다음으로, 방향성 부재(106)를 사이에 두고 하나 이상의 한 쌍의 전극(108)을 형성한다(도 5의 (d)). 여기서, 한 쌍의 전극(108) 간의 전위차에 의해 방향성 부재(106)의 방향성이 조절되고, 그로 인해 방향성 부재(106)로 입사되는 신호의 방사 각도를 조절할 수 있게 된다.Next, one or more pairs of
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.Although representative embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications are possible to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
100 : 빔 제어 장치
102 : 통신단
102a : 방사체
104 : 유전체층
104-1 : 제1 유전체층
104-2 : 제2 유전체층
104a : 에어 갭
106 : 방향성 부재
108 : 전극
108a : 도전층
108b : 비아홀
108c : 공극
108-1 : 한 쌍의 제1 전극
108-2 : 한 쌍의 제2 전극100: beam control device
102: communication group
102a: emitter
104: dielectric layer
104-1: first dielectric layer
104-2: second dielectric layer
104a: air gap
106: directional member
108: electrode
108a: conductive layer
108b: via hole
108c: air gap
108-1: a pair of first electrodes
108-2: a pair of second electrodes
Claims (17)
상기 방사체의 상부에서 상기 방사체의 신호가 공간 방사되는 영역에 배치되고, 상기 방사체에서 방사되는 신호가 내부에서 공간 결합되도록 하는 유전체층;
상기 유전체층의 상부에 마련되고, 상기 공간 결합된 신호가 입사되는 방향성 부재; 및
상기 방향성 부재에 마련되고, 전압이 인가되어 상기 방향성 부재에 전자기장을 형성하는 전극을 포함하는, 빔 제어 장치.
a communication terminal including one or more radiators for communication in a preset frequency band;
a dielectric layer disposed above the radiator in a region where signals of the radiator are spatially radiated, and allowing signals emitted from the radiator to be spatially coupled therein;
a directional member provided on top of the dielectric layer and into which the spatially coupled signal is incident; and
A beam control device comprising an electrode provided on the directional member and applying a voltage to form an electromagnetic field on the directional member.
상기 방사체의 신호는, 상기 유전체층의 내부에서 동위상 특성에 의해 공간 결합되도록 마련되는, 빔 제어 장치.
The method of claim 1,
The signal of the radiator is provided to be spatially coupled by in-phase characteristics inside the dielectric layer.
상기 유전체층은,
제1 유전체로 이루어지는 제1 유전체층; 및
상기 제1 유전체와는 다른 제2 유전체로 이루어지는 제2 유전체층을 포함하는, 빔 제어 장치.
The method of claim 1,
The dielectric layer,
a first dielectric layer made of a first dielectric; and
and a second dielectric layer made of a second dielectric different from the first dielectric.
상기 유전체층은,
상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층이 교대로 적층되어 마련되는, 빔 제어 장치.
The method of claim 4,
The dielectric layer,
Wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer are provided by being alternately laminated, the beam control device.
상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층은 불균일한 두께를 가지는, 빔 제어 장치.
The method of claim 5,
The first dielectric layer and the second dielectric layer have a non-uniform thickness, the beam control device.
상기 유전체층은,
상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층이 교대로 적층되는 중간에 마련되는 에어 갭을 더 포함하는, 빔 제어 장치.
The method of claim 5,
The dielectric layer,
Further comprising an air gap provided in the middle where the first dielectric layer and the second dielectric layer are alternately stacked, the beam control device.
상기 전극은, 상기 방향성 부재를 사이에 두고 마련되는 하나 이상의 한 쌍의 전극을 포함하는, 빔 제어 장치.
The method of claim 1,
The electrode includes at least one pair of electrodes provided with the directional member interposed therebetween.
상기 방향성 부재는,
상기 전극 간의 전위차에 따라 상기 입사된 신호의 방사 각도를 조절하도록 마련되는, 빔 제어 장치.
The method of claim 8,
The directional member,
Provided to adjust the radiation angle of the incident signal according to the potential difference between the electrodes, the beam control device.
상기 방향성 부재는,
상기 전자기장에 의해 분자의 배열 방향이 달라지는 액정(liquid crystal)으로 이루어지는, 빔 제어 장치.
The method of claim 9,
The directional member,
A beam control device made of a liquid crystal in which the arrangement direction of molecules is changed by the electromagnetic field.
상기 전극은,
상기 방향성 부재의 외면에서 제1 방향으로 상호 마주보며 마련되는 한 쌍의 제1 전극; 및
상기 방향성 부재의 외면에서 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 상호 마주보며 마련되는 한 쌍의 제2 전극을 포함하는, 빔 제어 장치.
The method of claim 8,
the electrode,
a pair of first electrodes provided facing each other in a first direction on an outer surface of the directional member; and
Including a pair of second electrodes provided facing each other in a second direction different from the first direction on the outer surface of the directional member, the beam control device.
상기 전극은,
상기 방향성 부재의 높이 방향으로 상호 이격하여 마련되는 복수 개의 도전층; 및
상기 도전층을 높이 방향으로 연결하며 마련되는 비아홀을 포함하는, 빔 제어 장치.
The method of claim 8,
the electrode,
a plurality of conductive layers provided spaced apart from each other in the height direction of the directional member; and
A beam control device comprising a via hole connected to the conductive layer in a height direction and provided.
상기 비아홀은 상기 도전층들 사이에서 복수 개가 상호 이격되어 형성되며,
상기 전극은, 상기 복수 개의 도전층 및 상기 비아홀을 통해 형성되는 격자 형태의 공극을 더 포함하는, 빔 제어 장치.
The method of claim 12,
A plurality of via holes are formed to be spaced apart from each other between the conductive layers,
The electrode further comprises a lattice-shaped gap formed through the plurality of conductive layers and the via hole.
상기 공극의 크기는 상기 신호의 파장보다 작게 마련되는, 빔 제어 장치.
The method of claim 13,
The size of the gap is provided smaller than the wavelength of the signal, the beam control device.
상기 방사체의 상부에서 상기 방사체의 신호가 공간 방사되는 영역에 배치되고, 상기 방사체에서 방사되는 신호가 내부에서 공간 결합되도록 마련되는 유전체층;
상기 유전체층의 상부에 마련되고, 상기 공간 결합된 신호가 입사되며 상기 신호의 방사 각도를 조절하는 방향성 부재; 및
상기 방향성 부재를 사이에 두고 마련되고, 인가되는 전압의 세기에 따라 상기 방향성 부재에 의한 방사 각도가 조절되도록 하는 하나 이상의 한 쌍의 전극을 포함하는, 빔 제어 장치.
a communication terminal including one or more radiators for communication in a preset frequency band;
a dielectric layer disposed on an upper portion of the radiator in a region where signals of the radiator are spatially radiated, and provided so that signals emitted from the radiator are spatially coupled therein;
a directional member provided on top of the dielectric layer, receiving the spatially coupled signal and adjusting a radiation angle of the signal; and
A beam control device comprising at least one pair of electrodes provided with the directional member interposed therebetween and configured to adjust a radiation angle by the directional member according to the strength of an applied voltage.
A communication device comprising the beam control device according to any one of claims 1 and 3 to 15.
상기 방사체의 상부에서 상기 방사체의 신호가 공간 방사되는 영역에 배치되도록 하고, 상기 방사체에서 방사되는 신호가 내부에서 공간 결합되도록 유전체층을 형성하는 단계;
상기 공간 결합된 신호가 입사되도록 상기 유전체층의 상부에 방향성 부재를 형성하는 단계; 및
상기 방향성 부재를 사이에 두고 하나 이상의 한 쌍의 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 빔 제어 장치의 제조 방법.
Forming a communication terminal including one or more radiators for communication in a preset frequency band;
forming a dielectric layer on top of the radiator to be disposed in a region where signals of the radiator are spatially radiated, and to spatially couple signals emitted from the radiator;
forming a directional member on top of the dielectric layer so that the spatially coupled signal is incident; and
A method of manufacturing a beam control device comprising the step of forming one or more pairs of electrodes with the directional member interposed therebetween.
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- 2021-05-12 KR KR1020210061183A patent/KR102509286B1/en active IP Right Grant
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