KR102524351B1 - 전자기파 송신 구조체, 전자기파 송신 구조체 어레이, 전자기파 송신 및 시프팅 방법 - Google Patents

전자기파 송신 구조체, 전자기파 송신 구조체 어레이, 전자기파 송신 및 시프팅 방법 Download PDF

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Abstract

전자기파의 수속을 일으키도록 적합화된 전자기파 송신 구조체는 기판, 및 상기 기판 상에 설치되고 환상 금속판을 포함하는 송신 유닛을 포함한다. 상기 환상 금속판은 상기 전자기파의 파장, 상기 전자기파 송신 구조체와 상기 전자기파의 수속점으로 정의되는 초점 사이의 거리, 및 전자기파의 소스와 초점 사이의 거리에 각각 관련된 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경을 갖는다. 환상 금속판의 복수의 내측 및 외측 반경은 동일한 변동 경향을 갖는다. 각각의 내측 또는 외측 반경은 내측 또는 외측 반경과 기준축 사이에 형성된 기준 끼인각과 관련된 가중치에 대응한다.

Description

전자기파 송신 구조체, 전자기파 송신 구조체 어레이, 전자기파 송신 및 시프팅 방법{ELECTROMAGNETIC WAVE TRANSMISSION STRUCTURE, ELECTROMAGNETIC WAVE TRANSMISSION STRUCTURE ARRAY, AND ELECTROMAGNETIC WAVE TRANSMISSION AND SHIFTING METHOD}
본 개시는 구조체, 어레이 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 전자기파 송신 구조체, 전자기파 송신 구조체 어레이, 및 전자기파 송신 및 시프팅 방법에 관한 것이다.
전자기파의 단파장 및 높은 손실로 인하여, 또한 빌딩, 나무, 가게 간판, 가구 등에 의한 방해로 인하여, 통신 데드존(또는 다크존) 또는 약한 신호 영역이 이동통신 시스템에 존재하는 경향이 있다. 하나의 현재의 해결책은 기지국 또는 중계기를 더욱 설치하는 것이며, 또한 최적의 기지국 커버리지를 달성하기 위해서는 일반적으로 수만 개의 소형 기지국 또는 중계기를 밀집 배치하는 것이 요구되지만, 이는 거대하고, 노동 집약적이며, 또한 엄청나게 고비용의 엔지니어링 프로젝트이다. 더욱이, 기지국 또는 중계기 자체는 대량의 전력을 소비하고, 유지 보수가 필요하며(시간이 많이 소요되고 힘이 들 수 있음), 또한 근처에 거주하는 사람들에게 정신적 스트레스를 야기할 수 있다.
전자기파 송신 구조체, 전자기파 송신 및 시프팅 방법, 및 전자기파 송신 구조체 어레이가 전자기파의 에너지를 그 전송 경로를 따라 증가시키고, 전자기파의 방사 방향을 변경함하고, 이것에 의해 전자기파를 통신 데드 존으로 전파하는 것이 본원에 개시된다.
전자기파 송신 구조체는 전자기파의 수속을 일으키도록 적합화된다. 전자기파 송신 구조체는 기판 및 송신 유닛을 포함한다. 송신 유닛은 기판 상에 설치된다. 송신 유닛은 환상 금속판을 포함한다. 환상 금속판은 전자기파의 파장, 전자기파 송신 구조체와 전자기파의 수속점으로 정의되는 초점 사이의 거리로 정의되는 초점 거리, 및 전자기파의 소스와 초점 사이의 거리로 정의되는 입사 거리와 각각 관련된 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경을 갖는다. 환상 금속판의 전체 내주 및 전체 외주의 각각의 복수의 내측 반경 및 복수의 외측 반경은 동일한 변동 경향을 갖는다. 내측 반경은 환상 금속판의 중심을 통과하는 기준축과 내측 반경 사이에 형성된 복수의 기준 끼인각과 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응한다. 외측 반경은 외측 반경과 기준축 사이에 형성된 복수의 기준 끼인각과 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응한다.
대안적으로, 전자기파의 수속을 일으키도록 적합화된 전자기파 송신 구조체는 후술하는 기판 및 송신 유닛을 포함할 수 있다. 송신 유닛은 기판 상에 설치되고, 복수의 환상 금속판을 포함한다. 각각의 환상 금속판은 또 다른 환상 금속판의 가중 평균 내측 반경과는 상이한 가중 평균 내측 반경을 갖는다. 환상 금속판은 동일한 중심 주위로 간격을 두고 배열된다. 각각의 환상 금속판은 가중 평균 외측 반경을 더 갖고, 각각의 환상 금속판의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경은 각각, 중심, 전자기파의 파장, 전자기파 송신 구조체와 전자기파의 수속점으로 정의되는 초점 사이의 거리로 정의되는 초점 거리, 및 전자기파의 소스와 초점 사이의 거리로 정의되는 입사 거리에 대한 환상 금속판이 배열되는 순서와 관련된다. 각각의 환상 금속판의 전체 내주 및 외주의 복수의 내측 반경 및 복수의 외측 반경은 각각 동일한 변동 경향을 갖는다. 각각의 환상 금속판의 내측 반경은 환상 금속판의 중심을 통과하는 기준축과 내측 반경 사이에 형성된 복수의 기준 끼인각과 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응한다. 각각의 환상 금속판의 외측 반경은 외측 반경과 기준축 사이에 형성된 복수의 기준 끼인각과 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응한다.
전자기파 송신 및 시프팅 방법은 전자기파가 전자기파 송신 구조체에 충돌한 후 빠져나가기 전에 각도만큼 시프팅되도록, 상술한 전자기파 송신 구조체 중 어느 하나에 전자기파를 전파하는 단계를 포함하고, 여기서 각도는 -25°∼25°이다. 전자기파의 입사 방향이 전자기파 송신 구조체의 법선 벡터와 평행할 때, 전자기파는 전자기파 송신 구조체에 충돌한 후 빠져나가기 전에 법선 벡터에 대해 상술한 각도만큼 시프팅된다. 전자기파의 입사 방향과 전자기파 송신 구조체의 법선 벡터가 상술한 각도를 형성할 때, 전자기파는 시프팅됨으로써, 전자기파 송신 구조체에 충돌한 후 빠져나가기 전에 법선 벡터와 평행하게 된다.
전자기파 송신 구조체 어레이는 상술한 어느 하나의 구성의 복수의 전자기파 송신 구조체를 포함하고, 각각의 전자기파 송신 구조체의 기판은 원통 형상으로 권취되어 있고, 상기 전자기파 송신 구조체는, 중심이 기준점으로 정의되고 반경이 파장과 관련된 거리인 기준원을 따라 배열되고, 또한 각각의 전자기파 송신 구조체는 기준 좌표축과 끼인각을 형성한다.
도 1은 본 개시의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 2는 특히 송신 유닛을 도시하는 제 1 실시형태의 평면도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 충돌하고 초점에서 수속되는 전자기파를 개략적으로 도시한다.
도 4는 제 1 실시형태에 충돌하고 초점에 수속되는 전자기파를 도시하는 다른 개략도이다.
도 5는 전자기파 송신 구조체를 빠져나가는 전자기파를 수신하는 수신 안테나를 이용하여, 도 1의 전자기파 송신 구조체가 어떻게 음의 X축 방향으로 0mm/20mm/40mm만큼 시프팅되는지를 나타내는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 6은 전자기파 송신 구조체가 음의 X축 방향으로 0mm/20mm/40mm만큼 시프팅되는 경우, 송신 안테나 및 도 5의 전자기파 송신 구조체로 구성된 시스템의, X-Z 평면 및 시스템의 메인빔 방향에서의 각도에 대한 이득(gain)의 변동을 나타내는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 7은 전자기파 송신 구조체를 빠져나오는 전자기파를 수신하는 수신 안테나를 이용하여, 도 5의 전자기파 송신 구조체가 어떻게 음의 Y축 방향으로 0mm/20mm/40mm만큼 시프팅되는지를 나타내는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 8은 전자기파 송신 구조체가 음의 X축 방향으로 0mm/20mm/40mm만큼 시프팅되는 경우, 송신 안테나 및 도 7의 전자기파 송신 구조체로 구성된 시스템의, X-Z 평면 및 시스템의 메인빔 방향에서의 각도에 대한 이득(gain)의 변동을 나타내는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 9는 송신 안테나, 및 송신 안테나 및 도 5의 전자기파 송신 구조체의 변형체로 구성된 시스템에 각각 대응하는, 무반향실에서 측정된 X-Z 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 다이어그램이다.
도 10은 송신 안테나 및 도 9와 관련하여 상술한 시스템에 각각 대응하는, 무반향실에서 측정된 Y-Z 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 다이어그램이다.
도 11은 전자기파 송신 구조체를 빠져나오는 전자기파를 수신하는 수신 안테나를 이용하여, 도 5의 전자기파 송신 구조체의 상술한 변형체가 어떻게 양의 X축 방향으로 0mm/10mm/20mm/30mm/40mm/50mm/60mm만큼 시프팅되는지를 도시하는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 12는 전자기파 송신 구조체가 양의 X축 방향으로 0mm/10mm/20mm/30mm/40mm/50mm/60mm만큼 시프팅되는 경우, 송신 안테나 및 도 11의 전자기파 송신 구조체로 구성된 시스템의, 시스템의 메인빔 방향에서의 각도에 대한 이득의 변동을 나타내는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 13은 전자기파 송신 구조체를 빠져나오는 전자기파를 수신하는 수신 안테나를 이용하여, 도 11의 전자기파 송신 구조체가 어떻게 음의 Y축 방향으로 0mm/10mm/20mm/30mm/40mm/50mm/60mm만큼 시프팅되는지를 도시하는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 14는 전자기파 송신 구조체가 음의 Y축 방향으로 0mm/10mm/20mm/30mm/40mm/50mm/60mm만큼 시프팅되는 경우, 송신 안테나 및 도 13의 전자기파 송신 구조체로 구성된 시스템의, 시스템의 메인빔 방향에서의 각도에 대한 이득의 변동을 나타내는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 15는 본 개시의 제 2 실시형태의 평면도이다.
도 16은 만곡된 상태에서의 제 2 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 17은 송신 안테나, 및 송신 안테나 및 제 2 실시형태로 구성된 시스템에 각각 대응하는, 무반향실에서 측정된 X-Z 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 다이어그램이다.
도 18은 도 17과 관련하여 상술한 송신 안테나 및 시스템에 각각 대응하는, 무반향실에서 측정된 Y-Z 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 다이어그램이다.
도 19는 본 개시의 제 3 실시형태의 평면도이다.
도 20은 송신 안테나, 및 송신 안테나 및 제 3 실시형태로 구성된 시스템에 각각 대응하는, 무반향실에서 측정한 X-Z 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 다이어그램이다.
도 21은 도 20과 관련하여 상술한 송신 안테나 및 시스템에 각각 대응하는, 무반향실에서 측정된 Y-Z 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 다이어그램이다.
도 22는 본 개시의 제 4 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 23은 제 4 실시형태의 X-Y 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 및 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 24는 본 개시의 제 5 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 25는 본 개시의 제 6 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 26은 제 6 실시형태의 X-Y 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 및 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 27은 본 개시의 제 7 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 28은 제 7 실시형태의 X-Z 평면 필드 패턴을 도시하는 측정 및 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 29는 본 개시의 제 8 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 30은 본 개시의 제 9 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 31은 송신 안테나 및 팔각형/십각형/십이각형의 환상 금속판을 갖는 전자기파 송신 구조체로 구성된 시스템의, 시스템의 X-Z 평면 및 메인빔 방향에서의 각도에 대한 이득의 변동을 나타내는 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 32는 본 개시의 제 10 실시형태를 개략적으로 도시한다.
본 개시는 상술한 기술적 특징을 포함하고 또한 그 주요 효과가 이하의 실시형태에 의해 입증되는 전자기파 송신 구조체 및 전자기파 송신 및 시프팅 방법을 제공한다.
본 개시의 제 1 실시형태에 대해서는 도 1∼도 3을 참조한다. 제 1 실시형태는 전자기파 송신 구조체(10)이다. 전자기파 송신 구조체(10)는 기판(1) 및 송신 유닛(2)을 포함한다.
송신 유닛(2)은 기판(1) 상에 설치된다. 기판(1)은 일반적으로 직사각형이고, 강성판이며, 여기서 강성판은 유리 강화 탄화수소 및 세라믹 적층판, 섬유 강화 에폭시판, 유리판 등에서 선택될 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 기판(1)은 고주파 마이크로파 판, 보다 구체적으로 유리 강화 탄화수소 및 세라믹 적층판이고, 0.508mm의 두께를 갖는다. 송신 유닛(2)은 복수의 환상 금속판(21)을 포함한다. 각각의 환상 금속판(21)의 형상은 원형 형상, 타원형 형상 및 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 하나이다. 이 실시형태에 있어서, 환상 금속판(21)은 원형이고, 각각의 환상 금속판(21)은 또 다른 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경과 상이한 가중 평균 내측 반경을 갖는다. 환상 금속판(21)은 동일한 중심 주위로 간격을 두고 배열된다. 각각의 환상 금속판(21)은 가중 평균 외측 반경을 더 갖고, 각각의 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경은 환상 금속판(21)이 중심, 의도된 전자기파의 파장, 전자기파 송신 구조체(10)와 전자파의 수속점으로 정의되는 초점(F) 사이의 거리로 정의되는 초점 거리, 및 전자파의 소스(S)와 초점(F) 사이의 거리로 정의된 입사 거리에 관하여 배열되는 순서와 관련이 있다. 또한, 각각의 환상 금속판(21)의 전체 내주 및 외주의 각각의 복수의 내측 반경 및 복수의 외측 반경은 각각 동일한 변동 경향을 가지며, 각각의 환상 금속(21)의 내측 반경은 동일한 환상 금속판(21)의 외측 반경이 대응하는 복수의 가중치와 각각 동일한 복수의 가중치에 각각 대응한다. 각각의 환상 금속판(21)의 내측 반경의 가중치는, 내측 반경과 중심을 통과하는 기준축(D) 사이에 형성되는 복수의 기준 끼인각(β)과 각각 관련된다. 내측 반경이 기준축(D)에 가까울수록 내측 반경의 가중치가 커지도록 미리 설정된 경우, 각각의 환상 금속판(21)의 각각의 내측 반경의 가중치는 기준 끼인각(β)의 코사인 함수의 절대값으로 정의될 수 있다. 반대로, 내측 반경이 기준축(D)으로부터 멀어질수록 내측 반경의 가중치가 커지도록 미리 설정된 경우, 각각의 환상 금속판(21)의 각각의 내측 반경의 가중치는 기준 끼인각(β)의 사인 함수의 절대값으로 정의될 수 있다. 대안적으로, 가중치는 기준 끼인각(β)에 대한 오일러의 공식(Euler’s formula)의 절대값일 수 있다.
전자기파 송신 구조체(10)는 전자기파 송신 및 시프팅 방법을 수행하도록 구성되며, 또한 전자기파 송신 및 시프팅 방법이 수행되기 전에 하기의 위치가 설정된다: 전자기파의 소스(S)의 위치로 정의되는 소스 위치, 전자기파 송신 구조체(10)가 설치되는 위치로 정의되는 설치 위치, 및 전자기파가 전자기파 송신 구조체(10)에 충돌한 후 수속되는 초점(F)의 위치로 정의되는 초점 위치. 초점 길이 및 입사 길이는 소스 위치, 설치 위치 및 초점 위치로부터 유도된다. 각각의 환상 금속판(21)은 파장, 초점 거리 및 입사 거리와 관련되는 내측 반경 함수 및 외측 반경 함수를 갖는다. 기판(1) 상에 설치되는 환상 금속판(21)의 수는 전자기파 송신 구조체(10)의 소망하는 크기에 따라 미리 설정된다. 본 실시형태에 있어서, 2개의 환상 금속판(21)이 예로서 제공된다.
각각의 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경은 각각 하기의 내측 반경 함수의 함수값 및 하기의 외측 반경 함수의 함수값과 등가이다:
Figure 112021102740832-pat00001
여기서, hni는 n번째 환상 금속판(21)의 내측 반경 함수이고, hno는 n번째 환상 금속판(21)의 외측 반경 함수이고, n은 중심으로부터 외측으로 순차적으로 배열되는 n번째 환상 금속판(21)을 나타내고, c는 입사 거리의 절반이고, d는 초점 거리이고, λ는 파장이다. 내경 함수, 외경 함수, 및 미리 설정된 파장, 초점 거리, 및 입사 거리에 근거하여, 각각의 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경에 각각 대응하는 함수값이 결정될 수 있다. 각각의 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경이 환상 금속판(21)의 내측 반경 및 외측 반경에 대한 방정식을 각각 확립하도록 사용될 수 있음으로써, 환상 금속판(21)의 구성을 결정할 수 있다.
이 실시형태에 있어서, 각각의 환상 금속판(21)은 원형 형상이다. 예를 들면, 제 1 환상 금속판(21)의 내측 반경에 대한 방정식을 확립하기 위해, 기준축(D)이 Y-Z 평면이고; 내측 반경이 기준축(D)으로부터 멀어질수록 내측 반경의 가중치가 커지고; 따라서 제 1 환상 금속판(21)의 각각의 내측 반경의 가중치는 기준 끼인각(β)의 사인 함수의 절대값으로 정의되는 것이 미리 설정된다.
제 1 환상 금속판(21)의 내주는 하기 식으로 표현될 수 있다:
Figure 112021102740832-pat00002
여기서, (x,y)는 X-Y 평면에서 제 1 환상 금속판(21)의 내주의 좌표를 나타내고, r1은 제 1 환상 금속판(21)의 내측 반경을 나타낸다.
제 1 환상 금속판(21)의 내측 반경(r1)은 이 예에서 결정되는 파라미터이다. 상기 언급한 바와 같이, 제 1 환상 금속판(21)의 내측 반경 함수의 함수값(h1i)은 제 1 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경과 등가이며, 이 예에서 미리 설정된 파라미터가 주어지면, 제 1 환상 금속판(21)의 내측 반경 함수의 함수값(h1i)은 공지된 파라미터이다:
Figure 112021102740832-pat00003
상기 방정식에 따르면, 제 1 환상 금속판(21)의 각각의 내측 반경(r1)은 제 1 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경과 동일한다. 따라서, 각각의 환상 금속판(21)이 원형일 경우, 각각의 환상 금속판(21)의 각각의 내측 반경 및 각각의 외측 반경은 환상 금속판(21)의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경과 각각 동일하다. 제 1 환상 금속판(21)의 각각의 외측 반경(R1)과 제 2 환상 금속판(21)의 각각의 외측 반경(R2)은 동일한 방식으로 결정될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 전자기파는 전자기파 송신 구조체(10)에 수직으로 충돌하고, 즉 전자기파의 입사방향은 전자기파 송신 구조체(10)의 법선 벡터와 평행한다. 전자기파 송신 구조체(10)에 충돌하는 전자기파의 일부는 환상 금속판(21) 사이의 간극을 통과하는 반면, 전자기파 송신 구조체(10)에 충돌하는 전자기파의 일부는 환상 금속판(21)에 의해 반사된다. 따라서, 전자기파 송신 구조체(10)는 한편으로 동일한 위상을 갖는 입사 전자기파의 일부는 통과시키고, 다른 한편으로 반대 위상을 갖는 입사 전자기파의 일부는 반사시킨다. 다시 말하면, 전자기파 송신 구조체(10)는 한편으로 위상차가 보강 간섭에 기여하는 입사 전자기파의 일부는 통과시키고, 다른 한편으로 위상차가 상쇄 간섭에 기여하는 입사 전자기파의 일부는 반사시킨다. 결과적으로, 전자기파의 에너지는 수속되고, 전자기파 송신 구조체(10)에 충돌하는 전자기파에 대해 증가된 이득이 달성된다. 또한, 전자기파는 전자기파 송신 구조체(10)에 충돌 후 빠져나가기 전에, 법선 벡터에 대해 각도(θ)만큼 시프팅되고, 여기서 각도(θ)는 -25°∼25°이다. 자기파 송신 구조체(10)를 빠져나가기 전에, 전자기파가 각도(θ)만큼 시프팅되는 경우, 이득은 3dBi 미만 감소된다는 점에 유의해야 하고, 여기서 dBi는 이득의 단위이다. 또한, 전자기파의 전파는 상호적이라는 것은 언급할 가치가 있고; 따라서 전자기파의 입사 방향이 전자기파 송신 구조체(10)의 법선 벡터와 각도(θ)를 형성하면, 전자기파는 전자기파 송신 구조체(10)에 충돌한 후 법선 벡터에 평행한 전자기파 송신 구조체(10)를 빠져나가고, 결과적으로 시프팅된다. 따라서, 전자기파 송신 구조체(10)가 전자기파를 시프팅시킬 수 있음으로써, 전자기파를 통신 데드존으로 전파시킬 수 있는 위치에 전자기파 송신 구조체(10)를 설치함으로써, 기존의 전자기파에 대한 통신 데드존을 용이하게 제거할 수 있다.
한 시뮬레이션 예에 있어서, 도 5 및 도 6을 참조하면, 송신 안테나(3)로서 보우타이 안테나가 사용되고, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3)는 모두 X-Y 평면에 평행하게 설치되고, Z축 방향으로 이격되어 있고, 전자기파는 28GHz의 주파수를 갖는다. 파장(λ)은 전자기파의 주파수로부터 계산된다. 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3) 사이의 거리는 파장(λ)의 5배로 설정된다. 초점 거리는 파장(λ)의 100배로 설정된다. 환상 금속판(21)의 내측 반경 및 외측 반경은 상술한 파라미터로부터 유도되고, 또한 전자기파 송신 구조체(10)는 얻어진 치수를 사용하여 시뮬레이팅된다.
전자기파 송신 구조체(10)가 음의 X축 방향으로 시프팅된 후, 전자기파는 전자기파 송신 구조체(10)에 수직으로 충돌한다. 전자기파 송신 구조체(10)가 0mm만큼 쉬프팅되는 경우, 각도(θ)는 0°이고, 보우타이 안테나와 전자기파 송신 구조체(10)에 의해 형성된 시스템은 메인빔 방향으로 17.3dBi의 이득을 갖는다. 전자기파 송신 구조체(10)가 20mm만큼 쉬프팅되는 경우, 각도(θ)는 16°이고, 시스템의 메인빔 방향은 16°로 변경되고, 메인빔 방향에서의 시스템의 이득은 16dBi로 감소된다. 전자기파 송신 구조체(10)가 28mm만큼 쉬프팅되는 경우, 각도(θ)는 22°이고, 시스템의 메인빔 방향은 22°로 변경되고, 메인빔 방향에서의 시스템의 이득은 14.45dBi로 감소되어, 이득 감소는 3dBi 미만이다. 전자기파 송신 구조체(10)는 대칭 구조이므로, 전자기파 송신 구조체(10)가 양의 X축 방향으로 시프팅되는 것은 전자기파 송신 구조체(10)가 음의 X축 방향으로 시프팅되는 것과 동일한 결과를 산출한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전자기파 송신 구조체(10)는 음의 Y축 방향으로 시프팅된다. 전자기파 송신 구조체(10)가 0mm만큼 시프팅되는 경우, 각도(θ)는 0°이고, 시스템은 메인빔 방향으로 17.3dBi의 이득을 갖는다. 전자기파 송신 구조체(10)가 20mm만큼 시프팅되는 경우, 각도(θ)는 16°이고, 시스템의 메인빔 방향은 16°로 변경되고, 메인빔 방향에서의 시스템의 이득은 16.2dBi로 감소된다. 전자기파 송신 구조체(10)가 30mm만큼 시프팅되는 경우, 각도(θ)는 25°이고, 시스템의 메인빔 방향은 25°로 변경되고, 메인빔 방향에서의 시스템 이득은 14.5dBi로 감소되어, 이득 감소는 3dBi 미만이다. 전자기파 송신 구조체(10)는 대칭 구조이므로, 전자기파 송신 구조체(10)가 양의 Y축의 방향으로 시프팅한 결과는 전자기파 송신 구조체(10)가 음의 Y축 방향으로 시프팅한 결과와 유사하다. 시스템의 이득 다이어그램에서 알 수 있는 바와 같이, 시스템은 전자기파 송신 구조체(10)의 시프팅 거리가 증가되면 더 큰 빔 스캐닝 영역을 갖지만, 이득 감소는 더 커진다.
송신 유닛(2)이 단 하나의 환상 금속판(21)를 포함할 수 있으므로, 더 작은 영역을 차지할 수 있다는 것은 언급할 가치가 있다; 즉 전자기파 송신 구조체(10)의 전체 체적은 필요에 따라 감소될 수 있다. 그러나, 단 하나의 환상 금속판(21)에만 충돌하는 전자기파와 관련된 이득은 더 많은 환상 금속판(21)을 사용하는 경우보다 적을 것이다.
전자기파 송신 구조체(10)의 변형체에 대해 도 1 및, 도 10 및 도 11을 참조하면, 이 변형체에 있어서의 기판(1)은 0.254mm 두께의 섬유 강화 에폭시판이고, 전자기파의 주파수는 28GHz이고, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3) 사이의 거리는 파장(λ)의 3배이다. 전자기파 송신 구조체(10)는 측정을 위해 무반향실에 배치된다. 도 9는 얻어진 X-Z 평면 필드 패턴을 도시하고, 도 10은 얻어진 Y-Z 평면 필드 패턴을 도시한다. 측정 다이어그램에서 알 수 있는 바와 같이, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3)에 의해 형성된 시스템은 송신 안테나(3)의 이득에 비해 11.2dBi의 이득의 증가를 나타내고, 하프 파워 빔 폭(3dBi 빔 폭)은 10°로 감소된다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 도 11에 있어서의 전자기파 송신 구조체(10)에 대한 시뮬레이션이 수행된다. 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3)는 모두 X-Y 평면에 평행하게 설치되고, Z축 방향으로 이격되고, 전자기파 송신 구조체(10)는 양의 X축 방향으로 시프팅된다. 전자기파 송신 구조체(10)의 시프팅 거리가 증가되는 경우, 시스템의 필드 패턴이 더욱 현저한 변화를 나타내고, 또한 전자기파 송신 구조체(10)와 수신 안테나의 중심 사이의 거리가 증가되는 경우, 시스템의 이득이 감소되는 것을 발견했다. 전자기파 송신 구조체(10)가 시프팅되지 않은 경우, 시스템의 이득은 14.6dBi이고 시스템의 메인빔 방향은 0°이다. 전자기파 송신 구조체(10)가 60mm만큼 시프팅되는 경우, 시스템의 이득은 11.1dBi이고 시스템의 메인빔 방향은 0°에서 29°로 변경된다. 전자기파 송신 구조체(10)의 시프팅 거리가 증가하는 경우, 시스템은 더 큰 빔 스캐닝 영역을 갖지만, 이득 감소가 더 커지는 것을 명백히 알 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 전자기파 송신 구조체(10)가 대칭 구조이므로, 전자기파 송신 구조체(10)가 음의 Y축 방향으로 시프팅한 결과는 전자기파 송신 구조체(10)가 양의 X축 방향으로 시프팅한 결과와 유사하다. 예를 들면, 전자기파 송신 구조체(10)가 음의 Y축 방향으로 60mm만큼 시프팅되는 경우, 시스템의 이득은 12dBi이고, 시스템의 메인빔 방향은 0°에서 26°로 변경된다.
본 개시의 제 2 실시형태에 대해서는 도 15 및 도 16을 참조한다. 제 2 실시형태는 기판(1)이 가요성판이라는 점을 제외하고는 제 1 실시형태와 유사하다. 가요성판은 전자기파 송신 구조체(10)가 더 높은 자유도를 갖고, 실제 배치시 환경에 더 잘 적응할 수 있도록, 필요에 따라 만곡될 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 기판(1)은 실리콘이고, 두께가 0.1mm이고, 전자기파의 주파수는 28GHz이고, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3) 사이의 거리는 전자기파의 파장의 3배이다. 또한, 이 전자기파 송신 구조체(10)는 측정을 위해 무반향실에 배치된다. 도 17은 얻어진 X-Z 평면 필드 패턴을 도시하고, 도 18은 얻어진 Y-Z 평면 필드 패턴을 도시한다. 측정 다이어그램에서 알 수 있는 바와 같이, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3)에 의해 형성된 시스템은 송신 안테나(3)의 이득에 비해 11.3dBi의 이득 증가를 나타내고, 하프 파워 빔 폭(3dBi 빔 폭)이 10.5°로 감소된다. 측정 결과는 가요성판으로 구현시 기판(1)은 전자기파의 수속을 동일하게 일으킬 수 있다는 것을 입증한다.
본 개시의 제 3 실시형태에 대해서는 도 19를 참조한다. 제 3 실시형태는 송신 유닛(2)이 투명한 것을 제외하고는 제 1 실시형태와 유사하다. 이 실시형태에 있어서, 송신 유닛(2)은, 필름으로 형성된 경우에, 투명하고 또한 전기적으로 전도성인 인듐 주석 산화물로 이루어진다. 제 3 실시형태가, 예를 들면 창에 배치될 수 있도록, 이 송신 유닛(2)은 또한 투명한 기판(1) 상에 제공될 수 있음으로써, 유연성이 더욱 높고 또한 배치의 측면에서 적용성이 더욱 넓은 전자기파 송신 구조체(10)를 제공한다. 이 실시형태에 있어서, 기판(1)의 두께는 0.7mm이고, 송신 유닛(2)의 두께는 261nm이고, 송신 유닛(2)의 전기 저항은 1.305×106Ωm이고, 송신 유닛(2)의 전도도는 7.6×105Sm-1이고, 전자기파의 주파수는 28GHz이고, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3) 사이의 거리는 전자기파의 파장의 3배이다. 또한, 이 전자기파 송신 구조체(10)는 측정을 위해 무반향실에 배치된다. 도 20은 얻어진 X-Z 평면 필드 패턴을 도시하고, 도 21은 얻어진 Y-Z 평면 필드 패턴을 도시한다. 측정 다이어그램에서 알 수 있는 바와 같이, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나로 형성된 시스템은 송신 안테나의 이득에 비해 11.1dBi의 이득 증가를 나타내고, 하프 파워 빔 폭은 10°로 감소된다. 측정 결과는 투명 송신 유닛(2)이 전자기파의 수속을 동일하게 야기할 수 있다는 것을 입증한다.
본 개시의 제 4 실시형태에 대해서는 도 22 및 도 23을 참조한다. 제 4 실시형태는 도 16에 도시된 바와 같이 기판(1)이 원통 형상으로 권취된다는 점에서 제 2 실시형태와 유사하지만, 송신 유닛(2)이 투명하고, 전자기파 송신 구조체(10)와 송신 안테나(3) 사이의 거리가 전자기파의 파장의 5배이며, 또한 송신 안테나(3)가 비대칭 스트립형 공선형 안테나인 점에서 제 2 실시형태와는 상이하다. 전자기파 송신 구조체(10)는, 중심이 송신 안테나(3)에 의해 정의되고, 또한 반경이 전자기파 파장의 5배인 기준 원을 따라 권취된다. 송신 안테나(3)에 의해 방출된 전자기파가 전자기파 송신 구조체(10)를 통과할 때, 하프 파워 빔 폭의 감소와 함께 이득의 증가가 관찰된다. 전자기파 송신 구조체(10)를 30° 회전시킨 후, 측정을 재차 행한 바, 측정 결과는 전자기파 송신 구조체(10)의 위치의 변화는 전자기파의 메인빔 방향을 변화시키는 것을 나타낸다.
본 개시의 제 5 실시형태에 대해서는 도 24를 참조한다. 제 5 실시형태는 전자기파 송신 구조체(10)가 기판(1) 상에 설치된 복수의 편광 유닛(4)을 더 포함하는 것을 제외하고는 제 3 실시형태와 유사하다. 복수의 환상 금속판(21)이 제공되는 경우에는, 편광 유닛(4)은 중심에 가장 가까운 환상 금속판(21)으로 둘러싸인 영역, 2개의 인접한 환상 금속판(21) 사이의 영역, 및 중심에서 가장 멀리 떨어진 환상 금속판(21) 외부의 영역 중 적어도 하나에 위치된다. 편광 유닛(4)이 분산되는 범위가 클수록 편광 변화 효과가 더욱 현저하다. 이 실시형태에 있어서, 편광 유닛(4)은 중심에 더 가까운 환상 금속판(21)에 의해 둘러싸인 영역 및 2개의 환상 금속판(21) 사이의 영역에 위치된다. 각각의 편광 유닛(4)은 전자기파의 편광을 변경하도록 구성된다. 이 실시형태에 있어서, 각 편광 유닛(4)은 환상 판(41), 및 환상 판(41)에 의해 둘러싸인 직사각형 판(42)을 포함하고, 각각의 직사각형 판(42)은 수평선에 대해 45°의 경사각을 갖고, 환상 판(41) 및 직사각형 판(42)은 금속제이고, 또한 각각의 편광 유닛(4)은 직선 편광을 원 편광으로 변경하도록 구성된다. 전자기파 송신 구조체(10)가 이 구조체를 통과하는 전자기파의 편광을 변화시키지 않지만, 전자기파의 수속을 야기하는 이점만 갖는 제 2 실시형태와 대조적으로, 제 5 실시형태는 전자기파 송신 구조체(10)에 의해 이를 통과하는 전자기파는 -7° ∼6°의 각도 범위 내에서 3dBi 미만의 안테나 축비를 갖게 되고; 즉 -7°∼6°의 각도 범위 내에 있는 전자기파의 일부가 편광 유닛(4)으로 의해 원 편광에 근점하도록 설계된다. 또한, 전자기파 송신 구조체(10)는 안테나 축비가 3dBi 미만인 각도 범위 내에 있는 -3° ∼ 3° 범위의 하프 파워 빔 폭을 갖는다. 따라서, 전자기파 송신 구조체(10)는 사용되는 편광 유닛(4)에 따라 전자기파의 편광을 다르게 변경할 수 있다. 각각의 편광 유닛(4)이 직선 편광 유닛인 경우, 전자기파 송신 구조체(10)는 전자기파를 직선 편광으로 변경할 것이고; 각각의 편광 유닛(4)이 타원형 편광 유닛인 경우, 전자기파 송신 구조체(10)는 전자기파를 타원 편광으로 대신 변경할 것이다.
본 개시의 제 6 실시형태에 대해서는 도 25 및 도 26을 참조한다. 제 6 실시형태는 전자기파 송신 구조체 어레이이다. 전자기파 송신 구조체 어레이는 복수의 전자기파 송신 구조체(10)를 포함한다. 각각의 전자기파 송신 구조체(10)의 기판(1)은 제 4 실시형태에서와 같이 원통 형상으로 권취된다. 전자기파 송신 구조체(10)는, 중심이 기준점으로 정의되고, 또한 반경이 전자기파의 파장과 관련된 거리인 기준원을 따라 배열된다. 각각의 전자기파 송신 구조체(10)는 기준 좌표축(L)과 끼인각을 형성하고, 기준 좌표축(L)은 기준점을 통과한다. 이 실시형태에 있어서, 2개의 전자기파 송신 구조체(10)가 사용되며, 반경은 전자기파 파장의 5배이고, 송신 안테나(3)는 기준점에 배치된다. 설명을 용이하게 하기 위해, 전자기파 송신 구조체(10)는 각각 상이한 참조 부호로 표시된다. 전자기파 송신 구조체(10a)는 기준 좌표축(L)에 대해 90° 회전되고, 다른 전자기파 송신 구조체(10b)는 기준 좌표축(L)에 대해 -90° 회전된다. 전자기파 송신 구조체(10a)와 전자기파 송신 구조체(10b)는, 전자기파 송신 구조체(10a)가 송신 안테나(3)에 더 가깝고, 전자기파 송신 구조체(10b)가 송신 안테나(3)로부터 더 멀리 떨어지게 서로 중첩된다. 도 26에 도시된 바와 같이, 송신 안테나(3)에 의해 방출된 전자기파는 전자기파 송신 구조체 어레이를 통과한 후, 90° 및 -90°에서 2개의 메인빔을 각각 형성한다. 즉, 전자기파 송신 구조체 어레이는 이를 통과하는 전자기파가 다중 메인빔으로 수속되게 할 수 있다.
본 개시의 제 7 실시형태에 대해서는 도 27 및 도 28을 참조한다. 제 7 실시형태는 전자기파 송신 구조체(10a)와 기준 좌표축(L)이 0°의 끼인각을 형성하는 한편, 다른 전자기파 송신 구조체(10b)가 기준 좌표축(L)에 대해 90° 회전되는 것을 제외하고는, 제 6 실시형태와 유사하다. 전자기파 송신 구조체(10a)와 전자기파 송신 구조체(10b)는, 전자기파 송신 구조체(10a)가 송신 안테나(3)에 더 가깝고, 전자기파 송신 구조체(10b)가 송신 안테나(3)로부터 더 멀리 떨어지게 서로 중첩된다. 도 28에서 알 수 있는 바와 같이, 송신 안테나(3)에 의해 방출된 전자기파는 전자기파 송신 구조체 어레이를 통과한 후 0° 및 90°에서 2개의 메인빔을 각각 형성한다.
본 개시의 제 8 실시형태에 대해서는 도 29를 참조한다. 제 8 실시형태는 전자기파 송신 구조체(10a)가 기준 좌표축(L)에 대해 5° 회전되는 한편, 다른 전자기파 송신 구조체(10b)가 기준 좌표축(L)에 대해 -5° 회전되는 것을 제외하고는, 제 6 실시형태와 유사하다. 전자기파 송신 구조체(10a)와 전자기파 송신 구조체(10b)는, 전자기파 송신 구조체(10a)가 송신 안테나(3)에 더 가깝고, 전자기파 송신 구조체(10b)가 송신 안테나(3)로부터 더 멀리 떨어지게 서로 중첩된다. 송신 안테나(3)에 의해 방출된 전자기파는 전자기파 송신 구조체 어레이를 통과한 후 비교적 넓은 메인빔을 형성하므로, 빔 정형 효과가 달성된다.
본 개시의 제 9 실시형태에 대해서는 도 30 및 도 31을 참조한다. 제 9 실시형태는 각각의 환상 금속판(21)이 12각형인 것을 제외하고는, 제 1 실시형태와 유사하다. 기준축(D)이 X-Z 평면이고, 내측 반경이 기준축(D)으로부터 멀리 떨어질수록, 내측 반경의 가중치가 커지도록 미리 설정한 경우, 각각의 내측 반경의 가중치는 기준 끼인각(β)의 코사인 함수의 절대값으로 정의될 수 있다. 각각의 환상 금속판(21)의 내측 반경은 대응하는 12각형 함수로부터 유도될 수 있고, 또한 가중 평균화 연산 후, n번째 환상 금속판(21)의 내측 반경은 내측 반경 함수(hni)의 함수값과 일치해야 한다. 마찬가지로, 각각의 환상 금속판(21)의 외측 반경은 대응하는 12각형 함수로부터 유도될 수 있고, 또한 가중 평균화 연산 후, n번째 환상 금속판(21)의 외측 반경은 외측 반경 함수(hno)의 함수값과 일치해야 한다. 도 31에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 환상 금속판(21)이 12각형 또는 10각형일 경우, 메인빔 방향에서의 시스템의 이득은 17dB에 근접하고, 또한 각각의 환상 금속판(21)이 8각형일 경우, 메인빔 방향에서의 시스템의 이득은 15dB∼16dB이다.
본 개시의 제 10 실시형태에 대해서는 도 32를 참조한다. 제 10 실시형태는 각각의 환상 금속판(21)이 타원형인 것을 제외하고는, 제 9 실시형태와 유사하다. 기준축(D)이 X-Z 평면인 것으로 미리 설정하면, 각각의 내측 반경의 가중치는 기준 끼인각(β)의 코사인 함수의 절대값으로 정의될 수 있다.
제 1 환상 금속판(21)의 내주는 하기 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112021102740832-pat00004
;
여기서, (x,y)는 X-Y 평면에서 제 1 환상 금속판(21)의 내주의 좌표를 나타내고, a는 타원의 장축의 절반을 나타내고, b는 타원의 단축의 절반을 나타낸다.
제 1 환상 금속판(21)의 내측 반경은, 제 1 환상 금속판(21)의 적절한 구성을 결정하기 위해, 타원의 장축 및 단축을 포함하는 하기의 방정식으로부터 유도될 수 있다:
Figure 112021102740832-pat00005
따라서, 각각의 환상 금속판(21)은 대응하는 함수에 의해 정의되는 임의의 폐쇄 환상 형상을 갖도록 설계될 수 있다.
상기에 따르면, 전자기파 송신 구조체(10)는 입사 전자기파의 수속을 야기할 수 있고, 수신 방향으로 증가된 이득을 제공할 수 있으며, 더욱 중요하게는 전자기파가 전자기파 송신 구조체(10)에 충돌한 후 전자기파가 빠져나가기 전에, 각도(θ)만큼 전자기파가 시프팅될 수 있고, 각도(θ)는 -25°∼25° 범위이고, 관련된 이득 감소는 3dBi 미만이다. 따라서, 전자기파 송신 구조체(10)는 통신 데드존에 전자기파가 진입하기 위해 충돌하는 전자기파를 시프팅하도록 설치될 수 있으며, 이에 따라 통신 데드존에서의 불량한 신호 수신의 문제에 대한 용이한 해결책을 제공할 수 있다. 게다가, 실제 배치 요구에 따라, 전자기파 송신 구조체(10)는 다양한 방식으로 변형될 수 있고; 예를 들면 기판(1)은 강성판 또는 가요성판으로서 구현될 수 있고, 또는 송신 유닛(2)은 불투명 또는 투명할 수 있다. 이들 변형 중 어느 것도 입사 전자기파의 에너지가 수속되게 하는 의도된 효과를 손상시키지 않는다. 또한, 기판(1)을 원통 형상으로 권취하고, 그 위치를 적절하게 배열함으로써, 전자기파 송신 구조체(10)를 통과하는 전자기파의 메인빔 방향은 변경될 수 있다. 또한, 편광 유닛(4)은 전자기파 송신 구조체(10)를 통과하는 전자기파의 편광을 변화시킬 수 있다. 또한, 전자기파 송신 구조체 어레이는 통과하는 전자기파를 동시에 다중 메인빔으로 수속시킨다.
상술한 실시형태의 설명은 본원에 개시된 주제의 작동, 사용 및 의도된 효과의 완전한 이해를 가능하게 할 수 있어야 한다. 그러나, 이러한 실시형태는 본 개시의 일부 바람직한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서의 개시 및 첨부된 청구범위에 근거한 모든 단순한 등가 변경 및 변형은 본 개시의 범위에 속한다.

Claims (21)

  1. 전자기파의 수속을 일으키도록 적합화된 전자기파 송신 구조체로서, 상기 전자기파 송신 구조체는:
    기판; 및
    상기 기판 상에 설치된 송신 유닛을 포함하고,
    상기 송신 유닛은 환상 금속판을 포함하고, 상기 환상 금속판은 전자기파의 파장, 전자기파 송신 구조체와 전자기파의 수속점으로 정의되는 초점 사이의 거리로 정의된 초점 거리, 및 전자기파의 소스와 초점 사이의 거리로 정의되는 입사 거리와 관련된 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경을 각각 갖고, 여기서 상기 환상 금속판의 전체 내주 및 전체 외주의 복수의 내측 반경 및 복수의 외측 반경은 각각 동일한 변동 경향을 갖고, 상기 내측 반경은 내측 반경과 상기 환상 금속판의 중심을 통과하는 기준축 사이에 형성된 복수의 기준 끼인각에 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응하고, 또한 상기 외측 반경은 상기 외측 반경과 상기 기준축 사이에 형성된 복수의 상기 기준 끼인각에 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응하고,
    상기 환상 금속판은 원형 형상, 타원형 형상 및 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 하나이고, 상기 가중 평균 내측 반경 및 상기 가중 평균 외측 반경은 하기 내측 반경 함수의 함수값과 하기 외측 반경 함수의 함수값과 각각 등가인 전자기파 송신 구조체.
    Figure 112022127720175-pat00006

    [여기서, hi는 내측 반경 함수이고, ho는 외측 반경 함수이고, c는 입사 거리의 절반이고, d는 초점 거리이고, λ는 파장이다.]
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 강성판 및 가요성판으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 전자기파 송신 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 유닛은 투명 또는 불투명한 전자기파 송신 구조체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 가요성판으로 구현시 원통 형상으로 권취되는 전자기파 송신 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    복수의 편광 유닛을 더 포함하고, 상기 편광 유닛은 상기 기판 상에 설치되고 상기 환상 금속판에 의해 둘러싸여 있고, 여기서 상기 편광 유닛의 각각은 전자기파의 편광을 변경하도록 구성되는 전자기파 송신 구조체.
  6. 전자기파의 수속을 일으키도록 적합화된 전자기파 송신 구조체로서, 상기 전자기파 송신 구조체는:
    기판; 및
    상기 기판 상에 설치된 송신 유닛을 포함하고,
    상기 송신 유닛은 복수의 환상 금속판을 포함하고, 각각의 상기 환상 금속판은 또 다른 상기 환상 금속판의 가중 평균 내측 반경과는 상이한 가중 평균 내측 반경을 갖고, 상기 환상 금속판은 동일한 중심 주위로 간격을 두고 배열되고, 각각의 상기 환상 금속판은 가중 평균 외측 반경을 더 갖고, 각각의 상기 환상 금속판의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경은, 중심, 전자기파의 파장, 전자기파 송신 구조체와 전자기파의 수속점으로 정의되는 초점 사이의 거리로 정의되는 초점 거리, 및 전자기파의 소스와 초점 사이의 거리로 정의되는 입사 거리에 대한 각각의 상기 환상 금속판의 배열 순서와 각각 관련되고, 여기서 각각의 상기 환상 금속판의 전체 내주 및 전체 외주의 복수의 내측 반경 및 복수의 외측 반경은 각각 동일한 변동 경향을 갖고, 각각의 상기 환상 금속판의 내측 반경은 환상 금속판의 중심을 통과하는 기준축과 내측 반경 사이에 형성된 복수의 기준 끼인각과 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응하고, 또한 각각의 상기 환상 금속판의 외측 반경은 외측 반경과 기준축 사이에 형성된 복수의 상기 기준 끼인각과 각각 관련되는 복수의 가중치에 각각 대응하고,
    상기 환상 금속판 각각은 원형 형상, 타원형 형상 및 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 하나이고, 또한 상기 환상 금속판 각각의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경은 하기의 내측 반경 함수의 함수값 및 하기의 외측 반경 함수의 함수값과 각각 등가인 전자기파 송신 구조체.
    Figure 112022127720175-pat00007

    [여기서, n은 중심으로부터 외측으로 순차적으로 배열된 n번째의 상기 환상 금속판을 나타내고, hni는 n번째의 환상 금속판의 내측 반경 함수이고, hno는 n번째의 환상 금속판의 외측 반경 함수이고, c는 입사 거리의 절반이고, d는 초점 거리이고, λ는 파장이다.]
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판은 강성판 및 가요성판으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 전자기파 송신 구조체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 송신 유닛은 투명 또는 불투명한 전자기파 송신 구조체.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 가요성판으로 구현시 원통 형상으로 권취되는 전자기파 송신 구조체.
  10. 제 6 항에 있어서,
    복수의 편광 유닛을 더 포함하고, 상기 편광 유닛은 기판 상에 설치되고, 중심에 가장 가까운 환상 금속판에 의해 둘러싸인 영역, 2개의 인접한 상기 환상 금속판 사이의 영역, 및 중심으로부터 가장 멀리 떨어진 환상 금속판 외부 영역 중 적어도 하나에 위치되고, 여기서 상기 편광 유닛의 각각은 전자기파의 편광을 변경하도록 구성되는 전자기파 송신 구조체.
  11. 전자기파가 전자기파 송신 구조체에 충돌한 후 빠져나가기 전에 -25°∼25°의 각도만큼 전자기파가 시프팅되도록, 제 1 항 또는 제 6 항에 기재된 전자기파 송신 구조체에 전자기파를 전파하는 단계를 포함하는 전자기파 송신 및 시프팅 방법으로서:
    상기 전자기파의 입사 방향이 상기 전자기파 송신 구조체의 법선 벡터와 평행할 때, 상기 전자기파가 상기 전자기파 송신 구조체에 충돌한 후 빠져나가기 전에 법선 벡터에 대한 각도만큼 시프팅되고;
    상기 전자기파의 입사 방향과 상기 전자기파 송신 구조체의 법선 벡터가 상기 각도를 형성할 때, 상기 전자기파가 시프팅되고, 이것에 의해 상기 전자기파 송신 구조체에 충돌한 후 빠져나가기 전에 법선 벡터와 평행하게 되며,
    상기 환상 금속판의 각각은 원형 형상, 타원형 형상 및 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 하나이고, 또한 상기 환상 금속판 각각의 가중 평균 내측 반경 및 가중 평균 외측 반경은 하기의 내측 반경 함수의 함수값 및 하기의 외측 반경 함수의 함수값과 각각 등가인 전자기파 송신 및 시프팅 방법.
    Figure 112022127720175-pat00008

    [여기서, n은 중심으로부터 외측으로 순차적으로 배열된 n번째의 상기 환상 금속판을 나타내고, hni는 n번째의 환상 금속판의 내측 반경 함수이고, hno는 n번째의 환상 금속판의 외측 반경 함수이고, c는 입사 거리의 절반이고, d는 초점 거리이고, λ는 파장이다.]
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 강성판 및 가요성판으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 전자기파 송신 및 시프팅 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 송신 유닛은 투명 또는 불투명인 전자기파 송신 및 시프팅 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판은 가요성판으로 구현시 원통 형상으로 권취되는 전자기파 송신 및 시프팅 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자기파 송신 구조체는 복수의 편광 유닛을 더 포함하고, 상기 편광 유닛은 상기 기판 상에 설치되고, 중심에 가장 가까운 환상 금속판에 의해 둘러싸인 영역, 2개의 인접한 상기 환상 금속판 사이의 영역, 및 중심으로부터 가장 멀리 떨어진 환상 금속판 외부 영역 중 적어도 하나에 위치되고, 또한 상기 편광 유닛의 각각은 전자기파의 편광을 변경하도록 구성되는 전자기파 송신 및 시프팅 방법.
  16. 제 4 항에 기재된 복수의 전자기파 송신 구조체를 포함하는 전자기파 송신 구조체 어레이로서:
    상기 전자기파 송신 구조체는 기준 원을 따라 배열되고, 상기 기준 원의 중심은 기준점에 의해 규정되고, 상기 기준 원의 반경은 파장과 관련된 거리이고, 상기 전자기파 송신 구조체의 각각은 기준 좌표축과 끼인각을 형성하는 전자기파 송신 구조체 어레이.
  17. 제 9 항에 기재된 복수의 전자기파 송신 구조체를 포함하는 전자기파 송신 구조체 어레이로서:
    상기 전자기파 송신 구조체는 기준 원을 따라 배열되고, 상기 기준 원의 중심은 기준점에 의해 규정되고, 상기 기준 원의 반경은 파장과 관련된 거리이고, 상기 전자기파 송신 구조체의 각각은 기준 좌표축과 끼인각을 형성하는 전자기파 송신 구조체 어레이.
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