KR102598129B1

KR102598129B1 - Eng 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관

Info

Publication number: KR102598129B1
Application number: KR1020220034562A
Authority: KR
Inventors: 가득현; 김은기; 고경수; 이정환
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2022-03-21
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2023-11-03
Also published as: KR20230137004A

Abstract

본 발명은 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 도파관의 물리적인 크기를 결정짓는 도파관 내부의 파장(관내파장)과 상관없이 원하는 크기의 도파관을 설계함으로써 도파관 통신선로의 물리적인 크기, 무게 및 공간의 제약을 없앨 수 있으며 어느 통신단말이든 적용이 가능하다.

Description

ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관{WAVEGUIDE UNRELATED TO WAVELENGTH OF WAVEGUIDE USING EPSILON NEGATIVE METAMATERIALS}

본 발명은 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관에 관한 것이다.

최근 소형위성, 무인기 등에 탑재 되는 통신단말은 가볍고, 크기가 작은 소형화 된 통신단말들을 요구하고 있으며 다양한 방식으로 소형화 된 기법이 적용되고 있다. 통신단말의 구성품 중 전송선로의 역할을 하는 도파관의 경우 일반적으로 표준화 된 규격의 크기로 제작되며 이 외에도 도파관 필터 및 도파관 로터리조인트 등 다양한 형태로 제작이 된다.

표준화 된 규격은 물리적인 제약을 따르게 되고, 이에 따라 도파관의 기본 크기 및 무게에 대한 제약이 따르게 된다.

즉, 표준화 규격에 따른 도파관은 물리적인 크기와 무게에 제약이 따른다. 또한 표준화 규격에 따르지 못한 도파관을 소형화 시키기 위해 공간적인 부분을 활용하여 밀집도가 높도록 도파관을 설계를 한다. 이는 곧 밀도의 증가 및 진동 및 충격에 안좋은 영향을 미치게 되고 전송효율이 떨어지게 된다.

본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

또한, 도파관의 물리적인 크기를 결정짓는 도파관 내부의 파장(관내파장)과 상관없이 원하는 크기의 도파관을 설계할 수 있도록 한 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관의 일측면에 따르면, 양측에 입력포트가 형성되고 내부 공간부가 마련되는 구조의 원형 도파관; 서로 다른 직경을 갖는 다단 구조의 원통형 바 형태로서 상기 원형 도파관 내부 공간부에 서로 마주보도록 배치되어 임피던스를 매칭시키기 위한 내부 동축 신호핀; 중앙부에 형성된 홀을 통해 상기 내부 동축 신호핀의 양측 방향에서 상기 원형 도파관의 양측 입력포트를 통해 각각 삽입되어 상기 원형 도파관의 내부 공간부에 배치되는 메타물질 유닛셀; 및 중앙부에 형성된 홀을 통해 상기 내부 동축 신호핀의 양측 방향에서 상기 원형 도파관의 양측 입력포트를 통해 각각 삽입되어 상기 메타물질 유닛셀과 소정 간격을 두고 상기 원형 도파관의 양측 내부 끝단부에 각각 배치되어 외부 커넥터와 연동되는 외부 커넥터 연동부를 포함할 수 있다.

상기 내부 동축 신호핀은 상기 메타물질 유닛셀을 상기 원형 도파관 내부에 고정시킬 수 있다.

상기 원형 도파관 양측 입력포트에 상기 메타물질 유닛셀을 삽입하고 원하는 특성이 나오지 않는 경우 상기 내부 동축 신호핀의 길이를 조정하여 임피던스를 매칭시킬 수 있다.

상기 내부 동축 신호핀은 원통형 바 형태로서 중앙부에 제1 직경을 갖는 제1 돌출부가 형성되고 상기 제1 돌출부와 소정 거리를 두고 내측 끝단부에 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 제2 돌출부가 형성된 구조일 수 있다.

상기 메타물질 유닛셀은 중앙부에 홀이 형성되는 기판; 서로 다른 직경을 갖는 C자 형태의 2개의 링 모양으로 상기 기판의 앞면에 프린팅되는 링 공진기; 및 상기 기판의 뒷면 홀 양측에 두개의 직선 형태로 프린팅되는 링 공진기 보조 라인을 포함할 수 있다.

상기 메타물질 유닛셀의 동작 주파수 대역은 Ku 주파수 대역에 맞게 설정될 수 있다.

상기 메타물질 유닛셀의 Ku 주파수 대역에서의 특성은 6.9 ~ 7.4 Ghz에서 반사손실 -10 dB 이하와 삽입손실 -0.8 dB 이상을 만족하며, 9.2 ~ 9.4 Ghz에서 반사손실 -10 dB 이하와 삽입손실 -1.5 dB의 성능을 만족할 수 있다.

상기 외부 커넥터 연동부는 테프론 재질의 외부 SMA(Sub Miniature A) 커넥터와 연동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의하면, 도파관의 물리적인 크기를 결정짓는 도파관 내부의 파장(관내파장)과 상관없이 원하는 크기의 도파관을 설계함으로써 도파관 통신선로의 물리적인 크기, 무게 및 공간의 제약을 없앨 수 있으며 어느 통신단말이든 적용이 가능하다.

또한, 도파관 필터, 도파관 로터리조인트 등 다양한 도파관 RF 컴포넌트에 활용 할 수 있으며, 시뮬레이션으로 검증으로 보여준 동축구조의 도파관은 WC-109 규격의 크기 (27.79 mm) 대비 제안된 메타 물질을 이용한 도파관은 약 70%의 소형화 된 크기를 가질 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 개략적인 도파관의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 메타물질의 기본구조인 CSRR 구조의 유닛셀 앞,뒷면을 나태내는 도면이다.
도 3은 CSRR 구조의 유닛셀에 대한 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 CSRR 구조 유닛셀의 외곽의 크기를 나타내는 도면이다.
도 5는 CSRR의 구조(CSRR와 보조 LINE)의 등가회로를 나타내는 도면이다.
도 6은 메타물질 유닛셀의 Ku 주파수 대역에서의 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 CSRR 구조 유닛셀의 유전율 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 CSRR 구조 유닛셀의 투자율 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 CSRR 구조 유닛셀의 S-parameter 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀이 적용된 원형 도파관을 나타내는 도면이다.
도 11은 원형 도파관의 외곽의 크기를 나타내는 도면이다.
도 12는 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀이 적용된 원형 도파관의 단면을 나타내는 도면이다.
도 13은 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀이 적용된 원형 도파관의 전체 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 개략적인 도파관의 일예를 나타내는 도면으로서, 차단주파수의 정의에 의해 도파관은 특정 주파수 이상이 아니면 전송이 불가능하다. 전자파의 파장 λ가 2 X a보다 작은 경우는 b면을 반사하면서 진행하지만, 파장 λ가 2 X a보다 클 경우는 일정한 짧은 구간에서 반사가 집중적으로 많아지기 시작하고, 그러다가 λ = 2 X a가 되면 반파장의 신호가 a와 같아지면서 제자리에서만 반사만 되는 형상이 되어 관을 타고 파동이 진행하는 것이 불가능해 진다. 이 때의 파장을 해당하는 주파수를 차단 주파수라 하며, 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

본 발명에서는 파장에 따라 정해지는 물리적인 제약을 메타물질을 이용하여 해결할 수 있다. 즉, ENG(EPSILON NEGATIVE) 구조의 메타물질을 적용하면 파장은 무한대의 특성을 가질 수 있다. 이는 곧 도파관의 물리적인 제약을 없앨 수 있으며 하기의 수학식 2로 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

여기서, : 빛의 속도, : 도파관 내의 주파수

즉, 빛의 속도와 전파속도의 수식을 자세히 보게 되면 아래의 수학식 3과 같다.

[수학식 3]

여기서, : 진공중의 유전율, : 진공이 아닌 모든 매질의 비유전율, : 진공중의 투자율, : 진공이 아닌 모든 매질의 비투자율

맥스웰 방정식(Maxwell Equations)으로부터 파동방정식을 유도하면 빛의 속도와 전파속도가 같다는 것을 증명할 수 있다.

[수학식 4]

여기서, : 도파관 내의 전파속도, : 도파관 내의 주파수

즉, ENG 구조의 메타물질을 적용하면 비유전율이 음의 값을 가지면서, 하기의 수학식 5와 같이 정의할 수 있다.

[수학식 5]

여기서, : 진공중의 유전율, : 진공이 아닌 모든 매질의 비유전율, : 진공중의 투자율, : 진공이 아닌 모든 매질의 비투자율, : 공기중의 유전율, : 공기중의 투자율

즉, 파장에 전파속도를 적용하면 하기의 수학식 6에서와 같이 파장은 복소함수 형태의 값을 가지게 되며, 어떤 주파수에도 파장과 무관한 크기에 비독립적으로 설계가 가능해 질 수 있다.

[수학식 6]

여기서, : 도파관 내의 주파수 , : 도파관 내의 전파속도

이와 같이, 본 발명에서는 메타물질을 이용하여 도파관의 관내파장과 무관하게 원하는 크기의 도파관을 설계할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 이때, 원하는 주파수와 크기를 선정하고 그 크기에 맞게 CSRR(Circular Single Ring Resonator) 구조의 메타물질 유닛셀을 설계할 수 있다. 여기서, 메타물질 유닛셀의 크기 p는 하기의 수학식 7에서와 같이 파장의 ¼를 넘지 말아야 한다는 조건이 있다.

[수학식 7]

여기서,

또한, 메타물질 유닛셀은 유전율은 음의 값을 가지고 투자율은 양의 값을 가져야 한다(,).

또한, 반사손실과 삽입손실은 각각 -6 dB 이하, -3 dB 이상 나오면 더 좋은 특성을 얻을 수 있다(,).

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 메타물질의 기본구조인 CSRR 구조의 유닛셀 앞,뒷면을 나태내는 도면이고, 도 3은 CSRR 구조의 유닛셀에 대한 구조를 나타내는 도면이며, 도 4는 CSRR 구조 유닛셀의 외곽의 크기를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 메타물질 유닛셀(100)의 CSRR 구조는 원형 단일 링 공진기(Circular Single Ring Resonator)로 구리(Copper) 재질의 두 개의 링 공진기(Ring Resonator)(120)과 두 개의 직선으로 된 링 공진기(Ring Resonator) 보조 라인(Line)(130)이 FR-4 기판(110) 위에 프린팅(Printing)된 구조로 형성될 수 있다.

FR-4 기판(110)은 중앙부에 홀이 형성된 원형 모양의 구조를 가질 수 있다.

두 개의 링 공진기(Ring Resonator)(120) 각각의 끝 부분은 맞닿지 않는 구조로 형성되어 C 모양의 구조를 가질 수 있으며 직경을 서로 달리하여 FR-4 기판(110)의 앞면에 프린팅될 수 있다.

두 개의 직선으로 된 링 공진기(Ring Resonator) 보조 라인(Line)(130)은 FR-4 기판(110)의 뒷면 중앙에 일직선으로 위치하여 프린팅될 수 있다. 즉, 두 개의 직선으로 된 링 공진기(Ring Resonator) 보조 라인(Line)(130)은 FR-4 기판(110)의 뒷면 홀 양측으로 일직선으로 프린팅될 수 있다.

도 5는 CSRR의 구조(CSRR와 보조 LINE)의 등가회로를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, CSRR의 구조(CSRR와 보조 LINE)의 등가회로를 참고하여 각 C 타입의 두 개의 링 공진기(Ring Resonator)(120)와 두 개의 직선으로 된 링 공진기(Ring Resonator) 보조 라인(Line)(130)의 길이와 간격을 적절히 조절하여 원하는 값이 나오도록 조정할 수 있다.

즉, 각 C 타입의 두 개의 링 공진기(Ring Resonator)(120)와 두 개의 직선으로 된 링 공진기(Ring Resonator) 보조 라인(Line)(130)은 LC 공진을 만드는 등가회로로 해석할 수 있으며, 이를 시뮬레이션 해석을 통해 동작하는 주파수 대역을 시뮬레이션 결과를 통해 확인 할 수 있다. 현재 설계된 메타물질 유닛셀의 동작 주파수 대역은 Ku 대역에 맞게 설정될 수 있으며 Ku 주파수 대역에서의 특성은 하기의 도 6과 같은 특성을 가질 수 있다.

도 6은 메타물질 유닛셀의 Ku 주파수 대역에서의 특성을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 메타물질 유닛셀의 동작 주파수 대역은 Ku 대역에 맞게 설정될 수 있으며 Ku 주파수 대역에서의 특성은 도 6에서와 같이 확인할 수 있다. 즉, 6.9 ~ 7.4 Ghz에서 반사손실 -10 dB 이하와 삽입손실 -0.8 dB 이상을 만족하며, 9.2 ~ 9.4 Ghz에서 반사손실 -10 dB 이하와 삽입손실 -1.5 dB의 성능을 만족하는 것을 확인 할 수 있다.

도 7은 CSRR 구조 유닛셀의 유전율 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 약 3.8 GHz, 7.2 GHz, 13 GHz 에서 음의 유전율 값을 갖는 것을 확인 할 수 있다.

도 8은 CSRR 구조 유닛셀의 투자율 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 시뮬레이션 된 주파수 모든 대역에서 양의 투자율 값을 갖는 것을 확인 할 수 있다.

도 9는 CSRR 구조 유닛셀의 S-parameter 특성을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 반사손실 -6 dB, 삽입손실 -3 dB 기준으로 7.8 GHz ~ 10 GHz의 대역폭을 갖는다.

도 10은 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀이 적용된 원형 도파관을 나타내는 도면이고, 도 11은 원형 도파관의 외곽의 크기를 나타내는 도면이며, 도 12는 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀이 적용된 원형 도파관의 단면을 나타내는 도면이고, 도 13은 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀이 적용된 원형 도파관의 전체 구조를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 메타물질 유닛셀이 적용된 원형 도파관(200)에서 외곽 양측 홀이 있는 테프론 재질의 원통형 외부 커넥터 연동부(230)는 외부 SMA(Sub Miniature A) 커넥터와 연동이 가능하도록 구성될 수 있다.

내부 동축 신호핀(220)은 구리(Copper) 재질로 기다란 원통으로 서로 마주보도록 2개로 구성될 수 있으며 임피던스 매칭 역할을 수행할 수 있다.

내부 동축 신호핀(220)은 서로 다른 직경을 갖는 다단 구조의 원통형 바 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 내부 동축 신호핀(220)은 원통형 바 형태로서 중앙부에 제1 직경을 갖는 제1 돌출부(221)가 형성되고 제1 돌출부(221)와 소정 거리를 두고 내측 끝단부에 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 제2 돌출부(222)가 형성되는 구조일 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 내부 동축 신호핀(220)을 다단 구조로 형성함으로써 도파관 내 주파수를 12.90 Ghz 주파수보다 낮은 7 ~ 8 Ghz의 낮은 주파수 대역을 확보할 수 있으며, 이로 인하여 도 11에서와 같이 직경을 9.2 ㎜㎜로 줄임으로써 도파관의 크기를 소형화할 수 있다.

테프론 재질의 원통형 외부 커넥터 연동부(230) 내측 끝 부분에 각각 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀(100)을 적용함으로써 도파관이 구성될 수 있다. 즉, 메타물질 유닛셀(100)의 중앙 홀 부분이 마주보는 2개의 내부 동축 신호핀(220)에 각각 삽입되어 테프론 재질의 원통형 외부 커넥터 연동부(230) 내측 끝 부분에 각각 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀(100)이 형성되는 구조를 가질 수 있다.

도파관 좌우로 가운데 홀이 형성된 테프론 재질의 원통형 외부 커넥터 연동부(230)를 2개의 내부 동축 신호핀(220)에 각각 삽입하여 메타물질 유닛셀(100)과 소정 간격을 두고 원형 도파관(210)의 양측 내부 끝단부에 각각 배치하여 외부 SMA(Sub Miniature A) 커넥터와 연결이 용이하도록 구성될 수 있다.

원형 도파관(210)의 크기는 메타물질 유닛셀(100)의 크기에 맞게 설계할 수 있고, 2개의 내부 동축 신호핀(220)을 이용하여 물리적으로 CSRR 구조의 메타물질 유닛셀(100) 고정 및 임피던스 매칭으로 사용할 수 있다.

원형 도파관(210)은 내부가 비어 있는 원통형 형상을 가질 수 있으며, 원형 도파관(210)의 양측 내측면에는 소정 길이만큼 돌출된 형태의 고정단부(211)가 각각 형성될 수 있다. 이러한 고정단부(211)는 원형 도파관(210)의 양측으로 삽입되는 원통형 외부 커넥터 연동부(230)를 고정시키는 역할을 할 수 있다.

도파관 양측 입력 포트에 메타물질 유닛셀(100)을 삽입하고 원하는 특성이 나오는지 확인한다. 이때, 원하는 특성이 나오지 않으면 2개의 내부 동축 신호핀(220)의 길이를 조정해 가며 임피던스 매칭을 시켜줄 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면 도파관 통신선로의 물리적인 크기, 무게 및 공간의 제약을 없앨 수 있으며 RF 도파관 전송선로가 삽입되는 모든 통신단말, 플랫폼에 적용할 수 있다.

또한, 도파관 필터, 도파관 로터리조인트 등 다양한 도파관 RF 컴포넌트에 활용할 수 있다.

또한, 시뮬레이션 검증으로 보여준 동축 구조의 도파관은 WC-109 규격의 크기(27.79 mm) 대비 제안된 본 발명의 메타 물질을 이용한 도파관은 약 70%의 소형화 된 크기를 가질 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100 : 메타물질 유닛셀
110 : FR-4 기판
120 : 링 공진기
130 : 링 공진기 보조 라인
200 : 메타물질 적용 도파관
210 : 원형 도파관
211 : 고정단부
220 : 내부 동축 신호핀
221 : 제1 돌출부
222 : 제2 돌출부
230 : 외부 커넥터 연동부

Claims

ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관으로서,
양측에 입력포트가 형성되고 내부 공간부가 마련되는 구조의 원형 도파관;
서로 다른 직경을 갖는 다단 구조의 원통형 바 형태로서 상기 원형 도파관 내부 공간부에 서로 마주보도록 배치되어 임피던스를 매칭시키기 위한 내부 동축 신호핀;
중앙부에 형성된 홀을 통해 상기 내부 동축 신호핀의 양측 방향에서 상기 원형 도파관의 양측 입력포트를 통해 각각 삽입되어 상기 원형 도파관의 내부 공간부에 배치되는 메타물질 유닛셀; 및
중앙부에 형성된 홀을 통해 상기 내부 동축 신호핀의 양측 방향에서 상기 원형 도파관의 양측 입력포트를 통해 각각 삽입되어 상기 메타물질 유닛셀과 소정 간격을 두고 상기 원형 도파관의 양측 내부 끝단부에 각각 배치되어 외부 커넥터와 연동되는 외부 커넥터 연동부를 포함하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.
청구항 1에 있어서,
상기 내부 동축 신호핀은,
상기 메타물질 유닛셀을 상기 원형 도파관 내부에 고정시키는 것을 특징으로 하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.
청구항 1에 있어서,
상기 원형 도파관 양측 입력포트에 상기 메타물질 유닛셀을 삽입하고 원하는 특성이 나오지 않는 경우 상기 내부 동축 신호핀의 길이를 조정하여 임피던스를 매칭시키는 것을 특징으로 하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.
청구항 1에 있어서,
상기 내부 동축 신호핀은,
원통형 바 형태로서 중앙부에 제1 직경을 갖는 제1 돌출부가 형성되고 상기 제1 돌출부와 소정 거리를 두고 내측 끝단부에 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 제2 돌출부가 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.
청구항 1에 있어서,
상기 메타물질 유닛셀은,
중앙부에 홀이 형성되는 기판;
서로 다른 직경을 갖는 C자 형태의 2개의 링 모양으로 상기 기판의 앞면에 프린팅되는 링 공진기; 및
상기 기판의 뒷면 홀 양측에 두개의 직선 형태로 프린팅되는 링 공진기 보조 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.
청구항 5에 있어서,
상기 메타물질 유닛셀의 동작 주파수 대역은 Ku 주파수 대역에 맞게 설정되는 것을 특징으로 하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.
청구항 6에 있어서,
상기 메타물질 유닛셀의 Ku 주파수 대역에서의 특성은 6.9 ~ 7.4 Ghz에서 반사손실 -10 dB 이하와 삽입손실 -0.8 dB 이상을 만족하며, 9.2 ~ 9.4 Ghz에서 반사손실 -10 dB 이하와 삽입손실 -1.5 dB의 성능을 만족하는 것을 특징으로 하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.
청구항 1에 있어서,
상기 외부 커넥터 연동부는,
테프론 재질의 외부 SMA(Sub Miniature A) 커넥터와 연동되는 것을 특징으로 하는 ENG 메타물질을 이용한 관내파장과 무관한 도파관.