KR102673779B1 - 곡면에 적용 가능한 플렉서블 표면파 발생장치, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면파 발생장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 일정 두께 이상의 유전체의 두께가 필수적으로 요구되어 휘어질 수 없음으로 인해 평면이 아닌 곡면 구조에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 평면형 표면파 발생장치의 문제점을 해결하기 위해, 기존의 평면형 표면파 발생기 구조에서 제 3 유전체를 제거하고 제 1 유전체 및 제 2 유전체를 얇게 형성하여 휘어짐이 가능하도록 하는 동시에, 표면파 발생부재의 패턴을 변경하고 방사체에 슬릿(slit)을 삽입하는 것에 의해 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(Band)에 적용 가능한 통신성능을 나타낼 수 있도록 구성됨으로써, 선박 내부의 원통형 파이프 등과 같이 곡률을 가지는 금속 매체의 표면에 밀착되어 기존의 평면형 표면파 발생장치를 적용하기 어려운 환경에서도 보다 용이하게 표면파 통신시스템을 구축할 수 있도록 구성되는 플렉서블 표면파 발생장치와 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 표면파 발생장치 및 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 종래, 표면파 발생장치에 있어서, 원하는 통신성능을 확보하기 위하여는 기하학적인 패턴과 함께 일정 두께 이상의 물리적인 유전체의 두께가 필수적으로 요구되므로 휘어질 수 없는 평면(flat)형 구조로 형성되는 경우가 대부분이며, 그로 인해, 평면이 아닌 곡면 구조에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 평면형 표면파 발생장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 곡률을 가지는 매체(medium)의 표면이나 곡면에 밀착되어 표면파 통신이 가능하도록 구성되는 플렉서블(flexible) 표면파 발생장치와, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 곡률을 가지는 매체의 표면이나 곡면에 밀착되어 표면파 통신이 가능하도록 하기 위해, 기존의 평면형 표면파 발생기 구조에서 제 3 유전체를 제거하고 제 1 유전체 및 제 2 유전체를 얇게 형성하여 휘어짐이 가능하도록 하는 동시에, 표면파 발생부재의 패턴을 변경하고 방사체에 슬릿(slit)을 삽입하는 것에 의해 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(Band)에 적용 가능한 통신성능을 나타낼 수 있도록 구성됨으로써, 예를 들면, 선박 내부에 설치되어 있는 원통형 파이프 등과 같이, 곡률을 가지는 금속 매체의 표면에 밀착되어 기존의 평면형 표면파 발생장치와 동일 내지 유사하게 신호전달이 가능하며, 그것에 의해, 기존의 평면형 표면파 발생장치를 적용하기 어려운 환경에서도 보다 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 표면파 통신시스템을 구축할 수 있도록 구성되는 플렉서블 표면파 발생장치와, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 빛 또는 전파가 임의의 매질에서 반사될 경우 경계면에는 일정 영역에 걸쳐 전자기파에 의한 전기장과 자기장이 존재하며, 이러한 전자기파를 표면파(evanescent wave)라 한다.
또한, 이러한 전자기파는 매체의 표면, 예를 들면, 금속 표면을 따라 진행하는 경우 전기장은 그 세기가 급속히 감소할 수 있으나, 자기장은 세기가 급속히 감소하지 않는 특성을 가진다.
이에, 기존의 표면파 발생장치는, 이러한 자기장의 특성을 이용하여, 평면 형태의 유전체 상에 표면파 동작을 위한 주기적인 배열의 슬롯(Slot)을 삽입하여 금속과 유전체를 부착하였을 때 발생하는 필터 특성에 따른 유도성 임피던스를 이용하여 금속 표면에 자기장의 신호의 전달이 가능하도록 구성되어 있다.
따라서 상기한 바와 같은 표면파 발생장치를 이용하면 금속 표면을 통해 통신이 이루어질 수 있으며, 이에, 종래, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-2565230호의 "금속 표면에 부착되어 표면파 신호를 전달하는 표면파 발생 장치" 등에 제시된 바와 같이, 금속 표면을 통해 전파를 전달하여 진공챔버, 컨테이너 내부, 송유관 등과 같이 무선통신이 불가능한 차폐 환경에서도 무선통신을 가능하게 하기 위한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 표면파 발생장치와 이를 이용한 표면파 통신 시스템 및 방법들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, 일반적으로, 표면파 발생기의 설계시 원하는 통신성능을 확보하기 위하여 기하학적인 패턴과 함께 일정 두께 이상의 제 1, 제 2, 제 3 유전체의 물리적인 두께가 필수적으로 요구된다.
이에, 상기한 바와 같은 종래기술의 표면파 발생장치들은 유전체의 두께로 인해 휘어질 수 없는 평면(Flat) 형태의 구조를 가지는 경우가 대부분이며, 그로 인해, 예를 들면, 선박의 내부 등과 같이 복잡한 공간이나 곡률을 가지는 곡면 구조에 대하여는 기존의 평면형 표면파 발생기를 적용하기 어려운 한계가 있는 것이었다.
이에 더하여, 기존의 표면파 발생장치는, 금속에 부착하여 금속 표면을 통해 자기장을 전달하기 위해 표면파 발생기 면적 이상의 금속 평면 면적이 필수적으로 요구되는 문제도 있는 것이었다.
더 상세하게는, 일반적으로, 선박의 객실이나 선실(cabin)의 경우, 기본적으로는 금속으로 이루어지는 공간이지만 그 내부는 비금속인 인테리어로 구성되어 있으므로 기존의 표면파 발생장치를 부착할 수 있는 장소가 많지 않아 표면파 통신이 어려운 경우가 많은 문제가 있다.
여기서, 일반적인 선박의 객실 또는 선실에는, 예를 들면, 환풍기 라인 또는 케이블이나 각종 파이프라인 등과 같이, 금속으로 이루어지는 수많은 파이프들이 존재하므로, 이러한 파이프들을 이용하여 표면파 통신을 수행하면 객실 또는 선실에서 효율적으로 표면파 통신을 수행할 수 있다.
그러나 상기한 바와 같은 종래기술의 표면파 발생장치들은 휘어질 수 없는 평면형 구조임으로 인해 금속 파이프와 같이 곡률반경을 가지는 매체에는 밀착될 수 없으므로 적용이 어려운 한계가 있는 것이었다.
여기서, 이러한 문제를 극복하기 위해, 예를 들면, 유전체의 일부를 제거하고 나머지는 얇게 하여 휘어짐이 가능하도록 얇은 표면파 발생기를 구성하는 방법을 생각해볼 수 있으나, 이러한 경우는 유전체의 두께 감소에 따른 용량성 캐패시터의 값이 감소함으로 인해 표면파 공진기 특성이 열화되어 통신성능이 저하되므로, ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(Band)에서 동작할 수 있는 충분한 통신성능을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 평면형 표면파 발생장치들의 한계를 해결하기 위하여는, 곡면에도 적용 가능하도록 플렉서블(flexible)한 특성을 가지는 동시에, 곡률을 가지는 금속 매체의 표면에서도 통신성능이 저하되지 않고 기존과 동일한 수준의 충분한 통신성능이 유지될 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 플렉서블 표면파 발생장치와 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 원하는 통신성능을 확보하기 위하여 기하학적인 패턴과 함께 일정 두께 이상의 물리적인 유전체의 두께가 필수적으로 요구되므로 휘어질 수 없는 평면(flat)형 구조로 형성되는 경우가 대부분이며, 그로 인해, 평면이 아닌 곡면 구조에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 평면형 표면파 발생장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 곡률을 가지는 매체(medium)의 표면이나 곡면에 밀착되어 표면파 통신이 가능하도록 구성되는 플렉서블(flexible) 표면파 발생장치와, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 곡률을 가지는 매체의 표면이나 곡면에 밀착되어 표면파 통신이 가능하도록 하기 위해, 기존의 평면형 표면파 발생기 구조에서 제 3 유전체를 제거하고 제 1 유전체 및 제 2 유전체를 얇게 형성하여 휘어짐이 가능하도록 하는 동시에, 표면파 발생부재의 패턴을 변경하고 방사체에 슬릿(slit)을 삽입하는 것에 의해 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(Band)에 적용 가능한 통신성능을 나타낼 수 있도록 구성됨으로써, 예를 들면, 선박 내부에 설치되어 있는 원통형 파이프 등과 같이, 곡률을 가지는 금속 매체의 표면에 밀착되어 기존의 평면형 표면파 발생장치와 동일 내지 유사하게 신호전달이 가능하며, 그것에 의해, 기존의 평면형 표면파 발생장치를 적용하기 어려운 환경에서도 보다 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 표면파 통신시스템을 구축할 수 있도록 구성되는 플렉서블 표면파 발생장치와, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 플렉서블(flexible) 표면파 발생장치에 있어서, 휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되는 제 1 유전체; 휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되고 상기 제 1 유전체의 하부에 배치되는 제 2 유전체; 휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되고 상기 제 1 유전체와 상기 제 2 유전체 사이에 배치되어 외부 신호가 인가되면 전자기장을 방사하도록 이루어지는 방사체; 및 휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되고 상기 방사체에서 발생되는 전자기장으로부터 미리 설정된 주파수의 표면파 신호를 전달하도록 미리 정해진 패턴이 형성되어 상기 제 2 유전체의 하부에 배치되는 표면파 발생부재를 포함하여 구성됨으로써, 평면이 아닌 곡률을 가지는 구조나 곡면에도 밀착되어 표면파 통신이 가능하므로 기존의 평면형 표면파 발생기를 적용하기 어려운 환경에 대하여도 표면파 통신을 이용하여 무선통신이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표면파 발생장치가 제공된다.
여기서, 상기 제 1 유전체 및 상기 제 2 유전체는, FPC(Flexible Printed Circuit) 재질을 이용하여 휘어짐이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사체 및 상기 표면파 발생부재는, 구리나 금 또는 은 재질을 이용하여 휘어짐이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 방사체 및 상기 표면파 발생부재는, 미리 정해진 유전율을 가지는 휘어짐이 가능한 유전체를 이용하여 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 표면파 발생부재는, ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(Band)을 포함하는 미리 설정된 주파수 대역에서 공진을 발생하여 표면파를 발생시키도록 미리 정해진 형상의 기하학적 패턴의 자성체가 증착된 단위슬롯이 주기적으로 배열되어 이루어지는 슬롯(slot)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 방사체는, 미리 정해진 개수 및 간격으로 형성되는 슬릿(slit)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 표면파 통신시스템에 있어서, 상기에 기재된 플렉서블 표면파 발생장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면파 통신시스템이 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 표면파 통신방법에 있어서, 미리 정해진 위치에 표면파 통신을 위한 표면파 발생장치를 설치하는 처리가 수행되는 설치단계; 및 상기 설치단계를 통해 설치된 각각의 표면파 발생장치를 이용하여 표면파 신호를 송수신하는 처리가 수행되는 통신단계를 포함하여 구성되고, 상기 표면파 발생장치는, 상기에 기재된 플렉서블 표면파 발생장치를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면파 통신방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 평면형 표면파 발생기 구조에서 제 3 유전체를 제거하고 제 1 유전체 및 제 2 유전체를 얇게 형성하여 휘어짐이 가능하도록 하는 동시에, 표면파 발생부재의 패턴을 변경하고 방사체에 슬릿(slit)을 삽입하는 것에 의해 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(Band)에 적용 가능한 통신성능을 나타낼 수 있도록 구성되는 플렉서블 표면파 발생장치와, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법을 제공됨으로써, 예를 들면, 선박 내부에 설치되어 있는 원통형 파이프 등과 같이, 곡률을 가지는 금속 매체의 표면에 밀착되어 기존의 평면형 표면파 발생장치와 동일 내지 유사하게 신호전달이 가능하며, 그것에 의해, 기존의 평면형 표면파 발생장치를 적용하기 어려운 환경에서도 보다 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 표면파 통신시스템을 구축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 곡률을 가지는 매체의 표면이나 곡면에 밀착되어 표면파 통신이 가능하도록 구성되는 플렉서블 표면파 발생장치와, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법이 제공됨으로써, 원하는 통신성능을 확보하기 위하여 기하학적인 패턴과 함께 일정 두께 이상의 물리적인 유전체의 두께가 필수적으로 요구되므로 휘어질 수 없는 평면형 구조로 형성되는 경우가 대부분이며, 그로 인해, 평면이 아닌 곡면 구조에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 평면형 표면파 발생장치 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 종래기술의 평면형 표면파 발생장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 종래기술의 평면형 표면파 발생장치를 굴곡면에 적용할 경우 발생하는 성능저하를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치의 표면파 발생부재에 형성되는 단위슬롯의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 기존의 표면파 발생부재(Case 0)와 도 4에 나타낸 표면파 발생부재(Case 1, Case 2)에 대하여 주파수에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 6은 표면파 발생장치의 방사체에 슬릿(slit)을 형성하여 주파수에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7은 표면파 발생장치의 방사체에 형성되는 슬릿(slit)의 구성 변화에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치와 기존의 표면파 발생 장치에 대하여 평면구간에서의 전송속도를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치와 기존의 표면파 발생 장치에 대하여 곡면구간에서의 전송속도를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 직경이 다른 굴곡면에 각각 적용하여 표면파 신호를 전달하는 구성예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 각각의 경우에 대하여 휘어짐 정도에 따른 통신성능 변화를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 이용하여 곡면을 통해 표면파 신호가 전달되는 구성예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 이용하여 곡면을 통해 표면파 신호가 전달되는 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 실제 선박의 파이프 라인에 설치하여 표면파 통신을 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래기술의 평면형 표면파 발생장치를 굴곡면에 적용할 경우 발생하는 성능저하를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치의 표면파 발생부재에 형성되는 단위슬롯의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 기존의 표면파 발생부재(Case 0)와 도 4에 나타낸 표면파 발생부재(Case 1, Case 2)에 대하여 주파수에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 6은 표면파 발생장치의 방사체에 슬릿(slit)을 형성하여 주파수에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7은 표면파 발생장치의 방사체에 형성되는 슬릿(slit)의 구성 변화에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치와 기존의 표면파 발생 장치에 대하여 평면구간에서의 전송속도를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치와 기존의 표면파 발생 장치에 대하여 곡면구간에서의 전송속도를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 직경이 다른 굴곡면에 각각 적용하여 표면파 신호를 전달하는 구성예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 각각의 경우에 대하여 휘어짐 정도에 따른 통신성능 변화를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 이용하여 곡면을 통해 표면파 신호가 전달되는 구성예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 이용하여 곡면을 통해 표면파 신호가 전달되는 다른 구성예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치를 실제 선박의 파이프 라인에 설치하여 표면파 통신을 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 곡면에 적용 가능한 플렉서블 표면파 발생장치와 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 곡면에 적용 가능한 플렉서블 표면파 발생장치와 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 종래기술의 평면형 표면파 발생장치(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래기술의 평면형 표면파 발생장치(10)는, 크게 나누어, 제 1 유전체(11)와 제 2 유전체(12) 및 제 3 유전체(13)가 각각 적층된 형태로 구성되고, 외부 신호가 인가되면 전자기장을 방사하기 위한 방사체(patch)(14)가 제 1 유전체(11)와 제 2 유전체(12) 사이에 배치되며, 제 2 유전체(12)와 제 3 유전체(13) 사이에는 미리 정해진 기하학적 패턴이 형성되어 방사체(14)에서 발생하는 전자기장으로부터 미리 설정된 특정 주파수에 대한 공진을 발생시키고 금속 표면을 통해 표면파 신호를 전달하기 위한 표면파 발생부재(15)가 배치되어 구성되어 있다.
여기서, ISM 대역의 주파수에 적용하기 위하여는 도 1에 나타낸 바와 같이 제 1 유전체(11) 및 제 2 유전체(12)와 제 2 유전체(12) 및 제 3 유전체(13) 사이의 용량성 임피던스 값이 각각 최소 3pF 이상이 되어야 하며, 각 유전체의 두께는 최소 0.2mm 이상이 되어야 한다.
또한, 상기한 표면파 발생부재(15)는 유도성 임피던스 매칭을 위해 단위슬롯의 길이가 미리 정해진 최소길이 이상으로 형성되어야 하며, 즉, 예를 들면, 2.4GHz 대역의 표면파 발생장치의 경우 단위슬롯의 길이가 59.4mm(약 λg/2) 이상이 되어야 한다.
아울러, 종래기술의 평면형 표면파 발생장치(10)는, 상기한 바와 같이 일정 수준 이상의 유전체의 두께가 요구됨으로 인해 휘어지는 성질이 없는 평면형으로 형성되는 경우가 대부분이며, 그로 인해, 평면이 아닌 곡면 등에 적용할 경우에는 통신성능이 저하되는 한계가 있는 것이었다.
더 상세하게는, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 종래기술의 평면형 표면파 발생장치(10)를 굴곡면에 적용할 경우 발생하는 성능저하를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 종래기술의 평면형 표면파 발생장치(10)는, 예를 들면, 금속 파이프 등과 같이, 굴곡면을 가치는 매체나 곡면에 설치되는 경우, 휘어지는 성질이 없으므로 해당 매체의 표면에 완전히 밀착될 수 없고, 그로 인해, 도 2의 우측에 나타낸 바와 같이, 표면을 통해 전달되는 신호의 강도가 저하되어 통신성능의 저하가 발생하게 된다.
즉, 일반적으로, 표면파 발생장치를 이용하여 표면파 통신이 이루어질 수 있도록 하기 위하여는 해당 표면파 발생장치 이상의 평면 면적이 필수적으로 요구되나, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 기존의 평면형 표면파 발생장치(10)는 파이프 등의 원통형 구조나 곡률반경을 가지는 금속면에는 완전히 밀착될 수 없으므로 단순히 표면파 발생장치의 면적을 증가시키는 것만으로는 원하는 만큼 충분한 통신성능을 나타낼 수 없는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은, 상기한 바와 같은 종래기술의 평면형 표면파 발생장치(10)의 문제점을 해소하기 위해, 곡면을 따라 휘어질 수 있도록 플렉서블한 특성을 가지는 동시에, 휘어지는 특성을 가지면서도 표면파 통신에 적합하도록 충분한 통신성능을 나타낼 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 플렉서블 표면파 발생장치를 제시하였다.
계속해서, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 크게 나누어, 미리 정해진 크기로 형성되는 제 1 유전체(21)와, 미리 정해진 크기로 형성되어 제 1 유전체(21)의 하부에 배치되는 제 2 유전체(22)와, 외부 신호가 인가되면 전자기장을 방사하기 위해 제 1 유전체(21)와 제 2 유전체(22) 사이에 배치되는 방사체(23) 및 미리 정해진 기하학적 패턴이 형성되어 방사체(23)에서 발생하는 전자기장으로부터 미리 설정된 특정 주파수에 대한 공진을 발생시키고 금속 표면을 통해 표면파 신호를 전달하기 위해 제 2 유전체(22)의 하부에 배치되는 표면파 발생부재(24)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 제 1 유전체(21)와 제 2 유전체(22)가 적층된 형태로 구성되고 방사체(23) 및 표면파 발생부재(24)를 포함하여 구성되는 점에서는 도 1에 나타낸 종래기술의 평면형 표면파 발생장치(10)와 유사하게 구성될 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 도 1에 나타낸 기존의 평면형 표면파 발생장치(10)에서 제 3 유전체(13)가 제거되고, 후술하는 바와 같이 ISM 대역에 적용 가능한 통신성능을 나타낼 수 있도록 방사체(23)와 표면파 발생부재(24) 구체적인 구성 및 단위슬롯(slot)의 형상이 변경되어 구성되는 점이 다르다.
더 상세하게는, 먼저, 상기한 제 1 유전체(21) 및 제 2 유전체(22)는, 예를 들면, FPC(Flexible Printed Circuit) 재질을 이용하여 휘어짐이 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기한 제 1 유전체(21) 및 제 2 유전체(22)는, 예를 들면, 연성 동박 적층필름으로 제작될 수 있고, 연성회로기판으로 사용될 수 있으며, 유연성이 필요한 전자부품의 배선에 사용될 수 있도록 동박적층 될 수 있다.
여기서, 연성 동박 적층필름은 두께가 얇고 유연한 장점이 있어 얇은 두께로 제작될 수 있으며, 동박적층 필름은 라미네이팅(laminating)법, 캐스팅(casting)법, 스퍼터링(sputtering)법 등을 이용하여 제조되거나, 또는, 연성회로기판의 미세한 회로 선폭을 형성하기 위해 세 종류의 적층법을 혼합하여 제조될 수 있는 등, 본 발명은 반드시 본 발명의 실시예에 제시된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명의 실시예에 제시된 내용 이외에 본 발명의 취지 및 본질을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양하게 수정 및 변경하여 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
아울러, 상기한 방사체(23) 및 표면파 발생부재(24)는, 예를 들면, 신호전달을 위해 일반적으로 사용되면서도 쉽게 휘어질 수 있는 재질인 구리나 금 또는 은 등을 이용하거나, 유전율이 3 ~ 5에 해당하는 휘어짐이 가능한 유전체를 이용하여 형성되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 일반적으로, 표면파 발생부재(24)의 두께 차이에 따른 성능변화는 없으나, 예를 들면, 0.005mm 등과 같이, 곡면에 부착이 용이하도록 유연한 정도, 즉, 표면파 발생부재(24)의 두께를 부착하고자 하는 매체의 곡률에 따라 선택적으로 적용 가능하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 단지 기존의 제 3 유전체를 제거하고 휘어질 수 있는 재질을 이용하여 제 1 유전체(21) 및 제 2 유전체(22)와 표면파 발생부재(24)를 얇게 형성하는 것에 의해 휘어짐이 가능한 표면파 발생장치를 구성할 수 있으나, 이러한 구성만으로는 ISM 대역에 적용 가능하도록 충분한 통신성능이 도출되지 않는 문제가 있다.
더 상세하게는, 상기한 바와 같이 ISM 대역에 적용하기 위한 플렉서블 표면파 발생장치를 구현하기 위해 휘어짐이 가능하도록 기존의 제 3 유전체(13)를 제거하고 FPC 재질을 이용하여 제 1 유전체(21) 및 제 2 유전체(22)를 얇게 형성하는 것에 의해 전체적인 두께를 얇게 변경하였을 경우, 제 1 유전체(21) 및 제 2 유전체(22)의 두께가 감소함에 따라 용량성 커패시터의 값이 감소하여 원하는 주파수에서 표면파 공진기의 특성이 열화되는 문제가 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 본 발명에 따르면, 표면파 발생부재(24)의 단위슬롯의 패턴 길이 및 배치 등을 변경하여 원하는 일정 수준 이상의 통신성능을 구현할 수 있도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)의 표면파 발생부재(24)에 형성되는 단위슬롯의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상기한 표면파 발생부재(24)는, 예를 들면, ISM 대역 등과 같이, 미리 설정된 특정 주파수(예를 들면, 2,4GHz)의 표면파 신호를 전달할 수 있도록 미리 정해진 형상의 패턴이 형성된 단위슬롯(slot)이 주기적으로 배열되어 있는 슬롯(Slot)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기한 단위슬롯은, 예를 들면, 도 4의 case 1에 나타낸 바와 같이, 전체 길이가 59.4mm이고, 유도성 리액턴스를 증가시키기 위해 단위슬롯 내에 슬릿(Slit)(0.3mm)을 형성하며, 단위슬롯 내부에는 7.5mm(약 λg/16) 크기의 5개의 내부패턴이 삽입되어 구성될 수 있다.
또는, 상기한 단위슬롯은, 도 4의 case 2에 나타낸 바와 같이, 내부에 7.5mm(약 λg/16) 크기의 3개의 내부패턴과, 13.8mm(약 λg/8) 크기의 2개의 내부패턴이 각각 삽입되어 구성될 수 있는 등, 본 발명은 실시예에 나타낸 구성 이외에도 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이, 표면파 발생부재(24)는, 미리 설정된 특정 주파수 대역에서 공진을 발생하여 표면파를 발생시키도록 미리 정해진 기하학적 패턴이 증착된 자성체(슬롯)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 기하학적 패턴이 형성된 자성체를 증착하는 방법은, 예를 들면, PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), 또는, ALD(Atomic Layer Deposition) 등의 공법이 적용될 수 있으며, 여기서, PVD 공정은 예를 들면 열증착법(thermal evaporation), 전자빔 증착법(E-beam evaporation) 또는 스퍼터링법(sputtering) 등을 이용하여 수행될 수 있으며, 이러한 패턴 형성 및 증착방법의 구체적인 내용에 대하여는 종래기술의 내용을 참조하여 당업자에게 자명한 사항이므로, 설명을 간략히 하기 위해 여기서는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
또한, 상기한 표면파 발생부재(24)의 면적이나 기하학적 패턴은 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 부착하고자 하는 매체의 임피던스에 기반하여 결정될 수 있으며, 표면파 발생부재(24)의 배열(array)이나 수량 등도 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 부착하고자 하는 매체의 임피던스에 기반하여 결정될 수 있다.
즉, 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 부착하고자 하는 매체의 임피던스 변화에 따라 표면파 발생부재(24)의 면적 또는 기하학적 패턴을 조정하여 임피던스 미스매칭을 상쇄할 수 있으며, 표면파 발생부재(24)에 증착된 자기장 패턴을 상이하게 증착함으로써 임피던스 매칭이 이루어질 수도 있고, 각각의 유전체(21, 22) 및 표면파 발생부재(24)의 두께나 면적을 변경하여 임피던스 매칭이 이루어질 수도 있으며, 표면파 발생부재(24)를 복수개 배치하여 플렉서블 표면파 발생장치(20)와 매체 또는 매질과의 임피던스 매칭을 수행할 수도 있는 등, 본 발명은 반드시 본 발명의 실시예에 제시된 내용으로만 한정되는 것이 아니라 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
계속해서, 도 5를 참조하면, 도 5는 기존의 표면파 발생부재(Case 0)와 도 4에 나타낸 표면파 발생부재(Case 1, Case 2)에 대하여 주파수에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 기존의 평면형 표면파 발생기(case 0)에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 표면파 발생기(Case 1, Case 2)는 2.5GHz 부근에서 비교적 양호한 S-parameter 값을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 따라서 표면파 발생부재(24)의 단위패턴 변경을 통해 ISM 대역에 적용 가능한 표면파 발생기를 설계 가능함을 알 수 있다.
그러나 도 5에 나타낸 바와 같이, 표면파 발생부재(24)의 단위패턴 변경만으로는 S-parameter 값 S11이 -10 이상으로 나타나지 않으므로 실제로 ISM 대역에 적용 가능한 표면파 발생장치를 구현하기 위하여는 추가적인 성능개선이 필요하나, 이러한 단위패턴의 변경만으로는 통신성능 개선에 한계가 존재한다.
이에, 본 발명에서는, 후술하는 바와 같이, 방사체에 슬릿(Slit)을 삽입하는 형태로 방사체의 LC성분을 변화시켜 단위패턴 변경의 한계를 극복하고, S11이 -15 이상인 표면파 발생장치를 구현하여 기존의 평면형 표면파 발생장치와 유사한 성능을 확보할 수 있도록 하였다.
더 상세하게는, 도 6을 참조하면, 도 6은 표면파 발생장치의 방사체에 슬릿(slit)을 형성하여 주파수에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 결과에 있어서, 표면파 발생부재로서 도 4에 나타낸 Case 2의 단위슬롯을 적용한 경우(Case 2)와, 도 4에 나타낸 Case 2의 단위슬롯과 함께 기존의 방사체에 0.2mm의 슬릿을 14개 삽입하여 형성된 방사체를 적용한 경우(Case 2 + 방사체 변경 1) 및 도 4에 나타낸 Case 2의 단위슬롯과 함께 기존의 방사체에 1mm의 슬릿을 2개 삽입하여 형성된 방사체를 적용한 경우(Case 2 + 방사체 변경 2)에 대한 측정결과를 각각 바교하여 나타내고 있다.
즉, 일반적으로, 평면형 표면파 발생기의 방사체는 전자기장(EM Field)을 형성시키는 역할을 하며, 평면형 표면파 발생기에서는 방사체의 크기나 모양 등의 변화와 표면파 발생기의 성능 사이에는 별다른 상관관계가 없다.
그러나 유전체의 두께가 얇아지게 되면 유전체의 두께가 얇아짐에 따라 방사체와 표면파 발생부재의 간격이 좁아지게 되고, 그로 인해 표면파 발생부재와 방사체 사이에 일정 수준의 커패시터 성분이 나타나게 되며, 이러한 경우는 방사체의 모양이나 크기 등이 표면파 발생장치의 성능 변화에 영향을 줄 수 있다.
따라서 도 6에 나타낸 바와 같이, 표면파 발생부재의 구성을 도 4에 나타낸 case 2의 경우로 고정시킨 상태에서 방사체의 변화(방사체 변경 1, 2)를 통해 통신성능의 개선이 가능함을 확인할 수 있다.
즉, 도 6에 나타낸 결과에 있어서, 방사체 변경 2의 경우는 최대 -25dB로 기존의 평면형 표면파 발생장치와 비교하여 근소하게 유사한 성능을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 이때, 표면파 발생장치의 중심주파수의 변경은 전체 GND의 사이즈를 조절하는 것에 의해 미세조절이 가능하다.
더 상세하게는, 도 7을 참조하면, 도 7은 상기한 바와 같이 하여 표면파 발생장치의 방사체에 형성되는 슬릿(slit)의 구성 변화에 따른 S-parameter의 변화를 각각 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7에 나타낸 결과로부터, 동일한 표면파 발생부재의 구성에 대하여 방사체에 슬릿을 형성하는 것에 의해 S11이 -10dB 이상으로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
더욱이, 도 7에 나타낸 바와 같이, 슬릿의 수량이 적고 그 간격이 클 경우 2.5GHz 대역으로 중심주파수가 이동하고, 슬릿의 수량이 많고 그 간격이 좁을 수록 2.2GHz 대역으로 중심주파수가 이동하게 되는 것을 확인할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 결과로부터, 방사체에 형성되는 슬릿의 수량 및 슬릿의 간격에 따라 원하는 주파수 대역을 선택하여 설계할 수 있음을 확인할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 평면형 표면파 발생장치에서 휘어짐이 가능하도록 유전체를 얇게 형성할 경우 성능열화가 발생하며, 이를 극복하기 위해, 표면파 발생부재를 ISM 대역의 파장의 반비례에 따라 변경하여 설계하는 것을 통해 -10dB까지의 S11을 획득 가능하며, 이에 더하여, 표면파 발생기의 방사체에 슬릿을 추가하고 슬릿의 개수 및 간격의 조절을 통해 S11의 성능을 더욱 개선할 수 있다.
계속해서, 도 8 및 도 9를 참조하면, 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)와 기존의 표면파 발생장치(10)에 대하여 평면 및 곡면 구간에서의 전송속도를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면으로, 도 8은 평면구간에 대한 전송속도 측정결과이고, 도 9는 곡면구간에 대한 전송속도 측정결과를 각각 나타내고 있다.
여기서, 도 8 및 도 9에 있어서, 그래프의 세로축은 전송속도를 나타내고, 가로축은 통신을 수행하는 두 지점간의 거리를 미터(m) 단위로 나타내고 있다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 기존의 평면형 표면파 발생장치(10)와 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20) 모두 통신거리가 증가함에 따라 전송속도가 감소함을 알 수 있다.
그러나 도 9에 나타낸 바와 같이, 기존의 평면형 표면파 발생장치(10)는 곡률을 가지는 매체 또는 매질에는 밀착될 수 없으므로 통신거리가 증가함에 따라 전송속도가 급격하게 감소하는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는 곡률을 가지는 매체 또는 매질에도 밀착될 수 있으므로 통신거리가 증가하여도 전송속도가 급격히 감소되지 않아 보다 효율적으로 표면파 통신을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.
여기서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 평면구간의 경우에는 동일한 거리에서 기존의 평면형 표면파 발생장치(10)와 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20) 사이에 통신속도의 차이가 발생하나, 도 9에 나타낸 바와 같이, 곡면구간인 경우 기존의 평면형 표면파 발생장치(10)는 비교적 단거리에서도 전송속도가 급격히 저하되는 것에 비해 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는 거리에 따른 전송속도의 저하가 크게 발생하지 않으므로, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는 기존의 평면형 표면파 발생장치(10)를 적용하기 어려운 곡면 구조에서의 표면파 통신을 위해 충분히 적용 가능함을 알 수 있다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하면, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 직경이 다른 굴곡면에 각각 적용하여 표면파 신호를 전달하는 구성예를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 11은 도 10에 나타낸 각각의 경우에 대하여 휘어짐 정도에 따른 통신성능 변화를 각각 측정하여 비교한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
더 상세하게는, 도 10 및 도 11에 나타낸 결과는 직경 60mm의 원통형 매체와, 직경 90mm의 원통형 매체 및 직경 150mm의 원통형 매체에 각각 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 부착하고, 각각의 경우에 대하여 휘어짐에 따른 통신성능을 측정하여 비교한 결과를 나타내고 있다.
아울러, 도 11에 있어서, 그래프의 세로축은 전송속도를 나타내고, 가로축은 각각의 경우에 통신을 수행하는 두 지점간의 거리를 미터(m) 단위로 나타내고 있다.
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 부착면(매체 또는 매질)의 직경이나 곡률, 즉, 표면파 발생부재(24)가 곡면의 형태에 따라 휘어지는 정도(휘어짐 강도)에 따른 통신성능의 변화는 거의 없음을 확인할 수 있다.
상기한 바와 같은 결과로부터, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 표면파 발생부재(24)가 연성의 재질을 이용하여 곡면에 완전히 밀착될 수 있도록 형성된다면 매체 또는 매질의 곡률의 정도나 플렉서블 표면파 발생장치(20)의 휘어짐 정도에 무관하게 표면파 통신이 원활하게 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 부착면의 직경이나 곡률 등에 관계 없이 다양한 원통형 파이프나 곡면 등에 적용 가능한 장점을 가지는 것이다.
상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 구현할 수 있으며, 즉, 도 12 및 도 13을 참조하면, 도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 이용하여 곡면을 통해 표면파 신호가 전달되는 구성예를 각각 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는 기존의 평면형 표면파 발생기와 동일한 원리로 표면파 신호의 전달이 가능하다.
더욱이, 도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 동일한 구조뿐만 아니라 서로 연결된 구조를 통하여도 표면파 신호의 전달이 가능하다.
또한, 도 14를 참조하면, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 실제 선박의 파이프 라인에 설치하여 표면파 통신을 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)는, 예를 들면, 외부는 금속이나 내부는 비금속인 인테리어로 이루어지는 선박의 객실 또는 선실(cabin) 등에 설치된 금속 파이프 등에 부착되어 다른 객실 또는 선실과 표면파 통신을 수행할 수 있으나, 본 발명은 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며 서로 다른 형태나 곡률을 가지는 다양한 원통형 파이프에 부착되어 표면파 통신을 수행하도록 구성될 수도 있고, 또는, 한 쌍으로 설치되어 송수신기의 역할을 수행할 수 있도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
따라서 본 발명에 따르면, 적용하고자 하는 매체의 곡률 및 임피던스를 고려하여 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표면파 발생장치(20)를 제작하고 적용하는 것에 의해 선박의 기관실이나 객실 상단부 등에 설치된 수많은 파이프들을 이용하여 기존 표면파 발생기가 부착되기 어려운 환경에서도 용이하게 무선통신 시스템을 구축할 수 있으며, 그것에 의해, 별도의 통신장비를 설치할 필요 없이 선박 내부에서 효율적으로 무선통신이 이루어질 수 있다.
여기서, 상기한 본 발명의 실시예에 있어서, 표면파 발생장치의 더욱 구체적인 구성이나 동작원리 등에 대한 보다 상세한 내용에 대하여는 종래기술의 표면파 발생장치나 표면파 통신시스템 및 방법들의 내용 등을 참조하여 당업자에게 자명한 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 종래기술의 내용으로부터 당업자에게 자명하거나, 또는, 종래기술의 문헌 등을 참조하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 곡면에 적용 가능한 플렉서블 표면파 발생장치와 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 선박 내부에 설치되어 있는 원통형 파이프 등과 같이 곡률을 가지는 금속매체의 표면에 밀착되어 비교적 원활하게 신호전달이 가능하므로, 기존의 평면형 표면파 발생장치를 적용하기 어려운 환경에서도 보다 용이하게 표면파 통신을 이용하여 무선통신 시스템을 구축할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 곡면에 적용 가능한 플렉서블 표면파 발생장치와 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 평면형 표면파 발생장치
11. 제 1 유전체
12. 제 2 유전체
13. 제 3 유전체
14. 방사체
15. 표면파 발생부재
20. 플렉서블 표면파 발생장치
21. 제 1 유전체
22. 제 2 유전체
23. 방사체
24. 표면파 발생부재
11. 제 1 유전체
12. 제 2 유전체
13. 제 3 유전체
14. 방사체
15. 표면파 발생부재
20. 플렉서블 표면파 발생장치
21. 제 1 유전체
22. 제 2 유전체
23. 방사체
24. 표면파 발생부재
Claims (8)
- 플렉서블(flexible) 표면파 발생장치에 있어서,
휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되는 제 1 유전체;
휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되고 상기 제 1 유전체의 하부에 배치되는 제 2 유전체;
휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되고 상기 제 1 유전체와 상기 제 2 유전체 사이에 배치되어 외부 신호가 인가되면 전자기장을 방사하도록 이루어지는 방사체; 및
휘어짐이 가능한 재질을 이용하여 미리 정해진 크기 및 두께로 형성되고 상기 방사체에서 발생되는 전자기장으로부터 미리 설정된 주파수의 표면파 신호를 전달하도록 미리 정해진 패턴이 형성되어 상기 제 2 유전체의 하부에 배치되는 표면파 발생부재를 포함하여 구성되며,
상기 방사체는,
미리 정해진 개수 및 간격으로 형성되는 슬릿(slit)을 포함하여 구성되고,
상기 표면파 발생부재는,
상기 방사체에서 발생되는 전자기장으로부터 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(Band)을 포함하는 미리 설정된 주파수 대역에서 공진을 발생하여 표면파 신호를 발생시키도록 미리 정해진 형상의 기하학적 패턴의 자성체가 증착된 단위슬롯이 주기적으로 배열되어 이루어지는 슬롯(slot)을 포함하여 구성됨으로써,
상기 플렉서블 표면파 발생장치를 부착하고자 하는 매체의 임피던스에 따라 상기 표면파 발생부재의 면적, 배열, 수량 및 기하학적 패턴을 각각 조정하고 원하는 주파수 대역에 따라 상기 방사체에 형성되는 슬릿의 수량 및 간격을 각각 조절하는 것에 의해 유전체의 두께 감소에 따른 특성 열화를 보상하고 원하는 통신성능을 구현할 수 있으므로, 평면이 아닌 곡률을 가지는 구조나 곡면에도 밀착되어 표면파 통신이 가능하여 기존의 평면형 표면파 발생기를 적용하기 어려운 환경에 대하여도 표면파 통신을 이용하여 무선통신이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표면파 발생장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 유전체 및 상기 제 2 유전체는,
FPC(Flexible Printed Circuit) 재질을 이용하여 휘어짐이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표면파 발생장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 방사체 및 상기 표면파 발생부재는,
구리나 금 또는 은 재질을 이용하여 휘어짐이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표면파 발생장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 방사체 및 상기 표면파 발생부재는,
미리 정해진 유전율을 가지는 휘어짐이 가능한 유전체를 이용하여 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표면파 발생장치.
- 삭제
- 삭제
- 표면파 통신시스템에 있어서,
청구항 1항 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 플렉서블 표면파 발생장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면파 통신시스템.
- 표면파 통신방법에 있어서,
미리 정해진 위치에 표면파 통신을 위한 표면파 발생장치를 설치하는 처리가 수행되는 설치단계; 및
상기 설치단계를 통해 설치된 각각의 표면파 발생장치를 이용하여 표면파 신호를 송수신하는 처리가 수행되는 통신단계를 포함하여 구성되고,
상기 표면파 발생장치는,
청구항 1항 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 플렉서블 표면파 발생장치를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면파 통신방법.
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|---|---|---|---|
| US18/488,329 US20240136695A1 (en) | 2022-10-24 | 2023-10-16 | Flexible surface wave generator applicable to curved surfaces, and system and method for surface wave communication using same |
| EP23205146.6A EP4362216A1 (en) | 2022-10-25 | 2023-10-23 | Flexible surface wave generator applicable to curved surfaces, and system and method for surface wave communication using same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240057987A KR20240057987A (ko) | 2024-05-03 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230113908A KR102673779B1 (ko) | 2022-10-24 | 2023-08-29 | 곡면에 적용 가능한 플렉서블 표면파 발생장치, 이를 이용한 표면파 통신시스템 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102673779B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102384943B1 (ko) * | 2021-12-14 | 2022-04-12 | 한국해양과학기술원 | 선박용 금속체 통신 표면파 발생 장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102565230B1 (ko) | 2020-12-23 | 2023-08-11 | 주식회사 써니웨이브텍 | 금속 표면에 부착되어 표면파 신호를 전달하는 표면파 발생 장치 |
-
2023
- 2023-08-29 KR KR1020230113908A patent/KR102673779B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102384943B1 (ko) * | 2021-12-14 | 2022-04-12 | 한국해양과학기술원 | 선박용 금속체 통신 표면파 발생 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20240057987A (ko) | 2024-05-03 |
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