KR102683122B1

KR102683122B1 - Reconfigurable slot antenna

Info

Publication number: KR102683122B1
Application number: KR1020210178089A
Authority: KR
Inventors: 오상민; 이주용
Original assignee: 한국과학기술원
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2024-07-09

Abstract

본 발명에 의한 슬롯 안테나는 전파를 유도하는 도파관; 상기 도파관을 관통하며, 어레이로 배열된 복수의 슬롯들; 상기 슬롯을 각각 덮는 커버 부재들을 포함하며, 상기 커버 부재는 상기 전파를 차단하거나, 투과하여 상기 전파의 빔을 셰이핑(shaping)한다. The slot antenna according to the present invention includes a waveguide that guides radio waves; a plurality of slots passing through the waveguide and arranged in an array; It includes cover members that cover each of the slots, and the cover members block the radio waves or transmit them to shape the beam of the radio waves.

Description

Slot Antenna{RECONFIGURABLE SLOT ANTENNA}

본 기술은 슬롯 안테나와 관련된다.This technology involves slot antennas.

5세대(5G) 이동통신기술이 상용화 되어 각종 서비스가 출시되고 있다. 5G 기술이 성숙함에 따라 6세대(6G)를 대비한 기술확보에 대비하는 경쟁이 치열해지고 있다. 현재의 기술 발전속도로 보면 6G 기술은 약 2030년 경에 대두될 것으로 여겨지는데 미리 선도적인 준비를 취하는 국가 및 기업의 움직임이 벌써부터 가속화되고 있다. Fifth generation (5G) mobile communication technology has been commercialized and various services are being released. As 5G technology matures, competition to secure technology for the 6th generation (6G) is intensifying. At the current rate of technological development, 6G technology is expected to emerge around 2030, and the movement of countries and companies taking proactive preparations is already accelerating.

5G, 6G 기술 발전에 따라 sub-THz 대역까지 활용 주파수가 높아지고 있으며, 손실을 줄이기 위해 도파관 안테나의 필요성이 점차 증가하고 있다. 한편, 슬롯 안테나(slot antenna)의 경우 구조가 간단하여 제작이 용이하나, 0.5 파장 간격의 슬롯이 필요하여 슬롯 안테나에서 방사되는 신호는 0도 또는 180도 위상차를 보이며, 완성된 도파관 슬롯 안테나는 고정된 방사 패턴을 가진다. With the development of 5G and 6G technology, the frequency of use is increasing up to the sub-THz band, and the need for waveguide antennas to reduce loss is gradually increasing. Meanwhile, slot antennas have a simple structure and are easy to manufacture, but since slots at 0.5 wavelength intervals are required, the signal radiated from the slot antenna shows a phase difference of 0 or 180 degrees, and the completed waveguide slot antenna is fixed. It has a radiation pattern.

기존에는 위상 천이기를 사용하여 빔의 위상 제어가 가능하나, 도파관 안테나에서는 위상 제어가 곤란하고, 그로부터 빔 포밍(beam forming)도 어렵다. 또한, 종래의 경로차 위상 제어 기술은 도파관 슬롯 안테나에서 전기장(E field)가 강한 곳에서는 강하게 커플링되는 특성 때문에 활용에 난점이 있다. Conventionally, it is possible to control the phase of a beam using a phase shifter, but phase control is difficult in a waveguide antenna, and beam forming is also difficult. In addition, the conventional path difference phase control technology has difficulties in utilizing the waveguide slot antenna due to its strong coupling characteristic in areas where the electric field (E field) is strong.

본 실시예는 상술한 문제점을 해소하기 위한 것이다. 즉, 보다 용이하게 빔 패턴을 변형할 수 있도록 재구성 가능한 슬롯 안테나를 제공하는 것이 본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나이다. This embodiment is intended to solve the above-mentioned problems. That is, one of the problems to be solved by this embodiment is to provide a reconfigurable slot antenna so that the beam pattern can be more easily modified.

본 발명의 슬롯 안테나는 전파를 유도하는 도파관; 상기 도파관을 관통하며, 어레이로 배열된 복수의 슬롯들; 상기 슬롯을 각각 덮는 커버 부재들을 포함하며, 상기 커버 부재는 상기 전파를 차단하거나, 투과하여 상기 전파의 빔을 셰이핑(shaping)한다.The slot antenna of the present invention includes a waveguide that guides radio waves; a plurality of slots passing through the waveguide and arranged in an array; It includes cover members that cover each of the slots, and the cover members block the radio waves or transmit them to shape the beam of the radio waves.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 커버 부재는 상기 전파를 도파관 내부로 반사시키는 상기 전도성 금속이다.According to one aspect of the present invention, the cover member is the conductive metal that reflects the radio waves into the inside of the waveguide.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 커버 부재는 전기적 제어 가능한 유전율을 가지는 유전 물질(dielectric material)이다.According to one aspect of the present invention, the cover member is a dielectric material having an electrically controllable dielectric constant.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 유전 물질은 하프늄 옥사이드(HfO2)이다.According to one aspect of the invention, the dielectric material is hafnium oxide (HfO2).

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 슬롯들은, 상기 도파관 내 상기 전파의 진행 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열되고, 적어도 두 열(two rows)로 배열되는 어레이 형태이다.According to one aspect of the present invention, the slots are arranged at predetermined intervals along the direction of propagation of the radio wave in the waveguide and are in the form of an array arranged in at least two rows.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 미리 정해진 간격은, 상기 어레이 일부에서 상기 도파관 내 상기 전파 파장(λ)의 정수배이고,상기 어레이의 다른 일부에서 상기 도파관 내 상기 전파 반파장(0.5(λ)의 홀수배이다.According to one aspect of the invention, the predetermined spacing is an integer multiple of the propagation wavelength (λ) in the waveguide at one portion of the array, and a half-wavelength (0.5(λ)) of the propagation within the waveguide at another portion of the array. is an odd multiple of .

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 미리 정해진 간격은, 상기 도파관 내 상기 전파 파장(λ)의 정수배이다. According to one aspect of the present invention, the predetermined interval is an integer multiple of the propagation wavelength (λ) in the waveguide.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 동일한 상기 열에 배치된 인접한 두 슬롯이 개방되면 위상차가 0도인 두 신호로 보강 간섭이 일어난 빔이 형성된다.According to one aspect of the present invention, when two adjacent slots arranged in the same row are opened, a beam in which constructive interference occurs with two signals with a phase difference of 0 degrees is formed.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 인접한 상기 열에 배치된 인접한 두 슬롯이 개방되면 180도인 두 신호로 상쇄 간섭이 일어난 빔이 형성된다.According to one aspect of the present invention, when two adjacent slots arranged in the adjacent rows are opened, a beam in which destructive interference occurs with two signals of 180 degrees is formed.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 미리 정해진 간격은, 상기 도파관 내 상기 전파 반파장(0.5(λ)의 홀수배이다.According to one aspect of the present invention, the predetermined interval is an odd multiple of the half-wavelength of the propagation (0.5(λ)) in the waveguide.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 동일한 상기 열에 배치된 인접한 두 슬롯이 개방되면 180도인 두 신호로 상쇄 간섭이 일어난 빔이 형성된다.According to one aspect of the present invention, when two adjacent slots arranged in the same row are opened, a beam in which destructive interference occurs with two signals of 180 degrees is formed.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 인접한 상기 열에 배치된 인접한 두 슬롯이 개방되면 0도인 두 신호로 보강 간섭이 일어난 빔이 형성된다.According to one aspect of the present invention, when two adjacent slots arranged in the adjacent rows are opened, a beam in which constructive interference occurs with two signals at 0 degrees is formed.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 슬롯 안테나는 허마이트 가우시안 모드 안테나로 사용된다.According to one aspect of the present invention, the slot antenna is used as a Hermite Gaussian mode antenna.

본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 슬롯 안테나는 상기 커버 부재가 상기 전파를 차단하거나, 투과하도록 제어하여 재구성 가능하다.According to one aspect of the present invention, the slot antenna can be reconfigured by controlling the cover member to block or transmit the radio waves.

본 발명에 의하면 커버 부재를 이용하여 안테나의 빔 패턴을 셰이핑할 수 있다는 장점이 제공된다. According to the present invention, an advantage is provided in that the beam pattern of the antenna can be shaped using the cover member.

도 1A 및 도 1B는 본 실시예에 의한 안테나의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 슬롯(100a1)을 커버하는 유전물질 커버 부재(200)의 동작을 설명하기 위한 개요적 평면도이다.
도 3A는 본 실시예에 따른 안테나를 개요적으도 도시한 도면이다. 도 3B는 금속 커버 부재(200)로 동일한 열에 배치된 슬롯들(100b1, 100b2)을 덮은 상태를 도시한 도면이고, 도 3C는 도 3B로 예시된 안테나에서 형성된 빔을 도시한 도면이다.
도 4A는 금속 커버 부재로 서로 다른 열에 배치된 슬롯들(100a1, 100b2)을 개방한 상태를 도시한 도면이고, 도 4B는 도 4A로 예시된 안테나에서 형성된 빔을 도시한 도면이다.
도 5A 내지 도 5D는 본 실시예에 의한 안테나로 1 비트 빔포밍을 수행하는 것을 예시한 도면들이다.
도 6A 내지 6F는 본 실시예에 의한 슬롯 안테나를 이용하여 허마이트 가우시안(HG, Hermite Gaussian) 모드 안테나를 생성한 실시예를 도시한 도면이다.1A and 1B are diagrams showing the outline of an antenna according to this embodiment.
Figure 2 is a schematic plan view for explaining the operation of the dielectric material cover member 200 that covers the slot 100a1.
Figure 3A is a diagram schematically showing an antenna according to this embodiment. FIG. 3B is a diagram showing a state in which the slots 100b1 and 100b2 arranged in the same row are covered with a metal cover member 200, and FIG. 3C is a diagram showing a beam formed from the antenna illustrated in FIG. 3B.
FIG. 4A is a diagram illustrating the slots 100a1 and 100b2 arranged in different rows with metal cover members opened, and FIG. 4B is a diagram illustrating a beam formed from the antenna illustrated in FIG. 4A.
Figures 5A to 5D are diagrams illustrating 1-bit beamforming with an antenna according to this embodiment.
Figures 6A to 6F are diagrams showing an example of generating a Hermite Gaussian (HG) mode antenna using a slot antenna according to this embodiment.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예를 설명한다. 도 1A 및 도 1B는 본 실시예에 의한 안테나의 개요를 도시한 도면이다. 도 1A 및 도 1B를 참조하면, 본 실시예에 의한 안테나는 전파를 유도하는 도파관(300)과, 도파관(300)을 관통하며, 어레이로 배열된 복수의 슬롯들(100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ...)과, 상기 슬롯을 각각 덮는 커버 부재(200)들을 포함하며, 커버 부재(200)들은 전파를 차단하거나, 투과하여 상기 전파의 빔을 셰이핑(shaping)한다. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the attached drawings. 1A and 1B are diagrams showing the outline of an antenna according to this embodiment. Referring to FIGS. 1A and 1B, the antenna according to the present embodiment includes a waveguide 300 for guiding radio waves, a plurality of slots 100a1, 100a2, 100b1, and 100b2 that penetrate the waveguide 300 and are arranged in an array. , ...) and cover members 200 that cover each of the slots, and the cover members 200 block or transmit radio waves and shape the beam of the radio waves.

도파관(300)은 직사각형 도파관(rectagular wave guide)인 것을 예시하나, 이는 실시예일 따름이며, 단면이 구형이거나, 내부에 릿지(ridge)를 가지는 도파관일 수 있다. The waveguide 300 is illustrated as a rectangular wave guide, but this is only an example, and may have a spherical cross-section or may be a waveguide with a ridge inside.

도파관(300)의 일 표면에는 도파관(300)을 관통하는 복수의 슬롯들(100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ...)이 형성된다. 도시된 실시예에서, 복수의 슬롯들(100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ...)은 전파의 진행 방향(k)을 따라 두 개 이상의 열(row)로 미리 정해진 간격으로 배열될 수 있다. A plurality of slots (100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ...) penetrating the waveguide 300 are formed on one surface of the waveguide 300. In the illustrated embodiment, a plurality of slots (100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ...) may be arranged in two or more rows at predetermined intervals along the direction (k) of the radio wave.

일 실시예로, 복수의 슬롯들(100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ...) 사이는 일정한 간격(d)로 이격될 수 있다. 일 실시예로, 일정한 간격(d)은 도파관 내 전파의 파장(λ)의 정수배일 수 있다. 다른 실시예로, 일정한 간격(d)은 도파관 내 전파의 반 파장(0.5λ)의 홀수배일 수 있다. 다른 실시예로, 어레이로 배치된 슬롯 안테나의 일부에서, 일정한 간격(d)은 도파관 내 전파의 반 파장(0.5λ)의 홀수배일 수 있으며, 어레이로 배치된 슬롯 안테나의 다른 일부에서 일정한 간격(d)은 도파관 내 전파의 파장(λ)의 정수배일 수 있다.In one embodiment, the plurality of slots 100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ... may be spaced apart at a constant interval d. In one embodiment, the constant spacing (d) may be an integer multiple of the wavelength (λ) of the radio wave in the waveguide. In another embodiment, the constant spacing (d) may be an odd multiple of the half wavelength (0.5λ) of the propagation in the waveguide. In another embodiment, in some parts of the slot antennas arranged in an array, the constant spacing (d) may be an odd multiple of the half wavelength (0.5λ) of the propagation in the waveguide, and in other parts of the slot antennas arranged in the array, the constant spacing (d) may be an odd multiple of the half-wavelength (0.5λ) of the propagation in the waveguide. d) may be an integer multiple of the wavelength (λ) of the radio wave in the waveguide.

도 1A로 예시된 안테나는 두 열로 배치된 슬롯 중 어느 하나를 커버하는 커버 부재(200)를 포함한다. 커버 부재(200)는 목적하는 빔의 형태에 따라 두 열로 배치된 슬롯들 중 어느 하나를 커버하도록 움직일 수 있다. 도 1A로 예시된 실시예에서 커버 부재(200)는 a 열에 배치된 슬롯들(100a1, 100a2, ...)을 커버하는 것을 예시한다. 도 1A로 예시된 실시예에서 커버 부재(200)는 커버된 슬롯들(100a1, 100a2, ...) 도파관 내부에서 전파가 반사되도록 슬롯들(100a1, 100a2, ...)을 커버한다. 일 실시예로, 커버 부재(200)는 전도성 금속으로 형성될 수 있다. The antenna illustrated in FIG. 1A includes a cover member 200 that covers one of slots arranged in two rows. The cover member 200 can be moved to cover any one of the slots arranged in two rows depending on the shape of the desired beam. In the embodiment illustrated in FIG. 1A, the cover member 200 covers the slots 100a1, 100a2, ... arranged in column a. In the embodiment illustrated in FIG. 1A, the cover member 200 covers the slots 100a1, 100a2, ... so that radio waves are reflected inside the waveguide of the covered slots 100a1, 100a2, .... In one embodiment, the cover member 200 may be formed of conductive metal.

도 1B로 예시된 실시예에서, 커버 부재(200)는 복수의 슬롯들(100a1, 100a2, 100b1, 100b2, ...)을 모두 커버할 수 있다. 도 2는 슬롯(100a1)을 커버하는 유전물질 커버 부재(200)의 동작을 설명하기 위한 개요적 평면도이다. 도 1B 및 도 2를 참조하면, 커버 부재(200)는 전기적으로 조절 가능한 유전율(permitivitty)를 가지는 유전 물질(dielectric material)로 형성될 수 있다. In the embodiment illustrated in FIG. 1B, the cover member 200 may cover all of the plurality of slots 100a1, 100a2, 100b1, 100b2, .... Figure 2 is a schematic plan view for explaining the operation of the dielectric material cover member 200 covering the slot 100a1. 1B and 2, the cover member 200 may be formed of a dielectric material having an electrically adjustable permittivity.

도 2로 예시된 바와 같이 유전 물질 커버 부재(200)에 전파 진행 방향(k)과 수평한 방향으로 전압을 제공하면, 제공된 전압의 크기에 따라 커버 부재(200)를 이루는 유전 물질의 유효 유전율이 변화한다. 따라서, 커버 부재(200)의 두께와 제공되는 전압의 크기를 조절하여 커버 부재(200)의 유전율을 제어하여 도파관 내의 전파가 슬롯을 통하여 방사되거나, 도파관 내로 전파를 반사시킬 수 있다. 도 1B 및 도 2로 예시된 실시예에서, 커버 부재(200)를 이루는 유전 물질은 일 예로 하프늄 옥사이드(Hf02)일 수 있다. As illustrated in FIG. 2, when a voltage is provided to the dielectric material cover member 200 in a direction parallel to the propagation direction (k), the effective dielectric constant of the dielectric material forming the cover member 200 varies depending on the magnitude of the provided voltage. It changes. Accordingly, by adjusting the thickness of the cover member 200 and the magnitude of the provided voltage, the dielectric constant of the cover member 200 can be controlled to cause radio waves in the waveguide to radiate through the slot or to reflect radio waves into the waveguide. In the embodiment illustrated in FIGS. 1B and 2, the dielectric material making up the cover member 200 may be hafnium oxide (Hf02), for example.

이하에서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 실시예에 의한 안테나의 동작을 설명한다. 도 3A는 본 실시예에 따른 안테나를 개요적으도 도시한 도면이다. 도 3A를 참조하면, 안테나는 두 열로 배치된 슬롯들(100a1, 100a2, 100b1, 100b2)을 포함한다. 청색축은 전파의 진행 방향(k)에 상응하고, z는 슬롯이 형성된 도파관 표면의 법선 벡터이다. 동일한 열에 배치된 슬롯들인 100a1, 100a2 혹은 100b1, 100b2 각각 전파의 도파관 내 파장(λ)의 정수배만큼 이격되었다. Hereinafter, the operation of the antenna according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Figure 3A is a diagram schematically showing an antenna according to this embodiment. Referring to FIG. 3A, the antenna includes slots 100a1, 100a2, 100b1, and 100b2 arranged in two rows. The blue axis corresponds to the direction (k) of propagation, and z is the normal vector of the waveguide surface where the slot is formed. The slots 100a1, 100a2 or 100b1, 100b2 arranged in the same row were each spaced apart by an integer multiple of the wavelength (λ) within the waveguide of the radio wave.

도 3B는 금속 커버 부재(200)로 동일한 열에 배치된 슬롯들(100b1, 100b2)을 덮은 상태를 도시한 도면이고, 도 3C는 도 3B로 예시된 안테나에서 형성된 빔을 도시한 도면이다. 도 3B로 도시된 것과 같이 동일한 열에 배치된 슬롯들이 각각 전파의 도파관 내 파장(λ)의 정수배만큼 이격된 상태에서 동일한 열에 배치된 슬롯들(100a1, 100a2)을 개방하면 인접한 슬롯들에서 방사되는 전파는 서로 0도의 위상차를 가진다. 따라서 도 3C로 예시된 것과 같이 중앙에서 보강간섭이 이루어지므로 z 방향으로 돌출된 빔 패턴을 형성한다. FIG. 3B is a diagram showing a state in which the slots 100b1 and 100b2 arranged in the same row are covered with a metal cover member 200, and FIG. 3C is a diagram showing a beam formed from the antenna illustrated in FIG. 3B. As shown in FIG. 3B, when the slots 100a1 and 100a2 arranged in the same row are opened while the slots arranged in the same row are spaced apart by an integer multiple of the wavelength λ within the waveguide of the radio wave, radio waves radiated from the adjacent slots have a phase difference of 0 degrees from each other. Therefore, as illustrated in Figure 3C, constructive interference occurs at the center, forming a beam pattern that protrudes in the z direction.

도 4A는 금속 커버 부재로 서로 다른 열에 배치된 슬롯들(100a1, 100b2)을 개방한 상태를 도시한 도면이고, 도 4B는 도 4A로 예시된 안테나에서 형성된 빔을 도시한 도면이다. 도 4A로 도시된 것과 같이 동일한 열에 배치된 슬롯들이 각각 전파의 도파관 내 파장(λ)의 정수배만큼 이격된 상태에서 서로 다른 열에 배치된 슬롯을 개방하면 인접한 슬롯들에서 방사되는 전파는 서로 180도의 위상차를 가진다. 따라서, 슬롯들의 중심에서는 상쇠간섭이 발생하여 도 4B로 예시된 것과 같이 중심에서z 방향으로 함몰된 빔 패턴을 형성한다. FIG. 4A is a diagram illustrating the slots 100a1 and 100b2 arranged in different rows with metal cover members opened, and FIG. 4B is a diagram illustrating a beam formed from the antenna illustrated in FIG. 4A. As shown in Figure 4A, when the slots arranged in the same row are spaced apart by an integer multiple of the wavelength (λ) within the waveguide of the radio wave, and the slots arranged in different rows are opened, the radio waves radiated from the adjacent slots have a phase difference of 180 degrees from each other. has Accordingly, additive interference occurs at the centers of the slots, forming a beam pattern depressed in the z direction from the center, as illustrated in FIG. 4B.

도시되지 않은 실시예에서, 동일한 열에 배치된 슬롯들이 각각 전파의 도파관 내 반파장(0.5λ)의 홀수배만큼 이격된 경우에는, 동일한 열에 배치된 슬롯들을 개방하면 인접한 슬롯들에서 방사되는 전파는 서로 180도의 위상차를 가지므로, 도 4B로 예시된 것과 유사하게 상쇠 간섭하여 z 방향으로 함몰된 빔 패턴을 형성한다. In an embodiment not shown, when the slots arranged in the same row are each spaced apart by an odd multiple of the half wavelength (0.5λ) in the waveguide of the radio wave, when the slots arranged in the same row are opened, the radio waves radiated from the adjacent slots are separated from each other. Since it has a phase difference of 180 degrees, it mutually interferes similarly to that illustrated in FIG. 4B to form a beam pattern depressed in the z direction.

또한, 동일한 열에 배치된 슬롯들이 각각 전파의 도파관 내 반파장(λ)의 홀수배만큼 이격된 상태에서 서로 다른 열에 배치된 슬롯을 개방하면 인접한 슬롯들에서 방사되는 전파는 서로 0도의 위상차를 가진다. 따라서, 슬롯들의 중심에서는 보강간섭이 발생하여 도 3C로 예시된 것과 유사하게 중심에서 z 방향으로 돌출된 빔 패턴을 형성한다. In addition, when the slots arranged in the same row are separated by an odd multiple of the half-wavelength (λ) in the waveguide of the radio wave, and the slots arranged in different rows are opened, the radio waves radiating from the adjacent slots have a phase difference of 0 degrees. Therefore, constructive interference occurs at the centers of the slots, forming a beam pattern that protrudes from the center in the z direction, similar to that illustrated in FIG. 3C.

도 5A 내지 도 5D는 본 실시예에 의한 안테나로 1 비트 빔포밍을 수행하는 것을 예시한 도면들이다. 도 5로 예시된 실시예에서, 각각의 슬롯들(100a1, 100a2, ...)은 도파관 내부에서 전파의 파장(λ) 정수배 만큼 이격되었다. 도 5A로 예시된 실시예에서, 위에서 설명된 바와 같이 개방된 슬롯들(100a1, 100a2, ...)에서 방사된 전파는 모두 동일한 위상을 가져 위상차는 0도이다. 따라서, 도 5B로 예시된 것과 같이 0도에서 주엽을 가지는 빔 패턴을 형성한다. Figures 5A to 5D are diagrams illustrating 1-bit beamforming with an antenna according to this embodiment. In the embodiment illustrated in Figure 5, each of the slots 100a1, 100a2, ... is spaced apart by an integer multiple of the wavelength λ of the radio wave inside the waveguide. In the embodiment illustrated in FIG. 5A, the radio waves radiated from the open slots 100a1, 100a2, ... as described above all have the same phase, so the phase difference is 0 degrees. Accordingly, forming a beam pattern with the main lobe at 0 degrees, as illustrated in Figure 5B.

도 5C를 참조하면, 개방된 슬롯들인 100b1과 100a2는 서로 180도의 위상차이를 가지며, 개방된 슬롯들인 100a2와 100a3에서 방사된 전파는 모두 동일한 위상을 가져 위상차는 0도이다. 본 실시예에서 슬롯들은 100b1, 100a2 및 100a3와 동일한 배치를 가진다. 도 5C로 예시된 것과 같이 실시예는 ±40도에서 주엽을 가지는 빔 패턴을 형성한다. 따라서, 도 5A 내지 도 5D로 예시된 것과 같이 본 실시예에 의하면 1 비트 빔 포밍 가능하다는 장점이 제공된다. Referring to Figure 5C, the open slots 100b1 and 100a2 have a phase difference of 180 degrees, and the radio waves emitted from the open slots 100a2 and 100a3 all have the same phase, so the phase difference is 0 degrees. In this embodiment the slots have the same arrangement as 100b1, 100a2 and 100a3. The example, as illustrated in Figure 5C, forms a beam pattern with major lobes at ±40 degrees. Therefore, as illustrated in FIGS. 5A to 5D, the present embodiment provides the advantage of enabling 1-bit beam forming.

도 6A 내지 6F는 본 실시예에 의한 슬롯 안테나를 이용하여 허마이트 가우시안(HG, Hermite Gaussian) 모드 안테나를 생성한 실시예를 도시한 도면이다. 허마이트 가우시안 모드 안테나는 직교한 공간 다중 모드 중 직교 좌표축으로 발생하는 HG 모드는 0도와 180도 위상차 나는 안테나로만 구성되어 있어 본 실시예에 의한 안테나로 용이하게 형성될 수 있다. 허마이트 가우시안 모드 안테나에서 교한 공간 다중 모드는 다른 모드간 간섭이 없고 여러 신호를 다중화하여 보내는 것이 가능하다는 장점을 가진다. Figures 6A to 6F are diagrams showing an example of generating a Hermite Gaussian (HG) mode antenna using a slot antenna according to this embodiment. The Hermite Gaussian mode antenna can be easily formed as the antenna according to this embodiment because the HG mode occurring on the orthogonal coordinate axis among orthogonal spatial multiple modes consists only of antennas with a phase difference of 0 degrees and 180 degrees. The spatial multiplex mode in the Hermite Gaussian mode antenna has the advantage that there is no interference between different modes and it is possible to multiplex and transmit multiple signals.

도 6A, 도 6C 및 도 6E는 각각 HG 모드 <1,0>, HG 모드 <1,1>, HG 모드 <2,2>을 생성하는 생성 안테나 위상을 도시한다. 도 6B, 도 6D 및 도 6F는 각각 HG 모드 <1,0>, HG 모드 <1,1>, HG 모드 <2,2>에서의 방사 패턴을 도시한다. Figures 6A, 6C, and 6E show the generating antenna phases producing HG mode <1,0>, HG mode <1,1>, and HG mode <2,2>, respectively. Figures 6B, 6D, and 6F show the radiation patterns in HG mode <1,0>, HG mode <1,1>, and HG mode <2,2>, respectively.

도 6으로 예시된 것과 같이 허마이트 가우시안 모드 안테나는 0도와 180도의 위상차를 가지는 안테나로 구성되며, 이는 본 실시예에 의한 슬롯 안테나로 구현이 용이하다. As illustrated in FIG. 6, the Hermite Gaussian mode antenna consists of an antenna with a phase difference of 0 degrees and 180 degrees, which can be easily implemented with a slot antenna according to this embodiment.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to aid understanding of the present invention, but these are embodiments for implementation and are merely illustrative, and those skilled in the art will be able to make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the appended claims.

100a1, 100a2, 100b1, 100b2: 슬롯
200: 커버 부재 300: 도파관100a1, 100a2, 100b1, 100b2: slots
200: cover member 300: waveguide

Claims

A waveguide that guides radio waves;
a plurality of slots passing through the waveguide and arranged in an array;
Includes cover members covering each of the slots,
The cover member blocks the radio waves or transmits the radio waves and shapes the beam of the radio waves,
The waveguide is a slot antenna having the same cross-sectional shape in the direction in which the radio wave travels.

According to paragraph 1,
The cover member is
A slot antenna made of conductive metal that reflects the radio waves into the inside of the waveguide.

According to paragraph 1,
The cover member is
A slot antenna is a dielectric material with an electrically controllable permittivity.

According to clause 3,
A slot antenna wherein the dielectric material is hafnium oxide (HfO2).

According to paragraph 1,
The slots are,
A slot antenna in the form of an array arranged at predetermined intervals along the direction of propagation of the radio wave within the waveguide and arranged in at least two rows.

According to clause 5,
The predetermined interval is,
is an integer multiple of the propagation wavelength (λ) in the waveguide at a portion of the array,
A slot antenna that is an odd multiple of the propagating half-wavelength (0.5(λ)) in the waveguide in another part of the array.

According to clause 5,
The predetermined interval is,
A slot antenna that is an integer multiple of the propagation wavelength (λ) in the waveguide.

In clause 7,
A slot antenna in which a beam with constructive interference is formed by two signals with a phase difference of 0 degrees when two adjacent slots arranged in the same row are opened.

In clause 7,
A slot antenna in which a beam with destructive interference is formed by two signals that are 180 degrees apart when two adjacent slots arranged in the adjacent row are opened.

According to clause 5,
The predetermined interval is,
A slot antenna that is an odd multiple of the half-wavelength of the radio wave (0.5(λ)) in the waveguide.

According to clause 10,
A slot antenna in which a beam with destructive interference is formed by two signals that are 180 degrees apart when two adjacent slots arranged in the same row are opened.

According to clause 10,
A slot antenna in which a beam in which constructive interference occurs with two signals at 0 degrees is formed when two adjacent slots arranged in the adjacent row are opened.

According to clause 10,
The slot antenna is a slot antenna used as a Hermite Gaussian mode antenna.

According to paragraph 1,
The slot antenna is
A slot antenna that is reconfigurable by controlling the cover member to block or transmit the radio waves.