KR20060118813A - 단일 주파수 대역 필터링을 위한 fss 구조 - Google Patents

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KR20060118813A
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 FSS의 단위셀로 사용된 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프(meander square loop)의 전체 길이 및 루프 사이의 간격 등의 기하학적 구조 특성과 FSS에 사용된 유전체 및 도체의 전기적 특성 등의 변화를 통하여 임의의 주파수 대역을 차단(저지) 또는 투과시킬 수 있는 공간 필터(주파수 선택적 필터)를 설계(제작)하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 공간 필터 설계 방법에 있어서, FSS(Frequency Selective Surface)의 단위셀 구성시, 사각형 모양 루프를 꼬불꼬불하게 적어도 한번 구부려, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프의 길이를 조정하는 단위셀 구성 단계; 및 상기 FSS를 기하학적으로 동일한 단위 구조들의 배열(단위셀 배열)로 구성하여 공진주파수를 튜닝하는 단위셀 배열 단계를 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 단일 주파수 대역 차단 또는 투과를 위한 주파수 선택적 필터 등에 이용됨.
사각형 루프, 공진주파수, 공간 필터, 단위셀, FSS

Description

단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법{Frequency selective surface design method for the filtering of a single frequency band}
도 1 은 본 발명의 공간 필터 설계 방법에 따라 단일 주파수 필터링을 위한 FSS 단위셀의 배열 예시도,
도 2 는 본 발명의 공간 필터 설계 방법에 따라 단일 주파수 필터링을 위한 FSS 단위셀의 세부 구조를 나타낸 일실시예 설명도,
도 3 은 본 발명의 공간 필터 설계 방법에 따라 단일 주파수 필터링을 위한 FSS 단위셀의 세부 구조를 나타낸 다른 실시예 설명도,
도 4 는 본 발명의 공간 필터 설계 방법에 따라 대역 차단(/저지)(bandstop) 기능을 갖는 단일 주파수 필터링을 위한 FSS 단위셀의 단면을 나타낸 일실시예 설명도,
도 5 는 본 발명에 따라 상기 도 2의 단일 주파수 필터링을 위한 FSS 단위셀로 구성된 공간 필터의 공진주파수 특성을 나타낸 일실시예 설명도,
도 6 은 본 발명에 따라 상기 도 3의 단일 주파수 필터링을 위한 FSS 단위셀로 구성된 공간 필터의 공진주파수 특성을 나타낸 일실시예 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
100,200,300,400 : 단위셀(unit cell)
110,210,310,410 : 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프
120,220,320,420,430 : 단위셀에서 루프를 제외한 부분
본 발명은 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FSS(Frequency Selective Surface)를 이용하여 임의의 주파수 대역의 차단 또는 투과를 위한 공간 필터(Spatial Filter)(주파수 선택적 필터)를 설계하는 방법(새로운 FSS 구조)에 관한 것이다.
일반적으로, FSS란 사용자가 원하는 주파수를 선택적으로 투과 혹은 차단시킬 수 있도록 인공적으로 제작된 곡면 또는 평면의 3차원적 표면(surface)을 말한다.
이러한 FSS의 주파수 선택 특성은 도체 또는 개구면을 공간적으로 일정한 주기를 갖도록 배치함으로써 얻을 수 있는데, 이때 FSS에서 공간적으로 단일 주기에 해당하는 구조를 일반적으로 '단위셀(unit cell)'이라 한다.
이하에서, '본 발명의 FSS'라 함은, 본 발명의 공간 필터 설계 방법에 의해 설계/제작된 임의의 주파수 대역의 차단 또는 투과가 가능한 단위셀 배열의 공간 필터(주파수 선택적 필터)를 의미한다.
FSS는 단위셀로 선택한 구조의 기하학적인 모양 뿐만 아니라, 단위셀의 배열 형태 및 주기, 그리고 사용된 유전체 및 도체의 재질 특성 등에 따라 주파수 응답특성의 변화가 심하여, 사용자가 원하는 주파수 특성을 정확하게 얻기 위한 여러 가지 방법들이 연구되고 제안되어 왔다.
종래의 임의 주파수 대역의 필터링을 위한 FSS 단위셀의 구조는, 중심이 연결된 막대구조(center connected structure), 루프 구조(loop structure) 등 다양한 구조들이 이용되어 왔다. 특히, 기하학적으로 단위셀을 구성하는 도형의 길이가 단위면적에 대하여 최대한 길어지도록 디자인하기 위해서는, 루프의 모양이 복잡하게 구부러지면서도 서로 얽히지 않아야 한다. 따라서, 공간 활용도를 높이기 위해서, 단위셀의 공간을 최대한 많이 활용 가능한 구조들이 제안되어 왔는데, 일예로 프렉탈(fractal) 곡선을 응용한 "Hilbert curve" 등은 그 대표적인 예라 할 수 있다(하기의 제2 선행기술 참조).
상기 FSS 기술을 이용한 선행기술의 일예로, "Bandpass Frequency Selective Surface(US5,384,575호, 1995. 1. 24)(이하, '제1 선행기술'이라 함)"가 존재하는데, 상기 제1 선행기술은 사용자가 원하는 주파수 대역만을 통과시키기 위해 대역통과 필터를 FSS 기술을 이용하여 구현한 것으로, 유전체 슬롯의 폭과 전체 길이 등을 조절함으로써 FSS의 공진주파수를 조절할 수 있다.
하지만, 본 발명에 비춰 볼 때, 상기 제1 선행기술은 임의의 주파수 대역의 통과만을 목적으로 하고, FSS에 사용된 단위셀을 구성하는 도체의 모양이 '직사각 형 루프'를 사용하였다. 따라서, 상기 제1 선행기술에 따르면, FSS의 공진주파수 세부 튜닝을 위해 사각형 루프의 전체 길이를 조절하는데, 이러한 루프의 길이 조절시 단위셀의 면적 자체가 변하게 되는 문제점이 존재한다. 이에 반하여, 본 발명은 임의의 주파수 대역의 차단 또는 통과를 목적으로 하고, FSS에 사용된 단위셀을 구성하는 도체의 모양이 '꼬불꼬불한 사각형 모양 루프(meander square loop)'를 사용하며, 꼬불꼬불한 사각형 모양 루프(meander square loop)를 굽히는(따라서, 본 발명에서의 FSS는 기하학적으로 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프로 이루어진 단위셀의 배열로 구성됨) 횟수 등을 변화시켜 공진주파수를 튜닝할 수 있으며, 단위셀의 면적도 사용자가 원하는 대로 조절할 수 있는 장점이 있다.
비록, 단위셀의 면적을 줄이면서 원하는 주파수 대역에서 공진하는 FSS를 설계하는 방법의 일예로, 프렉탈(fractal) 구조 가운데, "Hilbert curve"라고 알려진 구조를 이용하여 단위셀을 구성하고 있는 "Convoluted array elements and reduced size unit cells for frequency-selective surfaces(IEEE PROCEEDINGS-H, vol.138, no.1, February 1991, pp 19-22, E. A. Parker and A. N. A.EI Sheikh)(이하 '제2 선행기술'이라 함)"가 존재하지만, 상기 제2 선행기술에서는 FSS에 사용된 단위셀을 구성하는 도체의 모양이 '둘둘 말린 사각형(convoluted square)'을 사용하고, 입사 편파(수직 또는 수평)에 따라서 공진주파수가 변하게 되는 문제점이 존재한다. 이에 반하여, 본 발명은 FSS에 사용된 단위셀을 구성하는 도체의 모양이 '꼬불꼬불한 사각형 모양 루프(meander square loop)'를 사용하며, 입사편파에 의하여 공진주파수가 변하지 않는 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 기하학적으로 단위셀을 구성하는 도형의 길이가 단위면적에 대하여 최대한 길어지도록 디자인하기 위해서는 루프의 모양이 복잡하게 구부러지면서 서로 얽히지 않아야 한다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 단위셀의 기하구조적 원리와 FSS의 전기적 특성을 함께 고려하여 임의의 단일 주파수 대역에서 차단 또는 투과가 가능한 새로운 공간 필터의 설계 방법(새로운 FSS 구조)을 제시하고, 본 발명의 FSS 구조는 입사 전자파의 편파(polarization)의 변화에 대하여도 영향을 받지 않는 좋은 특성을 갖는다.
본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, FSS의 단위셀로 사용된 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프(meander square loop)의 전체 길이 및 루프 사이의 간격 등의 기하학적 구조 특성과 FSS에 사용된 유전체 및 도체의 전기적 특성 등의 변화를 통하여 임의의 주파수 대역을 차단(저지) 또는 투과시킬 수 있는 공간 필터(주파수 선택적 필터)를 설계(제작)하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공간 필터 설계 방법에 있어서, FSS(Frequency Selective Surface)의 단위셀 구성시, 사각형 모양 루프를 꼬불꼬불하게 적어도 한번 구부려, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프의 길이를 조정하는 단위셀 구성 단계; 및 상기 FSS를 기하학적으로 동일한 단위 구조들의 배열(단위셀 배열)로 구성하여 공진주파수를 튜닝하는 단위셀 배열 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 FSS 구조는 단위셀 내부의 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프의 길이 및 간격, 단위셀 사이의 간격, 그리고 유전체의 두께 및 유전율(permittivity) 등을 조절함으로써, 필터링(filtering) 대상 주파수 대역(예를 들면, 이동전화 대역(1.81GHz), 2.4GHz ISM 대역 등)의 조정(control)이 가능하다. 즉, FSS를 구성하는 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프, 그리고 유전체 등의 기하학적인 길이와, 크기, 위치, 두께, 재질 등을 조절함으로써, 원하는 주파수 대역에 대하여 차단 또는 투과가 가능하다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실 시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 공간 필터 설계 방법에 따라 단일 주파수 필터링을 위한 FSS 단위셀의 배열 예시도이다.
기하학적으로 단위셀을 구성하는 도형의 길이가 단위면적에 대하여 최대한 길어지도록 디자인(왜냐하면, 길이가 길어질수록 공진주파수가 낮아지기 때문임)하기 위해서는, 루프의 모양이 복잡하게 구부러지면서 서로 얽히지 않아야 한다.
따라서, 본 발명의 FSS는 기하학적으로 도 1과 같이 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형(meander square) 모양 루프(110)로 이루어진 단위셀(unit cell)(100)의 배열(array)로 구성된다(기하학적으로 동일한 단위 구조들의 배열임). 즉, 단위셀(100)내의 루프를 길게 만들기 위해서(즉, 공진주파수를 낮추기 위해서), 사각형 모양 루프를 꼬불꼬불하게 여러 번 구부림으로써, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프(110)로 단위셀(100)을 구성한다.
그리고, 각 단위셀(unit cell)(100)은 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형(meander square) 모양 루프(loop)(110)와, 루프(110)를 제외한 부분(120)으로 구성된다.
만약 단위셀(100)에서, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(110)가 도체이고 나머지 부분(120)이 유전체일 경우, 본 발명의 FSS는 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 동작하고, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(110)가 유전체이고 나머지 부분(120)이 도체일 경우, 본 발명의 FSS는 대역 통과 필터(bandpass filter)로 동작한다.
이때, 차단 대상 주파수 대역은 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(110)의 전체 길이를 변화(루프를 굽히는 횟수에 따른 전체 길이 변화)시키고, 루프 사이의 간격, 단위셀(100) 사이의 간격, 유전체 및 도체의 전기적 특성(재질, 유전율 등) 등을 변화시킴으로써 조정 가능하며(공진주파수 튜닝), 각 단위셀(100)내의 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(110)는 정확하게 좌우 대칭의 구조로서, 입사 전자파의 편파(polarization)에 대한 영향을 받지 않는다. 즉, FSS의 단위셀(100)을 구성하는 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(110)의 길이 및 간격, 단위셀(100) 사이의 간격, 그리고 유전체의 두께 및 유전율(permittivity) 등을 조절함으로써 필터링 대상 주파수 대역의 조정이 가능하다.
여기서, 단위셀(100)을 구성하는 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(110)를 가로 및 세로 방향에 대하여 모두 대칭이 되도록 함으로써, 입사 편파의 변화에 공진주파수가 영향을 받지 않도록 한다. 이때, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(110)의 폭과 루프(110)를 굽히는 횟수를 변화시켜 단위셀(100)의 면적도 조절할 수 있다.
상기 도 1의 각 단위셀(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있으며, 도 2 및 도 3의 FSS 단위셀(200,300)을 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 설계할 경우, 도 4는 FSS 단위셀(200,300)(400)의 단면을 보여준다.
도 4의 FSS 단위셀(400)은 공진주파수가 중심인 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로서, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(410)가 도체이고 나머지 부분(420,430)이 유전체인 경우이다.
도 4에 도시된 바와 같이, FSS 단위셀(400)이 대역 차단(저지) 필터로서 동 작하는 경우에, 유전체 기판(ε1)(420)에 도체(conductor)(410)를 애칭하여 구성된다. 이때, 유전체 기판(420)과 도체(410)를 "410", "420"과 같이 유전체로 코팅할 수도 있다(유전체층(ε2)(430)).
만약, FSS 단위셀(400)이 대역 통과 필터로서 동작하는 경우에는, 유전체 기판(ε1)(420)과 도체(conductor)(410)의 부분이 서로 바뀌게 된다. 단, 이러한 경우에도 유전체 코팅층(ε2)(430)의 변화는 없다.
무엇보다도, FSS 단위셀(400)에서 공진주파수를 낮추기 위해서는, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(410)를 길게 할수록(즉, 루프를 굽히는 횟수를 많이 함. 물론, 좌우 대칭 대칭 구조 등의 제약 사항은 존재함) 그리고 유전체층(ε2)(430)의 ε2가 높아 질수록 공진주파수는 낮아진다.
그럼, 도 2 및 도 3을 통해 FSS 단위셀(200,300)에 대해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 2에서, "200"은 단위셀, "210"은 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프, 그리고 "220"은 단위셀(200)에서 루프(210)를 제외한 부분을 의미한다.
도 2의 단위셀(200)에서, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(210)가 도체이고 나머지 부분(220)(엄밀하게는 도 4의 유전체 기판(ε1)(420)임)이 유전체일 경우, 도 2의 FSS 단위셀(200)은 공진주파수가 중심인 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 동작한다. 반대로, 도 2의 단위셀(200)에서, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(210)가 유전체이고 나머지 부분(220)(엄밀하게는 도 4의 유전체 기판(ε1)(420)에 해당하는 부분임)이 도체일 경우, 도 2의 FSS 단위셀(200)은 공진주파수를 중심으로 대역 통과 필터(bandpass filter)로 동작한다. 단, 주파수 대역 차단(저지) 또는 통과(투과)를 위한 주파수 선택적 필터로서 동작하는 어떠한 경우에도, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(210) 이외의 부분(220) 중 도 4의 유전체 코팅층(ε2)(430)의 변화는 없다.
상기 도 2의 FSS 단위셀(200)을 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 설계한 경우, FSS의 공진주파수 특성은 도 5에 도시된 바와 같다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 선행기술에 따르면, FSS의 공진주파수 세부 튜닝을 위해 사각형 루프의 전체 길이를 조절하는데, 단순히 사각형 루프의 길이가 커지게 되면 단위셀의 면적 자체도 커지게 된다.
하지만, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(210)를 갖는 도 2의 FSS 단위셀(200)은, 단순히 사각형 루프를 갖는 상기 제1 선행기술의 단위셀의 면적과 동일 크기인 경우, 루프(210)의 길이가 길어지기 때문에 상기 제1 선행기술보다 공진주파수를 낮출 수 있다. 따라서, 만약 도 2의 FSS 단위셀(200)이 상기 제1 선행기술의 단위셀과 동일한 공진주파수를 갖게 된다면, 단위셀의 크기는 보다 줄어들게 된다.
도 5에서는 상기 도 2의 FSS 단위셀(200)을 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 설계하여 모의실험한 결과와 실제 실험을 한 결과를 서로 비교하여 보여 주고 있다. 이때, FSS 단위셀(200)을 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 설계할 때 사용된 세부 파라미터들은 하기의 [표 1]과 같다. 도 5에서, FSS의 대역 차단(저지) 중심주파수는 국내 PCS 대역의 중심인 1.81GHz에 맞추어져 있다.
Figure 112005025736619-PAT00001
한편, 상기 도 2의 FSS 단위셀(200)의 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(210)의 폭과 루프(210)를 굽히는 횟수를 변화시켜, 도 3에 도시된 바와 같이 FSS 단위셀(200)의 면적을 조절할 수 있다. 즉, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(210)의 폭과 루프(210)를 굽히는 횟수를 보다 많이 하여 FSS 단위셀(200)의 크기를 줄일 수 있다. 따라서, 만약 도 3의 FSS 단위셀(300)이 상기 도 2의 단위셀(200)과 동일한 크기를 갖게 된다면, 공진주파수를 보다 낮출 수 있다.
도 3에서, "300"은 단위셀, "310"은 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프, 그리고 "320"은 단위셀(300)에서 루프(310)를 제외한 부분을 의미한다.
도 3의 FSS 단위셀(300)은 상기 도 2의 FSS 단위셀(200)과 동일한 공진주파수를 유지하면서 단위셀의 크기를 좀더 작게 구성한 것이다. 즉, 도 3의 FSS 단위셀(300)은 상기 도 2의 FSS 단위셀(200)과 동일한 형태를 유지하면서, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(310)의 폭이 좀더 좁아지며, 한번 더 구부러진 형상(330)을 갖는다. 이렇게 함으로써, 도 3의 FSS 단위셀(300)의 크기를 상기 도 2의 FSS 단위셀(200) 보다 작게 구성할 수 있으며, 만약 도 3의 FSS 단위셀(300)의 크기와 상기 도 2의 FSS 단위셀(200)의 크기가 동일하다면, 도 3의 FSS 단위셀(300)은 상기 도 2의 FSS 단위셀(200) 보다 공진주파수를 낮출 수 있다.
도 3의 단위셀(300) 역시, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(310)가 도체이고 나머지 부분(320)(엄밀하게는 도 4의 유전체 기판(ε1)(420)임)이 유전체일 경우, 도 3의 FSS 단위셀(300)은 공진주파수가 중심인 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 동작한다. 반대로, 도 3의 단위셀(300)에서, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(310)가 유전체이고 나머지 부분(320)(엄밀하게는 도 4의 유전체 기판(ε1)(420)에 해당하는 부분임)이 도체일 경우, 도 3의 FSS 단위셀(300)은 공진주파수를 중심으로 대역 통과 필터(bandpass filter)로 동작한다. 단, 주파수 대역 차단(저지) 또는 통과(투과)를 위한 주파수 선택적 필터로서 동작하는 어떠한 경우에도, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 루프(310) 이외의 부분(320) 중 도 4의 유전체 코팅층(ε2)(430)의 변화는 없다.
상기 도 3의 FSS 단위셀(300)을 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 설계한 경우, FSS의 공진주파수 특성은 도 6에 도시된 바와 같다.
도 6에서는 상기 도 3의 FSS 단위셀(300)을 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 설계하여 모의실험한 결과와 실제 실험을 한 결과를 서로 비교하여 보여주고 있다. 이때, FSS 단위셀(300)을 대역 차단(저지) 필터(bandstop filter)로 설계할 때 사용된 세부 파라미터들은 하기의 [표 2]와 같다. 도 6 역시, FSS의 대역 차단(저지) 중심주파수는 국내 PCS 대역의 중심인 1.81GHz에 맞추어져 있다.
Figure 112005025736619-PAT00002
상기 도 5 및 도 6을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 FSS의 주파수 특성이 실제 측정한 데이터와도 비교적 잘 일치하여 실제 디자인에 있어서도 유효함을 확인 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 사용자가 원하는 임의의 주파수 대역에 대한 선택적 차단 또는 투과를 허용하는 것이 가능하고, 단위셀 면적 자체의 변화없이도, 단위셀을 구성하는 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프의 길이와 유전체의 두께, 단위셀 사이의 간격 등을 조절함으로써 필터링 대상 주파수를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단위셀의 면적도 원하는대로 조절 가능하며, 입사 전자파의 편파의 변화에 대해서도 영향을 받지 않는 좋은 특성을 갖는 우수한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 공간 필터 설계 방법에 있어서,
    FSS(Frequency Selective Surface)의 단위셀 구성시, 사각형 모양 루프를 꼬불꼬불하게 적어도 한번 구부려, 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프의 길이를 조정하는 단위셀 구성 단계; 및
    상기 FSS를 기하학적으로 동일한 단위 구조들의 배열(단위셀 배열)로 구성하여 공진주파수를 튜닝하는 단위셀 배열 단계
    를 포함하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위셀에서, 상기 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프가 도체이고, 상기 루프를 제외한 부분이 유전체일 경우,
    상기 FSS는 공진주파수가 중심인 대역 차단(저지) 필터로 동작하는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위셀에서, 상기 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프가 유전체이고, 상기 루프를 제외한 부분이 도체일 경우,
    상기 FSS는 공진주파수를 중심으로 대역 통과 필터로 동작하는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위셀의 상기 사각형 모양 루프를 여러 번 구부림으로써, 상기 단위셀내의 루프를 길게 만들어, 상기 단위셀의 크기가 변하지 않고(동일한 단위셀의 크기를 유지하면서) 공진주파수를 낮출 수 있는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단위셀의 상기 사각형 모양 루프의 폭을 줄이고 여러 번 구부림으로써(상기 단위셀내의 루프를 길게 만듬으로써), 동일한 공진주파수를 유지하면서 상기 단위셀의 크기를 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위셀의 상기 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프는,
    상하좌우 대칭 구조로, 입사 전자파의 편파에 의해 공진주파수가 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 단위셀에서, 상기 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프를 제외한 부분은,
    유전체 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 FSS는,
    상기 꼬불꼬불하게 꺾인 사각형 모양 루프의 길이가 길수록 공진주파수를 낮출 수 있는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 FSS는,
    상기 유전체 코팅층의 유전율이 높을 수록 공진주파수를 낮출 수 있는 것을 특징으로 하는 단일 주파수 대역 필터링을 위한 공간 필터 설계 방법.
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