KR20090012363A - 메타머티리얼 안테나 및 이를 이용한 통신 장치 - Google Patents

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KR20090012363A
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Abstract

본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나는 그라운드를 위한 도전체 재질의 하판; 상호 2차원 회전 등방형 구조를 이루는 복수 개의 슬롯을 구비하는 다각형의 전자기 밴드갭(EBG) 상판; 및 상기 하판 및 상기 전자기 밴드갭상판을 전기적으로 연결하는 접지비아(via)를 포함하여 구성된다.
상기 본 발명에 의하면, 상기 전자기 밴드갭 상판에 2차원 회전 등방형(rotational symety)패턴의 복수 개 슬롯을 형성함으로써 메타머티리얼 특성을 지니는 안테나를 간단하고 용이하게 형성할 수 있으며, 동작 주파수에 제한되는 안테나의 크기에서 벗어나 다양한 크기 및 형태의 안테나를 제작할 수 있으므로 안테나의 소형화가 용이하며, 안테나 제조 공정이 간소화되어 공정 소요시간 단축에 따른 경제적 이익이 창출될 수 있다.

Description

메타머티리얼 안테나 및 이를 이용한 통신 장치{Metamaterial Antenna and Apparatus for communication using it}
본 발명은 메타머티리얼 안테나(Metamaterial Antenna) 및 이를 이용한 통신 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안테나 전자기 밴드갭(EBG)상판에 상호 2차원 등방형 구조를 가지는 복수 개의 슬롯이 형성된 메타머티리얼 안테나에 관한 것이다.
안테나는 전자기파를 송/수신하기 위한 무선 통신 장치의 필수 구성 요소로서, 특정 주파수의 전자기파에 대해 공진하여 그 주파수의 전자기파를 송/수신하도록 구성된다.
종래의 안테나는 원하는 주파수에 대응하는 파장(λ)에 대해 λ/2의 길이를 가지는 도선으로 구성되거나, 안테나의 한쪽 도선을 접지면 위에 형성하는 방법을 통하여 λ/4의 길이를 가지는 도선으로 구성되었다. 그러나, 상기와 같은 종래의 안테나들은 그 사용 주파수에 따라 안테나 길이가 정해지므로 다양한 형태의 안테나를 제작하는 것은 물론, 안테나의 크기를 축소하는 것이 용이하지 않았다.
특히, 최근 무선통신 시스템의 휴대화 또는 소형화 추세가 더욱 높아짐에 따 라 안테나를 소형화하는 기술적 필요성이 더욱 커지고 있으며, 이에 따라 안테나의 도선이 헬릭스(helix)형태나 미앤더라인(meander line)형태 등으로 구성되는 안테나가 제안되고 있다.
그러나, 상기 제안된 안테나들도 공진 주파수에 의존하여 크기가 결정되는 한계를 벗어나지 못하였으며 안테나가 소형화될수록 좁은 공간에 고정된 길이의 안테나를 형성하기 위해 그 형태가 더욱 복잡해지는 등의 문제점을 지니고 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 제안된 기술이 메타머티리얼(metamaterial)을 이용한 안테나 기술이다. 여기서 메타머티리얼이란 자연에서 일반적으로 찾을 수 없는 특수한 전자기적 특성을 갖도록 인공적으로 설계된 물질 또는 전자기적 구조를 의미하는 것으로서, 음의 유전율(permitivity)과 음의 투자율(permeability)의 특성을 지니는 물질 또는 그러한 전자기적 구조를 의미한다. 상기 메타머티리얼을 이용한 안테나는 그 안테나 크기가 동작 주파수에 무관하기 때문에 안테나 크기의 소형화에 유리한 특성을 지닌다.
종래 메타머티리얼을 이용한 안테나로는 버섯(Mushroom)구조 메타머티리얼 안테나가 대표적이다. 상기 버섯구조 메타머티리얼 안테나는, 도 1에 도시된 바와 같이, 그라운드를 위한 하판(100), 상기 하판(100)의 상부에 하판(100)과 이격되어 형성된 복수 개의 상판(110)과 상기 복수 개의 상판(110) 각각의 중앙부분에 상기 하판(100)과 연결된 비아(via)(120) 및 상기 상판(110)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(112)를 포함하여 구성된다.
하지만 종래 메타머티리얼을 이용한 안테나는 도 2에 도시된 바와 같이, 메 타머티리얼 안테나를 구성하는 상판(110)과 하판(100) 사이에 안테나의 커패시턴스 조절을 위하여 별도의 도체판(130)을 삽입해야 하므로, 안테나의 제조가 상당히 복잡해진다는 문제점을 가진다.
또한, 상기 구조의 메타머티리얼 안테나는 소기의 메타머티리얼 안테나의 특성을 가지기 위하여 상기 층단 구조를 이루는 각 층의 유전률을 달리하는 공정 등이 추가적으로 진행되어야 하므로 비경제적인 문제점은 물론 상용화에 큰 어려움이 있다고 할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 안테나의 소형화와 공정의 편리성을 위하여 다각형 모양의 전자기 밴드갭(EBG: Electromagnetic BandGap) 상판 상에 복수 개의 슬롯을 구비하여 상호 2차원 회전 등방형 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나 및 이를 이용한 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 메타머티리얼 안테나는 그라운드를 위한 도전체 재질의 하판; 상호 2차원 회전 등방형 구조를 이루는 복수 개의 슬롯을 구비하는 다각형의 전자기 밴드갭(EBG) 상판; 및 상기 하판 및 상기 전자기 밴드갭 상판을 전기적으로 연결하는 접지 비아(via)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 전자기 밴드갭 상판의 형상은, 사각형으로 이루어지며, 상기 복수 개의 슬롯은, 상기 사각형의 수평 및 수직 중심선 상에 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 슬롯은 십자형태를 가지며, 상기 접지바아는 상기 전자기 밴드갭 상판의 대각선 상에 형성되어 구성된다.
바람직하게 상기 하판 및 전자기 밴드갭 상판 사이에 개재되는 유전체를 더 포함하며, 상기 하판은 하나 이상의 슬롯이 형성되어 구성된다.
더욱 바람직한 실시형태를 구현하기 위하여, 동작 주파수 또는 대역 주파수에 기초하여 상기 슬롯의 폭, 상기 슬롯의 길이 또는 상기 슬롯 간의 간격이 설정될 수 있다.
또한 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 상기와 같은 구성의 메타머티리얼 안테나가 구비된 통신 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 다각형 모양의 전자기 밴드갭(EBG) 상판 상에 상호 2차원 회전 등방형 구조의 다중 슬롯구조를 구비하는 간단하고 용이한 구조적 접근만으로도 충분한 메타머티리얼 특성의 안테나를 제작할 수 있다. 이러한 간단한 구조 또는 제조 공정을 통하여 안테나 크기의 소형화를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
이와 더불어, 안테나의 제조 공정을 간소화할 수 있기 때문에 안테나의 생산단가를 최소화하여 경제성을 추구할 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 전자기 밴드갭 상판 또는 하판의 슬롯의 형상, 슬롯 사이의 간격 등을 간단히 조정하는 것만으로도 원하는 대역의 주파수를 효과적으로 확보할 수 있어 안테나 설계 시 더욱 높은 적용 용이성을 제공할 수 있다.
이러한 효과에 기초된 본 발명의 메타머티리얼 안테나를 이용한 통신 장치는 안테나의 소형화를 통해 실장 공간 확보가 가능하므로 위성통신 송/수신 시스템, 무선 단말 시스템 및 RFID 시스템 등 다양한 통신 시스템에 높은 활용도를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
여기에서 먼저 메타머티리얼 안테나의 원리를 살펴보면 다음과 같다.
상기 기술한 바와 같이, 메타머티리얼이란 자연계에서 흔히 볼 수 없는 특수한 전자기적 성질을 나타내도록 인공적인 방법으로 합성된 물질로서, 매질 내를 진행하는 전자파의 경우 전장, 자장, 그리고 전자방향이 기존 매질에서의 오른손 법칙과는 반대로 왼손법칙을 따르게 됨에따라 left handed material(LHM)이라고 명명되었다.
상기 LHM의 전송선의 이상적인 구현은 전자파 전파에 따른 전류 및 전압의 유기로 인해 존재할 수 없으므로 RH(right handed)특성이 조합된 CRLH(Composite Right/Left Handed) 구조로 구현될 수 있다.
상기 CRLH 소자는 일반적인 전송선을 손실 없는 전송선 모델로 등가화할 경우 커패시턴스와 인덕턴스의 조합으로 구현된다. 즉, 메타머티리얼을 이용한 안테나는 실질적으로 LC공진 회로와 동일한 공진구조를 가짐으로써 표면전류를 막는 전기적 필터로 동작하며, 상기 L, C에 의해 공진주파수가 결정된다.
이러한 특성으로 인해 메타머티리얼 안테나의 공진주파수는 인덕턴스와 커패시턴스를 조정함으로써 변화될 수 있으며, 이로 인해 메타머티리얼 안테나는 전자기 파장의 길이에 무관하게 되어 안테나의 소형화에 유리한 특성을 지니게 된다.
또한, 전자기 밴드갭(EBG: Electromagnetic BandGap) 구조는 광학이나 포토닉스 분야에서 광 밴드갭(PBG: Photonic BandGap)에 대응되는 용어로 어떤 주파수 대역에서 전자기파의 전파가 불가능하게 하는 특성을 가진 구조 등을 의미한다.
이러한 전자기파적 특성 즉 차단대역 또는 금지대역에 관한 전자기 밴드갭의 전자기적 특성을 이용하면 안테나와 주변 물체와의 간섭을 줄일 수 있기 때문에 안테나 크기의 소형화에 유리하며, 또한, 파장의 크기에 무관한 안테나 구조를 효과적으로 제작할 수 있게 된다.
상기 전자기 밴드갭의 2D구조로 대표적인 것은 고임피던스 표면이라 불리는 구조로서 접지판에 주기적으로 홀을 형성하거나 접지판 상에 도체 물질로 구성된 기본 셀을 이차원으로 반복하여 배열함으로써 형성된다.
도 3(a)과 도 3(b)는 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 일실예에 대한 사시도 및 단면도이다.
도 3(a), 도 3(b)에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테 나는 그라운드를 위한 하판(300), 상기 하판(300)의 상부에 이격되어 설치되는 전자기 밴드갭(EBG) 상판(310) 및 접지비아(via)(320)를 포함하여 구성되며, 또한, 상기 하판(300)과 상기 전자기 밴드갭 상판(310) 사이에 개재되는 유전체(330)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전자기 밴드갭 상판(310)은 하판(300)의 상부에 하판(300)과 이격되어 형성되는 다각형 형상의 판으로, 상기 다각형의 형상은 본 발명의 일실시예에 따라, 도 3(a)과 도3(b)에 도시된 바와 같이 사각형으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전자기 밴드갭 상판(310)의 각 변에는 슬롯(312)이 구비되는데, 상기 슬롯(312)은 본 발명의 특징적인 양상에 따라 상기 전자기 밴드갭 상판(310)의 수평 및 수직 중심선 상에 형성되어 상기 전자기 밴드갭 상판(310)의 형상이 상호 2차원 회전 등방형(rotational symetry) 구조를 이루도록 한다.
또한, 전자기 밴드갭 상판(310)은 급전부(미도시)와 전기적으로 연결되며 급전부의 안테나 급전은 via급전, 선로급전 또는 커플링 급전 등 어느 것이든 사용할 수 있음은 자명하므로 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기 하판(300)은 판상의 도전체 재질로서 안테나의 하부에 위치하여 통상의 그라운드 기능을 제공한다. 상기 하판(300)의 모양은 제조 과정의 편의성을 위하여 상기 전자기 밴드갭 상판(310)과 대응되는 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 하판(300)은 하나 이상의 슬롯(미도시)을 포함하여 형성될 수 있는데 이렇게 하판(300)에 형성된 슬롯은 안테나의 인덕턱스 값을 차등적으로 정밀 하게 변경할 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 즉, 상기 하판(300)에 형성된 슬롯은 특정 안테나의 공진 주파수에 따라 슬롯의 길이, 폭 등의 형상으로 구성되며, 이렇게 구성된 슬롯의 형상적 특징에 등에 따라 안테나의 인덕턴스 값을 차등적으로 변경할 수 있게 된다.
이 때, 상기 하판(300)에 형성되는 슬롯은 다양한 형상으로 설정될 수 있는 바, 본 발명이 그 형상에 한정되는 것은 아니다.
이와 함께, 본 발명의 상기 접지비아(320)는 상기 하판(300) 및 전자기 밴드갭 상판(310)을 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 앞서 설명된 전자기 밴드갭 상판과 함께 메타머티리얼 특성을 안테나가 보유하도록 하는 기능을 수행하게 된다.
종래 기술에서 상기 접지비아는 전자기 밴드갭 상판의 중앙에 형성되는 구조만을 제안하고 있어 안테나 구조의 다양성을 효과적으로 반영할 수 없다는 한계점을 가지고 있으나, 본 발명과 같이 2차원 회전 등방형 구조의 복수 개 슬롯이 구비된 형태로 전자기 밴드갭 상판(310)을 구현하는 경우, 상기 접지비아(320)를 전자기 밴드갭 상판(310)의 대각선 상에 형성하는 경우 메타머티리얼의 특성을 더욱 효과적으로 가질 수 있게 된다.
상기 유전체(330)는 소정의 유전율을 갖는 물질로 구성되며, 상기 하판(300) 및 전자기 밴드갭 상판(310) 사이의 간격에 구비된다. 상기 유전체(330)는 세라믹, FR4, 테프론 등 PC계열의 플라스틱 등 별도의 유전물질로 유전체(330)를 구비할 수도 있으나, 공기 자체를 유전체(330)로 사용할 수도 있다. 상기 유전체의 유전율이 높을수록 안테나의 소형화 측면에서는 유리하고, 상기 유전체의 유전율이 낮을수록 유전체로 인한 손실을 최소화 할 수 있으며 생산단가가 저렴해진다.
본 발명의 구체적 실시예에서는 안테나의 크기 및 제작의 편의성을 최적화 할 수 있는 유전물질을 하판(300) 및 전자기 밴드갭 상판(310) 사이에 구비하여 전자기 밴드갭 상판(310)을 지지하도록 구성한다. 상기와 같이 유전물질을 사용하여 전자기 밴드갭 상판(310)을 지지하는 기능을 수행하게 하는 경우 PCB제조 공정과 동일한 절차를 그대로 이용할 수 있어 간단히 제작할 수 있으므로 생산단가를 감소시키고 제작 소요 시간을 단축할 수 있는 공정상의 이점을 제공할 수 있다. 본 발명의 제작 공정에 대한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 일실시예에 대한 평면도이다.
도 4를 참조하여 상기 전자기 밴드갭 상판(310)의 형상을 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 전자기 밴드갭 상판(310)은 복수 개의 슬롯(312)이 구비되고 상기 전자기 밴드갭 상판(310)상의 단위벡터 x,y 내에서 이루어진 구조를 기본 구조로 하여 이를 반복함으로써 2차원 회전 등방형 구조를 형성한다.
여기서 회전 등방형 구조란 도형의 무게중심을 기준으로 도형을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켰을 때 자기 자신과 겹치는 구조를 말하는 것으로서 본 발명에서의 상기 2차원 회전 등방형 구조는 마주 보는 꼭지점을 서로 잇는 2개의 대각선(314,316)을 기준으로 상기 대각선으로 구분되는 양측을 접었을 때 서로 대칭인 형태를 의미한다. 이러한 측면에서 상기 2차원 회전 등방형 구조를 2-폴드 시메트리(2-fold symmetry) 구조라고 칭해질 수도 있다.
상기와 같이 전자기 밴드갭 상판(310)을 2차원 회전 등방형 구조로 형성하게 되면, 원하지 않는 방사 대역에 대한 방사량의 최소화와 함께 메타머티리얼 특성을 띠는 안테나의 형성이 가능해진다.
상기 전자기 밴드갭 상판(310) 상에 형성되는 슬롯(312)은 동작 주파수 또는 대역 주파수에 기초하여 최적의 공진주파수 및 대역폭 특성을 갖도록 상기 슬롯(312)의 폭(w), 상기 슬롯(312)의 길이(l) 또는 상기 슬롯(312) 간의 간격(미도시)등의 파라미터가 설정된다.
이때, 상기 접지비아(320)는 전자기 밴드갭 상판(310)의 두 대각선(314,316) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 접지비아(320)는 1-폴드 시메트리(1-fold symmetry)를 갖는 선상에 위치하여 병렬 인덕턴스를 결정하게 된다.
본 발명의 슬롯(312)은, 도 4에 도시된 바와 같이 십자형태를 이루는 것이 바람직하다. 상기와 같이 십자형태로 슬롯(312)을 형성하는 경우 전자기 밴드갭 상판(310) 상의 전기적 특성을 최대한 이용할 수 있으며 제작 공정시 용이한 형성이 가능하다.
하지만 상기 슬롯(312)의 모양은 전자기 밴드갭 상판(310)의 형상이 2차원 회전 등방형으로 형성된다면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 막대형이나 가지모양 등 어떤 모양으로 형성되어도 무방하다.
또한, 상기 전자기 밴드갭 상판(310)은 여러 다각형의 형상으로 구성될 수도 있다. 즉, 하나의 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 상판(310)을 육각형으로 형성하는 경우 슬롯이 형성되는 변의 개수, 마주보는 꼭지점 사이를 가로 지르는 대각선의 수의 변화만 발생될 뿐, 도 4에 도시된 사각형과 같이 2차원 회전 등방형 형태의 슬롯 구조 및 접지바아의 형태적 특성이 유지된다면 본 발명의 의한 메타미티니얼 안테나를 효과적으로 실현할 수 있게 된다.
하나의 예를 들어 상기 육각형으로 전자기 밴드갭 상판(310)이 형성되는 경우 상기 접지비아(320)의 위치가 상기 3개의 대각선(314,316,318)상에 존재하기만 한다면 전자기 밴드갭 상판(310) 어디에 위치하든 무방하다.
도 8은 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 2차원 브릴루앙 영역(brillouin zone)상의 E-K 다이아그램을 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전자기 밴드갭 상판(310)에 복수의 슬롯이 구비되어 2차원 회전 등방형 구조가 형성되는 본 발명에 의한 안테나에서도 브릴루앙 영역에 의한 표면파 영역(모드) 및 누설파 영역(모드)가 구분되며 특정 파장 대역의 주파수 동작 특성을 가지는 메타머티리얼의 전자기적 특성을 충족하고 있음을 알 수 있다.
또한 본 발명에서는 상기 2차원 회전 등방형 구조를 접지판 상에 2차원 주기성을 갖도록 배열함으로써 메타머티리얼 특성의 배열 안테나를 용이하게 구현할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나를 일 단위로 한 안테나 어레이의 구성에 대하여 첨부된 도 9 내지 도 12를 통하여 간략히 살펴보도록 한다.
상기 어레이 구조를 동일 평면을 이루는 단일 층으로 구성하는 일 실시예에서는, 도 9(a) 및 도 9(b)과 같이 상호 겹침이 없도록 구성할 수도 있으며, 상기 전자기 밴드갭 상판(310)의 도 10(a) 및 도 10(b)와 같이 엇갈린 매트릭스 구조로 구성될 수 있다. 이 때 전자기 밴드갭 상판(310) 사이의 간격은 g이며, 상기 간격 g는 실시 형태 및 응용 환경에 따라 다양하게 결정될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 어레이 구조를 복층으로 구성하는 실시예에서는, 상기 전자기 밴드갭 상판(310,310')의 배열을 높이차가 h인 복층 구조로 형성하되, 도 11(a) 및 도 11(b)과 같이 1층과 2층이 일렬로 나열하거나 도 12(a) 및 도 12(b)과 같이 각 층이 어긋나게 나열될 수도 있다.
이 때, 상기 전자기 밴드갭 상판(310)의 배열은 필요한 대역폭 등 원하는 안테나의 특성에 따라 다양한 형상으로 설정될 수 있는 바, 본 발명이 그 형상에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 제작과정을 살펴보면 다음과 같다.
우선 그라운드를 위한 하판(300) 상에 유전체(330)를 적층한 후, 상기 유전체(330)의 상면에 도전체 재질의 전자기 밴드갭 상판(310)을 올린다. 이후 에칭 등의 식각 기법 등 PCB 제작 기술을 이용하여 전자기 밴드갭 상판(310) 상에 본 발명에 따른 형태의 슬롯을 형성하여 상기 슬롯들이 2차원 회전 등방형 구조를 이루도록 한다.
마지막으로 전자기 밴드갭 상판(310)의 대각선(314,316)상에 전자기 밴드갭 상판(310)과 하판(300) 사이를 통공하는 홀을 레이저 천공 등의 기법을 이용하여 형성한 후 상기 형성된 홀과 전자기 밴드갭 상판(310) 및 하판(300)을 전기적으로 연결하여 접지비아(320)를 형성한다.
상기와 같은 공정은 PCB기판을 제작하는 공정을 그대로 채용할 수 있으며, 메타머티리얼 특성을 보유하기 위하여 특수한 추가 공정이 거의 필요 없으므로 더욱 용이하고 간단하게 메타머티리얼 안테나를 제조할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 메타머티리얼을 이용한 안테나의 사시도,
도 2는 종래 메타머티리얼을 이용한 안테나를 구성하는 패치의 사시도,
도 3(a)과 도 3(b)는 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 일실예에 대한 사시도 및 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 일실시예에 대한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 슬롯에 대한 다른 일실예에 대한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 슬롯에 대한 또 다른 일실예에 대한 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 전자기 밴드갭 상판에 대한 다른 일실예에 대한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나의 2차원 브릴루앙 영역(brillouin zone)상의 E-K 다이아그램,
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 메타머티리얼 안테나를 일 단위로 한 안테나 어레이의 구성에 대한 일실예이다.

Claims (8)

  1. 그라운드를 위한 도전체 재질의 하판;
    상호 2차원 회전 등방형 구조를 이루는 복수 개의 슬롯을 구비하는 다각형의 전자기 밴드갭(EBG) 상판; 및
    상기 하판 및 상기 전자기 밴드갭 상판을 전기적으로 연결하는 접지비아(via)를 포함하는 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자기 밴드갭 상판의 형상은 사각형으로 이루어지며,
    상기 복수 개의 슬롯은,
    상기 사각형의 수평 및 수직 중심선 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 슬롯은,
    십자형태를 가지는 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 접지비아는,
    상기 전자기 밴드갭 상판의 대각선 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하판 및 전자기 밴드갭 상판 사이에 개재되는 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 하판은,
    하나 이상의 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나.
  7. 제 1항에 있어서,
    동작 주파수 또는 대역 주파수에 기초하여 상기 슬롯의 폭, 상기 슬롯의 길이 또는 상기 슬롯 간의 간격이 설정되는 것을 특징으로 하는 메타머티리얼 안테나.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 메타머티리얼 안테나가 구비된 통신 장치.
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