KR20100063601A - The folded dipole antenna having extremely high input impedance for terahertz - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A tera-herts side band folded dipole antenna having high input impedance is provided to reduce an influence of a feeder wire influencing to an antenna character by connecting the feeder wire to a both vertical section of a meander line having very small surface current intensity. CONSTITUTION: A folded dipole antenna(200) is composed of a meander line(230) formed into winding form on a photoconductive board(210). The photoconductive board is composed of the photoconductive board or a LTG-GaAs board. The meander line is formed into a strip(231) of a folded form. The meander line has up and down symmetry structure. A photo mixer(250) is combined in a center of the meander line. A feeder sanctioning a voltage is connected to a both vertical section of the meander line.

Description

고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나{The Folded Dipole Antenna Having Extremely High Input Impedance for Terahertz}The Folded Dipole Antenna Having Extremely High Input Impedance for Terahertz

본 발명은 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나에 관한 것으로, 더 자세하게는 테라헤르츠 연속파의 출력 향상을 위해 고입력 임피던스를 갖는 폴디드 다이폴 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a terahertz wave band folded dipole antenna, and more particularly, to a folded dipole antenna having a high input impedance for improving output of a terahertz continuous wave.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-005-3, 과제명: THz파 발진 변환 검출기 및 신호원].The present invention is derived from a study conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and ICT Research Project. ].

테라헤르츠(THz)파는 적외선과 마이크로파 사이의 100GHz 에서 10THz 범위의 주파수를 가진 전자기파로서, 최근 첨단기술의 발전에 힘입어 미래의 전파자원으로 인정되면서 세계적으로 점점 많은 주목을 받고 있으며, IT(Information Technology), BT(Bio Technology) 등과의 융합을 통한 다양한 응용분야에서 그 중요성을 더해가고 있다.Terahertz (THz) waves are electromagnetic waves with a frequency range of 100 GHz to 10 THz between infrared and microwave. Recently, due to the development of advanced technology, they are gaining more and more attention from around the world. ) And its importance in various applications through convergence with BT (Bio Technology).

특히, 테라헤르츠파는 빛과 같이 직진하면서 전파처럼 다양한 물질을 잘 투과하므로, 물리, 화학, 생물학, 의학 등의 기초과학뿐만 아니라, 위조지폐, 마약, 폭발물, 생화학무기 등의 감지는 물론 산업 구조물도 비파괴적으로 검사할 수 있어서 일반 산업, 국방, 보안 등의 분야에서도 광범위하게 활용될 것으로 기대되고 있다. 또한, 정보통신 분야에서도 10 Gbit/s 이상의 무선통신, 고속 데이터 처리, 위성간 통신에 테라헤르츠 기술이 광범위하게 사용될 것으로 기대되고 있다.In particular, terahertz waves travel through various materials like radio waves while going straight like light, so that not only basic sciences such as physics, chemistry, biology, medicine, etc., but also detection of counterfeit bills, drugs, explosives, biochemical weapons, industrial structures, etc. Non-destructive inspection is expected to be widely used in general industries, defense, security and other fields. In the field of information and telecommunications, terahertz technology is expected to be widely used for wireless communication, high-speed data processing, and inter-satellite communication of 10 Gbit / s or more.

현재까지 펄스 형태와 연속파 형태의 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있는 신호원들이 많이 연구되어 왔으며, 그 중 포토믹서는 최근 가장 각광 받고 있는 신호원 중의 하나이다. 포토믹서는 반도체 칩 크기로 제작이 가능하고, 주파수 가변성이 좋으며, 상온에서 동작하는 장점들이 있기 때문에 안테나와 결합하여 테라헤르츠파의 발생 및 검출에 많이 사용되고 있다.To date, many signal sources capable of generating terahertz waves in pulse and continuous wave forms have been studied. Among them, photomixers are one of the most popular signal sources. Photomixers can be manufactured in the size of semiconductor chips, have good frequency variability, and operate at room temperature. Therefore, photomixers are frequently used for generation and detection of terahertz waves in combination with antennas.

도 1a는 포토믹서를 이용한 테라헤르츠 연속파 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1A is a diagram for describing a terahertz continuous wave generation method using a photo mixer.

먼저, 도 1a를 참조하면, LGT(Low Temperature Grown)-GaAs 기판(110) 위에 안테나(130)와 포토믹서(150)를 형성한 후, 서로 다른 두 주파수를 갖는 레이저 빔을 포토믹서(150)에 입사시키면, 포토믹서(150)의 비선형 특성으로 인하여 두 주파수의 차이에 해당하는 테라헤르츠파 대역의 광전류가 발생된다.First, referring to FIG. 1A, after the antenna 130 and the photomixer 150 are formed on a LGT (Low Temperature Grown) -GaAs substrate 110, a laser beam having two different frequencies is formed in the photomixer 150. When incident to, the photocurrent of the terahertz wave band corresponding to the difference between two frequencies is generated due to the nonlinear characteristic of the photomixer 150.

이 때, 상기 포토믹서(150)에서 발생된 광전류는 안테나(130)를 통해 전자기파로 변환되어 방사되는데, 상기 포토믹서(150)와 상기 안테나(130) 사이의 정합 특성에 의해서 전파되는 테라헤르츠파의 출력이 변화된다.In this case, the photocurrent generated by the photomixer 150 is converted into electromagnetic waves through the antenna 130 and is radiated. The terahertz wave propagated by a matching characteristic between the photomixer 150 and the antenna 130. The output of is changed.

도 1b는 도 1a에 도시된 포토믹서와 안테나의 임피던스 정합 특성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1B is a diagram for describing impedance matching characteristics of the photomixer and the antenna illustrated in FIG. 1A.

도 1b를 참조하면, 포토믹서(150)에서 발생된 광전류 i(ω,t)는 안테나(130)로 입력된다. Referring to FIG. 1B, the photocurrent i (ω, t) generated by the photo mixer 150 is input to the antenna 130.

그러나, 포토믹서(150)의 출력 임피던스(RP)는 10 ~ 100 kΩ으로 매우 높고, 안테나(130)의 입력 임피던스(RA)는 100 Ω 이하로 낮으므로, 포토믹서(150)와 안테나(130) 사이에 심각한 임피던스 부정합이 발생하게 되며, 이로 인해 안테나(130)에서 출력되는 테라헤르츠파(VB(t))는 일반적으로 1㎼ 이하의 낮은 출력을 갖게 된다.However, since the output impedance R P of the photomixer 150 is very high, 10 to 100 kΩ, and the input impedance R A of the antenna 130 is low to 100 Ω or less, the photomixer 150 and the antenna ( Severe impedance mismatch occurs between 130, which causes the terahertz wave (V B (t)) output from the antenna 130 to have a low output of generally 1 kHz or less.

이러한 임피던스 부정합 문제는 테라헤르츠파의 응용에 있어서 커다란 걸림돌이 되고 있으며, 이를 개선하기 위해서 높은 입력 임피던스를 갖는 여러 안테나들이 연구되었다.This impedance mismatch problem is a major obstacle in the application of terahertz waves, and various antennas with high input impedance have been studied to improve this problem.

그러나, 상기 안테나들의 입력 임피던스도 수백 Ω 정도에 불과하기 때문에, 포토믹서와의 임피던스 부정합 문제를 해결할 수 없다는 한계점이 있다.However, since the input impedance of the antennas is only about several hundred kHz, there is a limitation in that the impedance mismatch problem with the photomixer cannot be solved.

본 발명은 상기와 같은 포토믹서와 안테나의 임피던스 부정합 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 고입력 임피던스를 갖는 폴디드 다이폴 안테나를 구현하여 포토믹서와의 정합 특성을 향상시키는 것이다.The present invention has been made to solve the problem of impedance mismatch between the photomixer and the antenna, and an object of the present invention is to implement a folded dipole antenna having a high input impedance to improve matching characteristics with the photomixer.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나는, 광전도 기판 상에 구불구불한 형태로 형성된 미앤더 라인으로 이루어지되, 상기 미앤더 라인의 중앙에는 포토믹서가 결합되며, 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스값이 상기 포토믹서의 출력 임피던스값에 근접하도록 상기 미앤더 라인의 수평방향 길이, 폭, 라인 간격 및 라인 개수가 결정되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance according to the present invention comprises a meander line formed in a meandering shape on a photoconductive substrate, and in the center of the meander line The photomixer is coupled, and the horizontal length, width, line spacing, and number of lines of the meander line are determined such that the input impedance of the meander line approaches the output impedance of the photomixer.

여기에서, 상기 광전도 기판은 캐리어 수명이 수십 피코초 이하인 광전도 기판 또는 LTG((Low Temperature Grown)-GaAs 기판인 것이 바람직하다.Here, the photoconductive substrate is preferably a photoconductive substrate having a carrier life of several tens of picoseconds or less or a low temperature grown (LTG) -GaAs substrate.

상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 허수부 값이 0의 값을 갖고 실수부 값이 최대값을 갖는 경우, 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스값이 상기 포토믹서의 출력 임피던스값에 근접하게 된다.When the imaginary part value of the input impedance of the meander line has a value of 0 and the real part value has a maximum value, the input impedance value of the meander line approaches the output impedance value of the photomixer.

여기에서, 상기 미앤더 라인의 수평방향 길이가 공진 파장(λ)의 반파장 대역(0.4λ~0.6λ)에서 한파장 대역(0.8λ~1.0λ)으로 변화되면, 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부 값이 커지는 반면, 입력 임피던스의 허수부 값의 변화폭이 커지고 대역폭이 작아진다. 따라서, 상기 미앤더 라인의 수평방향 길이는 공진 파장(λ)의 반파장 대역(0.4λ~0.6λ)으로 설정되는 것이 바람직하다.Here, when the horizontal length of the meander line is changed from the half wavelength band (0.4λ to 0.6λ) of the resonance wavelength λ to one wavelength band (0.8λ to 1.0λ), the input impedance of the meander line is While the real part of the value increases, the width of the imaginary part of the input impedance increases. Therefore, the horizontal length of the meander line is preferably set to the half wavelength band (0.4λ ~ 0.6λ) of the resonance wavelength (λ).

그리고, 상기 미앤더 라인의 폭이 상기 포토믹서의 폭 보다 커질수록 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부 값이 작아진다. 따라서, 상기 미앤더 라인의 폭은 상기 포토믹서의 폭과 동일하거나 작은 것이 바람직하다.As the width of the meander line becomes larger than the width of the photo mixer, the real part value of the input impedance of the meander line becomes smaller. Therefore, the width of the meander line is preferably equal to or smaller than the width of the photo mixer.

다음으로, 상기 미앤더 라인의 라인 간격이 좁아질수록 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부의 최대값이 커지고 동작 주파수에서 허수부 값이 0의 값에 근접한다. 특히, 상기 미앤더 라인의 라인 간격이 0.035λ~0.045λ 일 때 동작 주파수에서 입력 임피던스의 실수부가 최대값을 가지고, 허수부 값이 0의 값을 가지므로, 따라서 상기 미앤더 라인의 라인 간격은 0.035λ~0.045λ 인 것이 바람직하다.Next, as the line spacing of the meander line becomes narrower, the maximum value of the real part of the input impedance of the meander line increases, and the imaginary part value approaches the value of 0 at the operating frequency. Particularly, when the meander line has a line spacing of 0.035λ to 0.045λ, the real part of the input impedance at the operating frequency has a maximum value, and the imaginary part has a value of 0. Therefore, the line spacing of the meander line is It is preferable that they are 0.035λ-0.045λ.

마지막으로, 상기 미앤더 라인의 라인 개수가 3에서 11로 증가함에 따라 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부 값이 증가하다가 11 이상에서는 거의 동일한 입력 임피던스값을 갖는다. 따라서, 상기 미앤더 라인의 라인 개수는 11개 이상인 것이 바람직하다.Finally, as the number of lines of the meander line increases from 3 to 11, the real part value of the input impedance of the meander line increases, and at 11 or more, almost the same input impedance value is obtained. Therefore, the number of lines of the meander line is preferably 11 or more.

한편, 상기 포토믹서가 결합된 중앙 부분에서 멀어짐에 따라 상기 미앤더 라인의 표면 전류 세기가 작아지며, 상기 미앤더 라인의 양 종단은 최소의 표면 전류 세기값을 갖는다. 따라서, 상기 미앤더 라인에 전압을 인가하기 위한 급전선은 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스값에 영향을 미치지 않도록 상기 미앤더 라인의 양 종단에 연결되는 것이 바람직하다.On the other hand, as the distance from the center portion where the photomixer is coupled decreases the surface current intensity of the meander line, both ends of the meander line has a minimum surface current intensity value. Therefore, the feed line for applying a voltage to the meander line is preferably connected to both ends of the meander line so as not to affect the input impedance value of the meander line.

또한, 상기 미앤더 라인의 방사 패턴은 테라헤르츠 대역 다이폴 안테나의 방사 패턴과 유사한 특성을 갖는다.In addition, the radiation pattern of the meander line has similar characteristics to that of the terahertz band dipole antenna.

본 발명에 따른 폴디드 다이폴 안테나는 미앤더 라인의 수평방향 길이, 라인 간격, 폭 및 라인 개수의 최적화에 의해 종래의 다이폴 안테나 보다 훨씬 높은 수 kΩ의 입력 임피던스를 가지며, 이에 따라 포토믹서와의 정합 특성이 크게 향상되어 테라헤르츠 연속파의 출력을 크게 향상시킬 수 있다. The folded dipole antenna according to the present invention has an input impedance much higher than that of a conventional dipole antenna by optimizing the meander line's horizontal length, line spacing, width and number of lines, and thus matching with a photomixer. The characteristics are greatly improved, which can greatly improve the output of the terahertz continuous wave.

또한, 본 발명에 따른 폴디드 다이폴 안테나에서는 표면 전류 세기가 매우 작은 미앤더 라인의 양 종단에 전압 인가를 위한 급전선이 연결되므로, 급전선이 안테나 특성에 미치는 영향을 줄일 수 있다.Further, in the folded dipole antenna according to the present invention, since feed lines for voltage application are connected to both ends of a meander line having a very small surface current intensity, the influence of the feed line on the antenna characteristics can be reduced.

이하, 본 발명에 따른 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나(200)를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a terahertz wave band folded dipole antenna 200 according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 폴디드 다이폴 안테나(200)는 광전도 기판(210) 상에 구불구불한 형태로 형성된 미앤더 라인(meander line)(230)으로 이루 어져 있다.Referring to FIG. 2, the folded dipole antenna 200 according to the present invention includes a meander line 230 formed in a serpentine shape on the photoconductive substrate 210.

여기에서, 상기 광전도 기판(210)은 캐리어 수명이 수십 피코초 이하인 광전도 기판 또는 LTG((Low Temperature Grown)-GaAs 기판인 것이 바람직하다.Herein, the photoconductive substrate 210 may be a photoconductive substrate having a carrier life of several tens of picoseconds or less or a low temperature grown (LTG) -GaAs substrate.

상기 미앤더 라인(230)은 접혀진(folded) 형태의 스트립(231)이 연속된 것으로, 중앙을 기준으로 상하 대칭 배치된 구조를 갖는다. The meander line 230 is a continuous fold of the strip 231 of the folded (folded) form, it has a structure arranged vertically symmetrical with respect to the center.

그리고, 상기 미앤더 라인(230)의 중앙에는 포토믹서(250)가 결합되고, 상기 미앤더 라인(230)의 양 종단에는 전압 인가를 위한 급전선(미도시)이 연결된다.A photo mixer 250 is coupled to the center of the meander line 230, and a feed line (not shown) for voltage application is connected to both ends of the meander line 230.

상기 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L), 폭(W), 라인간의 간격(S) 및 라인 개수(N)는 조절이 가능하다. 여기에서, 수평방향 길이(L)란 상기 광전도 기판(210)의 길이 방향을 따라 상기 미앤더 라인(230)이 수평(평행)하게 놓여지는 길이를 의미한다. The horizontal length L, width W, line spacing S, and number of lines N of the meander line 230 are adjustable. Here, the horizontal length L refers to a length in which the meander line 230 is horizontally (parallel) along the length direction of the photoconductive substrate 210.

도 3은 본 발명에 따른 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나(200)의 실제 구현예를 나타낸 도면으로, 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6.3 ㎛, 라인 간격(S)은 9.15 ㎛, 라인 개수(N)가 15개인 폴디드 다이폴 안테나를 나타낸 도면이다.3 is a view showing an actual implementation of the terahertz wave band folded dipole antenna 200 according to the present invention. The horizontal length L of the meander line 230 is 0.5λ, and the width W is 6.3. Μm, line spacing S is 9.15 μm, and the number of lines N is 15, showing a folded dipole antenna.

본 발명에 따른 폴디드 다이폴 안테나(200)는 상기 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L), 라인 간격(S), 폭(W) 및 라인 개수(N)의 최적화에 의해 종래의 폴디드 다이폴 안테나 보다 훨씬 높은 입력 임피던스를 갖는 것에 주요 특징이 있으며, 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.The folded dipole antenna 200 according to the present invention is a conventional pole by optimizing the horizontal length (L), line spacing (S), width (W) and number of lines (N) of the meander line 230. Its main feature is that it has a much higher input impedance than a dipole antenna, which is described in more detail below.

먼저, 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)와 라인 간격(S)이 입력 임피던 스에 미치는 영향에 대하여 설명한다.First, the influence of the horizontal length L and the line spacing S of the meander line 230 on the input impedance will be described.

도 4a 및 도 4b는 광전도 기판이 없는 상태에서 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)와 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스(ZA)의 실수부 값(Re(ZA))과 허수부 값(Im(ZA))을 나타낸 그래프이다. 여기에서, 미앤더 라인(230)의 폭(W)은 포토믹서의 크기와 비슷한 6 ㎛, 라인 개수(N)는 최소값인 3으로 고정하였으며, 폴디드 다이폴 안테나의 고유 특성만을 살펴보기 위해 미앤더 라인(230)이 광전도 기판이 없는 자유 공간에 배치된 것으로 가정하였다.4A and 4B show real part values of input impedance Z A obtained by simulating varying the horizontal length L and the line spacing S of the meander line 230 without the photoconductive substrate. Re (Z A )) and the imaginary part value (Im (Z A )). Here, the width (W) of the meander line 230 is fixed to 6 ㎛ similar to the size of the photomixer, the number of lines (N) is fixed to the minimum value of 3, meander to look only for the unique characteristics of the folded dipole antenna It is assumed that line 230 is disposed in free space without the photoconductive substrate.

도 4a를 참조하면, 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 공진 파장(λ)의 한파장에 해당하는 0.8λ~1.0λ인 영역에서의 입력 임피던스의 실수부의 최대값은 공진 파장(λ)의 반파장에 해당하는 0.4λ~0.6λ인 영역에서의 입력 임피던스의 실수부의 최대값 보다 크다. 하지만, 도 4b를 참조하면, 한파장 영역에서의 대역폭은 반파장 영역에서의 대역폭 보다 작고, 입력 임피던스의 허수부 값의 변화폭도 매우 크다.Referring to FIG. 4A, the maximum value of the real part of the input impedance in the region where the horizontal length L of the meander line 230 is 0.8λ to 1.0λ corresponding to one wavelength of the resonance wavelength λ is the resonance wavelength. It is larger than the maximum value of the real part of the input impedance in the region of 0.4λ to 0.6λ corresponding to the half wavelength of (λ). However, referring to FIG. 4B, the bandwidth in one wavelength region is smaller than the bandwidth in the half wavelength region, and the variation in the imaginary part value of the input impedance is also very large.

따라서, 폴디드 다이폴 안테나의 안정적인 동작을 위해서는 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)는 0.4λ~0.6λ의 범위내, 특히 0.5λ로 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, for stable operation of the folded dipole antenna, the horizontal length L of the meander line 230 is preferably set within a range of 0.4λ to 0.6λ, in particular 0.5λ.

그리고, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 폴디드 다이폴 안테나에서 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)이 좁아질수록 입력 임피던스의 실수부의 최대값이 커지지만, 안테나의 제작 한계, 동작 안정성, 대역폭을 고려할 때 미앤더 라 인(230)의 라인 간격(S)은 0.04λ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.4A and 4B, as the line spacing S of the meander line 230 becomes narrower in the folded dipole antenna, the maximum value of the real part of the input impedance increases, but the manufacturing limit of the antenna, In consideration of operational stability and bandwidth, the line spacing S of the meander line 230 is preferably set to 0.04λ or more.

본 시뮬레이션 결과에서 중요한 것은 폴디드 다이폴 안테나의 입력 임피던스의 허수부 값이 0의 값을 가질 때, 실수부 값이 최대값을 가진다는 점이다. 이는 포토믹서(250)로부터 입력되는 전력이 폴디드 다이폴 안테나(200)에서 모두 방사될 때, 폴디드 다이폴 안테나(200)의 입력 임피던스값이 포토믹서(250)의 출력 임피던스값에 가장 근접하게 되어 포토믹서(250)와 폴디드 다이폴 안테나(200)의 임피던스 정합 효율이 높아지는 것을 의미한다.What is important in this simulation result is that when the imaginary part of the input impedance of the folded dipole antenna has a value of zero, the real part has a maximum value. This is because when the power input from the photomixer 250 is all radiated from the folded dipole antenna 200, the input impedance value of the folded dipole antenna 200 is closest to the output impedance value of the photomixer 250. The impedance matching efficiency of the photomixer 250 and the folded dipole antenna 200 is increased.

도 5a 및 도 5b는 광전도 기판이 없는 상태에서 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스(ZA)의 실수부 값(Re(ZA))과 허수부 값(Im(ZA))을 나타낸 그래프로, 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)는 1THz 에서 0.5λ, 폭(W)은 포토믹서의 크기와 비슷한 6 ㎛, 라인 개수(N)는 최소값인 3으로 고정하였다. 5A and 5B illustrate the real part value Re (Z A ) of the input impedance Z A obtained by simulating varying the line spacing S of the meander line 230 in the absence of the photoconductive substrate. A graph showing the imaginary part value Im (Z A ), where the horizontal length L of the meander line 230 is 0.5λ at 1THz, and the width W is 6 μm, which is similar to the size of the photomixer, and the number of lines. (N) was fixed at 3 which is the minimum value.

여기에서, 상기 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)를 1THz 대역에서 0.5λ로 한 이유는, 유전율이 12.9인 LTG-GaAs 기판(210) 위에 안테나가 형성될 경우 400GHz 대역에서 동작시키기 위해서이다.The reason why the horizontal length L of the meander line 230 is 0.5λ in the 1THz band is that when the antenna is formed on the LTG-GaAs substrate 210 having a dielectric constant of 12.9, it operates in the 400 GHz band. For that.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)이 0.06λ에서 0.025λ로 좁아질수록 입력 임피던스의 실수부의 최대값이 커지면서 대역폭이 좁아지고, 동작 주파수에서 입력 임피던스의 허수부 값이 0의 값에 근접하는 것을 알 수 있다.5A and 5B, as the line spacing S of the meander line 230 is narrowed from 0.06λ to 0.025λ, the bandwidth is narrowed while the maximum value of the real part of the input impedance is increased, and the input impedance at the operating frequency is increased. It can be seen that the imaginary part of is close to the value of zero.

특히, 상기 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)이 0.035λ~0.045λ일 때 1THz 근처의 동작 주파수에서 입력 임피던스의 실수부가 최대값을 가지고, 허수부 값이 0의 값을 가지므로, 따라서 상기 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)은 0.035λ~0.045λ인 것이 바람직하다.Particularly, when the line spacing S of the meander line 230 is 0.035λ to 0.045λ, the real part of the input impedance has a maximum value and the imaginary part value has a value of 0 at an operating frequency near 1THz. Therefore, the line spacing S of the meander line 230 is preferably 0.035λ to 0.045λ.

또한, 도 5b를 참조하면, 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)이 0.04λ일 때 1THz 영역에서 입력 임피던스의 허수부 값이 0의 값을 갖는 것을 알 수 있으며, 이는 포토믹서(250)로부터 입력되는 전력이 폴디드 다이폴 안테나(200)에서 모두 방사되는 것을 의미한다. 따라서, 1THz 영역에서 동작의 안정성과 대역폭을 고려하여 볼 때 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)은 0.04λ로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, referring to FIG. 5B, when the line spacing S of the meander line 230 is 0.04λ, the imaginary part of the input impedance has a value of 0 in the 1THz region, which is a photomixer 250. That is, the power input from) means that all of the radiated from the folded dipole antenna 200. Therefore, in consideration of the stability and bandwidth of the operation in the 1THz region, the line spacing S of the meander line 230 is more preferably set to 0.04λ.

도 6은 광전도 기판이 없는 상태에서 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후 공진 주파수에서의 표면 전류 분포를 나타낸 도면이다. FIG. 6 shows that the meander line 230 has a horizontal length L of 0.5λ, a width W of 6 μm, a line spacing S of 0.04λ, and a number of lines N in the absence of the photoconductive substrate. The surface current distribution at the resonant frequency after forming a three-fold folded dipole antenna.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 폴디드 다이폴 안테나(200)에서 미앤더 라인(230)의 표면 전류 분포는 영역별로 다르며, 특히 중앙의 포토믹서(250)가 위치할 부분에서 멀어짐에 따라 전류의 세기가 급격히 작아짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, in the folded dipole antenna 200 of the present embodiment, the surface current distribution of the meander line 230 is different for each region, and in particular, as the distance from the central photomixer 250 is located, It can be seen that the intensity decreases rapidly.

다시 말해서, 종래의 반파장 폴디드 다이폴 안테나의 전류 분포는 반파장 다이폴 안테나의 전류 분포와 동일하다는 일반적인 가정은 본 실시예의 폴디드 다이폴 안테나에는 해당하지 않는 것을 알 수 있다.In other words, it can be seen that the general assumption that the current distribution of the conventional half-wavelength folded dipole antenna is the same as the current distribution of the half-wave dipole antenna does not correspond to the folded dipole antenna of the present embodiment.

한편, 상기에서는 광전도 기판 없이 형성된 폴디드 다이폴 안테나의 특성에 대하여 설명하였지만, 실제적으로 광전도 기판 상에 형성된 폴디드 다이폴 안테나의 특성을 살펴보면 다음과 같다.Meanwhile, although the characteristics of the folded dipole antenna formed without the photoconductive substrate have been described above, the characteristics of the folded dipole antenna formed on the photoconductive substrate are as follows.

도 7a 및 도 7b는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후, 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스(ZA)의 실수부 값(Re(ZA))과 허수부 값(Im(ZA))을 나타낸 그래프로, 파장은 앞에서와 동일하게 1THz로 고정하였다. 7A and 7B show that the meander line 230 has a horizontal length L of 0.5λ, a width W of 6 μm, and a number of lines N on the LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After forming a three-fold folded dipole antenna, the real part value Re (Z A ) and the imaginary part of the input impedance Z A obtained by simulating varying the line spacing S of the meander line 230. In the graph showing the value Im (Z A ), the wavelength was fixed at 1 THz in the same manner as before.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 광전도 기판 상에 형성된 폴디드 다이폴 안테나의 입력 임피던스는 광전도 기판 없이 형성된 폴디드 다이폴 안테나의 입력 임피던스(도 5a 및 도 5b)와 유사한 형태를 갖지만, 예상과 동일하게 동작 주파수 대역이 1THz에서 400GHz로 이동하고 대역폭이 감소하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B, the input impedance of the folded dipole antenna formed on the photoconductive substrate has a form similar to that of the folded dipole antenna formed without the photoconductive substrate (FIGS. 5A and 5B). Similarly, the operating frequency band shifts from 1THz to 400GHz and the bandwidth decreases.

또한, 전술한 바와 같이 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)이 0.04λ일 때 400GHz 영역에서 입력 임피던스의 허수부 값이 0의 값을 가지면서 실수부가 최대값을 갖는 것을 알 수 있으며, 이는 포토믹서(250)와 폴디드 다이폴 안테나(200)의 임피던스 정합 효율이 가장 높으면서 폴디드 다이폴 안테나(200)의 방사 특성이 가장 좋은 상태임을 의미한다.In addition, as described above, when the line spacing S of the meander line 230 is 0.04λ, the imaginary part of the input impedance has a value of 0 while the real part has a maximum value in the 400 GHz region. This means that the impedance matching efficiency of the photomixer 250 and the folded dipole antenna 200 is the highest while the radiation characteristics of the folded dipole antenna 200 are the best.

다음으로, 미앤더 라인(230)의 폭(W)과 라인 개수(N)가 입력 임피던스에 미치는 영향에 대하여 설명한다.Next, the effect of the width W and the number N of lines on the meander line 230 will be described.

도 8은 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인(230) 의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6.3 ㎛, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후, 미앤더 라인(230)의 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스(ZA)의 실수부 값(Re(ZA))을 나타낸 그래프로서, 도 8의 시뮬레이션 조건은 미앤더 라인(230)의 폭(W)이 6 ㎛에서 6.3 ㎛로 증가된 것을 제외하고는 도 7a의 시뮬레이션 조건과 동일하다.8 is a pole having a horizontal length (L) of 0.5 m, a width (W) of 6.3 μm, and a number of lines (N) of 3 on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After forming the dipole antenna, a graph showing the real part value Re (Z A ) of the input impedance Z A obtained by simulating while varying the line spacing S of the meander line 230. The simulation condition of 8 is the same as the simulation condition of FIG. 7A except that the width W of the meander line 230 is increased from 6 μm to 6.3 μm.

도 8을 참조하면, 미앤더 라인(230)의 폭(W)이 커지게 되면, 도 7a와 비교하여 입력 임피던스의 실수부 값(Re(ZA))은 작아지고 동작 주파수만 약간 높아지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, when the width W of the meander line 230 increases, it is understood that the real part value Re (Z A ) of the input impedance is smaller and only the operating frequency is slightly higher than that of FIG. 7A. Can be.

즉, 미앤더 라인(230)의 폭(W)이 포토믹서(250)의 폭 보다 커지게 되면, 안테나의 입력 임피던스가 낮아지게 되므로, 미앤더 라인(230)의 폭(W)은 포토믹서(250)의 폭과 동일하거나 작게 형성하는 것이 바람직하다.That is, when the width W of the meander line 230 becomes larger than the width of the photo mixer 250, the input impedance of the antenna is lowered, so the width W of the meander line 230 is determined by the photomixer ( It is preferable to form the same or smaller than the width of 250).

도 9는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6.3 ㎛, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후, 미앤더 라인(230)의 라인 개수(N)를 증가시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스(ZA)의 실수부 값(Re(ZA))을 나타낸 그래프이다.9 is a pole having a horizontal length (L) of 0.5 m, a width (W) of 6.3 μm, and a line number (N) of 3 on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After the dipole antenna is formed, it is a graph showing the real part value Re (Z A ) of the input impedance Z A obtained by simulating while increasing the number N of meander lines 230.

도 9를 참조하면, 미앤더 라인(230)의 라인 개수(N)가 증가함에 따라 입력 임피던스의 실수부 값이 약 1 ~ 3kΩ으로 증가하며, 미앤더 라인(230)의 라인 개수(N)가 11개 이상에서는 거의 동일한 입력 임피던스값을 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, as the number N of lines of the meander line 230 increases, the real part value of the input impedance increases to about 1 to 3 kΩ, and the number of lines N of the meander line 230 increases. In 11 or more, it can be confirmed that it has almost the same input impedance value.

즉, 본 실시예의 폴디드 다이폴 안테나(200)는 수백 Ω 정도의 입력 임피던스를 갖는 일반적인 안테나에 비하여 약 30배 이상의 큰 입력 임피던스값을 가지며, 이에 따라 10kΩ 이상의 출력 임피던스를 갖는 포토믹서(250)와 임피던스 정합 특성이 크게 향상된다. That is, the folded dipole antenna 200 of the present embodiment has an input impedance value that is about 30 times larger than a general antenna having an input impedance of about several hundreds of kHz, and thus has a photomixer 250 having an output impedance of 10 kΩ or more. Impedance matching characteristics are greatly improved.

그리고, 미앤더 라인(230)의 라인 개수(N)가 11개 이상에서는 거의 동일한 입력 임피던스값을 가지므로, 마지막 라인에 전압 인가를 위한 급전선(미도시)이 연결되어도 안테나의 방사 특성에는 큰 영향이 없다.In addition, since the number of lines N of the meander line 230 has almost the same input impedance value of 11 or more, even if a feed line (not shown) is connected to the last line, the radiation characteristics of the antenna are greatly affected. There is no

도 10은 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 11인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후 공진 주파수에서의 표면 전류 분포를 나타낸 도면이다. FIG. 10 shows that the meander line 230 has a horizontal length L of 0.5λ, a width W of 6 μm, a line spacing S of 0.04λ, on an LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. The surface current distribution at the resonant frequency after forming a folded dipole antenna having a line number N of 11 is shown.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 폴디드 다이폴 안테나(200)에서 미앤더 라인(230)의 표면 전류 분포는 영역별로 다르며, 특히 중앙의 포토믹서(250)가 위치할 부분에서 멀어짐에 따라 표면 전류의 세기가 급격히 작아짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, in the folded dipole antenna 200 of the present embodiment, the surface current distribution of the meander line 230 is different for each region, and in particular, the surface current as the distance from the center of the photomixer 250 is located. It can be seen that the intensity of is rapidly decreased.

따라서, 표면 전류 세기가 매우 작은 미앤더 라인(230)의 양 종단에 전압 인가를 위한 급전선(미도시)을 연결해도, 급전선은 안테나 특성에 많은 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있다.Therefore, even when a feed line (not shown) for voltage application is connected to both ends of the meander line 230 having a very small surface current intensity, the feed line does not significantly affect the antenna characteristics.

도 11a 및 도 11b는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나(200)를 형성한 후 전계평면(E-plane)과 자계평면(H-plane)의 방사 패턴을 각각 나타낸 도면이다.11A and 11B show that the meander line 230 has a horizontal length L of 0.5λ, a width W of 6 μm, and a line spacing S on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After the folded dipole antenna 200 having 0.04λ and the number of lines N is 3, the radiation patterns of the electric plane (E-plane) and the magnetic plane (H-plane) are respectively shown.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 실시예의 폴디드 다이폴 안테나의 지향성은 2.6 dBi이고, 전계 평면의 3dB 빔 폭은 74.7°이며, 자계 평면의 3dB 빔 폭은 존재하지 않는 것을 알 수 있다.11A and 11B, it can be seen that the directionality of the folded dipole antenna of this embodiment is 2.6 dBi, the 3 dB beam width of the electric field plane is 74.7 °, and the 3 dB beam width of the magnetic field plane does not exist.

도 12a 및 도 12b는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 11인 폴디드 다이폴 안테나(200)를 형성한 후 전계평면(E-plane)과 자계평면(H-plane)의 방사 패턴을 각각 나타낸 도면이다.12A and 12B show that the horizontal length L of the meander line 230 is 0.5λ, the width W is 6 μm, and the line spacing S is on the LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After forming a folded dipole antenna 200 having a 0.04λ and a line number N of 11, the radiation patterns of the electric plane (E-plane) and the magnetic plane (H-plane) are respectively shown.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 실시예의 폴디드 다이폴 안테나의 지향성은 4.2 dBi이고, 전계 평면의 3dB 빔 폭은 73°이며, 자계 평면의 3dB 빔 폭은 104.4°임을 알 수 있다.12A and 12B, the directivity of the folded dipole antenna of this embodiment is 4.2 dBi, the 3dB beam width of the electric field plane is 73 °, and the 3dB beam width of the magnetic field plane is 104.4 °.

즉, 일반적인 다이폴 안테나의 지향성이 2.2 dBi이고, 전계 평면의 3dB 빔 폭은 78.8°이며, 자계 평면의 3dB 빔 폭은 존재하지 않는 것과 비교하여 볼 때, 본 발명의 폴디드 다이폴 안테나(200)의 방사 패턴은 미앤더 라인(230)의 라인 개수(N)가 증가함에 따라 지향성은 증가하지만 일반적인 다이폴 안테나의 방사 패턴과 매우 비슷하므로, 본 발명의 폴디드 다이폴 안테나(200)는 테라헤르츠 대역 안테나로 적합한 방사 패턴을 갖고 있음을 확인할 수 있다. That is, the general dipole antenna has a directivity of 2.2 dBi, the 3 dB beam width of the electric field plane is 78.8 °, and the 3 dB beam width of the magnetic field plane is not present. Since the radiation pattern increases in directivity as the number of lines N of the meander line 230 increases, the radiation pattern of the present invention is very similar to that of a general dipole antenna. Thus, the folded dipole antenna 200 of the present invention is a terahertz band antenna. It can be seen that it has a suitable radiation pattern.

결론적으로, 본 발명에 따른 폴디드 다이폴 안테나(200)는 매우 높은 입력 임피던스를 가지며, 이에 따라 테라헤르츠파 생성을 위한 포토믹서(250)와 임피던스 정합 특성이 크게 향상되므로, 테라헤르츠파 출력을 크게 향상시킬 수 있다.In conclusion, the folded dipole antenna 200 according to the present invention has a very high input impedance, and thus the photomixer 250 and the impedance matching characteristic for terahertz wave generation are greatly improved, thereby greatly increasing the terahertz wave output. Can be improved.

한편, 본 발명에 따른 폴디드 다이폴 안테나(200)는 연속파 형태의 테라헤르츠파를 발생시키는 것으로 설명하였지만, 펨토초 레이저를 이용하여 펄스형 테라헤르츠파를 발생시키는 펄스형 테라헤르츠파 발생 시스템에도 적용이 가능하다. On the other hand, the folded dipole antenna 200 according to the present invention has been described as generating a terahertz wave in the form of a continuous wave, but is also applicable to a pulsed terahertz wave generation system that generates a pulsed terahertz wave using a femtosecond laser. It is possible.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.So far, the present invention has been described based on the preferred embodiments. However, embodiments of the present invention is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments, various other Of course, the shape can be modified.

도 1a는 포토믹서를 이용한 테라헤르츠 연속파 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다.1A is a diagram for describing a terahertz continuous wave generation method using a photo mixer.

도 1b는 도 1a에 도시된 포토믹서와 안테나의 임피던스 정합 특성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1B is a diagram for describing impedance matching characteristics of the photomixer and the antenna illustrated in FIG. 1A.

도 2는 본 발명에 따른 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a terahertz wave band folded dipole antenna according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나의 실제 구현예를 나타낸 도면이다.3 is a view showing an actual implementation of a terahertz wave band folded dipole antenna according to the present invention.

도 4a 및 도 4b는 광전도 기판이 없는 상태에서 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)와 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스의 실수부 값(Re(ZA))과 허수부 값(Im(ZA))을 나타낸 그래프이다.4A and 4B show the real part value Re (Z A ) of the input impedance obtained by simulating varying the horizontal length L and the line spacing S of the meander line without the photoconductive substrate. It is a graph showing the imaginary part value Im (Z A ).

도 5a 및 도 5b는 광전도 기판이 없는 상태에서 미앤더 라인의 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스의 실수부 값(Re(ZA))과 허수부 값(Im(ZA))을 나타낸 그래프이다.5A and 5B illustrate a real part value Re (Z A ) and an imaginary part value Im of the input impedance obtained by changing the line spacing S of the meander line without the photoconductive substrate. A )) is a graph.

도 6은 광전도 기판이 없는 상태에서 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후 공진 주파수에서의 표면 전류 분포를 나타낸 도면이다.6 is a pole in which the meander line has a horizontal length (L) of 0.5 lambda, a width (W) of 6 μm, a line spacing (S) of 0.04 lambda, and a number of lines (N) of 3 in the absence of the photoconductive substrate. The surface current distribution at the resonant frequency after the formation of the dipole antenna.

도 7a 및 도 7b는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후, 미앤더 라인의 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스의 실수부 값(Re(ZA))과 허수부 값(Im(ZA))을 나타낸 그래프이다.7A and 7B show a pole having a horizontal length L of 0.5 m, a width W of 6 μm and a line number N of 3 on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After the dipole antenna is formed, the real part value (Re (Z A )) and the imaginary part value (Im (Z A )) of the input impedance obtained by the simulation while varying the line spacing S of the meander line are shown. It is a graph.

도 8은 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6.3 ㎛, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후, 미앤더 라인의 라인 간격(S)을 변화시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스의 실수부 값(Re(ZA))을 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a folded dipole antenna having a length of L (0.5), a width (W) of 6.3 μm, and a number of lines (N) of 3 on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After forming, the graph shows the real part value Re (Z A ) of the input impedance obtained by simulating while varying the line spacing S of the meander line.

도 9는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6.3 ㎛, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후, 미앤더 라인의 라인 개수(N)를 증가시켜가면서 시뮬레이션하여 얻어진 입력 임피던스의 실수부 값(Re(ZA))을 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a folded dipole antenna having a length of 0.5 (lambda), a width (W) of 6.3 μm, and a number of lines (N) of 3 on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After forming the graph, the graph shows the real part value Re (Z A ) of the input impedance obtained by simulating while increasing the number N of meander lines.

도 10은 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 11인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후 공진 주파수에서의 표면 전류 분포를 나타낸 도면이다. 10 is a horizontal length (L) of a meander line of 0.5λ, a width (W) of 6 μm, a line spacing (S) of 0.04λ, and a number of lines on an LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. The surface current distribution at the resonant frequency after forming a folded dipole antenna having N) is 11.

도 11a 및 도 11b는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 3인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후 전계평면(E-plane)과 자계평 면(H-plane)의 방사 패턴을 각각 나타낸 도면이다.11A and 11B show that a meander line has a horizontal length L of 0.5λ, a width W of 6 μm, a line spacing S of 0.04λ, on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After forming a folded dipole antenna having a line number N of 3, the radiation patterns of the electric plane (E-plane) and the magnetic plane (H-plane) are respectively shown.

도 12a 및 도 12b는 유전율이 12.9, 두께 350 ㎛인 LTG-GaAs 기판 위에 미앤더 라인의 수평방향 길이(L)가 0.5λ, 폭(W)이 6 ㎛, 라인 간격(S)이 0.04λ, 라인 개수(N)가 11인 폴디드 다이폴 안테나를 형성한 후 전계평면(E-plane)과 자계평면(H-plane)의 방사 패턴을 각각 나타낸 도면이다.12A and 12B show that a meander line has a horizontal length L of 0.5λ, a width W of 6 μm, a line spacing S of 0.04λ, on a LTG-GaAs substrate having a dielectric constant of 12.9 and a thickness of 350 μm. After forming a folded dipole antenna having a line number N of 11, a radiation pattern of an electric plane (E-plane) and a magnetic plane (H-plane) is shown.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110, 210 : LTG-GaAs 기판(광전도 기판)110, 210: LTG-GaAs substrate (photoconductive substrate)

130 : 안테나130: antenna

150, 250 : 포토믹서150, 250: Photo Mixer

200 : 본 발명의 폴디드 다이폴 안테나200: folded dipole antenna of the present invention

230 : 미앤더 라인(meander line)230: meander line

231 : 접혀진 형태의 스트립231: folded strip

L : 미앤더 라인(230)의 수평방향 길이L: horizontal length of the meander line 230

W : 미앤더 라인(230)의 폭W: width of meander line 230

S : 미앤더 라인(230)의 라인 간격S: Line spacing of the meander line 230

N : 미앤더 라인(230)의 라인 개수N: number of lines in the meander line 230

Claims (14)

광전도 기판 상에 구불구불한 형태로 형성된 미앤더 라인(meander line)으로 이루어지되,It consists of meander lines (meander lines) formed in a serpentine shape on the photoconductive substrate, 상기 미앤더 라인의 중앙에는 포토믹서가 결합되며, A photo mixer is coupled to the center of the meander line, 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스값이 상기 포토믹서의 출력 임피던스값에 근접하도록 상기 미앤더 라인의 수평방향 길이, 폭, 라인 간격 및 라인 개수가 결정되는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.A terahertz wave having a high input impedance, wherein the horizontal length, width, line spacing, and number of lines of the meander line are determined such that the input impedance of the meander line approaches the output impedance of the photomixer. Band folded dipole antenna. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 허수부 값이 0의 값을 갖고 실수부 값이 최대값을 갖는 경우, 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스값이 상기 포토믹서의 출력 임피던스값에 근접하는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.When the imaginary part value of the input impedance of the meander line has a value of 0 and the real part value has a maximum value, the input impedance value of the meander line is close to the output impedance value of the photomixer. Terahertz waveband folded dipole antenna with high input impedance. 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 미앤더 라인의 수평방향 길이가 공진 파장(λ)의 반파장 대역(0.4λ ~0.6λ)에서 한파장 대역(0.8λ~1.0λ)으로 변화되면, 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부 값이 커지는 반면, 입력 임피던스의 허수부 값의 변화폭이 커지고 대역폭이 작아지는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.When the horizontal length of the meander line is changed from the half wavelength band (0.4λ to 0.6λ) of the resonance wavelength λ to one wavelength band (0.8λ to 1.0λ), the real part of the input impedance of the meander line A terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance, characterized in that a large value is increased, but a change width of an imaginary part of the input impedance is increased and a bandwidth is decreased. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 미앤더 라인의 수평방향 길이는 공진 파장(λ)의 반파장 대역(0.4λ~0.6λ)으로 설정되는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.The horizontal length of the meander line is a terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance, characterized in that the half wavelength band (0.4λ ~ 0.6λ) of the resonant wavelength (λ). 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 미앤더 라인의 폭이 상기 포토믹서의 폭 보다 커질수록 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부 값이 작아지는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.The terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance, characterized in that the real part of the input impedance of the meander line is smaller as the width of the meander line is larger than the width of the photo mixer. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 미앤더 라인의 폭은 상기 포토믹서의 폭과 동일하거나 작은 것을 특징 으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.The terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance, characterized in that the width of the meander line is equal to or smaller than the width of the photo mixer. 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 미앤더 라인의 라인 간격이 좁아질수록 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부의 최대값이 커지면서 대역폭이 좁아지고, 동작 주파수에서 입력 임피던스의 허수부 값이 0에 근접하는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.The narrower the line spacing of the meander line, the larger the maximum value of the real part of the input impedance of the meander line, the narrower the bandwidth, and the imaginary part value of the input impedance at the operating frequency is closer to zero. Terahertz wave band folded dipole antenna with impedance. 제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 미앤더 라인의 라인 간격이 0.035λ~0.045λ일 때 동작 주파수에서 입력 임피던스의 실수부가 최대값을 가지고 허수부 값이 0의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.The terahertz wave band pole with high input impedance characterized in that the real part of the input impedance at the operating frequency has a maximum value and the imaginary part value is 0 when the meander line has a line spacing of 0.035λ to 0.045λ. Died Dipole Antenna. 제 2항에 있어서, 상기 미앤더 라인의 라인 개수가 3에서 11로 증가함에 따라 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스의 실수부 값이 증가하다가 11 이상에서는 거의 동일한 입력 임피던스값을 갖는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.The method of claim 2, wherein the real part value of the input impedance of the meander line increases as the number of lines of the meander line is increased from 3 to 11, and at 11 or more, almost the same input impedance value is obtained. Terahertz waveband folded dipole antenna with input impedance. 제 9항에 있어서, 상기 미앤더 라인의 라인 개수는 11개 이상인 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나. 10. The terahertz wave band folded dipole antenna having high input impedance according to claim 9, wherein the number of lines of the meander line is 11 or more. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 포토믹서가 결합된 중앙 부분에서 멀어짐에 따라 상기 미앤더 라인의 표면 전류 세기가 작아지며, 상기 미앤더 라인의 양 종단은 최소의 표면 전류 세기값을 갖는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.As the distance from the center portion where the photomixer is coupled decreases the surface current intensity of the meander line, and both ends of the meander line have a minimum surface current intensity value. Hertz wave band folded dipole antenna. 제 11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 미앤더 라인에 전압을 인가하기 위한 급전선은 상기 미앤더 라인의 입력 임피던스값에 영향을 미치지 않도록 상기 미앤더 라인의 양 종단에 연결되는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.A feeder line for applying a voltage to the meander line is connected to both ends of the meander line so as not to affect the input impedance value of the meander line. Dipole Antenna. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 미앤더 라인의 방사 패턴은 테라헤르츠 대역 다이폴 안테나의 방사 패턴과 유사한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나.The terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance, characterized in that the radiation pattern of the meander line has a characteristic similar to the radiation pattern of a terahertz band dipole antenna. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광전도 기판은 캐리어 수명이 수십 피코초 이하인 광전도 기판 또는 LTG((Low Temperature Grown)-GaAs 기판인 것을 특징으로 하는 고입력 임피던스를 갖는 테라헤르츠파 대역 폴디드 다이폴 안테나. The photoconductive substrate is a terahertz wave band folded dipole antenna having a high input impedance, characterized in that the carrier life is several tens of picoseconds or less photoconductive substrate or LTG (Low Temperature Grown) -GaAs substrate.
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