KR20120070498A - Multi resonant artificial magnetic conductor and antenna comprising it - Google Patents

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KR20120070498A
KR20120070498A KR1020110132913A KR20110132913A KR20120070498A KR 20120070498 A KR20120070498 A KR 20120070498A KR 1020110132913 A KR1020110132913 A KR 1020110132913A KR 20110132913 A KR20110132913 A KR 20110132913A KR 20120070498 A KR20120070498 A KR 20120070498A
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artificial magnetic
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resonant
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KR1020110132913A
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엄순영
전순익
정영배
윤영중
윤지환
김은영
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한국전자통신연구원
연세대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A multi resonant artificial magnetic conductor and an antenna including the same are provided to supply an artificial magnet conductor operated in a multi frequency band by including a multi resonant structure with a multilayer conductive layer with a non-uniform lattice structure. CONSTITUTION: A ground layer(404) has conductivity. A first conductive layer(401) and a second conductive layer(402) are electrically connected to the ground layer. The first conductive layer and the second conductive layer have a lattice structure with electric capacitive cells. A via(403) electrically connects the ground layer to the first conductive layer and the second conductive layer. The via controls a multi resonant property according to the number and arrangement location.

Description

다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나{MULTI RESONANT ARTIFICIAL MAGNETIC CONDUCTOR AND ANTENNA COMPRISING IT}MULTI RESONANT ARTIFICIAL MAGNETIC CONDUCTOR AND ANTENNA COMPRISING IT}

본 발명은 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비균일 격자 구조를 가지는 격자 셀이 배열된 도전층을 복수 계층으로 구비한 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-resonant artificial magnetic conductor and an antenna having the same, and more particularly, to a multi-resonant artificial magnetic conductor having a plurality of layers of conductive layers in which lattice cells having a non-uniform lattice structure are arranged, and an antenna having the same. It is about.

인공 자기 도체(AMC : Artificial Magnetic Conductor)는 자연계에 일반적으로 존재하지 않는 현상을 나타내는 메타물질(metamaterial)의 하나로서, 기존 기술들의 물리적 한계를 극복할 수 있는 핵심 기술로서 주목받고 있다. 인공 자기 도체는 자연계에서 볼 수 있는 전기도체(electric conductor)와 달리 인공적으로 특정 주파수 영역에서 자기 도체(magnetic conductor)의 특성을 지니는 표면을 가진 구조를 말한다.Artificial Magnetic Conductor (AMC) is one of the metamaterials that represent phenomena that do not generally exist in nature, and is attracting attention as a core technology that can overcome the physical limitations of existing technologies. Artificial magnetic conductors, unlike electric conductors found in nature, are structures that have surfaces that artificially characterize magnetic conductors in a specific frequency region.

인공 자기 도체는 전기 전도체로 구성되어 있으며, 도체 표면에 돌기형의 구조를 가짐으로써 커패시턴스(capacitance) 성분과 인덕턴스(inductance) 성분을 발생시키게 된다. 이러한 커패시턴스 성분과 인덕턴스 성분들은 주파수의 함수로서, 특정 주파수 영역에서는 이 커패시턴스 성분과 인덕턴스 성분들에 의해 표면 임피던스가 매우 높아지는 특성을 나타내게 된다.The artificial magnetic conductor is composed of an electrical conductor, and has a protrusion structure on the surface of the conductor to generate a capacitance component and an inductance component. These capacitance components and inductance components are a function of frequency, and in the specific frequency region, the surface impedance becomes very high due to these capacitance components and inductance components.

일반적인 전도체의 경우에 표면 임피던스로는 '0' 값을 가지고 반사계수로는 '-1' 값을 가지게 되어 영상 전류가 역위상을 가지게 되나, 인공 자기 도체의 경우에는 표면 임피던스가 매우 큰 값을 가지고 반사계수가 '+1' 값을 가지게 되어 영상 전류가 동위상을 가지는 특성을 나타내게 된다. 또한, 인공 자기 도체는 높은 표면 임피던스로 인하여 표면파의 전파를 억제시키는 특성을 나타내게 된다.
In the case of a general conductor, the surface impedance has a value of '0' and the reflection coefficient has a value of '-1', so that the image current has an inverse phase. In the case of artificial magnetic conductors, the surface impedance has a very large value. The reflection coefficient has a value of '+1', indicating the characteristic that the image current is in phase. In addition, artificial magnetic conductors exhibit characteristics of suppressing the propagation of surface waves due to high surface impedance.

도 1은 종래의 균일한 격자 구조를 가지는 인공 자기 도체의 구조를 나타내는 일예시도이다.1 is an exemplary view showing the structure of an artificial magnetic conductor having a conventional uniform lattice structure.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 인공 자기 도체(1)는 접지층(10), 균일한 구조의 격자 셀을 포함하는 도체층(20), 및 비아(via, 30)를 포함한다.
As shown in FIG. 1, a conventional artificial magnetic conductor 1 includes a ground layer 10, a conductor layer 20 including a lattice cell of uniform structure, and vias 30.

도 2는 도 1에 도시된 인공 자기 도체의 반사계수 위상을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a reflection coefficient phase of the artificial magnetic conductor illustrated in FIG. 1.

도 2에서는 도 1에 도시된 인공 자기 도체의 격자 셀 간의 커패시턴스 성분과 인덕턴스 성분으로 인하여 발생되는 표면 임피던스의 변화에 따른 반사계수의 위상 변화를 나타내고 있다.In FIG. 2, the phase change of the reflection coefficient according to the change of the surface impedance caused by the capacitance component and the inductance component between the lattice cells of the artificial magnetic conductor shown in FIG. 1 is illustrated.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 인공 자기 도체는 균일한 격자 구조를 가지고 있으며, 각 주파수에서 모든 격자 셀들의 반사계수 위상은 도 2에 도시된 바와 같이 동일하고, 반사계수의 위상이 '0'이 되는 주파수에서 완벽한 자기 도체의 성질을 가지게 된다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the conventional artificial magnetic conductor has a uniform lattice structure, and the reflection coefficient phase of all the grating cells at each frequency is the same as shown in Fig. 2, and the phase of the reflection coefficient is At this frequency of zero, it has the properties of a perfect magnetic conductor.

따라서 종래의 인공 자기 도체는 전자기파를 반사하는 데 있어 입사각과 반사각이 스넬(Snell)의 법칙을 따르고 있으며, 반사계수의 위상에 변화가 있을 뿐 반사파의 진행 방향이 변화하지 않는 특성을 지니고 있다.
Therefore, in the conventional artificial magnetic conductor, the incident angle and the reflection angle follow Snell's law in reflecting the electromagnetic wave, and have the characteristic that the propagation direction of the reflected wave does not change as the phase of the reflection coefficient changes.

도 3은 종래의 비균일 격자 구조를 가지는 인공 자기 도체의 배열 구조를 나타내는 일예시도이다.3 is an exemplary view showing an arrangement of artificial magnetic conductors having a conventional non-uniform lattice structure.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 비균일 격자 구조를 가지는 인공 자기 도체에서는, 인공 자기 도체를 구성하고 있는 각각의 격자 셀들의 크기를 비균일하게 조정함으로써 각 격자마다 고유의 반사계수 위상 값을 가지도록 하고, 이를 통해 반사파를 원하는 방향으로 진행시키며, 격자 위치에 따른 반사계수 위상을 조절함으로써 동위상면의 형상 또는 방향이 원하는 형태를 갖도록 반사파를 형성시킬 수 있다.As shown in FIG. 3, in a conventional artificial magnetic conductor having a non-uniform lattice structure, a unique reflection coefficient phase value is set for each lattice by non-uniformly adjusting the size of each lattice cell constituting the artificial magnetic conductor. Through this, the reflected wave propagates in a desired direction, and by adjusting the reflection coefficient phase according to the grating position, the reflected wave can be formed so that the shape or direction of the in-phase surface has a desired shape.

그러나 각 격자 셀의 단위 구조가 각각의 반사위상을 가지도록 개별적으로 설계하려면 단위 구조의 수가 늘어남에 따라 소요되는 설계 시간이 늘어나고, 설계 변수가 많아짐으로 설계 수정이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 단일공진 구조를 사용함에 따라 하나의 주파수 대역에서만 상기와 같은 특징을 갖는 인공 자기 도체로 동작을 하게 되어 다중 주파수 대역에서 사용이 제한될 수밖에 없는 단점이 있다.
However, to design the unit structure of each lattice cell to have a respective reflection phase, design time is increased as the number of unit structures increases, and design modification is difficult due to the increase of design variables. In addition, the use of a single resonant structure has a disadvantage in that the operation in the artificial magnetic conductor having the above characteristics in only one frequency band is limited to use in multiple frequency bands.

전술한 바와 같이, 상기와 같은 종래 기술은 단위 구조의 수가 늘어남에 따라 설계 시간이 많이 소요되고, 설계 변수가 많아짐에 따라 설계 수정이 어려우며, 단일공진 구조를 사용함에 따라 다중 주파수 대역에서 사용할 수 없는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.As described above, the prior art as described above takes a lot of design time as the number of unit structures increases, and it is difficult to modify the design as the number of design variables increases, and as a result of using a single resonance structure, it cannot be used in multiple frequency bands. There is a problem, and it is a problem of the present invention to solve this problem.

따라서 본 발명은 다중 주파수 대역에서 동작하는 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-resonant artificial magnetic conductor and an antenna having the same in multiple frequency bands.

즉, 본 발명은, 비균일 격자 구조를 가지는 도전층을 다층으로 구비하여 다중공진 구조를 갖게 함으로써, 다중 주파수 대역에서 동작하는 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.That is, an object of the present invention is to provide a multi-resonant artificial magnetic conductor and an antenna having the same by operating in multiple frequency bands by providing a multi-resonant structure having a multi-layered conductive layer having a non-uniform lattice structure. .

또한, 본 발명은 설계의 복잡도를 줄일 수 있는 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나를 제공하는 데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a multi-resonant artificial magnetic conductor and an antenna having the same can reduce the complexity of the design.

즉, 본 발명은, 본 발명은, 비균일한 격자 구조를 가지게 하여 인공 자기 도체의 반사계수의 위상을 각 격자에 따라 다르게 하여 반사파의 동위상면의 형태와 진행 방향을 원하는 형태로 조절하는 데 있어, 모든 격자 셀을 비균일하게 하지 않고, 격자 셀을 단위 그룹으로 묶어 단위 그룹에 따라 설계함으로써 설계의 복잡도를 줄일 수 있는 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나를 제공하는 데 다른 목적이 있다.That is, the present invention, in the present invention, to have a non-uniform lattice structure to change the phase of the reflection coefficient of the artificial magnetic conductor according to each lattice to adjust the shape and the traveling direction of the in-phase phase of the reflected wave to the desired form Another object of the present invention is to provide a multi-resonant artificial magnetic conductor and an antenna having the same, by reducing the complexity of the design by grouping the grid cells into unit groups without making all grid cells non-uniform.

또한, 본 발명은 반사파를 원하는 진행 방향 및 형태로 조절할 수 있는 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a multi-resonant artificial magnetic conductor and an antenna having the same that can adjust the reflected wave in the desired direction and shape.

즉, 본 발명은, 격자 셀을 몇 개의 그룹으로 묶은 단위 구조에 따라 반사계수의 위상 값을 다르게 함으로써, 다중 주파수 대역에서 반사파의 동위상면 형태를 조절하고 반사파의 진행 방향을 용이하게 조절할 수 있는 다중공진 인공 자기 도체 및 이를 구비한 안테나를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.That is, according to the present invention, by varying the phase value of the reflection coefficient according to the unit structure in which the lattice cells are grouped into several groups, the multiple phases of controlling the in-phase shape of the reflected wave in the multiple frequency band and easily controlling the traveling direction of the reflected wave It is another object to provide a resonant artificial magnetic conductor and an antenna having the same.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 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.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 인공 자기 도체에 있어서, 도전성을 가지는 접지층; 상기 접지층과 전기적으로 연결되고, 비균일한 패턴을 갖는 전기 용량성 격자 셀들이 배열된 복수의 도전층; 및 상기 접지층과 상기 복수의 도전층을 전기적으로 연결하기 위한 전기적 연결 수단을 포함하되, 상기 복수의 도전층으로 인한 다중공진에 따라 다중 주파수 대역에서 동작한다.The apparatus of the present invention for achieving the above object, in the artificial magnetic conductor, a conductive ground layer; A plurality of conductive layers electrically connected to the ground layer and arranged with capacitive lattice cells having a non-uniform pattern; And electrical connection means for electrically connecting the ground layer and the plurality of conductive layers, and operate in multiple frequency bands according to multiple resonances caused by the plurality of conductive layers.

또한, 상기 본 발명의 장치는, 상기 복수의 도전층 각각의 층 사이와 상기 복수의 도전층 중 최하위 층과 상기 접지층 사이의 공간마다 각각 유전체층을 더 포함한다.The apparatus of the present invention further includes a dielectric layer for each space between the layers of each of the plurality of conductive layers and between the lowest layer of the plurality of conductive layers and the ground layer.

한편, 본 발명에 따른 다중공진 인공 자기 도체를 반사판으로 구비한 안테나를 제공한다.
On the other hand, there is provided an antenna provided with a multi-resonant artificial magnetic conductor according to the present invention as a reflector.

상기와 같은 본 발명은, 비균일 격자 구조를 가지는 도전층을 다층으로 구비하여 다중공진 구조를 갖게 함으로써, 다중 주파수 대역에서 동작하는 인공 자기 도체를 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above has an effect of providing an artificial magnetic conductor that operates in multiple frequency bands by providing a multilayered conductive layer having a non-uniform lattice structure in multiple layers.

또한, 본 발명은, 비균일한 격자 구조를 가지게 하여 인공 자기 도체의 반사계수의 위상을 각 격자에 따라 다르게 하여 반사파의 동위상면의 형태와 진행 방향을 원하는 형태로 조절하는 데 있어, 모든 격자 셀을 비균일하게 하지 않고, 격자 셀을 단위 그룹으로 묶어 단위 그룹에 따라 설계함으로써 설계의 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, in order to have a non-uniform lattice structure and to change the phase of the reflection coefficient of the artificial magnetic conductor according to each lattice to adjust the shape and the direction of the in-phase phase of the reflected wave to the desired shape, all the grid cells Rather than nonuniformity, the grid cells are grouped into unit groups and designed according to the unit group, thereby reducing the design complexity.

또한, 본 발명은, 격자 셀을 몇 개의 그룹으로 묶은 단위 구조에 따라 반사계수의 위상 값을 다르게 함으로써, 다중 주파수 대역에서 반사파의 동위상면 형태를 조절하고 반사파의 진행 방향을 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention, by varying the phase value of the reflection coefficient according to the unit structure grouping the grating cells into several groups, it is possible to adjust the shape of the in-phase plane of the reflected wave in the multiple frequency band and to easily adjust the direction of the reflected wave There is.

도 1은 종래의 균일한 격자 구조를 가지는 인공 자기 도체의 구조를 나타내는 일예시도,
도 2는 도 1에 도시된 인공 자기 도체의 반사계수 위상을 나타내는 도면,
도 3은 종래의 비균일 격자 구조를 가지는 인공 자기 도체의 구조를 나타내는 일예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체의 구조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체에 대한 등가 회로를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체의 반사계수의 위상을 나타내는 도면,
도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체의 다중공진 특성을 조절하는 다양한 실시 예를 나타내는 도면,
도 8은 도 7a 내지 도 7e에 따라 설계된 다중대역 인공 자기 도체의 동작 주파수를 나타내는 도면,
도 9는 도 7a 내지 도 7f에 따라 설계된 다중대역 인공 자기 도체의 반사계수 위상을 나타내는 도면,
도 10은 다중공진 인공 자기 도체를 비균일한 격자 구조로 배열하기 위해 몇 개의 그룹으로 묶어 각 단위 그룹에 할당되는 반사위상을 나타내는 도면,
도 11a는 도 10에 따라 설계된 비균일한 격자 셀을 가지는 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체 중 제 1 도전층을 나타내는 도면,
도 11b는 도 10에 따라 설계된 비균일한 격자 셀을 가지는 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체 중 제 2 도전층을 나타내는 도면,
도 12는 도 11a 및 도 11b에 따라 설계된 다중공진 인공 자기 도체를 다이폴 안테나로 이루어진 배열 안테나의 반사판으로 적용하였을 때 2.48 GHz에서의 방사 패턴을 나타내는 도면,
도 13은 도 11a 및 도 11b에 따라 설계된 다중공진 인공 자기 도체를 다이폴 안테나로 이루어진 배열 안테나의 반사판으로 적용하였을 때 5.500 GHz에서의 방사 패턴을 나타내는 도면이다.1 is an exemplary view showing a structure of an artificial magnetic conductor having a conventional uniform lattice structure,
2 is a view showing a reflection coefficient phase of the artificial magnetic conductor shown in FIG. 1;
3 is an exemplary view showing the structure of an artificial magnetic conductor having a conventional non-uniform lattice structure,
4 is a structural diagram of a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure according to an embodiment of the present invention;
5 is a diagram showing an equivalent circuit for a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing the phase of the reflection coefficient of the multi-resonant artificial magnetic conductor of a multi-layer structure according to an embodiment of the present invention,
7A to 7F are views illustrating various embodiments of controlling multi-resonance characteristics of a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure according to the present invention;
8 shows the operating frequency of a multi-band artificial magnetic conductor designed according to FIGS. 7A-7E,
9 is a diagram showing a reflection coefficient phase of a multi-band artificial magnetic conductor designed according to FIGS. 7A to 7F;
FIG. 10 is a diagram illustrating reflection phases assigned to each unit group by grouping several resonant artificial magnetic conductors into a non-uniform lattice structure.
FIG. 11A shows a first conductive layer of a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multi-layer structure having non-uniform lattice cells designed according to FIG. 10;
FIG. 11B shows a second conductive layer of a multi-resonant artificial magnetic conductor of a multilayer structure having non-uniform lattice cells designed according to FIG. 10;
12 is a view showing a radiation pattern at 2.48 GHz when a multi-resonant artificial magnetic conductor designed according to FIGS. 11A and 11B is applied as a reflector of an array antenna consisting of a dipole antenna;
FIG. 13 is a diagram showing a radiation pattern at 5.500 GHz when the multi-resonant artificial magnetic conductor designed according to FIGS. 11A and 11B is applied as a reflector of an array antenna formed of a dipole antenna.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 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 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
And throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between. Also, when a component is referred to as " comprising "or" comprising ", it does not exclude other components unless specifically stated to the contrary .

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체의 구조도이다.4 is a structural diagram of a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체는, 접지층(404), 제 1 도전층(401), 제 2 도전층(402) 및 비아(403)를 구비한다.As shown in FIG. 4, the multi-resonant artificial magnetic conductor of the multilayer structure according to the present invention includes a ground layer 404, a first conductive layer 401, a second conductive layer 402, and a via 403. do.

즉, 본 발명에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체는, 도전성을 가지는 접지층(404)과, 상기 접지층(404)과 전기적으로 연결되며, 비균일한 패턴(비균일 격자 구조)을 갖는 전기 용량성 격자 셀들이 배열된 제 1 도전층(401)과 제 2 도전층(402), 및 상기 접지층(404)과 상기 제 1 도전층(401) 및 제 2 도전층(402)을 전기적으로 연결하는 비아(전기적 연결 수단, 403)를 포함한다.That is, the multi-resonant artificial magnetic conductor of the multilayer structure according to the present invention has a conductive ground layer 404 and is electrically connected to the ground layer 404 and has a non-uniform pattern (non-uniform lattice structure). The first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 arranged with the capacitive lattice cells, and the ground layer 404 and the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 are electrically connected. And vias (electrical connection means, 403) to connect to them.

이때, 도전성의 접지층(404)은 제 1 도전층(401) 및 제 2 도전층(402)과 비아(403)를 통하여 전기적으로 연결되도록 구현된다. 그리고 제 1 도전층(401) 및 제 2 도전층(402)은 각각 전기 용량성 셀들이 배열된 격자 구조를 갖는다.In this case, the conductive ground layer 404 is implemented to be electrically connected to the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 through the via 403. The first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 each have a lattice structure in which capacitive cells are arranged.

여기서, 일 예로, 상기 각 도전층(401, 402)에 배열된 상기 전기 용량성 격자 셀은 그 각각의 크기 또는 모양 또는 간격이 비균일한 것이 바람직하다. 또한, 상기 각 도전층(401, 402)에 배열된 상기 전기 용량성 격자 셀은 그 위치에 따라 반사 계수의 위상 값이 비균일하도록 배열되는 것이 바람직하다. 이처럼, 비균일한 격자 구조를 가지게 하여 인공 자기 도체의 반사계수의 위상을 각 격자에 따라 다르게 함으로써, 반사파의 동위상면의 형태와 진행 방향을 원하는 형태로 조절할 수 있다. 그러나 이러한 방식은 설계가 복잡한 단점이 있다.Here, for example, the capacitive lattice cells arranged in the conductive layers 401 and 402 may be non-uniform in size, shape, or spacing thereof. In addition, the capacitive grating cells arranged in the conductive layers 401 and 402 are preferably arranged so that the phase values of the reflection coefficients are nonuniform according to their positions. In this way, by having a non-uniform lattice structure, the phase of the reflection coefficient of the artificial magnetic conductor is changed according to each lattice, it is possible to adjust the shape and the traveling direction of the in-phase surface of the reflected wave to a desired shape. However, this method has a disadvantage in that the design is complicated.

다른 예로, 상기 각 도전층(401, 402)에 배열된 상기 전기 용량성 격자 셀은 몇 개의 그룹으로 그룹핑되고, 각 그룹 내에 있는 전기 용량성 격자 셀은 크기, 모양 및 간격이 균일하되, 서로 다른 그룹의 전기 용량성 격자 셀 간에는 크기 또는 모양 또는 간격이 비균일한 것이 바람직하다. 이처럼, 본 발명에서는 격자 셀을 몇 개의 그룹으로 묶은 단위 구조에 따라 반사계수의 위상 값을 다르게 함으로써, 다중 주파수 대역에서 반사파의 동위상면 형태를 조절하고 반사파의 진행 방향을 용이하게 조절할 수 있다.As another example, the capacitive grating cells arranged in each of the conductive layers 401 and 402 are grouped into several groups, and the capacitive grating cells in each group are uniform in size, shape and spacing, but different from each other. It is preferred that the size, shape or spacing between groups of capacitive grating cells be non-uniform. As described above, in the present invention, the phase coefficient of the reflection coefficient is changed according to the unit structure in which the lattice cells are grouped into several groups, so that the shape of the in-phase plane of the reflected wave can be easily adjusted in the multiple frequency band and the traveling direction of the reflected wave can be easily adjusted.

그리고 비아(403)는 접지층(404)과 제 1 도전층(401) 및 제 2 도전층(402)을 전기적으로 연결하는 전기적 통로로서 도전성을 갖는다. 이때, 상기 비아(403)는 그 개수와 배치 위치를 다양하게 설계할 수 있다.The via 403 has conductivity as an electrical path electrically connecting the ground layer 404, the first conductive layer 401, and the second conductive layer 402. In this case, the via 403 may be designed in various numbers and arrangement positions.

한편, 전술한 일 실시 예에서는, 제 1 도전층(401) 및 제 2 도전층(402)의 두 개의 도전층으로 이루어진 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 복수의 도전층으로 구현할 수도 있다. 이처럼, 본 발명에서는 비균일 격자 구조를 가지는 도전층을 다층으로 구비하여 다중공진 구조를 갖게 함으로써, 다중 주파수 대역에서 동작하는 인공 자기 도체를 제공할 수 있다.Meanwhile, in the above-described exemplary embodiment, the case in which the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 are formed of two conductive layers has been described as an example. However, the present invention may be implemented with a plurality of conductive layers. As described above, the present invention can provide an artificial magnetic conductor that operates in multiple frequency bands by providing a multilayered conductive layer having a non-uniform lattice structure in multiple layers.

또한, 상기 제 1 도전층(401)과 제 2 도전층(402)과 접지층(404) 사이의 두 공간에 특정 구성요소(예 :유전체층)를 포함하지 않는 경우에는 공기층이 유전체의 역할을 수행하나, 다른 실시예로 상기 제 1 도전층(401)과 제 2 도전층(402)과 접지층(404) 사이의 두 공간에 각각 유전체층(제 1 유전체층, 제 2 유전체층)을 더 포함하여 구현할 수도 있다.
In addition, when the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 and the ground layer 404 does not include a specific component (eg, dielectric layer) in the two spaces, the air layer serves as a dielectric. In another embodiment, a dielectric layer (a first dielectric layer and a second dielectric layer) may be further included in two spaces between the first conductive layer 401, the second conductive layer 402, and the ground layer 404. have.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체에 대한 등가 회로를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an equivalent circuit for a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure according to an embodiment of the present invention.

도 4에서 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체는 제 1 도전층(401) 및 제 2 도전층(402)의 두 개의 도전층으로 이루어져 있으므로, 상/하부 형성되는 두 도전층의 이웃하는 격자 셀들간의 근접성으로 인해 발생하는 커패시턴스 성분(Cu, Cl)과 회로의 루프 구조로 인해 발생하는 인덕턴스 성분(Lu, Ll)을 각각 도 5에 도시된 바와 같은 등가 회로로 나타낼 수 있다.As described above in FIG. 4, the multi-resonant artificial magnetic conductor having a multi-layer structure according to an embodiment of the present invention is composed of two conductive layers of the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402. The capacitance components C u and C l generated due to the proximity between neighboring lattice cells of the two conductive layers formed below and the inductance components L u and L l generated due to the loop structure of the circuit, respectively, are illustrated in FIG. 5. It may be represented by an equivalent circuit as shown in FIG.

도 5에 도시된 바와 같은 두 도전층 각각의 커패시턴스 성분(Cu, Cl)과 인덕턴스 성분(Lu, Ll)에 의한 표면 임피던스(ZS)는 하기의 <수학식1>과 같이 표현된다.
The surface impedance Z S by the capacitance components C u and C l and the inductance components L u and L l of each of the two conductive layers as shown in FIG. 5 is expressed by Equation 1 below. do.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, j는

Figure pat00002
이고, ω는 각 주파수(angular frequency)를 의미하며,
Figure pat00003
와 Δ는 각각 하기의 <수학식 2> 및 <수학식 3>과 같다.
Where j is
Figure pat00002
, Ω means angular frequency,
Figure pat00003
And Δ are as shown in Equations 2 and 3, respectively.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

한편, 제 1 도전층(401)과 제 2 도전층(402) 사이의 공간에 위치하는 제 1 유전체층의 유전체와, 제 2 도전층(402)과 접지층(404) 사이의 공간에 위치하는 제 2 유전체층의 유전체의 비유전율을 각각 εru , εrl이라고 할 때, 제 1 유전체층(상층)과 제 2 유전체층(하층)의 격자 셀간의 간격에 따른 각 층의 커패시턴스 성분(Cu, Cl)은 각각 하기의 <수학식 4> 및 <수학식 5>와 같이 표현된다.
On the other hand, the dielectric of the first dielectric layer located in the space between the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 and the first dielectric located in the space between the second conductive layer 402 and the ground layer 404. When the relative dielectric constants of the dielectrics of the two dielectric layers are ε ru and ε rl , respectively, the capacitance component C u , C l of each layer according to the spacing between the lattice cells of the first dielectric layer (upper layer) and the second dielectric layer (lower layer). Are represented by Equations 4 and 5, respectively.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, wxu는 제 1 도전층(401)의 전기 용량성 셀의 폭을 의미하고, ε0는 자유공간의 유전율(8.85x10-12[F/m])을 의미하며, P는 전기 용량성 셀의 반복 주기를 의미하고, gu는 제 1 도전층(401)의 격자 사이의 거리를 나타낸다.
Here, w xu means the width of the capacitive cell of the first conductive layer 401, ε 0 means the dielectric constant of the free space (8.85x10 -12 [F / m]), P is the capacitive The repetition period of the cell, g u represents the distance between the gratings of the first conductive layer 401.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, gl은 제 2 도전층(402)의 격자 사이의 거리를 나타낸다.
Here, g l represents the distance between the lattice of the second conductive layer 402.

한편, 제 1 유전체층(상층)과 제 2 유전체층(하층)의 유전체의 투자율을 각각 μu, μl이라고 하였을 때, 제 1 유전체층(상층)과 제 2 유전체층(하층)의 인덕턴스 성분(Lu, Ll)은 각각 하기의 <수학식 6> 및 <수학식 7>로 표현할 수 있다.
On the other hand, when the permeability of the dielectric of the first dielectric layer (upper layer) and the second dielectric layer (lower layer) is μ u , μ l , respectively, the inductance components (L u ,) of the first dielectric layer (upper layer) and the second dielectric layer (lower layer) are shown. L l ) may be represented by Equations 6 and 7, respectively.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, hu는 제 1 유전체층(상층)의 두께를 의미한다.
Here, h u means the thickness of the first dielectric layer (upper layer).

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서, hl은 제 2 유전체층(하층)의 두께를 의미한다.
Here, h l means the thickness of the second dielectric layer (lower layer).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체의 반사계수의 위상을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a phase of a reflection coefficient of a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure according to an embodiment of the present invention.

도 6에서는 도 5에서 등가 회로로 표현한 것과 같이, 제 1 도전층(401)과 제 2 도전층(402)의 두 개의 도전층으로 인공 자기 도체를 구현함으로 인하여 발생되는 다중공진 특성에 의하여 반사위상이 두 주파수에서 0도를 지남으로써, 두 주파수 대역에서 인공 자기 도체로 동작함을 나타내고 있다.In FIG. 6, as represented by the equivalent circuit in FIG. 5, the reflection phase is caused by the multi-resonance characteristic generated by implementing the artificial magnetic conductor with two conductive layers, the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402. Passing 0 degrees at these two frequencies indicates that it operates as an artificial magnetic conductor in both frequency bands.

한편, 다중공진 인공 자기 도체를 이루고 있는 접지층(404)과 제 1 도전층(401) 및 제 2 도전층(402)을 전기적으로 연결하는 각 층의 비아(403)의 개수와 배치 위치를 조절(다양하게 설계)하여 다중공진 특성을 다양하게 얻을 수 있다.
Meanwhile, the number and arrangement positions of the vias 403 of each layer electrically connecting the ground layer 404 and the first conductive layer 401 and the second conductive layer 402 constituting the multi-resonant artificial magnetic conductor are adjusted. (Various designs) can obtain multiple resonance characteristics.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체의 다중공진 특성을 조절하는 다양한 실시 예를 나타내는 도면이다.7A to 7F are views illustrating various embodiments of controlling multi-resonance characteristics of a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure according to the present invention.

도 7a는 이층 구조의 제 1 및 제 2 도전층(701)이 패치 모양으로 이루어지고, 비아(702)가 제 1 및 제 2 도전층(701)의 중심을 지나는 구조로 이루어진 다중공진 인공 자기 도체를 나타내고 있다. 이때, 이층 구조의 제 1 및 제 2 도전층(701)을 이루는 패치는 다양한 형태(모양)로 구현될 수 있다.FIG. 7A illustrates a multi-resonant artificial magnetic conductor having a first layer and a second layer 701 having a patch shape, and a via 702 passing through the center of the first layer and the second layer 701. Indicates. In this case, the patches forming the first and second conductive layers 701 having a two-layer structure may be implemented in various forms (shapes).

도 7b는 제 2 도전층(하부 도전층, 704)이 슬롯이 파여진 패치 형태를 가지고, 제 1 도전층(상부 도전층, 703)이 기존의 인공 자기 도체의 패치 모양으로 이루어지며, 비아(705)가 제 1 및 제 2 도전층(703, 704)의 중심을 지나는 구조로 이루어진 다중공진 인공 자기 도체를 나타내고 있다. 이때, 제 2 도전층(하부 도전층, 704)은 다양한 패치 형태 및 슬롯 형태로 구현될 수 있다.FIG. 7B shows that the second conductive layer (lower conductive layer) 704 has a patched slot shape, and the first conductive layer (upper conductive layer, 703) has a patch shape of a conventional artificial magnetic conductor. 705 illustrates a multi-resonant artificial magnetic conductor having a structure passing through the centers of the first and second conductive layers 703 and 704. In this case, the second conductive layer (lower conductive layer) 704 may be implemented in various patch forms and slot forms.

도 7c는 제 1 도전층(상부 도전층, 706)이 슬롯이 파여진 패치 형태를 가지고, 제 2 도전층(하부 도전층, 707)이 기존의 인공 자기 도체의 패치 모양으로 이루어지며, 비아(705)가 제 1 도전층(706)의 중심을 지나는 구조로 이루어진 다중공진 인공 자기 도체를 나타내고 있다. 이때, 제 1 도전층(상부 도전층, 706)은 다양한 패치 형태 및 슬롯 형태로 구현될 수 있다.FIG. 7C illustrates that the first conductive layer (upper conductive layer) 706 has a patched slot shape, and the second conductive layer (lower conductive layer 707) has a patch shape of a conventional artificial magnetic conductor. 705 illustrates a multi-resonant artificial magnetic conductor having a structure passing through the center of the first conductive layer 706. In this case, the first conductive layer (upper conductive layer) 706 may be implemented in various patch forms and slot forms.

도 7d는 이층 구조의 제 1 및 제 2 도전층(709, 710)이 기존의 인공 자기 도체의 패치 모양으로 이루어지고, 제 1 및 제 2 도전층(709, 710)을 지나는 비아(711)가 제 1 및 제 2 도전층(709, 710)의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 복수 개가 배치된 다중공진 인공 자기 도체를 나타내고 있다. 이때, 제 1 및 제 2 도전층(709, 710)을 지나는 비아(711)의 배치 위치와 개수는 다양하게 설계될 수 있다.FIG. 7D shows that the first and second conductive layers 709 and 710 of the two-layer structure are formed in the shape of patches of existing artificial magnetic conductors, and the vias 711 passing through the first and second conductive layers 709 and 710 are formed. The multi-resonant artificial magnetic conductors are arranged in plural in the symmetrical direction with respect to the centers of the first and second conductive layers 709 and 710. In this case, the arrangement position and the number of vias 711 passing through the first and second conductive layers 709 and 710 may be variously designed.

도 7e는 이층 구조의 제 1 및 제 2 도전층(712, 713)이 기존의 인공 자기 도체의 패치 모양으로 이루어지고, 제 2 도전층(713)을 지나는 비아(714)가 제 2 도전층(713)의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 복수 개가 배치되어 있고 제 1 도전층(712)의 중심을 지나는 하나의 비아(714)로 이루어진 다중공진 인공 자기 도체를 나타내고 있다. 이때, 제 2 도전층(713)을 지나는 비아(714)의 배치 위치와 개수는 다양하게 설계될 수 있다.FIG. 7E shows that the first and second conductive layers 712 and 713 of the two-layer structure are formed in the shape of patches of existing artificial magnetic conductors, and the vias 714 passing through the second conductive layer 713 are formed of the second conductive layer ( A plurality of resonant artificial magnetic conductors, which are arranged symmetrically with respect to the center of 713 and consist of one via 714 passing through the center of the first conductive layer 712, are shown. In this case, the arrangement position and the number of vias 714 passing through the second conductive layer 713 may be variously designed.

도 7f는 이층 구조의 제 1 및 제 2 도전층(715, 716)이 기존의 인공 자기 도체의 패치 모양으로 이루어지고, 제 1 도전층(715)을 지나는 비아(717)가 제 1 도전층(715)의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 복수 개가 배치되어 있고 제 2 도전층(716)의 중심을 지나는 하나의 비아로 이루어진 다중공진 인공 자기 도체를 나타내고 있다. 이때, 제 1 도전층(715)을 지나는 비아(717)의 배치 위치와 개수는 다양하게 설계될 수 있다.
7F shows that the first and second conductive layers 715 and 716 having a two-layer structure are formed in the shape of patches of existing artificial magnetic conductors, and the vias 717 passing through the first conductive layer 715 are formed of the first conductive layer ( A plurality of symmetrically arranged symmetrically arranged centers of the 715 are shown, and a multi-resonant artificial magnetic conductor including one via passing through the center of the second conductive layer 716 is shown. In this case, the arrangement position and the number of vias 717 passing through the first conductive layer 715 may be variously designed.

도 8은 도 7a 내지 도 7e에 따라 설계된 다중대역 인공 자기 도체의 동작 주파수를 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating the operating frequency of a multi-band artificial magnetic conductor designed according to FIGS. 7A-7E.

도 8에서는 다중공진 인공 자기 도체가 인공 자기 도체로 동작하는 다중 주파수 및 다중 주파수의 대역폭 등과 같은 주파수 특성을 나타내고 있다.
In FIG. 8, the multi-resonant artificial magnetic conductors exhibit frequency characteristics such as multi-frequency and multi-frequency bandwidths that operate as artificial magnetic conductors.

도 9는 도 7a 내지 도 7f에 따라 설계된 다중대역 인공 자기 도체의 반사계수 위상을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating the reflection coefficient phase of a multi-band artificial magnetic conductor designed according to FIGS. 7A to 7F.

여기서, 다층 구조로 이루어진 다중공진 인공 자기 도체의 격자 구조를 비균일한 크기를 가지게 하여 인공 자기 도체의 반사계수의 위상을 각 격자에 따라 다르게 하여 반사파의 동위상면의 형태와 진행 방향을 원하는 형태로 조절할 수 있다.Here, the lattice structure of the multi-resonant artificial magnetic conductor having a multi-layer structure has a non-uniform size, and the reflection coefficient phase of the artificial magnetic conductor is changed according to each lattice so that the shape and direction of the in-phase phase of the reflected wave are changed to a desired shape. I can regulate it.

그러나 상기와 같은 방법으로 설계하기 위해서는 다층 구조의 인공 자기 도체를 설계할 때 고려되어야 할 설계변수가 대폭 증가함으로 인해 설계가 한층 복잡해진다.However, in order to design in the above manner, the design becomes more complicated because the design parameters to be considered when designing the artificial magnetic conductor of the multilayer structure are greatly increased.

이러한 문제를 극복하기 위해, 모든 격자 셀을 비균일하게 하지 않고, 격자 셀을 단위 그룹으로 묶어 단위 그룹에 따라 설계함으로써 설계의 복잡도를 줄일 수 있다.In order to overcome this problem, it is possible to reduce the complexity of the design by grouping the grid cells into unit groups without making all the grid cells non-uniform.

즉, 본 발명에서는 격자 셀을 몇 개의 그룹으로 묶은 단위 구조에 따라 반사계수의 위상 값을 다르게 함으로써, 다중 주파수 대역에서 반사파의 동위상면 형태를 조절하고 반사파의 진행 방향을 용이하게 조절할 수 있다.
That is, in the present invention, by varying the phase value of the reflection coefficient according to the unit structure in which the lattice cells are grouped into several groups, the shape of the in-phase plane of the reflected wave in the multiple frequency band can be adjusted and the direction of the reflected wave can be easily adjusted.

도 10은 다중공진 인공 자기 도체를 비균일한 격자 구조로 배열하기 위해 몇 개의 그룹(예 : 8개)으로 묶어 각 단위 그룹에 할당되는 반사위상을 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a reflection phase allocated to each unit group by grouping several groups (for example, eight) in order to arrange multi-resonant artificial magnetic conductors in a non-uniform lattice structure.

도 10에서는 3개의 격자 셀을 한 개의 그룹으로 묶어 각 그룹에 속한 단위 구조가 해당 그룹 내의 평균 반사위상 값을 가지도록 설계한 경우, 각 단위 그룹에 할당되는 반사위상을 나타내고 있다.
FIG. 10 illustrates a reflection phase allocated to each unit group when the three lattice cells are grouped into one group and the unit structure belonging to each group is designed to have an average reflection phase value within the group.

도 11a는 도 10에 따라 설계된 비균일한 격자 셀을 가지는 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체 중 제 1 도전층(상부 도전층)을 나타내는 도면이고, 도 11b는 도 10에 따라 설계된 비균일한 격자 셀을 가지는 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체 중 제 2 도전층(하부 도전층)을 나타내는 도면이다.FIG. 11A is a diagram illustrating a first conductive layer (upper conductive layer) of a multi-resonant artificial magnetic conductor having a multilayer structure having a non-uniform lattice cell designed according to FIG. 10, and FIG. 11B is a non-uniform lattice designed according to FIG. 10. It is a figure which shows the 2nd conductive layer (lower conductive layer) among the multi-resonant artificial magnetic conductors of a multilayered structure which has a cell.

여기서, 이층 구조로 이루어진 다중공진 인공 자기 도체는 다중 주파수 대역에서 동작하고, 각 격자 셀은 서로 다른 크기를 가짐으로써 상이한 반사위상을 갖는다.Here, a multi-resonant artificial magnetic conductor having a two-layer structure operates in multiple frequency bands, and each grating cell has a different reflection phase by having a different size.

한편, 일 예로, 전술한 도 10에서 각 단위 그룹에 할당된 반사위상에 따라 각각 2.440 GHz와 5.500 GHz의 두 주파수 대역에서 이층 구조의 다중공진 인공 자기 도체를 상기 도 11a와 도 11b와 같이 설계함으로써, 16개의 다이폴 안테나로 이루어진 배열 안테나의 반사판으로 사용할 수 있다. 이러한 안테나 구성은 당업자에게 당연하므로 별도의 도면 및 설명은 생략하기로 하고, 후술되는 도 12 및 도 13에서 그 방사 패턴을 살펴보기로 한다.
Meanwhile, as an example, by designing a multi-resonant artificial magnetic conductor having a two-layer structure in two frequency bands of 2.440 GHz and 5.500 GHz, respectively, according to the reflection phase assigned to each unit group in FIG. 10, as shown in FIGS. 11A and 11B. It can be used as a reflector of an array antenna consisting of 16 dipole antennas. Since such an antenna configuration is natural to those skilled in the art, a separate drawing and description will be omitted, and the radiation pattern thereof will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

도 12는 도 11a 및 도 11b에 따라 설계된 다중공진 인공 자기 도체를 다이폴 안테나(예 : 16개)로 이루어진 배열 안테나의 반사판으로 적용하였을 때 2.48 GHz에서의 방사 패턴을 나타내는 도면이고, 도 13은 도 11a 및 도 11b에 따라 설계된 다중공진 인공 자기 도체를 다이폴 안테나(예 : 16개)로 이루어진 배열 안테나의 반사판으로 적용하였을 때 5.500 GHz에서의 방사 패턴을 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a diagram showing a radiation pattern at 2.48 GHz when the multi-resonant artificial magnetic conductor designed according to FIGS. 11A and 11B is applied as a reflector of an array antenna composed of dipole antennas (for example, 16), and FIG. The radiation pattern at 5.500 GHz is shown when a multi-resonant artificial magnetic conductor designed according to 11a and 11b is applied as a reflector of an array antenna composed of dipole antennas (eg, 16).

도 12에서는 2.48 GHz에서 방사되는 전력이 0 도가 아닌 2.3도만큼 기울어져 방사됨을 확인할 수 있다. 그리고 도 13에서는 5.5 GHz에서 방사되는 전력이 5.5도만큼 기울어져 방사됨을 확인할 수 있다.In FIG. 12, it can be seen that power radiated at 2.48 GHz is inclined by 2.3 degrees instead of 0 degrees. In FIG. 13, it can be seen that power radiated at 5.5 GHz is inclined by 5.5 degrees.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 구조의 다중공진 인공 자기 도체를 사용하면 다중 주파수 대역에서 인공 자기 도체로 동작하고, 단순화된 비균일 격자 구조를 사용하여 안테나의 방사 패턴이 기울어져 방사되도록 할 수 있다.
As described above, the multilayer resonant artificial magnetic conductor according to the present invention operates as an artificial magnetic conductor in multiple frequency bands, and uses a simplified non-uniform lattice structure to incline and radiate the radiation pattern of the antenna. Can be.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Various permutations, modifications and variations are possible without departing from the spirit of the invention.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

401 : 제 1 도전층 402 : 제 2 도전층
403 : 비아 404 : 접지층401: first conductive layer 402: second conductive layer
403: Via 404: Ground Layer

Claims (10)

인공 자기 도체에 있어서,
도전성을 가지는 접지층;
상기 접지층과 전기적으로 연결되고, 비균일한 패턴을 갖는 전기 용량성 격자 셀들이 배열된 복수의 도전층; 및
상기 접지층과 상기 복수의 도전층을 전기적으로 연결하기 위한 전기적 연결 수단을 포함하되,
상기 복수의 도전층으로 인한 다중공진에 따라 다중 주파수 대역에서 동작하는, 다중공진 인공 자기 도체.
In artificial magnetic conductors,
A ground layer having conductivity;
A plurality of conductive layers electrically connected to the ground layer and arranged with capacitive lattice cells having a non-uniform pattern; And
Electrical connection means for electrically connecting the ground layer and the plurality of conductive layers,
A multi-resonant artificial magnetic conductor operating in multiple frequency bands in accordance with the multi-resonance caused by the plurality of conductive layers.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 도전층은, 제 1 도전층과 제 2 도전층의 두 개의 도전층을 포함하고,
상기 전기적 연결 수단은 비아(via)로 구현된, 다중공진 인공 자기 도체.
The method of claim 1,
The plurality of conductive layers includes two conductive layers, a first conductive layer and a second conductive layer,
And the electrical connection means are embodied in vias.
제 2 항에 있어서,
상기 비아는,
개수와 배치 위치에 따라 다중공진 특성이 조절되는, 다중공진 인공 자기 도체.
The method of claim 2,
The vias,
A multiresonant artificial magnetic conductor in which the multiresonant characteristics are adjusted according to the number and placement position.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 도전층 또는 상기 제 2 도전층이, 패치 모양 또는 슬롯이 형성된 패치 형태로 이루어지고,
상기 비아가, 상기 제 1 및 제 2 도전층의 중심을 지나거나, 상기 제 1 도전층의 중심을 지나거나, 상기 제 1 및 제 2 도전층의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 복수 개가 배치되어 상기 제 1 및 제 2 도전층을 지나거나, 상기 제 2 도전층의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 복수 개가 배치되어 상기 제 2 도전층을 지나고 상기 제 1 도전층의 중심을 지나도록 하나가 배치되거나, 상기 제 1 도전층의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 복수 개가 배치되어 상기 제 1 도전층을 지나고 상기 제 2 도전층의 중심을 지나도록 하나가 배치된, 다중공진 인공 자기 도체.
The method of claim 2,
The first conductive layer or the second conductive layer is made of a patch shape or a patch form a slot,
The plurality of vias may be disposed to pass through the center of the first and second conductive layers, pass through the center of the first conductive layer, or symmetrically with respect to the center of the first and second conductive layers. One is disposed so as to pass through the first and second conductive layers, or a plurality of left and right symmetrical arrangements with respect to the center of the second conductive layer to pass through the second conductive layer and pass through the center of the first conductive layer, A plurality of artificial resonant artificial conductors are arranged so that the plurality of left and right symmetrical with respect to the center of the first conductive layer is disposed so as to pass through the first conductive layer and pass through the center of the second conductive layer.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 용량성 격자 셀은,
각각의 크기 또는 모양 또는 간격이 비균일한 격자 구조를 가지는, 다중공진 인공 자기 도체.The method of claim 1,
The capacitive grid cell,
A multiresonant artificial magnetic conductor having a lattice structure in which each size, shape or spacing is non-uniform. 제 5 항에 있어서,
상기 전기 용량성 격자 셀은,
위치에 따라 반사 계수의 위상 값이 비균일하도록 배열된, 다중공진 인공 자기 도체.
The method of claim 5, wherein
The capacitive grid cell,
A multiresonant artificial magnetic conductor arranged so that the phase value of the reflection coefficient is nonuniform according to the position.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 용량성 격자 셀은, 소정 개수의 그룹으로 그룹핑되고,
각 그룹 내에 있는 전기 용량성 격자 셀은 크기, 모양 및 간격이 균일하되, 서로 다른 그룹의 전기 용량성 격자 셀 간에는 크기 또는 모양 또는 간격이 비균일한 것을 특징으로 하는, 다중공진 인공 자기 도체.
The method of claim 1,
The capacitive grating cells are grouped into a predetermined number of groups,
Capacitive lattice cells in each group are uniform in size, shape and spacing, but non-uniform in size, shape or spacing between capacitive grid cells of different groups.
제 7 항에 있어서,
상기 전기 용량성 격자 셀을 그룹핑한 단위 구조에 따라 반사계수의 위상 값이 다르게 할당된, 다중공진 인공 자기 도체.
The method of claim 7, wherein
And a phase value of a reflection coefficient is differently assigned according to a unit structure in which the capacitive lattice cells are grouped.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 도전층 각각의 층 사이와 상기 복수의 도전층 중 최하위 층과 상기 접지층 사이의 공간마다 각각 유전체층을 더 포함하는, 다중공진 인공 자기 도체.
The method of claim 1,
And a dielectric layer each in the space between each of the plurality of conductive layers and between the lowest layer of the plurality of conductive layers and the ground layer.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 다중공진 인공 자기 도체를 반사판으로 구비한, 안테나.An antenna comprising the multi-resonant artificial magnetic conductor of any one of claims 1 to 9 as a reflecting plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102219219B1 (en) * 2019-12-30 2021-02-22 아주대학교산학협력단 Method for designing the metasurface superstrate for fabry-perot resonator to maintain the axial ratio and improve the gain of circularly polarized antenna and circularly polarized antenna manufacutured using thereof
KR102275159B1 (en) * 2020-07-30 2021-07-09 국방과학연구소 Apparatus, method, computer-readable storage medium and computer program for modeling lightweight mesh reflector using infinite boundary condition
KR20220103387A (en) * 2021-01-15 2022-07-22 주식회사 아모텍 Multi band patch antenna

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