KR20140041404A

KR20140041404A - 콤팩트형 전자파 잔향실

Info

Publication number: KR20140041404A
Application number: KR1020137018972A
Authority: KR
Inventors: 웡쵸 츄; 리준 쟝; 보 주; 치 다이
Original assignee: 더 유니버시티 오브 홍콩
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2014-04-04
Also published as: CN103502824A; WO2012097732A1; EP2666025A1; US20120206849A1; KR101869367B1; JP2014504724A; CN103502824B; EP2666025A4; JP5587515B2; US8693158B2

Abstract

본 발명의 방법 및 장치는 전자기장 편파의 동적 3차원(3D) 조작을 용이하게 하고 잔향실의 내부에서 균일한 전자기장 분포를 생성하는 개선된 전자파 잔향실을 제공한다. 집중 소자들에 인가되는 하나 이상의 제어 신호들을 생성하는 제어기가 제공되고, 집중 소자들은 하나 이상의 제어 신호들에 응하여 자신의 임피던스를 조정한다. 그 결과, 잔향실 내에서 편파가 랜덤하거나 의사 랜덤하지만 크기가 EM t시험에 충분할 정도로 균일한 것으로 여겨지는 전자기장이 발생한다.

Description

콤팩트형 전자파 잔향실{COMPACT ELECTRONIC REVERBERATION CHAMBER}

본 발명은 본원에 참조로 병합되는 2011년 1월 18일자 특허 가출원 제61/433,816호의 우선권의 이익을 주장한다.

본 발명은 전자파 잔향실(reverberation chamber)의 내부에서 전자 기기의 전자파 적합성(electromagnetic compatibility)/전자파 간섭 또는 내성(electromagnetic interference or immunity)(EMC/EMI)을 시험하기 위한 균일한 전기장 환경을 발생시키는데 사용되는 편파(polarization) 제어 가능한 전자기(EM) 셀(cell)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광범위한 전자기 주파수들을 제공하면서도 동시에 선행 기술의 것들보다 전기 에너지를 덜 필요로 하는 제어 가능한 전자기 셀에 관한 것이다.

전자기(EM) 관련 공학 연구에 대한 관심이 증가함에 따라, 모드 교반 챔버(mode stirred chamber)로도 알려진 전자파 잔향실에 대한 고찰이 이뤄져 왔다. 몇 가지 예로서 휴대폰, 랩톱, 또는 휴대용 미디어 플레이어와 같은 흔히 사용되는 어떤 전자 기기들은 실제 사용 시에 다중 경로 환경(multipath environment) 속에 들어갈 수 있고, 예컨대 다양한 전기파들로부터 간섭을 받는 결과로 결함이 있는 불완전한 성능을 겪을 수 있다. 전자파 잔향실은 전가 기기가 마주칠 수 있는 실제의 다중 경로 환경을 모의하기 위해 방의 내부에 랜덤(random) 또는 의사 랜덤(pseudo-random) 전자기장 분포를 인공적으로 발생시킬 수 있다. 따라서 전자파 잔향실은 전자파 적합성(EMC) 측정 또는 전자파 내성(EMI) 측정에 바람직한 것이 되어 가고 있다.

현재, 횡전자기(TEM) 전송 선로 셀 장치들이 차폐 환경 중에서 표준 전자기장을 형성하는데 사용되고 있다. TEM 셀은 전자기 관련 공학에 대한 관심을 점점 더 증가시켜 왔다. 휴대폰, 랩톱, 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 매일 사용하는 일부 전자 기기들은 실생활에서 전자기 간섭 환경 속에 들어가게 된다. 실생활에서의 평면 입사 전자파의 것을 모의한 균일한 전자기장 분포를 발생시킬 수 있는 전자파 잔향실은 오늘날 전자파 적합성(EMC) 측정 및 전자파 내성(EMI) 측정에 점점 더 중요해지고 있다.

종래의 TEM 셀에서는, 횡단면에서의 전자기장이 정전기장 분포(static field distribution)를 따르는데, 그러한 정전기장 분포는 중심 도체와 접지에 걸리는 전압을 경계 조건으로 하여 라플라스 방정식을 풀어 계산될 수 있다. EMC/EMI 시험을 위해 전자 기기를 TEM 셀에 두었을 때에, 일정한 편파를 갖는 전자파들이 시험 대상 기기(device under test; DUT)로 향하게 된다. 그러나 일정한 편파에 의한 시험에서는, DUT의 전체 EMC/EMI 특성을 전체적으로 평가할 수 없다. DUT의 EMC/EMI 특성을 완전히 특징짓기 위해서는, DUT의 방위들을 바꿔가면서 측정을 수차례 반복하여야 한다.

따라서 실생활에서 흔히 사용되는 전자 기기에 부딪히는 전자파들에 필적하는 균일한 전자기장을 셀의 내부에서 발생시킬 수 있는 TEM 셀이 필요하다. 또한, EMC/EMI 특성들의 완전한 측정을 달성하기 위해 DUT의 방위를 바꿀 것을 요구하지 않는 콤팩트한 장치가 필요하다.

본 발명은 다수의 조정 가능한(tunable) 전자기 표면을 적용하여 전자파 잔향실의 벽들을 구성함으로써 전자파 적합성 또는 전자파 내성 시험을 위한 균등한 랜덤 또는 의사 랜덤 전자기장 환경을 발생시키는 장치를 지향하고 있다. 각각의 조정 가능한 표면의 작동을 제어함으로써, 본 발명의 장치가 전자파 잔향실의 내부에서 3차원으로 전자파 전파 방향을 제어하여 편파를 조정할 수 있게 된다.

본 발명은 전자기장 편파의 동적(dynamic) 3차원(3D) 조작을 용이하게 하고 콤팩트형 전자파 잔향실의 내부에서 균일한 전자기장 분포를 생성하는 개선된 전자파 잔향실을 또한 지향하고 있다. 그러한 개선된 전자파 잔향실은 상이한 편파 조사(polarized wave illumination)들에 맞춰 DUT를 회전시킬 필요 없이 잔향실의 조정 가능한 표면들의 상태를 바꿈으로써 전자기장 편파의 정밀한 제어를 가능하게 한다.

이후의 본 발명의 예시적 실시예들의 상세한 설명 및 도면들로부터 본 발명의 전술한 특징들 및 기타의 특징들을 더욱 잘 알아볼 수 있을 것이다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 싱가포르의 난양 이공 대학(Nanyang Technological University)에 있는 선행 기술의 전자파 영향 연구소(Electromagnetic Effects Research Laboratory: EMERL) 전자파 잔향실을 나타낸 영상이고,
도 2는 파벡터 평면(wave vector plane)에서의 전자기 모드 분포를 나타낸 그래프이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 요소의 일 실시예의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 부분의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 상보 사각 루프 공진기(complementary square loop resonator)에 의해 구현된 단위 셀의 일 실시예의 일례를 사시도로 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명의 일 요소의 일 실시예를 예시적으로 사시도로 나타낸 도면이고,
도 8은 도 7에 도시된 실시예를 예시적으로 평면도로 나타낸 도면이며,
도 9는 병렬 공진 LC 회로의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 10은 상보 사각 루프 공진기의 일 실시예의 S11 산란 파라미터의 시뮬레이션된 위상 부분을 나타낸 도표이며,
도 11은 전자파 잔향실의 일 실시예에 대한 전자기장 진폭의 표준 편차 대 주파수를 나타낸 그래프이고,
도 12는 전자파 잔향실의 일 실시예에 대한 전자기장 진폭의 표준 편차 대 주파수를 나타낸 그래프이며,
도 13은 본 발명의 일 실시예의 요소들을 세부적으로 설명하는 개략적인 도면이고,
도 14는 본 발명의 일 실시예를 측면도로 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 15는 본 발명의 일 실시예 및 그 상호 관련된 구성 요소들을 블록도로 나타낸 도면이다.

개관 및 도입을 위해 말하자면, 본 발명은 전자기장 편파의 동적 3차원(3D) 조작을 용이하게 하고 그 시험 영역의 내부에서 균일한 전자기장 분포를 생성하는 개선된 EM 셀을 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 재구성 가능한(reconfigurable) 슬롯 라인들을 적용하여 슬롯 라인 모드의 전파 방향들을 제어하고 전자기장의 3D 편파 제어를 가능하게 하는 방법 및 장치를 지향하고 있다.

상세한 설명의 몇몇 부분들은 특정 장치나 특수 목적 컴퓨팅 장치 또는 플랫폼의 메모리에 저장된 알고리즘 또는 이진 디지털 신호들에 대한 동작들의 심벌 표현으로 제시되어 있다. 그러한 특별한 명세서 부분과 관련하여, 특정 장치 등의 용어는 프로그램 소프트웨어로부터의 명령어들에 따라 특정 기능들을 실행하도록 프로그래밍되고 난 후의 범용 컴퓨터 또는 다른 컴퓨팅 장치를 포함한다. 알고리즘 설명 또는 심벌 표현은 신호 처리 또는 관련 기술의 당업자가 자신의 연구의 내용을 다른 당업자에게 전달하는데 사용하는 기법의 예들이다. 본원에서 그리고 일반적으로, 알고리즘은 원하는 결과로 이끄는 동작들 또는 유사한 신호 처리 단계들의 일관성 있는 시퀀스로 간주된다. 그와 관련하여, 동작들 또는 처리는 물리량들의 물리적 조작을 수반한다. 전형적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 물리량들은 저장될 수 있거나 전달될 수 있거나 조합될 수 있거나 비교될 수 있거나 기타의 방식으로 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취할 수 있다.

주로 관용의 이유로, 때로는 신호를 비트, 데이터, 값, 요소, 심벌, 문자, 항, 수, 숫자 등으로 지칭하는 것이 편리한 것으로 입증되어 있다. 그러나 그러한 용어들 또는 유사한 용어들은 모두 적절한 물리량들과 관련되어야 하는 것들로, 단지 편리한 호칭들에 불과하다는 점을 알아야 할 것이다. 특별히 달리 언급하지 않는 한, 이후의 논의로부터 명백한 바와 같이, 본 명세서의 전반에 걸쳐 "처리(processing)", "컴퓨팅(computing)", "계산(calculating)", "판단(determining)" 등과 같은 용어들을 사용하는 논의는 특수 목적 컴퓨터 또는 유사한 특수 목적 전자 컴퓨팅 장치와 같은 특정 장치의 동작들 또는 프로세스들을 지칭하는 것이라는 점을 알아야 할 것이다. 따라서 본 명세서와 관련하여, 특수 목적 컴퓨터 또는 유사한 특수 목적 전자 컴퓨팅 장치는 특수 목적 컴퓨터 또는 유사한 특수 목적 전자 컴퓨팅 장치의 메모리, 레지스터 또는 다른 정보 저장 장치들, 전송 장치들, 또는 디스플레이 장치들 내에서 전형적으로 물리적 전기량들 또는 자기량들로 표현되는 신호들을 조작하거나 변환할 수 있다. 예컨대, 특정 컴퓨팅 장치는 하나 이상의 특정 기능들을 실행하도록 명령어들로 프로그래밍된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다.

금속 벽들에 의해 봉함된 전자기 차폐 공동(electromagnetic shielding cavity)을 포함할 수 있는 전자파 잔향실은 크기가 상당히 클 수 있다. 전자파 잔향실은 전자파 간섭의 호스트(host)가 있을 수 있는 환경에서의 실제 사용을 모의하기 위해 차폐 인클로저(shielding enclosure) 내에 존재할 수 있는 다수의 전자기 모드들을 교반하거나 랜덤화할 수 있다. 따라서 차폐 공동이 다양한 전자기 모드들을 가능하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 전자기 모드들은 차폐 공동의 내부에서 동작하는 예컨대 회전 패들들 또는 회전 팬들과 같은 금속 교반기들에 의해 효과적으로 교반되거나 랜덤화될 수 있다. 크기는 하나 이상의 교반기들이 예컨대 전자기 경계 조건에 영향을 미치거나 전자기 경계 조건을 바꿀 수 있게 하기 위한 하나의 고려 사항일 수 있다. 전자기장 균일성 또는 전자기장 무작위성과 같은 EMC 또는 EMI에 대한 시험 또는 측정 환경이 전자파 잔향실 내에서 발생할 수 있다.

도 1(선행 기술)에서 알 수 있는 바와 같이, 종래의 EMERL 전자파 잔향실(100)은 크기가 상당히 클 수 있다. 실제로, 도 1에 도시된 것과 같은 방 크기 만한 규모의 EMERL 전자파 잔향실은 전도 재료들로 제작된 6개의 벽들을 갖는 전자기 차폐 인클로저를 형성한다. 본 예의 동작 원리는 잔향실 내에 존재하는 다양한 전자기 모드들(본 예에서는, 적어도 60개의 모드들)을 기계적으로 교반하는 것이다. 따라서 EMERL 전자파 잔향실(100)과 같은 종래의 전자파 잔향실은 다양한 모드들이 발생할 수 있도록 상대적으로 큰 크기의 것으로 될 수 있다. 전자파 잔향실 내의 전자기 모드들은 다양한 모드들이 결과적으로 랜덤 또는 의사 랜덤 방식으로 되도록 금속 교반기들에 의해 기계적으로 교반될 수 있다. 교반기들(도 1에서 수평 패들(105) 및 수직 패들(110)로서 도시된)도 또한 잔향실 공동 또는 인클로저의 전자기 경계 조건에 영향을 미치거나 전자기 경계 조건을 변경할 수 있는 크기의 것들로 구성될 수 있다.

동작 중의 전자파 잔향실은 전자파 잔향실 내의 전자기장 또는 전기장이 공간적으로 거의 균일하고 거의 랜덤하게 또는 의사 랜덤하게 편파되는 전자기 백그라운드(electromagnetic background)를 발생시킬 수 있다. 여기서, "전자기장" 및 "전기장"이란 용어들은 본 문서의 전체에 걸쳐 상호 맞바꿀 수 있게 사용된다는 것을 유의하여야 할 것이다. 시험 대상 전자 기기(DUT)가 여러 방향들로부터 등방적으로, 예컨대 거의 균등하게 또는 대략 균등하게 조사되는 것이 요망된다. EMERL 전자파 잔향실(100)과 같은 종래의 전자파 잔향실에 동작 중의 소스가 부가되면, 다수의 전자기 모드들이 여기될 수 있다. 교란 구조물들(예컨대, 교반기들)이 움직이고 회전하면, 주어진 전자기 모드의 고유 주파수가 계속해서 천이하여 그 모드 전자기장 분포에 변화가 일어날 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 일어날 수 있는 것과 같은 파벡터 평면(wave vector plane)에서의 전자기 모드 분포(200)의 그래프이다. 회전하는 또는 움직이는 교란 구조물들(교반기들)은 전자기 모드 분포(200)에 도시된 것과 같은 고유 모드들의 천이(shift)들을 일으킬 수 있다. 천이의 양은 교반기 규모에 비례하여 증가할 수 있다. 따라서 종래에는, 결과적으로 적절한 천이를 일으키기에 충분한 크기를 갖는 교반기들이 종래의 선행 기술의 전자파 잔향실에서 사용되었다. 고유 모드 주파수들의 천이들로 인해, 여기된 전자기 모드들의 진폭이 조정될 수 있다. 따라서 전자파 잔향실에서 랜덤 또는 의사 랜덤 변동들이 일어나 평균적인 균일한 전자기장 분포를 제공할 수 있다. 종래의 전자파 잔향실에 있어서, 동작 주파수가 더 낮다는 것은 예컨대 파장이 더 길고, 따라서 인클로저 또는 교반기가 더 크다는 것을 지시할 수 있다.

전자파 잔향실은 전자파들을 적어도 대략 선들(rays)로 취급하는 것에 의해서도 이해될 수 있다. 따라서 임의의 관찰 위치에서의 전자기장은 복잡한 다중 경로 환경에서 발생한 선들의 중첩으로부터 비롯된 것일 수 있다. 따라서 전자기 모드 교반기의 도입은 선 경로들(ray paths)을 효과적으로 랜덤화할 수 있다.

본원에서 설명되는 장치의 일 실시예는 위상 천이 벽(phase shifting wall)을 사용할 수 있는데, 그러한 위상 천이 벽에서는 위상 천이 벽의 서브 도메인의 표면 임피던스를 바꾸거나 그에 영향을 미치기 위해 조정 가능한 집중 소자들(tunable lumped elements)의 변동이 적용된다. 따라서 벽으로부터의 반사파의 위상 천이가 -π로부터 π까지 효과적으로 바뀌게 된다. 즉, 위상 천이 벽의 적용은 유사한 성능을 갖는 종래의 전자파 잔향실에 비해 작은 규모의 전자파 잔향실을 구성하는 것을 가능하게 한다.

도시된 장치의 하나 이상의 구현례들 또는 실시예들에 따라, 규모가 상대적으로 작으면서도, 종래의 전자파 잔향실로부터 발생할 수 있는 것과 같은, 전자 기기의 전자파 적합성(EMC) 또는 전자파 내성(EMI) 시험을 위한 균등한 랜덤 또는 의사 랜덤 환경을 발생시킬 수 있는 전자파 잔향실이 제작될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 구현례들 또는 실시예들에 따르면, 봉함된 영역의 내부에서 전자기장에 대한 전자기 경계 조건을 발생시키거나 생성하는 벽을 제작하는데 조정 가능한 전자기 표면들이 사용될 수 있다.

종래에는, 전자파 잔향실의 벽들을 제작하는데 전도 플레이트들이 적용되었다. 그러나 특정의 구현례에 따르면, 청구 범위의 주제에 따라 예컨대 조정 가능한 위상 천이기(phase shifter)를 대신 사용할 수 있는 전자파 잔향실이 제공된다. 청구 범위의 주제는 그 점에 있어 범위의 한정이 있는 것은 아니지만, 일 실시예에 있어서는 예컨대 크기 또는 규모가 종래에 유사한 성능을 위해 사용되던 것보다 작을 수 있고, 기계적으로 교반기를 움직이는 것 이외의 기법이 적용될 수 있는데, 그에 관해서는 후술할 바와 같다.

도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 요소로서 조정 가능한 위상 천이 벽(300)이 마련된다. 조정 가능한 위상 천이 벽(300)은 복수의 서브 도메인들로 분할되는데, 그 서브 도메인들은 특정 표면 임피던스 Z _i (i = 1, 2, 3, …)를 할당받을 수 있다. 따라서 더욱 상세히 후술할 바와 같이, 조정 가능한 위상 천이 벽(300)의 하나의 서브 도메인에 부딪히거나 입사하는 전자파가 특정 위상 천이

를 두고 반사될 수 있다. 표면 임피던스 Z _i 는 반사 위상 천이

가 예컨대 시간에 종속할 수 있고 (-π, π)의 범위에서 변할 수 있도록 외부 시스템에 의해 효과적으로 조정될 수 있다. 그러나 물론 청구 범위의 주제는 그 점에 있어 범위의 한정이 있는 것은 아니다. 그것은 단지 하나의 예시적 실시예에 불과하다.

설명하는 장치의 특정 실시예에서는, 조정 가능한 표면 임피던스가 가변적일 수 있다. 그러나 간단히 하기 위해, 도시된 실시예의 장치는 여러 서브 도메인들에 걸쳐 일관된 표면 임피던스를 유지하거나, 특정 패턴에 따라 서브 도메인들의 표면 임피던스들을 조정하는 것으로 한다. 대안적 실시예에 따르면, 그러한 장치는 -π와 +π만을 포함하는

에 대해 가능한 값들로 특정 서브 도메인들에 대한 표면 임피던스들을 별개로 조정한다. 따라서 다양한 조정 방안들이 랜덤 또는 의사 랜덤 전자기장 분포를 생성하는 잠재적 후보들을 제공할 수 있다. 그러나 몇몇 조정 전략들은 복잡한 조정 전략들보다 적은 자유도를 가질 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 그럼에도, 도시된 장치의 간단한 조정 기능들은 구현(implementation) 또는 문제 해결(troubleshooting)에 있어 만족할만한 결과를 제공할 수 있고, 그러면서도 복잡성 및 비용이 덜하다. 마찬가지로, 설명하는 시스템의 용법 및 유지도 기존의 선행 기술보다 덜 복잡하고 덜 비싸다.

적어도 하나의 실시예에서의 조정 가능한 표면들은 일반적으로 분산 소자들(distributive elements) 또는 집중 소자들(lumped elements)을 통해 형성될 수 있다. 특정 실시예에서는, 위상 천이 서브 도메인을 물리적으로 구현하는 것이 적어도 부분적으로 메타 물질(metamaterial)들을 사용하여 단위 셀들을 형성함으로써 이뤄질 수 있다. 그와 관련하여, "메타 물질"이란 자연에서는 일반적으로 발견되지 않는 특성들을 갖도록 생성된 구조를 말한다. 예컨대, 전자기 메타 물질은 자연적으로 산출된 물질들에서는 발견되지 않는 전자기 특성들을 갖는 물질 또는 구조를 말하는 것으로, 그것은 예컨대 "Metamaterials in the Sunshine"이라는 제목의 논문(Nature Materials 5 599)에서 John Pendry 박사에 의해 논의되어 있다.

도 4는 본 발명의 장치의 일 실시예의 일례를 도시하고 있는 것으로, 단위 셀(400)이 메타 물질 타입 원리들에 따라 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 자연적으로 생기지 않는 전자기 특성들을 발생시키거나 제공하는 특정 십자형 구조가 적용된다. 차폐 인클로저가 패러데이 케이지(Faraday cage)에 따라 구현되는 도시된 실시예에서는, 단위 셀(400)이 금속 재료(405)의 십자형 구조에 따라 형성된다. 본 실시예에서는, 십자형 구조의 메타 물질(405)이 다른 표면(410)의 상단에 배치된다(후술할 것임). 추가로, 도시된 실시예에서는, 조정 가능한 위상 천이 벽의 서브 도메인이 특정 조정 패턴을 적용한 서브 도메인 내의 다수의 단위 셀들에 의해 형성될 수 있다.

도 5는 전자파 잔향실의 일 실시예(500)를 예를 들어 개략적으로 나타낸 것으로, 그러나 청구 범위의 주제가 그러한 특정 실시예에 그 범위가 한정되는 것이 아님은 물론이다. 도 5에서, 전자파 잔향실 실시예(500)는 적어도 부분적으로 도 4에 도시된 단위 셀 구조(400)와 함께 패러데이 케이지의 적용을 기반으로 하고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자파 잔향실(500)은 와이어 메시(wire mesh)의 패러데이 케이지를 포함한다. 본 실시예의 전자파 잔향실(500)은 마이크로파 오븐(microwave oven)의 전방에 있는 금속 메시 스크린 창과 유사하게 기능을 할 수 있는데, 금속 메시 스크린 창은 오븐실의 내부에 있는 특정 파장의 마이크로파들이 외부 환경으로 새는 것을 효과적으로 저지한다. 본 특정 실시예에서는, 일정 주파수 범위 하의 전자기 에너지가 와이어 메시 케이지의 내부에 포획된다. 그러나 와이어 메시 구조는 메시 와이어들이 충분히 두껍고 구멍들이 복사 파장보다 훨씬 더 작으면 전자파 잔향실 실시예(500)의 내부를 외부 전자기 복사로부터 효과적으로 차폐할 수도 있다. 또한, 와이어 메시들은 전자적으로 조정될 수 있는 버랙터(varactor) 다이오드들과 같은 집중 소자들을 포함할 수 있다. 조정 가능한 집중 소자들의 변동은 와이어 메시의 표면 임피던스를 바꾸거나 그에 영향을 미치고, 그럼으로써 와이어 메시로부터의 반사파의 위상을 바꾸거나 그에 영향을 미칠 수 있다. 특정 실시예에서는, 와이어 메시가 조정 가능한 집중 소자와 커플링되어 반사형 위상 천이기(reflective phase shifter)로서 동작한다. 그러한 실시예에서는, 위상 천이기가 유효하게 동작하고 반사파들에 부여되는 위상 천이의 양이 변하면, 와이어 메시 케이지의 내부에서 랜덤 또는 의사 랜덤 전자기장이 발생한다.

도 6은 상보 사각 루프 공진기(complementary square loop resonator)에 의해 구현된 단위 셀의 예시적 실시예(600)를 도시하고 있다. 도 4와 도 6은 모두 금속 물질(405, 605)이 유전체, 중합체, 또는 다른 절연 물질과 같은 다른 물질(410, 610)의 상단에 배치되거나 형성되는 유사한 실시예들의 약간 변경된 도면들을 도시하고 있다. 도시된 실시예에서는, 금속의 층이 물질들(410, 610)의 맞은편 측면에도 또한 배치된다. 따라서 물질들(410, 610)은 2개의 금속 층들 사이에 샌드위치 형태로 개재될 수 있다. 도시된 장치의 일 실시예는 도시된 구조가 인쇄 회로 기판(PCB) 기법을 적용함으로써 구현될 수 있게 한다. 도 4에 도시된 바와 같은 금속 십자가는 더욱 상세히 후술할 바와 같은 조정 가능한 집중 소자들(415)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 도 6에 도시된 바와 같이, 사각 루프 갭 상에 집중 소자들(615)이 배치될 수 있다.

본 발명의 장치의 요소들의 일 구조에서는, 집중 소자들(415, 615)로서 버랙터 다이오드들이 사용된다. 버랙터 다이오드의 커패시턴스는 일반적으로 버랙터 다이오드의 단자들에 걸쳐 인가되는 전압의 함수이다. 조정 가능한 위상 천이 벽의 서브 도메인의 반사 위상

는 예컨대 후술할 바와 같이 버랙터 다이오드의 커패시턴스를 변경함으로써 조정될 수 있다.

전술한 바와 같이 랜덤 또는 의사 랜덤 전자기장 분포를 발생시키는 것에 추가하여, 도시된 실시예들은 또한 청구 범위의 주제에 따른 전자파 잔향실의 실시예와 함께 특정의 복잡한 전자기장 분포를 모의하도록 구성 가능한 것일 수도 있다.

위상 천이 벽이 특정 구성 하에서 손실이 많아지면, 위상 천이 벽은 일정 주파수 범위 내의 인입파(incoming wave)를 흡수할 수 있다. 그러나 일부 전자 기기들은 실제로는 전형적으로 단일의 주파수 또는 좁은 세트의 주파수들에서 동작한다. 따라서 파흡수 주파수 범위(wave-absorbing frequency range)는 하나 이상의 구현례들 또는 실시예들에 있어 가변적으로 조정될 수 있다. 따라서 본 발명의 전자파 잔향실의 일 실시예는 잔향실로서의 동작에 추가하여 단일 주파수 시험 또는 무반향실(anechoic chamber)(즉, 전자파들의 반사를 막도록 설계된 방)로서의 측정을 수행하도록 구성될 수 있다. 그것은 하나 이상의 실시예들에 있어 다기능실(multifunctional chamber)의 가능성을 제공한다.

앞에서 제안한 바와 같이, 전자파 잔향실을 포함하는 일 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 예컨대, 전자파 잔향실을 제작하는데 메타 재료 타입 표면(와이어 메시 패러데이 케이지와 같은)이 사용될 수 있다. 또한, 전자파 잔향실의 표면 임피던스를 조정 가능하게 하여 전자파 잔향실의 내부의 전자기장을 제어하기 위해 선형 또는 비선형 집중 소자들(예컨대, 버랙터 다이오드들과 같은 분산 또는 집중 소자들)이 표면 속에 탑재될 수 있다. 랜덤 또는 의사 랜덤 전자기장을 전자파 잔향실에 내재시키기 위해 전기적으로 조작된 인위적 표면 경계 조건들도 또한 사용될 수 있다. 마찬가지로, 제안한 바와 같이, 전자파 잔향실의 내부에서 복잡한 전자기 환경의 전자기장 분포가 모의될 수도 있다. 일정 전기적 조건에서는(예컨대, 버랙터 다이오드들에 역방향 바이어스가 인가된), 유사한 구조 또는 구성이 무반향실로서의 역할을 할 수도 있다.

일례로, 도 5의 전자파 잔향실(500)은 도 3에 도시된 위상 천이 벽(300)이 잔향실에 합체되도록 구성된다. 그러한 벽의 단위 셀은 예컨대 도 4의 단위 셀(400)과 같은 십자형 구조로 형성될 수 있다. 와이어 메시는 도 4와 관련하여 전술한 바와 같은 샌드위치 구조를 형성하는 층들과 함께 버랙터 다이오드들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 버랙터 다이오드들에 전압도 걸리거나 인가될 수 있다.

도 7 및 도 8은 인쇄 회로 기판(715) 상에 버랙터 다이오드들(710)을 갖는 와이어 메시(705)를 포함하는 위상 천이 벽의 일 실시예(700)를 사시도 및 평면도로 각각 도시하고 있다. 본 발명의 특정 실시예에서는, 위상 천이 벽(700)에 부딪히는 전자파가 전류를 유도하여 와이어 메시(705) 내에 흐르게 한다. 그러면 와이어 메시(705), 버랙터 다이오드들(710), 및 인쇄 회로 기판(715)의 하단에 위치한 금속 플레이트를 통한 경로를 돌아서 전하가 흐르게 된다. 버랙터 다이오드들은 일반적으로 그 단자들에 걸쳐 인가되는 전압의 함수일 수 있는 가변 커패시턴스를 가질 수 있다. 물론, 일부 구현례들에서는, 버랙터 다이오드들(710) 이외에 예컨대 후술하는 것과 같은 다른 조정 가능한 집중 소자들이 사용될 수도 있다.

도 9는 병렬 공진 LC 회로(900)를 포함하는 본 발명의 일 요소를 도시하고 있다. 위상 천이 벽의 단위 셀의 크기가 동작 파장보다 충분히 작다면, 그러한 병렬 공진 LC 회로(900)를 사용하여 위상 천이기를 근사할 수 있다. 일정 실시예에서는, 크기 1 ㎝의 단위 셀이 위상 천이기를 근사하려고 한다면, 10 ㎝ 이상의 파장이 그와 함께 적용될 수 있다. 예컨대, 위상 천이 벽이 등가 집중 임피던스 값(equivalent lumped impedance value)을 갖는 위상 천이 벽의 표면에 대해 표면 임피던스 Z가 구현될 수 있다.

반사 위상이 임피던스의 함수일 수 있기 때문에, 즉

(여기서,

이고

)일 수 있기 때문에, 위상 천이 벽에 있는 버랙터 다이오드들의 커패시턴스를 조정함으로써 반사 위상

를 생성할 수 있다. 그 벽들 중의 하나가 사인 곡선 형태로 진동하는 움직임을 모의하고 다른 벽들이 정적으로 멈춰 있는 직사각형 금속 공동은 위상 천이 벽에 의해 생성되는 모의 진동 크기가 동작 파장과 비슷하거나 그 크기 정도이면 전자파 잔향실의 내부에서 대략 균일한 전자기장 분포를 얻을 수 있게 할 수 있다.

본 발명의 하나의 일정 실시예는 모의 진동 벽을 위치가 고정되어 있지만 상이한 순간들에 상이한 반사 위상들을 제공하는 효과적 위상 천이기로서 구현할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 장치는 전자파 잔향실의 내부의 전자파의 반송파 주파수보다 훨씬 낮을 수 있는 위상 천이 벽의 모의 기계 진동 주파수(emulated mechanical oscillation frequency)를 제공하고, 그 결과 몇몇 관찰점들에서 서서히 변하는 전기장의 포락선이 생기게 된다. 그러나 그러한 포락선은 다시 모의 벽 진동이 동작 파장보다 짧지 않다는 것을 가정하면 적어도 부분적으로 상이한 순간들에서의 상이한 반사 위상들로 인해 랜덤한 것으로 볼 수 있다. 진동이 강하면 강할수록 전자기장이 더욱더 무질서하거나 랜덤한 것으로 볼 수 있다. 예컨대, 입사파와 반사파가 모두 고정된 위치들을 갖는다면, 위상 천이 벽에 의해 전자파에 도입되는 긴 진행 경로가 큰 위상 천이를 일으킬 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 장치의 일 실시예는 전자파 잔향실의 크기가 그 동작 파장과 비슷할지라도 조정 가능한 집중 소자들을 적용함으로써 상대적으로 큰 위상 천이를 생성하는 전자파 잔향실을 제공할 수 있다. 따라서 종래의 전자파 잔향실보다 작은 규모를 갖는 전자파 잔향실의 실시예를 만들 수 있다.

도 10은 도 6에 도시된 바와 같은 상보 사각 루프 공진기 단위 셀의 S11 산란 파라미터의 위상 부분에 대한 시뮬레이션된 신호 값들의 차트(1000)를 도시하고 있다. 그 차트(1000)에 도시된 바와 같이, 1.25 ㎓로부터 2 ㎓까지에 이르는 주파수 범위에서 위상 천이 벽의 버랙터 다이오드들의 커패시턴스를 0.6 ㎊로부터 2.6 ㎊까지 조정함으로써 반사 위상이 적어도 대략 -180도부터 180도까지 조정될 수 있다. 도 3 내지 도 8에 따른 설계가 국제 전기 기술 위원회(IEC) 표준에 따른 것과 같이 충분히 균일하다면, 유한 차분 시간 영역(FDTD) 방법이 평가에 사용될 수 있다.

전자파 잔향실에서의 EMC 시험은 독립된 하위 시험(subtest)들을 포함할 수 있다. 하위 시험은 상이한 전자기 환경에서 수행될 수 있다. 종래의 전자파 잔향실에서는, 움직이는 부품들의 위치들을 바꾸거나 조정함으로써, 예컨대 금속 교반기들 또는 패들들을 수 도씩 회전시킴으로써 조건들이 구현될 수 있다. 따라서 하위 테스트에 대해 복수의 관찰점들에서 기록된 전자기장 강도 및 편파와 같은 정보를 포함하는 하나의 측정 샘플이 얻어질 수 있다. 하위 시험들을 수행한 후에, 샘플들에 걸쳐 측정 결과들을 평균하여 통계적 전자기 분석을 적용할 수 있는데, 그러한 통계적 전자기 분석은 시간에 따라 변하는 복잡한 경계 조건들을 갖는 전자기 문제들에 유용할 수 있다.

전자파 잔향실의 성능의 척도 또는 지수로서 균일성이 사용될 수 있다. 전자파 잔향실 내의 8개의 지점들을 선택하여 직사각형 동작 체적 공간(working volume)을 형성하는데, 그러한 체적 공간을 "균일장(uniform field)의 체적 공간"이라 부를 수도 있다. 8개의 꼭짓점들(i = 1, 2, …, 8)을 선택하여 관찰점들로 할 수 있다. 일부의 경우에는, 전자기장이 꼭짓점 관찰점들에 걸쳐 상대적으로 균일한 것으로 보인다면, 그것은 동작 체적 공간에서 발생하는 전자기장이 충분히 균일할 소지가 높다는 것을 암시한다.

교반기 회전 동안, N개의 샘플들은

으로서 표시될 수 있다. 회전 동안 관찰점

에서의 단일 축 전기장 성분(

, 여기서

)에 대한 극값은

이다. 전기장 성분들에 대한 표준 편차는

로서 계산될 수 있고, 여기서

이다.

데시벨 표시법을 사용하여 더욱 편리한 표현인

를 얻을 수 있다. 크기

에도 데시벨 표시법을 적용할 수 있다.

용인될 수 있는 만족할만한 모드 교반의 경우에는, 주파수에 대해 기입된 표준 편차

가 예컨대 IEC 표준에 따르기 위한 허용 수준 미만에 있어야 한다. 환언하면, 전자파 잔향실의 동작 주파수가 80 ㎒ 내지 100 ㎒의 범위에 있으면,

는 4 ㏈ 미만이어야 한다. 동작 주파수가 100 ㎒로부터 400 ㎒까지에 이르면,

는 4 ㏈로부터 3 ㏈까지 선형으로 감소하여야 한다. 동작 주파수가 400 ㎒ 위에 있으면,

는 3 ㏈ 미만이어야 한다. 그러한 파라미터들 이내에서는, 전자파 잔향실 내의 전자기장 분포가 충분히 균일한 것으로 간주될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같은 전자파 잔향실 실시예(500)는 암페어 법칙 공식의 전도 전류(conduction current)와 변위 전류(displacement current)에 집중 전류 밀도(lumped electric current density) 항을 부가함으로써 집중 소자들을 고려한 확장된 FDTD 방법에 의해 시뮬레이션될 수 있다. 예컨대, 일 구현례에서의 x, y, 및 z 축들을 따른 시뮬레이션되는 전자파 잔향실의 치수가 52 ㎝, 60 ㎝, 및 68 ㎝로 이뤄질 수 있다. 28×32×36 FDTD 단위 격자들의 계산 공간을 가정하고, 또한 단위 격자가 2 ㎝의 변 길이를 갖는 입방체(cube)로 이뤄진다고 가정하기로 한다. 제안되는 전자파 잔향실 시뮬레이션은 26×30×34 격자들을 차지할 수 있다. 8개의 관찰점들에 의해 결정되는 직사각형 동작 체적 공간은 16×20×24 격자들을 차지할 수 있다. 전자파 잔향실과 동작 체적 공간은 FDTD 좌표계에서 위치 (14, 16, 18)에 위치하는 일치된 중심을 가질 수 있다. 시뮬레이션의 시작 부분 동안 위치 (5, 5, 5)에서 전기장 성분들

에 델타 펄스 소스(delta pulse source)가 부가될 수 있다.

X 축에 대해 수직인 2개의 잔향실 면들 중의 하나는 위상 천이기 평면으로 대체될 수 있고, 전자파 잔향실이 차폐 구조로 이뤄지기 때문에 나머지 5개의 잔향실 면들에는 전기 도체 경계 조건이 설정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 위상 천이기 평면에 있는 버랙터 다이오드들은 설계 및 조작의 단순화를 위해 유사한 시변 패턴(time-varying pattern)을 따를 수 있다. 그러한 시뮬레이션에서는, 예컨대 수적으로 62개의 하위 시험들을 수행하여 62개의 샘플들을 생성할 수 있다. 특정 하위 시험 동안 버랙터 다이오드에 고정 커패시턴스를 적용할 수 있기는 하지만, 62개의 하위 시험들에서의 커패시턴스들을 서로 다르게 할 수 있다. 따라서 62개의 커패시턴스 값들에 대응하는 62개의 비반복적 샘플들을 얻을 수 있고, 그것은 62개의 상이한 교반기 위치들을 적용할 수 있는 종래의 전자파 잔향실에서의 경우와 유사하다. 본 시뮬레이션의 샘플에서는, 65,536 FDTD 시간 스텝들에 대해 애플리케이션 프로그램을 실행시켜 안정성을 얻을 수 있고, 고속 푸리에 변환을 적용하여 주파수 영역 신호치 정보를 얻을 수 있다.

전자파 잔향실에 위상 천이 벽이 부가되고, 버랙터 다이오드들이 반복(iteration) 동안 주의를 기울여 인가되는 DC 전압을 가지면, 동작 체적 공간 내의 거의 균일한 또는 충분히 균일한 전자기장 분포가 얻어질 수 있다. 전술한 시뮬레이션에서, 62개의 시뮬레이션 샘플들을 얻었다.

도 11은 청구 범위의 주제에 따른 전자파 잔향실의 일 실시예에 대한 각각의 전기장 성분의 표준 편차 대 주파수의 도표(1100)이다. 도 12는 청구 범위의 주제에 따른 전자파 잔향실의 일 실시예에 대한 전기장의 크기의 표준 편차 대 주파수의 도표(1200)이다.

그 도표들(1100, 1200)에 도시된 바와 같이, 케이스들 대부분에서 충분히 균일성이 얻어지고, IEC 표준에 도달하고 있다. 환언하면, 청구 범위의 주제에 따른 전자파 잔향실의 실시예는 상대적으로 큰 대역폭에 대해 만족스럽게 잘 동작한다. 시뮬레이션 결과들은 단순한 패턴을 사용하여 위상 천이 벽의 버랙터 다이오드들을 조정함으로써 충분히 균일한 전자기장 분포가 구현될 수 있다는 것을 제시하고 있다.

일부 상황들에서 바람직할 수 있는 큰 동작 체적 공간을 얻기 위해, 조정 가능한 집중 소자들에 대한 바이어스 전압을 추아 회로(Chua's circuit)의 커패시터 전압으로부터 샘플링할 수 있다. 따라서 다양한 패턴의 버랙터 다이오드들이 전자파 잔향실 내의 더 많은 양의 의사 랜덤성으로 나타날 수 있다. 마찬가지로, 버랙터 다이오드들이 동일한 패턴으로 거동할 필요가 없다. 평면에 있는 상이한 버랙터 다이오드들에 상이한 커패시턴스들을 적용할 수 있다. 일 적용례에서는, 예컨대 전자파 잔향실이 공진 주파수를 낮추는 서브 파장 효과(subwavelength effect)를 가질 수 있기 때문에 요망된다면, 6개의 위상 천이기 평면들을 적용하여 인클로저를 형성할 수도 있다.

도 13은 주소 지정 가능(addressable) 위상 천이 벽 시스템(1300)의 일 실시예를 도시하고 있다. 그러한 주소 지정 가능 위상 천이 벽 시스템(1300)은 위상 천이 표면(1305), 유전체 스페이서(뒷면에 접지)(1310), 주소 지정 가능 네트워크(1315), 및 DC 바이어스에 영향을 미치도록 마이크로 제어기(1325)에 의해 실행될 소프트웨어 또는 프로그래밍 명령어들(1320)을 포함할 수 있다. 주소 지정 가능 위상 천이 벽 시스템(1300)은 전자기장 특성들을 모니터하는 계기(1330)를 또한 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같은 개개의 상보 사각 루프 공진기 단위 셀들을 조작함으로써 위상 천이 표면(1305)의 로컬 위상 특성들을 얻을 수 있다. 그러한 구조를 적용한 실시예는 도 7 및 도 8에 도시된 와이어 메시 구조와 비슷한 성능을 달성한다. 도시된 요소들의 대안적 구조에서는, 개개의 상보 사각 루프 공진기 단위 셀들이 제작되어 사용된다.

도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 주소 지정 가능 위상 천이 벽 시스템(1300)의 상단 층은 상대적으로 큰 조정 범위를 얻을 수 있도록 4개까지의 버랙터 다이오드들을 포함할 수 있는 복수의 사각 루프 개구들을 포함할 수 있다. 입사파가 수평으로 편파되든 수직으로 편파되든 상관없이 구조가 상당히 잘 기능을 할 수 있다. 적절한 버랙터 다이오드의 일례는 Skywork^TM의 SMV 1405 제품을 포함한다. 상단 층에 있는 금속 부분은 예컨대 구리 또는 알루미늄으로 이뤄질 수 있다. 유전체 스페이서(1310)(예컨대, FR-4 PCB Laminate와 같은)는 상단 층의 아래에서 복수의 구멍들을 포함할 수 있고, 그 뒷면에 구리 접지를 포함할 수 있다. FR-4 PCB Laminate는 인쇄 회로 기판에 흔히 사용되는 기본 재료를 말한다. 약자 "FR"은 "난연성(Flame Retardant)"을 가리키고, 타입 "4"는 직물 유리 섬유 보강 에폭시 수지를 가리킨다. 제어 기판에 있는 다른 층은 주소 지정 가능 네트워크 또는 회로(1315)를 포함할 수 있다. 제어 기판에는, 단위 셀의 버랙터 다이오드들에 인가되는 DC 바이어스를 조작하도록 설계될 수 있는 복수의 마이크로 제어기들(1325)이 포함될 수 있다.

도 14는 주소 지정 가능 위상 천이 벽 시스템(1400)의 일 실시예를 측면도로 도시하고 있다. 도 14는 버랙터 다이오드들이 별개로 바이어스될 수 있도록 하단으로부터 상단까지 구멍들이 뚫릴 수 있다는 것을 나타내고 있다.

도 13에 도시된 마이크로 제어기(1325)는 디지털 가변 저항기, 연산 증폭기, 및 증폭기 출력 바이어스를 유도 무선 주파수 전류로부터 분리시킬 수 있는 몇 개의 표면 실장 저항기들을 포함할 수 있다. 소프트웨어(1320)에 따라 신호들이 발생하여 개개의 가변 저항기들에 인가될 수 있다. 가변 저항기의 출력 범위는 전형적으로 SMV 1405 버랙터 다이오드의 커패시턴스 조정 범위의 전체를 액세스할 만큼 넓지 않을 수 있다. 따라서 연산 증폭기를 사용할 수 있고, 연산 증폭기의 출력 신호를 버랙터 다이오드에 인가되는 역방향 바이어스로서 사용할 수 있다.

도 15는 전자파 잔향실(1510) 내의 전자기장을 제어하기 위한 컴퓨터(1505)를 포함하는 실시예(1500)의 블록도이다. 컴퓨터(1505)는 메모리(1515), 제어기(1520), 출력 장치(1525), 및 입력 장치(1530)와 같은 복수의 요소들을 포함할 수 있다. 메모리(1515)는 제어기(1520)에 의해 실행될 수 있는 기계 판독 가능 명령어들을 저장할 수 있다. 제어기(1520)는 전자파 잔향실(1510) 내의 전기장을 제어하는 하나 이상의 제어 신호들을 생성할 수 있다. 입력 장치(1530)는 예컨대 컴퓨터 마우스, 스타일러스 펜, 트랙 볼, 키보드, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 입력을 받을 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 출력 장치(1525)는 제어기(1520)에 의해 생성된 하나 이상의 제어 신호들을 전자파 잔향실(1510)의 위상 천이 표면(1535)에 전송할 수 있다.

위상 천이 표면(1535)은 하나 이사의 제어 신호들에 응하여 조정될 수 있는 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들을 포함할 수 있다. 조정 가능한 집중 소자들은 인클로저 내에서 편파가 랜덤하거나 의사 랜덤하지만 크기가 충분히 균일한 것으로 여겨지는 전자기장을 발생시키도록 조정될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서는, 전자파 잔향실이 하나 이상의 벽들을 갖는 인클로저를 포함할 수 있고, 위상 천이 표면(1535)이 하나 이상의 벽들 중의 적어도 하나 상에 배치될 수 있다.

전자파 잔향실의 일 실시예는 6개의 위상 천이 벽들을 포함할 수 있다. 전자파 잔향실에는 다수의 단위 셀들이 있을 수 있다. 전자파 잔향실의 양호한 동작 상태를 유지하기 위해, 간단하지만 강인한 진단 회로가 마이크로 제어기들에 부가될 수 있다. 조그만 지시등에 의해 동작 상태가 지시될 수 있다. 버랙터 다이오드와 같은 칩 또는 비선형 집중 소자 부분이 고장을 일으키면, 해당 지시등이 점등될 수 있다. 진단 서브 시스템이 동작하지 않는 경우에는, 이따금 검사 계기를 사용하여 집중 소자들을 점검할 수 있다. 본 발명은 그와 같이 설명한 장치를 사용하여 전자 기기의 EMC/EMI 시험을 위한 균일장 전기장 환경을 생성, 유지, 및 조정하는 기능을 수행하고 달성하는 방법을 또한 포함한다. 그러한 방법은 그에 한정되는 것은 아니지만 신호 생성기에 의해 하나 이상의 제어 신호들을 생성하는 생성 단계를 포함한다. 하나 이상의 제어 신호들을 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들에 전송하되, 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들이 하나 이상의 제어 신호들에 응하여 인클로저 내에서 편파가 랜덤하거나 의사 랜덤하지만 크기가 충분히 균일한 것으로 여겨지는 전자기장을 발생시키도록 조정될 수 있는 전송 단계도 또한 제공된다. 본 발명의 방법은 인클로저의 하나 이상의 벽들의 적어도 일부의 표면 임피던스를 바꾸거나 그에 영향을 미치도록 하나 이상의 조정 가능한 소자들을 조정하는 하나 이상의 제어 신호들의 전송을 수행하는 선택적 제2 전송 단계를 또한 포함한다.

전술한 처리 기능들은 컴퓨터 실행 가능 코드의 하나 이상의 모듈들을 사용하는 적절히 구성된 컴퓨터 시스템에 의해 실행되는 일련의 프로그래밍된 스텝들로서 동작할 수 있다. 예컨대, 실행 시에 전술한 기능들을 제어하게끔 설계된 여러 모듈들에 대한 정확한 제어를 제공하기 위해 서로 협력하여 하나의 프로세서를 구성하도록 소프트웨어 모듈들의 세트가 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 전자파 잔향실의 일 실시예는 전자 장비 또는 전자 기기의 EMC/EMI 시험을 위한 랜덤 또는 의사 랜덤 전자기장 환경을 발생시키는데 적용될 수 있다. 청구 범위의 주제에 따른 전자파 잔향실의 일 실시예는 종래의 방안들에 비한 이점들을 가질 수 있다. 예컨대, 크기가 감소할 수 있고, 기계적 구조물들(예컨대, 금속 패들들 또는 금속 팬들과 같은 교반기들)이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 일 실시예는 조정 가능한 전자기 표면을 사용하여 특정 영역에서 내부 전자기장을 발생시킬 수 있다. 조정 가능한 표면은 선형 또는 비선형 전자 소자들(예컨대, 분산 소자들 및 집중 소자들)을 사용하여 생성될 수 있다.

설명한 방법 및 장치의 하나 이상의 구현례들에 따르면, 메타 물질 타입의 조정 가능한 위상 천이 벽이 조정 전압을 해당 조정 가능한 집중 소자들(예컨대, 버랙터 다이오드들과 같은)에 인가하는 조정 단계에 관여하여 벽 상의 서브 도메인의 표면 임피던스를 생성할 수 있다. 따라서 서브 도메인은 상대적으로 큰 대역폭 내에서 -180°내지 +180°의 범위의 위상 조정을 갖는 반사 전자파를 발생시킨다. 전자파 잔향실의 일 실시예는 예컨대 시간에 따라 변하는 상대적으로 복잡한 임피던스 경계 조건을 전자기장에 제공하여 실제 다중 경로 환경을 모의하는 랜덤 또는 의사 랜덤 전자기장 분포를 이끌어 낼 수 있다.

본원에서 설명하는 방법들은 적어도 부분적으로 원하는 적용들에 의존하여 특정 특징들 또는 예들에 따라 다양한 방안들에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 방법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그들의 임의의 조합들로 구현될 수 있다. 그러나 청구 범위의 주제가 소프트웨어 그 자체를 커버할 것을 의도하는 것은 아니다. 하드웨어 구현에서는, 예컨대 본원에서 설명한 기능들 또는 그들의 임의의 조합들과 같은 기능들을 수행하도록 구성된 하나 이상의 애플리케이션 특정 집적 회로들(ASICs), 디지털 신호 프로세서들(DSPs), 디지털 신호 처리 디바이스들(DSPDs), 프로그래밍 가능 논리 디바이스들(PLSs), 필드 프로그래밍 가능 케이트 어레이들(FPGAs), 프로세서들, 제어기들, 마이크로 제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 또는 다른 디바이스 유닛들 내에서 처리 유닛이 구현될 수 있다.

마찬가지로, 일부 실시예들에서는, 본원에서 설명한 기능들 또는 그들의 임의의 조합들을 수행하는 모듈들(예컨대, 절차들, 기능들 등)로 방법들이 구현될 수 있다. 예컨대, 명령어들을 유형으로 구현하는 임의의 기계 판독 가능 매체가 사용될 수 있다. 일 실시예에서는, 예컨대 소프트웨어 또는 코드가 메모리에 저장되어 있다가 처리 유닛에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 처리 유닛 내에서 또는 처리 유닛 외부에서 실행될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "메모리"라는 용어는 임의의 타입의 장기 메모리, 단기 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 기타의 메모리들을 말하는 것으로, 어떤 특정 타입의 메모리, 메모리들의 수, 또는 메모리를 생성하는데 사용되는 어떤 타입의 매체들에 한정되는 것이 아니다.

마찬가지로, 저장 매체는 제조 제품의 형태를 취할 수 있다. 저장 매체들은 임의의 입수 가능한 매체들을 포함할 수 있고, 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 장치 등에 의해 액세스될 수 있다. 일례로, 그에 한정되는 것은 아니지만, 컴퓨터 판독 가능 또는 기계 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 장치들, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치들, 또는 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 또는 컴퓨팅 장치에 의해 액세스될 수 있는 명령어들 또는 신호 샘플 값들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 담거나 저장하는데 사용될 수 있는 임의의 다른 매체들을 포함할 수 있다.

현재 예시적인 특징들이라고 여겨지는 것들을 도시하고 설명하였지만, 당업자라면 청구 범위의 주제를 벗어남이 없이 다양한 다른 수정들이 이뤄지거나 균등물들이 치환될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 아울러, 본원에서 설명한 개념들로부터 벗어남이 없이 특정 상황을 청구 범위의 주제의 사상에 맞춰 개조하는 많은 수정들이 이뤄질 수도 있다. 따라서 의도하는 바는 청구 범위의 주제가 개시된 특정 예들에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허 청구 범위 또는 그 균등물들의 범위 내에 속하는 모든 양태들도 또한 포함할 수 있다는 것이다.

Claims

인클로저(enclosure)를 형성하도록 구성된 하나 이상의 벽들;
하나 이상의 제어 신호들을 생성하는 제어기; 및
하나 이상의 제어 신호들에 응하여 인클로저 내에서 편파가 랜덤하거나 의사 랜덤하지만 크기가 충분히 균일한 것으로 여겨지는 전자기장을 발생시키도록 조정될 수 있는 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들(lumped elements)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 벽들 중의 적어도 하나는 조정 가능한 위상 천이 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 벽들 중의 적어도 하나는 전도성 메시 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들은 하나 이상의 벽들의 적어도 일부의 표면 임피던스를 바꾸거나 그에 영향을 미치도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들은 적어도 하나의 버랙터 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 벽들은 각각의 표면 임피던스를 갖는 다수의 서브 도메인들로 분할되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 벽들은 셀 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7 항에 있어서, 셀 구조는 셀 구조의 마주한 측면들 상에 배치된 금속 층을 구비하는 십자형 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7 항에 있어서, 셀 구조는 상보 사각 루프 공진기(complementary square loop resonator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 인클로저는 패러데이 케이지(Faraday cage)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들은 LC 공진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들은 인클로저 내의 전자기장을 충분히 랜덤화하도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들은 인클로저 내의 복잡한 전자기장 환경의 전자기장 분포를 모의하도록 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
하나 이상의 제어 신호들을 생성하는 단계; 및
하나 이상의 제어 신호들에 응하여 인클로저 내에서 편파가 랜덤하거나 의사 랜덤하지만 크기가 충분히 균일한 것으로 여겨지는 전자기장을 발생시키도록 조정될 수 있는 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들에 하나 이상의 제어 신호들을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 인클로저의 하나 이상의 벽들의 적어도 일부의 표면 임피던스를 바꾸거나 그에 영향을 미치도록 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들을 조정하는 하나 이상의 제어 신호들을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 항에 있어서, 하나 이상의 벽들 중의 적어도 하나는 조정 가능한 위상 천이 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 인클로저는 패러데이 케이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
하나 이상의 제어 신호들을 발생시키고;
하나 이상의 제어 신호들에 응하여 인클로저 내에서 편파가 랜덤하거나 의사 랜덤하지만 크기가 충분히 균일한 것으로 여겨지는 전자기장을 발생시키도록 조정될 수 있는 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들에 하나 이상의 제어 신호들을 전송하는 것을 일으키도록 특수 목적 장치에 의해 실행될 수 있는 기계 판독 가능 명령어들을 포함한 저장 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
제 18 항에 있어서, 기계 판독 가능 명령어들은 인클로저의 하나 이상의 벽들의 적어도 일부의 표면 임피던스를 바꾸거나 그에 영향을 미치도록 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들을 조정하는 하나 이상의 제어 신호들을 전송하는 것을 일으키도록 특수 목적 장치에 의해 더 실행될 수 있는 것을 특징으로 하는 제품.
제 19 항에 있어서, 하나 이상의 벽들 중의 적어도 하나는 조정 가능한 위상 천이 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
하나 이상의 제어 신호들을 발생시키는데 전자 장치와의 특정 연결을 사용하는 컴퓨터 구현 방법으로서,
하나 이상의 제어 신호들을 하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들에 전송하는 단계;
하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들이 하나 이상의 제어 신호들을 수신하고, 하나 이상의 제어 신호들에 응하여 자신의 임피던스들을 변경하는 단계; 및
하나 이상의 조정 가능한 집중 소자들의 임피던스를 기반으로 하여 인클로저 내에서 편파가 랜덤하거나 의사 랜덤하지만 크기가 충분히 균일한 것으로 여겨지는 전자기장을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 구현 방법.