KR20170098074A - 광대역 메타물질 흡수체 - Google Patents

광대역 메타물질 흡수체 Download PDF

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최재호
임성준
유민영
윤영중
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명에 따른 메타물질 흡수체는, 전파가 입사되는 제1 기판의 상면에 전파의 입사 방향에서 볼 때 대칭인 육각 형상의 제1단위셀이 복수개 배열된 제1 도체 패턴을 포함하는 제1 기판층; 상기 제1 기판층의 하부에 제공되는 제2 기판에 상기 제1 도체 패턴에 대응되는 형상으로 대칭인 육각 형상의 제2단위셀이 복수개 배열된 제2 도체 패턴을 포함하는 제2 기판층; 및 상기 제1 기판층과 제2기판층 사이에 형성된 공기층을 포함하고, 초 광대역의 주파수 대역에서 동작하는 메타물질 흡수체를 제공할 수 있다.

Description

광대역 메타물질 흡수체 {A ULTRA-WIDEBAND METAMATERIAL ABSORBER}
본 발명은 전자파 메타물질 흡수체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도체 패턴층으로 구성되어 전파의 편파의 변화에 영향을 덜 받는 광대역 메타물질 흡수체에 관한 것이다.
전자파 흡수체는 표면에 입사되는 전자파를 흡수하여 열로 소모함으로써 반사되거나 투과되는 전자파를 크게 감소시키는 장치로 전자파 차단 등의 용도로 사용되고 있다.
기존의 흡수체는 주로 페라이트 물질과 같은 혼합 물질에 기반하였으나, 이러한 흡수체는 부피가 크고, 무거우며, 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 최근에는 메타물질을 이용한 전자파 흡수체가 활발히 연구되고 있는 추세이다. 메타물질은 자연적으로 존재할 수 없는 전자기적 특정을 인공적으로 구현하는 것으로, 메타물질 흡수체는 메타물질을 이용하여 전자파 흡수체를 구현한 것이다.
하지만, 이러한 메타물질 흡수체는 패턴과 구조의 결합으로 만들어지기 때문에 각각의 공진주파수를 동시에 조절하기가 쉽지 않으며 흡수체로 동작하는 주파수 대역이 협소하다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 협대역의 주파수 대역을 갖는 기존의 흡수체의 성능을 개선하고자 6각형 모양의 단위셀로 이루어진 도체 패턴층과 저항, 커패시터로 이루어진 도체 패턴층과의 결합을 통해 초 광대역의 주파수 대역에서 동작하는 메타물질 흡수체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 과제는 다층구조로 이루어진 구조로 인하여 편파에 둔감한 메타물질 흡수체를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메타물질 흡수체는, 전파가 입사되는 제1 기판의 상면에 전파의 입사 방향에서 볼 때 대칭인 육각 형상의 제1단위셀이 복수개 배열된 제1 도체 패턴을 포함하는 제1 기판층; 상기 제1 기판층의 하부에 제공되는 제2 기판에 상기 제1 도체 패턴에 대응되는 형상으로 대칭인 육각 형상의 제2단위셀이 복수개 배열된 제2 도체 패턴을 포함하는 제2 기판층; 및 상기 제1 기판층과 제2기판층 사이에 형성된 공기층을 포함하고, 초 광대역의 주파수 대역에서 동작하는 메타물질 흡수체를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 도체 패턴에 대역폭을 증가시키기 위해 저항과 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 도체 패턴과 제2 도체 패턴에 흡수율을 증가시키기 위해 형성된 육각 형태의 인터디지털 커패시터 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 도체 패턴 및 상기 제2 도체 패턴은 전파의 편파 변화에 따른 특성변화에 영향이 없도록 일정한 각도로 각각 대칭 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 도체 패턴은, 상기 제1단위셀의 중심에서 일정한 각도를 가지고 방사형으로 배치되고, 일정한 길이와 너비를 갖는 복수의 금속패턴인 제1형성부; 상기 제1형성부와 연결되고, 2개의 이격된 도체 패턴을 포함하는 제2형성부; 및 상기 제2형성부와 연결되고, 일정한 길이와 너비를 갖으며, 끝이 뾰족하도록 형성된 제3형성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 도체 패턴은, 상기 제2단위셀의 중심에서 일정한 각도를 가지고 방사형으로 배치되는 복수의 금속패턴인 제1도체부; 상기 제1도체부의 일변의 단부에서 상기 제1도체부와 상기 일정한 각도를 가지고 제1길이로 형성되는 제2도체부; 및 상기 제1도체부의 상기 일변의 일 지점에서 상기 제1도체부와 상기 일정한 각도를 가지고 제2길이로 형성되는 제3도체부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2도체부 및 상기 제3도체부는 평행하도록 형성되고, 상기 제2 도체 패턴은, 상기 제1도체부의 타변의 일 지점에서 상기 제1도체부와 상기 일정한 각도를 가지고 제3길이로 형성되는 제4도체부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 6각형 모양의 단위셀 도체 패턴층과 저항과 커패시터로 이루어진 도체 패턴층과의 결합을 통해 초 광대역의 주파수 대역에서 동작하는 메타물질 흡수체를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 모든 축에 대해 대칭적인 구조인 단위셀을 구현함으로써, 전파의 편파 변화에 둔감한 메타물질 흡수체를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 메타물질 흡수체의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단위셀을 포함하는 메타물질 흡수체의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 기판층의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2 기판층의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 와셔와 볼트에 의해 지지되는 제1기판층 및 제2기판층을 포함하는 메타물질 흡수체를 도시한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메타물질 흡수체의 반사계수를 EM시뮬레이션과 측정 실험 결과로 나타내는 그래프이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
이하, 본 발명과 관련된 전자기기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명은 격자 구조의 도체를 포함하는 메타물질 흡수체를 제안한다.
이하, 본 발명에 따른 격자 구조의 도체를 포함하는 메타물질 흡수체를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 메타물질 흡수체(1)에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 메타물질 흡수체(1)의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 메타물질 흡수체(1)는 하나 또는 복수의 단위셀(10)로 제공될 수 있다. 메타물질 흡수체(1)가 하나의 단위셀(10)로 제공되는 경우, 상기 메타물질 흡수체(1)는 판 형상의 단일 단위셀(10)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 메타물질 흡수체(1)가 복수의 단위셀(10)로 제공되는 경우, 상기 메타물질 흡수체(1)는 상기 복수의 단위셀(1)의 배열로 제공될 수 있다.
예시로 설명된 상기 메타물질 흡수체(1)는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 사용자의 선택에 의해서 보다 많거나 적은 단위셀의 배열을 갖는 상기 메타물질 흡수체(1)가 제공될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단위셀(10) 및 상기 단위셀(10)을 포함하는 메타물질 흡수체에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단위셀(10)을 포함하는 메타물질 흡수체(1)의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 메타물질 흡수체(1)는 제1 기판층(100) 및 제2 기판층(200)을 포함한다. 한편, 상기 제1 기판층(100) 및 제2 기판층(200)은 상기 단위셀(10)을 포함한다.
상기 제1 기판층(100) 및 제2 기판층(200)은 전파가 입사되는 방향으로부터 제1 기판층(100) 및 제2 기판층(200)의 순으로 적층될 수 있다. 제1 기판층(100) 및 제2 기판층(200) 의 적층 순서는 상술한 실시예에 따른 예시적인 순서이며, 사용자의 선택에 따라서 그 적층 순서에 한정되지 않고 제공할 수 있다.
전파가 입사되는 상면에 상기 제1 기판층(100)이 제공되고, 상기 제2 기판층(200)은 도체 패턴으로 구현되는 6각형 모양의 단위셀 구조를 포함하여 공진주파수를 결정할 수 있다.
상기 제1 기판층(100)은 제1 기판(101) 및 제1 도체 패턴(110)을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판층(100)은 단위셀(1)의 상면을 제공할 수 있다. 여기서, 상면은 전파가 입사되는 면을 말하며, 상기 제1 기판층(100)은 단위셀(1)에 전파가 입사되는 상면을 제공할 수 있다.
상기 제1 기판(101)은 제1 기판층(100)의 베이스를 구성하고, 유전체(dielectric)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 기판(101)은 제1 도체 패턴(110)이 형성되는 베이스를 제공할 수 있다.
즉, 상기 제1 기판층(100)은 전파가 입사되는 제1 기판(101)의 상면에 전파의 입사 방향에서 볼 때 대칭인 육각 형상의 제1단위셀이 복수개 배열된 제1 도체 패턴(110)을 포함한다.
상기 제2 기판층(200)은 제2 기판(201) 및 제2 도체 패턴(210)을 포함할 수 있다.
상기 제2 기판층(200)은 제2 기판(201)상에 제공되는 제2 도체 패턴(210)을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판층(200)에 포함된 6각형 모양의 단위셀 구조는 메타물질 흡수체의 공진 주파수를 결정하여 단위셀(10)에 입사되는 전자기적 신호의 공진을 유도할 수 있다.
즉, 상기 제2 기판층(200)은 상기 제1 기판층(100)의 하부에 제공되는 제2 기판(201)에 상기 제1 도체 패턴(110)에 대응되는 형상으로 대칭인 육각 형상의 제2단위셀이 복수개 배열된 제2 도체 패턴(210)을 포함한다.
한편, 상기 제1 기판층(100)과 상기 제2기판층(200) 사이에 공기층이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 기판층(100)의 상면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 기판층(100)은 제1 기판(101) 및 제1 도체 패턴(110)을 포함할 수 있다. 제1 기판(100)은 제1 도체 패턴(110)이 형성되는 베이스를 제공하고, 제1 도체 패턴(110)과 제2 도체 패턴(210)이 이격되도록 할 수 있다. 또한, 제1 도체 패턴(110)은 단위셀(10)로 입사되는 전자기적 신호를 입력받을 수 있다.
제1 기판(101)은 유전율을 갖는 유전체 기판으로 제공될 수 있다. 제1 기판(101)의 유전체는 폴리에스테르(Polyester), 에폭시(Epoxy), 실리콘(Silicone), 테플론(Teflon) 등일 수 있으며, 제1 기판(101)은 일반적으로 FR4 기판으로 제공될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 제1 기판(101)은 사용자의 선택에 따라서 유전율을 갖는 다양한 종류의 유전체 기판으로 제공될 수 있으며, FR4 기판뿐만 아니라 다양한 형태의 기판으로 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 도체 패턴(110)은 제1 기판(101) 상에 제공될 수 있으며, 일반적으로 제1기판(101)의 상면(101a)에 제공될 수 있다.
상기 제1 도체 패턴(110)은 제2 도체패턴(210)과 같은 6각형 모양의 단위셀 구조로 설계되었으며 3개의 도체 스트랩을 포함할 수 있다. 각 스트랩의 양 끝에는 2개의 칩 저항과 갭 커패시터를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 도체 패턴(110)에 대역폭을 증가시키기 위해 저항과 커패시터를 포함할 수 있다. 이러한 갭이나 정합과 같은 불연속성은 유전물질이나 전도체로부터 에너지의 방사를 유발할 수 있다. 상기 제1 도체 패턴(110)은 눈 꽃 형상을 포함하여 전파의 입사방향에서 볼 때 대칭인 형상으로 제공될 수 있다.
즉, 상기 제1 도체 패턴(110)은 제1 내지 제3형성부(111 내지 113)를 포함한다. 상기 제1형성부(111)는 단위셀(10)의 중심에서 일정한 각도를 가지고 방사형으로 배치되고, 일정한 길이와 너비를 갖는 복수의 금속패턴에 해당한다. 한편, 상기 제1형성부(111)는 상기 단위셀(110)의 중심에서 일정 거리(o)인 제1거리에서 이격되고, 상기 이격된 영역(q)에는 전술한 바와 같이 칩 저항 또는 갭 커패시터가 구비될 수 있다.
상기 제2형성부(112)는 상기 이격된 영역(q)의 단부로부터 일정 거리(p)인 제2거리에서 상기 제1형성부(111)와 연결된다. 한편, 상기 제2형성부(112)는 일정한 너비(k)와 길이 및 이격거리(m)를 갖는 2개의 이격된 도체 패턴을 포함한다. 또한, 상기 제1 및 제3형성부(111 및 113)와 상이하게, 상기 제2형성부(112)는 너비가 길이보다 큰 값을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 제3형성부(113)는 상기 제2형성부(112)와 연결되고, 일정한 길이(r)와 너비를 갖는 도체 패턴이다. 한편, 상기 제3형성부(113)는 끝이 뾰족하도록 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 도체 패턴(110)은 전파의 입사방향에서 볼 때 대칭인 형상으로 제공될 수 있다.
상기 제1 도체 패턴(110)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 도전성 물질은 일반적으로 금, 알루미늄, 구리 등일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2 기판층(200)의 상면도이다.
도 3을 참조하면, 제2 기판층(200)은 제2 기판(201) 및 제2 도체 패턴(210)을 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(201)은 유전율을 갖는 유전체 기판으로 제공될 수 있다. 제2 기판(101)의 유전체는 폴리에스테르(Polyester), 에폭시(Epoxy), 실리콘(Silicone), 테플론(Teflon) 등일 수 있으며, 제2 기판(201)은 일반적으로 FR4 기판으로 제공될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 제2 기판(201)은 사용자의 선택에 따라서 유전율을 갖는 다양한 종류의 유전체 기판으로 제공될 수 있으며, FR4 기판뿐만 아니라 다양한 형태의 기판으로 제공될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 도체 패턴(210)은 제2 기판(201)의 상면에 제공될 수 있다.
상기 제2 도체 패턴(210)은 6각형 모양의 인터디지털 구조의 전자적인 LC(ELC)공진기를 포함할 수 있다. 상기 제2 도체패턴(210)의 인터디지털 구조는 각기 다른 방향으로 배치된 3개의 도체 스트랩에 인터디지털 형태의 스텁을 포함할 수 있다. 상기제2 도체 패턴(210)은 인터디지털 구조를 채택하여 커플링 로스를 증가시킬 수 있다. 또한, 3개의 도선을 사용하였고 대칭적인 구조이기 때문에 전파의 편파의 변화에 매우 둔감한 특성을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 도체 패턴(110) 및 상기 제2 도체 패턴(210)은 전파의 편파 변화에 따른 특성변화에 영향이 없도록 일정한 각도로 각각 대칭 구조로 형성될 수 있다.
한편, 상기 인터디지털 커패시터 구조는 상기 제1도체 패턴(110)에 사용될 수 있음은 물론이다.
즉, 상기 제2도체 패턴(210)은 제1도체부 내지 제4도체부(211 내지 214)를 포함할 수 있다. 한편, 상기 제1도체부 내지 제4도체부(211 내지 214)의 폭은 서로 다른 값을 갖거나 또는 일정한 임피던스를 갖도록 동일한 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도체부 내지 제4도체부(211 내지 214)의 폭은 동일한 값인 b일 수 있다. 한편, 상기 제2도체 패턴(210)는 정육각형 형상으로 구현될 수 있고, 상기 정육각형 형상으로 인하여 길이와 너비는 동일한 값인 d일 수 있다.
상기 제1도체부(211)는 단위셀의 중심에서 일정한 각도를 가지고 방사형으로 배치되는 복수의 금속패턴에 해당한다. 여기서, 상기 일정한 각도는 360도를 상기 복수의 금속패턴의 개수를 나눈 값일 수 있다. 즉, 상기 제1도체부(211)는 단위셀 내에 6개가 배치되므로 상기 일정한 각도는 60도일 수 있다.
상기 제2도체부(212)는 상기 제1도체부(211)의 일변의 단부에서 상기 제1도체부(211)와 상기 일정한 각도를 가지고 일정한 길이인 제1길이로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2도체부(212)는 인접한 제2도체 패턴의 제1도체부와 일정한 간격(e)를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 제3도체부(213)는 상기 제1도체부(211)의 상기 일변의 일 지점에서 상기 제1도체부(211)와 상기 일정한 각도를 가지고 일정한 길이인 제2길이로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제3도체부(213)는 상기 제2도체 패턴(210)의 중심으로부터 일정한 거리(e)에서 일정한 너비(b)로 형성되고, 상기 제2도체부(212)와 평행할 수 있다. 또한, 상기 제3도체부(213)는 인접한 제2도체 패턴의 제1도체부와 일정한 간격(f)으로 이격될 수 있다.
상기 제4도체부(214)는 상기 제1도체부(211)의 타변의 일 지점에서 상기 제1도체부(211)와 상기 일정한 각도를 가지고 일정한 길이인 제3길이로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제4도체부(214)는 상기 제2 및 제3도체부(212, 213)와 120도의 각도로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제4도체부(214)는 인접한 제2도체 패턴의 제2도체부 및 제3도체부와 평행하고, 각각 제1간격(g) 및 제2간격(h)을 가질 수 있다.
상기 제2 도체 패턴(210)은 도전성 물질로 제공될 수 있다. 일반적으로 도전성 물질은 금, 알루미늄 및 구리 등일 수 있다.
상기 제 2 기판층(200)의 하면에는 도전성 물질로 제공된 그라운드(GND)층이 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 와셔와 볼트에 의해 지지되는 제1기판층(100) 및 제2기판층(200)을 포함하는 메타물질 흡수체를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 플라스틱 와셔와 볼트(300)는 상기 제1 기판층(100)과 상기 제2 기판층(200)의 정렬이 움직이지 않도록 고정시키는 역할을 할 수 있다. 그리고 상기 제1 기판층(100)과 상기 제2기판층(200)의 사이의 거리를 조절 가능하게 할 수 있다. 따라서 상기 제1 기판층(100), 상기 제2 기판층(200) 사이의 이격에 의해 형성되는 공기층(300)이 구비되고, 상기 공기층(300)에 임피던스 정합을 가능하게 할 수 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 메타물질 흡수체(1)의 동작에 대하여 설명한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메타물질 흡수체의 반사계수를 EM시뮬레이션과 측정 실험 결과로 나타내는 그래프이다.
도 6의 실험은 상기 메타물질 흡수체(1)를 1개의 X-band standard gain horn 안테나와 HP 8722D Network analyzer를 이용하여 반사계수를 측정한 실험으로, 본 발명에 따른 흡수체(1)의 초 광대역 주파수대역을 측정한 실험이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 흡수체(1)는 6.79GHz ~ 14.96GHz의 10-dB 주파수 대역을 가질 수 있다.
도 7의 실험은 1개의 X-band standard gain horn 안테나와 HP 8722D Network analyzer를 이용하여 상기 메타물질 흡수체(1)의 흡수율을 측정한 실험으로, 본 발명에 따른 흡수체(1)의 주파수 변화에 따른 성능을 측정한 실험이다. 도 7을 참조하면, 메타물질 흡수체(1)는 10-dB 주파수 대역인 6.79GHz ~ 14.96GHz에서 81.7%의 흡수율을 가질 수 있다.
도 8의 실험은 1개의 X-band standard gain horn 안테나와 상기 메타물질 흡수체(1)가 이루는 각도를 달리하여 HP 8722D Network analyzer를 이용하여 흡수율을 측정한 실험으로, 본 발명에 따른 흡수체(1)의 입사각에 따른 성능을 측정한 실험이다. 도 8을 참조하면, 메타물질 흡수체(1)는 입사각이 변함에도 X-band 대역에서 90%이상의 높은 흡수율을 가질 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 입사각이 0도, 15도, 30도, 45도, 60도, 75도 및 90도로 변함에도 X-band 에서 반사계수가 90% 이상의 값을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 메타물질 흡수체(1)는 입사각의 변화(전파의 편파의 변화)에도 불구하고 전파의 편파 변화에 둔감하다.
전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 6각형 모양의 단위셀 도체 패턴층과 저항과 커패시터로 이루어진 도체 패턴층과의 결합을 통해 초 광대역의 주파수 대역에서 동작하는 메타물질 흡수체를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 모든 축에 대해 대칭적인 구조인 단위셀을 구현함으로써, 전파의 편파 변화에 둔감한 메타물질 흡수체를 제공하는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다. 또한, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지는 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.
1: 메타물질 흡수체 10: 단위셀
100: 제1기판층 101: 제1기판
110: 제1도체 패턴 111: 제1형성부
112: 제2형성부 113: 제3형성부
200: 제2기판층 201: 제2기판
210: 제2도체 패턴 211: 제1도체부
212: 제2도체부 213: 제3도체부
214: 제4도체부
300: 공기층

Claims (7)

  1. 전파가 입사되는 제1 기판의 상면에 전파의 입사 방향에서 볼 때 대칭인 육각 형상의 제1단위셀이 복수개 배열된 제1 도체 패턴을 포함하는 제1 기판층;
    상기 제1 기판층의 하부에 제공되는 제2 기판에 상기 제1 도체 패턴에 대응되는 형상으로 대칭인 육각 형상의 제2단위셀이 복수개 배열된 제2 도체 패턴을 포함하는 제2 기판층; 및
    상기 제1 기판층과 제2기판층 사이에 형성된 공기층을 포함하는, 메타물질 흡수체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도체 패턴에 대역폭을 증가시키기 위해 저항과 커패시터를 포함하는, 메타물질 흡수체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도체 패턴과 제2 도체 패턴에 흡수율을 증가시키기 위해 형성된 육각 형태의 인터디지털 커패시터 구조를 포함하는, 메타물질 흡수체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도체 패턴 및 상기 제2 도체 패턴은 전파의 편파 변화에 따른 특성변화에 영향이 없도록 일정한 각도로 각각 대칭 구조로 형성되는, 메타물질 흡수체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 도체 패턴은,
    상기 제1단위셀의 중심에서 일정한 각도를 가지고 방사형으로 배치되고, 일정한 길이와 너비를 갖는 복수의 금속패턴인 제1형성부;
    상기 제1형성부와 연결되고, 2개의 이격된 도체 패턴을 포함하는 제2형성부; 및
    상기 제2형성부와 연결되고, 상기 일정한 길이와 너비를 갖으며, 끝이 뾰족하도록 형성된 제3형성부를 포함하는, 메타물질 흡수체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 도체 패턴은,
    상기 제2단위셀의 중심에서 일정한 각도를 가지고 방사형으로 배치되는 복수의 금속패턴인 제1도체부;
    상기 제1도체부의 일변의 단부에서 상기 제1도체부와 상기 일정한 각도를 가지고 제1길이로 형성되는 제2도체부; 및
    상기 제1도체부의 상기 일변의 일 지점에서 상기 제1도체부와 상기 일정한 각도를 가지고 제2길이로 형성되는 제3도체부를 포함하는, 메타물질 흡수체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2도체부 및 상기 제3도체부는 평행하도록 형성되고,
    상기 제2 도체 패턴은,
    상기 제1도체부의 타변의 일 지점에서 상기 제1도체부와 상기 일정한 각도를 가지고 제3길이로 형성되는 제4도체부를 더 포함하는, 메타물질 흡수체.
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