KR20090116348A - Transmission type polarization converter and polarization generation apparatus - Google Patents
Transmission type polarization converter and polarization generation apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090116348A KR20090116348A KR1020080042230A KR20080042230A KR20090116348A KR 20090116348 A KR20090116348 A KR 20090116348A KR 1020080042230 A KR1020080042230 A KR 1020080042230A KR 20080042230 A KR20080042230 A KR 20080042230A KR 20090116348 A KR20090116348 A KR 20090116348A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polarization
- shape
- conductive layer
- antenna
- cells
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters
- H01Q15/242—Polarisation converters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
- H01Q13/025—Multimode horn antennas; Horns using higher mode of propagation
- H01Q13/0258—Orthomode horns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 투과형 편파 변환기 및 편파 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수 선택적 평면(Frequency Selective Surface)를 이용한 투과형 편파 변환기 및 편파 발생 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a transmissive polarization converter and a polarization generating device, and more particularly, to a transmissive polarization converter and a polarization generating device using a frequency selective plane.
편파(Polarization, Polarized wave)란, 전자기파의 시간에 따른 전계의 진동방향 또는 전자기파가 전계의 진동 방향으로 치우친 파를 말한다. 전계의 진동 방향이 선형인 파를 선형 편파(Linear Polarization)라고 하며, 전계가 진동하고 있는 면을 편파면이라고 한다. 편파면이 다른 두 선형 편파를 합성하면 일반적으로 타원 편파(Elliptical polarization)가 된다. 특히 위상이 π/2 다르고 진폭이 같으며 편파면이 서로 직각인 두 선형 편파가 합성될 때 원형 편파(Circular Polarization)가 된다. 편파는 이동 통신, 위성 통신, RFID 등을 포함하여 전파가 이용되는 각종 분야에서 사용되고 있으며, 선형 편파를 원형 편파 또는 타원 편파로 변환하거나 그 역의 변환을 하는 장치, 그리고 원하는 특정 형태의 편파를 발생시키기 위한 수단이 요구된다. 그러나 종래의 편파 변환 장치 혹은 편파 발생 장치 는 소형화하기 어렵고 원하는 편파를 원하는 형태로 효과적으로 변환하거나 생성하기 어려운 점이 있었다.Polarization (Polarization wave) refers to the wave direction of the electric field or the electromagnetic wave biased in the vibration direction of the electric field over time of the electromagnetic wave. A wave in which the electric field is linearly oscillated is called linear polarization, and a plane in which the electric field vibrates is called a polarization plane. Combining two linearly polarized waves with different polarization planes generally results in elliptical polarization. Particularly, when two linear polarizations having different phases of π / 2, the same amplitude, and the polarization planes perpendicular to each other are synthesized, circular polarization becomes circular polarization. Polarization is used in various fields in which radio waves are used, including mobile communication, satellite communication, RFID, etc., and a device for converting linear polarization into circular or elliptic polarization or vice versa, and generating a specific type of polarization desired. Means are required for making it. However, conventional polarization converters or polarization generators are difficult to miniaturize and have difficulty in effectively converting or generating desired polarizations into desired shapes.
한편, 메타 물질이란 자연계에 일반적으로 존재하지 않는 현상을 나타내는 물질로, 기존 기술들의 물리적 한계를 극복할 수 있는 핵심 기술로서 근래에 주목받고 있다. 주파수 선택적 평면(Frequency Selective Surface)은 이러한 메타 물질의 대표적인 예로, 등방성을 가지는 특정 모양의 격자 셀들을 주기적으로 배열함에 따라 주파수 선택적인 투과 특성을 가진다. 이러한 주파수 선택적 평면은 공간 상에 설치하여 대역 통과 혹은 대역 차단과 같은 공간 필터의 역할을 수행한다. On the other hand, meta-material is a material that exhibits a phenomenon that does not generally exist in the natural world, has been attracting attention as a core technology that can overcome the physical limitations of existing technologies. Frequency Selective Surface (Frequency Selective Surface) is a representative example of such a meta-material, and has a frequency-selective transmission characteristic by periodically arranging grating cells of a specific shape having isotropy. These frequency selective planes are installed in space to serve as spatial filters such as band pass or band cut.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주파수 선택적 평면을 이용하여 소형화, 경량화를 꾀하고 원하는 형태의 편파를 효과적으로 변환시키거나 발생시킬 수 있는 편파 변환기 및 편파 발생 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a polarization converter and a polarization generator capable of miniaturizing and reducing weight by using a frequency selective plane and effectively converting or generating a desired type of polarization.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 투과형 편파 변환기는, 도전성 재료로 이루어지며, 소정의 주파수 영역에서 전자파 투과형을 가지는 동일한 형태의 격자 셀들이 배열되고, 상기 격자셀들 각각은 이방성을 갖는 도형의 형태를 띠는 도전층; 및 상기 도전층 일면에 형성되는 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above technical problem, the transmissive polarization converter according to the present invention is made of a conductive material, and the lattice cells of the same shape having an electromagnetic wave transmissive shape are arranged in a predetermined frequency region, and each of the lattice cells has anisotropy. A conductive layer in the form of; And a dielectric layer formed on one surface of the conductive layer.
상기 격자 셀들 각각은 직사각형 형태, 십자 형태, T자 형태, 또는 ㄱ자 형 태 중 어느 하나의 형태를 띨 수 있다. 또한, 상기 격자 셀들 각각은 직사각형 형태의 내측부와, 상기 내측부를 둘러싸는 윈도우 형태의 외측부로 이루어질 수 있다. 이때 상기 격자 셀들 각각에는 상기 내측부와 상기 외측부 사이에 적어도 하나의 핀 다이오드가 설치될 수 있다.Each of the grid cells may take the form of any one of a rectangular shape, a cross shape, a T shape, or a letter shape. In addition, each of the grid cells may be formed of an inner portion of a rectangular shape and an outer portion of a window shape surrounding the inner portion. In this case, each of the grid cells may be provided with at least one pin diode between the inner portion and the outer portion.
또한, 상기 도전층에 입사되는 서로 수직인 방향으로 편파된 두 입사파에 대한 투과 계수의 위상차는 임의의 주파수에서 90°인 것이 바람직하다. 또한, 상기 도전층에 입사되는 서로 수직인 방향으로 편파된 두 입사파에 대한 투과 계수의 크기는 임의의 주파수에서 동일한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the phase difference of the transmission coefficient with respect to the two incident waves polarized in the direction perpendicular to each other incident on the conductive layer is 90 ° at any frequency. In addition, the magnitudes of the transmission coefficients for the two incident waves polarized in the direction perpendicular to each other incident on the conductive layer are preferably the same at any frequency.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 편파 발생 장치는, 도전성 재료로 이루어지며, 소정의 주파수 영역에서 전자파 투과형을 가지는 동일한 형태의 격자 셀들이 배열되고, 상기 격자셀들 각각은 이방성을 갖는 도형의 형태를 띠는 도전층; 상기 도전층 일면에 형성되는 유전체층; 및 상기 도전층에 인접하게 위치한 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the polarization generating device according to the present invention is made of a conductive material, the same type of grating cells having an electromagnetic wave transmission type in a predetermined frequency region is arranged, each of the grating cells has anisotropy A conductive layer in the form of a figure; A dielectric layer formed on one surface of the conductive layer; And an antenna positioned adjacent to the conductive layer.
상기 안테나는 다이폴 안테나, 모노폴 안테나, 루프 안테나, 나선형 안테나 중 어느 하나의 형태를 띨 수 있다. 그리고 상기 안테나는 선형 편파를 발생시키는 것이 바람직하다.The antenna may take the form of any one of a dipole antenna, a monopole antenna, a loop antenna, and a spiral antenna. The antenna preferably generates linear polarization.
또한, 상기 격자 셀들 각각은 직사각형 형태, 십자 형태, T자 형태, 또는 ㄱ자 형태 중 어느 하나의 형태를 띨 수 있다. 또한, 상기 격자 셀들 각각은 직사각형 형태의 내측부와, 상기 내측부를 둘러싸는 윈도우 형태의 외측부로 이루어질 수 있다. 나아가, 상기 격자 셀들 각각에는 상기 내측부와 상기 외측부 사이에 적어도 하나의 핀 다이오드가 설치될 수 있다.In addition, each of the grid cells may have any one of a rectangular shape, a cross shape, a T shape, or a letter shape. In addition, each of the grid cells may be formed of an inner portion of a rectangular shape and an outer portion of a window shape surrounding the inner portion. Furthermore, at least one pin diode may be installed in each of the grating cells between the inner part and the outer part.
또한, 원형 편파를 발생시키고자 하는 경우 상기 안테나는 상기 도형의 일 선분과 30° 내지 60°의 각도를 이루는 것이 바람직하다.In addition, when the circular polarization is to be generated, it is preferable that the antenna forms an angle of 30 ° to 60 ° with one segment of the figure.
상술한 본 발명에 의한 편파 변환기 및 편파 발생 장치에 의하면, 주파수 선택적 평면을 이용하여 기존의 편파 변환 수단 및 편파 발생 수단에 비하여 소형화, 경량화를 이룰 수 있으며, 원하는 형태의 편파를 효과적으로 변환하거나 발생시킬 수 있다. According to the polarization converter and the polarization generator according to the present invention as described above, it is possible to achieve miniaturization and weight reduction as compared with the conventional polarization conversion means and the polarization generation means by using a frequency selective plane, and to effectively convert or generate the desired type of polarization. Can be.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, the substantially identical components are represented by the same reference numerals, and thus redundant description will be omitted. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 투과형 편파 변환기는, 주파수 선택적 평면(Frequency Selective Surface)를 이용하여 선형 편파(Linear Polarization)를 원형 편파(Circular Polarization) 또는 타원 편파(elliptical polarization)로 변환하거나, 원형 편파 또는 타원 편파를 선형 편파로 변환한다.The transmissive polarization transducer according to the present invention converts linear polarization to circular polarization or elliptical polarization, or converts circular polarization or elliptic polarization using a frequency selective plane. Convert to linear polarization.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 편파 변환기의 구성도이다. 본 실시예에 따른 투과형 편파 변환기는, 소정의 주파수 영역에서 전자파 투과형을 가지는 격자 셀들이 배열되어 있는 도전층(210)과, 도전층(210)의 일면에 형성되는 유전체층(220)을 구비한다.1 is a block diagram of a transmissive polarized wave converter according to an embodiment of the present invention. The transmission type polarization converter according to the present embodiment includes a
도전층(210)은 금속과 같은 도전성 재료로 이루어지며 예를 들어 구리 또는 금속 합금이 바람직하다. 그리고 도전층(210)을 이루는 격자 셀들은 이방성(anisotropy)을 갖는 도형, 예를 들어 도시된 바와 같이 직사각형 형태의 내측부와, 상기 내측부와 이격되어 이를 둘러싸는 윈도우 형태의 외측부로 이루어진다. 그리고 격자셀들 각각은 모두 동일한 형태를 가진다.The
우선, 본 실시예에 따른 투과형 편파 변환기에서 선형 편파가 원형 편파 또 는 타원 편파로 변환되는 원리를 설명한다.First, the principle that the linear polarization is converted into a circular polarization or an elliptic polarization in the transmission type polarization converter according to the present embodiment.
선형 편파를 가지고 +z 방향으로 진행하는 입사파 
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1은 -z 쪽에서 +z 방향으로 진행하는 전자파를 나타낸다. 여기서, 
상기 입사파가 투과형 편파 변환기를 통과한 후의 투과파 
[수학식 2][Equation 2]
여기서, θx 및 θy는 각각 x축 방향 및 y축 방향으로 편파된 입사파에 대한 투과 계수의 위상을, 
투과형 편파 변환기가 편파 의존적인 투과 계수 위상, 예를 들어 θx=45°, θy=-45°를 가질 때, 상기 수학식 2는 다음과 같이 표현된다.When the transmission type polarization transducer has a polarization dependent transmission coefficient phase, for example, θx = 45 ° and θy = -45 °,
[수학식 3][Equation 3]
상기 수학식 3에서, 
도 2는 θx, θy가 각각 45°, -45°일 때 x축 방향 및 y축 방향에 대한 투과 계수 위상의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 도 2를 참조하면, 특정 주파수에서 x축 방향 및 y축 방향에 대한 투과 계수 위상의 차이가 90°임을 알 수 있다. 따라서 상기 특정 주파수의 선형 편파는 원형 편파로 변환되고, 그 이외의 주파수의 선형 편파는 타원 편파로 변환될 것이다.2 is a graph showing the frequency characteristics of the transmission coefficient phase in the x-axis direction and the y-axis direction when θx and θy are 45 ° and −45 °, respectively. Referring to FIG. 2, it can be seen that the difference in transmission coefficient phase is 90 ° in the x-axis direction and the y-axis direction at a specific frequency. Therefore, the linear polarization of the specific frequency will be converted into a circular polarization, and the linear polarization of the other frequencies will be converted into an elliptic polarization.
도 3은 본 실시예에 따른 투과형 편파 변환기에서 단위 격자 셀의 등가 회로를 나타낸다. 도시된 임피던스 구조에서 커패시턴스 성분은 도전층(210)의 이웃하는 격자들 간의 근접성으로 인해 발생하고, 인덕턴스 성분은 회로의 루프 구조로 인해 발생한다. 이러한 커패시턴스 성분(C)과 인덕턴스 성분(L)으로 인한 표면 임피던스 Zs는 다음 수학식과 같이 표현된다. 3 shows an equivalent circuit of a unit grid cell in the transmissive polarization converter according to the present embodiment. In the illustrated impedance structure, the capacitance component occurs due to the proximity between neighboring gratings of the
[수학식 4][Equation 4]
그리고 투과 계수 T는 다음 수학식과 같이 표현된다.The transmission coefficient T is expressed by the following equation.
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 
도 4는 본 실시예에 따른 투과형 편파 변환기의 표면 임피던스, 일 방향(예를 들어 x축 방향)에 대한 투과 계수 크기 및 투과 계수 위상의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 표면 임피던스는 등가 회로를 기준으로 도시되어 있으며, 투과 계수 및 투과 계수의 위상은 등가 회로, 시뮬레이션 및 측정 값에 따른 결과를 각각 나타내었다. 4 is a graph showing the surface impedance, the transmission coefficient magnitude and the frequency characteristic of the transmission coefficient phase in one direction (for example, the x-axis direction) of the transmission type polarization converter according to the present embodiment. Surface impedances are shown relative to the equivalent circuit, and the transmission coefficients and the phases of the transmission coefficients represent the results according to the equivalent circuits, simulations, and measured values, respectively.
본 실시예에 의하면 격자 셀 모양의 이방성으로 인해 x축 방향과 y축 방향에 대한 투과 계수 크기 및 위상의 주파수 특성이 달라지게 된다. 전술한 바와 같이, 투과파로서 원형 편파를 얻고자 하는 경우, x축 방향에 대한 투과 계수 위상과 y축 방향의 투과 계수 위상의 차가 운용하고자 하는 주파수에서 90°인 것이 바람직하다. 또한, 바람직한 원형 편파를 얻고자 한다면 투과 계수 크기 역시 운용하고자 하는 주파수에서 x축 방향과 y축 방향에 대하여 동일한 것이 바람직하다. According to the present embodiment, due to the anisotropy of the lattice cell shape, the transmission coefficient magnitude and the frequency characteristic of the phase in the x-axis direction and the y-axis direction are changed. As described above, when it is desired to obtain circular polarization as a transmission wave, the difference between the transmission coefficient phase in the x-axis direction and the transmission coefficient phase in the y-axis direction is preferably 90 ° at the frequency to be operated. In addition, if the desired circular polarization is to be obtained, the transmission coefficient magnitude is also preferably the same for the x-axis direction and the y-axis direction at the frequency to be operated.
상기 수학식 5에서, 가령 
[수학식 6][Equation 6]
이때, 
도 5는 본 실시예에 따른 투과형 편파 변환기에서, x축 및 y축 방향에 대하여 투과 계수 위상과 투과 계수 크기의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 2.42GHz 주파수에서 x축과 y축의 투과 계수의 위상차가 90°이고, 투과 계수 크기는 x축과 y축이 -3[dB]로서 동일함을 알 수 있다.5 is a graph showing the frequency characteristics of the transmission coefficient phase and the transmission coefficient magnitude in the x-axis and y-axis directions in the transmission type polarization converter according to the present embodiment. Referring to FIG. 5, it can be seen that the phase difference between the transmission coefficients of the x-axis and the y-axis is 90 ° at the 2.42 GHz frequency, and the magnitude of the transmission coefficient is the same as −3 [dB].
이하에서는, 원하는 편파 변환 특성을 얻기 위한 조건에 관하여 살펴본다. 도 1을 참조하여, 직사각형의 일 선분의 방향 중 하나인 x축 방향과 입사파의 편파면과의 각을 φ라 하자. 이때 선형 편파를 가지고 +z 방향으로 진행하는 입사파 
[수학식 7][Equation 7]
본 실시예에 따른 투과형 편파 변환기의 x축 방향 및 y축 방향으로 편파된 입사파에 대한 투과 계수의 위상을 각각 θx 및 θy, 투과 계수의 크기를 T, 투과형 편파 변환기를 통과한 후의 투과파 
[수학식 8][Equation 8]
여기서, θx 및 θy를 각각 45°, -45°를 대입하면 상기 수학식 8은 다음 수학식과 같이 구해진다.Here, when θx and θy are substituted with 45 ° and −45 °, respectively,
[수학식 9][Equation 9]
상기 수학식 9에 따른 투과파의 축비(axial ratio, AR)를 구하면 다음 수학식과 같다.When the axial ratio (AR) of the transmitted wave according to Equation 9 is obtained, the following equation is obtained.
[수학식 10][Equation 10]
상기 수학식 10에 기초하여, 몇 개의 각도에 따른 축비 및 그에 따른 편파 특성을 나타내면 다음 표와 같다.Based on
상기된 표 1을 참조하면, φ가 0°, 90°일 때 선형 편파가, 26.6°<φ<63.4°에서는 원형 편파가, 0°<φ≤26.6°, 63.4°≤φ<90°일 때 타원 편파가 얻어진다. AR[dB] 기준으로 3dB 이하에서 원형 편파가 얻어진다. 따라서 φ, 즉 격자 셀을 이루는 직사각형의 일 선분의 방향과 입사파의 편파면 과의 각도를 조절함으로써 원하는 형태의 편파 특성을 가지는 투과파를 얻을 수 있다.Referring to Table 1, the linearly polarized wave when φ is 0 ° and 90 °, the circularly polarized wave when 26.6 ° <φ <63.4 °, and when 0 ° <φ≤26.6 ° and 63.4 ° ≤φ <90 ° Elliptical polarization is obtained. Circular polarization is obtained below 3 dB on the basis of AR [dB]. Accordingly, by adjusting the angle between the direction of one line segment of the rectangle forming the lattice cell and the polarization plane of the incident wave, a transmission wave having a desired polarization characteristic can be obtained.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 편파 변환기의 구성도이다. 본 실시예에 따른 구성은 도전층을 이루는 격자 셀들의 모양이 도 1에 도시된 바와 상이할 뿐 나머지 구성은 동일하다. 본 실시예에 의하면 단위 격자 셀이, 직사각형 형태를 가진다. 본 실시예에서도 역시 단위 격자 셀은 이방성의 형태를 가진다. 격자 셀의 모양는 직사각형 형태 외에도 십자(+) 형태, T자 형태, ㄱ자 형태 등 이방성을 가지는 다른 여러 형태일 수 있다.6 is a block diagram of a transmissive polarization converter according to another embodiment of the present invention. In the configuration according to the present embodiment, the shape of the lattice cells forming the conductive layer is different from that shown in FIG. 1, and the rest of the configuration is the same. According to the present embodiment, the unit cell has a rectangular shape. Also in this embodiment, the unit cell has an anisotropic form. In addition to the rectangular shape, the grid cell may have other shapes having anisotropy such as a cross shape, a T shape, and an L shape.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편파 발생 장치의 구성도이다. 본 실시예에 따른 편파 발생 장치는, 도 1에 관하여 설명된 투과형 편파 변환기의 도전층 상단에 안테나(230)를 설치한 구성으로 이루어진다. 본 실시예에서는 안테나(230)로 다이폴 안테나를 채용하였으나, 안테나(230)는 그 외에도 모노폴 안테나, 루프 안테나, 나선형 안테나 등 다른 형태의 안테나를 채용할 수 있다. 7 is a configuration diagram of a polarization generating device according to an embodiment of the present invention. The polarization generating device according to the present embodiment has a configuration in which an
다이폴 안테나(230)에서 선형 편파가 발생하면, 도전층(210) 및 유전체층(220)을 통과한 후 원형 편파 또는 타원 편파가 발생하게 된다. 이때 도전층(210)과 다이폴 안테나(230) 간의 거리는 운용되는 파장에 비하여 매우 작은 것이 바람직하다. 본 실시예에 따르면, 다이폴 안테나(230)와 격자 셀의 방향을 조절함으로써 원하는 편파 특성을 가지는 편파를 발생시킬 수 있다. 만일 원형 편파를 발생시키고자 한다면, 전술한 바와 같이, 다이폴 안테나(230)와 격자 셀의 방향이 30° 내지 60°의 각도를 이루도록 하면 될 것이다. When linear polarization occurs in the
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편파 발생 장치의 구성도로서, 도 6에 관하여 설명된 투과형 편파 변환기의 도전층 상단에 다이폴 안테나를 설치한 구성으로 이루어진다. 본 실시예 역시 다이폴 안테나 대신에 모노폴 안테나, 루프 안테나, 나선형 안테나 등 다른 형태의 안테나를 채용할 수 있다.FIG. 8 is a configuration diagram of a polarization generating device according to another embodiment of the present invention, in which a dipole antenna is provided on an upper conductive layer of the transmissive polarization converter described with reference to FIG. 6. This embodiment may also employ other types of antennas, such as monopole antennas, loop antennas, spiral antennas, instead of dipole antennas.
도 9a 및 도 9b는 도 1에 따른 실시예에서 단위 격자 셀에 선형 편파가 입사할 때 투과파의 형태를 시뮬레이션한 결과를 보여주기 위한 도면이다. 도 8a를 참조하면, 도시된 바와 같은 입사파(K), 전계(E) 및 자계(H)의 방향을 가지는 선형 편파가 입사되는 것으로 가정하였다. 도 8b는 시뮬레이션 결과 얻어지는 파형을 나타낸 것으로서, 입사 측 공간에는 선형 편파인 입사파와 단위 격자 셀로부터 반사된 파가 중첩되어 타원 편파를 이루고 있으며, 투과 측 공간에는 원형 편파가 생성된 모습이 나타나 있다. 9A and 9B illustrate a result of simulating the shape of a transmitted wave when a linear polarized wave is incident on a unit grid cell in the embodiment according to FIG. 1. Referring to FIG. 8A, it is assumed that a linearly polarized wave having a direction of an incident wave K, an electric field E, and a magnetic field H as shown is incident. 8B illustrates a waveform obtained as a result of the simulation. An incident wave, which is a linear polarization, and a wave reflected from a unit grid cell are overlapped in an incident side space to form an ellipse polarization, and a circular polarization is generated in a transmission side space.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 편파 변환기 또는 편파 발생 장치를 이루는 단위 격자 셀의 구성이다. 본 실시예에 의하면, 도 1에 관하여 설명된 바와 마찬가지로, 단위 격자 셀이 직사각형 형태의 내측부와, 상기 내측부와 이격되어 이를 둘러싸는 윈도우 형태의 외측부로 이루어지며, 나아가 상기 내측부와 상기 외측부 사이에 적어도 하나의 핀 다이오드(PIN diode)(330)가 설치된다. FIG. 10 is a block diagram illustrating a unit grating cell constituting a transmission type polarization converter or a polarization generating device according to another embodiment of the present invention. According to the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, the unit grid cell is composed of a rectangular inner portion and an outer portion of a window shape spaced apart from and enclosed by the inner portion, and further, at least between the inner portion and the outer portion. One
핀 다이오드는 양단에 인가되는 DC 전압에 따라 내부 저항이 바뀌어 초고주파 스위치의 기능을 한다. 즉, 핀 다이오드의 양단에 정방향 DC 전압을 인가할 때 전류를 흘려주는 역할을 한다. The pin diode functions as a microwave switch by changing the internal resistance according to the DC voltage applied across the pin diode. That is, when a forward DC voltage is applied to both ends of the pin diode, the current flows.
본 실시예에서, 핀 다이오드(330)를 이용하여 투과형 편파 변환기의 투과 특성을 편파 방향에 따라 차단 특성으로 바꾼다. 예를 들어, x축 방향만 투과 특성이 유지되고 y축 방향은 전자기파가 차단되는 특성을 가질 때, x+y 방향의 입사파는 x 방향으로만 투과가 되어 x 축 방향의 선형 편파인 투과파가 얻어진다. 즉, 입사된 선형 편파와 편파면이 다른 선형 편파로 변환하는 기능을 하게 된다. 따라서 본 실시예에 따르면, x축, y축 방향으로 설치된 핀 다이오드(330)로 스위칭을 함으로써 x축 방향의 선형 편파, y축 방향의 선형 편파, 원형 편파, 타원 편파 등 투과파의 편파면을 조절할 수 있게 된다. In this embodiment, the
본 발명에 따른 투과형 편파 변환기 또는 편파 발생 장치는, 광대역 원형 편파 특성이 요구되는 RFID 리더기 등에 채용될 수 있으며, 원형 편파를 효과적으로 발생시켜 수신율을 향상시킬 수 있고, 기존의 편파 변환 또는 발생 수단에 비하여 부피를 줄일 수 있다.The transmissive polarization converter or the polarization generating device according to the present invention may be employed in an RFID reader or the like requiring wideband circular polarization characteristics, and can effectively generate circular polarizations to improve reception, and compared with conventional polarization conversion or generating means. The volume can be reduced.
한편, 상술한 실시예들에서는 선형 편파를 원형 편파 또는 타원 편파로 변환하는 경우를 들어 설명하였으나, 역으로 원형 편파 또는 타원 편파가 입사되는 경우 이를 선형 편파로 변환할 수 있음은 물론이다. Meanwhile, in the above-described embodiments, the linear polarization is converted into a circular polarization or an elliptic polarization. However, when a circular polarization or an elliptic polarization is incident, the linear polarization may be converted into a linear polarization.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 편파 변환기의 구성도이다.1 is a block diagram of a transmissive polarized wave converter according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과 계수 위상의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the frequency characteristics of the transmission coefficient phase according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 편파 변환기에서 단위 격자 셀의 등가 회로를 나타낸다.3 shows an equivalent circuit of a unit grid cell in a transmissive polarization converter according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 편파 변환기의 표면 임피던스, 일 방향에 대한 투과 계수 크기 및 투과 계수 위상의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the surface impedance, the transmission coefficient magnitude in one direction, and the frequency characteristics of the transmission coefficient phase of the transmissive polarization converter according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 편파 변환기에서, x축 및 y축 방향에 대하여 투과 계수 위상과 투과 계수 크기의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the frequency characteristics of the transmission coefficient phase and the transmission coefficient magnitude in the x-axis and y-axis directions in the transmission type polarization converter according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 편파 변환기의 구성도이다.6 is a block diagram of a transmissive polarization converter according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편파 발생 장치의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a polarization generating device according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편파 발생 장치의 구성도이다.8 is a configuration diagram of a polarization generating device according to another embodiment of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 도 1에 따른 실시예에서 단위 격자 셀에 선형 편파가 입사할 때 투과파의 형태를 시뮬레이션한 결과를 보여주기 위한 도면이다.9A and 9B illustrate a result of simulating the shape of a transmitted wave when a linear polarized wave is incident on a unit grid cell in the embodiment according to FIG. 1.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 편파 변환기 또는 편파 발생 장치를 이루는 단위 격자 셀의 구성이다.FIG. 10 is a block diagram illustrating a unit grating cell constituting a transmission type polarization converter or a polarization generating device according to another embodiment of the present invention.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080042230A KR100959383B1 (en) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | Transmission type polarization converter and polarization generation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080042230A KR100959383B1 (en) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | Transmission type polarization converter and polarization generation apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090116348A true KR20090116348A (en) | 2009-11-11 |
| KR100959383B1 KR100959383B1 (en) | 2010-05-24 |
Family
ID=41601127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080042230A KR100959383B1 (en) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | Transmission type polarization converter and polarization generation apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100959383B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109342575A (en) * | 2018-09-06 | 2019-02-15 | 北京大学 | Elastic wave polarized systems |
| CN111403921A (en) * | 2019-11-18 | 2020-07-10 | 南京信息工程大学 | Linear polarized wave arbitrary polarization angle converter |
| KR20210024760A (en) * | 2019-08-26 | 2021-03-08 | 충북대학교 산학협력단 | Electromagnetic wave absorbers for radio-frequency identification and device including same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006311421A (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Polarization converter and antenna device using the same |
-
2008
- 2008-05-07 KR KR1020080042230A patent/KR100959383B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109342575A (en) * | 2018-09-06 | 2019-02-15 | 北京大学 | Elastic wave polarized systems |
| CN109342575B (en) * | 2018-09-06 | 2024-03-22 | 北京大学 | Elastic wave polarization system |
| KR20210024760A (en) * | 2019-08-26 | 2021-03-08 | 충북대학교 산학협력단 | Electromagnetic wave absorbers for radio-frequency identification and device including same |
| CN111403921A (en) * | 2019-11-18 | 2020-07-10 | 南京信息工程大学 | Linear polarized wave arbitrary polarization angle converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100959383B1 (en) | 2010-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Alibakhshikenari et al. | A comprehensive survey on “Various decoupling mechanisms with focus on metamaterial and metasurface principles applicable to SAR and MIMO antenna systems” | |
| Alibakhshikenari et al. | Mutual-coupling isolation using embedded metamaterial EM bandgap decoupling slab for densely packed array antennas | |
| Wei et al. | Mutual coupling reduction by novel fractal defected ground structure bandgap filter | |
| Zhu et al. | Linear-to-circular polarization conversion using metasurface | |
| Feng et al. | A dual-wideband and high gain magneto-electric dipole antenna and its 3D MIMO system with metasurface for 5G/WiMAX/WLAN/X-band applications | |
| Zhang et al. | Design and analysis of SIW cavity backed dual-band antennas with a dual-mode triangular-ring slot | |
| Goussetis et al. | Tailoring the AMC and EBG characteristics of periodic metallic arrays printed on grounded dielectric substrate | |
| Zhao et al. | A coupled resonator decoupling network for two-element compact antenna arrays in mobile terminals | |
| US8742999B2 (en) | Antenna apparatus for simultaneously transmitting multiple radio signals with different radiation characteristics | |
| JP4435217B2 (en) | Antenna device | |
| Chowdhury et al. | Analysis of a wideband circularly polarized cylindrical dielectric resonator antenna with broadside radiation coupled with simple microstrip feeding | |
| JP2010200309A (en) | Proximity antenna and wireless communication device | |
| Samantaray et al. | A modified fractal‐shaped slotted patch antenna with defected ground using metasurface for dual band applications | |
| JP2008147763A (en) | Ebg structure | |
| JP5908486B2 (en) | MIMO antenna system | |
| Yang et al. | Design method for low-profile, harmonic-suppressed filter-antennas using miniaturized-element frequency selective surfaces | |
| Tang et al. | Bandwidth-enhanced, compact, near-field resonant parasitic filtennas with sharp out-of-band suppression | |
| Hu et al. | Linear-to-circular polarization converters with both E-field and H-field hybrid responses | |
| KR100959383B1 (en) | Transmission type polarization converter and polarization generation apparatus | |
| KR100973700B1 (en) | Reflection type polarization converter and polarization generation apparatus | |
| Lyu et al. | Wideband phase shifters with miniaturized size on multiple series and shunt resonators: Proposal and synthetic design | |
| Ji et al. | Simple beam scanning SIW cavity-backed slot antenna using postloaded varactor | |
| Ullah et al. | Polarisation-dependent electromagnetic bandgap incorporating a slanted sheet via | |
| Dalal et al. | Eight-shaped polarization-dependent electromagnetic bandgap structure and its application as polarization reflector | |
| KR100969883B1 (en) | Reflection type polarization converter and polarization generation apparatus and the transmitter-receiver of a radio signal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130312 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140423 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150429 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |