KR20190063608A - Oam 모드 생성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OAM(orbital angular momentum) 모드 생성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 안테나에 전기적으로 제어가능한 EBG 반사판 구조를 적용한 OAM 모드 생성 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 단일 안테나에 전기적으로 제어가능한 EBG 반사판 구조를 적용함으로써 OAM 모드의 생성과 모드 전환이 가능하며, 단일 안테나를 사용함으로써 하드웨어적인 복잡도를 줄여 비용절감 효과도 가져오며, EBG 반사판의 전기적인 제어에 따라서 다양한 OAM 모드의 생성 및 전환이 용이하여 자유로운 응용을 가능하게 하는 OAM 모드 생성 장치를 제공한다.

Description

OAM 모드 생성 장치{ORBITAL ANGULAR MOMENTUM MODE GENERATING APPARATUS}

본 발명은 OAM(orbital angular momentum) 모드 생성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 안테나에 전기적으로 제어가능한 EBG(electromagnetic bandgap) 반사판 구조를 적용한 OAM 모드 생성 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 OAM 안테나를 예시한 도면이다.

모바일 데이터 전송량의 폭발적인 증가로 촉발된 5G 이동통신에 대한 한가지 방안으로 OAM(orbital angular momentum) 모드가 꼽히고 있다. OAM 모드는 각각의 모드가 독립적이기 때문에 동일 주파수로 동일 전송경로에 여러 개의 모드를 동시에 전송함으로써 데이터 전송량을 획기적으로 증대시킬 수 있다. 종래의 OAM 모드 생성은 도 1과 같이 다수의 안테나를 이용하거나, 하나 또는 복수의 모드를 위해 설계된 고정된 구조를 이용했다. 이는 하드웨어적인 복잡도를 야기하고 OAM 모드 생성에 대해서 유연한 대처가 어려운 단점이 있었다.

KR 10-2016-0126853 A

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 단일 안테나에 전기적으로 제어가능한 EBG 반사판 구조를 적용함으로써 OAM 모드의 생성과 모드 전환이 가능하며, 단일 안테나를 사용함으로써 하드웨어적인 복잡도를 줄여 비용절감 효과도 가져오며, EBG 반사판의 전기적인 제어에 따라서 다양한 OAM 모드의 생성 및 전환이 용이하여 자유로운 응용을 가능하게 하는 OAM 모드 생성 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 OAM 모드 생성 장치는, 안테나; 다수의 EBG(electromagnetic bandgap)가 배열된 구조의 반사판; 및 상기 EBG의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함한다.

본 발명에 의하면, 단일 안테나에 전기적으로 제어가능한 EBG 반사판 구조를 적용함으로써 OAM 모드의 생성과 모드 전환이 가능하며, 단일 안테나를 사용함으로써 하드웨어적인 복잡도를 줄여 비용절감 효과도 가져오며, EBG 반사판의 전기적인 제어에 따라서 다양한 OAM 모드의 생성 및 전환이 용이하여 자유로운 응용을 가능하게 하는 OAM 모드 생성 장치를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 종래 OAM 안테나를 예시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 OAM 모드 생성 장치의 구조를 도시한 도면.
도 3은 EBG(electromagnetic bandgap) 구조의 전기적인 제어 방식을 예시한 도면.
도 4는 EBG의 커패시턴스와 인덕턴스 구성 및 그 등가회로를 도시한 도면.
도 5는 OAM 모드 생성을 위한 반사판의 EBG 영역 활성화를 예시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 OAM 모드 생성 장치(100)의 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 EBG(electromagnetic bandgap) 구조의 전기적인 제어 방식을 예시한 도면이다.

단일 안테나(110)에 전기적인 제어가 가능한 EBG 구조 반사판(120)을 적용하여 OAM 모드 생성 및 모드 전환이 가능한 구조이다. 즉, 단일 안테나(110)에서 방사되는 전파를 EBG 구조 반사판(120)으로 반사시켜 사용자가 원하는 OAM 모드를 생성시킨다. 이때 EBG 구조 반사판(120)에서 각각의 EBG(130)는 스위치(131, 도 3 참조)로 On/Off 하여 OAM 모드에 맞게 제어한다. 켜졌을 때 EBG가 활성화되고, 꺼졌을 때는 반사판으로써 역할을 하게 된다.

도 4는 EBG의 커패시턴스와 인덕턴스 구성(a) 및 그 등가회로(b)를 도시한 도면이다.

기판 위의 사각 패치들은 캐패시터를 구성하고 via를 통해 연결된 패치와 접지면은 인덕터를 구성한다. 이러한 구조물의 반복으로 LC 병렬 공진회로 효과를 낼 수 있다. 이러한 구조물 모델의 표면 임피던스 및 공진 주파수는 수학식 1, 2와 같이 나타낼 수 있다.

EBG 구조의 분산 곡선(Dispersion Diagram)으로 특정 주파수 범위 내 표면파의 밴드갭(Bandgap)을 알아낼 수 있다. 이는 표면파의 복사를 억제하고 표면전류를 막는 전기적 필터로 동작한다.

도 5는 OAM 모드 생성을 위한 반사판의 EBG 영역 활성화를 예시한 도면이다.

반사판의 EBG를 생성할 OAM 모드에 맞게 활성화시킨다. 도 5에는 활성화된 EBG 영역(122)이 흰색으로 도시되어 있다. 비활성화된 부분인 반사영역(121)을 주기적으로 회전하도록 제어하면, 안테나(110)에서 방사되는 전파가 회전하는 반사영역(121)에 반사되어 OAM 모드가 생성되는 원리이다.

EBG 구조는 메타물질(Metamaterial)의 한 종류로써 본 발명에서는 가장 기본적인 구조인 버섯 형태 구조를 적용했다. EBG 버섯 구조는 도체 접지 면을 가지는 유전체 위에 사각형 도체 패치를 에칭(Etching)한 형태로 각 패치는 중심에 via를 사용하여 접지 면과 연결된다.

100: OAM(orbital angular momentum) 모드 생성 장치
110: 안테나
120: EBG(electromagnetic bandgap) 구조 반사판
121: 반사영역
122: 활성화 EBG 영역
130: EBG
131: 스위치

Claims (1)

1. OAM 모드 생성 장치로서,
   안테나;
   다수의 EBG(electromagnetic bandgap)가 배열된 구조의 반사판; 및
   상기 EBG의 온/오프를 제어하는 스위치
   를 포함하는 OAM 모드 생성 장치.

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