KR20200023254A - 빔 조향 및 집속을 위한 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시예는, 신호원으로부터 수신한 제1 신호를 분할하여 N개의 동상의 신호들이 포함된 제2 신호를 생성하는 신호 분할부, 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제3 신호를 생성하는 신호원 가상 빔 조절부, 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상을 0도 또는 180도 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제4 신호를 생성하는 송신 빔 조절부, 및 제4 신호에 포함된 각 신호를 송신하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.

Description

빔 조향 및 집속을 위한 안테나 장치 {Antenna device for beam steering and focusing}
본 개시는 빔 조향 및 집속을 위한 안테나 장치에 관한 것이다.
최근 5G 통신, WPT 시스템, 자동차 레이더 등에서 빔 조향 및 빔 집속 기술이 사용됨에 따라 낮은 손실, 높은 이득, 작은 크기, 넓은 조향 각도, 낮은 가격 등을 갖는 안테나 개발 연구가 진행되고 있다. 특히 mmWave 응용분야에서 간단하고 효율적인 안테나 어레이 기술이 요구된다.
본 개시의 일 실시예는, 빔 조향 및 집속을 위한 효율적인 안테나 장치를 제공한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, 신호원으로부터 수신한 제1 신호를 분할하여 N개의 동상의 신호들이 포함된 제2 신호를 생성하는 신호 분할부, 상기 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제3 신호를 생성하는 신호원 가상 빔 조절부, 상기 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상을 0도 또는 180도 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제4 신호를 생성하는 송신 빔 조절부, 및 상기 제4 신호에 포함된 각 신호를 송신하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호 분할부는, 상기 제1 신호를 송신하는 신호 공급부, 및 상기 신호 공급부로부터 상기 제1 신호를 수신하는 N개의 수신 안테나들을 포함하는 수신부를 포함하며, 상기 신호 공급부에서 송신된 상기 제1 신호는 상기 N개의 수신 안테나들에 동상으로 수신되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 수신 안테나들이 상기 신호 공급부의 방사 근거리 영역(radiative near-field region)에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 수신 안테나들은 평면상에 배치되고, 상기 신호 공급부는 상기 제1 신호가 상기 N개의 수신 안테나들에 평면파(plane wave)로 도달하도록 송신하는 웨이브가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 수신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고, 상기 신호 공급부는 상기 일정 간격으로 평면상에 배치되는 N개의 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 수신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고, 상기 신호 공급부는 상기 일정 간격에 대응되도록 준-주기적으로 평면상에 배치되는 N개의 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 수신 안테나들 각각은 접지면에 형성되는 슬롯 안테나이고, 상기 신호원 가상 빔 조절부는 스트립라인을 통해 상기 슬롯 안테나와 커플링되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호원 가상 빔 조절부는, 상기 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 상기 제1 신호가 한 점에서 송신되어 상기 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 송신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고, 상기 신호원 가상 빔 조절부는, 상기 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 상기 제1 신호가 상기 평면의 중심으로부터 상기 평면에 대한 수직 방향으로 소정의 거리 만큼 떨어진 점에서 송신되어 상기 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호원 가상 빔 조절부가 상기 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 천이시키는 값은 고정된 값인 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호원 가상 빔 조절부는, 딜레이 라인을 통해 상기 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 고정된 값 만큼 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 신호에 포함된 신호들에 대한 딜레이 라인들 간의 길이 차이가 파장 이내로 제한되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 송신 빔 조절부는, 상기 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 송신 빔 조절부는, 상기 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에, 상기 신호원 가상 빔 조절부에 의한 각 신호의 위상 천이 값을 더한 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 송신 빔 조절부는, 상기 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에서, 상기 신호원 가상 빔 조절부에 의한 각 신호의 위상 천이 값을 뺀 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, N개의 송신 안테나 각각은, 송신 신호가 원 편광 되도록 모서리가 사선 처리된 사각형 패치로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안테나 장치는 3개의 주요 층을 포함하는 다층 기판을 포함하고, 상기 다층 기판의 제1 주요 층은 패치 안테나를 포함하는 상기 송신부 및 상기 패치 안테나의 방사 신호의 위상을 0도 또는 180도로 변경시킬 수 있는 스위칭 소자를 포함하는 상기 송신 빔 조절부를 포함하고, 상기 다층 기판의 제1 주요 층의 아래의 제2 주요 층은 딜레이 라인에 의한 고정 위상 천이 구간을 포함하는 상기 신호원 가상 빔 조절부를 포함하고, 상기 다층 기판의 제2 주요 층의 아래의 제3 주요 층은 수신 안테나 어레이를 포함하는 상기 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안테나 장치는 2개의 주요 층을 포함하는 다층 기판을 포함하고, 상기 다층 기판의 제1 주요 층은 패치 안테나를 포함하는 상기 송신부 및 상기 패치 안테나의 방사 신호의 위상을 0도 또는 180도로 변경시킬 수 있는 스위칭 소자를 포함하는 상기 송신 빔 조절부 를 포함하고, 상기 다층 기판의 제1 주요 층의 아래의 제2 주요 층은 딜레이 라인에 의한 고정 위상 천이 구간을 포함하는 상기 신호원 가상 빔 조절부를 포함하고, 상기 다층 기판의 제2 주요 층의 아래의 접지 층은 슬롯 안테나 어레이를 포함하는 상기 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, N개의 신호 수신기들을 포함하는 수신부, 상기 N개의 신호 수신기들에 의해 수신된 N개의 신호들 각각의 위상을 천이시키는 신호원 가상 빔 조절부, 상기 신호원 가상 빔 조절부에 의해 위상 천이된 N개의 신호들 각각의 위상을 0도 또는 180도 천이시키는 송신 빔 조절부, 및 상기 송신 빔 조절부에 의해 위상 천이된 N개의 신호들 각각을 송신하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호원 가상 빔 조절부는, 상기 N개의 신호 수신기에 의해 동일한 제1 신호가 수신되었을 때, 상기 신호원 가상 빔 조절부에 의해 위상 천이된 N개의 신호들의 위상이, 상기 제1 신호가 한 점에서 송신되어 평면에 배치된 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, 본 개시의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키도록 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 프로그램을 포함한다.
본 개시의 일 실시예는, 본 개시의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다.
본 개시의 일 실시예는, 간단하고 작고 저렴하고 효율적인 안테나 장치를 제공한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 측면도 및 셀의 제3 주요 층의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 측면도 및 셀의 제2 주요 층의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2c는 본 개시의 일 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 측면도 및 셀의 제1 주요 층의 평면도를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 TX 소자의 위상을 제어하는 방법에 의한 빔 조향/집속 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 빔 조향/집속 방법을 시뮬레이션한 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 의한 가상 초점에 기초한 조향/집속 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 빔 조향/집속 방법을 시뮬레이션한 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시의 대안적 일 실시예에 의한 고정 피드 어레이의 준-주기적 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시의 대안적 일 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 측면도(단면도) 및 셀의 제2 주요 층의 평면도를 도시한 도면이다.
도 9는 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀의 제1 주요 층의 패치 안테나의 대안적인 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 의한 신호 분할부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 12는 도 10에 도시된 안테나 장치의 구성에 도 11에 도시된 신호 분할부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
본 개시의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치는 고정 피드 어레이(fixed feed array)와 제어 가능한 안테나 어레이(controllable antenna array)(이산 제어 렌즈)를 포함할 수 있다. 안테나 장치는 송신용 및 수신용으로 사용될 수 있는데, 이하 편의상 송신의 경우를 중점적으로 설명하도록 한다. 두 안테나 어레이의 측면 치수는 기본적으로 동일할 수 있다. 적어도 상호 작용 영역에서, 고정 피드 어레이와 제어 가능한 안테나 어레이의 개구(aperture)들이 동일할 수 있다. 고정 피드 어레이는 입력단을 통해 에너지를 수신하고, 수신된 에너지를 분배하여 방사 개구를 형성하는 N 개의 안테나 방사 소자(antenna radiating element)들에 공급할 수 있다. 고정 피드 어레이는 손실이 적어야 한다. 이를 위해, 고정 피드 어레이는 금속 도파관 구조(metallic waveguide structure)에 기초하여 형성될 수 있다. 고정 피드 어레이의 방사 소자는 제어 가능한 안테나 어레이의 대응되는 수신 소자(RX 소자)의 앞에 주기적으로 배치될 수 있다. 고정 피드 어레이의 방사 소자들과 제어 가능한 안테나 어레이의 수신 소자들은 서로 평행하게 배치될 수 있다.
따라서, 고정 피드 어레이는 복수의 출력들을 갖는 전력 분배 회로를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 출력은 단일 방사 소자 또는 방사 소자 그룹을 여기시킬 수 있다. 전력 분배 회로는 금속 도파관 구조에 기초할 수 있다. 고정 피드 어레이는 선형 편광으로 전파를 방출할 수 있다. 고정 피드 어레이로서 임의의 적합한 안테나 어레이가 사용될 수 있으며, 예를 들면 다음과 같은 것들이 사용될 수 있다.
1) 전력 분배 회로를 갖는 개방된 직사각형 도파관 어레이(Array of opened rectangular waveguides). 이 경우, 전력 분배 회로는 개구 소자들의 수와 동일한 출력의 수를 실현하는 2차원 구조일 수 있다.
2) 슬롯형 직사각형 도파관 어레이(Array of slotted rectangular waveguides). 이 경우, 전력 분배 회로는 슬롯형 도파관들의 수와 동일한 출력 수를 실현하는 1차원 구조일 수 있다.
3) 슬롯형 방사형 도파관 어레이(Slotted radial waveguide array). 이 경우, 전력 분배 회로는 고정 어레이 개구 형상에 따라 슬롯이 형성된 다단 방사상 도파관(Multi-sectional radial waveguide)일 수 있다.
4) 릿지 갭 도파관(Ridge gap waveguide) 전력 분배/결합기가 있는 슬롯 어레이. 이 경우 전력 분배기/결합기는 슬롯의 수와 같은 출력의 수를 실현하는 2D 구조일 수 있다.
제어 가능한 안테나 어레이는 빔 조향 (Beam steering) 또는 빔 집속(Beam focusing)을 위해 사용된다. 제어 가능한 안테나 어레이는 다음과 같은 3개의 주요 층을 포함하는 다층 평면 구조(다층 인쇄 회로 기판)를 가질 수 있다.
- 제1 주요 층은 주기적으로 배치된, 송신/수신 신호에 대한 0도 또는 180도의 위상 천이가 가능한 재구성 가능한 구조를 갖는 송신 소자(TX 소자)를 포함할 수 있다. 여기서 0도와 180도는 미리 정의된 TX 소자의 임의의 상태일 수 있다.
- 제2 주요 층은 TX 소자와 RX 소자를 연결하는, 고정된 위상 천이를 갖는 연결 구조를 포함할 수 있다.
- 제3 주요 층은 주기적으로 배치된, 고정 피드 어레이의 방사 소자들로부터의 전파를 수신하는 RX 소자를 포함할 수 있다.
고정 피드 어레이와 제어 가능한 안테나 어레이는 소자들 사이의 주기(간격)가 동일할 수 있으며, 이는 x 및 y 축에 대해 각각 Dx, Dy로 표시될 수 있다. 이 주기는 다음과 같이 단일 빔 조향 조건에 따라 선택될 수 있다.
Figure pat00001
여기서 λ는 파장, θS max는 최대 빔 조향 각도이다.
Dx,y ≥ λ/2일 수 있다.
두 어레이들 사이의 거리는 다음 공식에 따라 결정될 수 있다.
Dcoupling < 2Darray 2/λ
여기서 Darray는 제어 가능한 안테나 어레이의 최대 길이이다.
한편, 어레이들 사이의 거리는 고정 피드 어레이의 방사 소자들의 리액티브 필드가 제어 가능한 안테나 어레이와 커플링될 가능성을 배제할 정도로 충분히 높아야 한다. 즉, Dcoupling > λ/4 이어야 한다. 이러한 가정은 어레이들이 프레넬 영역(Fresnel Region), 즉 어레이의 방사 근거리 영역(Radiative near-field region)에 배치됨을 의미한다.
제어 가능한 안테나 어레이의 RX 소자들의 설계는 평면파(plane wave)를 수신하기 위해 최적화된다. 즉, 입사 평면파에 대한 최소 반사 계수를 가져야 한다. 제어 가능한 안테나 어레이의 TX 소자들은 원하는 빔 조향 범위에서 최소 반사 계수로 동작해야 한다. 제어 가능한 안테나 어레이는 3개의 주요 층들으로 구성되는 평면 다층 인쇄 회로 기판 (PCB)이며, 주요 층들 사이에는 접지 층이 있다.
이제, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, TX 모드, 즉 신호가 안테나의 입력단으로부터 고정 피드 어레이를 거쳐 제어 가능한 안테나 어레이로 전송되는 경우에 대해 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀의 동작을 설명한다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 측면도(단면도) 및 셀의 제3 주요 층의 평면도를 도시한 도면이다. 셀의 제3 주요 층은 선형 편광을 갖는 직사각형 패치 안테나 형태의 수신 안테나 소자(RX 소자)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 타원형 패치 소자가 수신 안테나 소자로 사용될 수도 있다. 패치 안테나는 제2 접지 층의 윈도우를 통과하는 도금된 VIA 홀을 통해 제2 주요 층에 연결될 수 있다. VIA 홀은 다층 인쇄 회로 기판의 표준 생산 기술에 따라 만들어질 수 있다. 제2 접지 층은 제3 주요 층의 패치 안테나에 대한 차폐 및 제2 주요 층의 전송선에 대한 차폐를 제공할 수 있다. 고정 피드 어레이의 소자들에 의해 방사된 전자기장은 제어 가능한 안테나 어레이의 RX 소자들에 의해 수신되고, 위상 천이 및 TX 소자들로의 전송을 위해 제2 주요 층으로 전달될 수 있다.
다른 실시예에서, 패치 안테나와 제2 주요 층 사이의 연결은 제2 접지 층의 슬롯 개구을 통해 이루어질 수 있다. 슬롯 개구은 직사각형 또는 아령 모양의 슬롯 형태로 만들어 질 수 있다. 이 경우, 슬롯 개구의 장측에 직교하는 스트립 도체는 제2 접지 층의 옆에서 패치 안테나와 연결될 수다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 측면도(단면도) 및 셀의 제2 주요 층의 평면도를 도시한 도면이다. 전자기 신호는 제3 주요 층으로부터 제2 주요 층으로 연결되는 VIA를 통해 제2 주요 층의 스트립 통신 라인으로 들어갈 수 있다. 그 후, 신호는 길이 LPS를 갖는 딜레이 라인(전송 라인)의 형태로 만들어진 고정 위상 천이 구간을 통과할 수 있다. 제어 가능한 안테나 어레이의 각 단위 셀은 후술할 원리에 따라 계산된, 자신만의 다른 LPS의 전송 라인을 가질 수 있다. 또한, mmWave 전자기 신호는 제2 주요 층으로부터 제1 주요 층으로 연결되는 VIA를 통해 제1 접지 층의 윈도우를 통과하여 TX 소자로 공급될 수 있다. 동시에, 저주파 제어 신호는 저주파 제어 라인으로부터 TX 소자로 제2 주요 층에서 제1 주요 층으로 연결되는 VIA를 통해 TX 소자에 가해질 수 있다. 저주파 제어 라인과 mmWave 신호를 분리하기 위해 대역저지 필터를 사용하여 mmWave 신호가 저주파 제어 라인에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 이는 저주파 제어 라인과 제2 주요층으로부터 제1 주요 층으로 연결된 VIA 사이에 내장된 병렬 연결된 방사상 라인 세그먼트(그림에 도시 됨) 또는 병렬 연결된 전송 라인의 1/4 파 개방 세그먼트로 만들어진 필터일 수 있다. 저주파 제어 신호는 DC 신호일 수 있다.
도 2c는 본 개시의 일 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 측면도(단면도) 및 셀의 제1 주요 층의 평면도를 도시한 도면이다. 제1 주요 층은 원 편광으로 방사선을 여기시키기 위해 비스듬한 대각선으로 깎인 모서리를 갖는 직사각형 패치 안테나 형태의 TX 소자를 포함할 수 있다. 패치-안테나 내에 슬롯이 만들어질 수 있고, 슬롯 내에서 VIA가 제2 주요 층에서 제1 주요 층으로 올 수 있다. 제어 가능한 스위칭 소자에 의해 패치 안테나의 주요 부분을 제2 주요 층으로부터 제1 주요 층으로의 VIA에 연결함으로써 패치 안테나가 여기될 수 있다. 스위칭 소자는 도 2c에 도시된 바와 같이 동일한 방향을 가지며, 제어 전압이 제2 주요 층에서 제1 주요 층으로 연결되는 VIA에 인가될 때, 두 스위칭 소자 중 하나만이 닫히고, 나머지 스위칭 소자는 열려 있게 된다. 이 경우, TX 소자는 0도 또는 180도의 위상으로 원 편광 방사를 형성한다. 제어 전압이 극성을 반대로 변경하면 닫힌 스위칭 소자가 열리고 열린 스위칭 소자가 닫히게 된다.
이때, 여기 전류는 그 방향이 변화되고, 따라서 TX 소자의 방사선 필드의 위상은 역전된다. 패치 안테나의 구조는 밀리미터 파 대역 저지 필터를 통해 연결된 접지 VIA를 통해 접지될 수 있다. 이러한 접지는 스위칭 소자의 저주파 제어를 구현하기 위함이다. 제어 전위가 제2 주요 층에서 제1 주요 층으로 연결되는 VIA를 통해 구조 중심의 제어 가능한 소자에 공급되므로, 접지는 패치 안테나의 표면에 0 전위를 제공하도록 설계될 수 있다. 이러한 실시예에서, 저주파 제어 신호는 양극성(bipolar)이어야 한다(예를 들어, ±1V). 즉, 신호가 공급 될 때 소자 중 하나가 열리고 다른 소자가 닫히며, 신호의 극성이 바뀌면 반대로 된다.
따라서, 제어 가능한 안테나 어레이 셀의 방사의 1 비트(0, 180도) 위상 제어가 구현된다. 본 개시의 실시예에 의한 안테나는 소형 크기, 저손실, 및 간단한 구조를 갖는다. 이러한 단위 셀 구조에서 스위칭 소자로서 PIN 다이오드, MEMS 스위치, 광 도전 스위치 등이 사용될 수 있다.
RX 모드에서 상술한 안테나는 다음과 같이 작동한다. 신호가 자유 공간에서 제어 가능한 어레이의 TX 소자로, 상호 작용 영역을 통해 고정 어레이 소자들로, 그리고 고정 어레이 분할 시스템을 통해 수신기에 연결된 고정 어레이의 출력단으로 전달된다.
이제, 도 3을 참조하여 종래의 TX 소자의 위상을 제어하는 방법에 의한 빔 조향/집속 방법을 설명한다.
고정 피드 어레이(미도시)로부터 제어 가능한 안테나 어레이에 평면파가 도달한다. 본 실시예에서는 제어 가능한 안테나 어레이에 고정 위상 천이가 없다. 제어 가능한 안테나 어레이는 고정 피드 어레이로부터의 평면파에 의해 여기되므로, 제어 가능한 안테나 어레이의 모든 RX 소자에 의해 수신된 방사는 동일한 위상을 갖는다. 이 경우 어떤 지점 M에서 방사선의 초점을 맞추려면 i 번째 TX 소자의 다음 위상 천이를 구현해야 한다.
Figure pat00002
여기서
Figure pat00003
, Ri는 좌표 (xi, yi, 0)를 가진 i 번째 소자와 좌표 (x, y, z)를 가진 초점 M 사이의 거리이다.
Δφi를 두 가지 상태로 변환하여 TX 소자의 제어 가능한 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, Δφi에서 2π의 정수배를 제거한 후, TX 소자의 제어 가능한 상태를 다음 관계에 따라 결정할 수 있다.
Figure pat00004
여기서 Δφ0i = Δφi mod 2π 이다.
a mod b는 나눗셈의 나머지를 찾는 연산이고, a는 피제수이고, b는 제수이다.
방향 (θS,φS)으로 방사선을 조향하는 경우, i 번째 TX 소자의 위상 천이는 다음 식에 기초하여 결정할 수 있다.
Figure pat00005
여기서 θS, φS는 각각 필요한 빔 조향 방향의 고도각 및 방위각이다.
이러한 조향/집속 방법을 사용할 때, 기생 "거울" 효과가 발생한다. 이는 주요 빔 또는 초점에 추가하여 정반사 빔 또는 초점이 형성되는 것이다.
도 4는 도 3의 빔 조향/집속 방법을 시뮬레이션한 예를 도시한 도면이다. 예시적인 실시예에서, Dx,y = 0.6λ인 TX 소자의 어레이(16x16)가 있고, 좌표 θS = 30도, φS = 0의 방향으로 빔을 조향해야 한다.
도 4의 좌측은 TX 소자의 16x16 어레이에 대한 위상 분포 결과(0,180도)를 도시한다. 도 4의 우측은 어레이의 계산된 방사 패턴을 φ=0의 단면으로 도시한다. 방사 패턴으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 3에 의한 TX 소자의 위상을 제어하는 방법을 사용할 때, 기생 거울 빔이 형성된다. 기생 거울 빔은 그 존재로 인해 메인 빔의 에너지 량과 동일한 에너지의 양이 손실되어 mmWave 안테나 어레이를 사용할 때 무선 시스템의 효율을 감소시키기 때문에 매우 바람직하지 않다. 이는 조향 렌즈 어레이에 프레넬 렌즈 원리를 직접 적용할 때의 주요 단점이다.
이제, 도 5를 참조하여 본 개시의 일 실시예에 의한 가상 초점에 기초한 조향/집속 방법을 설명한다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 제어 가능한 안테나 어레이의 각 단위 셀에 대한 고정된 위상 천이가 제안된다. 거울 효과를 보상하기 위해, 제어 가능한 안테나 어레이는 좌표 (0, 0, -F)를 갖는 가상 초점(가상 점 방사기)으로부터 구면파로 조사된다고 가정한다. 실제로는 제어 가능한 안테나 어레이는 고정 피드 어레이로부터 평면파가 조사된다. 가상 초점의 효과를 도입(시뮬레이션)하기 위해, 셀의 제2 주요 층에서 고정 위상 천이 구간을 사용하여 제어 가능한 안테나 어레이의 각 단위 셀에 대해 위상 천이를 추가할 수 있다. 각 고정 위상 천이 구간은 다음과 같은 위상 천이를 가져야 한다.
Figure pat00006
따라서, 제어 가능한 안테나 어레이의 최소 위상 천이를 갖는 단위 셀의 딜레이 라인의 길이 LPS min에 대한 i 번째 단위 셀의 딜레이 라인의 길이 증가 ΔLPSi는 다음 공식에 의해 계산 될 수 있다.
Figure pat00007
여기서 위상 천이 min(ΔφVFi) 는 제어 가능한 안테나 어레이의 최소 위상 천이를 갖는 단위 셀의 위상 천이에 해당하며, βPS는 고정 위상 천이 구간의 전파 상수(propagation constant)이다.
Figure pat00008
이다. 최소 위상 천이를 갖는 단위 셀은 제어 가능한 안테나 어레이의 중앙에 있는 단위 셀일 수 있다.
LPS min은 제어 가능한 안테나 어레이의 제2 주요 층의 mmWave 신호 전송 라인의 특정 트래킹 구성을 위해 형성될 수 있다. LPS min은 제2 주요 층을 제1 주요 층 및 제3 주요 층과 연결하는 두 VIA 사이의 전송 라인의 최소 길이일 수 있다.
따라서 i 번째 단위 셀의 고정 위상 천이 구간의 길이는 다음과 같이 계산될 수 있다.
LPSi = LPS min + ΔLPSi
빔 집속/조향을 실현하기 위해 각 i 번째 셀의 전체 위상 천이를 고려할 수 있다.
ΔφFULLi = Δφi + ΔφVFi,
여기서 Δφi는 전술한 빔 집속 및 조향에 관한 식에 따라 계산될 수 있다.
TX 소자의 상태는 전술한 식에 따라 결정될 수 있다.
제어 가능한 안테나 어레이의 모든 TX 소자에 대한 최종 위상 분포는 다음 공식으로 얻을 수 있다.
ΔφFULLi = Statei + ΔφVFi,
일 실시예에서, ΔφFULLi를 두 가지 상태로 변환하여 TX 소자의 제어 가능한 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, TX 소자의 상태는 전술한 식에서 Δφi 대신 ΔφFULLi를 이용하여 결정할 수 있다. 즉, ΔφFULLi에서 2π의 정수배를 제거한 후, TX 소자의 제어 가능한 상태를 다음 관계에 따라 결정할 수 있다.
Figure pat00009
여기서 Δφ0FULLi = ΔφFULLi mod 2π 이다.
제어 가능한 안테나 어레이의 모든 TX 소자에 대한 최종 위상 분포는 다음 공식으로 얻을 수 있다.
ΔφFULLi = Statei + ΔφVFi,
다른 실시예에서, 빔 집속/조향을 실현하기 위해 각 i 번째 셀의 보상 위상 천이를 고려할 수 있다.
ΔφCOMPi = Δφi - ΔφVFi,
여기서 Δφi는 전술한 빔 집속 및 조향에 관한 식에 따라 계산될 수 있다.
최종적으로, ΔφCOMPi를 두 가지 상태로 변환하여 TX 소자의 제어 가능한 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, TX 소자의 상태는 전술한 식에서 Δφi 대신 ΔφCOMPi를 이용하여 결정할 수 있다. 즉, ΔφCOMPi에서 2π의 정수배를 제거한 후, TX 소자의 제어 가능한 상태를 다음 관계에 따라 결정할 수 있다.
Figure pat00010
여기서 Δφ0COMPi = ΔφCOMPi mod 2π이다.
제어 가능한 안테나 어레이의 모든 TX 소자에 대한 최종 위상 분포는 다음 공식으로 얻을 수 있다.
ΔφFULLi = Statei + ΔφVFi,
도 6은 도 5의 빔 조향/집속 방법을 시뮬레이션한 예를 도시한 도면이다. 예시적인 실시예에서, Dx,y = 0,6λ인 TX 소자의 어레이(16x16)가 있고, 좌표 θS = 30도, φS = 0의 방향으로 빔을 조향해야 한다. 가상 초점의 위치는 F=6λ이다.
도 6의 좌측은 TX 소자의 16x16 어레이에 대해 얻어진 위상 분포를 도시한다. 도 6의 우측은 계산된 방사 패턴을 도시한다. 방사 패턴으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 개시에 의한 TX 소자의 위상 제어 방법을 사용할 때, 기생 빔이 형성되지 않는다. 따라서, 이 실시예는 도 4의 실시예와 비교하여 손실이 상당히 낮다.
본 개시에 의한 안테나는 빔 조향 및 빔 집속이 모두 가능하다. 이 경우, 제어 가능한 렌즈 어레이 평면으로부터 일정 걸이 떨어진 곳인 실제 초점에 방사기가 있는 렌즈 어레이와 유사한 방향 패턴의 특성을 얻을 수 있는 가상 초점을 사용하여 거울 효과를 제거 할 수 있다. 이러한 실제 초점 거리는 통상적으로 어레이의 가로 크기와 비슷하다. 본 개시에 의한 안테나의 전체 크기는 종래 기술이 구조에 비해 훨씬 작다.
본 개시에 의한 안테나 제어 방법은 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록된 프로그램 코드를 실행하는 처리 장치에 의해 구현 될 수 있다.
이하에서 본 개시의 대안적인 실시예들을 설명한다.
도 7에 도시된 본 개시의 대안적인 일 실시예에 의하면, 기술적 요구에 기초하여, 고정 피드 어레이는 준-주기적(quasi-periodic) 구조를 가질 수 있다. 즉, 고정 피드 어레이의 방사 소자는 x 및 y축을 따라 준-주기적으로 배치될 수 있다 이러한 소자의 배치는 고정 어레이 소자들의 여기(excitation) 채널의 배선과 관련된 공학적 고려에 따라 바람직할 수 있다. 이 경우, 제어 가능한 안테나 어레이의 RX 소자들 및 TX 소자들은 주기적으로 배열될 수 있다. 고정 피드 어레이의 소자들은 예를 들어 N1개의 소자들의 그룹으로 그룹화 될 수 있으며 그룹 내의 고정 피드 어레이의 소자들 사이의 x 및 y 축상의 거리와 제어 가능한 안테나 어레이의 소자들 사이의 거리는 같지 않아 D'x(y)≠Dx(y)이지만, 고정 피드 어레이의 소자들의 그룹들은 N1 * Dx(y)을 주기로 주기적으로 배치될 수 있다. 이러한 배치에 의해 안테나의 면적을 확장시킬 수 있게 된다.
도 8에 도시된 안테나 어레이의 단위 셀 구조의 대안적인 일 실시예에서는, 도 2a 내지도 2c의 실시예와 비교하여 수신 패치 안테나를 갖는 제3 주요 층이 없다. 이 실시예에서, 여기 신호는 제2 접지 층의 슬롯(슬롯 안테나)을 통해 들어가고, 전자기 결합을 통해 제2 주요 층의 스트립 라인 링크에 의해 수신된다. 이 실시예에서, 제2 접지 층은 슬롯 안테나의 전도성 소자를 형성하고, 또한 제2 주요 층의 전송선에 대한 차폐를 형성한다. 본 실시예에 의한 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀은 도 2b-2c의 실시예와 유사한 방식으로 동작한다. 이 실시예는 제어 가능한 안테나 어레이의 보다 간단한 셀 구조를 제공한다. 이러한 실시예는 제어 가능한 안테나 어레이의 패치 소자와 비교하여 제어 가능한 안테나 어레이의 슬롯 RX 소자를 매칭시키는 더 좁은 대역폭을 갖는다.
도 9는 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀의 제1 주요 층의 패치 안테나의 대안적인 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 본 개시의 대안적인 일 실시예에서, 제어 가능한 안테나 어레이의 단위 셀의 제1 주요 층의 TX 소자로서 선형 편광되는 직사각형 패치 안테나가 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 선형 편광 통신 시스템에서 유용할 수 있다.
다른 대안적인 일 실시예에 의하면, 제어 가능한 안테나 어레이의 각 셀의 고정 위상 천이 구간에 의해 제공되는 위상 천이는 다음과 같이 2π 라디안의 정수배 만큼 감소될 수 있다 :
Figure pat00011
이것은 제어 가능한 안테나 어레이 셀의 고정 위상 천이 구간의 필요한 길이를 감소시킬 수 있으며, 따라서 안테나 어레이에서의 손실 및 그 크기를 감소시킬 수 있다.
본 개시에 의한 안테나는 밀리미터 파장 범위에서 사용될 수 있으나, 대안적으로 전자기파의 방사 및 제어된 조향/집속이 가능한 임의의 파장 범위가 사용될 수 있다. 예를 들어, 단파, 서브밀리미터(테라 헤르츠) 방사선 등이 사용될 수 있다.
본 개시에 의한 작고 매우 효과적인 조향 안테나 어레이 시스템은 향상된 5G 및 WiGig 표준의 무선 통신 시스템에 이용될 수 있다. 이 경우, 기지국 및 단말의 안테나 모두 본 개시를 이용할 수 있다. 이 경우, 기지국은 사용자들 사이의 시분할로 빔 조향을 실현할 수 있다. 사용자 단말의 안테나는 기지국 위치로 조향될 수 있다.
본 개시는 모든 유형의 LWPT 시스템, 즉 실외/실내, 자동차, 모바일 등에 이용될 수 있다. 모든 시나리오에서 높은 전력 전송 효율이 보장된다. 전력 전달 장치가 전술한 안테나 어레이 구조를 사용하여 구축될 수 있고, 따라서 근거리 영역에서 충전중인 장치에 대한 빔 집속 또는 원거리 필드에 위치한 장치에 전력을 전송하기 위한 빔 조향을 실현할 수 있다.
로봇 공학에 사용될 때, 제안된 안테나는 장애물을 감지/회피하는 데 사용될 수 있다. 본 개시는 또한 자동차 레이더에도 사용될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 10을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치(100)는 신호 분할부(110), 신호원 가상 빔 조절부(120), 송신 빔 조절부(130), 및 송신부(140)를 포함할 수 있다. 신호 분할부(110)는 신호원으로부터 수신한 제1 신호를 분할하여 N개의 동상의 신호들이 포함된 제2 신호를 생성할 수 있다. 여기서 제2 신호는 복수의 신호들이 포함된 신호의 집합이다. 여기서 신호의 분할은 신호의 전력 분할일 수 있다. 신호 분할부는 통상적인 유선 전력 분할기일 수도 있고, 상술한 것과 같이 안테나 어레이를 이용하여 신호를 N개로 분할할 수도 있다.
신호원 가상 빔 조절부(120)는 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제3 신호를 생성할 수 있다. 제3 신호는 복수의 신호들이 포함된 신호의 집합이다. 신호원 가상 빔 조절부(120)는 신호원으로부터 수신된 신호가 분할되어 생성된 동상의 신호들의 위상을 서로 다르게 천이시킴으로써, 마치 신호원에서 특정 형태의 빔이 방사된 것과 같은 효과를 얻도록 할 수 있다.
신호원 가상 빔 조절부(120)는 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 제1 신호가 한 점에서 송신되어 송신부(140)의 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시킬 수 있다. 송신부(140)의 N개의 송신 안테나는 평면상에 배치될 수 있다. 송신부(140)의 N개의 송신 안테나는 일정 간격으로 평면상에 배치될 수 있다. 신호원 가상 빔 조절부(120)는 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 제1 신호가 한 점에서 송신되어 평면상에 일정 간격으로 배치된 송신부(140)의 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시킬 수 있다.
송신부(140)의 N개의 송신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고, 신호원 가상 빔 조절부(120)는 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 제1 신호가 상기 평면의 중심으로부터 상기 평면에 대한 수직 방향으로 소정의 거리 만큼 떨어진 점에서 송신되어 송신부(140)의 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시킬 수 있다.
신호원 가상 빔 조절부(120)가 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 천이시키는 값은 고정된 값일 수 있다. 신호원 가상 빔 조절부(120)는 딜레이 라인을 통해 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 고정된 값 만큼 천이시킬 수 있다. 제2 신호에 포함된 신호들에 대한 딜레이 라인들 간의 길이 차이가 파장보다 커질 수도 있으나, 이 경우 파장의 정수배 만큼 길이를 감소시킴으로써 딜레이 라인들 간의 길이 차이를 파장 이내로 제한될 수 있다. 신호원 가상 빔 조절부(120)는 상술한 제2 주요 층의 고정 위상 천이 구간을 포함할 수 있다.
송신 빔 조절부(130)는 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상을 0도 또는 180도 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제4 신호를 생성할 수 있으며, 송신부(140)는 제4 신호에 포함된 각 신호를 송신하는 N개의 송신 안테나를 포함할 수 있다. 즉, 송신 빔 조절부(130)는 송신부(140)의 N개의 송신 안테나를 통해 송신되는 신호들의 위상을 천이시킴으로써 빔 조향 또는 빔 집속을 수행할 수 있다.
송신 빔 조절부(130)는 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정할 수 있다. 여기서 송신 빔의 조절은 빔 조향 또는 빔 집속을 포함할 수 있다. 송신 빔 조절부(130)는 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에, 신호원 가상 빔 조절부(120)에 의한 각 신호의 위상 천이 값을 더한 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정할 수 있다. 송신 빔 조절부(130)는 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에서, 신호원 가상 빔 조절부(120)에 의한 각 신호의 위상 천이 값을 뺀 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정할 수 있다.
송신부(140)의 N개의 송신 안테나 각각은 송신 신호가 원 편광 되도록 모서리가 사선 처리된 사각형 패치로 형성될 수 있다. 사각형 패치는 서로 마주보는 두 모서리만 사선 처리될 수 있다. 여기서 원 편광은 완전한 원 편광뿐만 아니라 타원 편광을 포함하는 개념일 수 있다. 송신 빔 조절부(130)는 상술한 제1 주요 층의 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 송신부(140)는 상술한 제1 주요 층의 패치 안테나를 포함할 수 있다.
신호원 가상 빔 조절부(120)의 위상 천이 값은 고정된 값이고 송신 빔 조절부(130)의 위상 천이 값은 0도와 180도 두 값이기 때문에 본 발명에 의한 안테나 장치는 값비싼 위상 천이기를 필요로 하지 않으며, 빔 조절은 각 셀당 1비트 신호로 할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 의한 신호 분할부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 11을 참조하면, 신호 분할부(110)는 신호 공급부(111)와 수신부(112)를 포함할 수 있다. 신호 공급부(111)는 수신부(112)로 제1 신호를 송신할 수 있다. 수신부(112)는 제1 신호를 수신하여 N개의 동상 신호를 포함하는 제2 신호를 출력할 수 있다.
수신부(112)는 N개의 신호 수신기를 포함할 수 있있다. 신호 수신기는 신호 공급부(111)로부터 제1 신호를 수신하는 안테나일 수 있다. 수신부(112)는 신호 공급부(111)로부터 제1 신호를 수신하는 N개의 수신 안테나들을 포함하며, 신호 공급부(111)에서 송신된 제1 신호는 N개의 수신 안테나들에 동상으로 수신될 수 있다. 수신부(112)의 N개의 수신 안테나들은 신호 공급부(111)의 방사 근거리 영역, 즉 프레넬 영역에 배치될 수 있다. 수신부(112)의 N개의 수신 안테나들은 평면상에 배치되고, 신호 공급부(111)는 제1 신호가 N개의 수신 안테나들에 평면파로 도달하도록 송신하는 웨이브가이드를 포함할 수 있다. 안테나들은 평면상에 배치된다는 것은, 안테나들이 직선상에 배치되는 것을 포함할 수 있다.
수신부(112)의 N개의 수신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치될 수 있다. 신호 공급부(111)는 수신부(112)의 N개의 수신 안테나들 간의 간격과 동일한 간격으로 평면상에 배치되는 N개의 송신 안테나를 포함할 수 있다. 여기서 간격이 일정하다는 것은, x축 방향의 간격과 y축 방향의 간격 각각이 일정한 것을 포함할 수 있다. 수신부(112)의 N개의 수신 안테나들이 배치되는 평면과 신호 공급부(111)의 N개의 송신 안테나들이 배치되는 평면은 평행할 수 있다. 신호 공급부(111)는 N개의 수신 안테나들 간의 간격에 대응되도록 준-주기적으로 평면상에 배치되는 N개의 송신 안테나를 포함할 수 있다.
수신부(112)의 N개의 수신 안테나들 각각은 접지면에 형성되는 슬롯 안테나이고, 신호원 가상 빔 조절부(120)는 스트립라인을 통해 슬롯 안테나와 커플링될 수 있다. 신호원 가상 빔 조절부(120)의 스트립라인은 슬롯 안테나의 개구 장측에 직교할 수 있다.
신호 공급부(111)는 상술한 고정 피드 어레이의 방사 소자를 포함할 수 있고, 수신부(112)는 상술한 제3 주요 층의 수신 소자를 포함할 수 있다. 수신부(112)는 도 8과 관련하여 설명한 제2 접지 층의 슬롯 안테나를 포함할 수 있다.
도 12는 도 10에 도시된 안테나 장치의 구성에 도 11에 도시된 신호 분할부의 세부 구성을 도시한 블록도이다. 도 12를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치(200)는 신호 공급부(111)를 제외한 렌즈 장치일 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 의한 안테나 장치(200)는 N개의 신호 수신기들을 포함하는 수신부(112), N개의 신호 수신기들에 의해 수신된 N개의 신호들 각각의 위상을 천이시키는 신호원 가상 빔 조절부(120), 신호원 가상 빔 조절부(120)에 의해 위상 천이된 N개의 신호들 각각의 위상을 0도 또는 180도 천이시키는 송신 빔 조절부(130), 및 송신 빔 조절부(130)에 의해 위상 천이된 N개의 신호들 각각을 송신하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신부(140)를 포함할 수 있다. 안테나 장치(200)는 상술한 제어 가능한 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
신호원 가상 빔 조절부(120)는 N개의 신호 수신기에 의해 동일한 제1 신호가 수신되었을 때, 신호원 가상 빔 조절부(120)에 의해 위상 천이된 N개의 신호들의 위상이, 제1 신호가 한 점에서 송신되어 평면에 배치된 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시킬 수 있다.
신호원 가상 빔 조절부(120)는 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 제1 신호가 한 점에서 송신되어 평면상에 일정 간격으로 배치된 수신부(112)의 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시킬 수 있다. 수신부(112)의 N개의 송신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고, 신호원 가상 빔 조절부(120)는 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 제1 신호가 상기 평면의 중심으로부터 상기 평면에 대한 수직 방향으로 소정의 거리 만큼 떨어진 점에서 송신되어 수신부(112)의 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시킬 수 있다.
송신 빔 조절부(130)는 0도 또는 180도의 위상 천이를 가할 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에, 신호원 가상 빔 조절부(120)에 의한 각 신호의 위상 천이 값을 더하거나 뺀 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정할 수 있다.
안테나 장치(200)는 3개의 주요 층을 포함하는 다층 기판을 포함하고, 다층 기판의 제1 주요 층은 패치 안테나를 포함하는 송신부(140) 및 패치 안테나의 방사 신호의 위상을 0도 또는 180도로 변경시킬 수 있는 스위칭 소자를 포함하는 송신 빔 조절부(130)를 포함하고, 제1 주요 층의 아래의 제2 주요 층은 딜레이 라인에 의한 고정 위상 천이 구간을 포함하는 신호원 가상 빔 조절부(120)를 포함하고, 제2 주요 층의 아래의 제3 주요 층은 수신 안테나 어레이를 포함하는 수신부(112)를 포함할 수 있다.
안테나 장치(200)는 2개의 주요 층을 포함하는 다층 기판을 포함하고, 다층 기판의 제1 주요 층은 패치 안테나를 포함하는 송신부(140) 및 패치 안테나의 방사 신호의 위상을 0도 또는 180도로 변경시킬 수 있는 스위칭 소자를 포함하는 송신 빔 조절부(130)를 포함하고, 제1 주요 층의 아래의 제2 주요 층은 딜레이 라인에 의한 고정 위상 천이 구간을 포함하는 신호원 가상 빔 조절부(120)를 포함하고, 제2 주요 층의 아래의 접지 층은 슬롯 안테나 어레이를 포함하는 수신부(112)를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 프로그램 제품으로 작성 가능하고, 작성된 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 자기 매체, 광학 매체, ROM, RAM 등 모든 기록매체를 포함한다.
지금까지 본 개시에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 개시를 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 이러한 실시예들을 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 개시의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 개시의 각 동작은 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다.
본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 하며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 개시된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 신호원으로부터 수신한 제1 신호를 분할하여 N개의 동상의 신호들이 포함된 제2 신호를 생성하는 신호 분할부;
    상기 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제3 신호를 생성하는 신호원 가상 빔 조절부;
    상기 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상을 0도 또는 180도 천이시켜 N개의 신호가 포함된 제4 신호를 생성하는 송신 빔 조절부; 및
    상기 제4 신호에 포함된 각 신호를 송신하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 분할부는,
    상기 제1 신호를 송신하는 신호 공급부, 및
    상기 신호 공급부로부터 상기 제1 신호를 수신하는 N개의 수신 안테나들을 포함하는 수신부를 포함하며,
    상기 신호 공급부에서 송신된 상기 제1 신호는 상기 N개의 수신 안테나들에 동상으로 수신되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 수신 안테나들이 상기 신호 공급부의 방사 근거리 영역(radiative near-field region)에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 수신 안테나들은 평면상에 배치되고,
    상기 신호 공급부는 상기 제1 신호가 상기 N개의 수신 안테나들에 평면파(plane wave)로 도달하도록 송신하는 웨이브가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 수신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고,
    상기 신호 공급부는 상기 일정 간격으로 평면상에 배치되는 N개의 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 수신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고,
    상기 신호 공급부는 상기 일정 간격에 대응되도록 준-주기적으로 평면상에 배치되는 N개의 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 수신 안테나들 각각은 접지면에 형성되는 슬롯 안테나이고,
    상기 신호원 가상 빔 조절부는 스트립라인을 통해 상기 슬롯 안테나와 커플링되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 신호원 가상 빔 조절부는,
    상기 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 상기 제1 신호가 한 점에서 송신되어 상기 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 송신 안테나들은 일정 간격으로 평면상에 배치되고,
    상기 신호원 가상 빔 조절부는,
    상기 제3 신호에 포함된 각 신호의 위상이, 상기 제1 신호가 상기 평면의 중심으로부터 상기 평면에 대한 수직 방향으로 소정의 거리 만큼 떨어진 점에서 송신되어 상기 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 신호원 가상 빔 조절부가 상기 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 천이시키는 값은 고정된 값인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호원 가상 빔 조절부는,
    딜레이 라인을 통해 상기 제2 신호에 포함된 각 신호의 위상을 고정된 값 만큼 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 신호에 포함된 신호들에 대한 딜레이 라인들 간의 길이 차이가 파장 이내로 제한되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 송신 빔 조절부는,
    상기 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 송신 빔 조절부는,
    상기 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에, 상기 신호원 가상 빔 조절부에 의한 각 신호의 위상 천이 값을 더한 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 송신 빔 조절부는,
    상기 제3 신호에 포함된 신호들이 동상이라는 가정 하에 송신 빔을 조절하기 위한 각 신호의 위상 천이 값에서, 상기 신호원 가상 빔 조절부에 의한 각 신호의 위상 천이 값을 뺀 값에 따라, 각 신호에 가할 위상 천이 값 0도 또는 180도를 결정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    N개의 송신 안테나 각각은,
    송신 신호가 원 편광 되도록 모서리가 사선 처리된 사각형 패치로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 안테나 장치는 3개의 주요 층을 포함하는 다층 기판을 포함하고,
    상기 다층 기판의 제1 주요 층은 패치 안테나를 포함하는 상기 송신부 및 상기 패치 안테나의 방사 신호의 위상을 0도 또는 180도로 변경시킬 수 있는 스위칭 소자를 포함하는 상기 송신 빔 조절부를 포함하고,
    상기 다층 기판의 제1 주요 층의 아래의 제2 주요 층은 딜레이 라인에 의한 고정 위상 천이 구간을 포함하는 상기 신호원 가상 빔 조절부를 포함하고,
    상기 다층 기판의 제2 주요 층의 아래의 제3 주요 층은 수신 안테나 어레이를 포함하는 상기 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 안테나 장치는 2개의 주요 층을 포함하는 다층 기판을 포함하고,
    상기 다층 기판의 제1 주요 층은 패치 안테나를 포함하는 상기 송신부 및 상기 패치 안테나의 방사 신호의 위상을 0도 또는 180도로 변경시킬 수 있는 스위칭 소자를 포함하는 상기 송신 빔 조절부를 포함하고,
    상기 다층 기판의 제1 주요 층의 아래의 제2 주요 층은 딜레이 라인에 의한 고정 위상 천이 구간을 포함하는 상기 신호원 가상 빔 조절부를 포함하고,
    상기 다층 기판의 제2 주요 층의 아래의 접지 층은 슬롯 안테나 어레이를 포함하는 상기 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  19. N개의 신호 수신기들을 포함하는 수신부;
    상기 N개의 신호 수신기들에 의해 수신된 N개의 신호들 각각의 위상을 천이시키는 신호원 가상 빔 조절부;
    상기 신호원 가상 빔 조절부에 의해 위상 천이된 N개의 신호들 각각의 위상을 0도 또는 180도 천이시키는 송신 빔 조절부; 및
    상기 송신 빔 조절부에 의해 위상 천이된 N개의 신호들 각각을 송신하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 신호원 가상 빔 조절부는,
    상기 N개의 신호 수신기에 의해 동일한 제1 신호가 수신되었을 때,
    상기 신호원 가상 빔 조절부에 의해 위상 천이된 N개의 신호들의 위상이,
    상기 제1 신호가 한 점에서 송신되어 평면에 배치된 N개의 송신 안테나에 도달한 경우와 같아지도록 위상을 천이시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102316108B1 (ko) * 2020-05-28 2021-10-26 서울대학교산학협력단 단일 체인 재구성 메타 누설 안테나 기반의 지능형 rf 융합 처리 장치 및 그 동작방법
KR102395132B1 (ko) * 2021-10-12 2022-05-04 국방과학연구소 전자적 빔조향과 편파변환제어가 가능한 전파연동 다기능 메타표면 장치

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688949C1 (ru) 2018-08-24 2019-05-23 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Антенна миллиметрового диапазона и способ управления антенной
WO2021085669A1 (ko) * 2019-10-30 2021-05-06 엘지전자 주식회사 5g 안테나를 구비하는 전자 기기
KR20210082946A (ko) * 2019-12-26 2021-07-06 삼성전자주식회사 레이더 신호 처리 장치 및 방법
RU2759918C1 (ru) * 2021-02-12 2021-11-18 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Конструкция неподвижного поляризационного зеркала двухзеркальной антенной системы
CN115189136B (zh) * 2021-04-01 2024-07-09 上海天马微电子有限公司 液晶天线
FR3122780A1 (fr) * 2021-05-07 2022-11-11 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Cellule d’antenne à réseau transmetteur
FR3125173A1 (fr) * 2021-07-07 2023-01-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Cellule d’antenne à réseau transmetteur

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6351240B1 (en) * 2000-02-25 2002-02-26 Hughes Electronics Corporation Circularly polarized reflect array using 2-bit phase shifter having initial phase perturbation

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3881178A (en) 1973-04-03 1975-04-29 Hazeltine Corp Antenna system for radiating multiple planar beams
DE2405520A1 (de) 1974-02-06 1975-08-14 Siemens Ag Phasengesteuerte antennenanordnung
US4381509A (en) 1981-02-23 1983-04-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Cylindrical microwave lens antenna for wideband scanning applications
US4388626A (en) 1981-03-05 1983-06-14 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Phased array antennas using frequency multiplication for reduced numbers of phase shifters
US4460897A (en) 1981-04-02 1984-07-17 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Scanning phased array antenna system
GB2250865B (en) 1983-06-25 1992-11-18 Emi Ltd Antenna arrangement
US4825216A (en) 1985-12-04 1989-04-25 Hughes Aircraft Company High efficiency optical limited scan antenna
CA1317657C (en) 1988-11-02 1993-05-11 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government Two dimensional acousto-optic signal processor using a circular antenna array and a butler matrix
US4937584A (en) 1988-12-22 1990-06-26 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Adaptive phase-shifter nulling techniques for large-aperture phases arrays
US5041849A (en) 1989-12-26 1991-08-20 Xerox Corporation Multi-discrete-phase Fresnel acoustic lenses and their application to acoustic ink printing
US5214438A (en) 1990-05-11 1993-05-25 Westinghouse Electric Corp. Millimeter wave and infrared sensor in a common receiving aperture
FR2729505A1 (fr) 1995-01-18 1996-07-19 Alcatel Espace Antenne multifaisceaux forte capacite a balayage electronique en emission
US5793798A (en) * 1995-12-18 1998-08-11 Ail Systems, Inc. Virtual beam system
FR2750258B1 (fr) * 1996-06-24 1998-08-21 Europ Agence Spatiale Systeme de conformation de faisceau zonal reconfigurable pour une antenne embarquee sur un satellite en orbite et procede d'optimisation de la reconfiguration
JP3010442B1 (ja) 1998-10-09 2000-02-21 郵政省通信総合研究所長 光制御フェイズドアレイアンテナ
US6184827B1 (en) * 1999-02-26 2001-02-06 Motorola, Inc. Low cost beam steering planar array antenna
EP1272829A1 (de) 2000-04-14 2003-01-08 Zeptosens AG Gitter-wellenleiter-struktur zur verstärkung eines anregungsfeldes und deren verwendung
US7554508B2 (en) * 2000-06-09 2009-06-30 Parker Vision, Inc. Phased array antenna applications on universal frequency translation
EP1373875A2 (de) 2001-04-02 2004-01-02 Zeptosens AG Optische struktur zur multi-photonen-anregung und deren verwendung
US6690333B2 (en) 2001-05-07 2004-02-10 Rafael-Armament Development Authority Ltd. Cylindrical ray imaging steered beam array (CRISBA) antenna
RU2237267C2 (ru) 2001-11-26 2004-09-27 Волков Леонид Викторович Способ формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн (варианты) и система формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн
CN2561106Y (zh) * 2002-08-07 2003-07-16 西安海天天线科技股份有限公司 天线阵可调移相器
NZ521823A (en) 2002-10-04 2005-11-25 Ind Res Ltd An array of antenna elements used as a microwave sensor to grade produce such as fruit
US7212153B2 (en) * 2003-12-05 2007-05-01 Safeview, Inc. Millimeter-wave active imaging system with fixed array
US7271461B2 (en) 2004-02-27 2007-09-18 Banpil Photonics Stackable optoelectronics chip-to-chip interconnects and method of manufacturing
WO2006122040A2 (en) * 2005-05-05 2006-11-16 Automotive Systems Laboratory, Inc. Antenna
DE102005040267B4 (de) 2005-08-24 2007-12-27 Universität Karlsruhe Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen elektrostatischen Linsenanordnung, insbesondere einer Phasenplatte und derartige Phasenplatte
JP2007258863A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Nec Corp 線路切換型移相器、それを含む多ビット移相回路およびそれを用いたフェーズドアレイアンテナ
US7602337B2 (en) 2006-11-30 2009-10-13 The Boeing Company Antenna array including a phase shifter array controller and algorithm for steering the array
GB0701087D0 (en) 2007-01-19 2007-02-28 Plasma Antennas Ltd A displaced feed parallel plate antenna
US8164531B2 (en) * 2008-05-20 2012-04-24 Lockheed Martin Corporation Antenna array with metamaterial lens
US8477408B2 (en) 2009-04-02 2013-07-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electronically reconfigurable planar crossbar array optical elements
US20110074646A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Snow Jeffrey M Antenna array
US8421684B2 (en) * 2009-10-01 2013-04-16 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for beam steering using steerable beam antennas with switched parasitic elements
US8456351B2 (en) 2010-04-20 2013-06-04 International Business Machines Corporation Phased array millimeter wave imaging techniques
US9660339B2 (en) * 2010-12-04 2017-05-23 Chian Chiu Li Beam steering and manipulating apparatus and method
WO2012093392A1 (en) * 2011-01-05 2012-07-12 Beam Networks Ltd. Circularly and linearly polarized planar phased array antennae and network systems employing such
US9000982B2 (en) * 2012-03-09 2015-04-07 Lockheed Martin Corporation Conformal array antenna
EP2698870A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-19 Alcatel-Lucent Antenna feed
US9966661B2 (en) * 2012-08-24 2018-05-08 City University Of Hong Kong Phased array, a coherent source array, an antenna array and a system for controlling thereof
US20140085693A1 (en) 2012-09-26 2014-03-27 Northeastern University Metasurface nanoantennas for light processing
CN103094713B (zh) 2013-01-18 2016-05-18 厦门大学 K波段平面贴片透镜天线
GB2511845A (en) 2013-03-15 2014-09-17 Bae Systems Plc Directional multiband antenna
US9683928B2 (en) 2013-06-23 2017-06-20 Eric Swanson Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications
WO2015082770A1 (en) 2013-12-03 2015-06-11 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Optically controlled phase shifter
US20150200452A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Planar beam steerable lens antenna system using non-uniform feed array
CN105900000A (zh) 2014-01-11 2016-08-24 拉瓦勒大学 形成和电调谐空间非均匀光反射的方法和装置
US10069213B2 (en) * 2014-01-31 2018-09-04 Quintel Technology Limited Antenna system with beamwidth control
US9482796B2 (en) 2014-02-04 2016-11-01 California Institute Of Technology Controllable planar optical focusing system
RU2595941C2 (ru) 2014-05-06 2016-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Радио Гигабит" Система радиорелейной связи с подстройкой луча
US10756445B2 (en) * 2014-12-12 2020-08-25 The Boeing Company Switchable transmit and receive phased array antenna with high power and compact size
KR101605975B1 (ko) * 2014-12-24 2016-03-23 주식회사 코프 2단계 위상 시프터를 구비한 rf 빔포밍 시스템 장치 및 방법
US20160226142A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Robert Leroux Phase control for antenna array
JP2016208229A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 忠 高野 電磁波ビーム伝送装置
EP3089365A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-02 Alcatel Lucent Directional device for phase shifting and attenuating signals
KR102407142B1 (ko) * 2017-06-30 2022-06-10 삼성전자주식회사 빔 스티어링 소자 및 이를 포함하는 전자 장치
CN107645070B (zh) 2017-07-31 2020-10-02 东南大学 基于一维微波平面透镜和双渐变槽天线线阵的多波束天线
RU2688949C1 (ru) * 2018-08-24 2019-05-23 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Антенна миллиметрового диапазона и способ управления антенной
US11404797B2 (en) * 2020-01-02 2022-08-02 International Business Machines Corporation Time-based beam switching in phased arrays
US20210376461A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-02 Qualcomm Incorporated Hybrid phased-array and steering lenses for beam steering
US11916304B2 (en) * 2021-04-02 2024-02-27 Anokiwa Ve, Inc. Correction of systematic error for electronically steered antennas using on-chip programming

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6351240B1 (en) * 2000-02-25 2002-02-26 Hughes Electronics Corporation Circularly polarized reflect array using 2-bit phase shifter having initial phase perturbation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102316108B1 (ko) * 2020-05-28 2021-10-26 서울대학교산학협력단 단일 체인 재구성 메타 누설 안테나 기반의 지능형 rf 융합 처리 장치 및 그 동작방법
KR102395132B1 (ko) * 2021-10-12 2022-05-04 국방과학연구소 전자적 빔조향과 편파변환제어가 가능한 전파연동 다기능 메타표면 장치

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