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KR102002799B1 - 기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기 - Google Patents

기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기 Download PDF

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KR102002799B1
KR102002799B1 KR1020180101301A KR20180101301A KR102002799B1 KR 102002799 B1 KR102002799 B1 KR 102002799B1 KR 1020180101301 A KR1020180101301 A KR 1020180101301A KR 20180101301 A KR20180101301 A KR 20180101301A KR 102002799 B1 KR102002799 B1 KR 102002799B1
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KR
South Korea
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pattern
arc
transmission pattern
hole
transmission
Prior art date
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KR1020180101301A
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신필수
김진태
김진호
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주식회사 에이치에스에이디씨
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Publication date
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Abstract

본 발명은 기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 아크형 위상 가변기는 입력 포트, 복수의 출력 포트 및 아크형 패턴을 구비하는 제1 전송 패턴이 상부면에 형성된 메인 기판 위에 중심축을 매개로 회전 가능하게 제2 전송 패턴이 하부면에 형성된 회전 기판이 설치되어 입력 포트와 출력 포드들 간의 거리 분배로 위상을 가변한다. 그리고 회전 기판의 상부면에 무급전 기생 패치를 형성함으로써, 광대역에 걸쳐 위상 가변기의 임피던스 정합 특성을 확보할 수 있다.

Description

기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기{Arc type phase shifter comprising}
본 발명은 위상 가변기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호(arc)를 기반으로 한 입력 포트와 출력 포트들 간의 거리 분배로 위상을 가변하고, 광대역에 걸쳐 임피던스 정합 특성을 확보할 수 있는 기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기에 관한 것이다.
이동통신 시스템에 있어서, 지역 또는 시간대별로 가입자들의 사용빈도가 변하기 때문에, 사용빈도가 높은 쪽이 사용빈도가 낮은 쪽에 비해서 통신 환경이 나빠지는 문제가 발생된다.
이러한 문제를 해소하여 최적의 서비스를 제공하기 위해서, 기지국 안테나의 복사빔의 각도를 조절하여 기지국 커버리지를 조정하는 망관리 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 안테나의 복사빔의 각도를 조절(틸트)하기 위한 방법으로는 기구적 또는 전기적 빔 틸트 방식이 사용되고 있다.
기구적 빔 틸트 방식은 안테나의 생산 단가는 낮출 수 있다. 하지만 기구적 빔 틸트 방식은 기술자가 높은 곳에 설치된 안테나에 연결된 틸트 기구물을 통하여 직접 안테나의 빔 틸트를 조정해야 하기 때문에, 안테나가 설치된 곳에서 기술자가 떨어지는 안전 사고의 위험이 높고, 빔 틸트 조정에 많은 시간이 소요되는 문제점을 안고 있다.
반면에 전기적 빔 틸트 방식은 원격으로 안테나의 빔 틸트를 조정하기 때문에, 안테나가 설치된 높은 곳에서 기술자가 떨어지는 안전 사고의 위험이 없고, 빔 틸트 조정을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
이러한 전기적 빔 틸트가 가능한 안테나 시스템에는 복사빔의 위상을 가변시키는 위상 가변기가 설치되어 있다. 즉 위상 가변기는 신호가 통과하는 전송선로의 길이를 가변시킴으로써, 해당 신호의 위상을 가변시킨다.
현재 사용되고 있는 대부분의 위상 가변기는 호(acr)를 기반하는 메인 기판에 대해서 회전 기판이 회전하는 구조를 가지고 있다. 이러한 위상 가변기를 아크형(arc type) 위상 가변기라고 한다.
이러한 아크형 위상 가변기는 티-정션(T-junction)을 기본으로 설계되고, 메인 기판의 상부면에 형성된 제1 전송 패턴과 회전 기판의 하부면에 형성된 제2 전송 패턴 간의 커플링을 통해 전력을 전달한다. 이때 메인 기판과 회전 기판 간의 신호 전달 시 반사 소실이 없도록, 메인 기판과 회전 기판 간에 임피던스 정합 특성이 중요하다.
그런데 메인 기판과 회전 기판은 물리적인 접촉에 의한 커플링으로 신호를 전달해야 할 뿐만 아니라 광대역 및 소형화 요구에 따라 임피던스 정합 특성을 확보하는 것이 쉽지 않다. 기존에는 임피던스 정합 특성을 개선하기 위해서, 제1 전송 패턴과 제2 전송 패턴을 설계할 경우 위상 가변 구간 고려 및 소형화를 위한 목적을 반영해야 하기 때문에, 디자인 변경에도 한계가 있다.
등록특허공보 제10-1586424호 (2016.01.19. 공고)
따라서 본 발명의 목적은 광대역 임피던스 정합 특성을 확보할 수 있는 기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중심축; 상기 중심축에 결합되며, 상기 중심축 주위의 상부면에 형성된 제1 전송 패턴을 포함하고, 상기 제1 전송 패턴은 입력 포트, 복수의 출력 포트 및 복수의 아크형 패턴을 구비하는 메인 기판; 및 상기 중심축을 통하여 상기 메인 기판의 상부면에 밀착되게 설치되며, 상기 메인 기판에 대해서 상기 중심축을 축으로 회전 가능하게 결합되며, 상기 복수의 아크형 패턴에 커플링되어 회전에 따라 상기 입력 포트와 상기 출력 포트들 간의 거리 분배로 위상을 가변하는 제2 전송 패턴이 하부면에 형성된 회전 기판; 및 상기 회전 기판의 상부면에 형성되며, 상기 제1 전송 패턴과 상기 제2 전송 패턴 간에 임피던스를 정합하는 무급전형 기생 패치;를 포함하는 아크형 위상 가변기를 제공한다.
상기 메인 기판은, 유전체로 형성되며, 상기 중심축이 결합되는 제1 관통 홀이 형성된 제1 베이스 기판; 상기 제1 베이스 기판의 하부면에 형성된 접지면; 및 상기 제1 베이스 기판의 상부면에 형성된 상기 제1 전송 패턴;을 포함한다.
상기 제1 전송 패턴은, 상기 제1 관통 홀 주위에 형성되는 제1 홀 패턴; 상기 제1 홀 패턴을 중심으로 형성되며 양단부에 출력 포트가 형성된 상기 복수의 아크형 패턴; 상기 제1 홀 패턴에 연결되고 단부에 입력 포트가 형성된 급전 패턴; 및 상기 급전 패턴에 연결되고 단부에 출력 포트가 형성된 고정형 패턴;을 포함할 수 있다.
상기 회전 기판은, 유전체로 형성되며, 상기 제1 관통 홀에 대응되는 제2 관통 홀이 형성된 제2 베이스 기판; 및 상기 제2 베이스 기판의 하부면에 형성된 제2 전송 패턴;을 포함한다.
상기 제2 전송 패턴은, 상기 제2 관통 홀 주위에 형성되며, 상기 제1 홀 패턴에 밀착되는 제2 홀 패턴; 상기 제2 홀 패턴에 연결되어 상기 제1 아크형 패턴 상부로 뻗어 있으며, 상기 제1 아크형 패턴에 커플링되는 제2-1 전송 패턴; 및 상기 제2 홀 패턴에 연결되어 상기 제2 아크형 패턴의 상부로 뻗어 있으며, 상기 제2 아크형 패턴에 커플링되는 제2-2 전송 패턴;을 포함할 수 있다.
상기 기생 패치는 상기 제2 베이스 기판의 상부면에 형성되되, 상기 제2-1 전송 패턴 또는 제2-2 전송 패턴 위에 형성될 수 있다.
상기 복수의 아크형 패턴은, 상기 중심축을 중심으로 상부에 형성되며, 상기 중심축을 중심으로 상부로 볼록한 아크 형태로 형성되고, 양단부에 출력 포트가 형성된 제1 아크형 패턴; 및 상기 중심축과 제1 아크형 패턴 사이에 형성되며, 상기 중심축을 중심으로 상부로 볼록한 아크 형태로 형성되되 상기 제1 아크형 패턴 보다는 작은 아크 형태로 형성되며, 양단부에 출력 포트가 형성된 제2 아크형 패턴;을 포함할 수 있다.
그리고 상기 제2 전송 패턴은 상기 제2 홀 패턴에서 연장되어 상기 제2-2 전송 패턴이 형성되고, 상기 제2-2 전송 패턴에서 연장되어 상기 제2-1 전송 패턴이 형성될 수 있다. 이때 상기 기생 패치는 상기 제2-2 전송 패턴 위에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하부면에 제2 전송 패턴이 형성된 회전 기판의 상부면에 무급전형 기생 패치를 형성함으로써, 아크형 위상 가변기의 임피던스 정합 특성을 개선할 수 있다. 즉 회전 기판의 상부면에 기생 패치가 적용되면, 제1 전송 패턴과 제2 전송 패턴이 적층되어 형성하는 마이크로스트립 선로 위에 유전체인 회전 기판의 두께 만큼 이격되어 위치한 상태가 있다. 이 조건에서 전송되는 신호는 기생 패치로 인해 유도되고 커플링되어 아크형 위상 가변기의 전체 임피던스 특성에 영향을 주게 되며, 기생 패치의 크기와 형상에 따라 임피던스 특성이 변하게 된다. 여기서 기생 패치의 적절한 크기와 형상으로 디자인함으로써, 아크형 위상 가변기의 광대역 임피던스 정합 특성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 아크형 위상 가변기는 광대역 임피던스 정합 특성을 확보함으로써, 광대역에 걸쳐 전송 효율을 높일 수 있다.
아크형 위상 가변기에 복사소자가 연결될 경우, 본 발명에 따른 기생 패치는 아크형 위상 가변기와 복사 소자간 임피던스 매칭 시 다른 특성을 열화시키지 않고 독립적으로 튜닝이 가능한 부재로서 기능을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 메인 기판을 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 1의 회전 기판을 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 4-4선 단면도이다.
도 5는 비교예에 따른 아크형 위상 가변기를 보여주는 평면도이다.
도 6은 비교예에 따른 아크형 위상 가변기의 반사 손실을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 아크형 위상 가변기의 반사 손실을 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 바람직한 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기생 패치를 포함하는 아크형 위상 가변기를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 기생 패치(80)를 포함하는 아크형 위상 가변기(100; 이하, '아크형 위상 가변기'라 함)는 중심축(10)과, 중심축(10)에 순차적으로 적층 결합된 메인 기판(20)과 회전 기판(60), 및 회전 기판(60)의 상부면에 형성된 기생 패치(80)를 포함한다. 메인 기판(20)에는 입력 포트(35)와 복수의 출력 포트(51,53,55,57,59)를 포함하고, 중심축(10)의 상부에 형성된 복수의 아크형 패턴(27)을 구비하는 제1 전송 패턴(23)이 형성되어 있다. 회전 기판(60)에는 복수의 아크형 패턴(27)에 기계적인 접촉에 의해 전기적으로 커플링되는 제2 전송 패턴(63)이 형성되어 있다. 메인 기판(20)의 상부면에 회전 기판(60)이 밀착되게 설치된다. 메인 기판(20)은 중심축(10)에 고정되고, 회전 기판(60)은 중심축(10)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서 중심축(10)에 고정된 메인 기판(20)에 대해서 중심축(10)을 회전축으로 회전 기판(60)이 회전하면서, 입력 포트(35)와 출력 포트들(51,53,55,57,59) 간의 거리 분배로 위상을 가변한다. 그리고 기생 패치(80)는 회전 기판(60)의 상부면에 형성되며, 제1 전송 패턴(23)과 제2 전송 패턴(63) 간에 임피던스를 정합한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 아크형 위상 가변기(100)에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 메인 기판(20)을 보여주는 평면도이다. 도 3은 도 1의 회전 기판(60)을 보여주는 평면도이다. 그리고 도 4는 도 3의 4-4선 단면도이다.
메인 기판(20)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 베이스 기판(21), 제1 전송 패턴(23) 및 접지면(도시안됨)을 포함한다.
제1 베이스 기판(21)은 하부면과, 하부면에 반대되는 상부면을 갖는 절연성의 유전체 기판이다. 제1 베이스 기판(21)은 중심에 중심축(10)이 설치되는 제1 관통 홀(22)이 형성되어 있다. 제1 베이스 기판(21)은 중심축(10)에 결합된다.
접지면은 제1 베이스 기판(21)의 하부면에 형성된다.
제1 전송 패턴(23)은 제1 베이스 기판(21)의 상부면에 형성된 배선 패턴이다. 제1 전송 패턴(23)은 마이크로스트립 선로이다. 제1 전송 패턴(23)은 전기전도성이 양호한 구리 또는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 이러한 제1 전송 패턴(23)은 제1 홀 패턴(25), 복수의 아크형 패턴(27), 급전 패턴(33) 및 고정형 패턴(37)을 구비한다. 제1 홀 패턴(25)은 중심축(10)이 결합되는 제1 관통 홀(22)의 주위에 링 형태로 형성된다. 복수의 아크형 패턴(27)은 제1 홀 패턴(25)을 중심으로 상부에 형성되며 양단부에 출력 포트(51,53,57,59)가 형성된다. 급전 패턴(33)은 제1 홀 패턴(25)을 중심으로 복수의 아크형 패턴(27)이 형성된 쪽의 반대쪽에 형성되며 일단이 제1 홀 패턴(25)에 연결되고 타단에 입력 포트(35)가 형성된다. 그리고 고정형 패턴(37)은 급전 패턴(33)에 연결되며 단부에 출력 포트(55)가 형성된다.
이때 아크형 패턴(27)은 제1 아크형 패턴(29)과 제2 아크형 패턴(31)을 포함할 수 있다. 제1 아크형 패턴(29)은 중심축(10)을 중심으로 상부에 형성되며, 중심축(10)을 중심으로 상부로 볼록한 아크 형태로 형성되고, 양단부에 출력 포트(51,59)가 형성된다. 그리고 제2 아크형 패턴(31)은 중심축(10)과 제1 아크형 패턴(29) 사이에 형성되며, 중심축(10)을 중심으로 상부로 볼록한 아크 형태로 형성되고, 양단부에 출력 포트(53,57)가 형성된다. 이때 제2 아크형 패턴(31)은 제1 아크형 패턴(29) 보다는 작은 아크 형태로 형성된다.
본 실시예에서는 하나의 입력 포트(35)와 5개의 출력 포트(51,53,55,57,59)를 구비하는 예를 개시하였다. 5개의 출력 포트(51,53,55,57,59)는 제1 아크형 패턴(29)에 형성된 제1 및 제5 출력 포트(51,59)와, 제2 아크형 패턴(31)에 형성된 제2 및 제4 출력 포트(53,57)와, 고정형 패턴(37)에 형성된 제3 출력 포트(55)를 포함한다. 중심축(10)을 중심으로 왼쪽에 제1 출력 포트(51)와 제4 출력 포트(57)가 배치되고, 오른쪽에 입력 포트(35), 제2 출력 포트(53), 제3 출력 포트(55) 및 제5 출력 포트(59)가 배치될 수 있다.
5개의 출력 포트(51,53,55,57,59)는 각각 제1 내지 제5 복사 소자에 연결될 수 있다. 제1 내지 제5 복사 소자가 순차적으로 배열된다고 가정했을 때, 제1 내지 제5 복사 소자에 각각 대응되게 제1 내지 제5 출력 포트(51,53,55,57,59)가 연결된다.
회전 기판(60)은, 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 베이스 기판(61)과 제2 전송 패턴(63)을 포함한다.
제2 베이스 기판(61)은 하부면과, 하부면에 반대되는 상부면을 갖는 절연성 소재의 유전체 기판이다. 제2 베이스 기판(61)은 중심에 중심축(10)이 설치되는 제2 관통 홀(62)이 형성되어 있다. 제2 베이스 기판(61)은 중심축(10)에 회전 가능하게 결합된다.
제2 전송 패턴(63)은 제2 베이스 기판(61)의 하부면에 형성된 배선 패턴이다. 제2 전송 패턴(63)은 제1 전송 패턴(23)과 다르게 제2 베이스 기판(61)의 상부면에 접지면이 없다. 제1 전송 패턴(23)과 제2 전송 패턴(63)이 밀착될 경우 메인 기판(20)의 접지면을 공용하며 마이크로스트립 선로로 동작한다. 제2 전송 패턴(63)은 전기전도성이 양호한 구리 또는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 이러한 제2 전송 패턴(63)은 제2 홀 패턴(65), 제2-1 전송 패턴(67) 및 제2-2 전송 패턴(69)을 포함한다. 제2 홀 패턴(65)은 중심축(10)이 결합되는 제2 관통 홀(62)의 주위에 링 형태로 되며, 제1 홀 패턴(25)에 밀착되어 전기적으로 연결된다. 제2-1 전송 패턴(67)은 제2 홀 패턴(65)에 연결되어 제1 아크형 패턴(29) 상부로 뻗어 있으며, 제1 아크형 패턴(29)에 커플링되어 전력을 전달한다. 제2-2 전송 패턴(69)은 제2 홀 패턴(65)과 일체로 형성되어 제2 아크형 패턴(31)의 상부로 뻗어 있으며, 제2 아크형 패턴(31)에 커플링되어 전력을 전달한다.
이때 제2 전송 패턴(63)은 제2 홀 패턴(65)에 연장되어 제2-2 전송 패턴(69)이 형성되고, 제2-2 전송 패턴(69)에 연장되어 제2-1 전송 패턴(67)이 형성된 구조를 갖는다. 즉 제2 전송 패턴(63)은 제2 홀 패턴(65)에 일자로 연결되게 제2-2 전송 패턴(69) 및 제2-1 전송 패턴(67)이 형성된 구조를 갖는다.
제2-2 전송 패턴(69) 또한 일부 굴곡진 형태를 갖지만 제2 아크형 패턴(31)을 향하여 뻗어 있다. 제2-1 전송 패턴(67)은 일부 굴곡진 형태를 갖지만 제1 아크형 패턴(29)을 향하여 뻗어 있다. 중심축(10)에서 제2-1 전송 패턴(67)의 단부가 형성하는 반경은 제1 아크형 패턴(29)의 반경과 동일하다. 중심축(10)에서 제2-2 전송 패턴(69)의 단부가 형성하는 반경은 제2 아크형 패턴(31)의 반경과 동일하다
이로 인해 회전 기판(60)이 중심축(10)을 회전축으로 회전하는 경우, 제2-1 전송 패턴(67)의 단부는 제1 아크형 패턴(29)에 접촉하여 회전하고, 제2-2 전송 패턴(69)의 단부는 제2 아크형 패턴(31)에 접촉하여 회전하면서 입력 포트(35)와 제1 내지 제5 출력 포트(51,53,55,57,59) 간의 거리 분배로 위상을 가변한다.
한편 본 실시예에서는 제2-1 전송 패턴(67)과 제2-2 전송 패턴(69)이 일자로 연결된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제2 홀 패턴에 대해서 두 갈래로 분기되어 제2-1 전송 패턴과 제2-2 전송 패턴이 형성될 수도 있다.
그리고 기생 패치(80)는, 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 베이스 기판(61)의 상부면에 형성된다. 기생 패치(80)는 전기전도성이 양호한 구리 또는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 기생 패치(80)는 회전 기판(60)을 제조하는 공정에서 제2 전송 패턴(63)과 함께 형성될 수 있다.
기생 패치(80)는 제2 베이스 기판(61)의 상부면에 형성되되, 제2-1 전송 패턴(67) 또는 제2-2 전송 패턴(69) 위에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 기생 패치(80)가 제2-2 전송 패턴(69) 위에 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 기생 패치(80) 하나가 제2 베이스 기판(61)의 상부면에 형성된 예를 개시하였지만, 2개 이상이 형성될 수 있다.
이러한 기생 패치(80)는 아크형 위상 가변기(100)의 임피던스 정합 특성을 개선한다. 즉 회전 기판(60)의 상부면에 기생 패치(80)가 적용되면, 제1 전송 패턴(23)과 제2 전송 패턴(63)이 적층되어 형성하는 마이크로스트립 선로 위에 유전체인 제2 베이스 기판(61)의 두께 만큼 이격되어 위치한 상태가 된다. 이 조건에서 전송되는 신호는 기생 패치(80)로 인해 유도되고 커플링되어 아크형 위상 가변기(100)의 전체 임피던스 특성에 영향을 주게 된다. 기생 패치(80)의 크기와 형상에 따라 임피던스 특성이 변하게 된다. 따라서 기생 패치(80)의 적절한 크기와 형상으로 디자인함으로써, 아크형 위상 가변기(100)의 광대역 임피던스 정합 특성을 확보할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 아크형 위상 가변기(100)의 임피던스 정합 특성을 확인하기 위해서 비교예에 따른 아크형 위상 가변기(200)와 함께 반사 손실을 측정하였다.
비교예에 따른 아크형 위상 가변기(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 기생 패치를 포함하지 않는다. 비교예에 따른 아크형 위상 가변기(200)는 기생 패치를 제외하면 본 실시예에 따른 아크형 위상 가변기(도 1의 100)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 각 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
도 6은 비교예에 따른 아크형 위상 가변기의 반사 손실을 보여주는 그래프이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 아크형 위상 가변기의 반사 손실을 보여주는 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 1.71GHz~2.69GHz 대역에서의 반사 소실을 측정하였고, 표시된 마커(marker)는 측정 대역 중 손실이 가장 큰 주파수와 수치를 나타낸다. 측정 결과는 폴라 차트(polor chart)로 표시하였다.
비교예에 따른 아크형 위상 가변기 보다는 기생 패치가 적용된 본 실시예에 따른 아크형 위상 가변기가 원의 중심에 가깝게 반사 손실이 측정된 것을 알 수 있다. 즉 실시예에 따른 아크형 위상 가변기가 비교예에 따른 아크형 위상 가변기 보다는 반사 손실이 낮은 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 반사 손실이 낮다는 것은 본 실시예에 따른 아크형 위상 가변기가 비교예에 따른 아크형 위상 가변기에 비해서 광대역 임피던스 정합 특성을 확보함으로써, 광대역 특성을 갖게 되었다는 것을 의미한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 아크형 위상 가변기는 광대역 임피던스 정합 특성을 개선함으로써, 광대역에 걸쳐 전송 효율을 높일 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 아크형 위상 가변기에 복사소자가 연결될 경우, 기생 패치는 아크형 위상 가변기와 복사 소자간 임피던스 매칭 시 다른 특성을 열화시키지 않고 독립적으로 튜닝이 가능한 부재로서 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 중심축
20 : 메인 기판
21 : 제1 베이스 기판
22 : 제1 관통 홀
23 : 제1 전송 패턴
25 : 제1 홀 패턴
27 : 아크형 패턴
29 : 제1 아크형 패턴
31 : 제2 아크형 패턴
33 : 급전 패턴
35 : 입력 포트
37 : 고정형 패턴
51, 53, 55, 57, 59 : 출력 포트
60 : 회전 기판
61 : 제2 베이스 기판
62 : 제2 관통 홀
63 : 제2 전송 패턴
65 : 제2 홀 패턴
67 : 제2-1 전송 패턴
69 : 제2-2 전송 패턴
80 : 기생 패치
100 : 아크형 위상 가변기

Claims (6)

  1. 중심축;
    상기 중심축에 결합되며, 상기 중심축 주위의 상부면에 형성된 제1 전송 패턴을 포함하고, 상기 제1 전송 패턴은 입력 포트, 복수의 출력 포트 및 복수의 아크형 패턴을 구비하는 메인 기판; 및
    상기 중심축을 통하여 상기 메인 기판의 상부면에 밀착되게 설치되며, 상기 메인 기판에 대해서 상기 중심축을 축으로 회전 가능하게 결합되며, 상기 복수의 아크형 패턴에 커플링되어 회전에 따라 상기 입력 포트와 상기 출력 포트들 간의 거리 분배로 위상을 가변하는 제2 전송 패턴이 하부면에 형성된 회전 기판; 및
    상기 회전 기판의 상부면에 형성되며, 상기 제1 전송 패턴과 상기 제2 전송 패턴 간에 임피던스를 정합하는 무급전형 기생 패치;
    를 포함하는 아크형 위상 가변기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 기판은,
    유전체로 형성되며, 상기 중심축이 결합되는 제1 관통 홀이 형성된 제1 베이스 기판;
    상기 제1 베이스 기판의 하부면에 형성된 접지면; 및
    상기 제1 베이스 기판의 상부면에 형성된 상기 제1 전송 패턴;을 포함하고,
    상기 제1 전송 패턴은,
    상기 제1 관통 홀 주위에 형성되는 제1 홀 패턴;
    상기 제1 홀 패턴을 중심으로 형성되며 양단부에 출력 포트가 형성된 상기 복수의 아크형 패턴;
    상기 제1 홀 패턴에 연결되고 단부에 입력 포트가 형성된 급전 패턴; 및
    상기 급전 패턴에 연결되고 단부에 출력 포트가 형성된 고정형 패턴;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크형 위상 가변기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 아크형 패턴은,
    상기 중심축을 중심으로 상부에 형성되며, 상기 중심축을 중심으로 상부로 볼록한 아크 형태로 형성되고, 양단부에 출력 포트가 형성된 제1 아크형 패턴; 및
    상기 중심축과 제1 아크형 패턴 사이에 형성되며, 상기 중심축을 중심으로 상부로 볼록한 아크 형태로 형성되되 상기 제1 아크형 패턴 보다는 작은 아크 형태로 형성되며, 양단부에 출력 포트가 형성된 제2 아크형 패턴;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크형 위상 가변기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회전 기판은,
    유전체로 형성되며, 상기 제1 관통 홀에 대응되는 제2 관통 홀이 형성된 제2 베이스 기판; 및
    상기 제2 베이스 기판의 하부면에 형성된 제2 전송 패턴;을 포함하고,
    상기 제2 전송 패턴은,
    상기 제2 관통 홀 주위에 형성되며, 상기 제1 홀 패턴에 밀착되는 제2 홀 패턴;
    상기 제2 홀 패턴에 연결되어 상기 제1 아크형 패턴 상부로 뻗어 있으며, 상기 제1 아크형 패턴에 커플링되는 제2-1 전송 패턴; 및
    상기 제2 홀 패턴에 연결되어 상기 제2 아크형 패턴의 상부로 뻗어 있으며, 상기 제2 아크형 패턴에 커플링되는 제2-2 전송 패턴;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크형 위상 가변기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기생 패치는 상기 제2 베이스 기판의 상부면에 형성되되, 상기 제2-1 전송 패턴 또는 제2-2 전송 패턴 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 아크형 위상 가변기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전송 패턴은 상기 제2 홀 패턴에서 연장되어 상기 제2-2 전송 패턴이 형성되고, 상기 제2-2 전송 패턴에서 연장되어 상기 제2-1 전송 패턴이 형성되며,
    상기 기생 패치는 상기 제2-2 전송 패턴 위에 형성된 것을 특징으로 하는 아크형 위상 가변기.
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