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패치와 접지면 사이에 삽입된 유전체 기판을 상기 패치-여기서, 상기 패치는 기설정된 유전 상수 및 상기 유전체 기판의 두께에 대하여 소정의 공진주파수를 발생시키도록 결정된 길이 및 폭을 가짐-에 대해 수직방향으로 관통하여, 상기 패치와 상기 접지면을 연결하는 복수의 핀이 포함된, 핀 배열 패치 안테나의 설계 방법에 있어서,
(a) 상기 패치의 길이 및 폭에 의해 결정되는 면적을 소정의 크기의 셀 단위로 분할하는 단계;
(b) 하나의 셀에 대해 수직방향으로 상기 유전체 기판을 관통하여 상기 하나의 셀과 상기 접지면을 연결하는 하나의 핀이 포함된 단위 패치를, 커패시터와 인덕터가 병렬 연결된 회로로 등가하여, 상기 커패시터의 커패시턴스 및 상기 인덕터의 인덕턴스를 결정하는 단계;
(c) 상기 단위 패치를, 내부 도체인 상기 하나의 핀과 외부 유전체로 구성되며 단면적이 상기 하나의 셀의 면적(S)과 동일한 동축 케이블로 근사시켜, 다음 식 - 여기서, L'는 단위 길이당 인덕턴스로서 L/h이고, L은 상기 인덕턴스, h는 상기 유전체 기판의 두께, μ0는 공기 중에서의 투자율, a는 상기 하나의 핀의 반경, b는 상기 동축 케이블의 반경으로서 , S는 상기 하나의 셀의 면적임- 을 이용하여, 상기 하나의 핀의 반경을 결정하는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계에서 결정된 반경을 가지는 각 핀을 각 셀의 중심에 위치하도록 삽입하고, 상기 패치의 면적을 유지하면서, 상기 패치의 길이를 변화시켜 수평방향으로의 방사 억제 효과가 최대가 되는 상기 패치의 길이를 선택하는 단계를 포함하고,
상기 기설정된 유전 상수는 1이며,
상기 (b) 단계는,
상기 단위 패치를 상기 하나의 셀과 상기 접지면 사이에 상기 유전체 기판이 채워진 평판 커패시터로 등가시켜, 다음 식 - 여기서 C는 상기 커패시턴스, εr은 상기 유전체 기판의 유전상수, ε0는 공기 중에서의 유전율, S는 상기 하나의 셀의 면적, h는 상기 유전제 기판의 두께임- 을 이용하여 상기 커패시턴스를 결정하는 단계; 및
다음 식 - 여기서, f0는 상기 공진주파수, L은 상기 인덕턴스, C는 상기 커패시턴스임- 을 이용하여 상기 인덕턴스를 결정하는 단계
를 포함하는,
핀 배열 패치 안테나의 설계방법
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제1항에 있어서,
상기 (a)단계는,
상기 셀이 정사각형이 되도록 분할하는 방법, 및 각 셀의 중심에 위치할 핀과 핀 사이의 거리가 상기 유전체 기판 내에서의 파장인 -여기서, λ0는 빛의 속도를 상기 공진주파수로 나눈 값으로 공기 중에서의 파장을 말하고, εr은 상기 유전체 기판의 유전상수임-의 0
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삭제
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제1항에 있어서,
상기 (c)단계에서 결정된 핀의 반경이 기설정된 값보다 작은 경우, 상기 셀의 크기를 이전 값보다 크게 하여 상기 (a), 상기 (b) 및 상기 (c)단계를 수행하는,
핀 배열 패치 안테나의 설계방법
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제1항에 있어서,
상기 (d)단계는,
상기 패치의 길이를 소정의 간격으로 증가시키면서 수행하는,
핀 배열 패치 안테나의 설계방법
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제1항에 있어서,
상기 수평방향으로의 방사 억제 효과는,
E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값 및 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값의 평균이 작은 지, 상기 E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도 및 상기 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도 중 어느 하나 이상을 고려하여 판단하고,
상기 E-평면 수평방향은 상기 패치의 길이 방향인 0o 및 180o방향이고, 상기 H-평면 수평방향은 상기 패치의 폭 방향인 90o 및 270o방향인,
핀 배열 패치 안테나의 설계방법
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제6항에 있어서,
상기 수평방향으로의 방사 억제 효과는,
상기 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값보다 상기 E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값에 더 큰 가중치를 부여하여 결정된 평균으로 판단하고,
상기 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도보다 상기 E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도에 더 큰 가중치를 부여하여 판단하는,
핀 배열 패치 안테나의 설계방법
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패치와 접지면 사이에 삽입된 유전체 기판을 상기 패치-여기서, 상기 패치는 기설정된 유전 상수 및 상기 유전체 기판의 두께에 대하여 소정의 공진주파수를 발생시키도록 결정된 길이 및 폭을 가짐-에 대해 수직방향으로 관통하여, 상기 패치와 상기 접지면을 연결하는 복수의 핀이 포함된, 핀 배열 패치 안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 설계 방법에 있어서,
(a) 상기 패치의 길이 및 폭에 의해 결정되는 면적을 소정의 크기의 셀 단위로 분할하는 단계;
(b) 하나의 셀에 대해 수직방향으로 상기 유전체 기판을 관통하여 상기 하나의 셀과 상기 접지면을 연결하는 하나의 핀이 포함된 단위 패치를, 커패시터와 인덕터가 병렬 연결된 회로로 등가하여, 상기 커패시터의 커패시턴스 및 상기 인덕터의 인덕턴스를 결정하는 단계;
(c) 상기 단위 패치를, 내부 도체인 상기 하나의 핀과 외부 유전체로 구성되며 단면적이 상기 하나의 셀의 면적(S)과 동일한 동축 케이블로 근사시켜, 다음 식 - 여기서, L'는 단위 길이당 인덕턴스로서 L/h이고, L은 상기 인덕턴스, h는 상기 유전체 기판의 두께, μ0는 공기 중에서의 투자율, a는 상기 하나의 핀의 반경, b는 상기 동축 케이블의 반경으로서 , S는 상기 하나의 셀의 면적임- 을 이용하여, 상기 하나의 핀의 반경을 결정하는 단계;
(d) 상기 (c)단계에서 결정된 반경을 가지는 각 핀을 각 셀의 중심에 위치하도록 삽입하고, 상기 패치의 면적을 유지하면서, 상기 패치의 길이를 변화시켜 수평방향으로의 방사 억제 효과가 최대가 되는 상기 패치의 길이를 선택하는 단계; 및
(e) 상기 (a)단계 내지 상기 (d)단계를 통해 설계된 상기 핀 배열 패치 안테나 복수 개를 상기 핀 배열 패치 안테나의 길이 방향으로 배치하고, 원하는 상기 위상 배열 안테나의 방사 특성을 고려하여 상기 핀 배열 패치 안테나 간의 거리를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 기설정된 유전 상수는 1이며,
상기 (b) 단계는,
상기 단위 패치를 상기 하나의 셀과 상기 접지면 사이에 상기 유전체 기판이 채워진 평판 커패시터로 등가시켜, 다음 식 - 여기서 C는 상기 커패시턴스, εr은 상기 유전체 기판의 유전상수, ε0는 공기 중에서의 유전율, S는 상기 하나의 셀의 면적, h는 상기 유전제 기판의 두께임- 을 이용하여 상기 커패시턴스를 결정하는 단계; 및
다음 식 - 여기서, f0는 상기 공진주파수, L은 상기 인덕턴스, C는 상기 커패시턴스임- 을 이용하여 상기 인덕턴스를 결정하는 단계
를 포함하는,
핀 배열 패치 안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 설계 방법
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제8항에 있어서,
상기 (a)단계는,
상기 셀이 정사각형이 되도록 분할하는 방법, 및 각 셀의 중심에 위치할 핀과 핀 사이의 거리가 상기 유전체 기판 내에서의 파장인 -여기서, λ0는 빛의 속도를 상기 공진주파수로 나눈 값으로 공기 중에서의 파장을 말하고, εr은 상기 유전체 기판의 유전상수임-의 0
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삭제
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제8항에 있어서,
상기 (c)단계에서 결정된 핀의 반경이 기설정된 값보다 작은 경우, 상기 셀의 크기를 이전 값보다 크게 하여 상기 (a), 상기 (b) 및 상기 (c)단계를 수행하는,
핀 배열 패치 안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 설계 방법
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제8항에 있어서,
상기 (d)단계는,
상기 패치의 길이를 소정의 간격으로 증가시키면서 수행하는,
핀 배열 패치 안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 설계 방법
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13
제8항에 있어서,
상기 수평방향으로의 방사 억제 효과는,
E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값 및 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값의 평균이 작은 지, 상기 E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도 및 상기 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도 중 어느 하나 이상을 고려하여 판단하고,
상기 E-평면 수평방향은 상기 패치의 길이 방향인 0o 및 180o방향이고, 상기 H-평면 수평방향은 상기 패치의 폭 방향인 90o 및 270o방향인,
핀 배열 패치 안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 설계 방법
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제13항에 있어서,
상기 수평방향으로의 방사 억제 효과는,
상기 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값보다 상기 E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값에 더 큰 가중치를 부여하여 결정된 평균으로 판단하고,
상기 H-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도보다 상기 E-평면 수평방향으로의 두 개의 방사 값이 대칭을 이루는 정도에 더 큰 가중치를 부여하여 판단하는,
핀 배열 패치 안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 설계 방법
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제8항에 있어서,
상기 핀 배열 패치 안테나 간의 거리는, 상기 핀 배열 패치 안테나의 중심 간의 거리를 0
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제8항에 있어서,
상기 위상 배열 안테나의 방사 특성은, 주 빔의 이득, 주 빔의 3dB 빔 폭, 주 빔의 각, 부엽의 이득 및 부엽의 각 중 어느 하나 이상을 고려하여 판단하는, 핀 배열 패치 안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 설계 방법
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제1항 내지 제2항, 제4항 내지 제9항, 및 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 실행하는 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체
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