초록 ▼

□ 연구개요
최근 각국의 5G 이동통신 시스템의 밀리미터파 대역 후보로는 28GHz / 39GHz / 60GHz/ 72GHz 등의 다중대역들이 고려되고 있으며, 본 연구는 그에 따라 다중대역을 활용하는 밀리미터파 안테나 기술들을 활용하여 안테나 및 메타표면 설계를 통해 안테나 단의 이득 향상과 빔 성형이 가능한 기술을 개발함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 최종 목표는 밀리미터파 다중대역을 이용하는 5G 이동통신 시스템에 적용 가능한 메타표면 설계 기술을 개발하여, 각 주파수 대역별로 다른 빔 성형 특

□ 연구개요
최근 각국의 5G 이동통신 시스템의 밀리미터파 대역 후보로는 28GHz / 39GHz / 60GHz/ 72GHz 등의 다중대역들이 고려되고 있으며, 본 연구는 그에 따라 다중대역을 활용하는 밀리미터파 안테나 기술들을 활용하여 안테나 및 메타표면 설계를 통해 안테나 단의 이득 향상과 빔 성형이 가능한 기술을 개발함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 최종 목표는 밀리미터파 다중대역을 이용하는 5G 이동통신 시스템에 적용 가능한 메타표면 설계 기술을 개발하여, 각 주파수 대역별로 다른 빔 성형 특성 및 빔조향 특성을 가질 수 있는 새로운 안테나 기술을 확보하는 것임
(계획된 연구 목표 및 내용을 모두 수행완료함)
- 다중대역 메타표면을 설계하기 위한 사전 연구로 FR4 기판을 기반으로 Frequency Selective Surface를 설계함
- 급전용 다중대역 안테나를 적층형 패치 안테나로 설계하고 제작하여 검증함
- 다중대역에서 전자기 변형 특성 및 빔조향 특성을 갖는 공간필터를 설계, 조합함
- 입사파의 편파 특성에 따라 다르게 동작하는 두 종류의 메타표면을 설계함
- 이중대역 이중편파 특성을 가지는 메타표면은 시뮬레이션 결과 28 GHz와 39 GHz에서 급전용 다중대역 안테나의 이득을 각각 10.9 dB, 8.9 dB 향상시킴
- 이중대역 직교편파 특성을 가지는 메타표면은 시뮬레이션 결과 28 GHz와 39 GHz에서 급전용 다중대역 안테나의 이득을 각각 9.8 dB, 8.0 dB 향상시킴
- 28 GHz와 39 GHz에서 급전용 안테나의 이득을 각각 6.48 dB, 6.1 dB 향상하는 메타표면을 제작하고 검증함
- 빔 조향 시 이득 손실이 2 dB 이하가 되는 빔 조향 각도를 5도 확보하는 연구 목표대비 우수한 20도의 빔 조향 각도를 시뮬레이션 상으로 확보함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
다양한 무선 통신 시스템 적용 시 세계 각국의 주파수 대역에 활용 가능함
- MIMO, 다이버시티 등 다양한 통신기법들을 이용하기 위해 다중대역의 사용이 요구되지만 안테나 성능의 한계로 어려움이 발생하고 있으며, 본 연구는 이에 대한 솔루션을 제공함
- 응용분야에 따라 빔의 모양이나 커버리지가 다르기 때문에, 단말기,중계기 기지국 등 안테나를 여러 개 사용해야 하는 시스템에서 본 연구에서 제안하는 메타표면을 이용하면 하나의 다중대역 안테나로 원하는 시스템의 성능을 구현 가능
- 본 연구의 결과는 다중대역을 사용하는 응용분야의 전파소자 및 시스템 연구에 활용 가능
- 다중대역을 사용하는 군사용 레이더나 Automotive System에서 사용하는 레이더에도 응용 가능
- 특히 주파수에 따라 빔성형, 빔조향을 제어할 수 있기 때문에 하나의 레이더 시스템에서 여러 분야에 동시 사용이 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2.1. Frequency selective surface(FSS)의 기본 구조와 등가 회로 분석(2018) ... 4
• 2.2. 밀리미터파 다중대역에서 모두 사용 가능한 기판 종류, 두께, 셀 사이즈의 분석 ... 4
• 2.3. 다중대역 패치 안테나 설계 ... 7
• 2.4. 메타표면 설계 1 (2020) ... 8
• 2.5. 메타표면 설계 2 (2021) ... 9
• 2.6. 메타표면 제작 (2021) ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 5.1. 연구개발성과의 산업계 활용 분야 ... 17
• 5.2. 연구개발성과의 학계 기여 분야 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 17
• 끝페이지 ... 18