기술명:

소형 버틀러 매트릭스 장치 및 이를 포함하는 빔포밍 안테나 장치

주관기관: 광운대학교 산학협력단
성명: 청년TLO 김세령

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기술개요

  • 빔포밍 기술 (Beamforming)은 스마트 안테나(Smart antenna)의 한 방식으로 안테나의 빔이 해당 단말에게만 국한하여 비추도록 하는 기술임. 원하는 사용자에게 전력을 집중하여 빔을 형성하기 때문에 전달력이 뛰어나다는 장점이 있음, 구조가 간단하고 생성된 빔 패턴의 재현성이 높음

  • 스위치 빔포밍 안테나 시스템을 구현하는 핵심 회로는 버틀러 매트릭스임. 버틀러 매트릭스는 수동 회로 네트워크로서 다수의 신호 입력단자 중에 어떤 단자를 선택하느냐에 따라 다수의 출력 단자에 나오는 신호의 위상 간격이 미리 설정된 원하는 값으로 정해짐. 일반적인 버틀러 매트릭스는 보통 동작 주파수 파장의 2~3배에 해당하는 가로 및 세로의 크기를 가짐

  • 버틀러 매트릭스의 섹션을 나누어 구현하여 적층함으로써 전체 버틀러 매트릭스의 면적을 약 절반으로 줄일 수 있음. 일반적인 버틀러 매트릭스의 경우 한 층의 면적이 버틀러 매트릭스 장치의 크기였다면 이를 반으로 나누어 적층한 후 통로(via)를 형성하여 약 절반으로 면적을 줄임, 본 발명에 따라 버틀러 매트릭스 장치의 크기를 최소화할 수 있음

기존한계점

  • 전파의 주파수가 높을수록 전송량은 많지만 직진성이 강한 대신 장애물에 대한 투과성이 떨어지고 도달거리가 짧으므로 통신 기지국을 더 촘촘하게 배치해야 하는 단점이 있음. 원하는 지점으로 정확하게 전파를 전달할 수 없다는 한계점이 있음

  • 버틀러 매트릭스 한 층의 면적을 전체 면적으로 차지하기에 근래의 휴대용 이동통신용 단말기들이 소형화•경량화되고 있는 추세를 감안하면, 기존의 버틀러 매트릭스를 이용한 스위치 빔포밍 회로는 큰 면적으로 인해 실제 밀리미터파 빔포밍 시스템에 활용이 어려운 단점이 있음

기술우수성

  • 금속 레이어 2에 버틀러 매트릭스의 섹션 1을 구현하고, 금속레이어 4에 버틀러 매트릭스의 섹션 2를 구현하여 적층함으로써 전체 버틀러 매트릭스의 면적을 약 절반으로 줄일 수 있음. 따라서 본 발명에 따라 버틀러 매트릭스 장치의 크기를 최소화할 수 있음

  • 금속 레이어 2 및 금속 레이어 4 각각은 위쪽 및 아래쪽에 배치된 면인 금속 레이어 1,3,5와 함께 스트립 라인 형태 전송 선로로 설계될 수 있음. 필요한 경우 금속 레이어 2,4의 신호선 주위에 접지면을 추가하여 고주파가 될수록 전송 특성이 좋아지는 CPWG (Co-Planar Waveguide with Ground) 형태의 전송 선로로 설계 가능함

응용분야

  • 적용 가능 산업군

    – 최근 정부와 많은 기업의 주목을 받고 있는 5G 네트워크 분야의 안테나 제작에 있어 핵심 기술로 적용 가능함

  • 예상 수요 산업군

    – 자율 주행 차량의 개발이 관심이 높아지고 있는 만큼 차량용 레이더 분야에 적용 가능함

지식재산권현황

  • 소형 버틀러 매트릭스 장치 및 이를 포함하는 빔포밍 안테나 장치(10- 2138445)

기술문의처

  • 광운대학교 산학협력단 유재훈 직원 / 02-940-5635 / jhyoo1@kw.ac.kr