광 밴드갭 구조를 갖는 슬롯-라인-유형 마이크로파 디바이스 document_id A220623030859

광 밴드갭 구조(PBG)는 일정 주파수 대역폭 동안 파동 전달을 방해하는 주기적인 구조이다. 수년간, 마이크로파 디바이스에 대해 사용된 이러한 구조와 같은 주파수 범위에서의 이러한 구조를 사용하기 위한 조사 및 연구가 행해져 왔다. 이러한 유형의 구조를 실현하기 위한 방법이 출원인에 의해, 특히 2002년 10월 11일의 프랑스 특허 출원 번호 02 12656에서 그리고 2003년 IEEE AP-S "Harmonic-less Annular Slot Antenna(ASA) using a novel PBG structure for slot-line printed device"라는 제목의 논문에서 제안되었다. 이러한 문서는 따라서 환상 슬롯 유형 안테나 또는 비발디 유형 안테나의 필터링 또는 주파수 적응을 수행하기 위한 구조를 사용하는 상기 안테나와 함께, 금속화된 기판 상에 실현된 슬롯-라인 유형의 마이크로파 디바이스 상에 PBG 구조를 실현하기 위한 방법을 설명한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 이러한 마이크로파 디바이스는 하나의 면(2)이 금속화되어 있는 기판(1)을 포함한다. 슬롯 라인(3)은 금속층을 파냄으로써 실현된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(1)은 높이(h)를 가지며 "Ro4003" 또는 "FR4"라는 명칭하에서 알려진 물질과 같은 알려진 유전 물질로 실현되는데, 금속층은 바람직하게는 구리로 또는 임의의 다른 전도 물질로 실현된다. 이 경우에, PBG 구조는 금속층(2)을 포함하는 면과 반대편에 있는 기판(1)의 면에 패턴(4), 즉 패치를 생성함으로써 획득된다. 패턴 또는 패치(4)는 일반적으로는 금속층을 파냄으로써 실현되며 슬롯-라인(3)과 반대편에서 발견된다. 알려진 방식으로, 광 밴드갭 구조를 획득하기 위해, 패턴(4)은 주기적으로 반복하며 패턴 반복 주기를 제공하는 거리를 두고 이격된다. 이러한 거리는 패턴이 동일한 때에 밴드갭의 중심 주파수를 설정한다. 따라서, 이 거리는 kλg/2 정도인데, λg는 광 밴드갭의 중심 주파수에서 슬롯-라인(3) 내에 유도된 파장이며 k는 1 이상인 양의 정수이다. 패턴(4)은 임의의 유형일 수 있다. 그러나, 패턴의 등가의 표면은 밴드갭의 폭 및/또는 깊이를 결정한다. 이러한 디바이스의 필터링 현상을 이행하기 위해, 도 1a에 도시된 하나의 유형의 디바이스가 시뮬레이트되는데, 기판은 상대 유전율( εr=3.38)을 갖는 "Rogers Ro4003"로 구성되며 금속은 17.5㎛ 두께의 구리이다. 이 경우에, 광 밴드갭 구조는 Fc(BI)=8.3GHz에 집중되는 밴드갭의 생성에 대응해서 거리(a=12.7mm)에 주기적으로 이격되는 12개의 금속 디스크(4)로 구성되며, 디스크(4)는 비율(r/a=0.25)이 되도록 반경(r)을 갖는다. 주파수에 따른 투과 계수(S12) 및 반사 계수(S11)를 제공하는 도 2에 도시된 바와 같이, 밴드갭은 900MHz의 폭을 가지며 8.25GHz에 집중되어 획득된다. 이 경우에, 중심 주파수(8.25GHz)의 리젝션(rejection)은 -17dB이다.