5G 응용을 위한 안정적인 각도 응답을 갖는 Ka-대역 단층 주파수 선택 표면 = A Single-layer Frequency Selective Surface for Ka-band 5G Application with Stable Angular Response

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 5G 밀리미터파(millimeter-wave) 주파수 대역(n257: 26.5~29.5GHz)에서 사용되는 새로운 단층(single-layer)형 대역통과(band-pass) 주파수 선택 표면(FSS, frequency selective surface)을 제안한다. 주파수 선택 표면은 변형된 크로스 다이폴(cross dipole) 구조의 슬롯(slot)으로 구성되며, 등가회로 분석을 통해 설계를 진행하였다. 제안된 FSS 구조는 고주파용 저손실 TLY-5 (εr=2.2, tanδ=0.0009) 단층 금속판 상에 제작되었으며, 전체 FSS 패턴의 크기는 단위셀 (3×3mm2)이 50×50개로 배열된 15×15cm2이다. 시뮬레이션 결과, FSS 구조는 0°~30° 범위의 입사각 변화에서 TE 및 TM 입사파의 주파수 편차가 3.4%를 초과하지 않는 입사각 안정성을 보였다. 마지막으로 제안된 FSS 프로토타입을 제작하였고 실험을 통해 측정하였다. 측정 결과는 Full-wave 시뮬레이션 및 등가회로 분석을 통한 계산 결과와 일치함을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this letter, a novel design of frequency selective surface(FSS) is presented for wide-band 5G application at millimeter-wave frequency bands (n257: 26.5~29.5GHz). The FSS structure consists of cross dipole and slot elements, and was designed by the equivalent circuit method. This proposed FSS was fabricated on a single layer metal plate for high-frequency, low-loss TLY-5(εr=2.2, tanδ=0.0009), which was composed of 50×50(15×15cm2) unit cells(3×3mm2). According to the simulations, the FSS through EM (electromagnetic) wave incident at degrees between 0°~30° for TE and TM polarizations, the frequency deviations were not exceeded 3.4% and achieve stable angular stability. Finally, the prototype of this FSS structure is fabricated and experimentally measured. The experimental measurement results have shown a good agreement with the full wave simulations and equivalent circuit analysis.