테라헤르츠 안테나 기술 개요 1

신소재 연구는 비교적 새로운 방향입니다. 소재 혁신을 통해 기존 안테나의 한계를 극복하고 재구성 가능한 메타소재, 2차원(2D) 소재 등 다양한 새로운 안테나가 개발될 것으로 예상됩니다. 그러나 이러한 안테나는 주로 신소재 혁신과 공정 기술의 발전에 의존합니다. 테라헤르츠 안테나 개발에는 테라헤르츠 안테나의 고이득, 저비용, 광대역폭 요건을 충족하기 위한 혁신적인 소재, 정밀 가공 기술, 그리고 새로운 설계 구조가 필요합니다.

아래에서는 금속 안테나, 유전체 안테나, 신소재 안테나 등 세 가지 유형의 테라헤르츠 안테나의 기본 원리를 소개하고, 이들 간의 차이점과 장단점을 분석합니다.

1. 금속 안테나: 구조가 간단하고 가공이 용이하며, 비용이 비교적 저렴하고 기판 소재에 대한 요구 사항이 낮습니다. 그러나 금속 안테나는 기계적 방법을 사용하여 안테나 위치를 조정하기 때문에 오류가 발생하기 쉽습니다. 조정이 정확하지 않으면 안테나 성능이 크게 저하됩니다. 금속 안테나는 크기가 작지만 평면 회로와 조립하기가 어렵습니다.
2. 유전체 안테나: 유전체 안테나는 입력 임피던스가 낮고, 저임피던스 검출기와의 매칭이 용이하며, 평면 회로와의 연결이 비교적 간단합니다. 유전체 안테나의 기하학적 형태에는 나비 모양, 이중 U자 모양, 일반적인 대수 모양, 그리고 대수 주기 사인 모양이 있습니다. 그러나 유전체 안테나는 두꺼운 기판으로 인해 발생하는 표면파 효과라는 치명적인 단점을 가지고 있습니다. 해결책은 렌즈를 장착하고 유전체 기판을 EBG 구조로 교체하는 것입니다. 두 가지 해결책 모두 공정 기술 및 재료의 혁신과 지속적인 개선을 필요로 하지만, 전방향성 및 표면파 억제와 같은 뛰어난 성능은 테라헤르츠 안테나 연구에 새로운 아이디어를 제공할 수 있습니다.
3. 신소재 안테나: 현재 탄소 나노튜브로 만든 새로운 다이폴 안테나와 메타물질로 만든 새로운 안테나 구조가 등장했습니다. 신소재는 새로운 성능 혁신을 가져올 수 있지만, 그 전제는 재료 과학의 혁신입니다. 현재 신소재 안테나 연구는 아직 탐색 단계에 있으며, 많은 핵심 기술이 아직 충분히 성숙되지 않았습니다.
요약하자면, 설계 요구 사항에 따라 다양한 유형의 테라헤르츠 안테나를 선택할 수 있습니다.

1) 간단한 설계와 낮은 생산 비용이 요구되는 경우 금속 안테나를 선택할 수 있습니다.

2) 높은 통합성과 낮은 입력 임피던스가 요구되는 경우 유전체 안테나를 선택할 수 있습니다.

3) 획기적인 성능 향상이 필요한 경우 새로운 소재의 안테나를 선택할 수 있습니다.

위의 설계는 특정 요구 사항에 따라 조정될 수 있습니다. 예를 들어, 두 가지 유형의 안테나를 결합하여 더 많은 이점을 얻을 수 있지만, 조립 방식과 설계 기술은 더욱 엄격한 요구 사항을 충족해야 합니다.