지난 몇 년 동안 위성통신(SatCom)시스템을 이용한 고속 데이터 통신 링크에 대한 수요가 지속적으로 증가하면서, 통신 지연 시간을 LTE 와 비슷한 수준인 약 4~25ms 로 줄일 수 있는 저궤도(LEO) 위성통신 시스템이 각광을 받고 있다.
저궤도 위성은 정지궤도 위성과 달리, 지구 상공 500km~1500km 에 위치한 여러개의 소형 위성으로 구성된 시스템으로, 빠른 속도로 지구를 공전하기 때문에 지구에서 봤을 때 같은 위치에 있지 않고 위치가 변한다. 위성을 지상과 연결하기 위해서는 안테나가 움직이는 목표물을 추적해야 하며, 고이득, 고지향성, 빔포밍의 특성을 가지며, 소형 위성에 맞는 경량, 소형의 특성과 함께 실시간으로 변하는 위치를 고려하여 서비스 지역의 선택성을 높일 수 있는 안테나에 대한 연구가 요구된다.
본 논문에서 제안된 평면 리플렉트어레이 안테나는 안테나의 고이득 및 고지향성 특성을 위해 바람직한 단위 소자와 전체 금속 패턴을 설정하고 초점 거리의 최적화 설계와 적층 구조의 설계를 하였으며, 단위 소자의 반사 위상을 3 bit 로 구현 및 양자화 하여 단위 소자의 설계 복잡도를 최소화하였다.
또한, 서비스 지역의 선택성을 부여하기 위해 서로 다른 리플렉트 어레이 블록을 기하학적인 방법으로 합성하여 단일 빔, 이중 빔, 사중 빔의 다중 빔이 생성되는 리플렉트어레이를 설계 및 제작하였고, 측정을 통해 설계 방법의 타당성과 가치를 확인하였다.
제안된 다중 빔 리플렉트어레이 안테나는 5G, 6G 위성통신 시스템에서 서비스 지역을 확실하게 선택할 수 있는 안테나로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.