GRIN 매질의 주파수 한계 연구

본 연구는 인공 유전체 기반 경사 굴절률(GRIN) 렌즈 안테나의 고주파 한계를 탐구한다. GRIN 매질의 일반적인 구조를 개괄하고, 렌즈의 주파수 한계를 결정하는 세 가지 핵심 요소, 즉 유전율 프로파일 이산화, 단위 셀(UC) 격자 상수(Lc), 그리고 표면 임피던스 정합층 두께(Δzmatch)를 제시한다. 두 가지 일반적인 GRIN 매질 UC인 입방형 자이로이드와 육각형 드릴 기판에 대해 다중 모드 고유 모드 분석을 수행했다. 이를 통해 소프트 및 하드 차단 주파수 한계(fsc 및 fhc)를 정의하고, 이에 상응하는 격자 상수 크기 한계(Lscg,eff 및 Lhcg,eff)를 도출했다. 이러한 한계는 다양한 격자 상수를 가진 3D 프린팅 구형 루네버그 렌즈와 넓은 유전율 범위를 갖는 다중 재료 저고도 3D 프린팅 원통형 GRIN 렌즈를 통해 검증되었다. 본 연구 결과는 설계자가 원하는 주파수에서 성능을 보장하면서 GRIN 매질 구현에 가장 간단한 UC를 사용할 수 있도록 지원한다. 이는 성능 향상뿐만 아니라, 지나치게 보수적인 근사치를 피함으로써 비용 절감에도 기여한다.