Design of a Broadband Quasi-Yagi Antenna fed by a Microstrip with a Shorted End

단락종단된 마이크로스트립으로 급전되는 광대역 quasi-Yagi 안테나 설계

In this paper, we introduce a design method for a quasi-Yagi antenna (QYA) with broadband characteristics of an impedance bandwidth ratio of > 2 : 1 and a gain of > 4 dBi. The QYA is fed by a microstrip line fabricated on a coplanar strip line and it consists of 3 elements; a planar dipole, a nearby director close to the dipole, and a ground plane reflector. By placing a rectangular patch-type director with large width near to the dipole driver, broadband characteristics are achieved. An optimized 3-element QYA for operation over 1.6-3.5 GHz (bandwidth ratio 2.2 : 1) is fabricated on an FR4 substrate with a size of $90mm{\times}90mm$ and tested experimentally. The results show an impedance bandwidth of 1.56-3.74 GHz (bandwidth ratio 2.4 : 1) for VSWR < 2, a peak gain of 4.41-6.53 dBi, and a front-to-back ratio (FBR) > 13.6 dB within the bandwidth.

본 연구에서는 임피던스 대역폭비가 2 : 1 이상의 광대역특성을 갖고 이득이 최소 4 dBi 이상인 quasi-Yagi 안테나(QYA) 설계방법에 대해 소개한다. QYA는 코프래너 스트립에 내장된 마이크로 스트립으로 급전되며, 평면다이폴과 그에 근접하는 도파기, 그리고 접지면 반사기 등 3개의 소자로 구성된다. 폭이 넓은 직사각 패치 모양의 도파기를 스트립 다이폴 가까이 두어서 광대역 정합특성을 구현하였다. 시뮬레이션을 통해 1.6-3.5 GHz (대역폭 비 2.2 : 1) 대역용으로 최적화된 3소자 QYA를 FR4 기판상에 $90{\times}90mm^2$ 크기로 제작하여 특성을 실험하였다. 실험결과, SWR < 2 인 임피던스 대역은 1.56-3.74 GHz(대역폭 비 2.4 : 1), 피크이득은 4.41-6.53 dBi이고, FBR > 13.6 dB 이다.