정방형 마이크로스트립 패치 안테나의 정확한 설계 방식

Accurate Design Method for Rectangular Microstrip Patch Antenna

주파수에 따른 유효 유전율의 변화를 기존의 설계식에 첨가함으로써 C-ban와 X-band 이상의 넓은 주파수 범위에서도 적용할 수 있는 정방형 마이크로스트립 패치 안테나의 설계 방식을 제안하였다. 제안된 설계 방식을 이용하여 동일한 두께와 유전율을 갖는 마이크로웨이브 기판위에 7개의 안테나를 각 주파수별로 제작하여 실험함으로써 기존의 설계식들이 갖는 부정확성을 극복할 수 있음을 확인하였다. 7GHz에서 15GHz에 이르는 주파수 범위에서 실험한 결과 공진주파수는 예측한 주파수에서 오차가 ${\pm}1%$ 이내인 범위에 들어옴을 알 수 있었으며, 또한 제작한 안테나의 방사패턴도 이론값과 거의 일치하였다.

An accurate design method for rectangular microstrip patch antenna that can be applied to wide range of frequencies (C-band to X-band) is proposed. With due regard the frequency dependent effective dielectric permittivity to design formula, the inaccuracy of previous design formulae can be overcome. The results predicted by new procedure are compared well experimental results that had varying operation frequencies between 7GHz and 15GHz. Antennas are fabricated over microwave substrates with the same dielectric permittivity and thickness. Radiation power patterns are also measured and they well with theoretical values.