초록
본 노문에서는 S밴드 (1.5 3.9 GHz)에서 주로 사용되어지는 마이크로스트립 패치 안테나에서 복사특성의 성능저하를 방지함과 동시에 소형화방법이 연구되었다. 연구는 마이크로스트립 단일 패치 안테나에서 패치의 중앙 부분을 제거함으로써 정사각형 링(Square-ring) 형태를 가지는 마이크로스트립 안테나의 형태에 관하여 수치적인 방법으로 수행되었다. 또한 링 구조를 가지는 정사각형 마이크로스트립 안테나를 연구함에 있어서 안테나 임피던스, 공진주파수, 대역폭 등을 제어하기 위한 부수적인 파라미터들이 연구되었다. 단일 정사각형 링 마이크로스트립안테나에 있어서 패치의 중앙부분이 제거됨에 따라 입력 임피던스가 증가되고, 공진주파수와 대역폭이 감소되는 현상이 관찰되었고, 안테나의 Directivity 에는 적게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 Moment Method 방식의 Zeland 사이의 IE3D 소프트웨어를 이용하여 안테나와 전송선로간의 임피던스 정합과 대역폭의 증가를 위해 다른 개체의 정사각형의 단일 패치와 링 형태의 패치가 각각 쌓아 올려지는 적층(stacked) 구조 형태로 설계, 최적치를 도출하여 단일 패치의 마이크로스트립 안테나보다 향상된 대역폭과 이득을 얻을 수 있음이 연구되었다. 또한 수치적인 시뮬레이션 결과와 실제의 측정을 수행한 결과를 서로 비교함으로써 잘 일치함을 증명하였다.
A method for miniaturization of microstrip patch antenna without degrading its radiation characteristics is investigated in this paper. It involves perforating the patch to form a microstrip square-ring antenna, and it's BW enhancement is investigated numerically and experimentally. A ring geometry introduces additional parameters to the antenna, and those are used to control impedances, resonance frequencies, and bandwidths. For a single square ring antenna, an increase of the size of perforation increases its input impedance, decreases the resonance frequency, and bandwidths. But it affects little on directivity of the antenna. To match the antenna to a transmission line and also enhance its bandwidth, the ring is stacked by a square patch or another square ring. Also numerically simulated results by the IE3D, and experimental data are compared for proof.
