The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Artificial Magnetic Conductor(AMC) Polarizer Backed Circular-Polarized(CP) Antenna

인공 자기 도체 편파 변환기를 이용한 원형 편파 안테나

  • Chang, Ki-Hun (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University) ;
  • Ahn, Ji-Hwan (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University) ;
  • Yoon, Young-Joong (Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University)
  • 장기훈 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 안지환 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 윤영중 (연세대학교 전기전자공학과)
  • Published : 2010.05.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A new type of circularly polarized(CP) antenna that is characterized by having both low-profile and greater axial-ratio bandwidth(ARBW) beyond existing antennas is introduced through analysis of artificial magnetic conductor(AMC) polarizer, and experimentally demonstrated. Although it is made use of a linear-polarized dipole antenna with close proximity to ground plane, it is backed by AMC polarizer so as to efficiently radiate with circularly changed polarization whose ARBW is determined by the texture geometry, whereas existing antennas exhibit CP surface-current on radiators, which limit ARBW. The mechanism of the polarization conversion is theoretically analyzed for ARBW, and the experimental properties including the impedance matching, CP radiation pattern, axial-ratio pattern, ARBW, and two-port isolation are discussed.

인공 자기 도체 편파 변환기를 이용한 원형 편파 안테나를 소개하고 특성을 분석한다. 기존 원형 편파 안테나들의 한계였던 얇은 구조의 광대역 축비 대역폭을 구현할 수 있음을 인공 자기 도체 이론에 근거하여 이론적으로 설명하고 실험적으로 검증한다. 기존의 안테나들은 방사체 표면 전류에 의해 원형 편파 특성이 구현됨에 따라 축비 대역폭이 방사체 구조에 의존적이었던 반면, 제안된 구조는 선형 편파 다이폴 안테나를 사용하면서 접지면의 격자 구조를 통해 원형 편파 특성을 구현하였다. 이러한 인공 자기 도체 편파 변환기는 접지면에 전기적으로 인접한 다이폴 안테나가 효율적으로 방사할 수 있도록 도와줄 뿐 아니라, 표면 격자의 기하 구조에 따라 축비 대역폭을 조절할 수 있다는 장점을 동시에 가진다. 인공 자기 도체 편파 변환기를 통해 발생된 원형 편파의 축비 특성을 이론적으로 분석하고, 임피던스 정합 특성, 원형 편파 방사 패턴 및 축비 패턴, 축비 대역폭, 격리도 등을 측정하여 논의한다.

Keywords

References

  1. 황호순, 이동철, 임정섭, 장재삼, 이문수, "정삼각 마이크로스트립 원형 편파 안테나 설계", 전자공학회논문지, 43(8), pp. 103-109, 2006년 8월.
  2. 김형락, 윤영중, "원형 편파의 축비 대역폭 개선을 위한 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나", 한국전자파학회논문지, 13(4), pp. 393-400, 2002년 4월.
  3. D. M. Pozar, Microstrip Antennas, IEEE, 1995.
  4. S. Hong, Y. Yu, D. Lee, S. Kahng, and J. Choi, "Design of CP antenna with a fenced ground for a handheld RFID reader", JKIEES, vol. 7, no. 2, pp. 96-101, Jun. 2007. https://doi.org/10.5515/JKIEES.2007.7.2.096
  5. G. Yun, "Compact oscillator-type active antenna for UHF RFID reader", Electron. Lett., vol. 43, no. 6, pp. 3-4, Mar. 2007. https://doi.org/10.1049/el:20072805
  6. H. Rhyu, F. Harackiewicz, and B. Lee, "Wide coverage area of UHF-band RFID system using a pattern reconfigurable antenna", Microw. Opt. Tech. Lett., vol. 49, no. 9, pp. 2154-2157, Sep. 2007. https://doi.org/10.1002/mop.22694
  7. 윤기호, "UHF RFID Reader용 사각 환형 소형 능동 안테나", 한국전자파학회논문지, 18(3), pp. 315-322, 2007년 3월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2007.18.3.315
  8. 주재율, 추호성, 박익모, 오이석, "UHF 대역 RF-ID 리더용 crooked wire 안테나 설계", 한국전자파학회논문지, 16(5), pp. 472-481, 2005년 5월.
  9. 이주용, 추호성, 박익모, 한원근, "UHF 대역 CP 스파이럴 RFID 리더 안테나 설계", 한국전자파학회논문지, 19(5), pp. 562-571, 2008년 5월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2008.19.5.562
  10. D. Sievenpiper, L. Zhang, R. Broas, N. Alexopolus, and E. Yablonovitch, "High impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 47, pp. 2059-2074, Nov. 1999. https://doi.org/10.1109/22.798001
  11. F. Yang, Y. Rahmat-Samii, "A low profile single dipole antenna radiating circularly polarized waves", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 53, no. 9, pp. 3083-3086, Sep. 2005. https://doi.org/10.1109/TAP.2005.854536
  12. K. Chang, Y. J. Yoon, "Reflection type polarization converter and polarization generation apparatus and the transmitter-receiver of a radio signal", Korea Filing, Feb. 2009, Patent Application No.: 10-2009-0014325.
  13. F. Yang, Y. Rahmat-Samii, "Reflection phase characterizations of the EBG ground plane for low profile wire antenna applications", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 51, no. 10, pp. 2691-2703, Oct. 2003. https://doi.org/10.1109/TAP.2003.817559
  14. Microwave $Studio{\circledR}$, Computer Simulation Technology Technical Report.
  15. F. Yang, Y. Rahmat-Samii, "Microstrip antennas integrated with Electromagnetic Band-Gap(EBG) structures: A low mutual coupling design for array applications", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 51, no. 10, pp. 2936-2946, Oct. 2003. https://doi.org/10.1109/TAP.2003.817983