한국컴퓨터정보학회논문지 (Journal of the Korea Society of Computer and Information)

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위성수신용 마이크로스트립 어레이 안테나 설계

Design of Microstrip Array Antenna for Satellite Reception

  • 투고 : 2014.07.04
  • 심사 : 2014.07.30
  • 발행 : 2014.10.31
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초록

본 논문은 현재 직접 위성수신용 안테나로 사용 중인 파라볼릭 안테나를 대체할 수 있는 마이크로스트립 어레이 안테나를 연구하였다. 마이크로스트립 어레이 안테나는 극히 제한적인 분야에서 사용되었으나 직접위성 수신용 안테나와 같이 우리 실생활에 직접 적용할 수 있다면 많은 분야에서 활용이 예상된다. 마이크로스트립 어레이 안테나가 직접 위성수신용 안테나로 활용되려면 우선적으로 광대역 특성이 요구된다. 따라서 본 논문의 목표를 직접 위성수신을 위한 광대역 주파수 대역이 보장되는 안테나 설계기술로 설정하였다. 본 논문에서 제안된 마이크로스트립 안테나는 사각형 패치에 직교하는 두 개의 급전선로에 의해서 급전되도록 하였으며 순차 회전 급전기술로 광대역에서 좋은 축비를 얻을 수 있도록 설계하였다. 사각형 패치는 위성수신 주파수 대역에서 설계되었으며 폭과 길이는 W=L=8.9 mm ($0.352{\lambda}o$)이며 전체 크기는 $250{\times}250mm$이다. 제안된 안테나는 기존 급전방식의 안테나에 비해서 1 dB 이상의 축비가 개선되는 것을 실험을 통하여 입증하였다. 안테나의 성능 입증을 위해서 두 개의 $8{\times}8$ 어레이 안테나를 제작하여 실험하였다. 안테나의 최대 이득은 20.8 dB, 사이드로브 레벨 -10 dB 이하를 확인하였다. 본 논문의 안테나를 국내 무궁화 위성수신 시스템에 적용한다면 C/N=6.7 dB의 수신성능이 확보됨을 링크버짓 계산을 통하여 입증하였다.

In this paper, the microstrip array antenna is studied to replace the parabolic antenna in the direct satellite reception. A microstrip array antenna has been used in extremely limited area, but if it is applied to practical life like a direct satellite reception antenna, we expect that it will be used in various way. First of all, if we use a microstrip array antenna for a direct satellite reception antenna, it should be guaranteed characteristics of broadband frequency. Therefore, the goal of this paper is designing technique an antenna which guarantees broadband frequency band for a direct satellite reception. In this paper, the proposed microstrip antenna is fed by orthogonal two feed lines to a rectangular patch and a sequentially rotated feeding technique is designed proposed for a good axial ratio in broadband frequency band. The rectangular patch is designed to satellite reception band, and the width and length are W=L=8.9 mm ($0.352{\lambda}o$) respectively. The antenna's ground plane has dimensions of $250{\times}250mm$. The experimental results verify that the proposed antenna had the axial ratio of above 1dB broader than that of the conventional feeding antenna. In order to verify the performance, a $8{\times}8$ array having two pairs was fabricated and tested. The maximum gain is 20.8 dB, the sidelobe level confirm less than -10 dB. It is verified by link budget calculation that C/N=6.7 dB can be obtained for domestic use if this proposed antenna is used in Koreasat reception system.

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