Radiation Characteristics of Microstrip Patch Antennas with a Finite Grounded Square Substrate

Effect of a finite square substrate plane on the radiation characteristics of a microstrip patch antenna is investigated. Excellent agreements between the simulation and measured results on the radiation characteristics of patch antennas for various square substrate thicknesses and sizes are obtained. The effect of a square substrate plane on the resonant frequency and bandwidth is small, while that on the radiation pattern is large. As the substrate thickness increases, the variations of the gain of the broadside radiation, the direction of the maximum radiation, and the radiation pattern increase for the variation of a substrate size. The maximum gain difference between the broadside radiation and back radiation and the large gain of broadside radiation are obtained when the length of a side of a square substrate plane is $0.8\;{\lambda}_0$.

유한한 정사각형 기판을 가지는 마이크로스트립 패치 안테나의 방사 특성

정사각형 기판의 크기가 패치 안테나의 방사 특성에 미치는 영향을 연구하기 위하여 마이크로스트립 패치 안테나를 제작하고 측정한 결과를 전산모의한 결과와 비교하였다. 전산모의한 방사 특성 결과와 측정한 방사 특성 결과가 잘 일치함을 볼 수 있었다. 기판의 크기가 패치 안테나의 공진 주파수와 대역폭에 미치는 영향은 작으나 방사패턴에 미치는 영향은 매우 큼을 볼 수 있었다. 기판 두께가 증가할수록 표면파의 발생이 증가하여 기판 크기에 따른 전방 방사 이득 변화 폭, 최대 방사가 일어나는 각도의 변화 폭과 방사패턴의 변화가 크게 발생한다. 기판 두께에 관계없이 기판 크기가 $0.8\;{\lambda}_0$ 일 때 전방방사 이득이 크고 전방방사와 후방방사 이득의 차이도 매우 크다.