Zeroth-Order Resonant Antenna with Frequency Reconfigurable Radiating Structures

In this paper, a co-planar waveguide(CPW) fed zeroth-order resonant(ZOR) antenna with frequency reconfigurable radiating structures is fabricated and measured. The unit cell of proposed antenna consists of a series metal-insulator-metal(MIM) capacitor and two shunt line inductors which are shorted through the via. The proposed antenna is designed based on a composite right/left-handed(CRLH) transmission line with two unit cells and it has open ended structure in order to radiate electromagnetic energy mainly on the shunt arm. In order to reduce the antenna size and to exhibit a frequency reconfigurable ability using diode switches four straight strips bent by 90 degrees are used as shunt inductors. The total size of fabricated antenna is $0.22{\lambda}_0{\times}0.16{\lambda}_0$ at zeroth-order resonant(ZOR) frequency. The measured maximum gain and bandwidth (VSWR ${\leq}2$) are 3.1 dBi and 56MHz at ZOR frequency of 2.97 GHz, respectively. This type of antenna can be applied to a frequency reconfigurable antenna system with triple bands.

주파수 재구성 가능한 방사 구조를 갖는 영차 공진 안테나

본 논문에서는 주파수 재구성 기능이 가능한 방사 구조 갖는 co-planar waveguide (CPW) 급전 방식의 영차 공진 안테나를 제작하고 측정하였다. 제안된 안테나의 단위 셀은 직렬 metal-insulator-metal (MIM) 형태의 커패시터와 두개의 단락된 병렬 스터브 인덕터로 구성되어 있다. 제안된 안테나는 두 개의 단위 셀을 갖는 composite right/left-handed (CRLH) 전송 선로에 근거하여 설계되었으며 선로의 끝단을 개방하여 선로의 병렬부에서 주된 전자파 에너지 방사가 이루어지도록 하였다. 안테나의 크기를 소형화시키는 동시에 다이오드 스위치 부착을 통하여 주파수 재구성 안테나를 구현하기 위하여 비아를 통하여 접지 면과 연결되어지는 4개의 $90^0$ 접혀진 단락 스터브 선로를 병렬 인덕터 구조로 사용하였다. 제안된 안테나의 영차 공진주파수는 3.09 GHz이고 전체 크기는 $0.22{\lambda}_0{\times}0.16{\lambda}_0$이다. 제작된 안테나의 측정 결과 영차 공진 주파수 2.97 GHz에서 안테나의 최대 이득과 임피던스 대역폭은 각각 3.1 dBi와 56MHz를 나타내었으며, 삼중 대역에서 동작하는 주파수 재구성 안테나시스템에 응용이 가능하다.