3-Dimensinal Microstrip Patch Antenna for Miniaturization

In this paper, to reduce the resonant length of patch, microstrip patch antenna of linear polarization which is suppressed at two radiation edges is designed and fabricated at the frequency of 1.575 GHz. The result is like that the resonant length of patch is 45 mm and the length reduction effect is 43.8 % when it is compared with that(80 mm) of plane type. The gain is 4.4 dBd and -3 dB beamwidths are 112$^{\circ}$ and 66$^{\circ}$ in the E-plane and H-plane, respectively. Also, to reduce the size of patch, microstrip patch antennas those are suppressed at four radiating comers are designed and fabricated at the same frequency in the linear and circular polarization, respectively. For linear polarization, at the 1.2 of width/length(W/L) ratio, the patch area is 53 mm $\times$ 63.6 mm and the size reduction effect is 56.1 % when compared with that(80 mm $\times$ 96 mm) of plane type. The gain is 4.3 dBd and the -3 dB beamwidths are 120$^{\circ}$ and 78$^{\circ}$ in the E-plane and H-plane, respectively. For circular polarization, the patch size(54.2 mm $\times$ 61.5 mm) is reduced by 47.2 % than that(76 mm $\times$ 83 mm) of plane type. -3 dB beamwidth of horizontal polarization in the z-x plane and vortical polarization in the y-z plane are 108$^{\circ}$ and 93$^{\circ}$, respectively and this means the increasement in both planes by 52$^{\circ}$ and 27$^{\circ}$ than those of plane type. The maximum gain is 2.5 dBd in the horizontal polarization in the z-x plane. Axial ratio is 1.5 dB at 1.575 GHz and the 2 dB axial ratio bandwidth(ARBW) is 20 MHz(1.3 %).

소형화를 위한 3차원 구조마이크로스트립 패치 안테나

본 논문에서는 설계 주파수 1.575 GHz에 대해, 패치안테나의 공진길이를 줄이기 위해, 패치의 양단 방사 에지를 음각부로 구성한 에지음각부 선형편파 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 그 결과, 패치의 공진길이는 평면형의 80 mm에 비해 45 mm로 43.8 %의 단축율을 보였다 이득은 4.4 dBd, -3 dB 빔폭은 각각 E-면, H-면에서 112$^{\circ}$, 66$^{\circ}$를 나타내었다. 또한 패치의 전체 면적을 줄이기 위해, 패치 방사 개구상의 네 모서리가 모두 음각으로 구성된 마이크로스트립 패치 안테나를 통일한 설계주파수의 선형편파 및 원형편파에 대해 설계, 제작하였다. 먼저 선형편파의 경우, 패치의 W(폭)/L(길이) 비율이 1.2인 경우에 대해, 패치의 면적은 53 mm $\times$ 63.6 mm로서 평면형(80 mm $\times$ 96 mm)과 비교시 56.1 %의 면적축소효과를 얻었다. 이득은 4.3 dBd로서 평면형에 비해 3.7 dB 저하되었고, -3 dB 빔폭은 E-면, H-면에서 각각 120$^{\circ}$, 78$^{\circ}$를 나타내어 각각 62$^{\circ}$ 및 $10^{\circ}$ 증가하였다. 원형편파의 경우, 패치의 면적은 (54.2 mmx61.5 mm)로서 평면형(76 mmx83 mm)에 비해 47.2%의 패치면적 축소 효과를 얻었다. -3 dB 빔폭은 z-x 평면상의 수평편파 및 z-y 평면상의 수직편파 방사패턴에서 각각 108$^{\circ}$ 및 93$^{\circ}$로서, 평면형과 비교시 각각 52$^{\circ}$ 및 27$^{\circ}$ 증가되었다. 최대이득은 z-x평면상의 수평편파 패턴에서 2.5 dBd로 평면형에 비해 1.7 dB 저하되었다. 축비는 설계주파수 1.575 GHz에서 1.5 dB를 얻었으며, 2 dB 이하 축비 대역폭은 20 MHz (1.3 %)를 얻었다.