Miniaturization of Microstrip Antenna Using 'L' Shaped Plate

In this paper, the miniaturized linear and circular polarization microstrip antennas are designed and fabricated at the resonant frequency of 1.575 GHz. To miniaturize the microstrip patch antenna(MPA), the 'L' type plates are attached under the rectangular microstrip patch. In case of the linear polarization, the size of the microstrip antenna attached the 14 plates is reduced to $67.9\%(47mm{\times}47mm)$ compared with general $MPA(83mm{\times}83mm)$. The return loss and -10 dB bandwidth are -34.4 dB and 49 $MHz(3.1\%)$. And the radiation pattern is broad through the size reduction of the patch. Also in case of the circular polarization, the size of the microstrip antenna with 13 plates is reduced to $54.6\%(53mm{\times}54mm)$ compared with the general $MPA(76mm{\times}83mm)$. The axial ratio is 1.37dB at 1.575 GHz, the 2 dB axial ratio bandwidth is 14 $MHz(0.8\%)$. As that result, we could confirm that 3-dimensional structure with attached 'L' shaped plate is proper form for the miniaturization of linear and circular polarization microstrip antenna.

'L'자형 Plate를 이용한 마이크로스트립 안테나의 소형화

본 논문에서는 마이크로스트립 패치 안테나의 패치 밑면에 부착된 'L'자형 plate에 의해 패치 밑면의 전류 경로 길이 증가 효과 및 perturbation효과를 이용하여 안테나의 소형화를 이루고자 하였다. 1.575 GHz대에 있어서, 먼저 대각선 급전 선형 편파의 경우, 14개의 'L'자형 Plate를 부착시켰을 시 패치의 크기가 $47mm{\times}47mm$로 높이 9mm 평면형 마이크로스트립 패치 안테나(패치 길이 83mm$\times$패치 폭 83mm)보다 $70.8\%$의 면적 축소 효과를 나타내었고, 이득은 1.19 dBd, E-면 HPBW는 $127^{\circ}$를 나타내었다. 또한 원형 편파의 경우, 13개의 'L'자형 plate를 부착시켰을 시 패치의 크기가 $53mm{\times}54mm$로, 평면형 보다 $54.6\%$ 면적 축소 효과를 나타내었고, 이득은 1.36 dBd, 1.575 GHz에서 축비는 1.37 dB, 축비 2 dB 이하 대역폭은 14 MHz를 나타내었다. 이로써 본 논문에서 제안된 패치 밑면에 'L'자형 plate를 부착시킨 마이크로스트립 안테나가 선형 편파 및 원형 편파 안테나의 소형화에 적합함을 확인하였다.