Dual-Band Array Antenna Using Modified Sierpinski Fractal Structure

This paper presents a dual-band array antenna based on a modified Sierpinski fractal structure. Array structure is mirror symmetric, and forms broadside radiation pattern for dual frequency band if the ports are fed with $180^{\circ}C$ phase difference between upper and lower $2{\times}1$ array. To use in-phase corporate feeding circuit, the phase inversion structure is designed by changing the position of patch and ground for upper and lower array. The dimensions of the array antenna is $28{\times}30{\times}5\;cm^3$ and the bandwidth of 855~1,380 MHz(47 %), 1,770~2,330 MHz(27 %) were achieved for -10 dB return loss. The measured gain is 9.06~12.44 dBi for the first band and 11.76~14.84 dBi for the second band. The half power beam width is $57^{\circ}$ for x-z plane and $46^{\circ}$ for y-z plane at 1,100 MHz and $43^{\circ}$ and $28^{\circ}$ at 2,050 MHz, respectively.

변형된 Sierpinski 프랙탈 구조를 갖는 이중 대역 배열 안테나

본 논문에서는 Sierpinski 프랙탈 구조를 이용하여 이중 대역에서 동작하는 배열 안테나를 제안하였다. 거울 대칭 형태의 $2{\times}2$ 배열 구조는 상부 $1{\times}2$ 배열과 하부 $1{\times}2$ 배열 간에 $180^{\circ}$ 위상차를 인가하면 cellular 대역과 WCDMA 대역에서 broadside 방향으로 복사 패턴을 형성한다. 따라서, 동위상 급전 회로를 적용하기 위해 배열 구조에서 상부와 하부 배열 간에 패치와 그라운드의 위치를 변경하여 위상 반전 구조를 구현하였다. 배열 안테나는 $28{\times}30{\times}5\;cm^3$의 크기를 가지며, -10 dB 반사 손실 대역은 1차 대역에서 855~1,380 MHz(47 %), 2차 대역에서 1,770~2,330 MHz(27 %)이다. 이득은 1차 대역에서 9.06~12.44 dBi, 2차 대역에서 11.76~14.84 dBi이다. 1,100 MHz에서 x-z 평면의 반전력 빔 폭은 $57^{\circ}$, y-z 평면의 반전력 빔 폭은 $46^{\circ}$이고, 2,050 MHz에서는 각각 $43^{\circ}$와 $28^{\circ}$이다.