In this paper, we have designed circularly polarized array antenna for 5.8GHz microwave wireless power transmission. To obtain high antenna gain, we studied a single patch antenna, a $2{\times}1$ array antenna, a $2{\times}2$ array antenna, a $2{\times}4$ array antenna, and a $4{\times}4$ array antenna. Commonly, characteristics of each antenna have a frequency of 5.8 GHz and Right Hand Circular Polarization(RHCP) of circular polarization. Also, the results were obtained with the design to each antenna that the return loss was less than -10dB and the axial ratio was less than 3dB. The gain of the antennas was 6.08dBi for a single patch antenna, 9.69dBi for a $2{\times}1$ array antenna, 12.99dBi for a $2{\times}2$ array antenna, 15.72dBi for a $2{\times}4$ array antenna and 18.39dBi for a $4{\times}4$ array antenna. When the elements of the array antenna were increased, it was confirmed that it increased by about 3dBi.
In this paper, 5.8GHz band $4{\times}4$ Butler matrix is designed using easily accessible commercial $90^{\circ}$ hybrid coupler and semirigid coaxial cable as a transmission line. This Butler matrix is very flexible to changes of antenna system specification like a frequency band because $90^{\circ}$ hybrid coupler changing is all to do. The result of design is the distance of $2{\times}2$ array antenna element is $\sqrt{2}{\lambda}/4$, the 4 beam directions are diagonal of array antenna and phase shifter is not necessary. The beam width is roughly $25^{\circ}$ narrower because of array antenna geometry and the side lobe is about 10dB higher partially than theoretical beam pattern. But the overall beam pattern is similar with theoretical beam. This Butler matrix can be applied to switching beam antenna of 5.8GHz band Wi-Fi and WAVE system.
본 논문에서는 1.8 GHz 대역의 배열 안테나를 연구하였다. 선로 방식으로는 마이크로 스트립 방식을 채택하였고 특성 평가를 위해 안테나 제작 및 특성을 측정하였다. 각 선로방식의 안테나에 대한 주파수와 반사손실에 관한 파라미터 특성을 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 통해 분석하고 이것을 이용하여 안테나를 설계하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 1.8GHz LTE 대역에서 사용 가능한 $1{\times}2$ 배열 안테나를 설계하고, 설계된 안테나를 유전율 4.4, 두께 0.8mm인 FR4-epoxy 기판을 사용 하여 포토리소그래피 방법으로 안테나를 제작하였다. 제작된 안테나는 최종적으로 회로망 분석기(Network Analyzer)를 통해 안테나 특성을 분석하였다. 측정된 안테나의 주파수 특성은 시뮬레이션 결과와 잘 일치하여 본 연구의 타당성을 확인 할 수 있었다. 제작된 $1{\times}2$ 배열 안테나는 중심주파수 1.82 GHz, 입력반사손실 -30.5 dB, 임피던스 $49.6{\Omega}$의 결과 값을 보였다.
WLAN 통신 기술 적용을 위한 위상 반전 장치를 갖는 슬롯 배열 안테나가 제안되었다. 제안된 안테나 설계를 위해 배열 안테나의 Array Factor와 방사 특성을 분석하였고 실질적인 적용이 가능한 방사 패턴을 위해, 위상 반전 장치를 사용하였다. 제안된 안테나는 $30mm{\times}96mm{\times}0.2mm$의 유전 기판의 양면에 구현되었다. 제안된 안테나의 측정 결과, 임피던스 대역폭은 156 MHz (2.392-2.548 GHz)이고, 최대 이득은 8.31 dBi이다.
In this paper, an antenna has been proposed for the operation of mobile devices such as Zigbee. The presented rectenna operates at ISM (Industrial Scientific Medical) band of 2.45 GHz and consists of $2{\times}2$ array patch antenna and Villard voltage double rectifier circuit for high conversion efficiency. $2{\times}2$ array patch antenna is fabricated in FR4 substrate having thickness of 1.6mm and dielectric constant of 4.7. The proposed $2{\times}2$ array patch antenna resonates at 2.56GHz with return loss of 38.36dB, VSWR of 1.0244, and its impedance is matched to $50{\Omega}$. The fabricated rectenna has maximum conversion efficiency of 59.8% at an input power lever of 15dBm and load resistance of $500{\Omega}$.
본 논문은 X-band에서 동작하는 마이크로스트립 원형 편파 $4{\times}4$ 배열 안테나의 설계와 제작에 대해 다룬다. 단일 안테나는 정사각형 패치를 사용하고 비대칭 십자 개구 결합 급전 구조를 사용하여 RHCP(Right Handed Crcularly Polarization)로 동작하도록 하였다. 기존의 배열 안테나의 소자간의 간격을 0.8 ${\lambda}_0$에서 0.45 ${\lambda}_0$로 간격을 줄여 실장 면적을 감소시켰다. 급전 선로는 시퀀셜 로테이션 분배기로 $2{\times}2$ 배열 안테나를 설계하여 양호한 이득과 축비 대역폭을 나타내었다 ${\lambda}/4$ Transformer와 T-junction 전력 분배기로 $4{\times}4$ 배열 안테나로 확장하였다. 시뮬레이션으로 확인한 결과 최대 방사 이득은 15.09 dBi로 나타났으며, 축비 대역폭은 3 dB 기준 $9.05{\sim}10.4$ GHz(13.5%)의 양호한 특성을 보였다. 제작된 $4{\times}4$배열 안테나는 10 GHz에서 측정 결과 임피던스 대역폭($VSWR{\leq}2$)은 $8.45{\sim}11.84$ GHz(33.9%)로 나타났으며, 최대방사 이득은 11.10 dBi를 얻었다. 또한 측정된 축비 대역폭은 $9.42{\sim}10.47$ GHz(10.5%)를 얻었다.
본 논문에서는 배열 합성 혼 안테나를 설계하고 고출력 마그네트론을 연결하여 방사전력을 측정하였다. 제안된 안테나는 $4{\times}4$ 배열 합성 혼 안테나 특성을 바탕으로 후방 방사를 억제시키기 위해 합성 혼 개구면 상, 하단에 2단 단락구조물을 부착하여 빔폭 E-plane $8.86^{\circ}$, H-plane $7.35^{\circ}$, 전후방비 39.7 dB를 얻었다. 또한 배열된 마그네트론을 이용한 배열 혼 안테나의 방사전력을 측정하기 위하여 도파관 어댑터를 설계하여 마그네트론과 혼 안테나를 연결 시켰고 고출력의 파워를 측정하기 위해 중간단에 에어갭을 넣은 마이크로스트립 라인 커플러를 설계하였다. $4{\times}4$ 배열 합성 혼 안테나의 중앙에 4개의 마그네트론을 연결하여 측정한 결과 평균 방사 출력 0.063 W를 얻었다.
A microstrip polarized 8${\times}$2 linear phased array antenna with four 4-bit phase shifters is designed at 10 GHz. The 180$^{\circ}$and 90$^{\circ}$ sections of the phase shifter are of the switched line type, and the rests are of the loaded line type. A 2${\times}$2 sequential sub-array is adopted for a broad axial ratio bandwidth. The construction of the array antenna is of the tile type placing the phase shifters on the same layer containing the feed network. The element spacing is chosen to be 0.45λ$\sub$0/ to exclude the grating lobe. Measurement results show a gain 9.69 dB at broadside and 8.3 dB at the beam-tilt angle of 16$^{\circ}$ by imposing a progressive phase of 90$^{\circ}$.
운전자의 편의를 위한 자동 주행 차량은 전방 차량의 방향을 인식하며 차량간의 거리를 유지하기 위한 시스템이 요구된다. 본 논문은 24 GHz대역에서 움직이는 차량의 방향 감지를 위한 마이크로스트립 배열 안테나를 제안하였다. 넓은 빔 폭을 가지는 8${\times}$2송신 배열 안테나와 좁은 빔 폭을 가지는 8${\times}$4의 수신 center배열 안테나, 8${\times}$8의 수신 left, right 배열 안테나를 각각 설계 제작하였다. 측정 결과 송신 안테나의 경우 50$^{\circ}$의 방위각 빔폭과 16.7 dBi의 이득을 가지며, 수신안테나의 경우 center, left, right 배열 안테나 각각 20$^{\circ}$, 13$^{\circ}$, 13$^{\circ}$의 방위각 빔 폭과 20 dBi 이상의 이득을 가진다. 또한 left, right 배열 안테나의 경우 $\pm$18$^{\circ}$의 지향각이 요구되는데 이를 잘 만족함을 알 수 있다. 측정된 방사 패턴은 시뮬레이션 결과와 잘 일치하였으며 따라서 설계된 안테나는 전방 차량이 scan 각도 이내에 들어오면 3개의 방향을 감지하는데 적합함을 알 수 있다.
본 논문에서는 새로운 Ka-대역 혼 배열안테나를 제안한다. 제안된 배열구조의 소자안테나는 평판형 마이크로스트립 안테나와 사각형 혼의 두 개 부분으로 구성되며, 평판형 안테나는 원형편파를 위한 모서리가 절단된 평판형 패치구조를 갖는다. 이러한 평판한 패치안테나는 혼에 신호전력을 여기시키기 위한 급전부와 급전된 신호전력을 원형편파로 바꾸는 일종의 편파기 역할을 수행함으로써 도파관 안테나의 크기를 소형활 할 수 있다는 장점을 갖는다. 제안된 혼 안테나 구조를 이용하여, $0.9{\lambda}_0$의 배열간격을 갖는 $1{\times}8$ 배열안테나를 설계 및 제작하였다. 제작된 단일 혼 안테나는 8dBi의 이득과 3dB 기준으로 4.9%의 축비대역폭을 가지며, $1{\times}8$ 배열안테나는 14dBi의 이득과 8.2%의 축비대역폭을 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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