본 논문에서는 GPS $L_1(1.575GHz)$과 $L_2(1.227GHz)$ 대역을 수용할 수 있는 새로운 형태의 이중대역 마이크로스트립 안테나를 설계 및 제작하였다. 주파수대역 간격이 큰 이중대역 특성을 확보하기 위해 제안된 안테나는 반 파장($L_2$ 대역) 패치 안테나의 윗면에 ${\lambda}/4$($L_1$ 대역)크기의 역 L형 기생소자들을 방사 개구면 양측에 적층하였다. 패치 소자와 기생소자들 간의 커플링을 통하여 공진시킴으로써 선형편파 이중대역 특성을 얻을 수 있었다. 다음으로 GPS의 경우 원형편파를 사용하기 때문에 패치 상에 ${\lambda}/4$($L_1$ 대역) 역 L형 기생소자를 서로 직각으로 시퀀셜 로테이션 기법을 이용하여 적층 시키고, 안테나의 한쪽 대각선 양 끝을 절개하여 원형편파 이중대역 마이크로스트립 안테나를 설계하였다. 이렇게 설계된 원형편파 안테나의 크기는 $0.43{\lambda}L{\times}0.43{\lambda}L{\times}0.06{\lambda}L$ (여기에서 ${\lambda}L$은 1.227 GHz의 공기 중 한 파장)로 2중 구조 자세를 유지시켰다. -10 dB 대역폭은 GPS $L_1$대역에서 120 MHz(7.6%), GPS $L_2$대역 82.5 MHz(6.7%)로 측정되었으며, 3 dB 축비 대역폭은 172 MHz(10.9%)와 25MHz(2.03%)로 각각 측정되어, 모두 GPS $L_1$과 $L_2$ 대역의 요구대역폭(각각 24 MHz)을 만족한다. 한편 방사 패턴은 모든 주파수에서 마이크로스트립 안테나와 같은 브로드 사이드 패턴 형태를 형성하였다.
본 논문에서는 주차장관리 시스템 기지국용 소형 ${\lambda}/4$ 폴디드 마이크로스트립 안테나를 제안, 설계 및 제작하였다. 제안된 안테나를 소형화하기 위해 먼저 기준 ${\lambda}/2$ 마이크로스트립 패치 안테나에서 방사소자 폭을 줄이고, 다음은 방사소자 길이를 줄여주기 위하여 섭동효과(Perturbation effect)를 이용하여 개구면에 폴디드 구조를 적용하였다. 끝으로 ${\lambda}/2$ 길이의 폴디드 마이크로스트립 안테나를 ${\lambda}/4$ 폴디드 마이크로스트립 안테나로 더욱 소형화시켰다. 설계된 안테나는 중심주파수 425 MHz에서 크기는 $134mm{\times}143.85mm{\times}20.1mm$($0.19{\lambda}{\times}0.2{\lambda}{\times}0.028{\lambda}$, ${\lambda}$는 425 MHz의 한 파장 길이)로 기본 마이크로스트립 패치 안테나와 비교하여 97.2% 소형화 되었다. 또한 -10 dB 대역폭은 2.44 MHz(0.57%)로 측정되었으며 방사패턴은 E-plane $15^{\circ}$에서 최대 1.82 dBi의 이득을 얻었다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제12권4호
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pp.254-259
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2012
This paper presents a closely spaced two-element folded-dipole-driven quasi-Yagi array with low mutual coupling between adjacent elements. The antenna utilizes a T-junction power divider as the feeding network, with an input impedance of $50{\Omega}$. A microstrip-stub is added to the ground plane in the middle of the two elements to improve the mutual coupling characteristics. The folded dipole driver is connected to a $50{\Omega}$ microstrip line via a broadband microstrip-to-coplanar stripline transition with a quarter radial stub. A mutual coupling of less than -22 dB is measured between two folded-dipole-driven quasi-Yagi antennas with a center-to-center spacing of 30 mm ($0.55{\lambda}_0$ at 5.5 GHz). The proposed quasi-Yagi array yields a measured bandwidth of 4.75~6.43 GHz for the -10 dB reflection coefficient and a gain of 6.14~7.12 dBi within the bandwidth range.
A $Y_1Ba_2Cu_3O_{7-\delta}$ square spiral microstrip antenna (YBCO antenna) was epitaxially grown on a $LaAlO_3$ substrate by laser ablation. Also fabricated was a gold square spiral microstrip antenna (gold antenna) having the same structure as that of the YBCO antenna in order to compare the properties of both antennas. Both the YBCO antenna and the gold antenna were operated in Ku (12-18 GHz) band, and their properties such as the return loss, SWR, power gain, and radiation patterns were investigated at 77 K. The return loss below -10 dB was obtained in two frequency ranges, i.e., 14.05-14.90 GHz, and 16-18 GHz for the YBCO antenna at 77 K (YBCO superconducting antenna), and in the frequency range of 15.05-17.60 GHz for the gold antenna at 77 K. The SWR bandwidths are 0.85 GHz and 2 GHz for the YBCO superconducting antenna, and 2.55 GHz for the gold antenna at 77 K. The gain improvement of the superconducting YBCO antenna over the gold antenna at 77 K was about 10 dB in the frequency range of 16 GHz to 18 GHz. The radiation patterns show the YBCO superconducting antenna has the omni-directional property of a spiral antenna.
많은 무선통신 응용 시스템에서 다양한 종류의 마이크로스트립 안테나들이 사용되고 있다. 본 논문에서는 이중급전된 광대역 적층형 마이크로스트립 패치 안테나의 설계 방법을 연구하였다. 임피던스 대역폭을 개선하기 위하여 주 방사패치 및 기생패치의 크기, 패치 간 거리, 인셋 급전의 길이 등을 조정하였다. 시뮬레이션을 통해 2.3-2.7 GHz 대역의 안테나를 설계하고 반사손실, 이득, 방사패턴 등의 안테나 특성을 확인하였다.
마이크로스트림 안테나는 가볍고 부피가 작을 뿐만 아니라 집적화가 가능하고, 표면 부착력이 탁월하여 많은 통신 시스템 안테나로 응용되고 있다. 안테나의 구조는 12.5GHz의 중심주파수를 갖는 사각 패치 마이크로 스트립 안테나로 설계하였고 곡률 방향으로 패치를 확장시켜 총 4개의 패치를 배열시켰다. 양쪽의 복합재료 사이에 허니컴을 삽입한 샌드위치 구조물이 되도록 설계한 다음 충격 실험을 실시하였다. 충격실험 후 안테나 성능변화를 측정한 결과 영향을 받지 않는다는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 복사면 가장자리가 결합된 두 구형 마이크로스트립안테나에, 패치 사이의 복사면 가장자리의 결합을 특성화하는 REC 모델을 적용하여 여러가지 결합간격에 대해 산란계수 $\mid$$S_{11}$$\mid$과 $\mid$$S_{12}$$\mid$를 구하였으며, 이를 실험치와 비교하였다. 그리고 복사면 가장자리에서의 결합을 이용한 기생소자를 갖는 구형 마이크로스트립 안테나에, REC 모델을 적용하여 궤환 손실을 구한 뒤 실험치와 비교하였다. 여기서 각각의 안테나는 50$\Omega$ 마이크로스트립 선로에 의해 급전한 결과를 다루었으며, 이는 REC 모델을 이론적으로 제시하여 동축선로로 급전한 결과$^{(10)}$와 비교하기 위한 논문이다.
본 논문에서는 다양한 방사 편파를 얻기 위하여 모서리가 잘린 정삼각형 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 삼각형 패치의 빗변과 평행하게 놓여진 마이크로스트립 라인에 의해 급전된다. 동일한 크기를 갖는 삼각형 모서리의 제거 여부에 따라 정삼각형 마이크로스트립 안테나는 선형 편파, 왼손 원형 편파, 오른손 원형 편파 특성을 나타내었다. 이러한 특성을 바탕으로 정삼각형 마이크로스트립 안테나를 편파 변환이 가능한 재구성 안테나로 응용하였다. 정삼각형 패치와 작은 삼각형 기생 패치 사이에 PIN 다이오드를 적용하였다. 다이오드에 인가되는 바이어스 전압에 따라 안테나는 선형 편파 또는 오른손 원형 편파 특성을 나타내었다. 측정된 방사 패턴 결과를 통해 선형 편파의 경우 낮은 크로스폴을, 원형 편파의 경우 좋은 축비 특성을 나타냄을 알 수 있었다.
본 논문에서는 비대칭 십자형 접지면 슬롯 구조를 갖는 원형 편파 마이크로스트립 안테나와 접지면 슬롯 구조를 재구성하여 편파 특성을 변환시키는 방안을 제안하였다. 접지면의 슬롯 구조에 의해 방사 소자의 전류 흐름이 교란되어 원형 편파가 발생되며, PIN 다이오드의 on/off 동작 상태를 조정하여 비대칭 십자형 슬롯의 구조를 대칭적으로 변환시켜 원형 편파 특성을 재구성할 수 있다. 제안된 안테나는 원형 편파 형성을 위한 perturbation이 접지면에 위치하므로, PIN 다이오드 상태 조정을 위한 바이어스 회로 또한 접지면에 위치하게 되어 구현의 복잡도가 낮아지며, 이로 인해 방사 패턴의 왜곡을 감소시킬 수 있다. 제안된 안테나는 2.4 GHz 대역의 동작 주파수에서 임피던스 대역폭 150 MHz, 축비 대역폭 35 MHz, 최대 안테나 이득 1.7 dBi의 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 원통변에 표면-정합된 마이크로스트럽 배열 안태나의 지향특성을 개선하기 위한 방볍을 제 시한다. 장방형 마이크로스트립 패치를 원통변에 횡방향으로 호(arc) 모양 배열하는 경우, 원통면윤 다각형의 각주로 끈사하고, 각각의 각주 평변에 임의 방향으로 주빔의 sqwnt를 가지는 Dolph - Tschebyscheff 배열, u uniform 배열 등의 부배열(sub-array)을 배치하므로써 전체 원통면 배열 안테나에 원하는 지향특성을 가지도 록 할 수 있음을 보이고, 원통면-공진기 모텔을 이용하여 복사패턴을 해석한다. 부배열의 종류에 따른 전체 배 열 얀테나의 복사패턴을 비교하고, 배열간격이 $\lambda_0$/2인 uniform 배열을 이용한 요소수 12인 원통면 배열 안테 나를 제작하여 반경이 6인 원통변에 정합시켰을 때 부엽 level -l3dB, 반전력범폭 $9^{\circ}$, 제일 null 사이각 $15^{\circ}$인 양호한 특성을 얻어 선형배열을 이용하는 경우보다 지향특성을 현저하게 개선시켰다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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