In this paper, we propose a design of a triple-band microstrip circular patch antenna. The proposed antenna generates the triple frequency resonance at 1.85GHz(LTE), 2.45GHz(ISM) and 5.5GHz(WLAN). Firstly, we design the dual-band antenna. The dual-band antenna consist of the circular patch, slits, and the slot. The circular patch and slot are designed for dual frequency of 2.45GHz and 5.5GHz, respectively. And then the dual-band antenna is combined with additional arm-shaped structure for the triple-band characteristic. The arm-shaped structure is operated as the dipole. It is designed for lowest frequency of 1.85GHz. Each part of the antenna unites to a new structure. In order to design the proposed antenna automatically and optimally, APSO algorithm is adopted. During APSO, the mismatch of the proposed antenna is resolved. The optimal designed antenna has an acceptable return loss(-10dB) at each bands(i.e, 1.85GHz, 2.45GHz and 5.5GHz).
본 논문에서는 인셋(inset) 급전 구조의 사각형 패치 안테나를 이용하여, 2중 대역 안테나를 구현하는 방법을 제안하고자 한다. 제안하는 방법은 인셋 급전을 위해 패치 안테나 안으로 파고 들어간 슬롯의 길이를 다르게 한, 비대칭(asymmetric) 인셋 구조를 이용하여, 간단히 이중 대역 안테나를 설계하는 방법이다. 제안한 방법의 검증을 위해, 1.57GHz의 GPS와 2.4GHz WiFi 대역 지원하는 이중 대역 인셋 패치 안테나를 두께 1mm의 FR4 유전체 기판에 설계하고, 제작하였다. 제작한 안테나의 측정 결과 -10 dB 이하의 반사손실을 만족하는 주파수 대역은 1.55~1.57 GHz 및 2.41~2.45 GHz로 이중 대역 특성을 갖는 것을 확인하였다. 제안한 방법을 사용하면, 인셋 급전을 이용하는 이중 대역 안테나를 간단히 구현할 수 있으며, 다양한 응용 분야에 활용이 가능할 것으로 기대된다.
The Objective of this work was to design Composite Antenna Structures (CAS) and investigate impact behavior of CAS which was various curvature. This term, CAS, indicates that structural surface becomes antenna. Constituent materials were selected considering electrical properties, dielectric constants and tangent loss as well as mechanical properties. For the antenna performance, microstrip antenna layers inserted into structural layers were designed for satellite communication at the resonant frequency of 12.5 GHz and final demonstration article was. After making five kinds of curved CAS, which radii of curvature are flat, 200, 150, 100, 50 mm. The antenna performance changed in accordance with variation of curvature. The Reflection coefficient was independent of curvature but the gain decreased with the radius of curvature. The impact test equipment was Dyna-8250 drop weight tester. The impact characteristic in accordance with curvature is maximum absorb energy is same each other. The impact energy was 8.5 J. For various Impact energy test, five energy levels 3 J, 5 J, 7 J, 10 J, 20 J were used. The performance of impact damaged antenna was estimated by measuring the return loss and the radiation pattern. It was revealed that the performance of antenna was not related to the impact damage. Because the impactor did not damage the patch directly. CAS have good impact stability for the antenna performance.
본 논문에서는 PIN 다이오드의 on/off특성을 이용해 공진 주파수가 변하는 정삼각형 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. PIN 다이오드가 off 상태에서는 T 형태 스퍼라인(Spur-line)의 영향으로 스퍼라인 주위로 전류가 돌아서 흐르기 때문에 안테나의 공진 주파수가 1.22 GHz를 보였으나, PIN 다이오드가 on상태일 때는 T형의 스퍼라인이 I 형태 슬롯라인(Slot-line)으로 바뀌고, 이 I 형태의 슬롯라인에 의해 전류가 영향을 덜 받아서 안테나의 공진 주파수가 1.82 GHz를 나타내었고, 이는 일반적인 정삼각형 마이크로스트져 안테나와 공진 주파수와 차이가 거의 없었다. 제안한 안테나는 PIN다이오드가 on, off상태에서 모두 교차 편파가 -20 dB미만의 방사패턴을 가진 선형 편파 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 CHUKOH사의 CGP-500 PTFE 기판상에(유전율 2.6, 두께 1.6mm(±0.08)) 접지판의 폭과 방사 패치의 폭이 동일한 850MHz 대의 QMSA(Quarter-Wavelength Microstrip Antenna)를 설계·제작하였다. 실험에 의하여 가장 양호한 급전점을 선정하여 프로브 급전한 다음, 방사 패치와 그라운드 판과의 간격 L₃을 단계적으로 5mm씩 잘라가면서 QMSA의 공진 주파수와 반사 손실을 측정하였다. 그 결과, 간격 L₃이 좁아질수록, 특히 10mm 이하에서는 예상과 달리 공진 주파수는 증가하고 반사 손실은 감소하는 것을 알 수 있었다.
공기 캡을 갖는 일축성 이방성 매질 위의 마이크로스트립 안테나에 대해 유전체 덮개층이 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 일축성 이방성 매질의 특성을 나타내는 텐서의 구성관계식으로부터 파수영역에서의 다이에딕 그린 함수를 유도하였으며 이 결과를 푸리에 변환을 사용하여 공간에서의 전계 적분 방정식으로 수식화하였다. 갈리킨 모멘트법을 사용하여 적분 방정식을 이산화하였으며 기저함수로는 정현적 함수를 선택하였다. 수치해석 결과의 타당성을 검증하기 위해 기존의 결과와 비교, 일치된 결과를 얻었으며 공기갭의 두께, 패치 길이 그리고 덮개층의 유전율과 두께 변화에 따라 유전체 덮개층이 공진 주파수, 대역폭과 입력 임피던스에 어떤 영향을 미치는지 제시되고 분석되었다.
공기 갭을 갖는 이방성 매질의 기판과 덮개층 구조에서 사각 마이크로스트립 안테나 공진 주파수의 파수 영역에 대해 해석하였다. 일축성 매질의 특성을 나타내는 텐서의 구성 관계식으로부터 파수영역에서의 다이애딕 그린 함수를 유도하였으며 이 결과를 푸리에 변환을 사용하여 공간에서의 전계 적분 방정식으로 수식화하였다. 캘러킨 모멘트법을 사용하여 적분 방정식을 이산화하였으며 기저함수로는 정현적 함수를 선택하였다. 수치해석 결과의 타당성을 검증하기 위해 기존의 결과와 비교, 일치된 결과를 얻었으며 공기 갭의 두께, 패치 길이 그리고 덮개층의 비유전율과 이방성 덮개층의 이방성 비의 변화에 따른 공진 주파수의 변화가 제시되고 분석되었다.
The resonance characteristic of microstrip antenna with an airgap between the substrate layer and ground plane is investigated. The study is performed by using a rigorous Green’s function formulation in the spectral domain and Galerkin’s moment method calculation. The numerical convergence using sinusoidal basis functions, the unknown surface current distribution in the rectangular patch, is discussed. Numerical result for the effects of airgap and patch length on the complex resonant frequencies of the rectangular microstrip structure are also presented
본 연구에서는 주파수 1.5 GHz~1.7 GHz대역에서 동작하는 원형편파 패치 안테나 설계방법에 대해 연구하였다. 광대역 특성과 고 이득을 갖기 위해 패치가 인쇄된 얇은 유전체 기판과 접지판 사이는 공기층을 정하였다. 임피던스 대역폭을 개선하기 위하여 패치의 크기, 패치와 접지판 간 거리, 패치 내부 슬롯의 길이, 급전 위치, 정합 스터브의 길이 등을 조정하였다. 1.5 GHz~1.7 GHz 대역에서 동작하는 안테나를 설계하고 특성을 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과 반사손실, 이득, 축비, 방사패턴 등의 안테나 특성이 위성항법 시스템에 적절함을 보였다.
In this paper, the leaky wave readiation characteristics of a microstrip rectangular patch array is presented. The reflection and transmission characteristics are analyzed using the equivalent transmission line method. Since the leaky wave is generated from the periodic array, using the Floquet'theorem, leaky wave frequency range is predicted and confirmed by the measured reflection and transmission characterstics of the array. A 17 element microstrip patch array at X-Band is designed and tested. Teh scattering Characteristics show good agreement woth those obtained from the equivalent transmission line analysis. The radiatio characteristics at 10GHz using this method show about 3${\circ}$ shift in main lobe angle compared with measured results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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