정보화시대에 발 맞춰 인터넷은 유선인터넷에서 무선인터넷으로 발전하게 되었다. 무선인터넷의 수요가 급증하자 기존에 사용된 2.4GHz대역의 통신은 포화상태에 이르게 되었으며 효율과 성능이 현저히 떨어지게 되었다. 본 논문에서는 T-슬롯 마이크로 스트립 안테나가 가지는 좁은 대역폭의 단점을 개선할 수 있는 U-슬롯을 채택하여 5 GHz 대역의 마이크로 스트립 배열 안테나를 연구하였다. 최적의 주파수 특성을 얻기 위하여 단일 안테나와 배열 안테나의 최적화 과정을 진행하였으며, 이를 기반으로 $2{\times}2$ 배열 방식을 통한 U-슬롯 마이크로스트립 배열 안테나의 가능성을 확인하였다.
본 논문에서는 FDTD법을 이용하여 마이크로스트립 패치 안테나를 해석하였다. 먼저 Yee 알고리즘으로 맥스웰 방정식을 유한 차분식으로 근사화시켜 안테나 패치면에서의 전계를 구하였다. 이때 흡수 경계 조건은 Mur의 1차식과 분산경계 조건을 적용시켰다. FDTD 법을 이용하여 단일 마이크로스트립 패치 안테나의 반사 손실파의 전파과정을 각각 계산하였다. 또한 2-배열 안테나에 FDTD를 적용한 결과, 측정한 값들은 FDTD 법을 이용하여 계산한 값들과 비교적 잘 일치하였다. 계산된 임피던스, 반사손실, 정재파비 등은 양호한 값들을 나타냈고, 이러한 계산 결과들은 본 실험의 측정치와 비교적 잘 일치하였다.
본 논문에서는 저고도각 고이득 특성을 이용한 3 소자 CRPA 배열 안테나 설계를 제안하였다. 제안된 안테나는 급전패치와 방사패치로 구성되어 있으며, 급전패치에 동축케이블을 통해 급전부가 직접 연결되고 방사패치에 전자기적으로 간접급전되어 저고도각 이득 특성이 개선되는 구조를 가진다. 제안된 배열안테나의 성능 측정을 전파무반사실에서 수행하였으며, 전면 방향 이득은 2.8 dBic, 축비 특성은 2.7 dB, $75^{\circ}$의 저고도각 평균 이득이 -1.4 dBic를 나타내어 항재밍 성능을 갖는 CRPA 안테나로 적합함을 확인하였다.
Kim, Sangkil;Rida, Amin;Lakafosis, Vasileios;Nikolaou, Symeon;Tentzeris, Manos M.
ETRI Journal
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제41권2호
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pp.262-269
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2019
This paper introduces a low-cost, high-performance mmWave antenna array module at 77 GHz. Conventional waveguide transitions have been replaced by 3D CPW-microstrip transitions which are much simpler to realize. They are compatible with low-cost substrate fabrication processes, allowing easy integration of ICs in 3D multi-chip modules. An antenna array is designed and implemented using multilayer coupled-fed patch antenna technology. The proposed $16{\times}16$ array antenna has a fractional bandwidth of 8.4% (6.5 GHz) and a 23.6-dBi realized gain at 77 GHz.
B-WLL 용 마이크로스트립 패치 안테나를 설계 및 제작하였다. 배열 안테나를 만들기 위해 안테나의 크기를 소형화하였다. 두 개의 기생 소자를 급전되는 메인 패치에 가깝게 위치시킴으로써 광대역 특성을 얻을 수 있었다. 설계, 제작된 안테나는 약 15%의 대역폭을 가졌다. 넓은 대역폭에 걸쳐 방사 패턴을 측정하였다.
유한한 기판 크기가 2 소자 E-평면 마이크로스트립 패치 선형 위상 배열 안테나의 방사 특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 서로 다른 유전상수를 가지는 기판을 이용하여 2 소자 E-평면 배열 안테나의 기판 크기에 따른 평균 능동소자패턴 특성을 분석하고 빔 주사각도에 따른 배열 안테나의 방사패턴 특성을 분석하였다. 전산모의 실험 결과 E-평면상에 배열된 2 소자 배열안테나의 방사패턴은 주로 E-평면 기판 가장자리에서 회절되어 방사되는 필드에 의해 결정되며 안테나 소자 간 상호 결합으로 인한 기생 방사가 배열 안테나의 방사패턴에 미치는 영향은 상대적으로 작게 나타났다. 안테나 소자 중심에서 E-평면 방향 기판 가장자리까지의 거리가 $0.35{\lambda}_0$ 일 때 배열 안테나의 방사패턴 특성이 가장 향상되었다.
본 논문에서는 Ku-band 위성통신 송수신용으로 사용하기 위해서 송.수신부가 서로 다른 선형편파를 가지 는 이중급전 구조의 이중공진 안테나를 연구하였다. 이 때 상대 급전선에 의한 임피던스의 변화를 최소화시켜 최적의 안테나를 설계하였으며, 배열 안테나로 확장시 이중급전 구조의 문제점인 공간상의 문제를 해결하기 위 해서 마이크로스트립 선로와 via-hole 혼합급전 방식올 사용하였다. 제안된 안테나를 이차원 $2\times2$ 배열 마이크 로스트립 안테나로 설계 및 제작하였고, 방사패턴과 주파수 특성을 측정하여 위성통신 송수신 겸용 안테나로 잘 동작할 수 있음을 확인하였다
본 논문에서는 지능형 순항제어 시스템용 24GHz 대역 마이크로스트립 구형패치 배열 안테나의 설계 방법을 제안하였다. 안테나는 송신안테나 $1{\times}2$배열, 수신안테나 $1{\times}2$배열로 각각 구성하였다. 안테나는 CST MWS를 사용하여 시뮬레이션 하였고 RO-4003 기판(h=0.5mm, ${\epsilon}r=3.38$)을 사용하여 제작하였다. 제작된 안테나는 충돌방지용 센서회로 뒷면에 설치되어 측정되었다. 시뮬레이션에서 안테나이득은 8.5dBi, 빔폭은 약 $50^{\circ}$로 예측되었다. 실제 측정된 안테나 대역폭은1GHz($VSWR{\le}2$) 정도로 목표 사양을 만족하였다.
본 논문에서는 무선LAN 및 ISM용을 위한 5[GHz]대역 원편파 마이크로스트립 배열안테나를 설계 제작하였다. 원편파를 위한 기존의 십자형 슬롯 안테나 구조를 수정하여 두 개의 슬롯이 직각으로 교차하는 부분을 없애고 분리된 4개의 슬롯으로 구성된 안테나 구조를 제안하였다. 기존의 구조에서 급전선로와 슬롯간의 비대칭으로 전자기적 결합의 약화와 슬롯의 비대칭으로 발생되는 기생요소의 증가로 안테나 효율이 약화되는 문제가 있는 반면, 제안된 구조의 안테나는 대역폭 증가와 후방 방사의 감소를 확인하였다. 제안된 안테나는 공진 주파수가 5[GHz]대역의 2${\times}$2 마이크로스트립 배열안테나를 제작하여 최대 12.5[dBi]의 이득과 280[MHz]의 대역폭(VSWR < 1.5)를 얻었다.
In this paper, the microstrip phased array antennas with coupling-slots for the base station of mobile communication is proposed and anlyzed with accurate analysis method which is based on both reciprocity principle and full-wave analysis. The basis functions used for the numerical analysis are determined depending upon the accuracy, convergence properties of the solution, and the computation time. The patch uses 3 EB mode and the slot uses IPWS mode. The designed phased array antenna has 8 slot-coupled microstrip patch array elements and the beam scanning capability is obtained by using the 4-bit PIN-diode phase shifters as switching devices which are consisted of the loaded line phase shifters for 30.deg. and 60.deg. and the reflection type phase shifters for 90.deg. and 180.deg. repectively. The 4-bits phase shifters which aremade by connecting each phase shifter have about 2.deg.-3.deg. phase errors and their insertion loss are about 3dB for each phase state. The fabricated 8-element phased array antenna with 4-bits phase shifters provides 12.deg.-14.deg. beamwidths depending on the scanning angle and is capable of scanning its beam to .+-.45.deg. with 9.deg. intervals, and the gain 12dBi. The overall results show that the slot-coupled phased array antenna has great advantages of wideband, high gain and reduced spurious radiation. Also, the antenna can be made small and thin. Furthermore, the scanning property of this antenna allows for its application in several areas, such as mobile communication system and PCS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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