핀 배열 안테나를 이용한 선형 위상 배열 안테나의 방사 특성을 일반적인 패치안테나를 이용한 선형 위상 배열 안테나와 방사 특성을 비교하였다. 핀 배열 안테나를 이용한 위상 배열 안테나는 단위 안테나간의 상호결합이 작게 발생하기 때문에 일반적인 패치안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 성능보다 향상되었다. 핀 태열 안테나를 이용한 선형 위상 배열 안테나는 주빔의 방향에 따른 이득과 side lobe level 의 변화가 적은 우수한 방사 특성을 가진다.
여러 가지 기판 두께에서 $5{\times}4$ 핀 배열 패치 안테나와 $5{\times}2$ 핀 배열 패치 안테나의 방사특성을 전산모의한 결과를 비교하였다. $5{\times}2$ 핀 배열 패치 안테나는 $5{\times}4$ 핀 배열 패치 안테나와 비교하면 단위 셀의 개수가 반으로 줄어 사용하는 핀의 개수가 반으로 줄며 패치 폭의 크기도 크게 감소하나 전방방사 이득과 수평방향 방사 억제와 같은 방사특성은 매우 비슷함을 볼 수 있었다.
여러 가지 기판 두께에서 동작 주파수를 일정하게 유지하면서 좋은 방사 특성을 가지는 핀 배열을 가지는 패치 안테나에 대해 연구하였다. 수평방향으로의 방사를 최대로 억제시키는 핀 배열 패치 안테나의 패치 길이가 기판 두께가 증가함에 따라 작아짐을 볼 수 있었다. 핀 배열 패치 안테나는 기본 패치 안테나보다 수평방향으로의 방사가 크게 억제되고 전방방사 이득이 증가하며 후방방사는 감소함을 볼 수 있다. 또한 핀 배열 패치 안테나의 E-plane 방사 패턴의 Half-power beamwidth가 기본 패치 안테나보다 작아져 안테나의 지향성이 향상됨을 볼 수 있다.
In this paper, two $4{\times}4$ rectangular patch array antennas operated at 20 GHz are implemented for the satellite communication. Two $2{\times}2$ sub-arrays are designed and used for the design of $4{\times}4$ patch array. The sixteen patch antennas and microstrip feeding line are printed on the single-layered substrate. The spacing between the array elements is chosen to be $0.736{\lambda}$. The HPBW(Half Power Beam Width) of the $4{\times}4$ microstrip patch array is 17.01 degrees in the E-plane and 17.71 degrees in the H-plane with a gain of 11.6dB in the experimental results. The HPBW of the recessed $4{\times}4$ microstrip patch array is 18.66 degrees in E-plane and 17.12 degrees in the H-plane with a gain of 12.55dB in the experimental results.
In this paper, two 4$\times$4 rectangular patch array antennas operating at 20 GHz are implemented for the satellite communication. The sixteen patch antennas and microstrip feeding line are printed on a single-layered substrate. The design goal is to achieve high directivity and gain by optimizing design parameters through permutations in element spacing. The spacing between the array elements is chosen to be 0.736$\lambda$. Numerical simulation results indicate that the HPBW(Half-Power Beam Width) of the 4$\times$4 patch array antenna is 18.78 degrees in the E-plane and 18.48 degrees in the H-plane with a gain of 17.18 dBi. Numerical simulations of a 4$\times$4 recessed patch array antenna yield a HPBW of 18.71 degrees in the E-plane and 17.82 degrees in the H-plane with a gain of 19.43 dBi.
패치와 접지면 사이에 삽입된 핀 배열을 가지는 패치안테나 (핀 배열 패치안테나)를 제작하고 특성을 측정하였다. 핀 배열 패치안테나가 일반적인 패치 안테나와 비교하여 E-평면의 수평방향으로 방사는 약 10 dB 이상 억제되고 H-평면의 수평방향으로 방사도 약 4 dB 이상 억제됨을 볼 수 있었다. 또한 전방으로의 방사는 증가하고 후방으로의 방사는 감소하여 안테나의 지향성이 향상됨을 볼 수 있었다. Half-power beamwidth가 E-평면 과 H-평면 모두에서 대폭 작아져 방사패턴 특성이 향상됨을 볼 수 있었다. 핀 배열 패치안테나에 삽입하는 핀 반경을 증가시키면 공진 주파수가 증가함을 볼 수 있었다. 또한 기판의 특성에 따라 수평방향으로의 방사억제 효과가 최대가 되는 최적 핀 반경 값이 존재함을 볼 수 있었다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제13권4호
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pp.214-223
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2013
This paper proposes a theoretical analysis of hidden device detection and a design of multiband circular polarization patch array antenna for non-linear junction detector system application. A good axial ratio of circular polarization patch antenna is realized by a new approach that employs inclined slots, two rectangular grooves and a truncated ground for the conventional antenna. A good axial ratio of the 1.5 dB lower is measured by having an asymmetric gap distance between the ground planes of the coplanar waveguide feeding structure. The common ground plane of the linear array has an optimum trapezoidal slot array to reduce the mutual coupling without increasing the distance between the radiators. The higher gain of about 1 dBi is realized by using the novel common ground structure. The measured return loss, gain, and axial ratio of the proposed single radiator, as well as the proposed array antennas, showed a good agreement with the simulated results.
본 논문은 V-band에서 동작하는 MMIC 결합 발진기 array에 관한 것이다. 제안된 발진기 array의 unit cell들은 한 개의 microstrip patch 안테나와 두개의 발진기가 결합된 push-pull 능동 안테나 구조로 되어 있다. 전체 발진기 array의 주파수 동기화는 각 unit cell의 microstrip patch 안테나 사이의 강한 전자기적 결합을 통해 이루어진다. 이로 인해 전체 array를 하나의 MMIC로 구현할 수 있었다. 제안된 구조로 설계된 2종의 V-band 1$\times$2 결합 발진기 array가 0.15 um pHEMT MMIC 표준 공정을 이용해 제작되었다. 제작된 MMIC 칩은 도파관을 이용한 전력 결합 module로 구현되었다. 모듈 측정 결과, 첫 번째 array는 56.372 GHz에서 0.5 dBm의 출력을 나타내었고 다른 하나는 60.147 GHz에서 5.85 dBm의 출력을 나타내었다.
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 $500{\Omega}$.
In order to improve the radiation characteristics of the microstrip antenna, microstrip array antenna consisting of one center patch fed by a coaxial probe and several patches directly coupled to the E-plane by microstrip line is analyzed. The equivalent circuit of the array antenna is represented by the conventional transmission line and the various parameters, such as the mdicrostrip line length, the patch length and the feed point location are calculated to improve the radiation pattern for 5-patch array antenna which has the equal patch width. The 5-patch array antenna with the radiation pattern which has low sidelobe level and narrow beam width is fabricated and then the measured results are compared with the computed values and the results of the single patch microstrip antenna too.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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