메타표면에 가장 많이 이용되는 전기적으로 작은 크기를 갖는 정사각형 패치에 전위 연속성을 이용하여 접선방향 전기 분극률을 계산 방법을 제안하였다. 패치의 경우, 중심에 위치한 등가 전기 쌍극자에 의한 패치 표면에서의 전위가 균일하지 않기 때문에, 분극률이 한 개의 값으로 정의되지 않는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위하여 패치 표면을 메쉬로 나누고, 각 점에서 얻어진 분극률을 평균함으로써 등가 분극률을 계산하였다. 제안된 방법, 기존의 멱급수 3차항 근사식, 실험식의 결과를 비교하여 잘 일치함을 보였다. 제안된 방법으로 구해진 분극률을 generalized sheet transition conditions(GSTCs)에 적용하여 계산된 메타표면의 반사계수의 크기와 위상이 ANSYS HFSS(high-frequency structure simulator) 모의실험 결과와 잘 일치함을 보였다.
정사각형 기판의 크기가 패치 안테나의 방사 특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 기판의 크기가 공진 주파수와 대역폭에 미치는 영향은 매우 작지만 방사 패턴에 미치는 영향은 매우 큼을 볼 수 있었다. 전방방사 이득과 이득이 최대가 되는 각도는 기판의 크기에 따라 거의 주기적으로 변화함을 볼 수 있었다. 전방방사 이득이 최대가 되는 변의 길이와 최소가 되는 변의 길이는 기판의 전기적 두께가 커질수록 작아짐을 볼 수 있었다. 기판의 전기적 두께가 클수록 기판 크기에 따른 전방방사 이득 변화 폭이 큼을 볼 수 있었다. 기판 크기에 따른 방사 패턴의 변화도 기판의 전기적 두께와 매우 밀접한 관계를 가짐을 볼 수 있었다.
In this paper, a rectangular patch antenna is miniaturized by changing tile middle of patch into narrow microstrip line except the edges of the patch where the fringing field occurs. Miniaturizing rate, gain, radiation patterns of suggested antennas were compared with general square microstrip antenna by using simulator Ensemble. As a result, it reduces the size of antenna by 30% and improves the characteristic of X pol as a advantage while it reduces gain and bandwidth.
The U-slot patch antenna has been found experimentally to provide impedance and gain bandwidths. Experiment and simulation results include impedance bandwidth, copolar and crosspolar-pattern characteristics and gain measurements. If one of the parameters such as patch width or feed position is varied, U-slot patch can also function as a dual-frequency antenna.
In this paper, the characteristics of Koch island microstrip patch antenna are investigated by numerical and experimental methods. The Koch patch is fractal shaped antenna which can be characterized by two properties such as space-filling and self-similarity. Due to its space-filling property of fractal structure, the proposed Koch fractal patch antennas are smaller in size than that of conventional square patch antenna. From numerical and experimental results, it is found that as the iteration number and iteration factor of Koch patch increase, its resonance frequency becomes lower than that of conventional patch, thus contributes to antenna size reduction. In particular, when the fractal iteration factor is 1/4, the fractal antenna is 45% smaller in size than that of conventional patch, while maintaining radiation patterns comparable to those of rectangular antenna and cross polarization level is about -20~-14 dB.
본 논문에서는 GPS/DMB 수신기용 단일 급전 이중 대역 원형 편파 사각 패치 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 사각 패치면의 4 코너에 접힌 형태의 슬롯을 가지며, 패치면 중앙에 대각선 슬롯을 가지는 구조이다. 측정된 안테나의 -10 dB 임피던스 대역폭은 낮은 주파수 대역(GPS)에서 1.516 GHz$\sim$1.600 GHz로 84 MHz의 대역폭을 가지며, 높은 주파수 대역(DMB)에서 2.596 GHz$\sim$2.705 GHz로 109 MHz의 대역폭을 보였다. 또한, 측정된 최대 선형이득은 GPS 대역에 해당되는 1.575 GHz에서 6.23 dBi와 DMB 대역에 해당되는 2.642 GHz에서 6.97 dBi로 나타났다.
In this paper, we propose a multiple slotted dual-band square patch antenna with CP(Circular Polarization) characteristic. And we present the simulation and measurement results of the design example. We designed a slotted patch antenna by using computer simulation program, Zeland IE3D, and then some tuning followed with measurements. Measured -10dB bandwidths of $S_{11}$ characteristic are 127MHz($2.346GHz{\sim}2.473GHz$) for the low-band, and 122MHz($3.379GHz{\sim}3.501GHz$) for the high-band, respectively. And measured maximum gains and half-power beamwidths are 6.94dBi, $72.95^{\circ}$ for the low-band at 2.30GHz, 5.78dBi, $76.51^{\circ}$ for the high-band at 3.45GHz, respectively.
리플렉트어레이 안테나는 반사경 안테나의 단점을 보완하여 대체할 새로운 형태의 안테나로 대두되고 있다. 하지만 반사판이 단층구조일 경우 대역폭이 매우 좁다는 단점이 있고, 대역폭을 넓히기 위하여 다층구조의 반사판을 사용할 경우 설계가 어렵고 제작 단가가 높아지게 된다. 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위하여 단층구조를 사용하여 제작 단가를 낮추면서 협대역 특성을 극복할 수 있는 정사각형에 U자 모양 슬롯을 낸 패치를 이용하여 리플렉트어레이 안테나를 설계하였다. 제안된 리플렉트어레이 안테나는 12.5 GHz에서 55.5 %의 효율과 14 % 이상의 1 dB gain bandwidth 특성을 갖는다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제18권3호
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pp.182-187
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2018
A low profile asymmetrical fractal boundary patch antenna based on reactive impedance surface (RIS) and a mushroom unit cell (MUC) is proposed and studied for dual band operation. The sides of the square patch antenna are replaced with asymmetrical half circled fractal curves for circular polarization operation at patch mode band. The fractal patch antenna is loaded with MUC for dual band operation. The antenna radiation characteristics are investigated and illustrated with both simulated and experimental results in detail. The 10-dB return loss bandwidth are 8.48% (3.21-3.49 GHz) and 2.59% (2.30-2.36 GHz) at upper and lower resonance frequencies, respectively. The 3-dB axial ratio bandwidth is 4.26% (3.21-3.35 GHz). A close agreement between simulation data with experimental results is observed.
In this paper, a integrated structure of a two-element microstrip patch antenna with two feeds for GPS/PCS dual-band operation is proposed. The radiating element for PCS operation is a novel broad band low-profile cylindrical monopole top-loaded with a shorted meander patch, which gives linearly polarized conical radiation pattern and size reduction of patch due to meander line. The radiating element for GPS operation is a novel square-ring microstrip patch with truncated corners and slits. which provide circularly polarized broadside radiation patterns and size reduction due to slots. using dielectric substrate in GPS antenna of proposed antenna provide to improve isolation between two feeds and reduce size of patch. The proposed antenna achieves the bandwidth and polarization requirements of GPS and PCS systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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