In this paper, miniaturized patch antenna operating at ISM band has been designed by applying the fractal technique. Various type of antenna structure, microstrip patch antenna and koch curve microstrip patch antenna has been proposed and simulated using Ansoft HFSS (High Frequency Structure Simulator). The area of microstrip patch antenna and koch microstrip patch antenna is 1,058 $mm^2$, and 891 $mm^2$ respectively, showing the size reduction ratio of 16%. The finally made koch curve microstrip patch antenna resonates at 2.45GHz with return loss of 22.69dB, VSWR of 1.2142, and antenna radiation gain of 3.26dBi.
링 급전 선로를 이용해서 두 slot 사이 공진 길이를 lambda/2혹은 로 한 한 3개의 Rectangular Microstrip Patch Antenna를 배열하고 제작하여 방사 패턴 특성을 고찰 했다. 링 급전 선로를 이용한 공진길이 lambda/2인 3개의 Rectangular Microstrip Patch Antenna의 경우 각 Patch Antenna 소자 방향에서 방사 패턴이 고찰되고, 공진 길이 lambda/인 3개의 Rectangular Microstrip Patch Antenna의 경우 각 Antenna소자 사이에서 방사 패턴이 고찰 되었다.
In this paper, circular polarized antennas of Tx 30GHz and Rx 20GHz are implemented in LTCC process. Tx antenna has a circular patch structure and Rx antenna has a ring patch structure. The feeding line of Tx antenna is placed in the center hole of Rx ring patch antenna which is printed under Tx circular patch antenna layer. It makes antenna size smaller. Tx antenna's return loss in under -l0dB level from 30GHz to 31GHz and Rx antenna is under -10 dB from 20GHz to 21GHz. The isolation between two antennas is less than -20dB. Axial ratio is less than 3dB thoughout each band.
This paper presents a novel design of a differential patch antenna for 60-GHz millimeter-wave applications. The design process of the back-to-back (BTB) patch antenna is based on the conventional single-patch antenna. The initial design of the BTB patch antenna (Type-I) has a patch size of 0.66 × 0.98 mm2 and a substrate size of 0.99 × 1.48 mm2. It has a gain of 1.83 dBi and an efficiency of 94.4% with an omni-directional radiation pattern. A 0.4 mm-thick high-resistivity silicon (HRS) is employed for the substrate of the BTB patch antenna. The proposed antenna is further analyzed to investigate the effect of substrate size and resistivity. As the substrate resistivity decreases, the gain and efficiency degrade due to the substrate loss. As the substrate (HRS) size decreases approaching the patch size, the resonant frequency increases with a higher gain and efficiency. The BTB patch antenna has optimal performances when the substrate size matches the patch size on the HRS substrate (Type-II). The antenna is redesigned to have a patch size of 0.81 × 1.18 mm2 on the HRS substrate in the same size. It has an efficiency of 94.9% and a gain of 1.97 dBi at the resonant frequency of 60 GHz with an omni-directional radiation pattern. Compared to the initial design of the BTB patch antenna (Type-I), the optimal BTB patch antenna (Type-II) has a slightly higher efficiency and gain with a considerable reduction in antenna area by 34.8%.
이 논문에서는 '0'에 가까운 굴절률을 갖는 단일층 메타물질 커버를 이용한 고 이득 패치 안테나를 제안하였다. 보통의 패치 안테나와 제안된 메타물질 패치 안테나를 전산모의를 통해 비교하였고, 제안된 메타물질 패치 안테나를 제작 및 측정하였다. 제안된 메타물질 패치 안테나는 보통의 패치 안테나에 비해 6.77dB 만큼 더 높은 이득을 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.
This paper proposes a novel microstrip patch antenna to make impedance matching possible by using slot/T-slot capacitive coupling between the patch and 50 $\Omega$ feed line on a ground plane. The single band/linear polarization patch antenna shows linear polarization at 2.4 GHz band. Under -10 dB return loss, the single band/linear polarization patch antenna obtains 50 MHz bandwidth at 2.37 GHz~2.42 GHz. The dual band/dual polarization microstrip patch antenna shows circular polarization at 2.4 GHz band and linear polarization at 3.1 GHz band. Under -10 dB return loss, The dual band/dual polarization microstrip patch antenna obtains 340 MHz bandwidth at 2.23~2.57 GHz and 375 MHz bandwidth at 2.95~3.325 GHz.
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.
새로운 메타매터리얼 구조 패치안테나는 기존 메타매터리얼 패치안테나의 이득을 개선하였다. 새로운 메타매터리얼 커버의 구조는 $9{\times}9$ 격자 중에서 중심을 기준으로 $7{\times}7$격자를 제거하는 구조로 만들었다. 또한 그 메타매터리얼 커버는 보통 기판을 사용하여 쉽게 제작이 가능하다. 패치안테나, 메타매터리얼 패치안테나, 제안된 메타매터리얼 패치안테나의 결과를 비교해 보았으며, 비교한 결과 제안된 메타매터리얼 패치안테나는 보통 메타매터리얼 패치안테나보다 약 3dB 더 좋은 결과를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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