방사 전력이 작은 단점을 가진다. 그 후 개구면에 유기된 전력이 새로운 소스로서 패치안테나에 전력을 공급하며, 패치에서 공급된 전력은 다시 복사된다. Microstrip Antenna> 일반적인 구조는 <그림1>과 같다. 다음의 <그림4>은 간단한 개구면 결합형 마이크로스트립 패치 안테나의 구조이다. 이때 마이크로스립 또는 동축선에 의해 공급된 전력에 의해 패치에 fringe field가 발생되며 이 fringe field에 등가되는 magnetic 소스에 의해 전파가 유기된다. 반면 개구면의 크기가 작다면 패치에 전달되는 전력이 작아져서 적은 전력을 방사하게 된다. 개구면 결합형 마이크로스트립 패치 안테나의 장점은 패치와 개구면 사이에 유전율이 작고 두께가 두꺼운 foam을 사용함으로써 대역폭과 복사특성을 향상시킬 수 있으며, LNA 등)를 집적시킬 수 있으므로 위상 배열 안테나로도 응용이 가능하다. 방사면과 급전면이 분리되어 각 면에 대한 독립적인 최적 설계가 가능하며, 개구면을 포함한 도체 평면, 급전면에는 높은 유전물질을 ......
Microstrip Antenna
Microstrip Antenna에 대한 자료입니다. v97마이크로스트립안테나이론
-Microstrip Antenna -
마이크로스트립 안테나는 박형이며, 가볍고, 부착력이 좋은 특성을 가지며, 제작이 쉽고 저렴하며, 능동소자와의 집적화가 용이하여 많은 연구가 되고 있는 분야이다. 그러나 이 안테나는 좁은 대역폭을 가지면 spurious 방사가 있고, 방사 전력이 작은 단점을 가진다.
<그림1. Microstrip Antenna>
일반적인 구조는 <그림1>과 같다. 이때 마이크로스립 또는 동축선에 의해 공급된 전력에 의해 패치에 fringe field가 발생되며 이 fringe field에 등가되는 magnetic 소스에 의해 전파가 유기된다.
-Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna -
개구면 결합 마이크로스트립 안테나는 여러 가지 장점으로 인하여 많은 응용 분야에 적용되고 있다. 먼저, 패치 방사 소자로의 직접적인 급전이 필요하지 않기 때문에 급전회로에 대한 불요 방사를 차단할 수 있다. 방사면과 급전면이 분리되어 각 면에 대한 독립적인 최적 설계가 가능하며, 방사면에는 낮은 유전 물질을 사용하여 많은 방사와 대역폭을 증가시킬 수 있게 된다. 또, 급전면에는 높은 유전물질을 사용하여 급전회로 크기를 축소시킴과 동시에 새로운 공간확보가 용이하여 능동 소자(위상변위기, LNA 등)를 집적시킬 수 있으므로 위상 배열 안테나로도 응용이 가능하다. 아래 <그림2>는 개구면 결합 마이크로스트립 안테나의 일반적인 형태를 도시한 것이다.
<그림2. Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna>
<그림1>에서 보는 바와 같이 개구면 결합은 급전회로와 패치 방사 소자가 공통의 접지면에 의해 분리되어 진 형태이다. <그림2>에 대한 등가적 모델을 <그림3>에 도시하였다.
<그림3. Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna 등가 모델>
개구면과 패치는 특성 임피던스 를 가지는 마이크로스트립 선로에 직렬로 연결된 집중회로 성분으로 등가화 시킬 수 있으며, 패치의 입력 임피던스는 패치와 개구면 회로의 직렬 결합에 대한 해석으로 얻을 수 있다. <그림3>에서 직렬 인덕턴스는 전기적으로 작은(공진 주파수에 비하여) 개구면을 등가화 시킨 것이다. 개구면을 넘어선 마이크로스트립 선로 부분을 스터브라고 하는데 길이가 증가함에 따라 고정 주파수에 대하여 리액턴스 성분이 증가하게 된다. 개구면의 크기가 증가하면 마이크로스트립 선로에서 패치에 전달되는 전력 또한 증가하게 되지만 공통접지면 역할을 제대로 할 수 없게 된다. 반면 개구면의 크기가 작다면 패치에 전달되는 전력이 작아져서 적은 전력을 방사하게 된다. 이런 특성으로 넓은 범위의 입력 임피던스를 제어할 수 있다.
개구면 결합형 마이크로스트립 패치 안테나는 얇은 금속표면의 패치와 이를 물리적으로 지지해 주는 유전체층, 개구면을 포함한 도체 평면, 그리고 이를 지지하는 또 다른 유전체 층과 신호를 공급해 주는 급전기로 구성된다. Field가 복사되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 급전기에서 복사된 전력이 개구면에 전달된다. 그 후 개구면에 유기된 전력이 새로운 소스로서 패치안테나에 전력을 공급하며, 패치에서 공급된 전력은 다시 복사된다. 개구면 결합형 마이크로스트립 패치 안테나의 장점은 패치와 개구면 사이에 유전율이 작고 두께가 두꺼운 foam을 사용함으로써 대역폭과 복사특성을 향상시킬 수 있으며, 급전선과 개구면 사이에 유전율이 높고 두께가 얇은 유전체를 사용하여 급전손실을 줄이며 급전선의 크기를 줄일 수 있다. 또한 급전선과 복사소자가 분리되어 있으므로 급전선에 의한 spurious radiation을 제거할 수 있으며, 급전선에 Active 소자를 달 경우 복사소자의 영향을 제거할 수 있다. 다음의 <그림4>은 간단한 개구면 결합형 마이크로스트립 패치 안테나의 구조이다.
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