단일 급전 원형 편파 마이크로스트립 안테나 설계

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본 논문에서는 X 밴드 주파수에서 단얼 마이크로스트립 선로 급전방식을 갖는 원형 편파 개구면-패치 안테나(aperture-patch antenna) 및 환 구조 안테나(ring antenna)를 설계, 제작하여 특성을 측정하였다. 개구면-패치 안테나는 동작 대역폭이 매우 넓으며, 환 구조 안테나는 크기가 작아서 대형 배열안테나의 기본 복사소자로 적합하다. 이 두 종류의 안테나에 대하여 VSWR 대역폭과 원형편파 축비(axial ratio)를 개선하기 위한 여러 가지 설계 파라미터의 영향을 분석하였다. 개구면과 환 복사소자는 공진기 모델(cavity mode!)에 근거하여 초기 설계를 하였으며. 원형편파를 발생시키기 위한 개구면 내부의 패치와 환 내부의 스터브(stub) 는 Ensemble 소프트웨어를 사용하여 최적화 하였다. 제작된 안테나는 개구면-패치 안테나의 경우 25 %의 V VSWR 대역폭(3dB 기준)과 1.2 dB의 최소 축비를 가지며, 환 구조 안테나에서는 6.7 %의 VSWR 대역폭과 1.6 dB의 최소 축비를 가진다.

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In this paper, a microstrip aperture-patch antenna and a microstrip ring antenna, which have single microstrip line feeding systems for the circular polarization, are designed, and experimental results are presented at X-band. The microstrip aperture-patch antenna is characterized by its wide operating frequency range, and the microstrip ring antenna is suitable for a basic radiator in the large array antenna due to its small size. Several design parameters for these antennas are considered and analyzed to improve antenna characteristics such as VSWR bandwidth and axial ratio. Initially, the sizes of the aperture and ring radiator are determined on a basis of the cavity model, then shapes of the patch within the aperture and the inner stub of the ring are optimized using Ensemble software. Measurement results show that the aperture-patch antenna has 25% of VSWR bandwidth and 1.2dB of axial ratio at the boresight, and the ring antenna has 6.7% of VSWR bandwidth and 1.6dB of axial ratio at the boresight.

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