원형편파의 축비 대역폭 개선을 위한 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나 (A) series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna for improving axial ratio bandwidth of circularly polarization원문보기
본 논문에서는 원형편파를 발생시키기 위한 여러 가지 중 단일 급전 십자개구 결합 방식이 가지는 협대역의 축비 대역폭을 개선하기 위해 단일 급전으로 하이브리드 급전의 효과를 가져올 수 있는 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나를 제안하고, 기존에 발표된 단일 급전 십자개구 결합 안테나와의 축비 대역폭, 이득, 방사패턴, 그리고 임피던스 대역폭 등과 비교하여 개선된 축비대역폭 특성을 제시하여 제안된 안테나의 타당성을 보였다. 또한 제안된 단일 안테나를 이용해 2×2 배열 안테나로 확장하는 과정에서 시퀀셜 ...
본 논문에서는 원형편파를 발생시키기 위한 여러 가지 중 단일 급전 십자개구 결합 방식이 가지는 협대역의 축비 대역폭을 개선하기 위해 단일 급전으로 하이브리드 급전의 효과를 가져올 수 있는 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나를 제안하고, 기존에 발표된 단일 급전 십자개구 결합 안테나와의 축비 대역폭, 이득, 방사패턴, 그리고 임피던스 대역폭 등과 비교하여 개선된 축비대역폭 특성을 제시하여 제안된 안테나의 타당성을 보였다. 또한 제안된 단일 안테나를 이용해 2×2 배열 안테나로 확장하는 과정에서 시퀀셜 로테이션 기법을 적용함으로써 더욱 넓은 축비 대역폭을 확보할 수 있도록 하였다. 제안된 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나에서는 외부 하이브리드 소자를 이용하지 않고도 단일 급전으로 하이브리드 급전의 효과를 가져올 수 있도록 하기위해 십자개구의 뒤쪽에 급전선을 직렬형태로 결합하여 각 포트간 90。씩의 위상차를 급전선의 길이차만으로 변화시켰으며, 180。위상차가 발생되는 포트들에는 서로 반대방향으로 급전됨으로써 방사패치에 유도되는 전류의 회전을 원활히 할 수 있도록 하였다. 또한 제안된 직렬 급전 십자개구 결합 단일 마이크로스트립 안테나에 시퀀셜 로테이션 기법을 적용하여 2×2 배열 안테나로 확장하였다. 시퀀셜 로테이션 기법의 적용에 있어서는 위 패치들과 아래패치들 사이에 180。의 위상차를, 각각의 패치들 사이에는 90。의 위상차를 두어 전체적으로 패치들 사이에는 0。, 90。, 180。, 270。의 위상차를 가질 수 있도록 하였다. 제안된 직렬급전 십자개구 결합 단일 마이크로스트립 안테나와 기존에 연구된 단일급전 십자개구 결합 안테나의 특성들을 비교해 볼 때 제안된 안테나의 축비 특성은 약 2배정도 증가된 110MHz(4.6%)의 축비 대역폭을 가지며, 최대이득에서는 3.2dBi 증가된 8.2dBi의 이득 특성을 보였다. 3dB 이득 대역폭을 비교해볼 때 기존 안테나에서 보여준 80MHz(3.27%)의 특성에 비해 320MHz 증가된 약 400MHz(16.7%) 이상의 3dB 이득 대역폭을 가짐으로서 증가된 축비 대역폭 동작 주파수 내에서 제안된 안테나가 안정된 성능을 가지는 것을 보여주었다. 임피던스 특성에서는 기존에 연구된 안테나가 제안된 단일 안테나보다 넓은 대역폭 특성을 가졌다. 제안된 단일 안테나와 2×2 배열 안테나의 특성들을 비교해 볼 때 측정된 축비 대역폭은 시뮬레이션에 비해 중심 주파수에서 각각 10MHz와 30MHz 증가된 110MHz(4.6%)와 420MHz(17.5%)를 보이고, 측정된 임피던스 대역폭(VSWR<1.5)은 시뮬레이션에 비해 각각 40MHz와 100MHz 증가된 240MHz(10%)와 500MHz(20.8%)를 가졌으며, 이득 측정결과에서는 단일 안테나와 2×2 배열 안테나 모두 최대이득에서는 시뮬레이션 결과 보다 0.5dBi와 1.25dBi 감소된 8.2dBi와 12.5dBi의 이득특성을 보여주었다. 따라서 제안된 직렬급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나의 시뮬레이션 결과와 측정 결과를 기초로 하여 본 논문에서 제시된 안테나의 급전구조를 적용한다면 평판형 원형편파 안테나가 이용될 수 있는 다양한 응용분야에서의 중요한 기초 자료가 될 것으로 생각된다.
본 논문에서는 원형편파를 발생시키기 위한 여러 가지 중 단일 급전 십자개구 결합 방식이 가지는 협대역의 축비 대역폭을 개선하기 위해 단일 급전으로 하이브리드 급전의 효과를 가져올 수 있는 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나를 제안하고, 기존에 발표된 단일 급전 십자개구 결합 안테나와의 축비 대역폭, 이득, 방사패턴, 그리고 임피던스 대역폭 등과 비교하여 개선된 축비대역폭 특성을 제시하여 제안된 안테나의 타당성을 보였다. 또한 제안된 단일 안테나를 이용해 2×2 배열 안테나로 확장하는 과정에서 시퀀셜 로테이션 기법을 적용함으로써 더욱 넓은 축비 대역폭을 확보할 수 있도록 하였다. 제안된 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나에서는 외부 하이브리드 소자를 이용하지 않고도 단일 급전으로 하이브리드 급전의 효과를 가져올 수 있도록 하기위해 십자개구의 뒤쪽에 급전선을 직렬형태로 결합하여 각 포트간 90。씩의 위상차를 급전선의 길이차만으로 변화시켰으며, 180。위상차가 발생되는 포트들에는 서로 반대방향으로 급전됨으로써 방사패치에 유도되는 전류의 회전을 원활히 할 수 있도록 하였다. 또한 제안된 직렬 급전 십자개구 결합 단일 마이크로스트립 안테나에 시퀀셜 로테이션 기법을 적용하여 2×2 배열 안테나로 확장하였다. 시퀀셜 로테이션 기법의 적용에 있어서는 위 패치들과 아래패치들 사이에 180。의 위상차를, 각각의 패치들 사이에는 90。의 위상차를 두어 전체적으로 패치들 사이에는 0。, 90。, 180。, 270。의 위상차를 가질 수 있도록 하였다. 제안된 직렬급전 십자개구 결합 단일 마이크로스트립 안테나와 기존에 연구된 단일급전 십자개구 결합 안테나의 특성들을 비교해 볼 때 제안된 안테나의 축비 특성은 약 2배정도 증가된 110MHz(4.6%)의 축비 대역폭을 가지며, 최대이득에서는 3.2dBi 증가된 8.2dBi의 이득 특성을 보였다. 3dB 이득 대역폭을 비교해볼 때 기존 안테나에서 보여준 80MHz(3.27%)의 특성에 비해 320MHz 증가된 약 400MHz(16.7%) 이상의 3dB 이득 대역폭을 가짐으로서 증가된 축비 대역폭 동작 주파수 내에서 제안된 안테나가 안정된 성능을 가지는 것을 보여주었다. 임피던스 특성에서는 기존에 연구된 안테나가 제안된 단일 안테나보다 넓은 대역폭 특성을 가졌다. 제안된 단일 안테나와 2×2 배열 안테나의 특성들을 비교해 볼 때 측정된 축비 대역폭은 시뮬레이션에 비해 중심 주파수에서 각각 10MHz와 30MHz 증가된 110MHz(4.6%)와 420MHz(17.5%)를 보이고, 측정된 임피던스 대역폭(VSWR<1.5)은 시뮬레이션에 비해 각각 40MHz와 100MHz 증가된 240MHz(10%)와 500MHz(20.8%)를 가졌으며, 이득 측정결과에서는 단일 안테나와 2×2 배열 안테나 모두 최대이득에서는 시뮬레이션 결과 보다 0.5dBi와 1.25dBi 감소된 8.2dBi와 12.5dBi의 이득특성을 보여주었다. 따라서 제안된 직렬급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안테나의 시뮬레이션 결과와 측정 결과를 기초로 하여 본 논문에서 제시된 안테나의 급전구조를 적용한다면 평판형 원형편파 안테나가 이용될 수 있는 다양한 응용분야에서의 중요한 기초 자료가 될 것으로 생각된다.
In this paper, a novel series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna with effect of hybrid feeding using a single feeding is proposed and demonstrated experimentally to improve narrow axial ratio bandwidth of cross-aperture coupled antenna with single feeding among the various methods for...
In this paper, a novel series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna with effect of hybrid feeding using a single feeding is proposed and demonstrated experimentally to improve narrow axial ratio bandwidth of cross-aperture coupled antenna with single feeding among the various methods for generating circularly polarization. The validity of a proposed series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna is shown by comparing experimental results between the reported and the proposed microstrip antenna, and 2×2 array microstrip antenna based on a proposed single microstrip antenna used sequential rotation technique to accomplish broader axial ratio bandwidth. In the application of the sequential rotation technique, 0。, 90。, 180。, and 270。phase difference are used in each patches. In the proposed series feeding cross-aperture couples microstrip antenna, series-shaped transmission line is positioned close behind cross-aperture. A quarter-wavelength section of transmission line is placed between each aperture to create the 90。phase difference required for circularly polarization, and feeding in opposite direction in sections with 180。phase difference brings into harmonious rotation of current on the surface of patch. Compared with measured data between the proposed series feeding cross-aperture coupled single microstrip antenna and the reported single feeding cross-aperture coupled microstrip antenna, axial ratio bandwidth, maximum gain, and 3dB gain bandwidth of proposed single antenna are 110MHz(4.6%), 8,2dBi, and above 400MHz(16.7%), respectively. Impedance bandwidth of the proposed single antenna for the VSWR<1.5 is 240MHz(10%). Among above data, axial ratio bandwidth of the proposed single antenna is about two times broader than that of the reported. Maximum gain of the proposed single antenna is 3.2dBi higher than that of the reported, 3dB gain bandwidth of the proposed is 320MHz broader than that of the reported. Therefore, series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna with effect of hybrid feeding is not only reasonable for improving axial ratio bandwidth but also have higher stable gain. In the proposed 2×2 array microstrip antenna, the measured axial ratio bandwidth, maximum gain, 3dB gain bandwidth, and impedance bandwidth for the VSWR<1.5 are 420MHz(17.5%), 12.5dBi, and above 400MHz(16,7%), and 500MHz(20.8%), respectively. In conclusion, this paper would be a good reference for designing planar antenna for generating circularly polarization or the related research field.
In this paper, a novel series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna with effect of hybrid feeding using a single feeding is proposed and demonstrated experimentally to improve narrow axial ratio bandwidth of cross-aperture coupled antenna with single feeding among the various methods for generating circularly polarization. The validity of a proposed series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna is shown by comparing experimental results between the reported and the proposed microstrip antenna, and 2×2 array microstrip antenna based on a proposed single microstrip antenna used sequential rotation technique to accomplish broader axial ratio bandwidth. In the application of the sequential rotation technique, 0。, 90。, 180。, and 270。phase difference are used in each patches. In the proposed series feeding cross-aperture couples microstrip antenna, series-shaped transmission line is positioned close behind cross-aperture. A quarter-wavelength section of transmission line is placed between each aperture to create the 90。phase difference required for circularly polarization, and feeding in opposite direction in sections with 180。phase difference brings into harmonious rotation of current on the surface of patch. Compared with measured data between the proposed series feeding cross-aperture coupled single microstrip antenna and the reported single feeding cross-aperture coupled microstrip antenna, axial ratio bandwidth, maximum gain, and 3dB gain bandwidth of proposed single antenna are 110MHz(4.6%), 8,2dBi, and above 400MHz(16.7%), respectively. Impedance bandwidth of the proposed single antenna for the VSWR<1.5 is 240MHz(10%). Among above data, axial ratio bandwidth of the proposed single antenna is about two times broader than that of the reported. Maximum gain of the proposed single antenna is 3.2dBi higher than that of the reported, 3dB gain bandwidth of the proposed is 320MHz broader than that of the reported. Therefore, series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna with effect of hybrid feeding is not only reasonable for improving axial ratio bandwidth but also have higher stable gain. In the proposed 2×2 array microstrip antenna, the measured axial ratio bandwidth, maximum gain, 3dB gain bandwidth, and impedance bandwidth for the VSWR<1.5 are 420MHz(17.5%), 12.5dBi, and above 400MHz(16,7%), and 500MHz(20.8%), respectively. In conclusion, this paper would be a good reference for designing planar antenna for generating circularly polarization or the related research field.
주제어
#원형편파 축비 대역폭 하이브리드 급전 직렬 급전 시퀀셜 로테이션 기법 circularly polarization axial ratio bandwidth hybrid feeding series feeding sequential rotation technique
학위논문 정보
저자
김형락
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
전기전자공학과
지도교수
윤영중
발행연도
2002
총페이지
viii, 70p.
키워드
원형편파 축비 대역폭 하이브리드 급전 직렬 급전 시퀀셜 로테이션 기법 circularly polarization axial ratio bandwidth hybrid feeding series feeding sequential rotation technique
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