본 논문에서는 4-소자 순차 회전 배열, 8-소자 순차 회전 배열, 4-소자 순차 회전 배열 기준 $2{\times}2$ 평면 배열, 3중(4+8+4)-소자 순차 회전 배열 등 4종류의 순차 회전 배열 안테나를 분석하였다. 본 순차 회전 배열 안테나는 중심 주파수 11.85 GHz인 좌원 편파(LHCP), 프로브 급전 트렁 케이티드 마이크로스트립 안테나를 사용하였다. 각 안테나 소자들에는 등 진폭, 정격 위상을 급전할 수 있도록 마이크로스트립 선로에 의한 공동 급전 회로를 설계하였다. 4종류의 순차 회전 배열 안테나에 대한 모의 실험 및 측정 결과들을 비교했을 때, 제안된 3중(4+8+4)-소자 순차 배열 안테나가 집적도, 교차 편파 준위 및 이득 특성 측면에서 가장 우수함을 보였다.
본 논문에서는 4-소자 순차 회전 배열, 8-소자 순차 회전 배열, 4-소자 순차 회전 배열 기준 $2{\times}2$ 평면 배열, 3중(4+8+4)-소자 순차 회전 배열 등 4종류의 순차 회전 배열 안테나를 분석하였다. 본 순차 회전 배열 안테나는 중심 주파수 11.85 GHz인 좌원 편파(LHCP), 프로브 급전 트렁 케이티드 마이크로스트립 안테나를 사용하였다. 각 안테나 소자들에는 등 진폭, 정격 위상을 급전할 수 있도록 마이크로스트립 선로에 의한 공동 급전 회로를 설계하였다. 4종류의 순차 회전 배열 안테나에 대한 모의 실험 및 측정 결과들을 비교했을 때, 제안된 3중(4+8+4)-소자 순차 배열 안테나가 집적도, 교차 편파 준위 및 이득 특성 측면에서 가장 우수함을 보였다.
In this paper, The four types SRA(Sequential Rotated Array) antennas has been analyzed. Those are consisted of a 4-elements SRA, a 8-elements SRA, the $2{\times}2$ planer array SRA and the triple (4+8+4)-elements SRA. These LHCP SRA antennas are used a probe feeding multi-layer truncated ...
In this paper, The four types SRA(Sequential Rotated Array) antennas has been analyzed. Those are consisted of a 4-elements SRA, a 8-elements SRA, the $2{\times}2$ planer array SRA and the triple (4+8+4)-elements SRA. These LHCP SRA antennas are used a probe feeding multi-layer truncated microstrip antenna whose center frequency is 11.85 CHz. The cooperated feeding circuits are designed for feeding to each elements with equal amplitude and regular phase. Comparing with the each simulation results and experiment results of this 4-type SRA antennas, the triple (4+8+4)-elements SRA showed the most electrical characteristics in the degree of integration, high gain and low cross polarization.
In this paper, The four types SRA(Sequential Rotated Array) antennas has been analyzed. Those are consisted of a 4-elements SRA, a 8-elements SRA, the $2{\times}2$ planer array SRA and the triple (4+8+4)-elements SRA. These LHCP SRA antennas are used a probe feeding multi-layer truncated microstrip antenna whose center frequency is 11.85 CHz. The cooperated feeding circuits are designed for feeding to each elements with equal amplitude and regular phase. Comparing with the each simulation results and experiment results of this 4-type SRA antennas, the triple (4+8+4)-elements SRA showed the most electrical characteristics in the degree of integration, high gain and low cross polarization.
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제안 방법
나타내었다. 본 논문에서는 위성 방송 수신 대역인 11.85 GHz 에서 유전율이 2.5인 테프론 적층 기판에, 안테나 소자 간 중심 간격을 0.78 "인 조건에서 단일 급전 프로브 소스 급전 방법을 적용하여 M=4, P=1 인 안테나를 제작하였으며, 넓은 사용 주파수 대역폭, 광대역 축비 특성 및 고 이득 특성을 동시에 만족시키는 안테나를 설계하기 위한 고집적 순차 회전 배열로써 M=8, P=1 인 안테나를 기본으로 하는 3중(4+8+4)-소자 순차 회전 배열 안테나를 제작하여 특성을 비교하였다.
4-소자 순차 회전 배열, 8-소자 순차 회전 배열, 4-소자 기준 2x2 평면 배열, 3중(4+8+4) 순차 회전 배열 안테나를 시뮬레이션하고 즉정하여 특성을 비교 분석하였다. 각각의 소자들에는 등 진폭, 일정한 위상을 급전할 수 있도록 마이크로스트립 공동 급전 회로를 설계하였다.
안테나를 시뮬레이션하고 즉정하여 특성을 비교 분석하였다. 각각의 소자들에는 등 진폭, 일정한 위상을 급전할 수 있도록 마이크로스트립 공동 급전 회로를 설계하였다.
측정하여 상호 비교 분석하였다. 또한, 각 소자들에는 등 진폭, 정격 위상을 급전할 수 있도록 마이크로 스트립 선로에 의한 공동 급전 회로를 설계하였다. 실험 결과는 표 3에 종합한 바와 같이 제안된 3중 (4+8+4) 순차 회전 배열 안테나는 반사 손실이 10 dB 이하인 주파수 범위는 11.
본 논문에서는 고 집적도, 고 이득 특성을 동시에 만족시키는 안테나를 설계하기 위해 3중(4+8+4) 순차 배열 안테나를 제안하며, 그 형태는 내원에 4개소자, 중원에는 8개 소자 그리고 외원에 다시 4개 소자로 설계하였다. 표 2는 3중(4+8+4)인 LHCP 순차 회전 안테나의 급전부 둥 진폭 및 정격 위상 특성이다.
본 논문에서는 위성 방송 대역에서 동작하는 좌원 편파(LHCP), 프로브 급전 트렁 케이티드 다층 마이크로 스트립 안테나를 기본 소자로 하는 4-소자, 8-소자, 4-소자 기준 2x2 평면 배열, 3중(4+8+4) 순차 회전 배열 마이크로스트립 안테나를 시뮬레이션하고 측정하여 상호 비교 분석하였다. 또한, 각 소자들에는 등 진폭, 정격 위상을 급전할 수 있도록 마이크로 스트립 선로에 의한 공동 급전 회로를 설계하였다.
그러나 순차 회전 구조는 다중 반사, 급전 회로망 반사, 급전 위상 오차가 발생할 수가 있으며, 이 경우에 축비 대역폭이 감소되는 단점도 있다同. 본 논문에서는 위성 방송 수신 대역에서 사용할 수 있도록 넓은 사용 주파수 대역폭, 광대역 축비 특성 및 고 이득 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 안테나를 설계하기 위하여 단일 급전 구조를 갖는 프로브 소스 급전 방식을 사용한 4-소자 안테나, & 소자안테나, 4-소자 기준 2x2 평면 배열 안테나, 3중 (4+8+4)-소자 순차 회전 배열 안테나에 대한 시뮬레이션과 실제 제작 측정하여 각 안테나들의 특성을 비교 분석하였다. 특히 안테나의 작은 크기이면서고 이득을 실현하기 위하여 고집적 순차 회전 배열안테나인 3중(4+8+4)-소자 순차 회전 배열 안테나를 제안하였다.
본 논문에서는 위성 방송 수신 대역에서 사용할 수 있도록 넓은 사용 주파수 대역폭, 광대역 축비 특성 및 고 이득 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 안테나를 설계하기 위하여 단일 급전 구조를 갖는 프로브 소스 급전 방식을 사용한 4-소자 안테나, & 소자안테나, 4-소자 기준 2x2 평면 배열 안테나, 3중 (4+8+4)-소자 순차 회전 배열 안테나에 대한 시뮬레이션과 실제 제작 측정하여 각 안테나들의 특성을 비교 분석하였다. 특히 안테나의 작은 크기이면서고 이득을 실현하기 위하여 고집적 순차 회전 배열안테나인 3중(4+8+4)-소자 순차 회전 배열 안테나를 제안하였다.
성능/효과
그림 5는 M=8, P=l(0°, 22.5°, 45°, 67.5°, 90°, 112.5°, 135°, 157.5。)인 LHCP 8-소자 배열 안테나 시뮬레이션 특성으로써 반사 손실이 10 dB 이하인 주파수는 11.45-12.3 GHz(약 7.2 %)이고, 원형 편파 특성인 축비의 3 dB 대역폭은 11.25~12.68 GHz(약 12.06 %)로 광대역 특성을 보이고, 이득은 16.59 dB,교차 편파는 0°, 9俨 평면에서 -40 dB 이하로 나타났다.
반사 손실이 10 dB 이하인 주파수는 11.62~12.19 GHz(약 4.8 %)이고, 원형 편파 특성인 축비의 3 dB 대역폭은 10.85~12.45 GHz(약 13.5 %)로서 광대 역 특성을 보이고 있으며, 교차 편파는 0° 평면, 90° 평면에서 -27 dB 이하를 보였다. 이득은 그림 9와 같이 11.
본 논문의 안테나를 설계하기 위해 Ensemble財을이용하여 시뮬레이션 하였고, M=4, P=l(0°, 45°, 90°, 135。)인 LHCP 4-소자 배열 안테나블 제작, 반사 특성, 축비, 편파, 이득을 측정하였다 그림 3(a)는 M=4, P디인 순차 회전 안테나의 급전부로 표 1과 같이 (0°, 45°, 90°, 135。)에서 둥 진폭 및 정격 위상 특성을 보이며, 시뮬레이션 특성으로써 반사 손실이 10 dB이하인 주파수는 11.25~ 13.15 GHz(약 16 %)이고, 원영 편파 마성인 축비의 3dB 대역폭은 11.25~12.65 GHz(약 11.81 %) 광대역 특성을 보이고, 이득은 13.33 dB, 교차 편파는 0° 평면, 90° 평면에서 -40 dB 이하른 보였다’
.소자 기준 2x2 평면 배열 안테나의 시뮬레이션 특성으로써 반사 손실 특성으로써 반사 손실이 10 dB 이하인 주파수 범위는 11.15-12.65 GHz(약 12.65 %) 특성을 보였으며, 원형 편파 특성인 축비의 3 dB 대역폭은 11.25~12.75 GHz(약 12.65 %) 광대역 특성을보이고, 이득은 20.01 dB, 교차 편파는 0°, 90° 평면에서 -28 dB 이하로 나타났다.
변화이다. 시뮬레이션 결과, 4■■소자, 8-소자 순차 회전 배열안테나는 13.33 dB, 15.59 dB로서 소자수가 증가함에 따라 이득과 전체 집적 면적이 증가됨을 보였다. 4-소자 기준 2x2 평면 배열 안테나의 경우, 시뮬레이션 이득이 제일 높게 나타나지만 집적도는 현저히 떨어진다.
또한, 각 소자들에는 등 진폭, 정격 위상을 급전할 수 있도록 마이크로 스트립 선로에 의한 공동 급전 회로를 설계하였다. 실험 결과는 표 3에 종합한 바와 같이 제안된 3중 (4+8+4) 순차 회전 배열 안테나는 반사 손실이 10 dB 이하인 주파수 범위는 11.62~12.19 GHW■(약 4.8 %), 원형 편파 특성인 축비의 3 dB 대역폭은 10.85-12.45 GHz(약 13.5 %)로서 광대역 특성을 보이고 있으며, 교차 편파는 0° 평면, 90° 평면에서 -27 dB 이하로 나타났다. 또한, 고 집적도로 인한 상호 간섭 (mutual effect)이 작용되는 것으로 생각된다.
4-소자 기준 2x2 평면 배열 안테나의 경우, 시뮬레이션 이득이 제일 높게 나타나지만 집적도는 현저히 떨어진다. 이에 비해 3중(4+8+4) 순차 회전 배열 안테나는 집적도가 제일 높은 것으로 나타났으며, 높은 이득 특성을 보였다.
측정 결과, 제안된 3중(4+8+4) 순차 회전 배열 안테나는 11.85 GHz에서 시뮬레이션 이득은 18.93 dB 이었으나, 측정 이득은 19.22 dB로 측정값이 조금 높게 나타났다. 이는 고 집적도로 인한 보강 간섭 (additive mutual effect)이 작용하기 때문인 것으로 예측된다.
후속연구
향후 3중(4+8+4) 순차 회전 배열 안테나를 기준으로 크기는 극소화되며 이득은 높은 256 소자 위성 수신 안테나를 제작할 예정이다. 이때 상호 간섭이상쇄적으로 작용할 수도 있기 때문에 대규모 배열에서는 고 집적도도 중요하지만 상호 간섭을 어떻게 줄일 수 있느냐가 관건이 될 것이다.
참고문헌 (7)
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양태식, 이범선, '십자 슬롯을 이용한 광대역 원형 편파 적층 개구 결합 마이크로스트립 안테나', 한국전자파학회논문지, 11(5), pp. 748-753, 2000년 8월
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