선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 초광대역 마이크로스트립-CPS(Co- planar Stripline) 발룬(balun)을 이용한 Ku 대역 quasi-Yagi 배열 안테나를 설계하였다. 초광대역 마이크로 스트립-CPS 발룬团을 적용하여 임피던스 매칭의 관점에서 쉽고 간편한 설계 방법을 제시하였다.
- 본 논문에서는 초광대역 발룬을 사용함으로써, 안테나와 발룬 간의 임피던스 간단한 정합으로 Ku 대역 quasi-Yagi 배열 안테나를 설계하고 제작하는 방법을 제시하였다. 단일안테나의 설계를 기초로 하여 광대역 특성을 가지는 1x4 및 1厲 quasi-Yagi 선형 배열 안테나를 설계하고 제작하였다.
제안 방법
- 일반적으로 CPS 선로의 특성 임피던스는 마이크로스트립선로에 비하여 비교적 크다(>100 Q). PCB 제작의 한계에 따라 본 논문에서는 선로 사이의 간격이 0.127 mm인 107 Q 의 임피던스를 가지는 CPS를 급전선으로 사용하였다. 설계 중심 주파수는 14 GHz로 선택하였고, CPS 급전선의 초기 길이는 人/4로 설정하여 최적화하였다.
- 기존에 소개된 quasi-Yagi 안테나 구조叫니构에서 반사기는 발룬 밑면의 잘려진(truncated) 접지면을 사용하여 반사기의 역할을 하도록 하였다. 그리고 발룬으로는 3 dB 전력 분배기와 두 마이크로스트립 선로 사이에 180° 위상차가 발생하도록 한쪽 선로를 시2 더 길게 한 구조로 이루어져 있으며, 이를 통해 odd-mode 신호가 여기되도록 하였다. 그러나 마이크로 스트립 결합선로와 CPS 발룬간의 임피던스 정합에 대한 설명이 모호하고, 설계 중심 주파수에서만 정확히 180° 위상차의 odd-mode 신호가 여기(excitation) 되기 때문에 광대역 안테나에 적용하기 어렵다.
- 그림 1은 본 논문에 사용된 초광대역 마이크로 스트립-CPS 발룬의 구조이다E이 발룬은 마이크로 스트립과 CPS 선로 간에 임피던스 정합과 필드 정합을 보다 자연스럽게 하도록 설계되었다. 그림 1(a)는신호면 및 접지면의 구조를 보여주고 있으며, 접지면은 필드 정합과 임피던스 정합을 위하여 최적화된 테이퍼 선로(Klofenstein taper) 구조 형태로 설계하였다.
- 제시하였다. 단일안테나의 설계를 기초로 하여 광대역 특성을 가지는 1x4 및 1厲 quasi-Yagi 선형 배열 안테나를 설계하고 제작하였다. 전력 분배기는 테이퍼 선로를 이용한 Tee 접합을 이용하여 구성하였다.
- 초광대역 마이크로 스트립-CPS 발룬团을 적용하여 임피던스 매칭의 관점에서 쉽고 간편한 설계 방법을 제시하였다. 또한, 이를 이용하여 지향성이 크고 광대역의 특성을 갖는 단일안테나 및 선형 배열 안테나를 제작하고 이를 측정하였다.
- 먼저 제안한 안테나 설계 과정을 이용하여 단일 quasi-Yagi 안테나를 설계하였다. 사용된 기판은 RO- GERS사의 0.
- 전력 분배기는 안테나에 충분한 전력을 공급하기 위해 손실이 적어야 하며, 안테나에 비해 넓은 대역 특성을 가져야 한다. 본 논문에서는 테이퍼 선로를 이용한 Tee 접합 분배기를 사용하였다. 설계된 전력 분배기의 EM 해석 결과는 그림 5와 같다.
- 첫째, quasi- Yagi 안테나 소자의 복사기(driver), 도파기(director) 및 반사기(reflector)의 최적화 작업을 수행한다. 안테나 파라미터의 초기 값은 Yagi-Uda 안테나의 배열 원리를 통해 구하는데, 이때 복사기의 설계는 CPS 선로의 특성 임피던스(characteristic impedance)의 값을 안테나의 입력임피던스로 설정하여 최적화(optimization) 작업을 수행한다. 최적화 작업에는 3차원 구조 해석 시뮬레이터인 Ansoft HFSS㎛를 사용하였고, CST Microwave Studio™를 이용하여 검증하였다.
- 이를 이용하여 1x4와 1x8배열 안테나를 각각 설' 계하였다. 그림 6은 제작된 1x8 배열 안테나의 사진이다.
- 단일안테나의 설계를 기초로 하여 광대역 특성을 가지는 1x4 및 1厲 quasi-Yagi 선형 배열 안테나를 설계하고 제작하였다. 전력 분배기는 테이퍼 선로를 이용한 Tee 접합을 이용하여 구성하였다. 제안된 안테나는 50 % 이상의 넓은 대역폭과 9~12 dBi의 안테나 이득을 가졌다.
- 그림 2에서 제안된 안테나는 다음과 같은 방법으로 쉽고 간략하게 설계할 수 있다. 첫째, quasi- Yagi 안테나 소자의 복사기(driver), 도파기(director) 및 반사기(reflector)의 최적화 작업을 수행한다. 안테나 파라미터의 초기 값은 Yagi-Uda 안테나의 배열 원리를 통해 구하는데, 이때 복사기의 설계는 CPS 선로의 특성 임피던스(characteristic impedance)의 값을 안테나의 입력임피던스로 설정하여 최적화(optimization) 작업을 수행한다.
- 배열 안테나를 설계하였다. 초광대역 마이크로 스트립-CPS 발룬团을 적용하여 임피던스 매칭의 관점에서 쉽고 간편한 설계 방법을 제시하였다. 또한, 이를 이용하여 지향성이 크고 광대역의 특성을 갖는 단일안테나 및 선형 배열 안테나를 제작하고 이를 측정하였다.
대상 데이터
- 안테나를 설계하였다. 사용된 기판은 RO- GERS사의 0.508 mm 두께의 R04003®(勺= 3.38)을이용하였고, 3차원 구조해석 시뮬레이터는 Ansoft HFSS™ 를 사용하여 수행하였다. 사용된 발룬은 5~ 20 GHz까지 0.
- 38)을이용하였고, 3차원 구조해석 시뮬레이터는 Ansoft HFSS™ 를 사용하여 수행하였다. 사용된 발룬은 5~ 20 GHz까지 0.8 dB 이하의 적은 삽입 손실을 가지는 초광대역 발룬을 사용하였다. 일반적으로 CPS 선로의 특성 임피던스는 마이크로스트립선로에 비하여 비교적 크다(>100 Q).
- 127 mm인 107 Q 의 임피던스를 가지는 CPS를 급전선으로 사용하였다. 설계 중심 주파수는 14 GHz로 선택하였고, CPS 급전선의 초기 길이는 人/4로 설정하여 최적화하였다. 최적 화된 CPS의 길이는 8.
데이터처리
- 안테나 파라미터의 초기 값은 Yagi-Uda 안테나의 배열 원리를 통해 구하는데, 이때 복사기의 설계는 CPS 선로의 특성 임피던스(characteristic impedance)의 값을 안테나의 입력임피던스로 설정하여 최적화(optimization) 작업을 수행한다. 최적화 작업에는 3차원 구조 해석 시뮬레이터인 Ansoft HFSS㎛를 사용하였고, CST Microwave Studio™를 이용하여 검증하였다. 이러한 방법은 발룬을 포함한 전체 안테나를 EM 시뮬레이터로 최적화하는 기존의 방법에 비해 훨씬 간단하다.
성능/효과
- 그리고 14 GHz에서 시뮬레이션된 단일 및 배열 안테나의 방사 패턴은 그림 7(b)에 각각 나타내었다. 각각 4.4 dBi, 9.3 dBi, 11.8 dBi의 이득과 비교적 양호한 부엽 레벨 및 빔폭을 가짐을 알 수 있다.
- 비교적 잘 일치하였다. 구현된 단일 quasi-Yagi 안테나는 측정 결과를 통해 9.9-16.8 GHz의 주파수에서 동작하여, 51.7 %의 넓은 대역폭을 가지는 것을 알 수 있다. 단일안테나의 복사 패턴은 그림 4에 나타내었다.
- 전력 분배기는 테이퍼 선로를 이용한 Tee 접합을 이용하여 구성하였다. 제안된 안테나는 50 % 이상의 넓은 대역폭과 9~12 dBi의 안테나 이득을 가졌다. 측정값은 시뮬레 이션 결과와 잘 일치하였고, 광대역이면서 좋은 복사 특성을 가졌다.
- 설계된 전력 분배기의 EM 해석 결과는 그림 5와 같다. 중심 주파수에서의 전력 분배량은 각각 -3.5 dB, -6.6 dB, -9.8 dB로 이론값과 거의 일치함을 알 수 있으며, 사용주파수 범위 내에서 평탄한 특성을 가짐을 알 수 있다. 또한, 배역 소자 간의 간격은 안테나의 이득, 부엽 레벨 및 안테나 간의 상호 결합(mutual coupling)을 고려하여 결정해야 한다.
- 각 배열 안테나의 측정된 반사 손실은 그림 7(a)와 같다. 측정 결과 단일안테나와 배열 안테나의 임피던스대역폭이 약 50 %로서 잘 일치함을 알 수 있다. 그리고 14 GHz에서 시뮬레이션된 단일 및 배열 안테나의 방사 패턴은 그림 7(b)에 각각 나타내었다.
- 패턴을 나타내었다. 측정 결과와 시뮬레이션 결과가 잘 일치함을 알 수 있다. 이때의 빔 폭은 8°, 부엽(sidelobe) 레벨은 -12 dB 정도이다.
- 제안된 안테나는 50 % 이상의 넓은 대역폭과 9~12 dBi의 안테나 이득을 가졌다. 측정값은 시뮬레 이션 결과와 잘 일치하였고, 광대역이면서 좋은 복사 특성을 가졌다. 본 논문에서 제안한 고 이득, 고 지향성, 광대역 quasi-Yagi 배열 안테나는 광대역 공간 전력 합성 및 각종 광대역 위상배열 안테나 등에 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
후속연구
- 측정값은 시뮬레 이션 결과와 잘 일치하였고, 광대역이면서 좋은 복사 특성을 가졌다. 본 논문에서 제안한 고 이득, 고 지향성, 광대역 quasi-Yagi 배열 안테나는 광대역 공간 전력 합성 및 각종 광대역 위상배열 안테나 등에 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.