본 논문에서는 십자형 슬롯 급전방식을 이용한 다층 CP-DRA(Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna)의 이득 및 축비대역폭 증대에 관하여 연구한다. CP-DRA의 이득 및 축비대역폭 증대를 위하여 단층 CP-DRA에 대하여 분석하고, 이를 바탕으로 다층 CP-DRA의 구조를 제안하여 동작특성을 연구한다. 또한, 안테나의 이득 증대를 위하여 다층 CP-DRA 사이의 간격을 0.7$\lambda_0$ 및 1.2$\lambda_0$로 2$\times$2 평면 배열한 안테나의 방사특성을 CST사의 MWS을 이용하여 시뮬레이션을 통해 검토한다. 제안한 다층 CP-DRA를 제작하여 측정한 결과, 이득 및 대역폭이 단층 CP-DRA에 비하여 약 2배 개선됨을 알 수 있다. 그리고, 다층 CP-DRA를 1.2$\lambda_0$ 간격으로 배열한 안테나에서 일반적인 배열안테나와 달리 grating lobe가 크게 감소하며, 이득은 13.4dBi, 축비대역폭은 0.8GHz으로 증가하였다.
본 논문에서는 십자형 슬롯 급전방식을 이용한 다층 CP-DRA(Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna)의 이득 및 축비대역폭 증대에 관하여 연구한다. CP-DRA의 이득 및 축비대역폭 증대를 위하여 단층 CP-DRA에 대하여 분석하고, 이를 바탕으로 다층 CP-DRA의 구조를 제안하여 동작특성을 연구한다. 또한, 안테나의 이득 증대를 위하여 다층 CP-DRA 사이의 간격을 0.7$\lambda_0$ 및 1.2$\lambda_0$로 2$\times$2 평면 배열한 안테나의 방사특성을 CST사의 MWS을 이용하여 시뮬레이션을 통해 검토한다. 제안한 다층 CP-DRA를 제작하여 측정한 결과, 이득 및 대역폭이 단층 CP-DRA에 비하여 약 2배 개선됨을 알 수 있다. 그리고, 다층 CP-DRA를 1.2$\lambda_0$ 간격으로 배열한 안테나에서 일반적인 배열안테나와 달리 grating lobe가 크게 감소하며, 이득은 13.4dBi, 축비대역폭은 0.8GHz으로 증가하였다.
In this pater, a CP-DRA(Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna) using cross-slot-feed is studied to enhance the gain and axial ratio bandwidth. First, a single layer CP-DRA is studied as a reference for comparison. Then a new type of multilayer CP-DRA is proposed to enhance the gain and a...
In this pater, a CP-DRA(Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna) using cross-slot-feed is studied to enhance the gain and axial ratio bandwidth. First, a single layer CP-DRA is studied as a reference for comparison. Then a new type of multilayer CP-DRA is proposed to enhance the gain and axial ratio bandwidth. In consideration of the antenna gain enhancement, the spacing between the elements of the multilayer CP-DRA is examined through analysis of the radiation performance of a 2$\times$2 planar amy of DRAs with a spacing of 0.7$\lambda_0$ and 1.2$\lambda_0$ using CST Microwave Studio. The measured result shows that the gain and bandwidth of the multilayer structure is approximately twice that of the single layer one. In the case of the array antenna in which the spacing between multilayer CP-DRA element is 1.2$\lambda_0$, a grating lobe is reduced, in contrast to what we can expect from a conventional antenna array. The gain is 13.4dBi and axial ratio bandwidth is 0.8GHz.
In this pater, a CP-DRA(Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna) using cross-slot-feed is studied to enhance the gain and axial ratio bandwidth. First, a single layer CP-DRA is studied as a reference for comparison. Then a new type of multilayer CP-DRA is proposed to enhance the gain and axial ratio bandwidth. In consideration of the antenna gain enhancement, the spacing between the elements of the multilayer CP-DRA is examined through analysis of the radiation performance of a 2$\times$2 planar amy of DRAs with a spacing of 0.7$\lambda_0$ and 1.2$\lambda_0$ using CST Microwave Studio. The measured result shows that the gain and bandwidth of the multilayer structure is approximately twice that of the single layer one. In the case of the array antenna in which the spacing between multilayer CP-DRA element is 1.2$\lambda_0$, a grating lobe is reduced, in contrast to what we can expect from a conventional antenna array. The gain is 13.4dBi and axial ratio bandwidth is 0.8GHz.
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문제 정의
있다. 그러나 유전체 막대 안테나는 원형 편파특성을 갖추기에 구조적 한계가 있다⑻ 이에 본 논문은 원형편파 급전돤 단층 유전체를 다층으로 적층 배열함으로써 고이득 특성을 갖고, 동시에 광대역 원형 편파 특성을 갖는 안테나를 제안한다.
관한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서, 본 논문은 다층 CP-DRA 사이의 간격을 0.7 및 1.2Xo 2가지 형태로 정하여 DR 배열안테나에서 소자간격이 안테나 이득에 미치는 영향에 대하여 연구한다. 여기에서 소자 간격 0.
본 논문에서는 CP-DRA의 이득 증대 및 반사손실과축비대역폭 개선을 위해 단층 CPTDRA에 대하여 분석하고, 이들 바탕으로 유전체 공진기를 3층으로 적층 배열한 안테나를 제안하였다. 제안한 다층 CP-DRA는 중심주파수 10.
본 논문에서는 유전체 공진기에 대한 연구를 통하여 임피던스 및 축비 대역폭을 동시에 증대시키고, 고이득 특성을 갖는 CP-DRA(Circularly Polarize! Dielectric Resonator Antenna)를 연구하고자 한다. 먼저 원형 편파구현을 위해 개구결합 급전 방식을 이용한 단층 CP-DRA에 대하여 분석하고, 이들 바탕으로 CP-DRA 의 이득 및 죽비 대역폭 증대를 위해 단증 유전체를 평면배열과 적층배열 둥 다방면으로 연구를 수행 중에 적층으로 배열된 DRA는 유전체 막대 안테나(Polyrod Antenna)와 유사한 특성을 가짐을 발견하고, 유전체 공진기를 다층으로 적층 배열한 안테나를 연구한다.
본 논문은 개구결합 급전 방식을 이용한 유전체 공진기 안테나를 설계한다. 개구결합 급전 방식은 방사 소자와 급전선을 분리시킬 수 있기 때문에 임피던스 정합회로의 구성이 간단하며, 급전선에 의한 기생방사가 없는 장점이 있다.
제안 방법
0mm인 알루미나이다. 그리고 다층 DRA의 공기층은 스티로폼(styrofoam)을 이용하여 유전체 간격 5.0mm가 되도록 제작하였다.
또한, 다층 CP-DRA릂 0.7入° 및 1.2 Ao 간격으로 小2 평면 배열한 안테나를 제작하여 방사패턴을 측정하였다. 다층 CP-DRAt 1.
Antenna)를 연구하고자 한다. 먼저 원형 편파구현을 위해 개구결합 급전 방식을 이용한 단층 CP-DRA에 대하여 분석하고, 이들 바탕으로 CP-DRA 의 이득 및 죽비 대역폭 증대를 위해 단증 유전체를 평면배열과 적층배열 둥 다방면으로 연구를 수행 중에 적층으로 배열된 DRA는 유전체 막대 안테나(Polyrod Antenna)와 유사한 특성을 가짐을 발견하고, 유전체 공진기를 다층으로 적층 배열한 안테나를 연구한다.
44mm로 구성되어 있다. 설계된 단층 CP-DRA는 유전체 공진기의 폭 9.8mm, 높이 3.(而m이며, 유전체 공진기가 원형편파 방사 특성을 갖기 위하여 십자형 개구의장축과 단축길이를 최적화한다.
안테나 연구를 위한 도구로 CST사의 Microwave Studio 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션하고, 그 결과 분석을 통해 축비 및 임피던스 대역폭이 최적화 되도록 한다. 안테나 제작을 위한 급전 기판은 비유전율 2.
한다. 안테나 제작을 위한 급전 기판은 비유전율 2.5이고 두께 0.508mni인 타코닉사의 TLX-9을 사용하고, 유전체 공진기는 비유전율 &3이고 두께 3, 0mm인 알루미나를 가공하여 사용한다, 설계 - 제작한 안테나는 벡터 회로망 분석기(vector network analyzer)^ 근계측정 장비 (neajj阮Id measurement system)를 사용하여 안테나의 반사손실과 방사 패턴을 실험적으로 측정하여 성능을 검토한다.
2Xo 2가지 형태로 정하여 DR 배열안테나에서 소자간격이 안테나 이득에 미치는 영향에 대하여 연구한다. 여기에서 소자 간격 0.7X0는 일반적인 안테나 배열 및 단층 DRA에서많이 적용되는 간격이고, 소자 간격 1.2X, o는 일반적인 안테나 배열에는 grating lobe가 발생하여 사용할 수 없는 간격이지만, 본 연구에서 다층 CP-DRA 배열안테나의 이득 향상을 위해 제안된 간격이다.
대상 데이터
본 논문에서 제안한 개구결합 급전 방식을 이용한 다층 DRA는 여진부, 전 송부, 종단부 3층의 DR로 구성되어 있으며 구조는 그림 5와 같다. 접지면과 접하고 있는 여진부 DRe 여진 효율을 높이고 특정모드를 상층유전체 공진기에 여기시키기 위한 것이며, 중앙에 위치한 전송부 DRe 대역폭 증대를 위한 것이고, 최상부에 위치한 종단부。日은 표면파의 방사를 증대시켜 안테나 이득을 개선하기 위한 것이다.
제작에 사용한 기판은 비유전율(&) 2.5, 기판 두께 0.508mm인 TLX-9 기판이고, 유전체 공진기는 비유전율 8.3, 유전체 손실 tand 0.0)2, 두께 3.0mm인 알루미나이다. 그리고 다층 DRA의 공기층은 스티로폼(styrofoam)을 이용하여 유전체 간격 5.
데이터처리
제안한 3층 CP-DRA의 최적 파라미터를 얻기 위하여 단층 CP-DRA에서 사용한 고주파 수치해석 프로그램인 CST사의 MWS를 이용하여 시뮬레이션 하였고, 표 2는 좌 선회 원형 편파의 최적화된 설계값이며, 그림 6은 반사손실, 이득, 죽비에 관한 시뮬레이션 결과이다.
이론/모형
FIMCFinite Integration Method)을 사용하여 작성된 고주파 수치해석 프로그램인 CST 사의 MWS를 이용하여 시뮬레이션된 좌 선회 원형 편파에 대한 단층 CP-DRA의 최적 설계치는 표 1과 같고, 그의 반사손실, 이득, 죽비에 관한 시뮬레이션 결과는 그림 4에 나타내었다.
성능/효과
2GHz) 로임피던스 대역폭이 2배 이상 개선됨을 알 수 있다. 그리고 2x2 배열 다층 CP-DRA의 소자 간격이 0.7X(;경우 대역폭은 1.25GHz(9.8~ 11.(方GHz)이고, 소자 간격 1.2 人o경우 대역폭은 2.2GHz(8.8~ 11.0GHz)로 시뮬레이션 결과와 비교하여 약간의 차이는 있지만 대역폭이 많이증가됨을 알 수 있다.
2 Ao 간격으로 小2 평면 배열한 안테나를 제작하여 방사패턴을 측정하였다. 다층 CP-DRAt 1.2 Xo 간격으로 배열한 안테나에서는 일반적인 배열안테나와 다르게 grating lobe가 크게 감소하며, 이득도 0.7 Xo 간격으로 배열된 안테나에 비하여 약 3dBi 높게 나타났다,
단층 CP-DRA와 다층 CP-DRA의 시뮬레이션 결과 (그림 4와 그림 6)를 비교하면 표 3과 같으며, 다층 CP-DRA의 성능이 단층 CP-DRA에 비하여 개선됨을 알 수 있다.
결과이다. 본 논문에서 제안한 다층 CP-DRA는단층 CPT)RA에 비하여 임피던스 대역폭 및 축비 대역폭이 개선되며, 매우 높은 이득 특성을 가진다. 그리고 다층 CP-DRA를 소자 간격을 0.
안테나를 제안하였다. 제안한 다층 CP-DRA는 중심주파수 10.2GHz에서 이득이 8.1dBi로 단층 CP-DRA 의 이득 3.6dBi에 비하여 약 2배 이상 증대되었고, 임피던스 대역폭과 축비 대역폭도 개선됨을 알 수 있었다.
.최적화된 다층 CP-DRA는 유전체 공진기 산* 공기층 두께는 5.0mm 이며, 개구결합 급전 슬롯의 단축 길이가 단층 CP-DRA 에서 4, 0mm, 다층 CP-DRA에서는 4.5mm에서 원형 편파 방사특성이 가장 양호하다.
그림 7과 그림 8의 결과를 비교하면 표 4와 같다. 표 4에서 다층 CP-DRA를 0.7、간격으로 배열한 경우와 단층 CP-DRA를 같은 간격으로 배열한 안테나의 SLL(sideTobeTevel), F/B(front-tx)-back ratio) 및 이득은 비슷하지만, 다층 CP-DRA를 1.2、간격으로 배열한 경우에 SLL, F/B 및 이득이 크게 개선됨을 알 수 있다. 또한 다층 CP-DRA의 소자 간격이 1.
후속연구
본 논문에서 제안한 다층 CP-DRA를 위성방송 수신용 안테나에 적용할 경우 예 안테나 크기를 크게 줄일 수 있는 이점이 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (9)
David M. Pozar and Sean M. Duffy, "A Dual-Band Circularly Polarized Aperture-Coupled Stacked Microstrip Antenna for Global Positioning Satellite," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 45, NO. 11, pp. 1618-1624, November 1997
Choon Sae Lee and Vahakn Nalbandian, 'Planar Circularly Polarized Microstrip Antenna with a single feed,' IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 47, NO. 6, June 1999
B. Al-Jibouri, T. Vlasits, E. Korolkiewicz, S. Scott and A. Sambell, "Transmission-line modelling of the cross-aperture-coupled circular polarized microstrip antenna," IEE Proceedings, Microwaves, Anrennas Propag, Vol. 147, NO. 2, pp. 82-86, April 2000
Shing-lung Steven Yang, Ricky Chair, Ahmed A. Kishk, Kai-Fong Lee and Kwai-Man Luk, "Study on Sequential Feeding Networks for Subarrays of Circularly Polarized Elliptical Dielectric Resonator Antenna," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 55, NO. 2, pp. 321-332, February 2007
Matthew T. K. Tam and Ross D. Murch, "Circularly Polarized Circular Sector Dielectric Resonator Antenna," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 48, NO. 1, pp. 126-128, January 2000
Kwok Wa Leung and Hoi Kuen Ng, "The Slot-Coupled Hemispherical Dielectric Resonator Antenna With a Parasitic Patch: Applicationa to the Circularly Polarized Antenna and Wide-Band Antenna," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 53, NO. 5, pp. 1762-1769, May 2005
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