Mushroom 형태의 EBG 구조를 집적한 마이크로스트립 패치안테나의 방사 특성 해석 Analysis of Radiation Characteristics of Microstrip Patch Antennas Integrated with Mushroom-like EBG Structures원문보기
유전상수가 10인 기판에 mushroom 형태를 가지는 EBG 구조를 전 방향과 길이 방향으로 집적한 패치안테나의 방사 특성을 체계적으로 해석하였다. 기판이 두꺼워질수록 표면파가 더 많이 발생하여 EBG 구조가 패치 안테나의 입력 임피던스와 방사 패턴에 미치는 영향이 커지는 것을 볼 수 있었다 기판 두께가 3.2 mm, 1.6 mm, 0.8 mm 인 경우 EBG 구조와 패치 중심 사이의 거리가 각각 0.4 ${\gamma}_0$, 0.2 ${\gamma}_0$, 0.1 ${\gamma}_0$ 이상 되어야 EBG 구조가 패치안테나의 입력 임피던스에 영향을 거의 주지 않았다. 기판 두께가 3.2 mm, 1.6 mm, 0.8 mm 인 경우 EBG 구조를 각각 2 주기, 2 주기, 3 주기 이상 집적하면 표면파가 억제되어 전방 방사가 향상되었다. EBG 구조를 길이 방향으로 집적한 경우와 전 방향으로 집적한 경우 EBG 구조가 패치안테나의 방사 특성에 미치는 영향은 비슷하였다.
유전상수가 10인 기판에 mushroom 형태를 가지는 EBG 구조를 전 방향과 길이 방향으로 집적한 패치안테나의 방사 특성을 체계적으로 해석하였다. 기판이 두꺼워질수록 표면파가 더 많이 발생하여 EBG 구조가 패치 안테나의 입력 임피던스와 방사 패턴에 미치는 영향이 커지는 것을 볼 수 있었다 기판 두께가 3.2 mm, 1.6 mm, 0.8 mm 인 경우 EBG 구조와 패치 중심 사이의 거리가 각각 0.4 ${\gamma}_0$, 0.2 ${\gamma}_0$, 0.1 ${\gamma}_0$ 이상 되어야 EBG 구조가 패치안테나의 입력 임피던스에 영향을 거의 주지 않았다. 기판 두께가 3.2 mm, 1.6 mm, 0.8 mm 인 경우 EBG 구조를 각각 2 주기, 2 주기, 3 주기 이상 집적하면 표면파가 억제되어 전방 방사가 향상되었다. EBG 구조를 길이 방향으로 집적한 경우와 전 방향으로 집적한 경우 EBG 구조가 패치안테나의 방사 특성에 미치는 영향은 비슷하였다.
Radiation characteristics of microstrip patch antennas integrated with mushroom-like EBG structures in all directions and length direction on a substrate with the relative dielectric constant of 10 are systematically analyzed. As the substrate thickness increases, the effect of the surface wave on t...
Radiation characteristics of microstrip patch antennas integrated with mushroom-like EBG structures in all directions and length direction on a substrate with the relative dielectric constant of 10 are systematically analyzed. As the substrate thickness increases, the effect of the surface wave on the input impedance and radiation pattern of a patch antenna increases. The effect of EBG structures on the input impedance of a patch antenna is negligible when the distances between EBG structures and the center of a patch antenna are 0.4 ${\gamma}_0$, 0.2 ${\gamma}_0$ and 0.1 ${\gamma}_0$ for the substrate thickness of 3.2 mm, 1.6 mm and 0.8 mm, respectively. The forward radiation is improved due to the suppression of surface wave when the periods of EBG structures integrated are larger than 2, 2, 3 periods for the substrate thickness of 3.2 mm, 1.6 mm and 0.8 mm, respectively. The effects of EBG structures on the radiation characteristics of a patch antenna integrated with EBG structures in all directions and length direction are similar.
Radiation characteristics of microstrip patch antennas integrated with mushroom-like EBG structures in all directions and length direction on a substrate with the relative dielectric constant of 10 are systematically analyzed. As the substrate thickness increases, the effect of the surface wave on the input impedance and radiation pattern of a patch antenna increases. The effect of EBG structures on the input impedance of a patch antenna is negligible when the distances between EBG structures and the center of a patch antenna are 0.4 ${\gamma}_0$, 0.2 ${\gamma}_0$ and 0.1 ${\gamma}_0$ for the substrate thickness of 3.2 mm, 1.6 mm and 0.8 mm, respectively. The forward radiation is improved due to the suppression of surface wave when the periods of EBG structures integrated are larger than 2, 2, 3 periods for the substrate thickness of 3.2 mm, 1.6 mm and 0.8 mm, respectively. The effects of EBG structures on the radiation characteristics of a patch antenna integrated with EBG structures in all directions and length direction are similar.
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문제 정의
본 논문에서는 단일 패치안테나의 표면파를 억제하고 방사 특성을 개선하기 위해 기판에 mushroom 형태의 EBG 구조가 집적된 패치안테나의 방사 특성을 전산 모의한 결과를 체계적으로 분석하였다. 전산모의에 사용한 기판은 유전 상수가 10이고 loss tangent?} 0.
본 논문의 구조는 다음과 같다. 제 II장에서 5 GHz 대역에서 동작하는 패치안테나에서 발생하는 표면파의 억제를 위해 집적하는 mushroom 형태의 EBG 구조를 설계하는 방법에 대해 간단히 알아본다. 여러가지 기판 두께에서 무한히 반복되는 EBG 구조의 band gap과 유한한 주기 수를 가지는 EBG 구조가 집적된 패치 안테나의 bandgap을 비교하였다.
가설 설정
6. (a) Sn spectrum and (b) E-plane radiation pattern of a conventional patch antenna, and patch antennas integrated with EBG structures in all directions and length direction when the distance between the center of a patch and EBG struct냐「es is 0.1 Xq for the substrate thickness of 0.8 mm.
5 GHz 대역에서 표면파를 억제시키기 위한 EBG 구조의 단위 셀 크기는 파장보다 충분히 작은 M/10로 정하였다. Ao는 공기 중의 파장으로 60 mm이다.
4 Xo 에서 길이 방향으로 EBG 구조를 4 주기 집적한 패치 안테나의 전방 방사를 Ansoft사의 HFSS(High Frequency Structure Simulator)로 전산모의하여 주파수 변화에 따른 전방 방사의 이득 변화로 계산한 결과이다. EBG 구조만의 bandgape EBG 구조의 단위 셀이 무한히 반복된다고 가정하여 각각의 기판 두께에서 CST (Computer Simulation Technology) 사의 MWS (Microwave Studio)를 이용하여 전산모의한 dispersion diagram으로부터 계산된 결과이다.
EBG 구조의 단위 셀이 무한히 반복된다고 가정하여 전산 모의한 dispersion diagram 으로부터 계산된 bandgape 유한한 주기 수의 EBG 구조가 집적된 패치 안테나의 bandgap과 차이가 발생하였다. EBG 구조가 집적된 안테나의 bandgape EBG 구조만의 band gap의 높은 차단 주파수 근처에서 좁은 범위로 존재함을 볼 수 있다.
제안 방법
84 dBi 이다. E-평면 방사 패턴의 최대방사가 발생하는 각도는 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 각각 -1。, 0°, 0°, 1° 로 표면파를 억제시켜 최대 방사가 발생하는 각도가 0° 근처로 이동하였다.
15 dBi 로 EBG 구조가 3 주기일 때 가장 좋았다. E-평면 방사 패턴의 최대방사가 발생하는 각도는 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 각각 6°, 0°, -2°, T°로 표면파를 억제시켜 최대 방사가 발생하는 각도가 0° 근처로 이동하였다.
8 mm 일 때 집적된 EBG 구조의 주기 수를 변화시키며 방사 특성을 전산 모의 하였다. EBG 구조를 각각 기판의 전 방향과 길이 방향으로 집적한 경우 여러가지 기판 두께에서 3장에서 구한 패치의 중심과 EBG 구조까지의 최적화된 거리에서 EBG 구조의 주기 수를 1 주기에서 4 주기까지 1 주기씩 증가시켜가며 패치안테나의 방사 특성을 전산 모의 하였다.
EBG 구조를 안테나에 집적하기 위해 패치 안테나의 중심에서 EBG 구조의 단위 셀까지의 거리에 따른 특성을 여러가지 기판 두께에 대해 살펴보았다. 기판이 두꺼워질수록 표면파가 더 많이 발생하여 EBG 구조가 입력 임피던스에 미치는 영향이 커져서 안테나의 입력 임피던스에 영향을 많이 주는 것을 볼 수 있었다.
특성을 개선하였다. 그러나 단일 패치안테나는 주로 길이 방향으로 표면파가 진행하는 특성을 고려하여 mushroom 형태의 EBG 구조를 패치안테나의 길이 방향으로 집적하여 패치안테나의 방사 특성을 살펴보았다. 이러한 방사 특성과 EBG 구조를 패치안테나의 전 방향으로 집적한 안테나의 방사 특성을 비교하였다.
이러한 방사 특성과 EBG 구조를 패치안테나의 전 방향으로 집적한 안테나의 방사 특성을 비교하였다. 그리고 기판 두께에 따라 발생하는 표면파의 크기가 다르기 때문에 여러가지 기판 두께에 대하여 EBG 구조가 EBG 구조를 집적한 패치안테나의 방사 특성에 미치는 영향을 패치 안테나의 중심에서 EBG 구조까지의 거리와 집적된 EBG 구조의 주기 수에 대하여 살펴보았다. 본 논문의 구조는 다음과 같다.
기판 두께에 따라 발생하는 표면파의 크기 차이가 EBG 구조를 집적한 패치안테나의 방사 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 기판 두께가 각각 3.2 mm, 1.6 mm, 0.8 mm 일 경우에 방사 특성을 전산모의 하였다. EBG 구조가 패치안테나의 패치 중심에서 멀어질수록 EBG 구조가 패치안테나의 입력 임피던스에 미치는 영향은 감소되지만 패치안테나의 크기가 커지게 된다.
공정이 복잡해지는 단점을 가지고 있다. 기판 두께에 따라 표면파를 효율적으로 억제시고 기판 크기도 줄일 수 있는 최적화된 EBG 구조의 주기 수를 찾기 위해 기판 두께가 3.2 mm, 1.6 mm, 0.8 mm 일 때 집적된 EBG 구조의 주기 수를 변화시키며 방사 특성을 전산 모의 하였다. EBG 구조를 각각 기판의 전 방향과 길이 방향으로 집적한 경우 여러가지 기판 두께에서 3장에서 구한 패치의 중심과 EBG 구조까지의 최적화된 거리에서 EBG 구조의 주기 수를 1 주기에서 4 주기까지 1 주기씩 증가시켜가며 패치안테나의 방사 특성을 전산 모의 하였다.
Ao는 공기 중의 파장으로 60 mm이다. 기판 두께와 관계없이 EBG 구조의 단위 셀 주기와 via의 반경은 각각 6 mm 와 0.35 mm 로 고정하였고 EBG 구조의 단위 패치 간의 간격을 조절하여 5 GHz 대역에서 표면파를 억제시켰다. 기판 두께가 0.
제 II장에서 5 GHz 대역에서 동작하는 패치안테나에서 발생하는 표면파의 억제를 위해 집적하는 mushroom 형태의 EBG 구조를 설계하는 방법에 대해 간단히 알아본다. 여러가지 기판 두께에서 무한히 반복되는 EBG 구조의 band gap과 유한한 주기 수를 가지는 EBG 구조가 집적된 패치 안테나의 bandgap을 비교하였다. 제 HI장에서 여러가지 기판 두께에서 EBG 구조와 패치안테나 중심 간의 거리를 변화시켜가며 전 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치 안테나와 길이 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치 안테나의 입력 임피던스에 EBG 구조가 미치는 영향을 살펴보았다.
그러나 단일 패치안테나는 주로 길이 방향으로 표면파가 진행하는 특성을 고려하여 mushroom 형태의 EBG 구조를 패치안테나의 길이 방향으로 집적하여 패치안테나의 방사 특성을 살펴보았다. 이러한 방사 특성과 EBG 구조를 패치안테나의 전 방향으로 집적한 안테나의 방사 특성을 비교하였다. 그리고 기판 두께에 따라 발생하는 표면파의 크기가 다르기 때문에 여러가지 기판 두께에 대하여 EBG 구조가 EBG 구조를 집적한 패치안테나의 방사 특성에 미치는 영향을 패치 안테나의 중심에서 EBG 구조까지의 거리와 집적된 EBG 구조의 주기 수에 대하여 살펴보았다.
전산 모의에 사용한 패치 안테나에 집적된 EBG 구조의 주기 수는 표면파를 충분히 억제시킬 수 있는 4 주기를 사용하였다. 패치 중심으로부터 EBG 구조까지의 거리는 0.
여러가지 기판 두께에서 무한히 반복되는 EBG 구조의 band gap과 유한한 주기 수를 가지는 EBG 구조가 집적된 패치 안테나의 bandgap을 비교하였다. 제 HI장에서 여러가지 기판 두께에서 EBG 구조와 패치안테나 중심 간의 거리를 변화시켜가며 전 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치 안테나와 길이 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치 안테나의 입력 임피던스에 EBG 구조가 미치는 영향을 살펴보았다. 제 IV장에서 여러가지 기판 두께에서 EBG 구조를 전 방향으로 집적한 패치안테나와 길이 방향으로 집적한 패치안테나에서 표면파를 효율적으로 억제시키기위한 EBG 구조의 주기 수에 대해 알아보았다.
제 HI장에서 여러가지 기판 두께에서 EBG 구조와 패치안테나 중심 간의 거리를 변화시켜가며 전 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치 안테나와 길이 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치 안테나의 입력 임피던스에 EBG 구조가 미치는 영향을 살펴보았다. 제 IV장에서 여러가지 기판 두께에서 EBG 구조를 전 방향으로 집적한 패치안테나와 길이 방향으로 집적한 패치안테나에서 표면파를 효율적으로 억제시키기위한 EBG 구조의 주기 수에 대해 알아보았다. 제 V장에서 본 논문의 결론을 맺는다.
사용하였다. 패치 중심으로부터 EBG 구조까지의 거리는 0.1 Xo 부터 0.4 Xo 까지 0.1 Xo 간격으로 변화시키며 EBG 구조가 패치안테나의 Su 스펙트럼과 방사 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 패치안테나의 입력 임피던스에 영향을 거의 미치지 않는 거리에서 전 방향과 길이 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치 안테나의 특성을 일반적인 패치안테나의 특성과 여러가지 기판 두께에서 비교하였다.
1 Xo 간격으로 변화시키며 EBG 구조가 패치안테나의 Su 스펙트럼과 방사 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 패치안테나의 입력 임피던스에 영향을 거의 미치지 않는 거리에서 전 방향과 길이 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치 안테나의 특성을 일반적인 패치안테나의 특성과 여러가지 기판 두께에서 비교하였다.
대상 데이터
0.0035인 Taconic사의 CER-10 이며 패치 안테나의 동작 주파수는5 GHz 이고 기판은 정사각형 기판을 사용하였다. 표 1은 여러가지 기판 두께에서 mushroom 형태의 EBG 구조의 bandgap을 보인다.
전산모의에 사용한 기판은 유전 상수가 10이고 loss tangent가 0.0035인 Taconic사의 CER-10 이며 패치 안테나의 동작 주파수는5 GHz 이고 기판은 정사각형 기판을 사용하였다. 표 1은 여러가지 기판 두께에서 mushroom 형태의 EBG 구조의 bandgap을 보인다.
성능/효과
2 Ao일 때 기판의 전 방향과 길이 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치안테나의 Sn 스펙트럼과 E-평면 방사 패턴을 보인다. 그림 5(a)에서 10 dB 대역폭은 일반적인 패치안테나, EBG 구조를 각각 안테나의 전 방향과 길이 방향으로 집적한 패치안테나 모두 1.6 % 로 같았다. 그림 5(b)에서 전 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치안테나와 길이 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치안테나의 전방 방사는 각각 일반적인 패치안테나보다 2.
4 沁 일 때 전 방향과 길이 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치안테나의 Sn 스펙트럼과 E-평면 방사 패턴을 보인다. 그림 3(a)에서 10 dB 대역폭은 일반적인 패치안테나가 5.67 % 로 가장 넓었고 EBG 구조가 안테나의 전 방향과 길이 방향으로 4 주기 집적된 경우 각각 3.74 % 와 5.03 % 로 일반적인 패치 안테나보다 줄어들었다. 그림 3(b)에서 전 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치안테나와 길이 방향으로 EBG 구조를 집적된 패치안테나의 전방 방사는 각각 일반적인 패치안테나보다 7.
1 瓦 일 때 전 방향과 길이 방향으로 EBG 구조를 집적한 패치안테나의 Sn 스펙트럼과 E-평면 방사 패턴을 보인다. 그림 6(a)에서 10 dB 대역폭은 일반적인 패치안테나와 EBG 구조를 안테나의 길이 방향으로 집적한 안테나는 모두 0.7 % 로 같았다. EBG 구조를 안테나의 전 방향으로 집적한 경우는 10 dB 대역폭이 0.
6 mm 인 경우 EBG 구조가 전 방향과 길이 방향으로 4 주기 집적된 패치 안테나의 패치 중심에서 EBG 구조까지의 여러 가지 거리에 대한 Sn 스펙트럼을 보인다. 그림 4(a)에서 EBG 구조를 기판의 전 방향으로 집적한 경우와 길이 방향으로 집적했을 경우, 패치 중심에서 EBG 구조까지의 거리가 0.1 Xo 에서 0.4 M 까지 증가할 때 일반적인 패치 안테나에 비해서 공진 주파수는 모두 1 % 이내의 차이가 발생하였다. 특히, 두 경우 모두 패치 중심에서 EBG 구조까지의 거리가 0.
6 mm 인 경우 여러가지 주기 수의 EBG 구조를 각각 전 방향으로 집적했을 때와 길이 방향으로 집적했을 때의 패치안테나의 Sn 스펙트럼과 E-평면의 방사 패턴을 보인다. EBG 구조를 기판의 전 방향으로 집적했을 경우, 그림 8(a)에서 공진 주파수의 변화는 일반적인 패치안테나에 비해 EBG 구조의 주기 수에 상관없이 모든 경우 1 % 이내의 차이가 발생하였다. 10 dB 대역폭은 EBG 구조의 주기 수에 상관없이 모든 경우 L6 % 로차이가 없었다.
6 % 로 일반적인 패치안테나에 비해 줄어들었다. 그림 6(b)에서 EBG 구조가 집적된 패치 안테나의 전방 방사는 EBG 구조를 전 방향으로 집적한 경우와 길이 방향으로 집적한 경우 각각 일반적인 패치 안테나보다 0.94 dB 와 0.46 dB 증가하여 전방 방사 증가 폭에 큰 차이가 없었다. 후방 방사는 EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 때와 길이 방향으로 집적했을 때 각각 일반적인 패치안테나에 비해 1.
차이가 발생하였다. 10 dB 대역폭은 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기인 경우 각각 5.96 %, 5.74 %, 5.72 %, 5.03 % 로 EBG 구조의 주기 수가 증가할수록 감소하였다. EBG 구조 집적 후 일반적인 패치안테나에 비해 전방 방사의 증가 폭은 EBG 구조가 1 주기일 때 0.
6 % 로 차이가 없었다. EBG 구조 집적 후 일반적인 패치안테나에 비해 전방 방사의 증가 폭은 EBG 구조가 1 주기일 때 0.10 dB 증가하였고 EBG 구조가 2, 3, 4 주기일 때 각각 0.59 dB, 0.29 dB, 1.10 dB 증가하여 EBG 구조가 2 주기 이상일 때부터 비교적 많이 증가했다. 그림 8(d)에서 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 전방 방사는 각각 5.
68 dBi 이다. EBG 구조 집적 후 일반적인 패치안테나에 비해 전방 방사의 증가 폭은 EBG 구조가 1 주기일 때 0.41 dB 증가했고 EBG 구조가 2, 3, 4 주기일 때 각각 1.19 dB, 0.93 dB, 2.13 dB 증가하여 EBG 구조가 2 주기 이상일 때부터 이득이 향상 되었다. 그림 8(b)에서 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 전방 방사는 각각 5.
03 % 로 EBG 구조의 주기 수가 증가할수록 감소하였다. EBG 구조 집적 후 일반적인 패치안테나에 비해 전방 방사의 증가 폭은 EBG 구조가 1 주기일 때 0.57 dB 증가했고 EBG 구조가 2, 3, 4 주기일 때 각각 6.03 dB, 7.92 dB, 6.80 dB 증가하여 EBG 구조가 2 주기일 때부터 크게 증가했다. 그림 7(d)에서 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 전방 방사는 각각 5.
35 dBi 이다®. EBG 구조 집적 후 일반적인 패치안테나에 비해 전방 방사의 증가 폭은 EBG 구조가 1 주기일 때 1.60 dB 증가했고 EBG 구조가 2, 3, 4 주기일 때 각각 6.57 dB, 7.89 dB, 7.33 dB씩 증가하여 EBG 구조가 2 주기이상일 때부터 크게 증가했다. 그림 7(b)에서 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 전방 방사는 각각 6.
7 % 로 차이가 없었다. EBG 구조 집적 후 일반적인 패치안테나에 비해 전방 방사의 증가 폭은 EBG 구조가 1, 2 주기 일 때 각각 0.10 dB, 0.02 dB 증가했고 EBG 구조가 3, 4 주기일 때 각각 0.22 dB, 0.46 dB 증가하여 EBG 구조가 3주기 이상일 때부터 비교적 많이 증가했다. 그림 9(d)에서 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 전방 방사는 각각 4.
90 dBi 이다. EBG 구조 집적 후 일반적인 패치안테나에 비해 전방 방사의 증가 폭은 EBG 구조가 1,2 주기일 때 각각 0.13 dB, 0.04 dB 증가했고 EBG 구조가 3, 4 주기일 때 각각 0.87 dB, 0.94 dB 증가하여 EBG 구조가 3 주기 이상일 때부터 비교적 많이 증가했다. 그림 9(b)에서 EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 전방 방사는 각각 4.
EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 경우 길이 방향으로 집적했을 때보다 전방 방사가 각각 0.03 dB, 0.02 dB, 0.65 dB, 0.48 dB 커져 EBG 구조가 전 방향으로 집적했을 경우와 길이 방향으로 집적한 두 경우 모두 전방 방사가 크게 차이가 나지 않음을 알 수 있다. EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 경우와 길이 방향으로 집적했을 경우 모두 표면파를 억제하여 전방 방사를 향상시키기 위해 EBG 구조는 최소한 3 주기 이상 집적해야 함을 알 수 있다.
EBG 구조가 1, 2, 3, 4 주기일 때 EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 경우 길이 방향으로 집적했을 때보다 전방 방사가 각각 0.31 dB, 0.60 dB, 0.64 dB, 1.03 dB더 커져서 EBG 구조가 전 방향으로 집적했을 경우와 길이 방향으로 집적한 두 경우 모두 전방 방사가 크게 차이가 나지 않음을 보인다. 표 6은 기판 두께가 1.
발생하였다. EBG 구조가 1, 2, 4 주기일 때 EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 경우 길이 방향으로 집적했을 때보다 전방 방사가 각각 1.03 dB, 0.54 dB, 0.53 dB 더 컸고, EBG 구조가 3 주기일 때는 0.03 dB 더 작아서 EBG 구조가 전 방향으로 집적했을 경우와 길이 방향으로 집적한 두 경우 모두 전방 방사가 크게 차이가 나지 않음을 보인다. 또한 EBG 구조의 주기 수가 4 주기일 때 3 주기일 때에 비하여 전방 방사 향상이 크게 개선되지 않음을 볼 수 있다.
EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 경우와 길이 방향으로 집적했을 경우 모두 표면파를 억제하여 전방 방사를 향상시키기 위해 EBG 구조는 최소한 2 주기 이상 집적해야 하고 3 주기를 집적했을 때 일반적인 패치 안테나보다 전방 방사의 증가폭이 가장 크게 발생하였다. EBG 구조가 1, 2, 4 주기일 때 EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 경우 길이 방향으로 집적했을 때보다 전방 방사가 각각 1.
EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 경우와 길이 방향으로 집적했을 경우 모두 표면파를 억제하여 전방 방사를 향상하기 위해 EBG 구조는 최소한 2 주기 이상 집적해야 하고 3 주기 이상에서는 전방 방사 크기가 거의 변화가 없음을 볼 수 있었다. 4 주기를 집적한 경우 3 주기를 집적한 경우에 비하여 전방 방사 증가 폭이 커진 이유는 다음과 같다고 생각된다.
여러가지 기판 두께에 대해 살펴보았다. 기판이 두꺼워질수록 표면파가 더 많이 발생하여 EBG 구조가 입력 임피던스에 미치는 영향이 커져서 안테나의 입력 임피던스에 영향을 많이 주는 것을 볼 수 있었다. 기판 두께가 각각 3.
03 dB 더 작아서 EBG 구조가 전 방향으로 집적했을 경우와 길이 방향으로 집적한 두 경우 모두 전방 방사가 크게 차이가 나지 않음을 보인다. 또한 EBG 구조의 주기 수가 4 주기일 때 3 주기일 때에 비하여 전방 방사 향상이 크게 개선되지 않음을 볼 수 있다. 표 5는 기판 두께가 3.
전 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치안테나와 길이 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치안테나의 후방 방사는 일반적인 패치안테나에 비해 5.29 dB 와 13.30 dB 감소하여 길이 방향으로 EBG 구조를 집적한 경우에 후방 방사가 가장 많이 감소했다. E-평면 방사 패턴의 최대방사가 발생하는 각도는 일반적인 패치안테나, 전 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치안테나, 길이 방향으로 EBG 구조가 집적된 패치안테나에서 각각 41°, -1°, -6° 로 EBG 구조가 집적된 경우 모두 표면파를 억제 시켜 최대 방사가 발생하는 각도가 0° 근처로 이동함을 볼 수 있다.
집적된 EBG 구조의 주기 수에 따른 방사 특성을 살펴본 결과 기판의 두께가 각각 3.2 mm, 1.6 mm, 0.8 mm 일 때 EBG 구조를 전 방향으로 집적한 경우와 길이 방향으로 집적한 경우 모두 각각 2 주기, 2 주기, 3 주기 이상 집적하면 표면파가 억제되어 일반적인 패치 안테나보다 전방 방사가 향상되었고, 3 주기 집적한 경우와 4 주기 집적한 경우 전방 방사 증가폭의 변화가 크지 않았다. 또한 EBG 구조가 표면파를 충분히 억제한 경우 최대 방사가 일어나는 각도가 E-평면의 0° 근처에서 발생하였다.
4 Ao 까지 변화시켰을 때 공진주파수가 일반적인 패치안테나의 공진 주파수와 모두 1 % 이내의 차이가 발생함을 볼 수 있었다. 특히, 두 경우 모두 패치 중심에서 EBG 구조까지의 거리가 0.1 Ao 이상일 때부터 EBG 구조가 입력 임피던스에 영향을 작게 주어 Su 스펙트럼이 일반적인 패치안테나와 비슷한 형태를 가졌다.
46 dB 증가하여 전방 방사 증가 폭에 큰 차이가 없었다. 후방 방사는 EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 때와 길이 방향으로 집적했을 때 각각 일반적인 패치안테나에 비해 1.67 dB 와 1.22 dB 감소함을 볼 수 있다.
" data-ocr-fix="">수 있다. 후방 방사는 EBG 구조를 전 방향으로 집적했을 때와 길이 방향으로 집적했을 때 각각 일반적인 패치안테나에 비해 3.77 dB 와 3.72 dB 감소함을 볼 수 있다. EBG 구조가 집적된 안테나에서 E-평면 방사 패턴의 최대방사가 발생하는 각도는 전 방향으로 집적한 경우 1°로 표면파를 억제시켜 최대 방사가 발생하는 각도가 0° 근처로 이동하였다.
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