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Mushroom 형태의 EBG 구조를 집적한 마이크로스트립 패치안테나의 방사 특성 해석
Analysis of Radiation Characteristics of Microstrip Patch Antennas Integrated with Mushroom-like EBG Structures 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.46 no.8 = no.386, 2009년, pp.67 - 78  

곽은혁 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ,  김태영 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ,  김부균 (숭실대학교 정보통신전자공학부)

초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

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...

주제어

AI 본문요약
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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.
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참고문헌 (12)

  1. Y. Rahmat-Samii and H. Mosallaei, 'Electromagnetic band-gap structures: Classification, characterization and applications,' in Proc. Inst. Elect. Eng.-ICAP Symp., Apr. 2001, pp. 560-564 

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  11. Sergio Clavijo, Rodolfo E. D $\acute{i}$ az, and William E. McKinzie, 'Design Methodology for Sievenpiper High-Impedance Surfaces: An Artificial Magnetic Conductor for Positive Gain Electrically Small Antennas,' IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. 51, No. 10, OCT. 2003 

  12. 박재우, 김태영, 김부균, 신종덕, '유한한 정사각형 기판의 크기가 마이크로스트립 패치안테나의 방사 특성에 미치는 영향,' 전자공학회논문지, 제46권, TC편, 제2호 pp. 33-41, 2009년 2월 

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