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
- 이와 같이 대부분의 논문들은 마이크로스트립 패치안테나로부터 일정한 공기층 위에 여러 가지 구조를 갖는 하나의 상부덮개를 적용하여 이득향상을 확인하였고, 논문 [9]를 제외하고는 대부분 편파특성을 고려하지 않았다. 본 논문에서는 상부덮개를 동일한 간격으로 여러 층을 적층함으로써 얻을 수 있는 효과를 분석하였다. 특히, 안테나 성능평가 요소에서 안테나 이득 뿐 만 아니라 원형편파의 유지를 판단하는 축비를 우선적으로 고려하였다.
- 본 논문은 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 여러 층으로 적층할 수 있는 안테나 구조를 제안하고, 다중 적층에 따른 안테나의 성능변화를 분석하였다. 본 논문의 안테나에서 상부덮개는 유전체 위에 2x2 배열의 JC 구조를 갖고, 패치안테나 위에 일정한 공기층 간격으로 여러 층을 적층할 수 있다.
제안 방법
- 결과적으로 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 여러 층으로 적층함으로써 안테나 이득이 향상됨을 확인하였고, 상부덮개 구조에 따라 최적의 층 수를 얻을 수 있음을 확인하였다. Ⅱ장에서는 상부덮개의 다중 적층 효과를 분석하기 위해 사용되는 안테나 구조를 설명하고, Ⅲ장에서는 상부덮개의 다중 적층에 의한 효과를 분석하였다. 즉, 패치안테나 위에 상부 덮개의 다중 적층에 의해 나타나는 중심주파수의 주파수 천이와 공기층 높이의 관계를 분석하고, 최적의 조건에서 상부덮개의 적층 수를 증가하면서 안테나의 성능을 평가하였다.
- 논문 [9]에서는 원평 편파를 지원하는 패치안테나에 단층으로 구성된 하나의 상부덮개를 적용하였다. 단층의 상부덮개는 유전체의 양면에 CSSSRR(Coupled Square-Shaped Split Ring Resonator)를 5x5 배열로 적용하였다. 이 구조에서 공기층 높이는 대략 0.
- 안테나의 성능평가 요소는 중심주파수 변화를 확인할 수 있는 반사 손실, 안테나 이득, 안테나의 축비 등이 있다. 또한, 상부덮개의 두께를 변화하면서 안테나 성능에 미치는 영향을 분석하였다.
- 지금부터는 전 절에서 도출된 패치안테나와 상부덮개 간의 공기층 높이를 적용하여 상부덮개의 다중 적층에 의한 안테나 성능을 분석하였다. 또한, 상부덮개의 유전체 재질이 안테나 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해 동일한 유전체를 사용하면서 두께를 달리하여 분석하였다.
- 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 추가할 경우 패치안테나와 상부덮개 사이에 형성되는 Febry Perot 공진기 효과에 의해 이득향상을 얻을 수 있지만, 공기층 높이가 작을 경우 주파수 천이가 발생한다[6]. 본 논문에서는 먼저 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 여러 층으로 적용할 수 있어야 하므로 주파수 천이가 최소화되는 공기층 높이를 분석하였다. 이와 같이 도출된 공기층의 높이를 적용하여 상부덮개의 층수를 증가하면서 안테나의 성능변화를 분석하였다.
- 27mm} 인 경우에 공기층 높이는 각각 7mm, 8mm, 9mm 부터 중심주파수 천이가 최소화됨을 확인할 수 있다. 본 논문에서는 중심주파수 뿐만 아니라 안테나 이득과 안테나 축비와 같은 성능도 동시에 고려하여 좋은 특성을 유지하기 위해 최종적인 공기층 높이는 각각 8mm, 9mm, 10mm로 결정하였다. 이같은 공기층 높이는 공진파장의 약 0.
- 본 논문은 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 여러 층으로 적층할 수 있는 안테나 구조를 제안하고, 다중 적층에 따른 안테나의 성능변화를 분석하였다. 본 논문의 안테나에서 상부덮개는 유전체 위에 2x2 배열의 JC 구조를 갖고, 패치안테나 위에 일정한 공기층 간격으로 여러 층을 적층할 수 있다. 패치안테나에 상부덮개를 적용할 경우 공기층의 높이에 따라 중심주파수의주파수 천이가 발생하는데 이의 영향을 최소화할 수 있는 공기층 높이를 도출하였다.
- 본 장에서는 Ⅱ장의 안테나 구조를 적용하여 상부덮개의 다중 적층에 의한 효과를 분석하였다. 성능 분석을 위한 시뮬레이션은 EM 3D 시뮬레이터인 CST Studio 2010을 사용하였고, 평가요소는 반사손실, 안테나 이득, 그리고 원형편파의 축비를 적용한다.
- 그림에서 보듯이 제시된 안테나는 크게 패치안테나(그림 2)와 상부덮개(그림 3)로 구성된다. 상부덮개는 패치안테나의 수직방향으로 일정한 간격의 공기층 위에 여러 층으로 적층할 수 있고, 본 논문에서는 최대 5층까지 적층을 고려하였다.
- 성능 분석을 위한 시뮬레이션은 EM 3D 시뮬레이터인 CST Studio 2010을 사용하였고, 평가요소는 반사손실, 안테나 이득, 그리고 원형편파의 축비를 적용한다. 상부덮개의 다중 적층 효과를 분석하기 위한 첫 단계는 패치안테나에 상부덮개를 다중 적층할 때 공기층 높이가 성능에 미치는 영향을 분석한다. 이를 통해 최적의 공기층 높이를 도출하고, 다음 단계에서는 상부덮개의 다중 적층이 성능에 미치는 영향을 분석한다.
- 이와 같이 도출된 공기층의 높이를 적용하여 상부덮개의 층수를 증가하면서 안테나의 성능변화를 분석하였다. 성능평가 과정에서도 안테나의 축비를 우선적으로 고려하면서 최대의 안테나 이득을 얻을 수 있도록 안테나 구조를 선택하였다. 결과적으로 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 여러 층으로 적층함으로써 안테나 이득이 향상됨을 확인하였고, 상부덮개 구조에 따라 최적의 층 수를 얻을 수 있음을 확인하였다.
- 또한, 패치안테나의 패치는 정사각형 구조이고, 한 변의 크기는 Pw이다. 원평편파를 구현하기 하기 위해 모서리 제거 방법을 적용하였고, 모서리 크기는 Pa로 표현된다. 안테나의 급전은 동축케이블로 직접 공급되고, 급전위치는 (Px , Py )이다.
- 따라서 제안된 안테나 구조는 매우 낮은 안테나 높이를 유지할 수 있어 다중 적층하더라도 안테나 부피에 대한 부담이 적다. 이 같은 공기층 높이를 적용하여 상부덮개를 최대 5층까지 증가하면서 안테나의 확장에 따른 성능 변화를 분석하였다. 먼저, 안테나 이득은 상부덮개의 층수에 비례하여 증가하다가 점차적으로 포화되었고, 안테나의 축비는 점차적으로 열 화되었다.
- 상부덮개의 다중 적층 효과를 분석하기 위한 첫 단계는 패치안테나에 상부덮개를 다중 적층할 때 공기층 높이가 성능에 미치는 영향을 분석한다. 이를 통해 최적의 공기층 높이를 도출하고, 다음 단계에서는 상부덮개의 다중 적층이 성능에 미치는 영향을 분석한다. 이 때, 상부덮개의 유전체 재질의 두께에 의한 영향도 고려하였다.
- 본 논문에서는 먼저 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 여러 층으로 적용할 수 있어야 하므로 주파수 천이가 최소화되는 공기층 높이를 분석하였다. 이와 같이 도출된 공기층의 높이를 적용하여 상부덮개의 층수를 증가하면서 안테나의 성능변화를 분석하였다. 성능평가 과정에서도 안테나의 축비를 우선적으로 고려하면서 최대의 안테나 이득을 얻을 수 있도록 안테나 구조를 선택하였다.
- Ⅱ장에서는 상부덮개의 다중 적층 효과를 분석하기 위해 사용되는 안테나 구조를 설명하고, Ⅲ장에서는 상부덮개의 다중 적층에 의한 효과를 분석하였다. 즉, 패치안테나 위에 상부 덮개의 다중 적층에 의해 나타나는 중심주파수의 주파수 천이와 공기층 높이의 관계를 분석하고, 최적의 조건에서 상부덮개의 적층 수를 증가하면서 안테나의 성능을 평가하였다. 안테나의 성능평가 요소는 중심주파수 변화를 확인할 수 있는 반사 손실, 안테나 이득, 안테나의 축비 등이 있다.
- 지금부터는 전 절에서 도출된 패치안테나와 상부덮개 간의 공기층 높이를 적용하여 상부덮개의 다중 적층에 의한 안테나 성능을 분석하였다. 또한, 상부덮개의 유전체 재질이 안테나 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해 동일한 유전체를 사용하면서 두께를 달리하여 분석하였다.
- 본 논문에서는 상부덮개를 동일한 간격으로 여러 층을 적층함으로써 얻을 수 있는 효과를 분석하였다. 특히, 안테나 성능평가 요소에서 안테나 이득 뿐 만 아니라 원형편파의 유지를 판단하는 축비를 우선적으로 고려하였다. 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 추가할 경우 패치안테나와 상부덮개 사이에 형성되는 Febry Perot 공진기 효과에 의해 이득향상을 얻을 수 있지만, 공기층 높이가 작을 경우 주파수 천이가 발생한다[6].
- 본 논문의 안테나에서 상부덮개는 유전체 위에 2x2 배열의 JC 구조를 갖고, 패치안테나 위에 일정한 공기층 간격으로 여러 층을 적층할 수 있다. 패치안테나에 상부덮개를 적용할 경우 공기층의 높이에 따라 중심주파수의주파수 천이가 발생하는데 이의 영향을 최소화할 수 있는 공기층 높이를 도출하였다. 상부덮개의 유전체 두께가 0.
- 논문 [8]에서는 마이크로스트립 패치안테나에 3단으로 구성된 하나의 상부덮개를 적용하였다. 하나의 상부 덮개는 2mm의 공기층으로 분리되어 3단으로 구성되고, 각각은 유전체의 단면에 10x10 배열의 SRR(Split Ring Resonator)를 적용하였다. 상부덮개와 패치안테나의 공기층 높이는 대략 0.
- 5GHz 대역에서 동작하는 마이크로스트립 패치안테나에 3단으로 구성된 하나의 상부덮개를 적용하였다. 하나의 상부덮개는 1.6mm의 공기층으로 분리되어 3단으로 구성되고, 각각은 유전체의 단면에 3x3 배열의 JC(Jerusalem Cross) 구조를 적용하였다. 상부덮개와 패치안테나의 공기층 높이는 대략 0.
대상 데이터
- 따라서, 안테나의 중심주파수는 1.575GHz이고, 소형화를 위해 마이크로스트립 패치안테나의 재질은 유전율이 εr = 10.2 인 Rogers사의 RT-6010[12]을 사용하였다.
데이터처리
- 이 때, 상부덮개의 유전체 재질의 두께에 의한 영향도 고려하였다. 성능평가를 위해 사용된 안테나 구조에 대한 변수들은 표 1과 같고, 시뮬레이션을 통해 최적값을 구하였다.
이론/모형
- 본 장에서는 Ⅱ장의 안테나 구조를 적용하여 상부덮개의 다중 적층에 의한 효과를 분석하였다. 성능 분석을 위한 시뮬레이션은 EM 3D 시뮬레이터인 CST Studio 2010을 사용하였고, 평가요소는 반사손실, 안테나 이득, 그리고 원형편파의 축비를 적용한다. 상부덮개의 다중 적층 효과를 분석하기 위한 첫 단계는 패치안테나에 상부덮개를 다중 적층할 때 공기층 높이가 성능에 미치는 영향을 분석한다.
성능/효과
- 27mm} 인 경우에 공기층 높이의 증가에 따른 중심주파수와 중심주파수의 주파수 천이를 보이고 있다. 3가지 유전체 재질에서 볼 수 있는 공통적인 사항으로는 공기층 높이가 증가할수록 중심주파수의 주파수 천이가 적어지다가 일정한 높이부터는 거의 일정함을 확인할 수 있다. 또한, 동일한 공기층 높이에서 상부 덮개의 유전체 두께가 얇을수록 중심주파수의 주파수 천이가 적고, 두꺼워질수록 주파수 천이가 많아진다.
- 성능평가 과정에서도 안테나의 축비를 우선적으로 고려하면서 최대의 안테나 이득을 얻을 수 있도록 안테나 구조를 선택하였다. 결과적으로 마이크로스트립 패치안테나에 상부덮개를 여러 층으로 적층함으로써 안테나 이득이 향상됨을 확인하였고, 상부덮개 구조에 따라 최적의 층 수를 얻을 수 있음을 확인하였다. Ⅱ장에서는 상부덮개의 다중 적층 효과를 분석하기 위해 사용되는 안테나 구조를 설명하고, Ⅲ장에서는 상부덮개의 다중 적층에 의한 효과를 분석하였다.
- 575GHz에서 +/-2MHz 이내로 유지되고, 반사손실도 -18dB이하로 유지된다. 따라서 제안된 상부 덮개 구조는 패치안테나 위에 일정한 공기층 높이로 상부덮개를 다중 적층하여도 중심주파수 변화가 거의 없음을 확인하였다.
- 635mm인 경우에는 안테나의 축비 변화가 거의 비슷하고, 상부덮개를 4층까지 적층해도 안테나 축비가 3dB 이내로 유지된다. 따라서, 상부덮개를 4층까지 적층하면 상부덮개의 두께가 0.3175mm인 경우에는 최대 5.81dB의 안테나 이득을 얻을 수 있고, 두께가 0.635mm인 경우에는 최대 6.33dB의 이득을 얻을 수 있다. 하지만, 상부덮개의 두께가 1.
- 또한, 상부덮개의 유전체 두께가 두꺼울수록 안테나 이득은 증가하지만, 안테나 축비는 급격히 열화되었다. 따라서, 안테나의 축비를 3dB 이내로 유지하면서 최대의 이득을 얻을 수 있는 상부덮개의 적층 수를 결정할 수 있었다. 즉, 상부덮개의 유전체 두께가 0.
- 1dB 증가한다. 또한, x-z면과 y-z면에서 유사한 방사패턴을 확인할 수 있고, 상부덮개를 다중 적층함에 따라 안테나의 이득과 지향성(Directivity)이 향상됨을 확인할 수 있다.
- 이는 논문 [6]에서 실험한 주파수 천이와도 거의 비슷한 비율로 이동했음을 확인할 수 있다. 또한, 상부덮개의 공기층 높이가 증가함에 따라 주파수 천이가 적어지고, 공기층 높이가 8mm 부터는 주파수 천이가 1MHz 이하임을 확인할 수 있다. 상부덮개의 유전체 두께가 0.
- 먼저, 안테나 이득은 상부덮개의 층수에 비례하여 증가하다가 점차적으로 포화되었고, 안테나의 축비는 점차적으로 열 화되었다. 또한, 상부덮개의 유전체 두께가 두꺼울수록 안테나 이득은 증가하지만, 안테나 축비는 급격히 열화되었다. 따라서, 안테나의 축비를 3dB 이내로 유지하면서 최대의 이득을 얻을 수 있는 상부덮개의 적층 수를 결정할 수 있었다.
- 그림 9(a)에서 보듯이 상부덮개의 두께가 두꺼울수록 안테나 이득은 커진다. 또한, 상부덮개의 적층 수가 증가함에 따라 비례적으로 증가하다가, 점차적으로 증가 속도가 둔화됨을 확인할 수 있다. 그림 9(b)에서 보듯이 안테나 축비는 상부덮개의 적층 수가 증가함에 따라 열화됨을 확인할 수 있다.
- 575GHz에서-20dB이하의 반사손실을 갖고, -10dB 대역폭은 약 22MHz이다. 또한, 패치안테나의 이득은 약 4.33dB이고, 축비는 약 1.05dB로 유지됨을 확인할 수 있다.
- 이 같은 공기층 높이를 적용하여 상부덮개를 최대 5층까지 증가하면서 안테나의 확장에 따른 성능 변화를 분석하였다. 먼저, 안테나 이득은 상부덮개의 층수에 비례하여 증가하다가 점차적으로 포화되었고, 안테나의 축비는 점차적으로 열 화되었다. 또한, 상부덮개의 유전체 두께가 두꺼울수록 안테나 이득은 증가하지만, 안테나 축비는 급격히 열화되었다.
- 상부덮개와 패치안테나의 공기층 높이는 대략 0.09λ0로 낮은 프로파일을 유지하면서도 지향성이 3.4dB 증가되었다.
- 이 구조에서 공기층 높이는 대략 0.1λ0로 낮은 프로파일을 유지하면서도 원형편파 특성이 잘 유지되었다.
- 635mm 인 상부덮개를 3층을 적용할 때 모든 측면에서 최적의 조건을 만족한다. 이와 같이 제안된 안테나 구조는 기존의 안테나에서 사양이 변경되어 보다 높은 안테나 이득을 요구할 때 사양에 맞는 새로운 안테나를 설계하지 않고 상부덮개를 추가함으로써 다양한 이득을 갖는 안테나 구현이 가능함을 확인할 수 있다. 이처럼 상부덮개를 다중 적층할 수 있는 안테나 구조는 안테나의 확장성 측면에서도 유리한 구조라고 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.