In this paper, two ports feeding a microstrip patch antenna using a quadrature hybrid circuit was proposed to enhance the bandwidth for the global positioning system(GPS). The square patch was designed, and the probe feeding was applied. The quadrature hybrid chip circuit for two-port feeding was de...
In this paper, two ports feeding a microstrip patch antenna using a quadrature hybrid circuit was proposed to enhance the bandwidth for the global positioning system(GPS). The square patch was designed, and the probe feeding was applied. The quadrature hybrid chip circuit for two-port feeding was designed, and output ports that have a 90-degree phase difference feed to the patch antenna. The designed patch and quadrature hybrid circuit were implemented on an FR4 board, and were combined. The measurement of the bandwidth within a voltage standing wave ratio(VSWR) of 2:1 and axial ratio(AR) in 3dB were wide band as 29% BW (1,230~1,700 MHz) and 15.87% BW (1,400~1,650 MHz), respectively. Antenna gain were measured 2.75dBi at the center frequency.
In this paper, two ports feeding a microstrip patch antenna using a quadrature hybrid circuit was proposed to enhance the bandwidth for the global positioning system(GPS). The square patch was designed, and the probe feeding was applied. The quadrature hybrid chip circuit for two-port feeding was designed, and output ports that have a 90-degree phase difference feed to the patch antenna. The designed patch and quadrature hybrid circuit were implemented on an FR4 board, and were combined. The measurement of the bandwidth within a voltage standing wave ratio(VSWR) of 2:1 and axial ratio(AR) in 3dB were wide band as 29% BW (1,230~1,700 MHz) and 15.87% BW (1,400~1,650 MHz), respectively. Antenna gain were measured 2.75dBi at the center frequency.
이 연구는 넓은 대역폭을 가진 GPS 패치안테나를 설계하고, 이를 구현하는 연구이다. 90°하이브리드를 적용하여 하이브리드 출력 2포트를 패치안테나에 90°위상차로 공급함으로써 대역을 넓힌다.
제안 방법
본 논문에서는 GPS용 패치안테나의 대역을 넓히기 위하여 90°하이브리드를 적용하는 2포트 패치안테나를 설계하고, 이를 제작하였다. 정사각형 패치안테나 뒷면에 90°하이브리드 회로를 칩 소자로 구현하여 그 출력 포트를 안테나에 급전하였다.
대상 데이터
패치는 정사각형이며, GPS 주파수인 1,575MHz에서 공진을 갖기 위한 한 변의 길이는 45mm이며, 기판으로부터 d1 및 d2가 각각 17.85mm 및 12.85mm 위치에 배치하였다. 이는 후면에 있는 90°하이브리드 회로와 결합하기 위해서이다.
성능/효과
FR4 기판에 패치안테나와 90°하이브리드 회로를 각각 구현하고, 이들을 결합하였다. 구현된 안테나를 측정한 결과, VSWR 2 : 1 기준으로 29% BW 및 15.87% 축비 대역폭의 넓은 대역특성을 얻었다. 중심주파수에서의 최대이득 및 축비는 각각 2.
87% 축비 대역폭의 넓은 대역특성을 얻었다. 중심주파수에서의 최대이득 및 축비는 각각 2.75dBi 및 1.17dB의 우수한 특성을 보였다. 본 연구는 세라믹 등 유전율이 높은 GPS용 패치안테나의 얇은 두께실현에 따른 대역확보 연구에 유용하리라 생각한다.
후속연구
따라서 본 연구를 세라믹 등 높은 유전율의 기판에 적용할 경우, 두께를 얇게 할 수 있으므로 이에 대한 실용화 연구에 활용될 수 있다.
17dB의 우수한 특성을 보였다. 본 연구는 세라믹 등 유전율이 높은 GPS용 패치안테나의 얇은 두께실현에 따른 대역확보 연구에 유용하리라 생각한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
GPS 시스템 중 중요한 부분을 차지하는 것은?
위치를 기반으로 하는 많은 정보산업, 의료산업 및 융합산업 기기들에 의한 GPS 사용은 더욱 많아질 전망이다. GPS 시스템 중 중요한 부분을 차지하는 것이 바로 안테나이다. GPS는 편파 다이버시티(diversity)를 극복하기 위하여 우회전 원 편파(Right Hand Circular Polarization: RHCP)를 사용한다.
GPS는 어디에 적용되고 있는가?
GPS(Global Positioning System)는 현재 정보통신분야 이외에도 수많은 산업 및 개인 휴대기기에 적용됨으로써 우리의 생활에 유용하게 적용되고 있다. 위치를 기반으로 하는 많은 정보산업, 의료산업 및 융합산업 기기들에 의한 GPS 사용은 더욱 많아질 전망이다.
대역폭 특성을 얻기 위하여 두께가 4mm 이상인 두꺼운 세라믹 유전체를 사용하는 이유는?
그러나 유전율이 높으므로 대역폭이 더욱 좁아지게 된다. 따라서 대역폭 특성을 얻기 위하여 두께가 4mm 이상인 두꺼운 세라믹 유전체를 사용하기도 한다.
참고문헌 (7)
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Balanis C. A. (1997), Antenna Theory Analysis and Design, John Wiley & Sons.
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Go J. H., Kim Y. S., Park U. J., Park J. S., Lee H. M. and Choi J. H. (2011), Microwave Engineering third edition, Bumhanbook.
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Sainati R. A. (1996), CAD of Microstrip Antennas for Wireless Applications, Artech House.
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