개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 대역폭 확장에 관한 연구 = A Study on the Bandwidth Enhancement of an Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna

국문 초록 (Abstract)

병렬 스터브를 이용하여 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나 (ACMPA)의 임피던스 대역폭을 넓히는 방법에 대해 연구하였다. ACMPA의 일반적인 구조와 각 구조 변수가 안테나의 특성에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. 급전 선로에 병렬 스터브를 삽입하여 ACMPA의 임피던스 대역폭을 확장시키는 방법을 제시하였다. 급전 선로에 비대칭 구조의 병렬 스터브를 삽입한 ACMPA의 –10 dB 임피던스 대역폭은 약 6.3 %로 급전 선로에 병렬 스터브를 삽입하지 않은 경우보다 약 144 % 증가하였다. 급전 선로에 대칭 구조의 병렬 스터브를 삽입하여 비대칭 구조의 병렬 스터브를 삽입하였을 때 발생하는 교차편파 증가 현상을 억제하였다. 급전 선로에 대칭 구조의 병렬 스터브를 삽입한 경우 최대 교차 편파 이득은 –12.06 dBi로 비대칭 구조의 병렬 스터브를 삽입한 경우의 1.43 dBi 보다 13.49 dB 감소하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

An impedance bandwidth enhancement method for an aperture coupled microstrip patch antenna (ACMPA) using a shunt stub is investigated. A parametric study on the characteristics of the ACMPA is presented. A method for the enhancement of the impedance bandwidth of the ACMPA using a tuning stub connected in shunt with the feed line is presented. The –10 dB impedance bandwidth of the ACMPA with an asymmetric shunt stub is increased up to 6.3 %. The maximum impedance bandwidth of the corresponding ACMPA without a shunt stub is 2.7 %. The increase of the impedance bandwidth of the ACMPA with an asymmetric shunt stub compared to that of the corresponding ACMPA without a shunt stub is about 144 %. The maximum cross-polarization gain of the ACMPA with an asymmetric shunt stub is increased. To suppress the cross-polarization gain of the ACMPA, a symmetric shunt stub is employed. The suppression of the cross-polarization gain of the ACMPA with a symmetric shunt stub is about 13.49 dB compared to that of the corresponding ACMPA with an asymmetric shunt stub.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문초록 ⅸ
• 영문초록 ⅹ
• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나 3
• 2.1 일반적인 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나 4
• 2.2 개구면의 형태 및 구조가 ACMPA에 미치는 영향 6
• 2.2.1 개구면의 구조 변수에 따른 ACMPA의 입력 임피던스 6
• 2.2.2 임피던스 매칭이 된 서로 다른 모양의 개구면을 가지는 ACMPA 10
• 2.2.3 개구면의 위치에 따른 ACMPA의 입력 임피던스 13
• 2.3 직렬 스터브의 형태 및 구조가 ACMPA에 미치는 영향 15
• 2.3.1 서로 다른 모양을 가지는 직렬 스터브의 구조 변수에 따른 ACMPA의 입력 임피던스 15
• 2.3.2 임피던스 매칭이 된 서로 다른 모양의 직렬 스터브를 가지는 ACMPA 18
• 2.4 안테나 기판의 두께가 ACMPA에 미치는 영향 22
• 2.4.1 안테나 기판의 두께에 따른 ACMPA의 입력 임피던스 22
• 2.4.2 임피던스 매칭이 된 서로 다른 두께의 안테나 기판을 가지는 ACMPA 23
• 2.5 급전 기판의 두께가 ACMPA에 미치는 영향 28
• 2.5.1 임피던스 매칭이 된 서로 다른 두께의 급전 기판을 가지는 ACMPA 28
• 2.6 급전 기판의 유전상수가 ACMPA에 미치는 영향 32
• 2.6.1 임피던스 매칭이 된 서로 다른 급전 기판의 유전상수를 가지는 ACMPA 32
• 제 3 장 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나 설계 36
• 3.1 기판 두께가 얇은 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나 36
• 제 4 장 병렬 스터브를 이용한 개구면 결합 마이크로스트립 패치안테나 38
• 4.1 급전 선로에 병렬 스터브가 삽입된 ACMPA 38
• 4.2 병렬 스터브를 이용한 ACMPA의 대역폭 확장 39
• 4.2.1 병렬 스터브를 이용한 ACMPA의 대역폭 확장 방법 39
• 4.2.2 병렬 스터브를 사용하여 대역폭이 확장된 ACMPA 41
• 4.2.3 대칭 구조의 병렬 스터브를 사용하여 대역폭이 확장된 ACMPA의 교차편파 감소 44
• 제 5 장 결론 50
• 참고문헌 52