광대역 특성을 가지는 새로운 구조의 원형편파 다이폴 안테나의 설계 방법

Abstract

본 논문에서는 간단한 구조로 초광대역 특성을 구현할 수 있는 단일평면 원형편파 다이폴 안테나의 설계 방법을 제안한다. 제안된 안테나는 유전체 기판의 동일한 평면에 인쇄된 서로 직교하는 두 다이폴로 구성된다. 안테나를 구성하는 각 다이폴은 서로 수직이며 내장형 굽힌 스트립라인으로 연결되어 원형편파를 발생시킨다. 안테나의 임피던스 및 축비 대역폭을 넓히기 위해 다이폴의 1차 및 3차 모드를 압축하는 넓은 폭 다이폴을 사용하였다. 또한 다이폴의 모서리를 삼각형 형태로 절단하여 서로 직교하는 두 개의 추가 전류경로를 구현함으로써 임피던스 및 축비 대역폭을 더욱 넓혔다. 안테나의 급전에는 누설 전류로 인한 방사패턴 왜곡을 막기위해 동축케이블 대신 광대역 마이크로스트립-병렬스트립 테이퍼 발룬을 사용하였다. 안테나 설계에는 전자기 시뮬레이션(Ansys HFSS)이 사용되었으며 제작 및 측정을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 설계 및 제작된 안테나의 크기는 45 × 45 × 0.508 mm3 (0.4 × 0.4 × 0.0045 λL3, λL은 3dB 축비 대역폭에서 가장 낮은 주파수) 이다. 안테나의 측정된 -10 dB 임피던스 대역폭은 2.53-9.14 GHz(113.3%) 이며 3 dB 축비 대역폭은 2.65-7.75 GHz(98.1%) 이다. 대역폭 내 최대 이득은 6.6 GHz 에서 3.7 dBic 이다.