Ku-band 광대역 마이크로스트립 배열 안테나 설계 및 제작

A Design and Fabrication of Microstrip Array Antenna with Wide Bandwidth for Ku-Band

본 논문에서는 1~5% 의 협대역을 갖는 일반적인 마이크로스트립 패치 안테나의 단점을 보완하기 위해 feed line과 연결된 하나의 구동 패치와 네 개의 기생 패치를 적층 구조로 구성함으로써 광대역 특성을 갖도록 설계하였다. 구동 패치와 네 개의 동일한 기생 패치의 모서리 부분이 중첩되도록 하여 대칭 구조를 이루며 구동 패치에 의해 전자기적으로 커플링 되어 급전시켜 구동 패치와 기생 패치 사이의 커플링 면적과 패치의 크기를 조정 함으로써 공진이 되게 한다. 이러한 구조를 바탕으로 λ/4 transformer를 이용하여 구동 패치를 배열하고 구동 패치 위에 방사 패치를 4x2로 배열하는 형태로 안테나를 설계하였다. 제작에 사용된 유전체는 구동 패치와 네 개의 구동 패치 모두, εr=4.6, t=1.6mm를 가지는 FR4를 사용하였고 Ku-band인 12.35GHz를 중심 주파수로 설계하였다. 10dB이하 대역폭은 9.62GHz에서부터 16.96GHz까지 약 7.34GHz(59.4%)의 광대역 특성을 얻었다.

The major of the classical microstrip patch antennas is their narrow band characteristic about 1 % to 5%. In this paper, to improve this drawback, we designed with stacked structure having a drive patch connected with feed line and four identical radiation patches. Edges of the drive patch and four radiation patches are overlapped and resonance is achieved by adjusting coupling area between the drive patch and four radiation patches and changing the size of drive patch or radiation patches. In this structure, we arrayed two drive patches using λ/4 transformer and achieved 4×2 array of radiation patches. Used substrate is FR4 (εr=4.6 and t=1.6mm) and designed center frequency is 12.35GHs for Ku-band. The designed antenna has a wide bandwidth of about 7.34GHz(59.4％) within 10dB.