메타 물질 전송선을 이용한 VHF 대역 소형 안테나 설계 및 제작

Abstract

본 논문은 CRLH 전송선을 이용한 VHF 대역 소형 안테나를 제시 했다. 제안된 안테나는 단위 셀 3개인 안테나와 7개인 안테나 2가지이다. 단위 셀은 인터디지털 커패시터와 스파이럴 인덕터로 구성되어 있다. 단위 셀 3개인 안테나의 크기는 161MHz에서 0.039λ×0.025λ×0.0008λ이고 최대 이득은 –33 dBi이다. 이득 향상을 위해 단위 셀의 개수를 6개와 7개로 증가시켰다. 단위 셀을 6개를 사용한 VHF 대역 안테나는 162.6 MHz에서 0차 공진을 하며 0.077λ×0.025λ×0.0008λ의 크기를 가진다. kr은 0.095이다. 무지향성의(omni-directional) 복사 패턴을 가지고 이득은 -28.4 dBi이다. 단위 셀 7개인 안테나의 크기는 161.4MHz에서 0.089λ×0.025λ×0.0008λ이고 최대 이득은 –26.5 dBi이다. 두 안테나는 전방향성의 복사 패턴을 가진다. 안테나를 둘러싸는 가장 작은 반구의 물리적 반지름을 r이라고 할 때 두 안테나의 전기적 크기(kr)은 각각 0.055 와 0.95 그리고 0.11이다. 임피던스 매칭 시 집중 소자의 주파수 특성 또한 분석하였다. CRLH 전송선을 이용한 안테나는 기존 안테나의 물리적 한계를 극복하여 소형화가 가능하기에 VHF 대역 군 통신에 사용 가능 하다.