높은 이득과 넓은 임피던스 대역폭을 가지는 직렬급전 프린티드 다이폴 어레이 안테나

Abstract

본 논문에서는 높은 이득을 가짐과 동시에 넓은 임피던스와 이득 대역폭을 가지며, 부엽 크기(SLL)와 front-to-back ratio (FBR) 특성이 좋은 직렬 급전 선형 주기 다이폴 어레이 안테나를 제안한다. 제안한 구조의 어레이 안테나는 8 개의 다이폴로 이루어져 있으며 각각의 다이폴들은 기판 앞 뒷면에 인쇄된 parallel strip 으로 연결된다. 접지면에 가장 가까운 첫 번째 다이폴 에서부터 parallel strip 선로의 맨 끝에 붙어있는 8 번째 다이폴까지, 각각의 다이폴의 길이는 이전의 다이폴 길이에서 ΔLd씩 줄어든다. 다이폴 길이가 ΔLd씩 줄어드는 것처럼, 다이폴간 간격이 ΔSd씩 줄어든다. 제안한 어레이 안테나의 중심주파수에서 이득은 10.8 dBi이며 단일 다이폴 안테나의 이득 4.5 dBi에 비해 약 6.3 dB의 이득 증가 효과를 얻을 수 있었다. 또한 E-/H-plane의 빔 폭의 차이가 크게 줄어들었으며 E-plane 복사 패턴은 단일 안테나보다 대칭적이다. 다이폴 크기와 다이폴간 간격이 동일한 uniform 어레이 안테나에 비해 임피던스 대역폭과 이득 대역폭이 크게 증가하였고 SLL과 FBR 특성이 좋아졌다. 제안한 안테나의 |S11| < -10 dB 대역폭은 23.3-51.0 GHz이며 3 dB 이득 대역폭은 22.0 GHz에서 44.0 GHz이다. 제안한 안테나의 28 GHz에서의 E-plane과 H-plane의 SLL은 각각 24.1 dB와 18.8 dB이다. 제안한 안테나의 FBR은 30 dB 미만으로 특성이 매우 좋다.