이중 편파 특성을 갖는 기판 집적 도파관 캐비티-백 슬롯 안테나

Abstract

현재 마이크로파 및 밀리미터파 분야에 적용되고 있는 안테나는 대표적으로 도파관 형태의 슬롯 안테나와 마이크로스트립 패치 안테나가 있다. 그러나 도파관 형태의 안테나는 시스템에서 큰 부피를 차지하고 정밀한 공정이 요구되며, 마이크로스트립 패치 안테나는 전자기 차폐성이 우수하지 못하며, 표면파를 억제하지 못하는 단점이 있다. 최근에는 이러한 전송선들의 장점을 활용하고, 단점을 개선하기 위해 일반적인 인쇄 회로 기판에 평행한 두 열의 메탈릭 비아 홀을 주기적으로 배열하여 구현한 기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide)에 대한 연구가 진행되고 있다. 기판 집적 도파관은 제작이 용이하고, 낮은 비용으로 쉽게 구현할 수 있으며, 평면 회로와 쉽게 집적화가 가능하다. 이러한 기판 집적 도파관의 장점을 이용한 전이 구조, 여파기, 결합기, 위상 천이기 및 전력 분배기와 같은 응용 소자에 대한 연구가 활발히 보고 되었다. 본 논문에서는 우수한 교차 편파 특성과 일정한 격리도 및 경량화가 가능한 이중 편파 기판 집적 도파관 캐비티 백 슬롯 안테나를 제안한다. 제안된 구조는 다층으로 구성되어 있으며 안테나의 급전은 마이크로스트립 전송선 기반의 슬롯 커플링을 이용하였으며 기판 집적 도파관으로 캐비티를 구현하였다. 측정 결과, 입력 반사손실이 -10 dB이하를 가용주파수 대역으로 정의할 경우 대역폭은 0.12 %이고, 입력 포트 간 격리도는 -23 dB이하를 나타냈다. 방사 패턴 측정 결과 이득은 4.9 dBi, 교차 편파는 - 14.9 dB를 나타냈다. 제안된 안테나는 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서 동작하는 회로의 집적화 및 성능 향상에 기여 할 것으로 기대된다. 또한 이중 편파를 이용하여 다양한 정보를 획득하는 영상레이더 안테나로서 활용될 가능성이 있다.