cst를이용한 패치안테나의 설계 (직렬, 병렬)

소개글

cst를 이용하여 패치 안테나를 단일 ,직렬 ,병렬일때를 설계하는 과정과 이론을 설명

목차

1) Simulate a matched, short, open load, and other loads using Ensemble and compare the simulated results with theory in terms of the Smith chart, reflection coefficient, and input impedance.
2) Using Ensemble, design a single microstrip patch antenna based on various feeding methods.
4) Design microstrip array antennas (using corporate and series connections as shown in the lecture notes)
5) Plot and analyze the coupling (or isolation) between two microstrip antennas in E and H planes as a function of distance between them
결론 및 분석

본문내용

목표- 마이크로스트립선로를 이용한 패치 안테나를 설계-
패치 안테나는 급전방식이 다양하고 소형, 경량의 특성과 제작하기 쉬운 장점이 있고, 배열하기도 쉬워 안테나에서 가장 주목받는 안테나이다.
2) Using cst, design a single microstrip patch antenna based on various feeding methods.
RF에서 가장 흥미를 끄는 안테나로써, Microstrip 기판위에 네모 혹은 원형 형태로 금속패턴을 만든후, 여러 가지 형태로 급전을 하여 만들 수 있어서 Microstrip antenna라고도 불린다. 소형,경량의 특성 및 여러 가지 패턴조합과 손쉬운 배열을 통해 다양한 특성을 이끌어 낼 수 있지만, 구조상 높은 전력신호를 다루지는 못한다. RF전반에 걸쳐 다양하게 응용이 가능하며, 아직까지도 무궁무진한 아이디어가 존재하는 안테나이기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.
- 패치 안테나의 급전방식-
CST를 통해 시뮬레이션 한 방식은 transfomer를 이용한 급전방식이었다.
설계조건 : 주파수(3.5GHz), 유전율 (4.5), 유전체의 두께(1.8mm), 금속 두께(0.018mm)
▶ transfomer를 이용한 급전방식
- 설계한 모습
- 3.5GHz에서 SdB가 가장 낮다. 즉 반사 없이 파가 가장 많이 방출하는 지점이다. 계산값을 그대로 대입 했을때, 원하는 결과를 얻을 수 없어서, 튜닝을 통해 얻은 결과이다.
- f = 3GHz일 때 파의 방출형태이며, 패치 부분이 아닌, 선로 부분에서 파가 진행하는 모습을 볼 수 있다.
- f= 3.5Ghz에서 패치부분에서 대부분의 E필드가 방출되는 것을 확인할 수 있다. 즉 아까 SdB그래프를 증명하는 그래프이다.
- 에너지 Balance또한 만족한다. - 스미스 차트의 모습
4) Design microstrip array antennas (using corporate and series connections as shown in the lecture notes)
▶microstr배열 안테나는 동일한 단일 인쇄회로 기판위에 안테나와 급전 회로망을 동시에 만들 수 있다는 장점이 있고, 좀 더 진보된 구현 방식의 개발로 송수신 회로에 안테나와 급전부를 동시에 결합해 다양한 시스템에 광범위하게 적용하고있다. 많은 배열 형태 중 하나로 마이크로스트립 안테나가 사용되며, 그 종류에는 직렬 방식과 병렬 방식, 혼합방식이 있다.

참고 자료

microengineering M.Porza
www.ant.khu.ac.kr