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Microstrip Patch Antenna Design 학학 : 0760056,0760035 학학 : 학학학 , 학학학

Microstrip Patch Antenna Design by Lim and Oh

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임승균과 오동진이 작성한 2012년 전파및안테나공학 초고주파 안테나 최종설계결과 발표회 최고 발표자료

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Microstrip Patch Antenna Design

학번 : 0760056,0760035이름 : 임승균 , 오동진

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목차1 Path Antenna , 2.4GHz 주파수 소개

2. Path Antenna Design

3. 결과

4. Design Knowhow

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1.Path Antenna 2.4GHz 주파수 소개

Path Antenna패치 안테나 용은 유전율이 낮고 두께가 높은 기판이 유리하다 .- 장점 : 작다 , 가볍다 , 싸다 , 배열이 (직병렬 ) 쉽다 . 분극 조절이 쉽다 .- 단점 : BW 를 넓히기가 어렵다 . Cou-pling 을 많이 유도한다 . 저전력이다 . 고주파 어레이에서 특성을 조절하기가 어려워진다 .

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1.Path Antenna 2.4GHz 주파수 소개

*LTE 란 ?롱텀에볼루션 (Long Term Evolution) 의

약자로 3 세대 무선 표준화단체 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 가 2008년 12 월 확정한 무선 고속 데이터 패킷 접속 규격인 Release-8 을 기반으로 핵심 기술인 OFDM( 직교 주파수 분할 다중 ) 과 MIMO( 다중입출력 ) 를 이용하여 HSDPA(High Speed Downlink Packet Ac-cess) 보다 12 배 이상 빠른 속도로 통신 할 수 있다 . 대역폭은 1.25 ~ 20MHz 이고

DL:100Mbps, UL:50Mbps.

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2. Patch Antenna Design2-1. Substrate

• 기판 종류 및 제원Duroid 5880 DataSheet

• 기판 선정 이유 이동통신용 Substrate 는 loss 가 약간 발생하여도

Cost 문제로 저가 기판을 사용 .

• 선택시 고려사항 유전상수 : 유전체의 성질을 나타내는 기본 상수손실율 : 교류 전류 (AC) 에 있어서 전력 손실의 측정 기준두께 : 전류가 흐르는 안테나의 두께

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2. Patch Antenna Design2-1. Substrate

설계방법기판 이름 , 유전율 , 손실율

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2. Patch Antenna Design 2-2. Transmisson Line전송 선로

MicroStrip Line :   동축 케이블 보다 간단하고 소형이 되므로 , 초고주파 기기의 결합선로에 사용한다 .

MicroStrip Line 의 설계 목적동축선의 특성임피던스 (Z0=50Ω) 와 매칭시키기 위함 . 부하가 Z0와 같으면 도선에서의 반사가 이루어 지지 않음 .

Impedence Matching : 어떤 하나의 출력단과 입력단을 연결할때 , 서로 다른 두 연결단의 임피던스차에 의한 반사를 줄이려는 모든 방법

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2. Patch Antenna Design 2-2. Transmisson Line설계 방법

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2. Patch Antenna Design 2-2. Transmisson Line설계 방법

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2. Patch Antenna Design 2-3. Microstript PathPath Antenna

Transmisson Line 의 Z0(50 Ω) 에 공진 시키기 위하여 W 와 L 을 정해준다 .

Zin=Rin+JXin 에서 Xin 을 0 으로 하면 해당 주파수에서 안테나는 순 저항으로 동작 .순 저항으로 만들어 준 이유는 안테나의 공진을 위함 .

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2. Patch Antenna Design 2-3. Microstript Path설계 방법

2) Define Model->Draw Metal Layers->(-1.25,0,2.5,10) 과 (-25,10,50,40.43)->Setup Excitation 의 포트 1 설정

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2. Patch Antenna Design 2-3. Microstript Path설계 방법

3)Xin( 허수부 ) 가 2.4KHz 에서 0 이므로 공진이 이루어 지도록 설계 .

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2. Patch Antenna Design 2-4. Impedence MatchingImpedence Matching

위와 같은 설계에서 반사가 일어 나지 않도록 Impe-dence 를 Rin 으로 Matching 시켜주는 것 .

Wg=Zg==132.28

Wg

λg/4

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3. 결과3-1 반사도

-10dB 지점에서의 폭이 안테나의 대역폭

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3. 결과3-2 VSWR

1 이 되면 반사가 이루어 지지 않음 .

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3. 결과3-3 Input

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3. 결과3-3 E-field

단일 패치 안테나로 집속도가 넓게 나타났습니다 .

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4. Design Knowhow

결과값이 다음과 같을 경우 Solve 의 Point 값 조절

point = 10 point = 15

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4. Design Knowhow

Solve 실행 후 오류가 나면 Design 을 다시 하면 정상 동작 .

Width 와 Wave length 는 간략 계산 이고그래프는 맥스웰 방정식을 적용하여 오차발생은 불가피합니다 .

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Q&A

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감사합니다 .