유한요소법을 이용한 패치안테나의 설계에 관한 연구

Design of Patch Antennas using FEM

본 논문은 2.4 GHz 대역에 있어 지향성 이득이 큰 마이크로스트립 안테나를 유한요소법을 이용하여 설계하고 그 특성을 해석한다. 안테나의 소형화를 위하여 유전율이 높은($\varepsilon$$_{r}$=4.6) 기판을 사용하며, 패치의 구조는 방형으로 한다. 또한 안테나의 특성 해석은 상용 툴인 HFSS를 사용한다. 설계한 마이크로스트립 안테나의 특성을 살펴보면 공진주파수 2.45 GHz 에서 입력 임피던스는 약 50 Ω으로 별도의 정합회로가 필요치 않으며, 1개의 페치인 경우 안테나의 이득은 딱 6.2 dBi이고, 패치의 배열에 따라 이득의 증대가 나타났다. 제시된 패치의 배열에 따른 이득의 변화는 2.4 GHz 대역 통신시스템의 용도에 따른 안테나의 적절한 선택기준이 될 수 있다..

This paper presents analysis and design for Microstrip antennas using FEM (Finite Element Method). For the miniaturization of the antennas, dielectric substrate (ε/sub r/=4.6) and rectangular patch structure are used. The proposed Microstrip antennas are simulated using commercial simulator (HFSS). The results of the simulation are presented and compared with characteristics of each array type. Especial, the proposed antennas can be applied to the design of various communication systems for 2.4 GHz band.