The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

Korea Institute of Electronic Communication Science (한국전자통신학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Design of L-shaped Dual Inset Feeding Microstrip Stacked Patch Antenna for 2.5GHz Band

이중 L형 인셋 급전된 2.5GHz용 적층 마이크로 스트립 안테나의 설계

  • 김건균 (전남대학교 전자통신공학) ;
  • 김온 (전남대학교 전자통신공학) ;
  • 이승엽 (전남대학교 전자통신공학)
  • Received : 2019.04.03
  • Accepted : 2019.06.15
  • Published : 2019.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, we have studied the improvement of gain and bandwidth characteristics by using double feeding and L-shaped inset feed line matching circuit in microstrip stacked patch antenna which is widely used to broaden the gain of general microstrip antenna. The proposed structure is composed of two feeding edges of the main patch antenna, each of them are connected to a feeding line having an L shaped inset feeder. And the parasitic patch is placed at a proper distance above the main patch. The size of the main patch is designed so that the resonance frequency is close to the center frequency of the target frequency band. The experimental results show that the bandwidth was increased more than 180MHz in the 2.3-2.7 GHz band, which is more interesting than the single feed, and the gain improvement of 2.5dBi was obtained at 2.7GHz.

본 논문에서는 일반적인 마이크로스트립 안테나의 이득을 넓히기 위해 많이 사용되는 적층형 구조에 이중 급전과 L형 인셋 급전 선로 매칭회로를 이용하여 이득 및 대역폭 특성을 개선하는 연구를 하였다. 제안된 구조는 주패치 안테나의 두 개의 방사 에지(edge)에 각각 L 모양의 인셋 급전회로를 갖는 급전 선로를 연결한 구조이다. 그리고 기생패치는 주패치 위에 적절한 거리를 두고 놓여 있는 구조이다. 주패치의 크기는 공진주파수가 목표로 하는 주파수 대역의 중심 주파수에 근접하도록 설계한다. 측정 결과 단일 급전보다 관심 있는 2.3~2.7GHz 대역에서 대역폭은 180MHz 이상 증가되었고 2.7Ghz에서 최대 2.5dBi의 이득 향상을 얻을 수 있었다.

Keywords

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0001.png 이미지

그림 1. 안테나 구조 Fig. 1 Antenna structure

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0002.png 이미지

그림 2. 단일 인셋 급전 길이 변화 그래프 Fig. 2 Single inset length parameter sweep

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0003.png 이미지

그림 3. 이중 인셋 급전 길이 변화에 따른 그래프 Fig. 3 Dual inset length parameter sweep

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0004.png 이미지

그림 4. 최대 이득(시뮬레이션 데이터) Fig. 4 Max gain (Simulation Data)

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0005.png 이미지

그림 5. 제안된 이중급전 안테나 도면 Fig. 5 Duel fed antenna with parasitic patch(proposed)

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0006.png 이미지

그림 6. 제작된 안테나 Fig. 6 Fabricated antenna

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0007.png 이미지

그림 7. 반사 계수 결과(시뮬레이션 & 측정 데이터 Fig. 7 Reflection coefficient(Simulation & Measured Data)

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0008.png 이미지

그림 8. 측정을 위한 셋업 Fig. 8 Test setup

KCTSAD_2019_v14n3_461_f0009.png 이미지

그림 9. 제안된 안테나의 방사패턴 결과 Fig. 9 Radiation result of proposed antenna

표 1. 안테나의 설계 치수 Table 1. Parameter values of the designed antenna

KCTSAD_2019_v14n3_461_t0001.png 이미지

표 2. 측정 결과 Table 2. Measured performance.

KCTSAD_2019_v14n3_461_t0002.png 이미지

References

  1. J. James and P. Hall, Handbook of microstrip antennas. London: Peter Peregrinus, Ltd., 1999.
  2. A. Derneryd and I. Karlsson, "Broadband microstrip antenna element and array," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 29, Jan. 1981, pp. 140-144. https://doi.org/10.1109/TAP.1981.1142530
  3. G. Kumar and K. Ray, Broadband microstrip antennas. Boston.London: Artech House, 2003.
  4. W. Hsu and K. Wong, "A dual capacitively fed broadband patch antenna with reduced cross-polarization radiation," Microw. Opt. Techn. Lett., vol. 26, Aug. 2000, pp. 169-171. https://doi.org/10.1002/1098-2760(20000805)26:3<169::AID-MOP10>3.0.CO;2-X
  5. Z. Chen and M. Chia, "Experimental study on radiation performance of probe-fed suspended plate antennas," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 51, no. 8, Aug. 2003, pp. 1964-1971. https://doi.org/10.1109/TAP.2003.814746
  6. H. Ceong, Y. Kang, and S. Rhee, "U-shaped wideband microstrip antenna on air substrate," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 13, no. 5, 2018, pp. 937-942. https://doi.org/10.13067/JKIECS.2018.13.5.937
  7. H. Lee, "The Design and Fabrication for Wireless Repeater Patch Antenna of Wide-band Dual polarization," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 6, 2012, pp. 1287-1292. https://doi.org/10.13067/JKIECS.2012.7.6.1287
  8. X. Liang, S. Zhong, and W. Wang, "Design of dual-polarized microstrip patch antennas with excellent polarization purity," Microw. Opt. Techn. Lett., vol. 44(4), 2005, pp. 329-331. https://doi.org/10.1002/mop.20625
  9. C. Seong, J. Jang, J. Ha, and D. Park, "Dual-Fed Small Repeater Antenna with High Isolation," The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 23 Issue 6, June 2012, pp. 661-668. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2012.23.6.661