코플레너 선로 급전 방식 마이크로스트립 안테나

코플레너 선로는 적은 분산효과와 인접한 라인 사이의 낮은 커플링, 그리고 다른 구조에 비해 제작비용이 적다는 장점을 가지고 있으며, 마이크로스트립에 비해 비아홀이 불필요하므로 수동소자나 능동 소자의 직, 병렬 부착이 용이하여 최근 고주파회로에 많이 응용되고 있다. 그러나 아직까지 상용 설계 툴에는 코플 레너 선로의 라이브러리 모델이 잘 되어있지 않다는 단점도 있다.

그림 4- 21. 코플레너 선로의 구조

그림 4- 22. 코플레너 선로의 전자계 분포

그림 (4- 21)과 그림 (4- 22)는 코플레너 선로의 구조와 전자계 분포로써, 마이

크로스트립 선로와는 다르게 접지면과 선로가 동일한 평면상에 위치하며, 자계 성분의 수직적인 분포가 생김으로써, 고주파에서 T EM 모드와는 다르게 동작하 게 된다. 또한, 필드분포가 하나의 평면상에 집중되어 일반 마이크로스트립 급전 안테나에 비해 더 좋은 전달(tr an sition ) 특성을 갖게 되며. 후방방사의 가능성도 적다는 개념에서 출발하여 다음 그림과 같은 코플레너 라인 급전 패치 안테나를 설계하게 되었다[16] .

4 .4 .1 코 플 레 너 선 로 급 전 방 식 안 테 나 의 설 계 및 제 작

그림 4- 23. 코플레너 선로 급전 방식 안테나의 구조

코플레너 선로 급전 방식 패치 안테나의 구조는 그림 (4- 23)과 같이 아래 기 판의 코플레너 선로 라인을 통해 급전이 이루어지며, 위 기판의 패치를 통해 방 사되는 구조이다. 전체적인 구조는 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나와 유사하지만, 훨씬 간단하게 제작되어 질 수 있다.

코플레너 선로 급전 방식 안테나의 실물 그림과 구조를 그림 (4- 24)에 나타내 었다.

그림 4- 24. 코플레너 선로 급전 방식 안테나의 제작한 실물과 구조

상층 기판으로는 비유전율 4.8, 두께 3.1 m m 의 epox y 기판을 이용하였으며, 단락된 코플레너 라인 급전선을 패치의 가장자리에서 1/ 4 , 3/ 4 지점에 위치시 켰다.

4 .4 .2 코 플 레 너 선 로 급 전 방 식 안 테 나 의 실 험 및 고 찰

그림 4- 25. 코플레너 선로 급전 방식 안테나의 방사 패턴 측정 결과

그림 (4- 25)는 제작한 안테나의 방사패턴 측정 결과를 나타낸 그림이다. 앞에 서 제작 실험했던 마이크로스트립 패치 안테나와 개구면 결합 방식 안테나와 비 교해 볼 때, 적은 양의 후방 방사가 나타났다. 이는 코플레너 선로를 급전 방식 으로 이용함으로써, 안테나의 뒷면에 위치했던 접지면이나 급전 마이크로스트립 선로가 사라졌기 때문이다. 반 전력 빔폭은 약 54°로 개구면 결합 방식 안테나 와 유사함을 알수 있다.

그림 4- 26. 코플레너 선로 급전 방식 안테나의 입력 반사 손실 측정 결과

그림 (4- 26)은 코플레너 선로 급전 패치 안테나의 입력 반사 손실 측정 결과 로써, 중심주파수가 5.8 GH z 로 비교적 정확히 맞았으며, 10 dB 에서의 대역폭 은 약 940 M Hz 정도로 일반 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 약 4.9 배의 증가를 보였다.

표 4- 1. 안테나의 크기와 대역폭 비교