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

1. Microstrip Patch
Antenna Design
학번 :
0760056,0760035
이름 : 임승균, 오동진

2. 목차
1 Path Antenna , 2.4GHz 주파수 소개
2. Path Antenna Design
3. 결과
4. Design Knowhow

3. 1.Path Antenna
2.4GHz 주파수 소개
 Path Antenna
패치 안테나 용은 유전율이 낮고 두께
가 높은 기판이 유리하다.
- 장점 : 작다, 가볍다, 싸다, 배열이(직
병렬) 쉽다. 분극 조절이 쉽다.
- 단점 : BW를 넓히기가 어렵다.
Coupling 을 많이 유도한다. 저전력이
다. 고주파 어레이에서 특성을 조절하
기가 어려워진다.

4. 1.Path Antenna
2.4GHz 주파수 소개
*LTE란?
롱텀에볼루션(Long Term Evolution)의 약자로
3세대 무선 표준화단체 3GPP(3rd
Generation Partnership Project)가 2008년 12
월 확정한 무선 고속 데이터 패킷 접속 규격
인 Release-8을 기반으로 핵심 기술인
OFDM(직교 주파수 분할 다중)과 MIMO(다
중입출력)를 이용하여 HSDPA(High Speed
Downlink Packet Access)보다 12배 이상 빠른
속도로 통신 할 수 있다. 대역폭은 1.25 ~
20MHz 이고
DL:100Mbps, UL:50Mbps.

5. 2. Patch Antenna Design
2-1. Substrate
• 기판 종류 및 제원
Duroid 5880 DataSheet
• 기판 선정 이유
이동통신용 Substrate는 loss가 약간 발생하여도
Cost문제로 저가 기판을 사용.
• 선택시 고려사항
유전상수 : 유전체의 성질을 나타내는 기본 상수
손실율 : 교류 전류(AC)에 있어서 전력 손실의 측정 기준
두께 : 전류가 흐르는 안테나의 두께

6. 2. Patch Antenna Design
2-1. Substrate
 설계방법
기판 이름,유전율,손실율

7. 2. Patch Antenna Design
2-2. Transmisson Line
 전송 선로
MicroStrip Line : 동축 케이블 보다 간단하고 소형이
되므로, 초고주파 기기의 결합선로에 사용한다.
 MicroStrip Line의 설계 목적
동축선의 특성임피던스(Z0=50Ω)와 매칭시키기 위함. 부
하가 Z0와 같으면 도선에서의 반사가 이루어 지지 않음.
 Impedence Matching : 어떤 하나의 출력단과 입력단을
연결할때, 서로 다른 두 연결단의 임피던스차에 의한 반
사를 줄이려는 모든 방법

8. 2. Patch Antenna Design
2-2. Transmisson Line
 설계 방법

9. 2. Patch Antenna Design
2-2. Transmisson Line
 설계 방법

10. 2. Patch Antenna Design
2-3. Microstript Path
 Path Antenna
Transmisson Line의 Z0(50 Ω)에 공진 시키기 위하여 W와
L 을 정해준다.
Zin=Rin+JXin 에서 Xin을 0으로 하면 해당 주파수에서 안테
나는 순 저항으로 동작.
순 저항으로 만들어 준 이유는 안테나의 공진을 위함.

11. 2. Patch Antenna Design
2-3. Microstript Path
 설계 방법
2) Define Model->Draw Metal Layers->
(-1.25,0,2.5,10)과(-25,10,50,40.43)->Setup
Excitation의 포트1 설정

12. 2. Patch Antenna Design
2-3. Microstript Path
 설계 방법
3)Xin(허수부)가 2.4KHz에서 0이므로 공진이 이루어
지도록 설계.

13. 2. Patch Antenna Design
2-4. Impedence Matching

λg/4
Wg

14. 3. 결과
3-1 반사도
-10dB지점에서의 폭이 안테나의 대역폭

15. 3. 결과
3-2 VSWR
1이 되면 반사가 이루어 지지 않음.

16. 3. 결과
3-3 Input

17. 3. 결과
3-3 E-field
단일 패치 안테나로 집속도가 넓게 나타
났습니다.

18. 4. Design Knowhow
 결과값이 다음과 같을 경우 Solve의
Point값 조절
point = 10 point = 15

19. 4. Design Knowhow
 Solve 실행 후 오류가 나면 Design을
다시 하면 정상 동작.
 Width와 Wave length는 간략 계산 이
고그래프는 맥스웰 방정식을 적용하여
오차발생은 불가피합니다.

20. Q&A

21. 감사합니다.