실 험 (5) 강 의 자 료

Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.

MMICROSTRIP RECTANGUALRICROSTRIP RECTANGUALRPATCH ANTENNA THEORYPATCH ANTENNA THEORY

Seung Tae KoSeung Tae Ko

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Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 3. 15

2MICROSTRIP PATCH ANTENNA MICROSTRIP PATCH ANTENNA [1][1]

장 점 제작이 간편

MMIC 설계에 용이

안테나에 Pin 이나 Varator Diode 같은 능동소자를 첨가함으로써

공진주파수 , 임피던스 , Pattern 을 가변

단 점 좁은 대역폭

낮은 gain

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3MICROSTRIP PATCH ANTENNA MICROSTRIP PATCH ANTENNA [2][2]

Rectangular patch antenna 기본 형태Patch

Feeding line Ground plane

SubstrateL

W

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CAVITY MODEL [1]CAVITY MODEL [1] Microstrip patch antenna 를 유전체가 채워진 cavity 로 해석

TMx 구조 해석 6 면에 대한 Boundary condition 을 적용 Vector potential Ax Wave equation 만족 E, HE, H field

x

z

y Wh

OpenOpen

Open

Open Short

Short

2 2 21

2r mnp

m n pfh L W

Resonance frequency

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CAVITY MODEL [2]CAVITY MODEL [2] Rectangular microstrip patch antenna resonance mode (L>W>h)

W

h

W

Lh

W

h

W

L

h

TMx010 TMx

001

TMx002TMx

020

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6RECTANGULAR PATCH RECTANGULAR PATCH ANTENNA DESIGN [1]ANTENNA DESIGN [1]

기본 parameter er fr h W, L 결정

설계 순서

0 0

1 212 rr

Wf

0 0

1 22 r reff

L Lf

0.3 0.2640.412

0.258 0.8

reff

reff

WL h

Whh

1/ 21 1 1 122 2r r

reffhW

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EXAMPLE [1]EXAMPLE [1] er=2.2, h=0.1588cm, fr=10GHz 의 특성을 가지는 Patch anten

na 를 설계

0 0

1 2 30 2 1.181 2 10 2.2 12 rr

W cmf

1/ 2 1/ 21 1 2.2 1 2.2 1 0.15881 12 1 12 1.9722 2 2 2 1.186r r

reffhW

1.1860.3 0.264 1.972 0.3 0.2640.15880.412 0.0811.1860.258 0.8 1.972 0.258 0.80.1588

reff

reff

WhL cmWh

0 0

1 302 2 0.081 0.9062 2 10 1.972r reff

L L cmf

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EXAMPLE [2]EXAMPLE [2] HFSS simulation

Radiation pattern E-plane pattern H-plane pattern

x yz

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HFSS [1]HFSS [1]

Project window

Variables window

3D space

Drawing bar

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HFSS [2]HFSS [2]

Rectangular

Determine size ofRectangular and parameter

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HFSS [3]HFSS [3]

Box

Determine box size

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HFSS [4]HFSS [4]

Assign Boundary conditionPerfect ERadiationWave port

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HFSS [5]HFSS [5]

Assign materialPECAir

Dielectric

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HFSS [6]HFSS [6]

Solution setupSolution FrequencyFrequency sweep

Solution typeSolve condition

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HFSS [7]HFSS [7]

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