정보응용실험

실험 1: 광대역 역 L형 안테나 설계

1. 목적

- 안테나 설계 해석 프로그램인 CST사의 Micowave Studio (MWS) 사용법 학습

- 다이폴, 모노폴 동작원리 습득

- 안테나 설계기술 습득

2. 실습

참고문헌: Taguchi: Wideband inverted L antenna

1) 참고문헌의 구조를 그대로 MWS를 사용하여 해석하라. 급전은 discrete port를 이용하라.

2) 설계결과 보고서

형상

반사계수

삼차원 이득패턴: Gabs, Gtheta, Gphi

2. 이론

ㅇ 다이폴

- 구조는 아래 그림과 같이 적절한 길이의 직선 금속봉의 중간에 동축선 등의 급전선을 이용하여 여기시키면 효율적인 안테나로 동작

그림: 여러 크기의 다이폴 사진. 동축선으로 급전되며 종단에는 Type N female 커넥터가 연결되어 있다.

- 다이폴의 길이는 동작 주파수 f(GHz)에서 파장 λ(mm) = 300/f(GHz) 의 1/2배(정확하게는 0.47배) 인 반파장(half-wave) 다이폴이 널리 사용된다.

- 다이폴은 약 30MHz-1THz까지 사용 주파수 범위가 매우 넓다.

그림: 반파장 다이폴 상의 전류(I)와 전압(V) 분포

- 다이폴의 특성

이득: 2.2dBi (반파장), 1.8dBi (파장에 비해 아주 작은 다이폴 = short dipole, 파장의 0.1배 이하)

입력 임피던스:

반파장 가는 도선 다이폴: 72Ω (공진시, 허수부 = 0)

Short dipole:

대역폭: 5-100% (형상에 따라)

편파: 선형

그림: 직경이 0.001 파장인 다이폴의 길이 대 입력 임피던스 (굵은 선 = 실수부, 가는 선 = 허수부). 임피던스 특성은 다이폴 직경에 따라 약간 변한다.

그림: 반파장 다이폴의 방사패턴. 상: 삼차원 패턴, 하좌: 자계면 패턴, 하우: 전계면 패턴

- 다이폴의 형태

Straight wire

Folded dipole

Bowtie dipole

Biconical antenna

Printed dipole

Batwing

Cage

Plate

[설계과제]

Zhang: Extremely wide band dipole antenna

Yeoh: Wideband printed bowtie dipole

Yang: Ultra-wideband vee dipole

Jung: Small wideband printed monopole

Mabrook: Wideband inverted-L aircraft antenna