Design of a Compact Broadband Stacked Microstrip Patch Antenna

광대역 적층 마이크로스트립 패치 안테나의 소형화 설계

In this paper, we studied a method for miniaturizing a broadband stacked patch antenna structure which is widely used for bandwidth improvement. Main patch is a rectangular microstrip patch antenna fed by a 50-ohm microstrip line, and a parasitic patch is laid above the main patch. The size of the main patch is designed to be resonated near the center frequency of the desired frequency band. Then parasitic patch longer than main patch is placed above the main patch. The distance between two patches might be adjusted so as to achieve impedance matching using a shunt open stub. The shunt matching stub is inserted underneath the parasitic patch and so it does not require additional space, which enables the proposed antenna structure to be advantageous in miniaturizing antenna. The effects of the various parameters on the antenna performance are examined, and we introduced the design procedure for the proposed antenna to operate in the frequency range of 2.3-2.7 GHz.

본 논문에서는 마이크로스트립 안테나의 대역폭을 넓히기 위해 많이 사용되는 적층형 구조를 소형화하는 방법을 연구하였다. 50옴 마이크로스트립 선로로 급전되는 직사각형 마이크로스트립 패치 안테나가 주 패치이고 기생패치는 주 패치 위에 적절한 거리를 두고 놓여 있다. 주 패치의 크기는 공진주파수가 목표로 하는 주파수 대역의 중심주파수에 근접하도록 설계한 후 주 패치에 비해 큰 사이즈의 기생패치를 주 패치 위에 놓는다. 두 패치간 거리를 조절하면서 입력 임피던스가 적절한 범위의 값이 되면 주 패치 급전선로에 병렬 개방 스터브를 달아서 정합시킨다. 병렬 스터브는 기생패치와 접지면 사이로 이루어지는 영역 내부에 삽입되므로 정합회로를 위한 별도의 공간이 필요하지 않아서 소형화에 유리한 구조이다. 여러 가지 파라미터들이 안테나 특성에 미치는 영향을 분석하고 제안된 구조의 안테나를 2.3-2.7 GHz 대역에 적합하도록 설계하는 과정을 소개하였다.