CPW 급전 소형 광대역 준-야기 안테나 설계

Design of Compact Broadband CPW-fed Quasi-Yagi Antenna

본 연구에서는 코플래너 도파관(Coplanar waveguide; CPW)으로 급전되는 소형 준-야기 안테나(quasi-Yagi antenna; QYA)에 칩 소자를 장하하여 광대역 특성을 갖게 하는 방법에 대해 연구하였다. 제안된 안테나는 3 소자 준-야기 안테나이며, 다이폴과 반사기의 양쪽 끝부분은 구부리고 밸런을 내장하여 소형화된 구조이다. 정합특성을 개선하기 위한 칩 커패시터 값과 장하 위치를 결정하였다. 시뮬레이션을 통해 제안된 안테나를 UHF RFID와 GPS를 포함한 대역에서 동작하도록 FR4 기판에 $90mm{\times}90mm$ 크기로 설계하였다. 정재파비가 2이하인 대역이 850-1,626 MHz(62.7%)인 광대역 특성을 갖고 이득 3dBi 이상, 전후방비 4.6 dB 이상인 양호한 특성을 볼 수 있었다.

In this paper, we studied a design method for obtaining broadband property by loading a chip capacitor on a coplanar waveguide(CPW)-fed compact quasi-Yagi antenna(QYA). The proposed antenna is a three-element QYA with dipole, reflector, and director. To reduce the size, the ends of both dipole and reflector are bent, and balun is incorporated in the antenna. To improve impedance matching, the loading position and capacitance value of chip capacitor were determined. From some simulations, the proposed antenna using an FR4 substrate with a size of 90 mm by 90 mm was designed for the operation in a broadband covering the UHF RFID and GPS systems. The antenna showed a good performance with a broadband of 850-1,626 MHz(62.7%) for a VSWR ${\leq}2$, a gain ${\geq}3dBi$, and a frong-to-back ratio ${\geq}4.6dB$.