Abstract
In this paper, for both transmission and reception with single antenna system of satellite communication, dual-frequency antennas which operate simultaneously at 12.5 GHz and at 14.25 GHz are designed, constructed and measured. Also by using dual feeding structure, the problems of single-fed dual-frequency antenna such as the separation of transmitting and receiving signals and single polarization, are solved. Microstrip patch as a radiation element of dual-fed dual-frequency antenna has width and length which are the resonance lengths of the corresponding frequencies for transmission and reception, respectively. The effects of the feed line on the other frequency feeding are minimized with the optimal matching scheme for the feed lines. For solving the space problems of dual-fed two-dimensional array antennas, microstrip-line and coaxial probe feedings are used for each frequency and a two-dimensional $2\times2$ array antenna was designed and measured their characteristics. The experimental results show that errors of resonance frequencies are less than 1.44%, the return losses are less than -21 dB and the isolations between two feeding ports are less than -21 dB. The characteristics of radiation patterns of dual frequency microstrip antenna are measured and evaluated. The directivities, sidelobe levels and cross polarizations are also measured and compared with the simulations. The results show some errors due to the misalignment of coaxial probe feeding.
본 논문에서는 위성통신에서 단일 안테나로 송수신하기 위하여 12.5 GHz와 14.25 GHz 대역에서 각각 동작하 는 이중공진 안테나를 껄계 제작하고 특성을 살며보았으며, 이중 급천구조를 이용함으로써 기폰의 단일 급전 방 식 이중공진 안테나의 문제점인 송수신 신호의 분리 및 단일 편파 특성율 보완하였다. 이중급전 안테나의 방사소 자 경우 방사체의 폭과 길이는 각각의 단일 공진 안테나의 길이가 되고, 급전선의 청합의 경우에는 상대 급천선 에 의한 임피던스의 변화를 최소화시켰다. 또한 이를 배열 안테나로 확장시 공간상의 문제를 해결하기 위해서 마 이크로스트립선로와 동축선로를 혼합한 급전방식을 사용하여 이차원 $2\times2$ 배열 안테나를 껄계 제작하고 방사때 턴 및 주파수 특성 동을 측정하여 두 공진 주파수로 각각 사용 가능함올 확인하였다. 측정된 결과를 살펴보면 공진주파수는 셜계치에서 1.44 % 이하의 오차를 보였으며, 반사손실의 경우 -21 dB 이하의 값올 나타냈으며, 두 포트간 격리도는 또한 -21 dB 이하의 값올 나타냈다. 측정된 방사때턴으로부터 계 산된 directivity는 12.23 dBi를 나타냈으며, 사이드로브 레벨은 elevation 명면은 -12 dB 이하, azimuth 명면 은 -15 dB를 이하의 값을 나타냈다. 또한 교차 편파특성의 경우 elevation 명면과 azimuth 평면 모두 -17 dB 이하의 값을나타냈다.
