Miniaturization of Aperture-Coupled RHCP Patch Antenna

개구면 결합 원형분극 패치 안테나의 소형화

In this paper, the miniaturization of aperture-coupled RHCP patch antenna for the GPS system is treated. Circularly polarization characteristics is implemented by truncating diagonal corners of the square patch. Antenna size is reduced by inserting four uniform slits at the patch edges, which was equivalently lengthened the surface current by meandering it, This antenna uses aperture-coupled feeding structure with crossed-slot shape in order to give easy miniaturization of RHCP patch antenna. Simulated and measured results show that $42.7\%$ lower antenna size is obtained, and also $56\%$ lower -10dB bandwidth and $38.5\%$ lower 3dB AR bandwidth are obtained. when the proposed design scheme is applied to a commercial GPS antenna structure, $42.9\%$ lower patch size and $56\%$ lower 3dB AR bandwidth compared to commercial antenna at the same frequency are obtained.

본 논문에서는 GPS(Global Positioning System)용 개구면 결합 소형 RHCP(Right-Handed Circular Polaization) 패치 안테나를 설계하였다. GPS 안테나의 원형분극 특성은 정사각형 패치면의 한 대각선 방향의 양 모서리에 섭동을 부여하여 구현하였고, GPS 안테나의 소형화는 패치면의 네 변의 중심에 일정한 길이의 슬릿을 삽입하여 등가적으로 표면전류의 경로를 증가하는 것으로 구현하였다. 안테나의 급전구조는 단일 급전구조로서 원형분극 안테나의 소형화가 용이하고 상대적으로 넓은 대역폭 특성을 갖는 접지도체에 십자형 개구면을 갖는 개구면 결합구조를 적용하였다. 해석 및 측정 결과, 소형 RHCP 안테나는 소형화 기법을 적용하기 이전에 비해 패치면적을 약 $42.7\%$ 줄였고, 대신-10dB 대역폭과 3dB 축비대역폭은 각각 $56\%,\;38.5\%$ 감소하였다. 또한 제한 구조를 상용 GPS 세라믹 안테나에 적용한 결과, 3dB 축비대역폭이 $56\%$ 줄었지만 패치면적을 $42.9\%$ 줄일 수 있음을 확인하였다.