초록
본 논문에서는 composit right-left handed (CRLH) 전송 선로에서 발생하는 -1 모드를 이용하여 십자 개구 결합 급전을 갖는 소형 원형 편파 메타 물질 안테나를 제안한다. -1 모드는 일반적인 패치 안테나의 기본 모드인 $TM_{010}$ 모드와 동일한 성질을 가지고 있기 때문에, 원형 편파의 동작원리를 동일하게 적용할 수 있다. 원형 편파는 두 개의 수직인 모드가 $90^{\circ}$의 위상 차이를 가질 때 형성된다. 두 개의 -1 모드를 얻기 위해서 사각형 형태를 갖는 4개의 버섯 구조를 이용하였고, 모드 간에 $90^{\circ}$의 위상차를 인가하기 위해서 십자형 개구의 폭과 길이를 최적화 하였다. 제작된 안테나의 4개로 배열된 버섯 구조의 면적은 $0.34{\lambda}_g{\times}0.34{\lambda}_g$이며, RT/duroid5880 기판에 설계되었다. 제안된 안테나의 중심 주파수는 좌수 원형 편파 안테나의 경우 1.622 GHz 원형 편파의 3 dB 대역폭은 3 MHz로 측정되었다. 우수 원형 편파 안테나의 경우, 중심 주파수는 1.609 GHz로 원형 편파의 3 dB 대역폭은 3 MHz로 측정되었다. 각각 안테나의 효율은 좌수 원형 편파 안테나의 경우 61.1 %, 우수 원형 편파 안테나의 경우 54.5 %로 측정되었다.
In this paper, a compact circularly polarized metamaterial patch antenna using cross aperture-coupled feed is proposed. The CP antenna utilizes the -1 mode that is induced by the composit right-left handed(CRLH) transmission line. Since the -1 mode has the same properties with the $TM_{010}$ mode of the conventional patch antenna, the circular polarization(CP) can be realized. If two orthogonal modes are excited with $90^{\circ}$ phase difference, the CP property can be obtained. In order to obtain two orthogonal modes and $90^{\circ}$ phase difference, 4 mushroom structures having the shape of square are employed. The width and length of the cross aperture are optimized through the design algorithm. The fabricated antenna is based on RT/duroid5880 substrate and the total area of the 4 mushroom is $0.25{\lambda}_0{\times}0.25{\lambda}_0$. The center frequency of the LHCP(Left-Handed Circular Polarization) antenna is measured as 1.622 GHz and circular polarization bandwidth(3 dB) is measured as 3 MHz. The center frequency of the RHCP(Right-Handed Circular Polarization) antenna is measured as 1.609 GHz and circular polarization bandwidth (3 dB) is measured as 3 MHz, respectively. The measured radiation efficiency of LHCP antenna is 61.1 % and the measured radiation efficiency of RHCP antenna is 54.5 %.
