대역폭이 향상된 유전체 적층 SIW H-평면 밀리미터파 혼 안테나

Abstract

본 논문에서는 밀리미터파 영역에서 작동하는 substrate integrated waveguide (SIW) H-plane 혼 안테나의 대역폭 향상에 대하여 연구하였다. SIW는 PCB에 via-hole을 배열하여 도파관을 구성하는 기법으로서, 하나의 기판에 RLC 같은 수동소자 등을 함께 집적 할 수 있는 장점이 있다. 하지만 혼 안테나를 SIW 기법을 이용하여 구현하면 유전체 기판의 얇은 높이로 인해 대역폭이 낮은 문제가 있다. 이런 문제에도 불구하고 부피 감소라는 이점이 있어 얇은 기판의 이용이 요구된다. 본 논문에서는 협대역 문제를 해결하기 위해 안테나의 끝 단에 기생 패치들을 놓는 방법과 유전체를 적층하는 방법을 이용하여, 결과적으로 SIW 혼 안테나의 대역폭을 향상시켰다. 제안된 안테나는 microstrip line(MSL)을 통해 급전되며, MSL-to-SIW 전이(transition)을 거쳐 TE10 모드의 도파관으로 변환된다. 크기는 40.25 × 18 × 2.4mm3이고, 2.2의 실효 유전율을 가진 Rogers duroid 5880를 이용하여 안테나를 구현하였다. 최종적으로 기생패치가 부하(load)로서 부착됨과 동시에 유전체가 적층된 H-plane 혼 안테나로 구성되었다. 적층된 유전체에는 기판과 같은 물질이 사용되었다. S11≤-10dB 기준으로 측정 동작 영역은 25 GHz에서 32 GHz 까지의 대역폭을 얻었다. 30 GHz에서 안테나 이득은 8.7 dB를 가진다.