접힌 기생 패치를 이용한 확장된 대역폭을 갖는 하이브리드 메타 물질 안테나

Abstract

본 논문에서는 접힌 기생 패치를 이용하여 확장된 대역폭을 갖는 하이브리드형 메타 물질 안테나를 제안한다. 안테나의 대역폭을 확장하기 위해서 버섯 구조 안테나의 영차 공진 모드와 일반적인 패치 안테나의 기본모드인 <TEX>$TM_{010}$</TEX> 모드를 이용하였다. 일반적인 패치 안테나 내부에 사각 형태의 홀을 에칭하고, 외부에 접힌 기생패치를 추가함으로써 안테나의 크기 변화 없이 <TEX>$TM_{010}$</TEX> 모드의 공진 주파수를 영차 공진 모드의 공진 주파수 쪽으로 근접시킬 수 있다. 따라서 제안된 안테나는 영차 공진 모드부터 <TEX>$TM_{010}$</TEX> 모드까지 동작하는 넓은 대역폭을 가지게 된다. 결과적으로 측정된 안테나의 비대역폭은 12 %이고, 동작 주파수 대역에서 75 % 이상의 방사 효율을 갖는 것으로 확인되었다. In this paper, using a folded parasitic patch, a hybrid metamaterial antenna having the enhanced bandwidth is presented. To obtain a broad bandwidth of the antenna, a zeroth-order resonance(ZOR) mode of a mushroom antenna and a <TEX>$TM_{010}$</TEX> mode of a conventional patch antenna are combined. By employing an etched rectangular hole and a folded parasitic patch in the conventional patch antenna, a resonance frequency of the <TEX>$TM_{010}$</TEX> mode can be down-shifted toward that of the ZOR mode without changing the size of the antenna. Therefore, the proposed antenna has broad bandwidth which ranges from the ZOR mode to the <TEX>$TM_{010}$</TEX> mode. As a result, a fractional bandwidth of the proposed antenna is measured as 12 % and a radiation efficiency is above 75 % in whole band.