이중 루프의 중첩 빔을 이용한 재구성 빔 조향 안테나

Abstract

본 논문에서는 이중 루프(double loops)를 이용한 새로운 재구성(reconfigurable) 빔 조향 (beam steering) 안테나를 제안하였다. 이중 루프 안테나는 내부 루프(inner loop)에 의한 동상(in-phase)의 빔과 외부 루프(outer loop)에 의한 이상(out-of-phase)의 빔이 중첩된 빔(superposed beam)을 가진다. 또한, 이중 루프 안테나는 내부 루프와 외부 루프를 연결하는 두 개의 가상 스위치(artificial switch)를 사용하여, 가상 스위치 동작(on/off)에 따라 동일한 안테나에서 서로 다른 세 가지 경우(Case 1, Case 2, Case 3)의 빔 방향(beam direction)을 가진다. 안테나의 동작 주파수는 14.5 GHz이며, Case 1에서의 최대 빔 방향은 <TEX>${\phi}_{max}=0^{\circ}$</TEX>, <TEX>${\theta}_{max}=0^{\circ}$</TEX>이고, Case 2와 Case 3에서의 최대 빔 방향은 각각 <TEX>${\phi}_{max}=230^{\circ}$</TEX>, <TEX>${\theta}_{max}=40^{\circ}$</TEX>와 <TEX>${\phi}_{max}=130^{\circ}$</TEX>, <TEX>${\theta}_{max}=40^{\circ}$</TEX>이다. 각 경우의 최대 이득(peak gain)은 6.5 dBi(Case 1), 7.6 dBi(Case 2), 7.8 dBi(Case 3) 값을 가지며, 각각의 반전력 빔 폭(HPBW)은 <TEX>$86{\sim}104^{\circ}$</TEX>이며, 3가지 빔에 의한 전체반전력 빔 폭(HPBW)은 <TEX>$160^{\circ}$</TEX>이다. A novel reconfigurable beam steering antenna using double loops is proposed. The double loop antenna has a superposed beam which is produced by combining the in-phase beam in the inner loop with the out-of-phase beam in the outer loop. Also, the doble loop antenna uses two artificial switches to connect between inner loop and outer loop, and has the beam directions of three separate cases(Case 1, Case 2, Case 3) by changing ON/OFF states of switches. The operation frequency of the antenna is 14.5 GHz, and three maximum beam directions of the antenna are <TEX>${\phi}_{max}=0^{\circ}$</TEX>, <TEX>${\theta}_{max}=0^{\circ}$</TEX>(Case 1), <TEX>${\phi}_{max}=230^{\circ}$</TEX>, <TEX>${\theta}_{max}=40^{\circ}$</TEX>(Case 2) and <TEX>${\phi}_{max}=130^{\circ}$</TEX>, <TEX>${\theta}_{max}=40^{\circ}$</TEX> (Case 3). The peak gains of each case are 6.5 dBi(Case 1), 7.6 dBi(Case 2) and 7.8 dBi(Case 3). The half power beam width(HPBW) of each case is <TEX>$86{\sim}104^{\circ}$</TEX>, and the overall HPBW is <TEX>$160^{\circ}$</TEX>.