직렬 급전된 두 개의 다이폴 배열 안테나의 대역폭 향상

Abstract

본 논문에서는 이동 통신용 기지국 안테나로 사용할 수 있는 직렬 급전된 두 개의 다이폴 배열(STDA) 안테나의 대역폭 향상에 관해 연구하였다. 제안된 STDA 안테나는 두 개의 서로 다른 길이의 스트립 다이폴 안테나가 코플래너스트립라인 급전선으로 바로 연결되어 있다. 두 다이폴 사이의 간격과 두 번째 다이폴의 길이를 조정함으로써 대역폭을 증가시킬 수 있다. 또한, 급전부를 최소화하기 위해 단락이 종단된 마이크로스트립라인과 슬롯라인으로 구성된 내장 밸런을 사용하였으며, 급전위치를 조정하여 광대역 임피던스 정합을 얻을 수 있었다. 제안된 구조로 현재 운용되는 이동 통신 주파수를 모두 포함하는 1.75-2.7 GHz 대역에서 이득이 5dBi 이상인 안테나를 설계하고 FR4 기판(비유전율 4.4, 두께 0.8 mm)상에 제작하여 특성을 실험하였다. 제작된 안테나는 VSWR<2 기준으로 임피던스 대역폭이 49%(1.7-2.8 GHz)이고 5.5 dBi 이상의 이득을 가지며, 12 dB 이상의 전후방비를 가진다. In this paper, bandwidth improvement of a series-fed two dipole array(STDA) antenna applicable for mobile communication base station antennas is studied. The proposed STDA antenna consists of two strip dipole antennas with different lengths which are connected directly trough a coplanar stripline(CPS). By adjusting the spacing between the two dipoles and the length of the second dipole, the bandwidth of the STDA can be enhanced. In addition, an integrated balun composed of a short-circuited microstrip line and a slot line is utilized to minimize the area required for a feeding part, and a broadband impedance matching is obtained by adjusting the feeding point. Based on the proposed antenna structure, an STDA antenna covering the frequency band ranging from 1.75 GHz to 2.7 GHz, which includes almost all the existing mobile communication frequency bands, with more than 5 dBi gain is designed and fabricated on an FR4 substrate with dielectric constant of 4.4 and thickness of 1.6mm, and experimentally tested. The fabricated antenna shows impedance bandwidth of 49%(1.7-2.8 GHz) for VSWR<2, a gain higher than 5.5 dBi, and a front-back ratio better than 12 dB.