[논문 리뷰] A Compact Dual Band Dielectric Resonator Antenna For Wireless Applications

Hedi Raggad, Mohamed Latrach외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 06.

Antenna Design and Analysis참고 문헌 4인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 1.71–1.88 GHz(DCS) 및 2.40–2.48 GHz(WLAN) 대역에서 동작하는 TE111 및 TE113 모드를 자극하기 위해 마이크로스트립 배선과 좁은 슬롯 개구부에 의해 편자되는 소형 이중 대역 도자기 공진기 안테나(DRA)를 제안한다. 고유성능을 가진 DRA는 소형화를 가능하게 하며, 우수한 역사 손실, 안정된 복사 패턴 및 시뮬레이션과 측정 결과 사이의 합리적인 일치도를 보인다.

ABSTRACT

This paper presents the design of a dual band rectangular Dielectric Resonator Antenna (DRA) coupled to narrow slot aperture that is fed by microstrip line. The fundamental TE111 mode and higher-order TE113 mode are excited with their resonant frequencies respectively. These frequencies can be controlled by changing the DRA dimensions. A dielectric resonator with high permittivity is used to miniaturize the global structure. The proposed antenna is designed to have dual band operation suitable for both DCS (1710 - 1880 MHz) and WLAN (2400 - 2484 MHz) applications. The return loss, radiation pattern and gain of the proposed antenna are evaluated. Reasonable agreement between simulation and experimental results is obtained.

연구 동기 및 목표

• 현대 무선 통신 시스템에 적합한 소형 이중 대역 도자기 공진기 안테나를 설계하기 위해.
• DCS(1710–1880 MHz) 및 WLAN(2400–2484 MHz) 대역을 커버하는 이중 대역 동작을 달성하기 위해.
• 고유성능 도자기 공진기를 사용하여 안테나 구조를 소형화하기 위해.
• 마이크로스트립 배선 및 개구부 커플링을 통해 우수한 복사 성능과 역사 손실을 확보하기 위해.
• 시뮬레이션과 실험 측정 결과를 통해 설계를 검증하고, 높은 일치도를 확보하기 위해.

제안 방법

• 전체 안테나 크기를 줄이기 위해 고상대유전율을 가진 직육면체 도자기 공진기를 사용한다.
• 안테나는 마이크로스트립 배선에 의해 편자되고 좁은 슬롯 개구부를 통해 기본 모드인 TE111 모드와 고차 모드인 TE113 모드를 자극한다.
• 공진 주파수는 도자기 공진기의 치수 조절을 통해 제어된다.
• 기하학적 조정을 통한 모드 자극 제어를 활용하여 이중 대역 동작을 달성한다.
• 역사 손실, 복사 패턴 및 이득을 평가하기 위해 시뮬레이션과 측정을 사용한다.
• 슬롯 개구부의 사용은 임피던스 매칭 및 원하는 모드의 효율적 자극을 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 소형 이중 대역 DRA를 설계하여 DCS 및 WLAN 대역에서 효율적으로 동작시킬 수 있는가?
• RQ2 고유성능 도자기 공진기는 안테나 크기를 어떻게 줄이는 데 기여하는가?
• RQ3 마이크로스트립 편자 및 슬롯 개구부 커플링의 조합은 모드 자극과 임피던스 매칭에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 역사 손실과 복사 패턴 측면에서 시뮬레이션 결과와 실험 측정 결과 간의 일치 정도는 어느 정도인가?
• RQ5 TE111 및 TE113 모드를 독립적으로 제어하여 안정된 성능을 가진 이중 대역 동작을 달성할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 DRA는 1.71–1.88 GHz(DCS) 및 2.40–2.48 GHz(WLAN)에서 이중 대역 동작을 달성하여 목표 무선 통신 대역을 충족시킨다.
• 고유성능 도자기 공진기의 사용으로 인해 안테나 구조의 소형화가 성공적으로 이루어졌다.
• 양 대역 모두에서 -10 dB 이하의 역사 손실이 달성되어 우수한 임피던스 매칭을 나타낸다.
• 복사 패턴은 양 대역 모두에서 안정적이고 복사면 방향의 특성을 보이며.
• 이득 값은 소형 DRA 설계에 기대어 예상되는 성능과 일치하며, 중간 수준의 정렬도를 보인다.
• 역사 손실, 복사 패턴 및 이득 측면에서 시뮬레이션 결과와 측정 결과 사이에 합리적인 일치가 관찰되었다.