KR101298282B1 - 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이 안테나 - Google Patents

사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 meander 기법을 적용하여 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나에 비해 약 25 % 크기를 축소시켰고, 또한 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 동일한 대역폭을 만족하고, 이득의 저감을 최소한 하기 위하여 활성화 영역을 넓히는 방법을 제안하였고, 이는 추가적인 branch line을 적용하여 각 단일소자의 대역폭을 늘림으로써 성능을 향상시킨 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나에 관한 것이다.
본 발명은 소형(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소) 광대역 단일 소자를 이용함으로써 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 주파수 대역폭을 유지하고 활성화 영역을 넓혀 이득(gain)을 향상시키는 기법을 이용하고, 상기 광대역 단일 소자는 일단이 회(回) 형상화되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이 안테나{Gain enhancement and size reduction for LPDA antennas}
본 발명은 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 meander 기법을 적용하여 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나에 비해 약 25 % 크기를 축소시켰고, 또한 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 동일한 주파수 대역폭을 만족하고, 이득의 저감을 최소한 하기 위하여 활성화 영역을 넓히는 방법을 제안하였고, 이는 추가적인 branch line을 적용하여 각 단일소자의 주파수 대역폭을 늘림으로써 성능을 향상시킨 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 대수주기 다이폴 어레이(LPDA) 안테나는 광대역 특성과 높은 지향성으로 인하여 광대역과 지향성을 필요로 하는 방향탐지용 레이더, 방송통신, EMI/EMC test등 많은 application에 사용되고 있다. 엘피디에이(LPDA) 안테나는 Isbell이 제안한 형태로서, 평행도선을 사용하여 정점의 급전점에서 소자의 길이가 대수주기비(τ)에 의하여 길어지는 다이폴들의 직렬급전배열이다.엘피디에이(LPDA) 안테나는 주파수 대역, 대수주기비(scaling factor) τ와 간격정수(spacing constant) σ에 따라 다이폴 소자의 길이, 간격, 급전간격이 결정된다. 엘피디에이(LPDA) 안테나는 1960년 처음으로 Carrel에 의해 해석되었다. Carrel에 의한 해석 방법은 엘피디에이(LPDA) 안테나를 회로망 모델로 등가화 하여 다이폴 소자와 급전선로를 각각 임피던스 행렬과 어드미턴스 행렬을 사용하여 나타냈으며, 다이폴 소자 사이의 상호 임피던스는 기전력법을 사용하였다.
이 후 엘피디에이(LPDA) 안테나의 특성 개선을 위한 안테나 구조나 소자의 모양변화도 연구되면서 구조에 따른 특성과 설계 방법에 관하여 잘 알려져 있다.
도1은 엘피디에이(LPDA) 안테나 구조로서, 대수주기형 다이폴 어레이 안테나 (LPDA : Log-Periodic Dipole Array)의 구조를 나타낸다.
소자 및 간격들의 관계는 설계 파라미터인 대수주기비(scaling constant) τ 와 간격정수(spacing constant) σ 에 의해 결정된다. 대수주기비 τ는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112011097904465-pat00001
여기서,
Figure 112011097904465-pat00002
는 엘피디에이(LPDA) 안테나의 Vertual Apex로부터 k 번째 소자까지의 거리,
Figure 112011097904465-pat00003
는 k 번째 소자의 길이,
Figure 112011097904465-pat00004
는 k 번째 소자의 반경,
Figure 112011097904465-pat00005
는 소자 사이의 간격으로
Figure 112011097904465-pat00006
이다.
k 번째 소자의 공진 주파수
Figure 112011097904465-pat00007
는
Figure 112011097904465-pat00008
인 관계를 가지므로
Figure 112011097904465-pat00009
이다.
이 엘피디에이(LPDA) 안테나에서 복사는 특정한 신호 주파수에서 공진하는 각각의 반파장 다이폴 소자 즉, 활성화 영역(active region)에서 일어난다. 엘피디에이(LPDA) 안테나의 반각(Half apex angle) α와 간격정수(spacing constant) σ는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112011097904465-pat00010
엘피디에이(LPDA) 안테나의 최저동작주파수를
Figure 112011097904465-pat00011
, 최고동작주파수를
Figure 112011097904465-pat00012
라고 할 때 그림 3-4 의 가장 긴 다이폴
Figure 112011097904465-pat00013
과 가장 짧은 다이폴
Figure 112011097904465-pat00014
은 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112011097904465-pat00015
여기서,
Figure 112011097904465-pat00016
과
Figure 112011097904465-pat00017
는 각각
Figure 112011097904465-pat00018
과
Figure 112011097904465-pat00019
에 대응되는 동작파장이며
Figure 112011097904465-pat00020
과
Figure 112011097904465-pat00021
는 다음과 같은 실험적으로 주어진다.
Figure 112011097904465-pat00022
이때, 일반적으로
Figure 112011097904465-pat00023
> 0.5 이고
Figure 112011097904465-pat00024
<0.5 이다.
주어진 주파수대역 내에서 소자의 개수 N은 다음 식으로 구할 수 있다.
Figure 112011097904465-pat00025
또한, 엘피디에이(LPDA) 안테나에서 안테나의 축 길이는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112011097904465-pat00026
이상으로부터 사용주파수대역
Figure 112011097904465-pat00027
,
Figure 112011097904465-pat00028
와 간격정수 σ 및 대수주기비 τ가가 주어지면 안테나의 구조가 결정된다.
엘피디에이(LPDA) 안테나는 양호한 정재파 특성과 높은 이득을 갖기 위해서 대수주기비(τ)와 간격정수(σ)를 큰 값을 선택함에 따라 안테나 소자의 개수와 크기가 커지게 된다. 안테나의 크기가 커짐에 따라 레이더 및 내장되는 application에 제한된 공간으로 인하여 크기를 축소시키기 위한 안테나의 소형화의 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 안테나의 크기를 축소함에 따라 안테나의 전체 면적이 줄어들고, 이에 따라 안테나 성능이 저하되게 되며 기존의 많은 연구들에서도 안테나의 크기를 축소함에 따라 성능이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한 대부분의 엘피디에이(LPDA) 안테나는 Optimum σ의 값으로 설계하지만 엘피디에이(LPDA) 안테나는 저주파에서 많이 사용하는 안테나로 안테나의 크기가 최대 λfmin/2의 크기를 가지고 있어 안테나의 크기가 상당히 크게 되므로, 소형화 추세에 따라 크기를 감소시키기 위하여 많은 연구가 이루어지고 있다.
따라서 활성화 영역을 넓혀 이득저감을 줄이고, 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 비교하여 이득저감이 최소화되는 안테나의 개발이 필요하게 되었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 소형(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소) 광대역 단일 소자를 이용함으로써 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 주파수 대역폭을 유지하고 활성화 영역을 넓혀 이득(gain)을 향상시키는 기법을 이용한 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 τ=0.86, σ=0.16 값으로 설계하였으며, 입력임피던스는 100 Ω으로 설계하였고, 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 비교하여 단일소자의 길이는 30 %, 전체 크기는 25 % 정도 축소시키면서도 동일한 주파수 대역폭을 유지하고, 이득은 8 dBi로 비슷하였으며, 주파수에 따른 방사패턴에 변화의 차이가 없는 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이 안테나를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 전체 크기가 축소된(면적대비 25 % ~ 30 % 축소) 엘피디에이(LPDA) 안테나로서 소형(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소) 광대역 단일소자를 이용하여 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 주파수 대역폭을 유지하고 활성화 영역을 넓혀 이득(gain)을 향상시키는 기법을 이용하고, 상기 소형 광대역 단일소자는 일단이 다각형 형상으로 전류의 흐름이 다중경로를 갖는다.
상기 단일 소자 형상 중 다각형 형상은 "
Figure 112011097904465-pat00029
"또는 "
Figure 112011097904465-pat00030
"로 전류 흐름이 다중경로가 발생할 수 있는 형상이다.
상기 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나는 상기 단일 소자의 사이즈 축소(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소)를 함에 불구하고 더 넓은 대역폭을 갖는 단일 소자로 구성된다.
본 발명에 따르면 같은 크기로 감소한 기존에 연구된 엘피디에이(LPDA) 안테나에 비하여 이득이 향상된 것을 확인할 수 있었고, 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 이득과 비슷한 결과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면 τ=0.86, σ=0.16 값으로 설계하였으며, 입력임피던스는 100 Ω으로 설계하였고, 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 비교하여 단일소자의 길이는 30 %, 전체 크기는 25 % 정도 축소시키면서 동일한 주파수 대역폭을 유지하고도, 이득은 8 dBi로 비슷하다.
도 1은 종래 발명에 따른 엘피디에이(LPDA) 안테나의 구조도를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따라 활성화 영역에 해당하는 전류의 위상이 정점으로부터 긴 다이폴 소자 쪽으로 +90°의 차이를 보는 것을 확인할 수 있는 그래프를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따라 σ의 값이 커질수록 지향성이 올라가는 것을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 동일한 대역폭의 τ=0.86 ,σ=0.16으로 설계된 엘피디에이(LPDA) 안테나와 τ=0.94,σ=0.16으로 설계된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 구조도를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따라 다이폴 소자의 개수를 늘림으로써 나타나는 효과를 보여주는 도면.
도 6은 도 5의 엘피디에이(LPDA) 안테나의 전류 분포도.
도 7은 본 발명에 따라 8개 소자의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 18개 소자의 엘피디에이(LPDA) 안테나의 3D 방사패턴을 보여주는 도면.
도 8은 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 구조를 비교하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 엘피디에이(LPDA) 안테나에 단일소자의 구조.
도 10은 본 발명에 따른 단일소자의 구조 변화를 보여주는 도면.
도 11은 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 다이폴 소자대비 H의 길이를 약 30 % 축소시킨 것을 보여주는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 850 MHz, 950 MHz 와 1200 MHz의 단일소자 전류 분포도.
도 13은 대역폭을 향상시킨 다이폴 소자를 엘피디에이(LPDA) 안테나에 적용시킨 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 반사손실을 보여주는 도면.
도 14는 각 주파수 1200MHz에서의 전류분포도와 전압과 전류 분포의 시뮬레이션 값을 보여주는 도면.
도15는 본 발명에 따라 활성화 영역이 넓어지고 이로 인해 지향성이 향상됨을 보여주는 도면.
도 16은 본 발명이 기존의 연구방법에 비해 높은 지향성을 갖는다는 것을 확인할 수 있는 도면.
도17은 본 발명의 일실시예에 따른 엘피디에이(LPDA) 안테나의 실물 사진.
도18은 본 발명의 일실시예에 따른 엘피디에이(LPDA) 안테나의 구조.
도19는 본 발명의 일실시예에 따른 엘피디에이(LPDA) 안테나에 단일 소자의 자세한 구조.
도20은 본 발명의 일실시예에 따른 정합회로의 반사손실; (a) 시뮬레이션된 정합회로의 반사손실 (b) 측정된 정합회로의 반사손실
도21은 본 발명의 일실시예에 따른 동축케이블의 삽입손실
도22는 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션된 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 반사손실 비교
도23은 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 반사손실 비교
도24는 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션된 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 이득 비교
도25는 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 이득 비교
도26은 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 E-plane 방사패턴 (@ 1600MHz)
도27은 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 제안한 엘피디에이(LPDA) 안테나의 E-plane 방사패턴 (@ 1600MHz)
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면을 참고하여 자세히 설명한다.
본 발명은 전체 크기가 축소된(면적대비 25 % ~ 30 % 축소) 엘피디에이(LPDA) 안테나로서 소형(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소) 광대역 단일소자를 이용하여 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 주파수 대역폭을 유지하고 활성화 영역을 넓혀 이득(gain)을 향상시키는 기법을 이용하고, 상기 소형 광대역 단일소자는 일단이 다각형 형상으로 전류의 흐름이 다중경로를 갖는다.
예를 들어, 본 발명은 소형(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소) 광대역 단일 소자를 이용함으로써 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 주파수 대역폭을 유지하고 활성화 영역을 넓혀 이득(gain)을 향상시키는 기법을 이용하고, 상기 광대역 단일 소자는 일단이 구(口) 형상화되어 구성된다.
본 발명에 따른 엘피디에이(LPDA) 안테나의 방사 메커니즘은 각 주파수에 해당하는 길이의 다이폴 소자와 전후에 있는 길이가 비슷한 다이폴 소자들의 방사이고, 그 영역을 활성화 영역이라 부른다.
즉 본 발명은 소형(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소) 광대역 단일소자를 이용함으로써 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 주파수 대역폭을 유지하고 활성화 영역을 넓혀 이득(gain)을 향상시키는 기법을 이용하고, 상기 소형 광대역 단일소자는 일단이 회(回) 형상화되어 구성된다.
구체적으로 살펴보면, 상기 단일 소자 형상 중 다각형 형상은 "
Figure 112011097904465-pat00031
"또는 "
Figure 112011097904465-pat00032
"로 전류 흐름이 다중경로가 발생할 수 있는 형상이다.
또한 상기 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나는 상기 단일 소자의 사이즈 축소(다이폴 소자 길이대비 30 % 축소)를 함에 불구하고 더 넓은 대역폭을 갖는 단일 소자로 구성된다.
예를 들어 살펴보면, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 활성화 영역에 해당하는 전류의 위상이 정점으로부터 긴 다이폴 소자 쪽으로 +90°의 차이를 보는 것을 확인할 수 있다.
또한 활성화 영역에서 전압이 급격이 감쇠되고 전류의 크기가 커지는 것을 볼 수 있는 데, 이는 활성화 영역에서의 방사를 의미한다.
상기 활성화 영역의 형태를 보면 마치 +90°의 위상차를 갖는 N개 소자의 다이폴 Linear array 라고 볼 수 있다. 하지만 Linear array의 경우 소자 사이의 간격이 중요한 요소가 되게 되는데, 엘피디에이(LPDA) 안테나의 경우 간격정수 σ에 의해 간격이 정해지게 된다.
그리하여 도 3의 그래프에서 보듯이 σ의 값이 커질수록 지향성이 올라가는 것을 볼 수 있다. 하지만 optimum σ의 지점 위로는 지향성은 다시 떨어지게 되고, 그 이유는 간격이 커짐에 의해 위상에 의한 방사장의 상쇄를 일으키기 때문이다.
도 4는 동일한 대역폭의 τ=0.86 ,σ=0.16으로 설계된 엘피디에이(LPDA) 안테나와 τ=0.94,σ=0.16으로 설계된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 구조도이다.
도 4(b) 의 엘피디에이(LPDA) 안테나는 도 4(a) 와 같이 동일한 대역폭을 만족하기 위하여 (a)의 경우 8개의 다이폴 소자를 가지고 있고, (b)의 경우 18개의 다이폴 소자를 가지고 있다.
도 5 에서 다이폴 소자의 개수가 늘어남에 따라 매칭이 더 좋은 것을 볼 수 있다. 이는 다이폴 소자의 개수를 늘림으로써 각 다이폴 소자가 포함하는 영역이 더 많이 합쳐졌기 때문이다.
도 6은 도 5에서 엘피디에이(LPDA) 안테나의 전류 분포도로서 τ의 값에 따른 활성화 영역의 차이를 보여주는 도면이다.
따라서 활성화 영역을 늘리는 위해서는 도 4(b) 와 같이 τ값을 상대적으로 큰 값으로 설정하여 다이폴의 크기를 서서히 줄어들게 하여야한다.
도 6에서 보듯이 다이폴 소자의 전류 분포 영역이 도 6(a) 보다 (b)가 더 넓은 것을 볼 수 있다. 그리하여 도 7의 지향성을 보게 되면 활성화 영역이 더 넓은 (b)의 지향성이 더 세다. 하지만 활성화 영역을 넓힘으로 지향성의 향상은 가져 왔으나, 그에 따른 안테나의 크기가 많이 커지게 된다. 도 4에서의 안테나의 경우 약 2.3배에 해당하는 크기의 차이를 보이고 있다.
도 11의 모든 다이폴 소자는 113mm의 높이를 가지고 있으며 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 다이폴 소자대비 H의 길이를 약 30 % 축소시킨 것이다.
Case 1에서 Case 4로 갈수록 주파수가 낮아지고 대역폭이 넓어지는 것을 확인할 수 있다.
Case 1에서 Case 2로 추가적인 구조체를 삽입함으로써 단일 공진을 이중 공진으로 만들어 대역폭을 넓혔고, 또한 낮은 주파수에 공진을 시킬 수 있었다.
Case 2에서 Case 3로 또 다른 추가적인 구조체를 삽입하여 3중 공진을 만들어 대역폭을 넓혔고, 주파수를 낮출 수 있었다. 마지막으로 공진 주파수를 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 맞추기 위하여 기역자 구조를 삽입하였다.
도 11에서의 반사손실에서는 다이폴 소자들이 근접하여 있어서 3중 공진의 지점이 보이지 않으나, 고차공진 확인 시 3중 공진을 확인할 수 있다.
도 12은 850 MHz, 950 MHz 와 1200 MHz의 전류 분포도이다. 앞서 말한 것과 같이 다이폴 소자들이 근접하여 있어서 3중 공진에 대한 전류 분포가 잘 보이지 않으나, 이 또한 고차공진 지점에서 확인 할 수 있다.
도 13는 대역폭을 향상시킨 소형 광대역 단일소자를 엘피디에이(LPDA) 안테나에 적용시킨 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 반사손실을 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이 안테나는 다이폴 소자의 길이 H를 30 % 축소시킴에 불구하고 Meander 기법을 적용하여 전기적 길이를 만족시켜 대역폭을 동일하게 하였다.
여기서 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나는 넓은 대역폭을 가지는 다이폴 소자로 인하여 활성화 영역이 넓어지며, 전류 분포도를 통하여 이를 확인할 수 있다.
도 14은 주파수 1200MHz에서의 전류분포도와 전압과 전류 분포의 시뮬레이션 값을 보여주고 있다.
상기 도면에서 보듯이 넓은 대역폭을 가지는 다이폴 소자로 인하여 전압과 전류가 흐르는 영역이 더 넓어진 것을 확인할 수 있다. 이는 활성화 영역이 넓어진 것이며 이로 인해 지향성이 향상됨을 도 15에서 보여주고 있다.
또한 도 16에서 보듯이 기존의 연구방법에 비해 높은 지향성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
최적화된 안테나 제안
본 발명의 일실시예에 따라 엘피디에이(LPDA) 안테나의 크기를 축소함에 따르는 이득저감을 줄이는 기법을 제시하고, 기본원리와 설계방법에 대해서 설명 하기 위해 아래와 같은 최적화된 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나를 제안한다.
또한 본 발명은 엘피디에이(LPDA) 안테나의 각 단일 다이폴 소자의 대역폭을 넓힘으로써 활성화 영역을 넓혀 이득저감을 최소한 하는 기법을 제안한다.
도17 내지 도27에서 보는 바와 같이, EM 시뮬레이션을 통하여 τ=0.86, σ=0.16의 값으로 설계한 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나와 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 각 소자의 전류의 크기와 전압의 크기를 비교함으로써 활성화 영역을 확인하였고, 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 활성화 영역이 더 넓은 것을 확인할 수 있었다.
그에 따라 본 발명은 같은 크기로 감소한 기존에 연구된 엘피디에이(LPDA) 안테나에 비하여 이득이 향상된 것을 확인할 수 있었고, 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 이득과 비슷한 결과를 얻을 수 있었다.
실제 제작한 제안된 안테나는 100 Ω으로 설계하였기 때문에 임피던스 정합회로를 구현하였고, 다이폴 소자로 인한 광대역 발룬(Balun)의 설계가 필요하여 100 Ω 동축 케이블을 이용하였다.
정합회로와 동축케이블에서 오는 손실을 고려하였을 때 시뮬레이션 결과와 유사한 추이를 보이고, 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나를 동시에 측정함으로써 실험적인 오차를 줄일 수 있었다. 측정결과 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나와 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 반사손실과 이득이 서로 비슷한 것을 확인하였다.
즉 본 발명은 엘피디에이(LPDA) 안테나의 사이즈를 축소함에 불구하고 성능을 유지시킴으로써, 크기가 제한된 많은 application에 적용될 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 앞에서 설명한 방법을 사용하여 엘피디에이(LPDA) 안테나를 제작하고 측정하였다.
도 17은 제안된 안테나의 실제 제작된 단면 실물 사진을 보여주고, 도 18은 제안된 안테나의 전체 구조도를 나타내었다. 또한 도 19는 엘피디에이(LPDA) 안테나에 첫 번째 다이폴 소자의 자세한 구조와 크기에 대해서 제시하였다. 첫 번째 다이폴 소자의 이후 소자의 경우 τ 값에 의하여 줄어들게 되겠다.
제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 경우 특성임피던스를 100Ω으로 설계하였다. 그리하여 광대역을 포함하기 위한 10단 Binomial 정합회로를 설계하였다. 도 20에서는 시뮬레이션의 정합회로(a)와 실제 제작된 정합회로(b)의 반사 손실 결과이다. 또한 안테나에 급전하기 위하여 동축선로가 필요하게 되는데, 이는 안테나의 발룬으로 역할을 하게 된다. 도 21는 동축선로의 손실을 나타내는 도면이다. 도 22 등은 정합회로에 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나를 연결하였을 때의 시뮬레이션 반사손실 결과를 나타내었다.
도23은 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 반사손실 비교한 것이고, 도24는 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션된 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 이득 비교한 것이고, 도25는 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 기존의 엘피디에이(LPDA) 안테나와 제안된 엘피디에이(LPDA) 안테나의 이득 비교한 것이고, 도26은 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 기존 엘피디에이(LPDA) 안테나의 E-plane 방사패턴 (@ 1600MHz)이고, 도27은 본 발명의 일실시예에 따른 측정된 제안한 엘피디에이(LPDA) 안테나의 E-plane 방사패턴 (@ 1600MHz)이다.

Claims (3)

  1. 제1 방향으로 연장되는 전송 선로(transmission line); 및
    상기 전송 선로와 교차하는 제2 방향으로 상기 전송 선로로부터 연장되는 복수의 다이폴 소자;를 포함하고,
    상기 복수의 다이폴 소자 중 적어도 하나의 다이폴 소자는
    상기 다이폴 소자의 끝단으로부터 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부분;
    상기 다이폴 소자의 끝단과 상기 전송 선로와의 교차 부분의 사이에서 상기 제1 방향으로 연장되는 제2 부분; 및
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 끝단을 서로 연결하는 제3 부분;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 다이폴 소자 중 적어도 하나의 다이폴 소자는
    상기 다이폴 소자의 끝단으로부터 상기 제1 부분과 반대 방향으로 연장되는 제4 부분; 및
    상기 제4 부분의 끝단으로부터 상기 전송 선로가 위치하는 방향으로 연장되는 제5 부분;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 다이폴 소자 중 적어도 하나의 다이폴 소자에서, 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분은 복수 개인 것을 특징으로 하는 사이즈 축소와 이득이 향상된 엘피디에이(LPDA) 안테나.
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