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남주 종
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1 工學碩士學位論文 광대역육각형평판모노폴안테나 A Wideband Hexagonal Plate Monopole Antenna 忠北大學校大學院電波工學科電波通信工學專攻李相吉 2006 年 2 月

2 工學碩士學位論文 광대역육각형평판모노폴안테나 A Wideband Hexagonal Plate Monopole Antenna 指導敎授安炳哲電波工學科電波通信工學專攻李相吉 이論文을工學碩士學位論文으로提出함 年 2 月

3 本論文을李相吉의工學碩士學位論文으로認定함. 審査委員長審査委員審査委員 안재형印 김경석印 안병철印忠北大學校大學院 2006 年 2 月

4 차 례 Abstract ⅱ List of tables ⅳ List of figures ⅴ Ⅰ. 서론 1 Ⅱ. 디스크 - 타입평면모노폴안테나 모노폴안테나의기본특성 유한접지판효과 4 Ⅲ. 모노폴안테나의설계 평면모노폴안테나의종류및특성 테이퍼된평면육각형모노폴안테나설계 13 Ⅳ. 안테나의제작및측정 안테나의제작 안테나의측정 33 Ⅴ. 결론 38 참고문헌 39 - i -

5 A Wideband Hexagonal Plate Monopole Antenna Lee, Sang-Kil Department of Radio Engineering Graduate School, Chungbuk National University Cheongju, Korea Supervised by Professor Ahn, Bierng-Chearl Summary In this thesis, we present the design of a hexagonal plate monopole antenna based on parametric studies. The dependence of the antenna performance on various geometric parameters is investigated using a commercial electromagnetic software, from which an optimum design of a hexagonal plate monopole antenna is derived. Guidelines for determining initial parameter values are given. Major design parameters of the hexagonal plate monopole that sensitively affect the antenna performance are identified. The diameter of the circular ground plane is minimized to 1/5 wavelength at the lowest operating frequency. The antenna impedance matching is controlled by adjusting the gap between the plate and the ground plane, the plate base width, and the base bevel angle. The antenna proposed in this paper shows a reflection coefficient less than -10 db and a dbi gain over 3-20 GHz frequencies. - ii -

6 List of Tables 표 3.1 평면모노폴안테나수치 11 표 3.2 접지판크기에따른안테나의특성변화 15 표 3.3 테이퍼각도에따른안테나의특성변화 18 표 3.4 Gap에따른안테나의특성변화 20 표 3.5 패치길이에따른안테나의특성변화 21 표 3.6 패치너비에따른안테나의특성변화 23 표 3.7 패치급전부너비에따른안테나의특성변화 24 표 3.8 안테나의최적수치 26 - iii -

7 List of Figures 그림 2.1 접지판원형모델 5 그림 2.2 접지판크기에따른방사패턴변화 6 그림 2.3 원형접지면중심의 λ/4성분의입력임피던스 7 그림 2.4 원형접지면중심의 λ/4성분의입력리액턴스 7 그림 2.5 원형접지면중심의 λ/4성분의수평방향성이득 8 그림 2.6 원형접지면중심의얇은 λ/4성분의최대지향성 9 그림 2.7 원형접지면중심의얇은 λ/4성분의주빔방향각 9 그림 3.1 원형패치평면모노폴안테나 11 그림 3.2 사각형패치평면모노폴안테나 12 그림 3.3 역삼각형패치평면모노폴안테나 12 그림 3.4 테이퍼된평면사각형모노폴안테나 13 그림 3.5 테이퍼된평면사각형모노폴안테나설계변수 14 그림 3.6 접지판의크기에따른반사계수의변화 (10-70mm) 16 그림 3.7 접지판의크기에따른반사계수의변화 (8.5-10mm) 16 그림 3.8 접지판반경에따른방사패턴의변화 (E-plane, 3GHz) 17 그림 3.9 접지판반경에따른방사패턴의변화 (H-plane, 3GHz) 17 그림 3.10 테이퍼각도에따른반사계수의변화 19 그림 3.11 Gap에따른안테나의반사계수 20 - iv -

8 그림 3.12 패치길이에따른안테나의반사계수 22 그림 3.13 패치너비에따른안테나의반사계수 23 그림 3.14 패치급전부너비에따른안테나의반사계수 25 그림 3.15 반사계수 26 그림 3.16 Smith Chart 27 그림 D 방사패턴 (E-plane) 28 그림 D 방사패턴 (H-plane) 29 그림 D 방사패턴 31 그림 4.1 제작된안테나의모습 32 그림 4.2 안테나의수치 33 그림 4.3 반사계수측정결과 34 그림 4.4 Gain 측정결과 35 그림 4.5 제작된안테나의반사계수시뮬레이션및측정결과 37 - v -

9 - 1 -

10 - 2 -

11 Z in,mono = V in,mono I in,dipole = 1 2 V in,dipole I in,dipole = 1 2 Z in,dipole in,dipole in Z in,mono = 1 2 Z in,dipole = 1 2 [73 + j42.5] = 36.5+j

12 R r,mono = P mono = 1 2 I A,mono P dipole = 1 2 I A,mono R r,dipole = 36.5 R r,mono =73 D mono = 4π 1 2 Ω A,dipole = 2D dipole D dipole =1.64 λ D mono = 4π Ω A,mono = 4π 1 2 Ω A,dipole = 2D dipole = = 3.28 = 5.16dB k = 2π λ = wavenumber(m 1 ) - 4 -

13 h = λ/4 2b 2a 2πa/λ θ - 5 -

14 2πa/λ =0 2πa/λ =3 2πa/λ =4 2πa/λ =5 2πa/λ = 42 2πa/λ =8 Ω Ω Ω Ω Ω Ω - 6 -

15 ka ka - 7 -

16 ka 2πa/λ 2 θ 2πa/λ ka - 8 -

17 ka ka - 9 -

18 - 10 -

20 - 12 -

21 - 13 -

22 - 14 -

23 λ λ λ α

24 - 16 -

25 - 17 -

26 (α ) (α ) (α ) α

27 - 19 -

28 (α )

29 α

30 - 22 -

31 α

32 α

33 - 25 -

34 Ω α

35 중간주파수 : 3.1 GHz 시작주파수 : 0 GHz 끝주파수 : 20 GHz

36 - 28 -

37 - 29 -

38 - 30 -

39 - 31 -

40 - 32 -

41 25mm 25mm 6mm 35 1mm 9mm 9mm 4mm 20mm SMA Connector

42 - 34 -

43 - 35 -

44 - 36 -

45 - 37 -

46 α

47 - 39 -

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(2002).hwp - Conical-Cylindrical Compound Monopole Antenna 2006 2 - Conical Cylindrical Compound Monopole Antenna. 2006 2 . 2006 2 Abstract List of tables List of figures. 1. 4 2.1 4 2.2 5 2.3 End cap 20 2.4 21.