Microstrip antenna has many advantages of low profile, light weight, conformability, and manufacturing skill by photolithographic technique. With these advantages, microstrip antenna has been the important topic of antenna research, especially for array antenna. But microstrip phased array antenna has critical weakness of scan-blindness due to surface wave. To overcome this problem, cavity-backed microstrip structure was proposed, but its analysis and design procedure is not easy with commercial simulators.
We implemented the algorithm for analyzing cavity-backed circular microstrip antenna fed by probe. In order to validate the developed code, we have compared the experimental results and predicted one. There was good agreement with each other. And then, we extended this code for analyzing the array structure and the effect of radome, or superstrate. In each case, verification by experiment was performed.
For cavity-backed microstrip array, rectangular and triangular grid case was compared. We showed that array with triangular grid had better characteristics for phased array of conical beam scanning.
Microstrip antenna would be used with radome because it provides the advantages of protecting antenna from environmental hazard, enhancing the antenna gain and etc. Typically microstrip antenna has gain of 5-6dBi, beamwidth of 70-90˚ which is relatively broad beam pattern. Some of antenna application requires a high gain and narrow beamwidth. Using superstrate, we can get the gain about 25dBi with microstrip antenna. So algorithm for analyzing microstrip antenna with superstrate should be established. We implemented the algorithm and verified it with experimental results.
마이크로스트립 안테나는 얇은 두께와 가벼운 무게, 표면 실장, 그리고 식각 기술에 의한 대량 생산 등의 장점으로 인해 근래 가장 각광받는 연구 주제의 하나가 되어 왔다. 특히 식각 기술 등으로 인해 마이크로스트립 안테나는 배열 안테나로 제작할 경우 강점을 가지게 되는데 반면 위상 배열 안테나로 제작할 경우 표면 전파(surface wave)로 인해 음영각(scan-blindness)이 발생하게 되어 조향각(scan angle)이 제한되게 되는 구조적 문제점을 가지게 된다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 cavity-backed 마이크로스트립 안테나 구조가 제안되어 있으며 이 구조를 사용할 경우 표면 전파를 억제할 수 있을 뿐 아니라 이득 향상 등의 장점을 가지게 된다.
따라서 이 논문에서는 이러한 cavity-backed 마이크로스트립 안테나를 해석하기 위한 모멘트법 수치해석 알고리즘을 설명하고 해석 결과와 측정 결과를 비교함으로써 해석 알고리즘을 검증하였다. 또한 이러한 해석 알고리즘을 바탕으로 cavity-backed 마이크로스트립 배열 안테나 해석 알고리즘을 구현하고 이를 사용하여 배열 안테나를 최적화 하기 위한 구조를 검증하였다.
또한 마이크로스트립 안테나는 레이돔을 사용하여 제작하게 되는 경우가 많으므로 이를 고려할 수 있는 해석 알고리즘이 필요하게 된다. 이는 레이돔을 사용할 경우 환경으로부터 안테나를 보호하고 이득을 향상시킬 수 있는 등의 장점이 있기 때문이다. 따라서 레이돔을 사용한 cavity-backed 마이크로스트립 구조의 해석 알고리즘을 제안하고 이를 측정 결과와 비교함으로써 검증하였다.
