Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
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A Dual-Band Asymmetrical Metamaterial Antenna for Orthogonal Radiation Patterns

수직한 방사패턴을 형성하는 이중대역 비대칭 배열 메타물질 안테나

  • Pyo, Seong-Min (Dept. of Computer and Radio Communications Engineering, Korea Univ.) ;
  • Han, Sang-Min (Dept. of Information and Communication Engineering, Soonchunhyang Univ.) ;
  • Lee, Dong-Hyo (Dept. of Computer and Radio Communications Engineering, Korea Univ.) ;
  • Kim, Young-Sik (Dept. of Computer and Radio Communications Engineering, Korea Univ.)
  • 표성민 (고려대학교 컴퓨터전파통신공학과) ;
  • 한상민 (순천향대학교 정보통신공학과) ;
  • 이동효 (고려대학교 컴퓨터전파통신공학과) ;
  • 김영식 (고려대학교 컴퓨터전파통신공학과)
  • Published : 2009.09.30
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Abstract

A new metamaterial antenna with dual resonant modes is presented using an asymmetrical periodic arrangement for orthogonal radiation patterns. The proposed antenna produces two orthogonal modes by the asymmetrical periodic unit-cell arrangement. The orthogonal resonant mode provides perpendicular radiation patterns without changing the antenna polarization at each resonant mode. The fabricated antenna shows good agreements with the theoretical analysis of the electric-field. The experimental results shows the orthogonal radiation patterns along x- and y-axises, and gains are 3.34 and 3.86 dBi at each radiating resonant mode, respectively. Additionally, slotted ground structures are embedded on the back side of the antenna in order to reduce the size and enhance the radiation efficiency of 12 % and 27 %, respectively.

본 논문에서는 메타물질 특성을 가지는 단위 구조의 비대칭 배열을 이용하여 서로 수직한 방사패턴을 형성하는 이중대역 메타물질 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 메타물질 단위 구조를 비대칭 주기배열로 인하여 2개의 수직한 공진 모드를 발생시킨다. 2개의 수직한 공진 모드는 안테나의 선형 편파 특성을 변화시키지 않고, 오직 방사패턴만 수직하게 형성하는 특징을 가지고 있다. 본 논문에서는 안테나 표면에서는 전계분포의 분석을 통하여 수직한 공진 모드를 분석하였으며, 측정 실험을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 제안된 안테나는 각각의 공진주파수에서 y축과 x축 방향으로 서로 수직한 방사패턴을 가지고 있으며, 각각 3.34 dBi 와 3.86 dBi 의 안테나 이득을 나타내었다. 또한 안테나의 크기 감소와 방사효율 증가를 위하여 동일한 안테나의 접지면에 슬롯을 적용하여, 크기 감소와 12 % 와 27 % 의 방사효율 증가 효과를 실험적으로 검증하였다.

Keywords

References

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