초소형 드론 탑재용 GPS 대역 마이크로스트립 안테나의 소형화
Miniaturization of GPS Microstrip Antenna for Small Drone
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초록
본 논문에서는 초소형 드론에 탑재가 가능하도록 소형화한 GPS 대역( 대역 중심 주파수: 1.575 GHz) 안테나를 제안하였다. 소형화는 λ/4 마이크로스트립 안테나를 기저로 섭동법을적용시키고, 패치 가장자리의 전류 길이를 길게 하는 개념으로 실현시켰다. 제안된 안테나는10 mm × 9 mm × 10 mm(0.05 λ × 0.05 λ × 0.05 λ) 크기의 스티로폼( ε r=1.06, 두께=10 mm) 표면에 장착 가능한 인쇄형으로 제작하였다. 임피던스 매칭을 위해 급전 선로의 두께 및 길이, 단락 스터브 간의 간격을 조절하였으며, 그 결과, 제작된 안테나는 중심주파수 1.575 GHz에서 은 -38.6 dB를 얻었으며, 방사 패턴 측정 결과, 0° 방향에서 xz-plane의 성분 이득 1.87 dBi, yz-plane의 Eθ 성분 이득 –1.7 dBi의 특성을 얻었다. 결과적으로, λ/2 마이크로스트립 패치안테나와 비교하여 98.8 %의 체적 축소율을 확보함으로써, 초소형 드론에 탑재가 가능한 GPS 안테나로써 활용이 가능함을 제시하였다.
Abstract
In this study, a miniaturized GPS band( : 1.575 GHz) antenna that can be mounted on a small drone is proposed. The miniaturization was designed by applying the perturbation method based on the λ/4 microstrip antenna and lengthening the current path at the edge of the patch. The miniaturized antenna was fabricatred such that it could be attached to the surface of styrofoam( ε r=1.06, t=10 mm) having a size of 10 mm × 9 mm × 10 mm (0.05 λ × 0.05 λ × 0.05 λ). The thickness and length of the feeding line and the spacing between short stubs were adjusted for impedance matching. was found to be –18.8 dB at the center frequency of the fabricated antenna, 1.575 GHz. The radiation pattern measurement results show that the maximum gain of is 1.87 dBi in 0 directions in the xz-plane, and that Eθ is an omnidirectional characteristic with an average gain of –1.7 dBi in the yz-plane. It was found that the antenna can be used as an ultra-small microstrip antenna, which can be mounted on a small dron for GPS, and is capable of preserving a reduction ratio of 98.8% as compared to a λ/2 microstrip patch antenna.
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