후면 주파수 선택 표면을 이용한 광대역 고이득 평면 사다리꼴 모노폴 안테나 설계

Abstract

본 논문은 급증하는 무선통신, 자율주행자동차, 5G 무선통신 및 광대역 어플리케이션 등과 같이 다양한 방면에서 필요로 하는 광대역, 고이득 안테나 필요성에 따라 후면 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective Surface)을 이용한 광대역 고이득 평면 사다리꼴 모노폴 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 이중 금속층을 사용하여 기존의 주파수 선택 표면과 구조적인 차이점을 갖는다. 또한 기존의 안테나 설계에서 갖는 설계의 복잡함을 해결하기 위해 GA(Genetic Algorithms)과 HFSS(High Frequency Structure Simulator) 시뮬레이션을 사용하여 효율성을 증가시켰다. 이를 통해 3.52 GHz ~ 5.92 GHz의 넓은 대역폭과 전체 대역폭에서 10.5 dBi 이상의 이득을 유지하며, 5.1 GHz에서 11.8 dBi의 최고 이득을 갖는다. 기존 안테나와 비교하였을 경우 1.8 GHz의 36% 임피던스 대역폭이 2.4 GHz의 50% 임피던스 대역폭으로 향상되었으며, 이득의 경우 8.6 dBi 증가하는 것을 확인하였다.