PIN 다이오드를 이용한 다중 편파 재구성 마이크로스트립 안테나

Abstract

본 논문에서는 S-밴드에서 하나의 급전 회로로 4개의 편파(수직 편파, 수평 편파, 좌선회 편파, 우선회 편파)를 선택적으로 사용할 수 있는 다중 편파 재구성 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 십자 슬롯과 원형 슬롯을 포함하는 정사각형 형태의 마이크로스트립 패치와 4개의 PIN 다이오드로 구성되어 있으며, 커플링을 통한 급전 방식을 이용한다. 각각의 PIN 다이오드에는 직류 전압을 인가하기 위한 바이어스 단이 있으며, 직류 전압의 인가에 따른 다이오드 ON / OFF 동작으로 편파를 재구성할 수 있다. 제작된 안테나는 수직 편파(3.17～3.21 GHz), 수평 편파(3.16～3.20 GHz), 좌선회 편파(3.08～3.19 GHz), 우선회 편파(3.10～3.20 GHz)에서 VSWR 2:1을 만족하며, 선형 편파에서는 20 dB 이상의 교차 편파 및 5 dBi 이상의 이득 특성을 갖고, 원형 편파에서는 50 MHz 이상의 3 dB 축비 특성을 나타낸다.

In this paper, a multi polarization reconfigurable microstrip antenna that can be used selectively for four polarizations(vertical polarization, horizontal polarization, right hand circular polarization, left hand circular polarization) at the S-band is presented. The proposed antenna consists of four PIN diodes and a microstrip patch with a cross slot and a circular slot and is fed by utiliting electromagnetic coupling between the microstrip patch and the feed line. The proposed antenna has a DC bias network to supply DC voltage to each PIN diode and the polarization can be determined by controlling the ON /OFF states of four PIN diodes. The fabricated antenna has a VSWR below 2 in the vertical polarization(3.17~3.21 GHz), the horizontal polarization(3.16~3.20 GHz), the left hand circular polarization (3.08~3.19 GHz), and the right hand circular polarization(3.10~3.2 GHz) frequency bands. The designed antenna has the cross polarization level higher than 20 dB, a gain over 5 dBi for the linear polarization states, and 3 dB axial ratio bandwidth wider than 50 MHz in the circular polarization states.