난퉁 대학교 연구팀은 밀리미터파(mmWave) 응용 분야를 위해 통합 필터링 특성을 갖는 광대역 기판 통합 유전체 공진기(SIDR) 안테나를 제안하였다. 본 안테나는 슬롯 결합 이중 T자형 마이크로스트립 급전 구조에 의해 여기되는 이중 모드 SIDR을 특징으로 한다. SIDR은 주변부 공기 비아와 금속 비아 캐비티를 포함하는 적층 기판으로 구성되어 TE111 및 TE131 공진 모드를 동시에 여기할 수 있다.
안테나의 필터링 성능을 더욱 향상시키기 위해 보조 구성 요소로서 한 쌍의 마이크로스트립 전송선로, 소형 패치 및 단락 핀, 그리고 두 개의 중심 공기 비아가 도입되었다. 이러한 구조는 TE131 모드를 교란시켜 복사 영점(radiation nulls)을 생성하고, 대역 외 억제 성능을 크게 향상시킨다.
이중 T자형 공급 네트워크는 서로 다른 길이를 갖는 두 쌍의 개방 스텁을 포함하며, 이로 인해 복사 영점과 반사 영점이 모두 생성된다. 이 구조는 슬롯 공진기의 임피던스 정합을 최적화하면서 상위 차단 대역에서의 억제 성능을 향상시킨다.
제안된 설계 타당성을 검증하기 위해 1×4 안테나 어레이 프로토타입을 제작하고 실험적으로 평가하였다. 24 GHz에서 동작하는 본 안테나는 19.8–27.9 GHz의 34% 임피던스 대역폭, 최대 실현 이득 13.1 dBi, 그리고 약 21 dB의 대역 외 억제 성능을 달성하여 차세대 밀리미터파 통신 시스템에 적합한 우수한 광대역 및 필터링 성능을 보여준다.
키워드: 유전체 공진기 안테나(DRA), 필터링 안테나, 밀리미터파 안테나, 기판 내장형 유전체 공진기(SIDR), 광대역 안테나, 대역 외 억제, 복사 영점, 24 GHz 안테나
본 논문에서는 밀리미터파 응용을 위한 광대역 기판 통합 필터링 유전체 공진기 안테나(SIFDRA)를 제안하고, 그 성능을 실험적으로 검증하였다. 제안된 SIFDRA는 네 개의 반사 영점(reflection zero)을 갖는 광대역 임피던스 대역폭과 세 개의 복사 영점(radiation null)을 통해 달성된 우수한 필터링 특성을 동시에 제공한다. 또한, 정지 대역(stopband) 내에서 높은 수준의 대역 외 억제(out-of-band suppression)를 제공함으로써 주파수 선택성을 크게 향상시킨다.
제안된 설계를 검증하기 위해 1×4 안테나 어레이 프로토타입을 제작하고 측정하였다. 실험 결과는 시뮬레이션 성능과 매우 잘 일치하여, 제안된 안테나 설계의 유효성과 신뢰성을 확인하였다. 더불어, 기판 통합 구조(substrate-integrated architecture)를 채택함으로써 평면형 어레이 구성이 가능해져, 밀리미터파 응용 분야에서 조립 허용오차를 효과적으로 줄이고 제조 정확도를 향상시킬 수 있다. 
EN