Design of CPW-fed Slot Antenna for Harmonic Suppression

Abstract

본 논문에서는 고조파 억제를 위한 코플래너 도파관(CPW; coplanar waveguide)급전 슬롯 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 제안된 슬롯 안테나는 고조파를 억제하기 위해 SIR(stepped impedance resonator)를 사각형 슬롯의 양끝 부분에 대칭적으로 추가하였다. SIR의 길이와 폭의 변화에 따른 입력 반사계수 특성을 분석하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 2.45 GHz 무선랜 대역에서 최적화된 고조파 억제 슬롯 안테나를 FR4 기판 상에 $42mm{\times}30mm$ 크기로 제작하였다. 제안된 고조파 억제 슬롯 안테나의 슬롯의 길이는 SIR의 추가로 인해 기존의 사각형 슬롯 안테나에 비해 33.3% 줄어들었다. 실험 결과, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave ratio) < 2인 대역이 2.39-2.49 GHz으로 2.45 GHz 대역에서 동작하는 것을 확인하였고, 2.45 GHz에서 이득은 2.5 dBi로 측정되었다. In this paper, a design method for a CPW-fed slot antenna for harmonic suppression is studied. The structure of the proposed slot antenna is a rectangular slot antenna appended with stepped impedance resonators (SIRs) at both ends of the slot symmetrically. Optimal design parameters are obtained by analyzing the effects of the length and width of the SIRs on the input reflection coefficient. The optimized harmonic-suppressed slot antenna operating at 2.45 GHz WLAN band is fabricated on an FR4 substrate with a dimension of 42 mm by 30 mm. The slot length of the proposed harmonic-suppressed slot antenna is reduced to 33.3% compared to that of a conventional rectangular slot antenna owing to the appended SIRs. Experiment results show that the antenna has a desired impedance characteristic with a frequency band of 2.39-2.49 GHz for a VSWR < 2, and a measured gain of 2.5 dBi at 2.45 GHz.