2.4-GHz ZigBee 통신용 원편파 패치 안테나 최적 설계 및 구현

철도차량 하부에 설치된 무선센서 노드와 철도 객실 내부에 설치된 무선센서 노드 간 통신경로는 편파회선이 큰 비가시 경로이다. 이 경우 원편파 안테나가 유리하다. 본 논문에서는 철도 객실 내부 ZigBee 센서 노드용 원편파 패치 안테나를 제시하였다. 제안된 안테나는 사각형 패치, 패치 급전회로, 금속 케이스 등으로 구성된다. 뒷면에 패치가 인쇄된 FR-4 기판을 금속 케이스 뚜껑으로 사용함으로써 FR-4 기판이 레이돔 역할을 하도록 하였다. 패치급전 회로는 방사가 적은 GCPW 형식의 전력분배기와 90° 위상지연 선로로 구성되며 패치기판 아래에 별도의 기판에 구현하였다. 측정 결과 제안한 안테나는 2.45GHz에서 7.5dB의 이득, 3dB의 축비, 2.4-2.5GHz에서 -10dB 이하의 반사계수를 가짐을 확인하였다.