마이크로스트립 패치 안테나 배열 (Microstrip Patch Antenna Array)
한 줄 정의: 얇은 금속 패치를 유전체 기판 위에 여러 개 배열하여 방사 특성을 개선한 평면형 안테나 구조입니다.
쉽게 풀면
마이크로스트립 패치 안테나는 얇은 금속 조각 하나로도 전파를 쏠 수 있는 작고 납작한 안테나입니다. 이런 패치 하나만으로는 신호가 약하고 방향성이 떨어지기 때문에, 여러 개를 격자 모양으로 나란히 배열해서 여러 스피커를 동시에 울리듯 신호를 합쳐 더 멀리, 더 정확한 방향으로 보냅니다. 이렇게 여러 개를 배열한 것을 패치 안테나 배열이라고 부릅니다.
왜 중요한가
레이더, 위성통신, 5G 기지국 등에서 높은 이득과 원하는 방향으로 빔을 형성해야 하는데, 패치 안테나 배열은 얇고 저렴하게 제작하면서도 이런 요구를 만족시킬 수 있어 널리 연구됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"8×8 마이크로스트립 패치 안테나 배열을 설계하여 28GHz 대역에서 높은 이득을 확보하였다."
5G 밀리미터파 대역 안테나 배열 설계 사례입니다.
"각 패치에 위상 지연을 적용하여 배열의 주빔 방향을 전기적으로 조향할 수 있도록 구성하였다."
패치 안테나 배열이 빔 조향 기능과 결합된 예입니다.
조금 더 깊게 보면
배열 요소의 간격, 급전 방식(직렬 급전, 병렬 급전), 개별 요소의 위상과 진폭 가중치에 따라 방사 패턴, 부엽 레벨, 빔 폭이 결정됩니다. 배열 이론에서는 요소 패턴과 배열 인자(array factor)의 곱으로 전체 방사 패턴을 계산합니다.
주의할 점
배열 요소 수가 늘어날수록 급전 네트워크의 손실과 복잡도가 커지므로, 이득 향상과 설계 복잡도 사이의 균형을 고려해야 합니다.