Design of ISM-band Folded Dipole Active Integrated Antenna

ISM 대역용 접힌 다이폴 능동 집적 안테나의 설계

This paper examines the design, implementation characteristics of a folded dipole active integrated antenna. Our goal was to minimize the physical size of RF circuit and its insertion loss, and to make the high frequency tuning easier by directly integrating the ISM(Industrial Scientific & Medical) band power amplifier and antenna. Non-linear model has been used for highly accurate simulation of the power amplifier. The maximum power level was found by using the Load pull method before an impedance matching was achieved. It is found that the total power-added efficiency(PAE) including the driving amplifier was 31.5% and that the transmit power was 13.7 dBm. We also found that the proposed scheme with the smaller antenna as compared with the existing dipole antenna has 23.7 dB total gain including the antenna gain. The suppression of the second harmonic signal to the fundamental signal with respect to the fundamental signal was found to be more than 30 dBc.

본 논문에서는 ISM 대역의 전력 증폭기와 안테나를 직접 결합함으로써 회로 크기와 삽입손실을 최소화하고 고조파 동조를 용이하게 하기 위하여 접힌 다이폴 능동 집적 안테나(Folded Dipole Active Integrated Antenna)를 설계하고 그 성능을 실험, 분석하였다. 전력 증폭기의 시뮬레이션 정확성을 높이기 위하여 비선형 모델을 사용하였으며, Load pull 방식을 적용하여 최대 전력점을 구한 후 임피던스를 정합하였다. 실험 결과 구동증폭기를 포할한 전체 전력첨가효율(PAE)은 31.5%로 계산되었고, 송신 전력은 13.7dBm의 출력을 확인할 수 있었다. 그리고 2.44 GHz 대역용으로 제안한 안테나는 기존 다이폴 안테나보다 크기가 작으며, 안테나 이득을 포함한 전체 이득은 23.7 dB를 얻을 수 있었고, 기본파 대비 제 2 고조파 억압은 30dBc 이상의 양호한 특성을 나타내었다.