A Study on the Design and Fabrication of a Dual-Ground and Broad-band Internal Antenna for 4^th-Generation Mobile Communications

4세대 이동통신용 이중접지 내장형 광대역 안테나의 설계와 제작에 관한 연구

In this paper, the dual-ground, high-gain and broad-band internal antenna has been designed and fabricated for 4th-generation mobile communication applications. The optimized antenna was fabricated using photolithography method. The antenna consist of the patches, antenna and system ground, and a probe. The patch and ground plane were separated by air. In order to prevent the demage due to radiator swaying, the foams(${\varepsilon}_r{\fallingdotseq}1.03$) were used to fix the patches and ground. The conductor for the radiators was 0.05 [mm] thick. The measured input return loss showed less than -10 [dB] at the broadband from 3499 to 4743 [MHz]. It's measured bandwidth was 1244 [MHz]. The radiation patterns measured at 3400, 3600, 3800, 4000 and 4200 [MHz] showed Omni-directional characteristics. The gain in the E-plane and H-plane was 4.7 ~ 6.1 and 2.1 ~ 4.3 [dBi], respectively.

본 논문에서는 4세대 이동통신용 이중접지 내장형 고이득, 광대역 안테나를 설계 및 제작하였다. 최적으로 설계된 안테나는 공기층에 의해 분리되어진 방사패치와 접지면의 유동에 의한 안테나의 파손을 막기 위해서 foam(${\varepsilon}_r{\fallingdotseq}1.03$)으로 고정하였으며, 방사패치는 0.05 [mm] 두께의 도체를 사용하였고, Ground는 FR4 기판을 사용하였다. 최적 설계된 안테나는 그 제작 방법이 간단하여 인쇄회로 기판은 사진 식각법으로 동 테이프는 수작업으로 제작하였다. 제작된 안테나의 입력 반사손실 -10 [dB]이하 (VSWR $$\leq_-$$ 2)를 기준으로 3499 ~ 4743 [MHz]까지 1244[MHz]라는 광대역 특성을 나타내었다. 3400, 3600, 3800, 4000, 4200[MHz]에 대하여 방사패턴을 측정한 결과 무지향성의 특성을 얻을 수 있었으며, E-plane에서 4.7 ~ 6.1 [dBi], H-plane 에서 2.1 ~ 4.3 [dBi]라는 높은 이득 결과를 얻을 수 있었다.