The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
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The Design and Fabrication of the Triple-Band Planar Monopole Antenna for Coupled U Patch Line and Rectangular Patch

U자형 패치 라인과 사각 패치를 결합한 삼중 대역 평면형 모노폴 안테나 설계 및 제작

  • Lee, Sung-Hun (School of Information and Communication Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Lee, Seung-Woo (School of Information and Communication Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Kim, Nam (School of Information and Communication Engineering, Chungbuk National University)
  • 이성훈 (충북대학교 정보통신공학부) ;
  • 이승우 (충북대학교 정보통신공학부) ;
  • 김남 (충북대학교 정보통신공학부)
  • Published : 2011.08.31
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Abstract

In this paper, the planar monopole antenna for multi-band service is proposed. The proposed antenna, which is a rectangular patch antenna with a U-shaped slit based on a monopole antenna for wide bandwidth characteristic, is designed and analyzed. The antenna size has been miniaturized by using the U-shaped slit. The frequency characteristics are modified and optimized by varying specific parameters. To obtain desired frequency bands, the U-shaped slit and patch lines have been applied. Whole antenna dimensions including the ground plane are $35{\times}50{\times}1\;mm^3$, and the antenna part size is $35{\times}27\;mm^2$. It is fabricated on the FR-4 substrate(${\epsilon}_r=4.4$) using a microstrip line of $50{\Omega}$ for impedance matching. For the measured results, the impedance bandwidth below a VSWR of 2 is 790~916 MHz, 1.74~2.14 GHz, and 2.36~3.13 GHz. The fabricated antenna is satisfied with the aimed impedance bandwidth in GSM/DCS/US-PCS/UMTS/Bluetooth/S-DMB applications.

본 논문에서는 다중 대역 서비스를 위한 평면형 모노폴 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 광대역 특성을 얻기 위해 모노폴 안테나를 기반으로 한 사각 패치 안테나에 U자형 슬릿을 부설하였으며, 안테나의 크기를 소형화시켰다. 다양한 설계 파라미터들을 이용하여 주파수 특성을 최적화하였으며, 해당 주파수 대역을 만족시키기 위하여 변형된 U자형의 슬릿과 U자형의 패치 라인을 사용하였다. 또한, 휴대폰 안테나의 실장 환경을 고려한 $35{\times}50{\times}1\;mm^3$ 크기의 기판에서 안테나 부분의 크기는 $35{\times}27\;mm^2$이고, 비유전율 4.4인 FR-4 기판 위에 설계되어졌으며, 급전은 임피던스 $50{\Omega}$의 마이크로스트립 선로를 사용하였다. 측정 결과, 반사 손실 -10 dB를 기준으로 대역폭은 790~916 MHz, 1.74~2.14 GHz와 2.36~3.13 GHz로 측정되었다. 따라서 제작된 안테나는 GSM/DCS/US-PCS/UMTS/Bluetooth/S-DMB 등의 대역을 만족시키며, 휴대 통신 기기의 내장형 안테나에 응용하기 적합하게 구현되었다.

Keywords

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