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

  • 제29권3호
  • /
  • Pages.159-166
  • /
  • 2018
  • /
  • 1226-3133(pISSN)
  • /
  • 2288-226X(eISSN)
한국전자파학회 (The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

VHF 및 UHF 대역 소형 안테나 매칭성능 개선을 위한 비 포스터 정합회로 설계

Non-Foster Matching Circuit Design to Improve VHF- and UHF-Band Small Antenna Impedance Matching

  • 고종규 (서울과학기술대학교 전기정보공학과) ;
  • 정재영 (서울과학기술대학교 전기정보공학과)
  • Go, Jong-Gyu (Department of Electrical and Information Engineering, Seoul National University of Science and Technology) ;
  • Chung, Jae-Young (Department of Electrical and Information Engineering, Seoul National University of Science and Technology)
  • 투고 : 2017.11.30
  • 심사 : 2018.02.12
  • 발행 : 2018.03.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문에서는 VHF 및 UHF 대역의 소형 안테나의 임피던스 정합특성을 개선하기 위한 비 포스터 정합회로를 설계했다. 제안된 비 포스터 회로는 다양한 통신대역에서 사용할 수 있도록 50~1,000 MHz의 넓은 주파수 대역에서 음의 캐패시턴스로 동작하도록 설계되었다. 조건부 안정성을 가지는 비 포스터 회로의 안정성을 확보하기 위해 Linvill의 개방회로 안정조건을 만족하도록 했으며, FR-4 기판을 사용해 제작되었다. 제작된 비 포스터 회로는 성능검증을 위해 소형 안테나와 결합하여 FM, DMB, GSM 대역에서 반사손실과 수신 전력 측정을 통해 성능을 검증했다. 측정된 반사손실은 -6~-30 dB의 개선을 보였으며, 측정된 수신 전력은 0.5~5.2 dBm의 개선을 보였다.

Herein, a non-Foster matching circuit is designed to improve the impedance matching characteristics of small antennas in the VHF and UHF bands. The proposed non-Foster circuit is designed to operate with negative capacitance in a wide frequency band from 50 MHz to 1,000 MHz for use in various communication bands. To ensure the stability of the non-Foster circuit with conditional stability, the open-circuit stability condition of Linvill was satisfied, and the circuit was fabricated using the FR-4 substrate. The fabricated non-Foster circuit was combined with a small antenna to verify its performance by measuring the return loss and received power in the FM, DMB, and GSM bands. The measured return loss was improved from -6 dB to -30 dB, and the measured received power was improved from 0.5 dBm to 5.2 dBm.

키워드

참고문헌

  1. J. Church, J. C. S. Chieh, L. Xu, J. D. Rockway, and D. Arceo, "UHF electrically small box cage loop antenna with an embedded non-foster load," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 13, pp. 1329-1332, 2014. https://doi.org/10.1109/LAWP.2014.2337112
  2. R. M. Foster, "A reactance theorem," The Bell System Technical Journal, vol. 3, no. 2, pp. 259-267, Apr. 1924. https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1924.tb01358.x
  3. R. C. Hansen, R. E. Collin, Small Antenna Handbook, 1st ed. Hoboken, NJ, John Wiley & Sons, 2011.
  4. M. C. Tang, T. Shi, and R. W. Ziolkowski, "Electrically small broadside radiation Huygens source antenna augmented with internal non-foster elements to in crease its bandwidth," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 712-715, 2017.
  5. 양혜민, 김강욱, "네거티브 임피던스 변환기에 기반을 둔 저항성 V 다이폴 안테나의 논 포스터 임피던스 매칭," 한국전자파학회논문지, 26(7), pp. 597-605, 2015년 7월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2015.26.7.597
  6. 박홍우, 강승택, 김홍준, "Non-foster 회로를 이용한 FM 안테나의 신호 대 잡음비 개선," 대한전기학회논문지, 65(2), pp. 329-334, 2016년 12월.
  7. S. G. Ha, J. H. Cho, and K. Y. Jung, "Design of miniaturized microstrip patch antennas using non-foster circuit for compact controlled reception pattern antenna array," Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 17, no. 2, pp. 108-110, Dec. 2017.
  8. J. Long, "Non-foster circuit loaded periodic structures for broadband fast and slowwave propagatin," Ph.D. Thesis, University of California, San Diego, 2015.
  9. J. G. Linvill, "Transistor negative impedance converters," in Proceedings of the IRE, Jun. 1953, vol. 41, no. 6, pp. 725-729. https://doi.org/10.1109/JRPROC.1953.274251
  10. B. Razavi, R. Behzad, RF Microelectronics, New Jersey, Prentice Hall, 1998, vol. 2.
  11. K. S. Song, "Non-foster impedance matching and loading networks for electrically small antenna," Ph.D. dissertation, The Ohio State University, 2011.
  12. M. M. Jacob, "Non-foster circuit for high performance antennas: Advantages and practical limitation," Ph.D. dissertation, University of California, San Diego, 2016.
  13. 박홍종, 이상호, 박성환, 권영우, "비 포스터 정합을 위한 부성 임피던스 변환기 집적회로," 한국전자파학회논문지, 26(3), pp. 283-291, 2015년 3월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2015.26.3.283