The Design of Broadband PIFA for Hand-Held Mobile Phones

This paper suggests the PIFA structure modified antenna in which short-circuit plate is located between planar element and ground plane, in order to solve the problem of narrow band of existing internal antenna, PIFA. It is also suggested that internal antenna has the perturbation in the patch to broaden the frequency bandwidth. It is possible that the antenna is installed into the mobile telephone with a low profile condition(h=0.015 λ) to use internally, and acquired desired bandwidth(5.2 %) through double resonance structure, remodeling the PIFA that is already well-known as an internal antenna. This paper investigated how characteristic is affected by the feeding point(Yf, Zf), short strip plate(Zs), short strip width(Ws), perturbation width(w), length(d), short plate height(h), dielectric($\varepsilon$$\_$r/) to be slim type antenna. It is compared with existing PIFA bandwidth, and is suggested pattern as the H.E plane. It is simulated using the Microwave Studio of the CST Inc. based on FIM(Finite Integration Method) method and analyzed antenna characteristic following the variation each parameters. The result proved the practical use of PIFA antenna by comparing the measured and simulated data of the antenna.

이동통신 광대역 PIFA 안테나 설계 및 해석

본 논문에서 제안하는 안테나는 기존 내장형 안테나의 일종인 PIFA의 단점으로 협대역 문제를 해결하기 위하여, 복사 소자와 접지면 사이에 단락판을 위치시키는 변형된 안테나 형태인 PIFA(Planar Inverted-FAntenna) 구조를 제안하였다. 또한 보다 넓은 대역폭을 가지도록 방사 패치에 톱니모양의 perturbation을 주었다. 제안된 방식으로 단말기에 내장형으로 사용하기 위하여 안테나의 높이(h=0.015λ)를 최소한으로 하여 원하는 대역폭(5.2 %)을 얻었다. slim형으로 하기 위해 안테나의 특성을 급전위치(Yf, Zf), 단락 스트립(Short plate)의 위치 (Zs), 폭 (Ws), perturbation폭(w), 길이(d), 단락 스트립 높이(h), 유전율 변화($\varepsilon$$_{r}$)가 안테나에 어떤 변화를 미치는지를 조사하였다. 또한 기존 PIFA 안테나와의 대역을 비교하고, 제안된 패턴을 H, E plane으로 나타내었다. 논문의 객관성을 입증하기 위하여 FIM(Finite Integration Method) 방식에 기반인 MWS(Microwave Studio) 소프트웨어를 이용하여 Simulation 하였으며, 각각의 구조 파라미터 변화에 따른 안테나 특성을 분석하였다. 그리고 실제 제작한 안테나의 실험결과와 비교하여 증명한 결과, 제안된 방식의 PIFA 안테나 실용화가 가능성을 확인하였다..