Design of a Internal Loop Antenna for Multi-band Mobile Handset Applications

In this paper, the quad-band antenna for mobile handsets is proposed and developed. The operating frequency bands include GSM(880 MHz${\~}$960 MHz), GPS(1,575 MHz$\pm$10 MHz), DCS(1,710 MHz${\~}$l,880MHz), and PCS(1,850 MHz${\~}$l,990 MHz). The proposed antenna consists of a feed line, a shorting post, and a radiating element of the feed loop. The multi-band operation is achieved by using the fundamental and higher resonant modes of the radiating element. Based on analysis of the current distribution on the radiator, the resonant frequency of each mode can be adjusted by adding the different sizes of slots on the radiator. The radiator of the feed loop is designed to be symmetrical so that the energy is symmetrically distributed on the radiator, which results in omni-directional radiation pattern. The ground plane under the radiator is removed in order to improve the bandwidth. The measured impedance bandwidths are $10.1\%$ in GSM band(VSWR<2.5), $26.8\%$ in GPS band, and DCS/US-PCS bands(VSWR<2.5), respectively. The maximum gains on the H-plane of the fabricated antenna are measured about -0.37 dBi${\~}$2.55 dBi for all operating frequency bands.

다중 대역 이동 통신 단말기용 내장형 루프 안테나 설계

본 논문에서는 4중 대역 이동 통신 단말기에서 사용할 수 있는 내장형 안테나를 설계, 제작하였다. 안테나의 동작 주파수 대역은 GSM(880 MHz${\~}$960 MHz), GPS(1,575 MHz$\pm$10 MHz), DCS(1,710 MHz${\~}$l,880 MHz) 그리고 US-PCS(1,850 MHz${\~}$l,990 MHz) 등을 포함한다. 제안된 안테나는 하나의 급전과 단락 그리고 접혀진 루프 형태의 방사체로 구성되어 있으며 루프형 방사체에 형성되는 기본 모드와 고차 모드들을 이용하여 다중 대역 특성을 만들었다. 안테나에서는 모드별 공진 주파수 조절을 위해 방사체의 특정 부분에 전류 분포 분석을 바탕으로 각기 다른 크기의 슬롯을 삽입하였고, 전방향성 방사 패턴 특성을 위해 방사체의 구조를 좌우 대칭형의 접혀진 루프 형태로 설계하여 방사체에 대칭적인 에너지 분포를 가지게 하였다. 제안된 안테나는 대역폭 향상을 위해 안테나의 아랫부분의 접지면을 제거하였으며 제작된 안테나의 측정된 임피던스 대역폭은 GSM 대역에서 정재파비 2.5 : 1 기준으로 $10.1\%$이고, GPS 대역 및 DCS/US-PCS 대역에서 정재파비 2.5 : 1 기준으로 $26.8\%$이다. 안테나의 수평면 방사 패턴 최대 이득은 전 대역에서 -0.37 dBi${\~}$2.55 dBi로 측정되었다.