본 논문은 LOS(Line of Sight) 및 NLOS(Non Line of Sight)등 실제 MIMO(Multi Input Multi Output) 환경에 서의 수신 안테나의 간격에 따른 전파 채널 특성에 관하여 기술 하였다. $2\times2$ MIMO 채널 측정 시스템을 구축하여 2.3GHz Wibro 대역에서 측정을 하였다. 수신안테나의 간격에 따른 특성을 분석하기 위해 반파장 표준 다이폴 안테나의 간격을 0.25, 0.5, 0.75 1.0 파장 간격 이격시켜 MIMO 안테나 수신 성능을 측정 하였으며, 측정 위치는 LOS 2곳 NLOS 4곳에 대하여 행하였다. 측정 곁과 직접파를 수신 하는 LOS 환경에서는 공간 상관계수가 NLOS 환경에 비해 높은 값을 나타내었다. MIMO 시스템에서는 0.9 이상의 높은 공간 상관계수는 성능의 열화를 가져 올 수 있으므로 이를 극복하기 위한 안테나 및 시스템의 설계가 이루어져야 한다.
본 논문에서는 지속적인 고출력 전자기파 근접 노출 환경에서 인체 두부에서의 온도 변화를 살펴보았다. 근접 전자기파 발생 장치로 반파장 다이폴 안테나를 사용하고, 안테나의 위치는 귀 옆과 눈 앞 두 종류의 환경을 설정하였다. 이때, 안테나의 주파수는 두 종류의 단일 주파수 835 MHz와 1,800 MHz를 고려하였다. 전자기파 노출에 의한 인체의 전자파 흡수율(Specific Absorption Rate: SAR) 값은 시간 영역 유한 차분법(Finite-Difference Time-Domain: FDTD)으로 계산하였고, 인체에서의 온도 변화는 생체 열 방정식(Bio-Heat Equation: BHE)를 이용해 계산하였다. 또한, 연속적인 고출력 노출 환경에서 인체의 온도 변화를 보다 정확히 예측하기 위해서 온도조절 기능(thermoregulation)을 고려하였다. 온도 조절 기능을 고려하지 않을 경우에는 최대 온도 상승은 안테나 출력에 비례하는 것을 확인하였다. 반면에, 온도 조절 기능을 고려하면, 피부의 온도가 $5^{\circ}C$ 이상 증가한 구간에서는 안테나 출력에 비례하는 특성이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 수치 해석 방법으로, 인체조직에 손상을 일으키는 온도 상승(뇌: $3.5^{\circ}C$, 피부: $10^{\circ}C$)을 야기할 수 있는 전자기파 노출 환경을 예측하기 위해서는 온도 조절 기능을 포함한 해석을 수행해야 한다.
본 논문에서는 광대역에서 동작하는 대역폭 조절 패치를 갖는 CPW 급전 사각 슬롯 안테나를 제시하였다. 안테나 설계 방법으로서 구조적 변수인 사각 슬롯의 가로폭 및 세로폭을 이용하여 반파장 다이폴 안테나 특성을 보이는 낮은 공진 주파수와 높은 공진 주파수 영역을 설정하였고, 대역폭 조절 패치를 이용한 $50{\Omega}$ 임피던스 정합 조절 과정을 통하여 $20GHz\~33GHz$ 영역에서 동작하는 $50\%$ VSWR=2 임피던스 대역폭을 지닌 안테나 구조를 제시하였다. 안테나 사각 슬롯의 가로폭을 4.6mm로, 세로폭을 3.5mm로, 비율이 $70\%$정도인 안테나 구조에서 중간 주파수 26GHz, 대역폭 $20GHz\~33GHz$의 측정 결과를 나타냈다. 이 결과는 의료용 안테나가 대역폭 조절 패치를 이용할 때 단순한 사각 슬롯 안테나의 구조로 구현됨을 보여 주었다
본 논문에서는 UHF 대역에서 동작하는 광대역에서 일정한 준 등방성 특성을 가지는 U-형태의 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안한 태그 안테나는 복사부에 해당하는 U-형태의 반파장 다이폴 안테나 본체에 상용 태그 칩과의 공액 정합이 용이하도록 사각형태의 급전부를 연결하였다. 또한, 본체 하단 중앙에 직사각형 슬릿을 삽입하여 동작 대역폭 안에서 태그 안테나가 일정한 준 등방성 특성을 가지도록 하였다. 태그 안테나는 VSWR<2를 기준으로 슬릿이 없을 경우 $860.5{\sim}954.5\;MHz$의 대역폭과 슬릿이 있을 경우 $864.5{\sim}954\;MHz$의 대역폭을 가졌다. VSWR<5.8을 기준으로 슬릿이 없을 경우와 슬릿이 있을 경우 각각 $835.5{\sim}979.5\;MHz$의 대역폭과 $837{\sim}981.5\;MHz$의 대역폭을 얻었다. 정합 주파수 대역 안에서 슬릿이 없는 태그 안테나의 치대 이득편차와 최소 이득편차는 각각 3.86 dB와 3.33 dB로 약 0.53 dB 차이를 가졌고, 슬릿이 있을 경우에는 최대 이득편차와 최소 이득편차가 각각 3.60 dB와 3.54 dB로 약 0.06 dB 차이의 매우 일정한 이득편차 특성을 가졌다.
본 논문에서는 UHF 대역에서 동작하는 기생소자를 가지는 U-형태의 광대역 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안한 태그 안테나는 복사부에 해당하는 U-형태의 반파장 다이폴 안테나 상단 중앙에 역방향으로 U-형태의 기생소자를 삽입하였고, 본체 하단 중앙에 사각 형태의 급전 구조를 삽입하여 상용 태그 칩과 안테나의 공액 정합을 용이하게 하였다. 제안된 태그 안테나는 VSWR<2를 기준으로 한 $882{\sim}927\;MHz$의 대역폭 안에서 3.16 dB 이하의 이득편차 특성을 가졌고, VSWR<5.8을 기준으로 한 대역폭은 $857{\sim}958.5\;MHz$로 전세계 UHF 대역폭을 모두 수용하였으며, 대역폭 내에서 5.07 dB 이하의 이득편차 특성을 가졌다. 또한 최소 이득편차 특성이 대역폭 중심 주파수에 나오도록 하여 주파수에 따른 이득편차 특성 변화를 최소화하였다.
본 논문에서는 RFID 시스템의 안정적인 구동을 위하여 등방성 복사 특성을 가지는 U-형태의 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 태그 안테나는 복사부에 해당하는 U-형태의 반파장 다이폴 본체와 사각 형태의 급전부가 결합된 구조이다. 태그 칩과의 공액 정합이 용이하게 하기 위해 급전부 하단 중앙에 상용 태그 칩을 부착하여 U-형태의 본체에 연결하였다. 또한, U-형태의 태그 안테나의 본체 하단 중앙을 직사각형 슬릿을 만들어 이득 편차 특성을 개선하였다. 두 구조의 태그 안테나는 VSWR<2를 기준으로 국내에 할당된 UHF 주파수 대역인 $908.5{\sim}914$ MHz를 수용하였으며, VSWR<2 대역폭 안에서 슬릿이 없는 경우 1.63 dB 이하의 이득 편차 특성을, 슬릿이 있는 경우에는 0.74 dB 이하의 이득 편차 특성을 가졌다. 또한, VSWR<5.8 대역폭 안에서 슬릿이 없는 경우 3.8 dB 이하의 이득 편차 특성을, 슬릿이 있는 경우에는 1.2 dB 이하의 이득 편차 특성을 가졌다.
텔레비젼 수신용 안테나로써 가장 널리 사용되고있는 Yagi안테나는 구조가 간단하고 지향성 이득등이 좋으나 방사주파수에 대한 반파장길이의 소자를 사용하므로 칫수가 커지고 주파수대역이 좁다. 따라서 설치 취급등에 불편을 느낄 경우가 많다. 한편 최근 일반적으로 아무곳에서나 용이하계 설치할 수 있을만큼 소형이면서 화질이 좋은 수상이 가능한 수신안테나에 대한 요망이 커지고 있는데 본 연구에서는 그 파장에 비해서 소형인 폴디드·다이폴 안테나 소자 2개를 좁은 간격으로 배열하고 이들을 이상결합하므로써 VHF텔레비젼전파의 고채널 주파수대에서 비교적 양한 단일지향성을 얻고 있다. 본 안테나에 능동소자를 이용한 저잡음광대역증폭기를 삽입한다면 다소자 Yagi안테나에 비나될 전후방비를 갖는위에 그의 이득도 크게 증가되어 일반수상안테나로 뿐만 아니라 고우스트 방지용실내안테나로서 상당한 기여틀 할것으로 생각된다. The Yagi antenna, which is most widely used for television receiving, has simple form and good directiyity as well as high gain, but it must be made with linear elements of half wave length. Therefore, the dimension of multi-element Yagi antenna becomes bulky and so a(ten it is inconvenient to install and handle, because of its big size. Moreover the frequency band width of the Yagi antenna is usually not broad enough to cover the total frequency range of VHF TV channels in our country. Recently, the aemand for an antenna which is not only small enough to install it easily anywhere but also assures good quality of pictures is generally increasing. In this study 2 elements o( folded dipole, which is small compared to its electrical ways length, are fixed parallel to each other with a narrow distance and the emfs induced in them are made to get together with some phase difference. This new phased array antenna has shown a relatively good unidirectivity through over the high channel VHF television frequency hand as well as the good PIB ratio which is comparable to that of multielements Yagi antenna. As a result this new antenna will be used as a VHF high channel TV receiving antenna and it may become better antighost antenna when used inside the room than other room antennas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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