본 논문에서는 직사각형 마이크로스트립 슬롯 안테나에서 폭이 넓은 슬롯에는 적합하지 않은 기존의 급전 구조대 신 T자형 급전 방식과 십자형 급전 방식으로 안테나를 설계하였다. 여기서 제시한 T자형 급전 방식을 이용하여 슬롯 폭이 20㎜일 때 41%의 대역폭 특성을 얻었고. 십자형 급전 방식으로는 슬롯 폭이 32 ㎜일 때 96%의 대역폭을 얻었다. 또한 기존의 원형 링 슬롯 안테나의 구조를 바꾸어 슬롯의 원주(circumference)가 163 ㎜일 때 1.35 octave의 광대역 특성을 얻었고, 원형 슬롯 안테나와 이에 적합한 급전 방식을 제시하여 슬롯의 원주가 같을 때 3.25 octave의 광대역 특성을 얻었다.
무선 LA기 단말기 내부에 집적하기에 적합한 초소형 인쇄회고 형태의 안테나 개발을 위해 미앤더드 슬롯 안테나를 연구하였으며, 인쇄회로형 안테나의 협대역 특성을 개선하기 위하여 이중 미앤더드 슬롯 안테나론 제안하였다. FDTD 방법으로 수치 해석하였으며, 인계된 안테나의 측정치는 해석 결과와 잘 일치하였다. 측정결과, 단일 미앤더드 슬롯 안테나와 이중 미앤더드 슬롯 안테나의 대역폭(VSWR<2)은 각각 115MHz 와 164 MHz 이며, 단일 미앤더드 슬롯 안테나와 비교한 결과, 제안한 이중 미앤더드 슬롯 안테나의 대역폭이 43% 증가됨을 확인하였다.
마이크로스트립으로 급전되는 슬롯 안테나를 소형화하기 위해 폴디드 슬롯과 T형 마이크로스트립 선로로 구성된 안테나 구조를 제안하였다. 전형적인 마이크로스트립으로 급전된 슬롯 안테나와 성능(안테나 크기, 슬롯 길이, 대역폭 등)을 비교하였으며, T형 마이크로스트립선로를 이용한 급전선로의 임피던스정합 방법에 대하여 설명하였다. 제안된 구조로 유전제기판상에 2.45GHz 대역 WLAN용 안테나를 설계 및 제작하였으며 특성 실험(반사손실, 부사패턴)을 통해 연구의 타당성을 확인하였다.
본 논문에서는 CPW 급전된 두 개의 슬롯이 부착된 이중공진 직사각형 슬롯안테나를 제시하였다. 이 안테나는 약 2.1GHz 및 3.3GHz에서 공진되는 이중 안테나로 각 공진 주파수에서 넓은 대역폭을 갖는다. 이들 각 공진 주파수에서 정합하기 위해 CPW inset 구조를 갖도록 하였다. 직사각형 슬롯안테나의 각 파라미터의 변화를 알아보기 위해 여러 안테나를 제작하고, 각 안테나의 특성을 직접 측정하였다. 그리고 이를 분석하여 안테나 설계방법에 대해 고찰하였다.
본 논문에서는 공진 주파수가 2 GHz 이며 크기가 작고, 광대역 특성을 갖는 Taper 형태의 급전선로를 갖는 마이크로스트립 Bow-tie 슬롯 안테나를 제안하였다. 이 구조에서는 대역폭을 향상시키기 위하여 마이크로스트립 슬롯 안테나 방사 슬롯을 변형된 bow-tie 모양으로 설계하여 기존의 Bow-tie 슬롯 안테나와 다른 구조를 제안하였고 Electromagnetic coupling를 좋게 하기 위하여 급전선로에 Taper를 첨가하여 급전기와 안테나의 정합을 이루어 광대역 특성을 갖도록 하였다.
T-모양의 급전구조를 갖는 마이크로스트립 슬롯 안테나는 정합을 쉽게 이룰 수 있고, 대역 폭이 기존의 슬롯을 가로지르는 급전구조에 비하여 넓었다. 본 논문에서는 역 L-형 마이크로스트립 급전구조를 제안하여 FDTD(Finite Difference Time Domain)법으로 해석하여 안테나를 최적화 설계하였다. 슬롯 폭이 16 mm일 때, 전압 정재파비가 2.0 이하인 조건에서 대역폭은 2.3 GHz를 중심으로 약 48 % 정도의 광대역 특성을 얻었다. 제안된 급전구조는 기존의 슬롯 가로지르는 급전구조의 복사 저항보다 매우 낮았다. 또한 역 L-형 급전구조의 대역폭 특성을 기존의 급전구조의 슬롯릇 안테나들과 비교하였다.
본 논문에서는 구형 도파관의 협벽에 이중 슬롯을 가진 비공진형 슬롯 도파관 안테나를 설계하였다. 설계된 협벽 슬롯 도파관 안테나는 슬롯의 기울임 각도에 의해 복사되는 에너지가 결정되기 때문에, 요구되는 부엽 크기를 만족시키는 복사에너지의 크기 분포가 나오도록 각 슬롯의 기울임 각도를 조정하였다. 기울임 각도의 조정은 기존의 슬롯 도파관 안테나의 설계에서 주로 사용되는 슬롯 컨덕턴스 추출 방법이 아닌, 개개의 슬롯 개구면 필드를 푸리에 변환하여 원전계 복사 패턴을 계산하고, 원전계 복사 패턴으로부터 최대 크기의 분포를 산출하는 방법을 사용하였다. 제안된 방법으로 비공진형 이중 슬롯 도파관 안테나를 설계하고, 실제 제작하여 안테나 성능을 측정, 비교하였다.
본 논문에서는 균일한 슬롯 폭을 갖는 5 GHz 대역 보우타이 형태의 미앤더 슬롯 안테나를 제안한다. 보우타이 슬롯안테나는 광대역 특성을 갖는 반면 크기가 크다는 단점이 있고, 미앤더 슬롯 안테나는 소형이지만 대역폭이 좁다. 그러므로 광대역 특성을 갖는 소형 안테나의 개발을 위하여, 일반적인 형태의 미앤더 슬롯을 보우타이 형태로 변화시켰다. 모의실험결과, 제안된 안테나는 같은 슬롯 폭과 슬롯 길이를 갖는 미앤더 슬롯 안테나보다는 대역폭이 3배정도 넓고, 같은 크기를 갖는 보우타이 슬롯 안테나보다는 공진 주파수가 3.01 GHz낮아짐을 볼 수 있었으며, 측정결과, 제안된 안테나는 소형이지만, 대역폭이 218 MHz(5.142 GHZ - 5.360 GHz)로써 원하는 동작 주파수(5.15 GHz - 5.35 GHz)를 만족한다.
본 논문에서는 접힌 슬롯이 추가된 소형 이중 대역 슬롯 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 제안된 슬롯 안테나는 이중 대역 동작을 위해 직사각형 슬롯에 접힌 슬롯이 추가되었다. 직사각형 슬롯은 내부에 직사각형 급전패치를 두어 동축케이블로 급전한다. 직사각형 슬롯의 위쪽 모서리에 접힌 슬롯이 대칭적으로 추가되면 슬롯의 길이가 증가하여 새로운 공진주파수가 낮은 주파수에서 발생한다. 2.45 GHz WLAN 대역과 5 GHz WLAN 대역을 포함하는 4.50-8.30 GHz 대역에서 동작하는 이중 대역 슬롯 안테나를 FR4 기판 상에 $30mm{\times}30mm$ 크기로 제작하였다. 실험 결과, 입력 반사계수 < -10 dB인 대역이 2.40-2.49 GHz, 4.33-9.85 GHz으로 원하는 이중대역에서 동작하는 것을 확인하였다.
이 논문은 듀얼 반사판을 이용한 광대역 보우타이 슬롯 안테나를 제작 실험 했다. 슬롯 안테나는 넓은 도체판에 약 1/2 길이의 가늘고 긴 슬롯을 뚫게 되면 반파장 다이폴과 마찬가지로 효율이 좋고 강한 전파가 복사된다[1] 이 논문에서는 보통 사각 슬롯 보다 대역폭이 넓은 보우타이 형태의 슬롯으로 제작하였다. 먼저 단일 반사판 슬롯 안테나를 제작 실험 측정하였으며 제작된 단일 반사판 슬롯 안테나에 또 하나의 반사판을 슬롯 안테나와 반사판 사이에 삽입함으로서 대역폭을 확장하였다. 제작 실험 결과 VSWR<2.0 이하인 Low Band 대역폭은 약 $22%(793MHz\sim992MHz)$ 대역폭을 가졌으며 High Band 대역폭은 약 $61%(1626MHz\sim3064MHz)$의 대역폭을 가짐을 실험을 통해 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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