마이크로스트립 안테나가 가지는 가장 큰 단점인 협대역 특성을 개선하기 위해 그 동안 수많은 연 구와 방법들이 제안되었는데 특히 원형편파 안테나는 임피던스 대역폭 외에 축비 대역폭까지도 고려 되어야 하므로 더욱 심화된 협대역의 특성을 가지게 되어 설계에 많은 어려움이 있었다. 일반적으로 원형편파 마이크로스트립 안테나를 설계하는 방법 중 급전 구조면에서는 크게 단일 급전 방식과 하이 브리드 형태의 급전방식이 있다. 단일 급전 방식의 원형편파 안테나는 구조가 간단하고y 제작이 간편 하며, 안테나의 물리적 크기를 줄일 수 있어 배열시 장점이 있으나 구조의 특성상 협대역의 축비 대역 폭을 가지며I 하이브리드 급전 원형편파 안테나는 구조가 복잡하고, 제작이 어려우며, 안테나의 물리적 크기가 커진다는 단점이 있으나 광대역의 축비 대역폭을 가진다. 따라서 원형편파 안테나의 설계시 축 비 대역폭과 안테나의 물리적 크기 간의 trade-off를 고려하여야한다. 최근에는 이를 고려한 단일 급전 을 이용하면서도 개선된 축비특성올 얻을 수 있도록 십자개구 개구를 통해 두 개의 직교 모드를 방사 패치에 급전하는 구조가 제안되기도 하였다. 하지만 이는 일반적인 단일 급전 방식보다 개선된 축비 대역폭을 얻을 수 있었으나 중심주파수에서 2.5%에 불과하였다. 본 논문에서는 단일 급전 십자개구 결합 방식이 가지는 협대역의 축비 대역폭을 개선하기 위해 단 일 급전으로 하이브리드 급전의 효과를 가져올 수 있는 직렬 급전 십자개구 결합 마이크로스트립 안 테나를 제안하였으며, 기존에 발표된 단일 급전 십자개구 결합 안테나와의 축비 대역폭, 이득, 방사패 턴, 그리고 임피던스 대역폭 둥과 비교하여 개선된 특성을 제시하고 제안된 안테나의 타당성을 보였 다. 실제로 2.4GHz의 주파수에서 제안한 직렬 급전 십자개구 결합 단일 마이크로스트립 안테나의 측 정결과 기존에 연구된 안테나보다 약 2배정도 증가된 4.6%의 축비 대역폭, 10%의 임피던스 대역폭 (VSWR<1.5), 그리고 8.2dBi의 최대이득 특성을 확인할 수 있었으며, 이를 바탕으로 시권셜 로테이션 기법올 사용한 $2\times2$ 배열 안테나는 17.5%의 축비 대역폭, 20.8%의 임피던스 대역폭(VSWR<1.5), 그리 고 12.5dBi의 최대이득을 얻을 수 있었다. 이에 해당하는 제안된 단일 안태나와 $2\times2$ 배열 안테나의 구조, 측정된 축비 대역폭 및 이득특성, 그리고 입력 반사손실을 그림 I, 2, 3에 각각 나타내었다.
본 논문에서는 항공기 탑재에 적합한 초광대역 회전 방향 탐지 안테나를 설계 및 제작하였다. 제안된 안테나는 초광대역 주파수 범위(UHF - Ka 대역)를 수용하기 위해 저대역(UHF - L 대역)과 고대역(S - Ka 대역) 안테나로 분리하여 설계하였다. 고대역 안테나는 LPDA(Log Periodic Dipole Array) 안테나 급전 옵셋 파라볼릭 안테나를 적용하였다. 저대역 안테나의 경우, 전체 안테나 크기 증가 없이 적용하기 위해, LPDA 안테나 2소자를 고대역 안테나의 반사판 앞에 배열하였다. 제작된 안테나의 저대역과 고대역 안테나 이득은 각각 평균 8.76 dBi, 24.55 dBi로 측정되었다. 안테나의 크기는 직경 437 mm, 높이 358 mm로 제작되었다. 따라서 설계된 안테나는 항공기 탑재에 적합한 크기와 고이득 및 좁은 빔폭 특성을 가져 회전 방향 탐지 안테나로 적합함을 확인하였다.
최근에 인지무선시스템에서 부사용자의 성능을 향상시키기 위해서 다중 안테나 기술을 사용하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이런 다중 안테나 시스템에서는 안테나 수가 증가할수록 복잡성이나 시스템 가격 등의 문제가 발생한다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 이용 가능한 안테나의 부분집합을 찾아 일부 안테나만 사용하는 안테나 선택기법이 사용된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11n을 기반으로 시스템을 구축하였으며 인지무선 시스템의 상관채널에서의 안테나 선택기법을 제안한다. 수신 안테나보다 송신안테나가 많은 다중안테나 시스템을 고려하여 송신 안테나를 수신안테나와 같은 수로 선택하여 준다. 안테나 선택에서 모든 안테나 조합을 고려하는 것은 비현실적이다. 따라서 채널 상관 행렬의 벡터 사영 값을 이용한 크기 값을 안테나 선택 기준으로 해준다. 이 알고리즘은 우선사용자에게 미치는 간섭은 줄여주면서 부사용자의 통신 성능은 향상시켜준다.
차세대 무선 통신 시스템에서는 큰 채널 용량 이득을 얻기 위해 다중 송수신 안테나(Multiple Input Multiple Output : MIMO) 시스템을 갖는 공간 다중화(spatial multiplexing) 기술이 사용될 것이다. 다중 송수신 안테나 시스템은 비용과 복잡성을 줄이기 위해 송신 안테나 혹은 수신안테나 중에서 이용 가능한 부집합(subset)의 안테나만을 선택하는 것이 요구될 것이다. 본 논문에서는 다중경로를 가지는 다중 송수신 안테나 시스템에 적합한 안테나 선택 기법을 제안한다. 그리고 제안된 안테나 선택 기법을 사용한 다중 송수신 안테나 시스템의 채널 용량과 사고 확률(outage probability)을 구한다.
EMC 안테나의 트성평가용으로 사용할 안테나 시험장의 적합성을 평가하기 위한 반파장 공진 다이폴안테나를 설계하고, 안테나의 치수변화가 안테나 인자에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 그 결과, 안테나의 길이 및 반경이 $\pm$1/mm/정도 변화하더라도 안테나 인자에는 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 설계이론의 타당성을 확인하기 위하여 실험결과와도 비교하였다.
이동체와의 통신은 항상 안테나가 이동체의 방향을 지향하고 있어야 한다. 본 연구에서는 안테나가 이동체를 지향하기 위해서 사용되는 방식중 이동체의 위치를 측정하여 이동체와 안테나 사이의 기하학적 위치관계로부터 안테나의 지향각을 결정하는 방법을 사용하였다. 안테나와 무인항공기에 각각 GPS를 설치하여 각각의 위치를 측정하고 계산된 지향각을 향하도록 안테나를 구동하였다. 안테나의 지향각과 일치시켜 설치한 카메라를 사용하여 무인항공기를 촬영하여 추적 안테나 시스템의 성능을 검증하였다
본 논문에서는 대역폭 효율을 향상시키는 공간 변조(spatial modulation) 다중 안테나 시스템을 제안한다. 기존의 공간 변조 다중 안테나 시스템은 다중 송신 안테나 중 하나의 안테나를 사용하여 채널 간에 간섭을 피할 수 있어서 다중 경로가 많은 실내 환경에서 적합하다. 그러나 심벌 전송 구간마다 한 개의 안테나만을 선택하여 전송하므로 다중 안테나의 최대 부호 이득을 얻을 수 없다. 이를 극복하기 위하여 시공간블록부호화 방식을 적용한 공간 변조 다중 안테나 시스템은 두 개의 안테나를 사용하여 수신 성능을 향상시키지만 대역폭 효율이 향상되지 않는 단점이 있다. 본 논문에서는 Hybrid STBC 시스템을 적용한 공간 변조를 제안하여 공간 변조 다중 안테나 시스템의 대역폭 효율을 개선한다.
이동체 탑재형 안테나는 설치 장소의 특성상 소형화와 경량화가 필수적인 요소이다. 그러므로 이동체 탑재형 안테나의 경우 반사판형 안테나보다 마이크로스트립 어레이 안테나가 널리 쓰이고 있다. 본 고에서는 마이크로 스트립 슬롯 어레이 안테나를 설계하였다. 만족스러운 고 이득을 얻을 수 있으며 동시에 패치 소자의 개수를 줄이기 위해 패치 단일 소자가 가급적 고 이득을 낼 수 있는 구조로 설계하였다. 본 고에서 설계한 슬롯 안테나는 기생슬롯을 가진 H 자형 타입의 소자이다. 설계는 제작상의 오차를 고려하여, 운용 주파수 11.7~12.75 GHz에서 VSWR 1.8:1 이하를 목표로 하였다. 제작된 안테나의 측정결과는 11.7~12.75 GHz대역에 걸쳐 VSWR < 1.8의 만족한 결과를 보이고, 단일 소자의 시뮬레이션 이득 결과는 10 dBi를 보였으며 $4\times4$ 어레이를 했을 경우 이득은 22 dBi의 값을 보였다. 제작되어진 안테나는 추후 급전 네트웍의 최적화를 통해 상호 간섭(Mutual Coupling)을 최소화하여 효율을 최대화한다면 직접 위성 서비스를 수신하기 위한 초소형 안테나로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
우리는 전파를 기반으로 하는 유비쿼터스 통신 시대를 향해 살고 있다. 새로운 통신 시대를 꿈꾸며 살아가는 현대인은 거의 매일 무선 통신을 이용하고 있으며 그것을 가능케 하는 안테나 기술은 눈부시게 발전하고 있다. 그러나 요즘처럼 무선 통신 서비스가 다양해지고 전파가 전파(propagation)되는 환경은 열악해지고 있는 상황에서 무선통신의 품질은 안테나의 성능에 좌우된다. 또한 통신방송융합서비스가 가시화되면서 더욱 성능이 우수한 안테나 모델을 개발하기 위해 다양한 기술적 접근이 시도되고 있다. 본 기고에서는 지상파 DMB 단말기로 대표되는 통방융합 무선통신 단말기에 적합한 소형 안테나 기술, RF 및 밀리미터파 시스템의 소형화, 고효율화, 집적화 추세에 따른 능동형 안테나 기술, 소형화된 다중대역 안테나 기술, 그리고 신소재 응용 안테나에서 재구성 안테나 기술까지 다양한 안테나 기술의 동향을 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 VHF대의 휴대무선 단말기에 사용되는 안테나의 특성개선을 다루고 있다. 일반적으로 VHF대 휴대단말기에 사용되는 안테나는 대부분 1/4파장 모노폴 안테나 또는 헤리컬 안테나이다. 그러나 이와 같은 안테나의 특성은 단말기의 본체를 손으로 잡을 경우 크게 변화되고, 방사효율이수 dB이상 저하되어 안정된 통신이 어렵게 된다. 본 논문에서는 VHF대의 휴대무선 단말기에 있어 사용되는 대표적인 안테나특성을 평가하고, 손으로 잡는 경우를 포함하여 안테나의 방사효율 특성을 개선하는 방법을 제안하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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