본 논문에서는 초광대역(UWB)에서 사용 가능한 넓은 방사 슬롯 안테나의 소형화와 동시에 UWB 시스템과 IEEE 802.11 a/n 표준의 Wi-Fi 서비스를 사용하는 무선 랜 시스템 간의 간섭을 막기 위한 노치 구조에 대하여 연구하였다. 제안된 안테나는 기존 안테나의 넓은 슬롯을 공진 주파수의 $\lambda/2$ 길이에서 $\lambda/4$로 축소 설계하여 전체 크기를 약 72 % 감소시켰다. 그리고 T-모양의 CPW 급전 스터브를 최적화하여 3.0~11.8 GHz의 초광대역을 만족시켰다. 이 스터브 내부에 노치 구조인 2차 Hilbert curve 슬롯 라인을 만들어 5 GHz를 중심으로 4.9~5.6 GHz를 제거하였다. 최종적으로 FR4-epoxy 기판에 제작한 안테나는 $20{\times}15\;mm^2$이다. 반사 손실을 측정한 결과, Wi-Fi 대역이 제거된 3.2~11.8 GHz에서 -10 dB 이하를 만족하였으며, 선형적인 위상 특성과 안정된 군지연 특성, 그리고 무지향성의 방사 패턴을 잘 만족하였다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제18권2호
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pp.119-123
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2017
This paper presents a unique and miniaturized dual-band coplanar waveguide (CPW-fed) antenna for modern wireless communication. A new technique of using a modified ground structure (MGS) and frequency shifting strips (FSS) has been employed in the design to achieve dual-frequency operation. The proposed antenna generates two separate impedance bandwidths and covers the minimum required frequency bands of GSM 1800, GSM 1900, and Wi-Fi/WLAN 5 GHz. The proposed antenna is relatively small ($17{\times}20mm^2$) and operates over frequency ranges 1.51~2.06 and 4.43~6.70 GHz. The designed antenna was simulated using Ansoft HFSS, a FEM based simulator, and antenna characteristics, such as reflection coefficient, gain, radiation efficiency, radiation pattern, impedance bandwidth, VSWR, surface current, and electric field distributions, are reported in this paper. The effect of the antenna's key structural parameters on its performance is also analyzed.
최근 휴대 단말기 안테나의 소형화와 고성능화에 대한 요구가 증대되고 있다. 단말기의 그라운드는 좋은 방사체로, 이를 활용한 휴대 단말기 그라운드 방사 안테나는 안테나의 소형화 및 고성능화를 동시에 만족시킬 수 있기 때문에, 많은 관심을 받고 있다. 그라운드 방사 안테나는 단말기 그라운드의 특성 모드를 제어하고, 이를 안테나와 결합하여 그라운드를 방사체로 활용하기 때문에 그 방사 성능이 우수하다. 본 논문에서는 그라운드의 특성 모드 이론에 대해 설명하고, 이를 활용한 그라운드 방사 안테나의 다양한 적용 예시를 단일 대역, 광대역 및 이중 대역 그라운드 방사 안테나로 나누어 소개하고자 한다.
본 논문에서는 휴대용 무선통신기기에 장착해서 사용 가능한 소형 내장형 이중대역(RFID, PCS) 안테나가 소개되었다. 제안된 안테나는 기본적인 PIFA(Planar Inverted-F Antenna) 구조이며 기존 안테나 방사체 아래쪽에 변형된 접지구조를 추가하였다. 이 변형된 접지 구조는 안테나에 의해 유기되는 전류를 분산시키고 안테나 주 방사부와 결합성분을 유도하여 안테나를 소형화시킨다. 시뮬레이션 결과에 따라 안테나가 실제 제작되고 측정되었으며 변형된 접지로 인해 공진 주파수가 낮은 주파수 대역으로 150MHz 정도 이동하는 것을 볼 수 있었다. 그리고 제안된 안테나의 표면전류가 분산되는 특징이 관찰되어 전자파흡수율(SAR)과 보청기호환성(HAC)을 개선하는데 사용될 수 있다.
The $high-T_c$ Superconducting(HTS) antenna which consists of "H" type resonator has the benefits for the miniaturization of antenna in comparison with the microstrip antenna of the similar dimension. To fabricate the "H" type antenna HTS $YBa_2Cu_3O_{7-x}$(YBCO) thin films were deposited on MgO substrates using rf-magnetron sputtering. Standard etching processes were performed for the patterning of the "H" type antenna. For comparison between normal conducting antennas and superconducting antennas, the gold antennas with the same dimension were also fabricated. An aperture coupling was used for impedance matching between $50\Omega$ feed line and HTS radiating patch. The diverse experimental results were reported in terms of the resonant frequency, the return loss and the characteristics impedance. The "H" type superconducting antenna showed the performance of 1.36 in SWR, 24 % in efficiency, and 14.6 dB in the return loss superior to the normal conducting counterpart.
본 논문에서는 초소형 드론에 탑재가 가능하도록 소형화한 GPS 대역(L1 대역 중심 주파수 : 1.575 GHz) 안테나를 제안하였다. 소형화는 λ/4 마이크로스트립 안테나를 기저로 섭동법을 적용시키고, 패치 가장자리의 전류 길이를 길게 하는 개념으로 실현시켰다. 제안된 안테나는 10 mm × 9 mm × 10 mm(0.05 λ × 0.05 λ × 0.05 λ) 크기의 스티로폼(εr=1.06, 두께=10 mm) 표면에 장착 가능한 인쇄형으로 제작하였다. 임피던스 매칭을 위해 급전 선로의 두께 및 길이, 단락 스터브 간의 간격을 조절하였으며, 그 결과, 제작된 안테나는 중심주파수 1.575 GHz에서 S11은 -38.6 dB를 얻었으며, 방사 패턴 측정 결과, 0° 방향에서 xz-plane의 Eθ 성분 이득 1.87 dBi, yz-plane의 Eθ 성분 이득 -1.7 dBi의 특성을 얻었다. 결과적으로, λ/2 마이크로스트립 패치 안테나와 비교하여 98.8 %의 체적 축소율을 확보함으로써, 초소형 드론에 탑재가 가능한 GPS 안테나로써 활용이 가능함을 제시하였다.
This letter proposes an open-ended waveguide antenna with a single split-ring resonator. In contrast to the waveguide antennas incorporating multiple rings reported in a previous study, which exhibited narrow bandwidth, the proposed antenna uses only one ring to achieve broader bandwidth while keeping the aperture small. A single ring has a relatively low quality factor compared to multiple rings. The simulated and measured fractional bandwidth was 4.13% and 4.03%, respectively, which is much broader than the fractional bandwidth of about 1% demonstrated in a previous study. This simple technique can be used in many applications that require small apertures including near-field probes and array elements.
″H″ type resonator has the advantage for the miniaturization of high-T7 superconducting (HTS) microstrip antenna in comparison with the conventional microstrip antenna such as rectangular type or circular type. In this paper we designed miniaturized HTS antennas using this "H"-type resonator and reported the characteristics of our antennas including return loss, bandwidth, radiation patterns, efficiency and so on. To fabricate the "H" type antenna, HTS YBa$_2$Cu$_3$$O_{7-x}$ (YBCO) thin films were deposited on MgO substrates using rf-magnetron sputtering. For comparison between normal conducting antennas and superconducting antennas, the gold antennas with the same dimension were also fabricated. An aperture coupling was used for impedance matching between 50 $\Omega$ feed line and HTS radiating patch. The ″H" type superconducting antenna showed the performance of 1.38 in SWR, 26 % in efficiency, and 13.8 dB in the return loss superior to the normal conducting counterpart.
본 논문에서는 RFID 태그용 UHF밴드 전방향성 안테나를 설계하였다. 전방향 방사특성과 소형화를 위해서 로딩 다이폴을 교차시키는 방법과 구부리진 다이폴을 교차시키는 방법을 나타내었다. 다이폴 간의 급전 위상차를 90도 되게 급전함으로써 E면 방사패턴이 전방향 특성을 갖도록 하였다. 마일라 재질 위에 칩 입력임피던스와 공액 정합되도록 구현한 3종류 안테나에 대한 반사특성은 -10 dB 기준으로 670-1,050 MHz, 700-1,250 MHz 및 600-1,020 MHz의 광대역 특성을 얻었다. E면 및 H면 모두가 무지향인 전방향 방사특성을 보였다.
평면 안테나는 막대형 모노폴 안테나에 비하여 돌출부위가 없으므로 옥외 계측자동화 시설의 데이터 전송에 효과적으로 사용될 수 있다. 그러나 UHF 대역에서는 크기로 인하여 평면 안테나의 사용이 상당히 제한되고 있다. 본 논문에서는 400MHz UHF 대역의 ISM 밴드를 사용하는 AMR(Automatic Meter Reading) 시스템에 적용할 수 있는 평면 안테나의 소형화 설계를 연구하였다. 평면 안테나는 FR-4 기판의 마이크로스트립 패치 구조이며, 소형화는 패치에 슬롯을 장하하여 설계되었다. 먼저 직사각형 슬롯을 사용하여 슬롯이 안테나 소형화에 미치는 영향을 파악한 후 보다 복잡한 형태의 슬롯을 적용하여 UHF 대역에서 37.9% 크기가 감소된 안테나를 제작하였다. 제작된 안테나는 야외 설치를 위한 안테나 보호용으로 표면에 에폭시 코팅 처리가 이루어졌으며, 공진 주파수 변화에 대한 에폭시 코팅의 영향도 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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