본 논문에서는 GPS L2/L1, GLONASS 통합 수신기용 다중 대역 단일 패치 안테나를 설계 및 제작하였다. 설계된 안테나는 이중 급전 방식이고, 슬롯을 가진 단일 마이크로스트립 패치와 임피던스 매칭 회로로 구성되어 있다. 설계하고자 하는 안테나의 주요 목표 규격은 동작 주파수 대역인 GPS L2(1,227.6 MHz)/L1(1,575.42 MHz), GLONASS(1,602 MHz)에서 정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) 2.0 이하, 우선회 원형 편파(RHCP: Right-Hand Circularly Polarization) 특성, 30 dB 이상의 능동형 안테나 이득, 3 dB 이하의 축비이며, 시험을 통하여 주요 규격이 만족됨을 확인하였다.
In this paper, we have designed and fabricated a receiver module for 5.8GHz Microwave Wireless Power Transmission. The receiver module was composed of an antenna, BPF (Band Pass Filter) and RF-DC converter. The antenna was designed to RHCP (Right Hand Circular Polarization). And we used ${\lambda}g/2$ open-circuited stubs for the BPF. In addition, the RF-DC converter used the tripler voltage circuit for voltage multipliers. The integrated receiver RF module for 5.8GHz Microwave Wireless Power Transmission has been designed and fabricated. The voltage was measured to the distance of 50cm.
본 논문에서는 900MHz 대역의 RFID 수용이 가능한 거치형 평판 안테나를 설계, 제작하였다. 제안한 안테나는 공기의 유전율을 활용한 거치형 타입으로서 직사각형 패치 구조에 그라운드의 높이를 활용하여 대역폭을 넓게 하였으며, 동축선로 급전방식을 활용하여 최적의 상태를 나타냈다. 또한, 넓은 대역폭으로 실제 사물에 부착된 RFID 태그가 액체, 특수한 금속, 온도, 습도 등에 의해 주파수천이 현상이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 설계 제작한 안테나의 대역폭은 정재파비 2이하를 기준으로 $890MHz{\sim}1000MHz$에서 11.90% 이상이다. 그리고 제안된 안테나는 원편파 안테나로 이득이 6dBi이상임을 확인하였고 축비가 2이하에서 동작하는 특성을 보였다.
마이크로파 통신하는 여러 응용 장치들에서 송, 수신 장치들 사이의 전파경로에 따라 수신아테나에 수신되는 전압이 달라진다. 교통제어를 목적으로 하는 ETC(Electronic Toll Collection)시스템은 고속도로의 자동요금징수시스템으로 노변장치(Beacon)와 차량 탑재장치(On Board Unit) 등으로 구성되며 이 장치들 사이의 전파경로는 다중 경로이다. 따라서 수신안테나의 전압은 거리에 따라서 그 키기가 크게 감소되는 페이딩 현상이 발생된다. 본 연구에서는 모델화된 ETC 시스템의 전파 다중경로를 사용하여 주파수변화에 따른 효과, 환경 변화, 편파, 및 안테나 방사패턴 등의 영향들을 고려하여 페이딩 현성이 최소로 되는 조건을 구하였다. 분석결과, 강우 시 수직 편파의 경우 페이딩 효과가 크게 감소되며 일반적으로 원형 편파일 경우 페이딩 효과가 비교적 적었다. 큰 방향성의 안테나를 사용하면 근거리에서 페이딩 효과가 감소하였다. 공간과 주파수 다이버시티 기술을 적용하면 페이딩에 의한 영향을 감소시킬 수 있었다. 이러한 결과들을 차량 탑재장치에서 수신된 전압의 크기(dB)와 노변장치와 차량 사이거리로 도시하였으며 실험에 의한 결\ulcorner와 비교 검토하였다.
ETC(Electronic Toll Collection)는 고속도로 등의 자동요금징수시스템으로 노변장치(Beacon)와 차량 탑재장치(On Boa.4 Unit) 사이에 통신이 가능하다. 본 연구에서는 상호 통신의 마이크로파 전파 경로를 모델화하여 전파 다중 경로에 의한 수신전압의 페이딩 효과를 분석하였다. 전파 모델에서는 환경 변화, 편파, 및 안테나 방사패턴 둥의 영향들을 고려하였다. 또한 페이딩 효과를 줄이기 위하여 공간 다이버시티 기술도 제안하였다. 분석결과, 강우 시 반사면의 반사계수가 변화하여 수직 편파의 경우 페이딩 효과가 크게 감소하였다 또한 원형 편파의 경우 일반적으로 페이딩 효과가 적었으며 높은 방향성을 가진 안테나를 사용하면 페이딩 효과가 감소하였다. 노변장치에서 공간 다이버시티 기술로 두 개의 안테나들로 신호를 보내면 차량과의 거리가 증가할수록 페이딩 효과를 감소시킬 수 있었다. 이러한 결과들을 차량 탑재 장치에서 수신된 전압의 크기(dB)와 노변장치와 차량 사이 거리로 도시하였다.
본 논문은 X-band에서 동작하는 마이크로스트립 원형 편파 $4{\times}4$ 배열 안테나의 설계와 제작에 대해 다룬다. 단일 안테나는 정사각형 패치를 사용하고 비대칭 십자 개구 결합 급전 구조를 사용하여 RHCP(Right Handed Crcularly Polarization)로 동작하도록 하였다. 기존의 배열 안테나의 소자간의 간격을 0.8 ${\lambda}_0$에서 0.45 ${\lambda}_0$로 간격을 줄여 실장 면적을 감소시켰다. 급전 선로는 시퀀셜 로테이션 분배기로 $2{\times}2$ 배열 안테나를 설계하여 양호한 이득과 축비 대역폭을 나타내었다 ${\lambda}/4$ Transformer와 T-junction 전력 분배기로 $4{\times}4$ 배열 안테나로 확장하였다. 시뮬레이션으로 확인한 결과 최대 방사 이득은 15.09 dBi로 나타났으며, 축비 대역폭은 3 dB 기준 $9.05{\sim}10.4$ GHz(13.5%)의 양호한 특성을 보였다. 제작된 $4{\times}4$배열 안테나는 10 GHz에서 측정 결과 임피던스 대역폭($VSWR{\leq}2$)은 $8.45{\sim}11.84$ GHz(33.9%)로 나타났으며, 최대방사 이득은 11.10 dBi를 얻었다. 또한 측정된 축비 대역폭은 $9.42{\sim}10.47$ GHz(10.5%)를 얻었다.
In this paper, dual-feed circularly polarized microstrip patch antenna for GPS L1, GPS L2, GLONASS L1 signal was fabricated by using stacked patch. It was fed by dual coaxial probe on the patch at 50ohm impedance, and was simulated to resonate at GPS L1, GPS L2, GLONASS L1. To realize characteristics of right hand circular polarization using dual-feed stacked patch antenna and hybrid coupler for $90^{\circ}$ phase difference. Output of hybrid coupler was contacted input of Low Noise Amplifier(LNA). The LNA using dual band pass filter was designed and fabricated. The measured results of the implemented antenna is VSWR < 1.5 : 1 and the gain of 32dB(Zenith) over at GPS L1, L2, GLONASS L1.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제14권3호
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pp.299-305
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2014
A wideband circularly polarized (CP) antenna with a single feed is proposed for use in global navigation satellite systems. Its primary radiation elements are composed of two orthogonal bowtie dipoles, which are equipped with double-printed vacant-quarter rings to allow direct matching of the antenna to a single $50-{\Omega}$ coaxial line and to produce CP radiation. The crossed bowtie dipole is appropriately incorporated with a planar metallic reflector to produce the desired unidirectional radiation pattern as well as to achieve a wideband characteristic in terms of impedance matching and axial ratio (AR) bandwidths. The designed antenna was fabricated and measured. The prototype antenna with an overall 1.2-GHz frequency size of $0.48{\lambda}_o{\times}0.48{\lambda}_o{\times}0.25{\lambda}_o$ produced a measured ${\mid}S_{11}{\mid}$<-10 dB bandwidth of 1.05-1.79 GHz and a measured 3-dB AR bandwidth of 1.12-1.64 GHz. It also showed right-hand CP radiation with a small gain variation (${\pm}0.3dB$) and high radiation efficiency (>93%) over the operational bandwidth.
위성방송 수신용 마이크로스트립 안테나를 설계하고 이를 제작하여 안테나 성능을 측정하였다. 마이크로스트립 패치 모양은 Sierpinski 프랙탈 구조를 가지는 정삼각형 패치를 이용하였고 안테나 구조는 다층의 SSFIP(slotstripfoaminverted patch) 구조를 이용하였다. Sierpinski 프랙탈 구조가 가지는 특징을 이용하여 원형 편파 발생을 위한 sequential 회전 기법을 적용하였으며, 이를 기본 안테나로 하여 8${\times}$2 배열 안테나로 확장하였다. 제작된 안테나의 반사계수와 방사패턴의 측정 결과 시뮬레이션 결과와 비슷한 결과를 얻었다.
본 논문은 위성 DMB 수신을 위하여 2단 저잡음 증폭기를 결합한 단일급전 원편파 패치 안테나를 설계 및 제작하였다. 제작된 안테나의 크기는 $40{\times}40{\times}15mm$로서 상대유전율이 2.2인 테플론 기판으로 제작하였다. 측정 된 안테나의 입력 반사손실(10 dB 대역폭)과 3dB 축비의 대역폭은 각각 22 MHz와 28 MHz로 양호한 특성을 나타내었다. 제작된 2단 LNA는 각각 이득이 27.5[dB], 잡음지수는 1.27[dB], 입력 반사손실은 -15.4[dB], 출력 반사손실은 -18.9[dB]인 값을 갖는다. 시뮬레이션 결과와 실험 결과가 잘 일치하였다. 제안된 안테나 구조는 위성 DMB 단말기 수신안테나로 적용 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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