• 제목/요약/키워드: Microstrip Patch Antenna

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RF 수신부를 내장한 GPS 안테나 시스템의 설계 및 제작 (Design and fabrication of the GPS antenna system including RF-stage)

  • 홍성일;이정호;변건식;정만영
    • 전자공학회논문지A
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    • 제33A권6호
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    • pp.99-107
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    • 1996
  • When GPS (global positioning system) is used as synchronous signal in CDMA digital cellular base station system and high speed digital synchronous communication network, antenna cable length is increased, comparing with other GPS application such as positioning or car navigation. In this paper, it is proposed that a type of new GPS antenna system including RF stage for reduction of cable loss in case of long cable.The antenna system with TMPA(truncated-corners microstrip patch antenna) is designed and fabricated because GPS signal has RHCP (right-hand circular polarization), consequently antenna size can be made small size. LNA (low noise amplifier) is designed by using HEMT(high electron mobility transistor)which has lower noise figurae and better AGC characteristics at low voltage than GaAs FET, and we equiped mixer, in GPS antenna unit, which converts from 1575.42MHz to 75.42MHz. As result of comparing between typical system and proposed system when cable length is 60m, 63dB, 55dB and 25dB gain are obtained for RG-316/U, RG-58C/U and RG-213/U, and better characteristics are achieved than typical system as far as cable length is longer.

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UHF RFID 시스템을 위한 Polarization Selective 안테나 설계 연구 (A Study on the Design of Polarization Selective Antenna for UHF RFID System)

  • 이사원;송우영
    • 한국항행학회논문지
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    • 제14권2호
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    • pp.170-175
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    • 2010
  • 본 논문은 UHF RFID 시스템을 위해 편파를 선택할 수 있는 리더 안테나를 설계 및 구현하였다. 제안된 리더 안테나는 두 개의 급전부를 가지는 마이크로 스트립 패치 안테나와 두 개의 SPDT 스위치와 하나의 SP4T 스위치와 3dB hybrid coupler로 구성되어 있다. 각각의 스위치 전압을 조절하여 수직 방향의 선형 편파와 수평방향의 선형 편파, 좌수 원형 편파와 우수 원형 편파를 선택할 수 있다. 제안된 안테나는 902MHz ~ 928MHz 대역에서 VSWR 2:1을 만족하고 원형 편파로 선택되었을 때 AR (Axial Ratio)은 3dB 이하로 측정되었다. 또한 사용 환경 및 태그의 편파 방향에 적합한 편파를 선택할 수 있기 때문에 PLF (Polarization Loss Factor)를 최소화 할 수 있고 태그의 인식거리를 확장 시킬 수 있다.

모노 펄스 레이더 센서용 직렬 급전 마이크로스트립 패치 배열 안테나 설계 (Design of Series-Fed Microstrip Patch Array Antennas for Monopulse Radar Sensor Applications)

  • 박의준;정익수
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제21권11호
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    • pp.1248-1258
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    • 2010
  • 본 논문에서는 직사각형 마이크로스트립 패치들로 구성된 테이퍼형 단일 배열 안테나를 사용하여, 모노 펄스 레이더 센서 시스템에서 요구되는 합 및 차 패턴을 동시에 구현할 수 있는 방법을 제안한다. 우선 부엽 레벨(SLL) 제어 기법을 사용하여 모노 펄스 동작에 적용되는 기본 배열 계수 패턴과 해당 전압 가중치들을 합성하고, 이 가중치들로부터 패치들의 폭들을 결정하였다. 그리고 양 방향 직렬 급전 방식을 적용하고, 패치들 간의 연결선 길이들을 적절히 조절함으로써, 이 단일 배열 안테나는 위상 변위된 두 개의 빔을 형성하며, 이들은 $180^{\circ}$ 하이브리드 결합기의 역상 및 동위상 포트에서 각각 합 및 차 패턴을 합성시킨다. 9.5 GHz에서 설계한 구조에 대한 시뮬레이션 및 실험 결과를 서로 비교함으로써 제안된 방법의 타당성을 보였다.

A Thin Folded Dipole UHF RFID Tag Antenna with Shorting Pins for Metallic Objects

  • Tang, Tao;Du, Guo-Hong
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제6권9호
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    • pp.2253-2265
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    • 2012
  • A novel folded dipole type microstrip patch antenna designed for ultrahigh frequency (UHF) band radio frequency identification (RFID) tag is presented in this paper, which can be used on the metallic objects. The presented antenna is fabricated on a very thin Rogers 5880 substrate with a thickness of 0.508 mm. The structure consists of two folded dipole and two symmetrical shorting pins placed at both sides of feed point. An adjustable frequency response can be easy obtained via modify the location and radius of the shorting pins. The antenna has been analyzed by full wave simulations soft. The simulated bandwidth is about 67.2 MHz, which covers the Europe and North America UHF RFID frequency range. A manufactured prototype has been fabricated and measured to demonstrate the antenna performances. The simulation results agree with the measurement data well. The measured maximum reading range of the prototype can be reached 4.1 m in free space, and 3.2 m on a metal plate whose size is $150{\times}150{\times}8mm^3$.

원형 섹터 패치 안테나를 사용한 트랜시버 전단부 설계 (Design of Transceiver Front-end using Circular Sector Patch Antenna)

  • 박동국
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제5권4호
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    • pp.807-811
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    • 2001
  • 파수 원형 섹터 마이크로스트립 안테나를 제안하였다 그리고 이것을 사용하여 5.6 GHz 에서 송신과 5.5 GHz 에서 수신 동작을 하는 트랜시버를 제작하였다. 트랜시버의 송수신 주파수 분리에 제안된 안테나의 좋은 격리도 특성을 이용하였다. 제안한 이중 주파수 안테나의 동작 주파수 및 편파 특성을 공진기 모델을 사용하여 계산하였으며, 안테나의 S 파라미터 및 복사패턴을 측정하였다. 전력증폭기 및 저잡음 증폭기를 설계하여 안테나와 집적하여, 송신 및 수신 이득이 각각 약 13dB 및 약 8dB가 되는 트랜시버를 제작하였다.

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진화전략 기법을 이용한 19.05GHz 고이득 4X4 배열 안테나 최적설계 (An Optimal Design of a 19.05GHz High Gain 4X4 Array Antenna Using the Evolution Strategy)

  • 김군태;권소현;고재형;김형석
    • 전기학회논문지
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    • 제60권4호
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    • pp.811-816
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    • 2011
  • In this paper, we propose a optimal design using the Evolution Strategy of a high gain $4\times4$ array antenna that have the resonant frequency of a 19.05GHz with 18.86GHz~19.26GHz bandwidth. The proposed array antenna structure is designed to be allocated equally electric power by microstrip patch power splitter. Thus the optimal array antenna with power splitter are determined by using an optimal design program based on the evolution strategy. To achieve this, an interface program between a commercial EM analysis tool and the optimal design program is constructed for implementing the evolution strategy technique that seeks a global optimum of the objective function through the iterative design process consisting of variation and reproduction. The simulation result of $4\times4$ array antenna is confirmed that the Gain is 19.36 dBi at resonance frequency 19.05GHz.

단락종단된 마이크로스트립으로 급전되는 광대역 quasi-Yagi 안테나 설계 (Design of a Broadband Quasi-Yagi Antenna fed by a Microstrip with a Shorted End)

  • 이종익;여준호
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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    • pp.70-73
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    • 2012
  • 본 연구에서는 임피던스 대역폭비가 2 : 1 이상의 광대역특성을 갖고 이득이 최소 4 dBi 이상인 quasi-Yagi 안테나(QYA) 설계방법에 대해 소개한다. QYA는 코프래너 스트립에 내장된 마이크로 스트립으로 급전되며, 평면다이폴과 그에 근접하는 도파기, 그리고 접지면 반사기 등 3개의 소자로 구성된다. 폭이 넓은 직사각 패치 모양의 도파기를 스트립 다이폴 가까이 두어서 광대역 정합특성을 구현하였다. 시뮬레이션을 통해 1.6-3.5 GHz (대역폭 비 2.2 : 1) 대역용으로 최적화된 3소자 QYA를 FR4 기판상에 $90{\times}90mm^2$ 크기로 제작하여 특성을 실험하였다. 실험결과, SWR < 2 인 임피던스 대역은 1.56-3.74 GHz(대역폭 비 2.4 : 1), 피크이득은 4.41-6.53 dBi이고, FBR > 13.6 dB 이다.

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선박기지국 응용을 위한 800MHz 대역 중계기용 안테나 설계 (The Design of 800MHz Band Repeater Antenna for Ship Base Station Application)

  • 김갑기
    • 해양환경안전학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.219-222
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    • 2007
  • 본 논문에서는 800MHz대역의 TRS(Trunked Radio System)대역을 비롯한, GSM(Global System for Mobile telecommunication), CDMA(Code Division Multiple Access)대역을 통합할 수 있는 광대역 마이크로스트립 안테나를 설계하고자 한다. 선박 및 해상 안전에 상용 가능한 선박 기지국 중계기용 안테나를 설계하였다. 마이크로 스트립 안테나의 협대역을 개선하기 위해서 직사각형 패치에 L형 급전구조를 갖으며, 평행 L-슬롯을 추가하여 이중 공진 효과를 이용하였다. 또한 이득의 개선을 위해 수직으로 적층 하였다. 설계된 안테나의 주파수 대역폭(VSWR 2:1)은 748MHz${\sim}$1.04GHz로 292MHz(36%)의 양호한 특성을 보였으며, 또한 E-평면과 H-평면 모두 이득은 6.4Bi 이상, 3dB 빔폭은 E-평면 $44.7^{\circ}와 H-평면 $61.8^{\circ}이상의 개선된 특성을 보였다.

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SFCFOS Uniform and Chebyshev Amplitude Distribution Linear Array Antenna for K-Band Applications

  • Kothapudi, Venkata Kishore;Kumar, Vijay
    • Journal of electromagnetic engineering and science
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    • 제19권1호
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    • pp.64-70
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    • 2019
  • In this study, a compact series-fed center-fed open-stub (SFCFOS) linear array antenna for K-band applications is presented. The antenna is composed of a single-line 10-element linear array. A symmetrical Chebyshev amplitude distribution (CAD) is used to obtain a low sidelobe characteristic against a uniform amplitude distribution (UAD). The amplitude is controlled by varying the width of the microstrip patch elements, and open-ended stubs are arranged next to the last antenna element to use the energy of the radiating signal more effectively. We insert a series-fed stub between two patches and obtain a low mutual coupling for a 4.28-mm center-to-center spacing ($0.7{\lambda}$ at 21 GHz). A prototype of the antenna is fabricated and tested. The overall size of the uniform linear array is $7.04{\times}1.05{\times}0.0563{\lambda}_g^3$ and that of the Chebyshev linear array is $9.92{\times}1.48{\times}0.0793{\lambda}_g^3$. The UAD array yields a ${\mid}S_{11}{\mid}$ < -10 dB bandwidth of 1.33% (20.912-21.192 GHz) and 1.45% (20.89-21.196 GHz) for the CAD. The uniform array design gives a -23 dB return loss, and the Chebyshev array achieves a -30.68 dB return loss at the center frequency with gains of 15.3 dBi and 17 dBi, respectively. The simulated and measured results are in good agreement.

고이득 특성을 갖는 성형 빔 안테나에 대한 연구 (A Study on the Shaped-Beam Antenna with High Gain Characteristic)

  • 엄순영;윤재훈;전순익;김창주
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.62-75
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    • 2007
  • 본 논문은 단위 방사 소자의 이득을 증가시키기 위한 성형 빔 안테나에 관한 것이다. 제안하는 안테나 구조는 크게 여기 소자와 다층 원형 도체 배열 구조로 구성된다. 광대역에 걸쳐 전자파 전력이 다층 원형 도체 배열로 방사하기 위한 여기 소자로 스택 마이크로스트립 패치 소자가 사용되었으며, 고이득 빔 성형을 위한 지향 소자의 역할을 담당하는 다층 원형 도체 배열 소자들은 여기 소자 위에 주기적으로 유한하게 적층되었다. 제안하는 안테나가 고이득 특성을 얻기 위해서는 여기 소자와 다층 원형 도체 배열 소자들 간의 효율적인 전력 결합이 이루어져야 하며, 이를 위해 주어진 설계 규격에 따라 여기 소자 및 다층 원형 도체 배열 소자들의 설계 변수들은 함께 최적화되어야 한다. 본 연구에서는 고이득 성형 빔 안테나는 $9.6{\sim}10.4\;GHz$ 주파수 대역 및 선형 편파 조건하에서 최적화 설계되었으며, 또한 안테나의 다층 원형 도체 배열 소자들을 구현하는 2가지 방법 즉, 얇은 유전체 필름을 이용하는 방법과 유전체 폼을 이용하는 방법들도 제안되었다. 특히, 유전체 필름을 이용하는 안테나에 대해서는 컴퓨터 시뮬레이션 과정을 통해, 원형 도체 배열 소자들의 적층 수에 따른 안테나의 전기적인 성능 변화들을 보여주었다. 유전체 필름(Type 1)과 유전체 폼(Type 2)을 이용한 2종류의 안테나 시제품들을 제작하였으며, 얇은 유전체 필름을 이용한 안테나 시제품에 대해선 시뮬레이션 된 전기적 성능 결과와 비교를 위해 원형 도체 배열 적층 수에 따른 안테나의 전기적인 성능 변화들을 실험하였다. 측정된 이득 성능은 시뮬레이션 이득 성능과 거의 유사한 결과를 보여주었으며, 원형 도체 적층 수에 따라 안테나 이득 변화는 주기성을 보였다. 10 GHz 중심 주파수에서 측정된 Type 1 안테나의 전기적 성능은 원형 도체 배열을 10개 적층(disk10)하였을 때, 15.65 dBi의 최대 안테나 이득과 11.4 dB 이상의 입력 반사 손실 성능을 보여 주었으며, 다층 원형 도체 배열 구조에 의해 약 5 dB의 이득 향상 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 원형 도체를 12개 적층하였을 때, 외곽 유전체 링 효과에 의해 Type 1 안테나는 Type 2 안테나보다 상대적으로 약 1.35 dB 만큼 이득이 더 높았으며, 각 안테나의 3 dB 빔 폭은 각각 약 $28^{\circ}$$36^{\circ}$로 측정되었다.