In this paper, we carried out performance analysis of mobile station with built-in antenna for PCS(Personal Communication System) band. The radiation patterns for antenna and mobile phone were simulated by using 3D simulation program, HFSS(High Frequency Structure Simulator) and SEMCAD(Simulation Platform for Electromagnetic Compatibility Antenna Design Dosimetry). We observed radiation pattern variation according to installation of LED(Light Emitting Diode) circuit and ground pattern. The radiation pattern of prototype mobile phone was measured, and the radio sensitivity was measured by using Agilent E5515C and chamber. The measured maximum antenna gain at 1.87GHz was 0.21dBi. The measured radio sensitivity of prototype mobile phone shows proper performances comparable to other models with external antennas.
본 논문에서는 6중 이동통신 대역을 만족하는 단말기용 PIFA(Planar Inverted F Antenna) + IFA(Inverted F Antenna) 하이브리드 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나를 설계하고, 이를 구현하였다. 커플링 급전구조를 이용하여 PIFA와 IFA가 동시에 동작하도록 함으로써 접지 면이 많은 현재의 스마트폰에 효과적으로 적용될 수 있도록 시도하였다. 후면이 접지인 부분에는 PIFA를 설계하였고, 접지가 없는 휴대폰 상단 작은 공간에는 IFA를 설계하였다. 안테나는 폰과 동일한 크기로 carrier가 없는 PCB embedded로 대각선 급전 MIMO 안테나로 구현하였다. 베어보드에 구현된 안테나는 CDMA, GSM900, DCS, KPCS, USPCS, WCDMA의 6중 이동통신 서비스 대역에서 VSWR 3 : 1 이하의 특성을 만족하였다. 평균이득과 효율은 CDMA, GSM900대역에서 -5.19~-3.16 dBi 및 30.27~48.26 %를 보였다. 또한, DCS, KPCS, USPCS, WCDMA 대역에서는 -9.50~-5.19 dBi의 평균이득과 11.23~30.28 %의 효율특성을 가짐으로써 휴대폰 안테나로 적용될 수 있음을 보였다.
본 논문에서는PCS대역 안테나내장형 단말기의 성능에 관하여 살펴보았다. 안테나와 안테나 내장형 단말기의 방사패턴을 3차원 전산모의실험 프로그램인 HFSS(High Frequency Structure Simulator)와 SEMCAD(Simulator Platform for Electromagnetic Compatibility Antenna Design and Dosimetry)를 이용하여 전산모의실험하였다. 단말기에 장착된 LED(Light Emitting Bi여e) 회로와 접지판의 형태에 따른 방사패턴의 변화를 살펴보았으며, 외장형안테나 단말기와 내장형 안테나 단말기의 안테나 방사패턴을 원거리장 측정 시스템을 사용하여 전자파 무반사실에서 측정하였다. 측정결과 내장형 안테나는 전산모의실험 결과와 유사한 패턴을 보였다. 그리고 전자파 무반사실에서 Agilent E5515C를 사용하여 안테나 외장형 단말기와 안테나 내장형 단말기의 무선감도를 측정하여 비교하였다. 측정된 안테나내장형 단말기의 무선감도는 안테나 외장형 단말기의 무선감도와 비교해 유사한 성능을 보였으며 수평면상의 동일편파 무선감도 평균치의 경우 차이가 0.12 ㏈로 나타났다.
본 논문에서는 폴드형 GSM/DCS/USPCS 서비스용 휴대폰 단말기에 적용되는 3중 대역 폴디드 모노폴 안테나를 설계 제작한다. 안테나는 변형된 미앤더 구조이며, 접힌 형상을 갖도록 설계함으로써 GSM 주파수 대역에서는 길이를 늘리는 역할을 하고, DCS/USPCS 주파수 대역에서는 같은 방향으로 전류가 형성될 수 있도록 한다. 같은 방향의 다중 전류는 방사 저항과 이득을 동시에 높게 해 줌으로써 내장형 안테나로 성능 구현이 어려운 휴대폰에 적용될 수 있다. 설계된 안테나를 프레스 공법으로 제작하여 휴대폰에 적용한 결과 GSM/DCS/USPCS의 3중 대역에서 폴드 닫힘 상태에서 VSWR 3:1, 열림 상태에서 2:1 이내 특성을 만족하고 있으며, 최대 이득은 GSM 밴드에서 -0.02 dBi, DCS 밴드에서 +0.2 dBi, USPCS 밴드에서 +0.78 dBi을 가지고 전방향성 특성의 H면 방사 특성을 보인다.
In this papers, we made study for plastic chip antenna, the plastic is Foamex with the circle of PVC and its electric characteristics are dielectric constant 1.9, insulation intensity 112 KV/cm. The proposed antenna is same as the conventional antennas are usually constructed with ceramic chip, which are not fragile in nature and don't tend to break easily. Therefore the proposed antenna with its advantage is attractive for application in mobile antenna. In order to valid the proposed papers, it is implemented the antennas of four types and experimented. From the results, we conformed that the antennas are operated at the dual band which is cellular band and Korea-PCS band. And the gain of the antennas has about above -2 dB and the pattern is same as conventional antennas. From this papers, the realized antennas using Foamex material will be application for mobile phone antenna.
최근 휴대단말기는 다양한 기능이 첨가되고 슬림화와 소형화 추세에 따라 내장형 안테나의 수납공간이 더욱 협소해지고 있다. 또 안테나가 복잡한 부품으로 둘러싸인 단말기 내부의 좁은 공간에 수납됨으로서 대역폭 확보가 어렵고 임피던스가 낮아지게 된다. 게다가 주변의 부품들에 의한 편파 손실이 추가됨으로써 낮은 효율로 인해 원하는 안테나 이득을 발생시키는데 어려움이 따른다. IFA는 모노폴 안테나를 변형시킨 ILA(Inverted L Antenna)를 기본으로 하는 낮은 프로파일(low profile) 구조의 안테나로, 휴대폰 내장형 안테나에 적합한 여러 장점을 가지고 있으나 모노폴 안테나에 비해 이득이 떨어지고 대역폭이 좁은 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 커플링 급전 구조를 사용한 블레이드 하이브리드 안테나를 제안한다.
본 논문에서는 휴대 단말기의 PIFA 내장형 안테나를 설계하기 위한 최적의 급전 위치를 결정하는 방법을 나타내었다. 안테나 방사체와 접지간의 전계 크기가 클수록 방사 전력이 크게 되어 결국 이득이 증가하는 원리를 이용하였다. PIFA 내장형 안테나의 급전 위치는 슬릿 형상 및 캐리어의 물질과 구조 등과 함께 안테나 이득을 결정하는 중요한 요인이다. 본 연구에서는 급전 위치에 따라 전계 강도가 최적 급전 위치 때보다 $2{\sim}10dB$ 감소함을 보였다. Ansoft사의 HFSS 시뮬레이션을 사용하여 삼성 휴대폰에 적용된 2 모델에 대해 시뮬레이션 하였고, 모델별 최적의 급전 위치를 구하였다.
본 논문에서는 모바일폰에 적용되는 종래의 코일형 무선 전력 전송(WPT) 루프 안테나 및 FPCB형 근거리 통신(NFC) 안테나에 비해 두께를 1/2로 줄이면서도 동등 이상의 안테나 성능을 구현한 전자기 유도 방식의 FPCB형 WPT 및 NFC 일체형 루프 안테나를 제안하였다. 루프 안테나의 패턴 두께, 전자파 흡수체 및 금속 성분의 배터리 영향도 분석, 전자파 흡수체의 두께에 의한 안테나 성능 비교를 통해 루프 안테나의 설계 인자의 범위를 설정하였다. 본 논문에서 제안한 안테나는 3 oz 단면 FPCB에 전자파 흡수체를 부착하여 총 두께 0.45 mm로 시제품을 제작하였으며, NFC 안테나 성능은 국내 이동통신사 규격 및 EMVCo. 규격을 만족하며, WPT 안테나 성능은 종래의 코일형과 동등 이상인 68.1 %의 무선 전력 전송 효율을 얻었다. 이러한 결과들로써 본 연구에서 제안한 일체형 안테나는 모바일폰 WPT 및 NFC 안테나로서 이용될 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 커플링 급전 구조를 사용하여 모든 이동 통신 대역을 만족하는 단말기용 모노폴+IFA(Inverted F Antenna) 하이브리드 안테나를 설계하고 이를 제작하였다. 1개의 급전 구조를 가지면서도 커플링을 이용하여 모노폴과 IFA가 동시에 동작하도록 함으로써 넓은 대역 특성을 갖도록 하였다. 안테나는 저가격 실현을 위해 carrier 부품이 없는 PCB embedded 형태로 설계하였다. 베어 보드로 제작된 안테나는 LTE/CDMA/GSM900/DCS/USPCS/WCDMA/WiBro/WiFi 대역에서 VSWR 2.5:1 특성을 만족하였다. 평균 이득과 효율은 LTE, CDMA, GSM-900 대역에서 -3.98~-0.09 dBi 및 40.03~97.99 %가 측정되었다. 또한, DCS, USPCS, WCDMA, WiBro, WiFi 대역에서는 -3.90~-1.01 dBi 및 40.70~79.31 %의 효율 특성을 가짐으로써 LTE를 포함한 휴대폰 전 대역 안테나로 사용될 수 있음을 보였다.
In this paper, we made study for plastic chip antenna, the plastic is Formax with the circle of PVC and its electric characteristics are dielectric constant 1.9, surface current $10{\Omega}$. The proposed antenna same as the conventional antenna are usually constructed with ceramic chip, which are not fragile in nature and don't tend to break easily. Therefore the proposed antenna with its advantage are attractive for application in mobile antenna. We study the dual-band plastic chip antenna resonated at 800Mhz and 1800Mhz. From this study results, we feel confident of application for mobile phone antenna.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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