본 논문에서는 수직 모노폴 방사 패턴을 갖는 인체표면 간 통신을 위한 평면형 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 3개의 split-ring 구조를 사용하여 모노폴과 같은 표면지향성 방사특성을 가지며, 인체착용 환경을 고려하여 저자세를 갖도록 설계하였다. 제안된 안테나는 5.8 GHz ISM 대역(5.725~5.875 GHz)에서 $0.29{\lambda}_0{\times}0.29{\lambda}_0{\times}0.008{\lambda}_0$의 크기를 갖는다. 인체의 영향을 고려하기 위해 2/3 근육-등가 반고체형 모의인체를 제작 및 사용하였으며, 제안된 안테나는 반고체형 모의인체 위에서 280 MHz(5.68~5.96 GHz)의 10-dB 반사손실 대역폭을 갖고, 1.96 dBi의 최대 이득을 갖는다.
International journal of advanced smart convergence
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제13권2호
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pp.1-6
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2024
Reconfiguration and miniaturization of antennas have become key attributes in modern wireless communication systems. Reconfiguration of radiation pattern can alleviate the problems encountered in modern wireless communication systems such as multi-path problems. Physical limitation of miniaturization also can be overcome by using a zeroth-order resonance (ZOR) antenna based on metamaterial. In order to achieve reconfiguration and miniaturization of antennas at the same time, we propose a new pattern reconfigurable zeroth-order resonance (ZOR) antenna that reconfigures the radiation patterns by varying the position and the number of unit cells comprising the antenna. The antenna is fabricated in an equilateral triangular shaped symmetrical structure to increase pattern variety. This structure can easily provide eight different radiation patterns (two omnidirectional and six monopole like patterns).
본 논문에서는 광대역 특성을 갖는 이중 원형 링 모노폴 안테나를 설계 및 제작 하였다. 제안된 안테나는 평면형 모노폴 형태를 기본으로 이중 원형 링과 접지면으로 구성되어 있으며 광대역 특성을 갖도록 설계하였다. 최적화된 파라메타을 얻기 위해 상용 툴(HFSS)을 사용하여 시뮬레이션 하였으며 안테나 성능에 민감하게 적용받는 파라메타를 찾아내서 최적화된 수치를 얻었다. 얻어진 최적화된 수치를 사용하여 제안된 안테나를 제작하였다. 제작된 안테나는 광대역 특성을 갖는 대역에서 반사손실, 이득, 방사패턴의 특성을 측정하였다. 측정결과, -10dB을 기준으로 4,530 MHz(2,510-7,040 MHz)의 광대역 특성을 얻었으며 주어진 이득은 최대이득 0.71~3.38 dBi 그리고 평균이득 -3.85~0.3 dBi을 얻었다. 측정된 방사패턴의 경우, 전체적으로 E면은 전방향성의 방사패턴을 갖고 있으면 H면은 다이폴 안테나의 전형적인 특성을 나타내고 있다
본 논문에서는 기생 소자를 이용한 광대역 프린트 모노폴 안테나를 제시하였다. 안테나의 광대역 특성은 프린트 모노폴 및 기생 소자를 사용하여 얻는다. 안테나의 광대역 특성을 확인하기 위하여 우리는 제시된 안테나를 설계 및 제작하였다. 반사 손실 및 복사 패턴은 $0.8{\sim}1.2\;GHz$주파수 대역에서 측정하였다 제안된 안테나의 측정 결과는 운영 주파수 대역에서 -10 dB 이하의 반사 손실 및 다이폴 형태의 복사 패턴을 갖는다. 안테나 이득은 $1.7{\sim}4\;dBi$까지 운영 주파수 대역 내에서 변화한다. 따라서 제시된 안테나는 $0.806{\sim}0.960\;GHz$(TRS-800, CDMA, GSM-900) 밴드에 사용 가능한 광대역 특성을 갖는 중계기용 안테나로 사용될 수 있다.
본 논문은 두 개의 대역 저지 반파장 슬롯을 방사체에 삽입하여, 향상된 대역 저지 특성을 갖는 보우타이형 광대역 모노폴 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 전자기적으로 급전된 보우타이 형태의 방사 평면과 접지면 사이에 반원 모양의 기생 접지면을 추가한 구조이다. 향상된 대역 저지 특성을 얻기 위하여 두 수평 슬롯간의 결합량을 조절하였다. 측정된 안테나는 $4.96{\sim}5.51GHz$에서 저지 특성을 갖고, $2.7{\sim}6.9GHz$에서 정재파비 2.0 이하를 만족하는 광대역 특성을 나타내었다. 단일 슬롯 사용과 비교하면, 넓은 저지 대역폭과 향상된 스커트 특성을 나타내었다. 측정된 안테나의 방사 패턴은 이상적인 모노폴 안테나와 유사한 특성을 가지며, 저지 대역에서의 안테나 이득은 다른 동작 주파수에 비해 x-z 평면을 기준으로 $5{\sim}10dB$ 이상 감소되었다.
본 논문에서는 분리된 4-조각 매쉬형 반사판을 갖는 소형 이중 4-배열 미앤더 모노폴 안테나를 제안한다. 십자형 요소와 4-소각 매쉬형 반사판은 복사패턴 특성과 안테나 이득 개선에 기여했다. 제안된 안테나의 실험치는, 다이폴과 같은 복사패턴 특성을 보였다. 제작된 안테나의 최대 이득 실험치는 약 2.89dBi 로 나타났으며, 이것은 소형 안테나에서는 비교적 높은 이득 특성을 나타낸 것이다. 이 안테나는 이동통신 RFID 리더용, 의료용기기, 방송용, 홈네트워킹, 그리고 다른 소형 고이득 시스템에 응용될 수 있다.
휴대전화 안테나와RF회로간의 임피던스 정합과 본체에서 복사되는 전자파의 상관관계를 측정, 분석하였다. 수납형과 고정형 안테나를 갖는 두 종류의 휴대전화를 이용하여, 총 16가지의 다양한 사용 조건 하에서 임피던스와 복사 전자파를 측정하였다. 임피던스 정합이 잘 이루어질수록 본체에서의 복사가 감소하여, 휴대전화는 모노폴 안테나와 동일한 복사 패턴을 갖게 되었으며, 이 경우 두부 방향으로의 복사를 감소시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 다이폴형 방사 패턴을 나타내며, 저자세를 갖는 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 0.43 $\lambda_g$ 길이의 L형 슬롯 소자를 기본으로 하여 4개의 슬롯 소자 배열로 평면형 모노폴 안테나의 기저단이 정합 구성되었다. 제안된 안테나는 수평면 내에서 무지향성 방사 패턴을 나타내며, 브로드 사이드 방향에서는 영점을 갖는다. 설계에서 커패시턴스 소자로 동작되는 소형 모노폴 안테나를 4개의 L형 슬롯에 의하여 일부분이 제거되어진 접지 면과 결합시켰다. 그 결과 이들 구조들은 방사를 위한 LC 공진기로 동작하게 된다. 제안된 안테나의 실제 측정 결과, 임피던스 대역폭(VSWR$\leq$2)은 60 MHz(2.35$\sim$2.41 GHz)로 나타났으며, 동작 중심 주파수 2.38 GHz에서 최대 이득과 방사 효율은 각각 0.02 dBi, 56.7 %로 나타났다. 제안된 안테나는 무선 랜 액세스 포인트 시스템에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 논문에서는 모노폴과 같은 방사특성을 갖고 인체 표면 간 통신을 위한 $TM_{31}$ 고차 모드 반원-링 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 단락 핀을 이용하여 $TM_{31}$ 고차 공진 모드를 형성하였고, 평면형임에도 불구하고 모노폴과 같은 방사특성을 갖는다. 패치안테나의 좁은 대역폭을 확장하기 위해 $TM_{31}$ 모드 C-형 반링 패치를 반원 패치에 인접시켰으며, 소형화를 위해 half mode를 사용하였다. 인체 착용환경을 고려하여 마이크로스트립 라인을 이용하여 급전하였다. 제안된 안테나는 ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 2.45 GHz 대역(2.4~2.485 GHz)에서 $0.25{\lambda}_0{\times}0.46{\lambda}_0{\times}0.025{\lambda}_0$의 크기를 갖고, 2.38~2.49 GHz에서 4.24 %의 10-dB 반사손실 대역폭을 갖는다. 인체의 영향을 고려하기 위해 2/3 근육-등가 반고체형 모의인체를 제작하고, 이를 이용하여 안테나에 미치는 인체의 영향을 분석, 검증하였다. 또한, 실제 인체 상황에서 제안된 안테나를 통해 인체 표면 간 링크의 통신 성능 분석을 위한 실험을 수행하였다.
In this paper, we describe the procedure of simulation design and measured results of a compact planar antenna for handset applications. The broad bandwidth covering the interested frequency band for mobile handset is achieved by introduction of an open ended L-shaped slot which is newly proposed and corresponds to the monopole slot. In order to minimize the impact on circuit part placement, the proposed antenna is placed on the ground plane edge of PCB with size of 60×65 mm2. The measurement result for 10dB impedance bandwidths is 640 MHz (1.7~2.34 GHz), covering the required bandwidths for DCS (Digital Cellular System)-1800 (1710 ~ 1880 MHz) / IMT (International Mobile Telecommunication)-2000 (1885 ~ 2200 MHz) bands. In particular, we would like to emphasize the proposed antenna has an omnidirectional radiation pattern suitable for commercial wireless communication.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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