Journal of information and communication convergence engineering
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제14권4호
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pp.222-226
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2016
A design method for a compact square loop antenna fed by a microstrip (MS) line for indoor digital television (DTV) applications is proposed. The proposed antenna consists of a square loop, circular sectors, and an MS line. The square loop combined with circular sectors is printed on one side of a substrate, and a $75-{\Omega}$ MS line is printed on the other side. The circular sectors are used as a wideband balun or transition to connect the MS line and the square loop. A prototype of the proposed square loop antenna operating in the DTV band (470-806 MHz) is designed and fabricated on an FR4 substrate. Experimental results show that the proposed antenna has the desired impedance characteristics in the frequency band of 464-1,220 MHz (89.8%) for a voltage standing wave ratio (VSWR) of <2 covering the DTV band, and a broadside gain of 0.8-3.3 dBi in the DTV band.
A rigorous analysis method of electromagentic scattering from frequency selective surface with gridded square loop elements in case of oblique incident and arbitrary polarization is presented, which uses the roof-top subdomain basis function. The frequency response and polarization characteristics of the reflected wave and the transmitted wave for various widths of the grid and the conductor square loop, and for the various gaps between the grid and the conductor square loop, and for the various gaps between the grid and square loop is investigated. To confirm the validity of presented method, frequency selective surfaces with gridded square loop elements are fabricated with honeycomb structures, calculate dvalues for the frequency response of the reflected wave and the transmitted wave for arbitrary incident angle and polarization are compared with measured values.
본 논문에서는 이중통신용 안테나 시스템을 위한 변형된 사각 루프 주파수 선택 반사기를 제안하고, 그 특성 을 해석하였다 변형된 사각 루프 주파수 선택 반사기를 해석함에 있어서 유전체의 영향과 주기적 배열구조임을 고려하기 워하여 파수 영역 방법(Spectral Domain Method)과 Floquet 이론을 도입하였으며, 수치해석 방법으로 는 rooftop basis function을 이용한 모멘트법을 적용하였다 해석결과로는 기존의 사각 루프와 변형된 사각 루프 의 전송 특성플 비교하였으며. 변형된 사각 루프의 경우 입사각과 편파 변화에 따른 전송 특성도 제시하였다. 수 치해석 방법의 타당성을 검증하기 위해 변형된 사각 루프 주파수 선택 반사기를 실제 제작 및 측정하여 수치해 석 결파와 비교하였다. 측정결과는 수치해석 결과와 비교적 잘 일치함을 보였다
본 논문에서는 DTV용 광대역 사각형 루프 안테나에 대한 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 루프 안테나는 사각형 루프 안테나와 중앙 급전점과 연결하는 원형 섹터가 결합된 형태이다. DTV응용을 위해 75옴 입력 임피던스와 정합하도록 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하였다. 최적화된 안테나를 FR4 기판에 설계하였고, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave) < 2인 대역이 464-1,310 MHz으로 DTV 대역(470-806 MHz)에서 동작하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 DTV용 광대역 정사각형 루프 안테나에 대한 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 루프 안테나는 정사각형 루프 안테나와 중앙 급전점을 연결하는 원형 섹터가 결합된 형태이다. 안테나의 크기를 소형화하기 위해 원형 루프 대신에 사각형 루프를 사용하였다. DTV응용을 위해 75옴 포트 임피던스와 정합하도록 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하였다. 원형 섹터 사이의 간격과 정사각형 루프의 길이 변화에 따른 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 최적화된 안테나를 FR4 기판에 제작하고 특성을 실험한 결과, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave) < 2인 대역이 468-1,268 MHz으로 DTV 대역(470-806 MHz)에서 동작하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 발진기의 위상 잡음 특성을 개선시키기 위하여 개방형 루프 구조를 공진기에 적용하였다. 개방형 루프 공진기는 크기 면에서 훨씬 소형화될 뿐만 아니라 협대역과 예리한 선택도를 갖기 때문에 이러한 특성을 이용하여 저 위상 잡음 발진기에 대한 연구를 수행하였다. 개방형 루프 구조를 이용한 공진기는 결합 계수를 증가시켜 Q값을 높여 주어 결과적으로 발진기의 위상 잡음 특성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 제안된 발진기는 5.84 GHz에서 발진이 일어났으며, 출력은 -0.5 dBm, 하모닉 특성은 -15.83 dBc, 위상 잡음 특성은 100 kHz offset에서 -111.17 dBc/Hz이었다. 이를 통하여 개방형 루프공진기 구조를 이용한 발진기는 기존의 공진기를 이용한 발진기에 비해 100 kHz offset에서 15 dB 개선을 보였다.
본 논문에서는 마이크로스트립 사각 개방 루프 다중 Split Ring 공진기 (OLMSRR)를 이용하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성을 줄이기 위한 새로운 구조를 제안하였다. 이러한 특성 실현을 위하여 마이크로스트립 사각 개방 루프의 형태를 갖는 사각 형태의 다중 Split Ring 공진기 (MSRR)에 대하여 연구하였다. 일반적인 마이크로스트립 선로 공진기뿐만 아니라 위상 잡음 특성을 개선하기 위하여 제안된 마이크로스트립 사각 개방 루프 공진기와 마이크로스트립 사각 개방 루프 Split Ring 공진기 (OLSRR)와 비교할 경우에도 마이크로스트립 사각 개방 루프 다중 SRR는 더 큰 결합 계수를 갖으며, 이로 인하여 얻을 수 있는 더 높은 Q 값을 통하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 줄 일 수 있다. 1.7 V의 공급 전력을 갖는 전압 제어 발진기는 주파수 조절 범위, $5.746\;{\sim}\;5.84\;GHz$에서 $-124.5\;{\sim}\;-122.0\;dBc/Hz$ @ 100 kHz의 위상 잡음 특성을 갖는다. 이 전압제어 발진기의 Figure Of Merit (FOM)은 동일한 주파수 조절 범위에서 $-203.96\;{\sim}\;-201.6\;dBc/Hz$ @ 100 kHz를 갖는다. 기본적인 마이크로스트립 선로 공진기, 마이크로스트립 사각 개방 루프 공진기, 마이크로스트립 사각 개방 루프 SRR를 이용한 전압 제어 발진기와 비교할 경우, 제안된 공진기를 이용한 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성은 각각 25.66 dB, 8.34 dB, 4.5 dB 개선되었다.
본 논문에서는 높은 품질 인자를 가지는 비대칭 분리고리공진기(ASLR: Asymmetric Split-Loop Resonator) 외곽에 사각 고리를 추가하여 ASLR의 높은 품질 인자 특성은 유지하면서 ASLR의 테라헤르츠파 투과 특성을 능동 제어 가능한 외곽 사각 고리 추가형 ASLR (ASLR-OSL: ASLR with Outer Square Loop)을 제시하였다. 추가된 외곽 사각 고리는 ASLR과 조합되어 메타물질 공진기 역할과 직접적인 전압 인가를 통하여 온도를 조절할 수 있는 마이크로 히터 역할을 동시에 수행하면서, ASLR-OSR이 ASLR의 품질 인자 특성과 유사한 품질 인자 특성을 유지할 수 있도록 설계하였다. ASLR-OSL의 테라헤르츠파 투과 특성을 능동 제어하기 위하여 온도 변화에 따라 절연체-금속 상전이 특성을 가지는 이산화바나듐 ($VO_2$) 박막을 사용하였고, 설계한 ASLR-OSL의 외곽 사각 고리에 직접적인 전압 인가를 통하여 $VO_2$의 특성을 조절하여 테라헤르츠파 투과 특성의 능동 제어가 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제안한 높은 품질 인자를 가지는 메타물질에 간단한 외곽 사각 고리를 추가하여 구성한 능동형 고품질 메타물질 구조는 메타물질의 높은 품질 인자는 유지하면서 테라헤르츠파 투과 특성의 전기적 능동 제어를 가능하게 하여 다양한 형태의 테라헤르츠 능동형 메타물질 소자로 응용될 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문에서는 마이크로스트립 사각 개방 루프 Split Ring 공진기 (OLSRR)를 이용하여 개선된 전압 제어 발진기를 위상 잡음을 줄이기 위하여 제안하였다. 이 목적을 위하여 마이크로스트립 사각 개방 루프의 형태를 갖는 사각형의 Split Ring 공진기에 대하여 연구하였다. 마이로스트립 사각 개방 루프 공진기와 비교할 경우, 마이크로스트립 사각 개방 루프 Split Ring 공진기는 더 큰 결합 계수를 갖으며, 이로 인하여 얻을 수 있는 더 높은 Q 값을 통하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 줄일 수 있다. 1.7 V의 공급 전력을 갖는 전압 제어 발진기는 주파수 조절 범위, $5.746\sim5.854$ GHz에서 $-120\sim-116.5$ dBc/Hz @ 100 kHz의 위상 잡음 특성을 갖는다. 이 전압 제어 발진기의 FOM은 같은 주파수 조절 범위에서 $-200.33\sim-197$ dBc/Hz @ 100 kHz를 갖는다.
본 논문에서는 마이크로스트립 사각 개방 루프 이중 Split Ring 공진기를 이용하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성을 줄이기 위한 새로운 구조를 제안하였다. 이러한 특성 실현을 위하여 마이크로스트립 사각 개방 루프의 형태를 갖는 사각 형태의 이중 Split Ring 공진기에 대하여 연구하였다. 일반적인 마이크로스트립 선로 공진기뿐만 아니라 위상 잡음 특성을 개선하기 위하여 제안된 마이크로스트립 사각 개방 루프 공진기와 마이크로스트립 사각 개방 루프 Split Ring 공진기와 비교할 경우에도 마이크로스트립 사각 개방 루프 이중 SRR는 더 큰 결합 계수를 갖으며, 이로 인하여 얻을 수 있는 더 높은 Q 값을 통하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 줄 일 수 있다. 1.7V의 공급 전력을 갖는 전압 제어 발진기는 주파수 조절 범위, 11.74~11.75 GHz에서 -123.2~-122.0 dBc/Hz @ 100 kHz의 위상 잡을 특성을 갖는다. 이 전압 제어 발진기의 Figure Of Merit (FOM)은 동일한 주파수 조절 범위에서 -214.8~-221.7 dBc/Hz @ 100 kHz를 갖는다. 기본적인 마이크로스트립 선로 공진기, 마이크로스트립 사각 개방 루프 공진기와 비교할 경우, 제안된 공진기를 이용한 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성은 각각 26 dB, 10 dB 개선되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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