Journal of information and communication convergence engineering
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제14권2호
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pp.65-70
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2016
This paper proposes and experimentally tests a modified circular slot antenna fed by a fork-like tuning stub for ultra-wideband (UWB) operation. The proposed antenna consists of a modified circular slot model and fork-like tuning stub. The proposed antenna is printed on a 34.0 mm × 30.0 mm FR4 substrate with thickness of 1.0 mm and relative permittivity of 4.4. The effect of various parameters of the circular slot and fork-like tuning stub is investigated for UWB operation. The modified circular slot and fork-like tuning stub are fabricated on the substrate to achieve wideband operation and good impedance matching. Experimental results demonstrated that the measured return loss exhibits an acceptable agreement with the simulated return loss and satisfies the -10 dB impedance bandwidth requirement while simultaneously covering the UWB bands. In addition, the proposed antenna shows good radiation characteristics and gains in the UWB bands.
본 논문에서는 포크 모양의 급전 구조를 갖는 변형된 마름모 슬롯 UWB(Ultra Wide Band) 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 마름모 형태의 슬롯 구조로부터 UWB 통신에 적합한 초광대역 특성(3.1~10.6 GHz)을 갖도록 상단과 하단 영역이 제거된 변형된 마름모 구조를 갖도록 설계하였으며 급전구조는 광대역 특성을 갖는 방법으로서 포크 모양의 구조를 사용하였다. 제안된 안테나는 $34mm(W1){\times}34mm(L1){\times}1mm(t)$의 유전율 4.4인 FR-4 유전체 기판 크기에 $30mm(W2){\times}16.75mm(L3+L4)$ 슬롯 크기를 갖도록 설계되었다. 최적화 과정을 거친 후, 제안된 안테나는 제작 및 측정되었다. 측정결과, 제안된 안테나의 반사손실 특성은 3.1 ~ 10.6 GHz 대역에서 -10dB를 기준을 만족하였으며 동작대역에서 측정된 이득과 방사패턴 특성 결과를 얻었다.
광대역 주파수 범위에 대해서 무지향성 방사 패턴을 나타내는 실린더형 유전체 공진기와 1/4 파장 길이의 모노폴의 결합구조를 제안한다. 모노폴은 저주파 대역에서 동작하고 DR 은 고주파 대역에서 동작하며 모노폴이 DR 에 전계 결합에 의하여 급전기로서 작동한다. 실린더형 DR에서 광대역 동작을 위해서 아래쪽에 직사각 구조로 식각이 이루어진다. 안테나의 크기는 DR 의 내경, 외경 및 높이가 5.8 mm, 11.6 mm 및 6.0 mm 의 크기이며 10 dB 대역폭은 4.7-18.2 GHz 범위의 대역폭을 나타내었다.
본 논문에서는 직사각형 평면 모노폴 구조에 이중 슬리브를 추가하여 광대역화를 이룬 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나의 임피던스 매칭을 위해 두 개의 갭 슬리브와 외각 슬리브를 추가하여 이중 슬리브 구조로 안테나 성능을 개선하였다. 안테나 파라미터 특성을 확인하기 위하여 ANSYS사의 HFSS 시뮬레이터를 이용하였다. 제안한 안테나에서 VSWR이 2 이하인 시뮬레이션 주파수 대역은 2.5GHz~10.5GHz이다. 주파수 대역폭은 8GHz이다. 실제로 제작한 안테나의 주파수 대역은 2.92GHz~10.32GHz이며, 주파수 대역폭은 7.4GHz이다. 측정된 복사패턴 주파수는 3GHz, 6GHz, 9GHz이다. 모든 주파수에서 다이폴안테나 패턴과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 안테나 크기는 $40{\times}40mm^2$이다. 시뮬레이션 결과와 측정 데이터를 비교분석한 결과 초광대역 평면 모노폴 안테나의 실용화 가능성을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 L 급전 및 slot 급전을 동시에 적용하는 설계 기법 및 안테나를 소형화하기 위한 fence를 설치하여 광대역(824~2,500 MHz)이면서 소형인 패치 안테나($100(W){\times}120(L){\times}39(D)\;mm$)를 구현하였다. 패치의 크기는 저주파수(824 MHz)를 기준으로 일반적인 $1/2\;{\lambda}$(dipole) 설계 기준보다 약 30 % 이상을 줄였으며($1/3\;{\lambda}$), 전체 대역폭 기준으로 약 100 %를 구현하였다. L 구조의 급전 방식은 저주파에서는 EM coupling 급전을 위한 방식으로 사용되었고, 고주파에서는 slot을 통해 전력을 공급해 주는 하나의 급전 선로의 역할을 하도록 하였다. 제안된 안테나는 광대역으로 설계 제작된 것뿐만 아니라, 전대역에서 배열화가 가능할 수 있을 만큼의 크기로 구현되어 초광대역의 패치 배열화 안테나를 개발하기 위한 기초를 마련하였다. 제작된 안테나는 전대역에서 정재파비 1:2.0 이하를 만족하며, 측정 이득 패턴이 계산된 것과 유사하였으며, 접지면 위쪽 방향으로는 등방성에 가깝게 나타났다. 최대 이득은 1,870 MHz에서 8.9 dBi이다. 설계된 안테나의 시뮬레이션 결과와 실제 제작된 샘플의 결과가 유사함을 보였다.
본 논문에서는 마이크로스트립구조에서 $3.1{\times}10.6GHz$대역의 UWB 통신을 위한 사다리꼴 안테나모델에 대해 광대역화를 검토하였다. 두 사다리꼴의 마이크로스트립패치 치수를 서로 다르게 한 모노폴의 사다리꼴안테나 모델에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 UWB의 대역폭에서 반사손실 -10dB(VSWR<2)이하의 임피던스 정합특성을 보이는 안테나의 동작특성을 나타내 보였다. 또한, 본 논문에서 구한 최적화 안테나는 UWB의 전 대역에서 선형위상과 수평면내에서 대체로 무지향 방사특성을 나타내 보인다.
지금까지의 UWB 안테나는 무지향성이면서 동시에 광대역을 만족하지 못했다. 하지만 UWB 통신채널 환경에서는 이러한 특성이 필수적이다. 본 논문에서는 UWB용 광대역 타원형 모노폴 안테나를 제안하였다. 광대역 특성을 갖는 평판형 모노폴 안테나는 최근 많이 연구되고 있으며 제안한 안테나는 10dB 기준으로 3.5GHz -12GHz의 주파수 밴드위스를 갖는다. 방사패턴은 3.5GHz - 10GHz까지 무지향성 특성을 보였다. 제안한 안테나는 마이크로 스트립 급전 구조와 타원형 모노폴 디스크로 구성되어 있으며 모노폴 디스크와 그라운드 사이의 높이는 정합을 결정 짖는 매우 중요한 변수이다. 제안한 안테나는 UWB 시스템에 적용이 가능할 것이다.
헬릭스 안테나는 관제, 관측, 탐사, 통신 위성 등에서 관제(TT&C), 데이터 통신, GPS 수신 시스템, 전술 시스템으로 활용되고 있다 위성의 Z축에서 최대 지향성과 방사 특성을 갖는 헬릭스는 광대역의 임피던스와 통신 커버리지 대역을 제공할 수 있다. 도파관 혼 구조는 흔히 레이다 분야에 이용되는데, 지반 탐사 레이다 및 전자파 장애 측정 등 초 광대역 펄스를 필요로 하는 곳에 사용된다. 또한 크기가 비교적 작고, 적은 방사 왜곡으로 인한 고효율과 낮은 반사 특성을 갖는 장점이 있다. 본 논문에서는 고용량의 데이터를 전송하여 넓은 주파수 대역폭을 사용하는 통신 및 원격 탐사 위성에 적합한 도파관 혼-헬릭스 결합 안테나를 설계한다. 설계된 변형 구조 안테나는 S 밴드에서 가변 빔 스캐닝 모드를 갖는 혼-헬릭스 결합 헬리콘 구조로 관제, 탐사, 고속 데이터 통신용 등의 다기능 안테나로 동작한다. 도파관 혼은 테이퍼된 헬릭스를 감싸는 접이식 반사체로 설계하여 구조물의 소형화를 유도한다. 현재 개발 중인 차세대 다목적 실용위성에서는 고성능의 탑재체를 활용하기 때문에 정밀하고 안정된 위성 자세 제어 능력을 요구하고, 위성 안테나의 지향성 요구 조건이 강화된다. 이를 위해 설계된 안테나의 위성 초기 배치에 따른 링크 분석을 통해 위성체의 자세 및 운용 모드에 따라 다른 결과를 갖는 빔 스캐닝을 산출하고 각 모드에서의 자료 전송률에 대해 연구한다.
In order to avoid the interference from existing narrowband communication systems, this paper proposes a compact band-notched UWB (ultra wideband) antenna with size of $12mm{\times}22mm{\times}1.6mm$. Transmission line model is applied to analyzing wide impedance matching characteristic of the modified base antenna, which has a gradual stepped impedance feeder structure. The proposed antenna realizes dual band-notched function by combining two biased T-shaped parasitic elements on the rear side with a window aperture on the radiation patch. The simulation current distributions of the antenna reflect resonant suppression validity of the two methods. In addition, the measured radiation characteristics demonstrate the proposed antenna prevents signal interference from WLAN (5.15-5.825GHz) and WiMAX (3.4-3.69GHz) effectively, and the measured patterns show the antenna omnidirectional radiation in working frequencies.
무인 차량의 야지 자율 주행을 위한 목적으로 수풀 뒤쪽에 가려져 있는 장애물을 탐지하고 회피하기 위해 수풀을 투과하여 차량의 전방을 고해상도로 영상화 할 수 있는 근거리 초광대역 영상 레이다를 설계한다. 광대역 특성에 적합하고 배열 구성이 용이한 소형 평판형 비발디 안테나를 설계하고 방사 패턴 및 정재파비를 측정한다. 영상의 거리 해상도를 기준으로 대역폭을 분석하고, 방위각 해상도를 기준으로 수신용 배열 안테나를 설계한다. 수신용 배열 안테나의 간격과 영상 해상도 및 표적의 신호 중첩 관계를 분석한다. 수풀로 부터 반사되는 신호를 수신하기 위해 회로망 분석기를 이용하여 계단 주파수 파형을 사용하는 합성 개구면 레이다를 구성한다. 제안한 방법은 수풀에서 코너 반사기를 위치시키고 이것의 반사 신호를 영상화함으로써 수풀의 투과 특성 및 레이다 영상의 해상도를 분석하여 무인 차량에 적용가능성을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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