본 논문에서는 초고출력 안테나 시스템의 급전용 다중 모드 혼 안테나를 제안한다. 제안된 초고출력용 급전 혼 안테나는 모드 변환기와 연결되며, 전원부와 반사판 안테나의 사이에 위치한다. 초고출력 시스템의 경우 급전 안테나의 spillover를 고려한 -25 dB 빔 폭이 반사판 안테나의 크기를 결정하므로 반사판 안테나의 소형화를 위해 -25 dB 빔 폭을 줄인 급전용 다중 모드 혼 안테나를 설계 및 제작하였다. 그 결과 제안된 다중 모드 혼 안테나를 이용한 급전 시스템의 이득은 27 dBi이며 반사 손실은 10 GHz에서 -22 dB 이하의 값이 측정되었다. 또한 -25 dB 범 폭은 수직 평면과 수평 평면에서 각각 $20.24^{\circ}$와 $28.92^{\circ}$로 측정되었고 이는 기존의 혼 안테나를 이용한 급전 시스템의 빔 폭보다 약 $10^{\circ}$가량 작은 값으로, 제안된 혼 안테나는 초고출력 안테나 시스템 소형화에 적합한 형태임을 확인하였다.
본 논문에서는 UHF 대역에서 동작하는 기생소자를 가지는 U-형태의 광대역 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안한 태그 안테나는 복사부에 해당하는 U-형태의 반파장 다이폴 안테나 상단 중앙에 역방향으로 U-형태의 기생소자를 삽입하였고, 본체 하단 중앙에 사각 형태의 급전 구조를 삽입하여 상용 태그 칩과 안테나의 공액 정합을 용이하게 하였다. 제안된 태그 안테나는 VSWR<2를 기준으로 한 $882{\sim}927\;MHz$의 대역폭 안에서 3.16 dB 이하의 이득편차 특성을 가졌고, VSWR<5.8을 기준으로 한 대역폭은 $857{\sim}958.5\;MHz$로 전세계 UHF 대역폭을 모두 수용하였으며, 대역폭 내에서 5.07 dB 이하의 이득편차 특성을 가졌다. 또한 최소 이득편차 특성이 대역폭 중심 주파수에 나오도록 하여 주파수에 따른 이득편차 특성 변화를 최소화하였다.
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 밀리미터파(W 대역) 다중개구각 혼안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 전계면 및 자계면 빔폭이 동일한 다중모드 이중편파 정사각형 혼으로서 다중모드 생성부, 4개의 정사각형 도파관 여기부, 합패턴 형성을 위한 직교모드 변환기와 전력결합기로 구성된다. 제작이 용이하도록 안테나 구조를 설계하고, 층별 기계가공과 확산접합 기법을 적용하여 ${\pm}0.02mm$ 오차 이내로 제작하였다. 회로망분석기와 원전계 측정시설을 이용하여 제작된 안테나의 입력 반사계수와 방사패턴을 측정하였다. 측정 결과, 제안한 안테나는 중심 주파수를 기준으로 1 GHz 이내에서 17.7~18.3 dBi의 이득, $25.2{\sim}28.5^{\circ}$의 빔폭, 1.02~1.75의 입력 VSWR 특성을 가짐을 확인하였다.
본 논문에서는 WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템에 적용 가능한 결합 접지 구조(DGS)를 갖는 마이크로스트립 급전 방식의 모노폴 안테나를 제작하였다. 제안된 안테나는 결함 접지 구조를 이용하여 이중 대역이 나타나게 하였으며, 모노폴 안테나는 두께를 단계별로 줄여가며 임피던스 정합을 용이하게 하였다. $44{\times}51{\times}1.6mm^3$의 크기로 모노폴 안테나 및 접지면의 크기를 변화시켜가며 최적화하여 WLAN의 2.4 GHz 대역과 5 GHz 대역을 만족할 수 있도록 하였다. FR-4 기판을 사용하여 제작 및 측정한 결과 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 2 이하를 기준으로 210 MHz(2.29~2.50 GHz)와 900 MHz(5.05~5.95 GHz)의 대역폭을 얻었고 전방향성의 방사패턴을 얻었다.
본 논문에서는 5중 대역 서비스를 위한 삼각 패치 모노폴 안테나가 제안되어졌다. 제안된 안테나는 광대역 특성을 얻기 위해 모노폴 안테나를 기반으로 한 패치 안테나에 슬릿을 부설하였으며 안테나의 크기를 소형화시켰다. 또한, 휴대폰 안테나의 실장 환경을 고려한 $35\;mm{\times}75\;mm$ 크기의 기판에서 안테나 부분의 크기는 $35\;mm{\times}20\;mm$이고 FR-4(비유전율: 4.4, 기판 두께: 1 mm) 기판 위에 설계되어졌으며, 급전 구조에는 임피던스 $50{\Omega}$의 마이크로스트립 선로를 사용하였다. 측정 결과, 제작된 안테나는 GSM/DCS/USPCS/UMTS/Bluetooth 대역에서 임피던스 대역폭($VSWR{\leq}3$)을 만족하였으며, 공진 주파수는 0.92, 1.97, 2.45 GHz이며, 평균 이득은 각각 -2.18, -0.66, -0.58 dBi이고, 안테나의 방사 효율은 각각 60, 85, 87%이다. 따라서 제작된 안테나는 GSM/DCS/USPCS/UMTS/Bluetooth 등의 대역을 만족시키며 각각의 통신 대역 내에서 좋은 특성을 나타내므로 이동 통신 소형 모바일 기기에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.
Park, Sungman;Kim, Min-Woo;Kim, Ji-Hoon;Lee, Yena;Kim, Min Soo;Lee, Yong-Jun;Kim, Young-Jin;Kim, Hee-Sung;Kim, Yoon-Won
Journal of electromagnetic engineering and science
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제15권3호
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pp.142-150
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2015
Several reports supported that continuous exposure to 60 Hz magnetic field (MF) induces testicular germ cell apoptosis in vivo. We recently evaluated duration- and dose-dependent effects of continuous exposure to a 60 Hz MF on the testes in mice. BALB/c male mice were exposed to a 60 Hz MF at $100{\mu}T$ for 24 hours a day for 2, 4, 6, or 8 weeks, and at 2, 20 or $200{\mu}T$ for 24 hours a day for 8 weeks. To induce the apoptosis of testicular germ cell in mice, the minimum dose is $20{\mu}T$ at continuous exposure to a 60 Hz MF for 8 weeks, and the minimum duration is 6 weeks at continuous exposure of $100{\mu}T$. Continuous exposure to a 60 Hz MF might affect duration- and dose-dependent biological processes including apoptotic cell death and spermatogenesis in the male reproductive system of mice. The safety guideline of the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) indicates that the permissible maximum magnetic flux density for general public exposure is $200{\mu}T$ at 60 Hz EMF (ICNIRP Guidelines, 2010). In the present study, we aimed to examine the expression of pro- and anti-apoptotic genes regulated by the continuous exposure to 60 Hz at $200{\mu}T$ in Sprague-Dawley rats for 20 weeks. The continuous exposure to 60 Hz at $200{\mu}T$ does not affect the body and testicular weight in rats. However, exposure to 60 Hz MF significantly affects testicular germ cell apoptosis and sperm count. Further, the apoptosis-related gene was scrutinized after exposure to 60 Hz at $200{\mu}T$ for 20 weeks. We found that the message level of endonuclease G (EndoG) was greatly increased following the exposure to 60 Hz at $200{\mu}T$ compared with sham control. These data suggested that 60 Hz magnetic field induced testicular germ cell apoptosis through mitochondrial protein Endo G.
본 논문에서는 IMT-2000 소형 기지국 시스템 응용을 위한 광대역 특성을 갖는 위상 배열 안테나 시스템의 평판형, 소형 구조를 설계 및 구현하였다. 저비용, 단순 설계의 빔 형성망을 구성하기 위해 두 가지 방법이 제안되었다. 첫번째로 연속적으로 위상을 조정할 수 있는 새로운 소형 광대역 위상 천이기를 병렬 결합선로를 이용하여 설계하였으며, 둘째로는 위상 배열 안테나에서 기준 위상을 갖는 위상 천이기를 대체할 수 있는 등가적인 위상 지연기를 제안하였다. 또한 광대역 시스템 구현을 위해 광대역 위상 천이기와 함께 광대역 특성을 갖는 와이드 슬랏 안테나를 단위 안테나로 설계하였다. 따라서 설계된 위상 배열 안테나 시스템은 낮은 복잡도와 적은 공정 비용에도 불구하고 소형, 광대역, 그리고 넓은 빔 틸팅 각도를 갖도록 설계되었다. 제작된 3${\times}$l 선형 위상 배열 안테나 시스템은 와이드 슬랏 안테나의 접지면으로 충분한 1.6 λ${\times}$ l.6 λ의 소형 구조로 구현되었으며, 실험 결과 IMT-2000 대역 내에서 15 dB 이하의 S$_{11}$을 보였고, E평면 방사 패턴에서 -29$^{\circ}$에서 +30$^{\circ}$의 빔 스캔 각도를 나타내었다.다.
본 논문에서는 다층 구조를 이 용하여 다중 대 역(GSM, DCS, PCS, WCDMA, 2.3 GHz WiMAX)에서 동작하며, 다층 구조이므로 공간 재활용이 가능하여 안테나 크기를 효율적으로 줄일 수 있는 칩 안테나를 제안하였다. 또한, 중간층에 air-gap을 삽입하여 병렬 캐피시턴스 성분을 감소시켜 넓은 대역폭을 얻을 수 있었다. 제안한 안테나는 RO4003 유전체(${\varepsilon}_r=3.4$)를 사용한 다층 구조의 PIFA이고, 안테나 부피는 $22{\times}5.5{\times}4.0\;mm^3$이다. 측정 결과, 안테나 효율 45 % 이상인 대역폭은 low-band에서 80 MHz($880{\sim}960\;MHz$)이며, high-band에서 690 MHz($1,710{\sim}2,400\;MHz$)을 보였으며, 안테나의 고차 모드와 최상위 층의 공진으로 인해 high-band에서 넓은 대역폭을 갖게 되는 것으로 사료된다.
본 논문에서는 Peano curve의 가장자리에 인덕터를 집적한 주파수 가변 소형 metamaterial 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 1차 Peano curve 평면과 그라운드 평면으로 구성되며, 이 두 평면은 두 개의 단락 post로 연결되어 있다. 이 단락 post와 Peano curve 사이에는 인덕터가 부착되어 있다. 두 인덕터의 inductance를 적절히 선택하여 입력 임피던스 대역폭의 감소 없이 안테나의 동작 주파수를 조절할 수 있다. 안테나의 동작 원리를 설명하기 위해 안테나의 등가 회로를 제시했다. 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해 몇 가지 다른 인덕터가 부착된 안테나를 제작했으며, 측정 결과는 시뮬레이션 결과와 매우 잘 일치한다. 인턱터 값 조합에 따라 입력 임피던스의 감소 없이 동작 주파수가 1.47 GHz에서 0.586 GHz로 변함이 측정되었다. 91 nH와 470 nH의 두 인덕터를 집적한 경우, 안테나의 전기적 크기는 $0.0246 {\lambda}{\times}0.0246{\lambda}{\times}0.0114{\lambda}$로 매우 소형이다. 이 때 측정된 입력 임피던스 대역폭$(S_{11}{\leq}-10 dB)$과 방사 효율은 각각 5.22 %와 47.25 %이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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