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UHF 대역 공진 주파수 및 반사 손실 오토튜닝 마이크로스트립 안테나 설계 (Design of UHF Band Microstrip Antenna for Recovering Resonant Frequency and Return Loss Automatically)

  • 김영로;김용휴;허명준;우종명
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제24권3호
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    • pp.219-232
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    • 2013
  • 본 논문에서는 손과 같은 물체가 안테나에 접근하였을 때 이탈된 공진 주파수와 임피던스를 자동으로 복원하여 무선기기의 송수신 성능을 항상 최적의 상태로 유지하도록 할 수 있는 UHF 특정 소출력 무선주파수 대역(425 MHz)의 소형 마이크로스트립 안테나를 설계, 제작하였다. 반파장 마이크로스트립 방사체의 양쪽 끝단을 접지면 쪽으로 폴딩하여 소형화하고, 역시 방사체와 접지면 사이에 바랙터 다이오드에 의한 캐패시턴스를 장하한 다음, 각각 역바이어스 전압 조절에 의한 용량을 비대칭적으로 변화시킴으로써, -30 dB 이하의 일률적인 반사 손실을 유지하면서 395 MHz에서 455 MHz까지 연속적인 공진 주파수 조절이 가능한 전압 제어 안테나를 설계하였다. RF 모듈로부터 시험 신호를 안테나에 송출하여, 부정합에 의해 안테나로부터 되돌아 온 반사 신호 레벨을 RSS(Receive Signal Strength) 검출 회로와 오프셋 증폭기를 통하여 마이크로콘트롤러에 입력하고, 그 레벨이 최소가 되도록 안테나의 바이어스 전압을 자동 조절하는 펌웨어를 설계, 시스템을 완성하여 시험한 결과, 손, 금속판, 유전체 등의 물체를 접근시켰을 때 틀어졌던 안테나의 특성이 수 초 이내에 완전하게 복원됨을 확인하였다.

기생 루프 구조를 이용한 휴대 단말기용 다중 대역 초소형 루프 안테나에 관한 연구 (A Study on the Small Loop Antenna with a Parasitic Loop Structure for Multiband Mobile Phone Application)

  • 이상흔;김기준;정종호;윤영중;김병남
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제21권6호
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    • pp.706-713
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    • 2010
  • 본 논문에서는 기생 루프 구조를 이용한 휴대 단말기용 5중 대역 초소형 루프 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 급전 모노폴, 기생 루프 구조를 가진 방사 루프 안테나, 추가 방사 소자로 구성되며, 매우 얇은 연성기판으로 제작된 안테나는 40 mm$\times$11 mm$\times$3 mm 크기의 유전체 캐리어에 장착된다. 제안된 안테나의 대역폭은 저대역에서 402 MHz(773~1,175 MHz)이고, 고대역에서 583 MHz(1,622~2,205 MHz)이다. 그 결과, 제안된 안테나는 VSWR 3:1 기준으로 GSM850, GSM900, DCS1800, PCS1,900, WCDMA 대역을 모두 만족함을 확인할 수 있었고, 방사 패턴, 이득, 효율 측면에서 휴대용 단말기에 적용되기에 적합한 성능을 얻었다. 따라서 제안된 안테나는 초소형 다중 대역 휴대 단말기의 응용 분야에 적합할 것으로 판단된다.

주차장관리 시스템 기지국용 소형 λ/4 폴디드 마이크로스트립 안테나 (Miniaturized λ/4 Folded Microstrip Antenna for Parking Monitoring Base Station System)

  • 금재민;고동옥;정재엽;우종명
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제15권2호
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    • pp.95-101
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    • 2016
  • 본 논문에서는 주차장관리 시스템 기지국용 소형 ${\lambda}/4$ 폴디드 마이크로스트립 안테나를 제안, 설계 및 제작하였다. 제안된 안테나를 소형화하기 위해 먼저 기준 ${\lambda}/2$ 마이크로스트립 패치 안테나에서 방사소자 폭을 줄이고, 다음은 방사소자 길이를 줄여주기 위하여 섭동효과(Perturbation effect)를 이용하여 개구면에 폴디드 구조를 적용하였다. 끝으로 ${\lambda}/2$ 길이의 폴디드 마이크로스트립 안테나를 ${\lambda}/4$ 폴디드 마이크로스트립 안테나로 더욱 소형화시켰다. 설계된 안테나는 중심주파수 425 MHz에서 크기는 $134mm{\times}143.85mm{\times}20.1mm$($0.19{\lambda}{\times}0.2{\lambda}{\times}0.028{\lambda}$, ${\lambda}$는 425 MHz의 한 파장 길이)로 기본 마이크로스트립 패치 안테나와 비교하여 97.2% 소형화 되었다. 또한 -10 dB 대역폭은 2.44 MHz(0.57%)로 측정되었으며 방사패턴은 E-plane $15^{\circ}$에서 최대 1.82 dBi의 이득을 얻었다.

원편파용 광대역 마이크로스트립 크로스 슬롯 어레이 안테나의 설계에 관한 연구 (A Study on the Design of Wideband Microstrip Cross Slot Array Antennas with Circular Polarization)

  • Min, Kyeoung-sik;Ko, Jee-Won
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제8권4호
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    • pp.894-900
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    • 2004
  • 원편파용 마이크로스트립 안테나 소자들은 많은 형태가 있는데, 이것은 훌륭한 단위 방사기로 사용되었다. 원편파용 안테나의 이점은 송$.$수신시스템 사이에 엄격한 설정을 요구하지 않기 때문에 원편파용 프린트 안테나는 많은 위성과 이동무선시스템에 자주 사용되었다. 원편팍용 마이크로스트립 안테나의 3 dB 축비와 임피던스의 광대역을 실현하기 위해서 복잡한 급전구조와 3층의 패치 소자가 연구되었다. 본 논문은 원편파용 광대역 마이크로스트립 크로스 슬롯 어레이 안테나의 설계를 나타낸다. 제안한 안테나는 급전부인 마이크로스트립 라인과 원편파 발생을 위한 방사부인 크로스 슬롯으로 구성되어 있다. 광대역을 위해서 3충 구조가 고려되었고, 크로스 슬롯은 급전선과 전자기적 결합을 한다. 1소자 크로스 슬롯 안테나의 최적 파라미터가 모멘트 법에 의해 해석 및 설계되었다. 이러한 파라미터들은 방사소자들 사이의 상호결함을 고려한 어레이 안테나 설계에도 적용되었다. 제안한 안테나의 우현편파와 좌현편파는 비대칭 크로스 슬롯 구조와 슬롯 위치에 의해 쉽게 제어된다. 1소자와 15소자 크로스 슬롯 안테나에서 1 dB 이하의 축비와 안테나의 광대역 특성을 얻었다.

슬롯결합을 이용한 발진기형 능동 안테나의 설계 및 제작 (Design and Fabrication of the Oscillator Type Active Antenna by Using Slot Coupling)

  • 문철;윤기호;장규상;박한규;윤영중
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제8권1호
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    • pp.13-21
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    • 1997
  • 본 논문에서는 능동 위상배열안테나(Active phased array antennas)의 구성소자로 사용될 수 있는 슬롯결합을 이용한 발진기형 능동안테나를 설계, 제작하였다. 배열 안테나 특히 평면 배열 얀테냐에 적합한 급전구조인 슬롯결합을 이용하여 방사소자와 능동회로룹 각각의 기판에 제작한 후 접지면의 슬롯을 통하여 전자기적으로 결합하였다 이와 같은 구조는 배열 안테나로 구성할 경우 단일 평면상에 안테나와 발진회로를 집적하는 구조에서 발생하는 안테나의 협대역 문제, 능동회로에 의한 기생방사, 집적의 문제 등을 해결할 수 있을 것이다. 본 논문에서 설계, 제작한 발진기형 능동안테나는 FET의 드레인 바이어스 전압을 조정하여 발진 주파수를 12.5 GHz를 중심으로 12.37 GHz에서 12.65 GHz까지 280 MHz (2.24%)의 주파수 범위를 선형적으로 조정할 수 있었다. 또한 주파수 가변범위 내에서의 출력이 5 dB 이내의 차이를 가짐으로서 거의 일정하였다. 따라서 본 논문에서 설계, 제작한 능동 안테나를 선형이나 평면의 능동 배열 안테나 소자로 사용할 수 있을 것이다.

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딥 브레이징 제작 기법을 이용한 밀리미터파 탐색기용 도파관 광벽 슬롯 배열 모노펄스 안테나 (Waveguide Broad-Wall Slot Array Monopulse Antenna for Millimeter-Wave Seeker Using Dip Brazing Method)

  • 백종균;정채현;이국주;박창현
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제26권11호
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    • pp.1020-1026
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    • 2015
  • 본 논문에서는 Ka 대역 밀리미터파 탐색기용 도파관 광벽 슬롯 배열 모노펄스 안테나의 설계 및 딥 브레이징 기법으로 제작하여 측정한 결과에 대해 기술하였다. 제안된 안테나는 Elliott 방법을 사용하여 최적화된 복사면, 반사 손실 대역폭 특성 향상을 위해 프로브 급전 방식이 적용된 급전 도파관 및 모노펄스 비교기로 구성되어 있다. 복사면 배열의 가중치 값은 Tayor 분포를 적용하여 설계하였으며, 상용 전자파 해석 시뮬레이터를 사용하여 단일 슬롯의 특성을 추출하여 Elliott 방법으로 슬롯 배열을 최적화 하였다. 설계한 안테나는 딥 브레이징 제작 기법으로 제작하였고, 측정을 통해 28.4 dBi 이득을 확인하였으며, 안테나 빔폭 및 부엽준위도 설계결과와 유사함을 확인하였다.

도파관 슬롯 커플러용 비대칭 복합 아이리스에 의해 급전되는 중심 종방향 션트-시리즈 결합 슬롯에 관한 연구 (A Study of Center Longitudinal Shunt-Series Coupling Slot Fed by Asymmetric Compound Iris for Waveguide Slot Coupler)

  • 김병문;고지환;조영기
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제24권6호
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    • pp.586-594
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    • 2013
  • 본 논문에서는 도파관 슬롯 배열 안테나 설계 시 분기 도파관 내에서 결합 슬롯과 복사 슬롯 간의 원하지 않는 고차 모드 결합을 줄일 수 있는 슬롯 커플러용 결합 요소를 제안하였다. 제안된 소자는 수직 교차하는 두 도파관이 공유하는 도파관 광벽에 위치한 중심 종방향 션트-시리즈 결합 슬롯과 이를 여기시키는 비대칭 복합아이리스로 구성된다. 먼저 HFSS를 사용하여 커플러 구조의 산란 계수를 구하고, 결합 슬롯의 T - 회로망 등가 회로의 파라미터를 추출하였다. 또한, 소자의 구조적인 치수를 변화시키면서 공진 길이 및 정규화 어드미턴스와같은 공진 특성을 분석하였다. 결합 슬롯으로부터 ${\lambda}_g/4$ 떨어진 단락 블록을 갖는 커플러를 설계 제작하여 측정한 실험 결과는 모의실험 결과와 잘 일치하였다.

4중 대역을 포함하는 휴대폰용 재구성 안테나 (A Reconfigurable Antenna for Quad-Band Mobile Handset Application)

  • 박영근;성영제
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제23권5호
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    • pp.570-582
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    • 2012
  • 본 논문에서는 핀 다이오드를 사용하여 4중 대역(GSM900/GSM1800/GSM1900/UMTS)을 포함하는 휴대폰 용 재구성 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나의 크기는 $45{\times}11{\times}6mm^3$이다. 안테나 패턴 위에 위치한 두 개의 핀 다이오드를 독립적으로 조절하여 다이오드가 on/off 됨에 따라 각각 Planar Inverted-F Antenna(PIFA) mode와 loop mode로써 동작하게 하였다. 재구성 안테나의 설계를 검증하기 위해 핀 다이오드 대신 conducting tape을 사용하여 prototype을 설계, 제작, 실험하였다. 제작한 재구성 안테나에서 PIFA 모드로 동작할 때의 측정 결과는 7 dB 대역폭이 8.62 %(880~960 MHz)이며, GSM900(880~960 MHz) 대역을 포함한다. Loop 모드로 동작할 때의 측정결과는 7 dB 대역폭이 26.36 %(1,696~2,240 MHz)로 GSM1800(1,710~1,880 MHz)/GSM1900(1,850~1,990 MHz)/UMTS(1,920~2,170 MHz)대역을 포함한다.

초단파 레이다의 부엽 차단 기능에 대한 설계 및 구현에 대한 연구 (A Study on the Design and Implement of The Function of the Sidelobe Blanking of VHF Radar)

  • 김기중
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.637-642
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    • 2020
  • 본 연구는 S대역 또는 X대역 레이다 보다 빔폭이 상대적으로 큰 저주파 대역을 사용하는 초단파 레이다의 SLB/BLB 설계 및 구현에 대한 연구이다. 초단파 대역의 안테나는 빔폭이 상대적으로 크기 때문에 부엽에서 반사된 표적 신호를 처리하지 않으면 주엽 신호에서 들어온 것으로 인식하여 레이다의 탐지 오경보율이 증가한다. 부엽 차단 방법은 배열 안테나의 중앙쪽 복사소자를 사용하여 배열안테나 전면부의 부엽 신호를 차단하고, 뒤쪽에서 들어오는 신호는 BLB 수신안테나 조립체를 통해 차단시킨다. 레이다 구현을 완료하여 모의 신호 발생장치를 활용한 시스템 단위의 부엽 신호 차단에 대한 시험을 통하여 SLB/BLB 신호가 제거되는 것을 시험을 통하여 확인하였다. 본 연구를 통하여 향후 안테나 크기 및 빔폭이 큰 저주파 대역 레이다용 배열안테나의 부엽 차단 기술 구현에 활용할 예정이다.

능동위상배열안테나의 적응형 패턴 널 형성에 관한 연구 (A Study on Adaptive Pattern Null Synthesis for Active Phased Array Antenna)

  • 정진우;박성일
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제16권3호
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    • pp.407-416
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    • 2021
  • 능동위상배열안테나는 적절한 급전신호 가중치 선택에 따라 대국을 향해 주 빔을 조향할 수 있을 뿐만 아니라 간섭원 방향으로 패턴 널을 형성할 수 있다. 주 빔의 조향을 위한 급전신호 가중치는 방사소자의 위치를 기반으로 쉽게 산출할 수 있다. 그리고 패턴 널 형성을 위한 급전신호 가중치 또한 적절한 요구 방사패턴 설정과 WLSM(Weighted Least Squares Method)을 이용하면 산출할 수 있다. 그러나 일반적인 무선 통신망 환경에서 간섭원의 위치는 미인지 상황에 있다. 따라서 적응형 패턴 널 형성 기법이 필요하다. 본 논문에서는 요구 방사특성 설정에 따른 패턴 널 형성이 가능함을 확인하고, 이를 기반으로 관측 영역 기준 이진탐색 알고리즘을 이용하여 간섭원 적응형 패턴 널 형성 기법에 관하여 연구하였다. 제시된 기법을 기반으로 모의실험을 수행한 결과, 효율적으로 간섭 적응형 패턴 널 형성이 가능함을 확인하였다.