휴대용 이동통신 전화기에 탑재된 모노폴 안테나와 PIFA 안테나의 특성 해석

Characteristic Analysis of Monopole Antenna and PIFA Mounted on Handheld Telephone

본 논문은 유한차분 시간영역(FDTD) 해석법을 이용하여 모노폴 안테나 및 평면형 도체판이 탑재된 이동통신 단말기의 방사 특성에 대해 해석하였다. 플라스틱 케이스가 코팅되 도체 박스 위에 탑재된 모노폴 안테나는 집중회로 소자를 이용하여 급전시켰다.51mm의 길이를 갖는 모노폴 안테나에 플라스틱 케이스가 코팅되지 않는 구조의 이동통신 전화기는 공진 주파수 877MHz에서 동작하는 특성을 보였고, ${\varepsilon}_r=2$인 플라스틱 케이스를 몸체에 코팅할 경우 824MHz로 공진 주파수는 낮아지고 대역폭은 1.5배 정도로 넓어지는 특성을 보였다. 몸체에 평면형 구조의 방사체를 부착할 경우 원역장에서의 이득에 대한 방시패턴이 다소 비등방적인 모양을 나타내었다. 평면형 안테나인 PIFA에 플라스틱 케이스가 코팅된 이동통신 전화기는 PCS 이동통신 전화기의 사용 가능한 주파수대 1.52GHz 부근에서 공진이 이루어졌다. 전계강도에 대한 방사패턴에서 20dB 이하로 방사되는 방향의 각도가 모노폴 안테나의 42 $^{\circ}$에 비해 14 $^{\circ}$ 정도로 전계강도의 미약한 부분이 더 좁은 각으로 나타났다.

Characteristics of monopole antenna and planar conductor structure mounted on handheld telephone are anlayzed by using FDTD method. Feeding of monopole antenna is implemented with lumped elements and plastic case is coated on the surface of conductor box. Otherwise, resonant frequency of handheld telephone mounting monopole antenna with no plastic case is 877MHz, when plastic case (${\varepsilon}_r=2$) is coated, the resonant frequency is down to 82MHz and the bandwidth is broadened about 1.5 times. Planar structure of handheld telephone mounted on the body makes to change far-field gain radiation patterns. In this case, radiation patterns are somewhat asymmetrical. Handheld telephone using PIFA(Planar Inverted F Antenna), instead of monopole antenna, is resonated at frequency 1.52GHz that is available onPCS. In the radiation pattern of this structure, azimuth that electric field intensity is presented below 20dB is 14$^{\circ}$.