Abstract
In this paper, a planar antenna that is small and light, is designed and analyzed aiming handset antenna of IMT-2000. Employing the Ensemble simulator based on a MoM, design-parameters are found to determine a resonant frequency. Therefore, it is analyzed with the Ensemble simulation and FDTD numerical for resonating at the allocated frequency for IMT-2000 in the fixed antenna dimension of 21$^{\circ}$wing angle that is a design parameter. Analyzing with FDTD method, Though the results of FDTD are very exact, this analysis introduces errors due to the staircasing approximation in the slope of bowtie. To reduce this error, it is divided to 4-ranges where the cell contains the boundary of perfect conductor/free space. Then, each range is calculated by different by different equation, which modify the H-field to add the component of the area and length of the cell filled with free space. Therefore, the modified FDTD algorithm provided with a narrow bandwidth of return loss calculated with a standard FDTD algorithm that can be extended to the desired ranges.
본 논문에서는 IMT-2000을 목표로 한 핸드셋에 상요할 수 있는 안테나로, 작고 가벼운 평면형 bowtie 안테나를 설계하고 해석하였다. MoM에 기반을 둔 Ensemble 시뮬레이션을 통해 공지주파수를 결정하는 설계 파라미터를 찾고, IMT-2000의 사용주파수에 맞추어 공진이 일어나도록 날개각의 설계 파라미터를 21$^{\circ}$로 고정한 안테나구조에서 Ensemble 심류레이션과 FDTD 수치해석을 이용하여 해석한다. FDTD 방법으로 해석을 하면, FDTD의 정확한 해에도 불구하고, 이 안테나는 상당한 오차를 가지게 되는데, 이유는 bowtie의 경사면 해석에서 계단형 근사 오차로 인한 것이다. 이러한 오차를 줄이기 위해 안테나의 경사면이 있는 각 셀 안에서 도체면/자유공간이 나뉘는 영역을 네 부분으로 구분해 자유공간이 차지하는 면적과 길이의 값을 적용하여 그 셀에서 계산되는 H-field의 값을 수정하는 새로운 알고리즘을 적용하여 보다 정확한 해를 얻는다. 즉, 기본 FDTD에서 반사손실의 협대역 특성이 수정 FDTD 알고리즘으로, 인해, 목적에 맞는 주파수 대역까지 확장될 수 있다.
