TDMB 및 GPS 수신용 전장용 샤크 안테나

Shark Antenna for Vehicle TDMB and GPS Receiver

본 논문에서는 접힌 헤리컬 모노폴 안테나와 프랙털 구조의 사다리꼴 패치 안테나를 탑재한 TDMB, GPS 수신용 샤크 안테나를 설계하고 이를 제작한다. 안테나 축 방향으로 발생하는 널을 최소화하고, 수직은 물론 수평편파 성분을 수신할 수 있도록 접힌 타입으로 TDMB 안테나를 설계한다. 대역화보 및 이득향상을 위한 GPS 수신안테나는 프랙털 구조의 공기층 사다리꼴 마이크로스트립 패치 안테나로 구현한다. 설계한 TDMB용 및 GPS용 안테나를 제작한 후 TDMB 안테나는 기존의 상용화 된 A사 안테나와 수신 특성을 비교한다. 또한 GPS 안테나는 세라믹 패치안테나와 특성을 비교한다. 비교 결과 TDMB 안테나는 수신 대역에서 이득과 수신신호세기 모두 각각 3dB 향상되었으며, GPS 안테나는 VSWR 2:1 기준에서 135MHz의 넓은 대역폭을 얻었다. 이득은 공진주파수에서 4.31dBi로 일반 세라믹 패치안테나보다 전 대역에서 $3{\sim}5dB$ 높은 이득을 얻었다.

In this paper, a folded helical monopole antenna for TDMB receiving and a trapezoidal fractal microstrip patch antenna for GPS were designed and fabricated for the vehicle shark antenna. To minimize null which is generating toward antenna axis direction and to receive both vertical polarization and horizontal polarization for TDMB antenna, we fold 90 degree helical monopole element. GPS antenna to get wide bandwidth and gain improvement was designed an air substrate trapezoidal microstrip patch antenna. Fabricated TDMB and GPS antenna were measured for S11 and radiation pattern, and compared with a commercialized antenna. TDMB antenna shows 3 dB higher antenna gain and receiving signal strength than the commercial one. GPS antenna shows the gain of 4.31 dBi at the resonant frequency, which is $3{\sim}5\;dB$ higher gain over whole operating band and 135MHz wide bandwidth at 2:1 VSWR than the conventional ceramic antenna.