Abstract
An active antenna(AA) can have wider bandwidth and more gain with small antenna size than those of passive antennas. However, AA inherently generates thermal noise and spurious signals from an active device. Moreover, the spurious performance of AA is very important in a highly sensitive receiving system since it is located at the front end of the receiving system. In this study, we developed an AA with $100{\sim}500\;MHz$, having the output P1dB higher than 3 dBm and little spurious signals in real environments. To achieve such performance, we designed an AA with 3-stage amplifier using CD(common drain) FET and 2 BJTs. Its electrical performances were simulated using ADS. The measurement results for typical gain, NF, OIP3, VSWR and P1dB in the required frequency band were 9.7 dBi, 10 dB, 14 dBm, 1.7:1 and 3 dBm respectively. They are in good agreement with simulation results. The unwanted spectrum level of the proposed AA is $10{\sim}30\;dB$ lower than that of the antenna with CS(common source) FET configuration at a west suburban area of Seoul, which shows that the proposed AA can be applicable to a highly sensitive receiving system for detecting unknown weak signals mixed with broadcasting and civilian communication signals.
능동 안테나는 수동 안테나에 비하여 소형으로 광대역 특성 및 높은 이득을 얻을 수 있으나, 잡음 및 불요파 신호가 발생되는 단점이 있다. 또한, 수신 시스템의 초단부에 위치하므로, 고감도 수신 시스템을 위하여 불요파 신호 특성이 좋아야 한다. 본 연구에서는 출력단 P1dB가 3 dBm 이상이고 $100{\sim}500\;MHz$에서 동작하며, 실환경에서 높은 선형 특성을 갖는 능동 안테나를 개발하였다. 이를 위하여 공통 드레인 FET와 2단 BJT의 능동 회로를 구성하였고, ADS를 이용하여 능동 안테나를 설계하였다. 제작된 능동 안테나의 평균 이득, 평균 잡음 지수, OIP3, VSWR 및 P1dB는 각각 9.7 dBi, 10 dB, 14 dBm, 1.7:1 및 3 dBm으로 설계치와 잘 일치하였다. 도심 인근지역에서 측정된 수신 스펙트럼 특성은 설계된 능동 안테나가 CS 구조를 갖는 참고문헌 [9]의 안테나보다 불요파 신호 특성이 약 $10{\sim}30\;dB$가 개선되어 방송 및 상용 신호와 혼재된 상태에서 신호 세기가 약한 미지의 신호를 검출하기 위한 고감도 수신 시스템에 적용할 수 있음을 보였다.
