Frequency and Input Impedance Selective Antenna Using Lumped Element for Multi-band Handhold Terminals

집중형 소자를 이용한 공진 주파수 및 입력 임피던스 선택형 다중 대역 튜너블 안테나

In this paper, multi-band internal antenna which can adjust both resonant frequency and input impedance of antenna as using lumped inductor between shoring plate and ground plane is proposed. The structure of proposed antenna consists of PIFA (Planar Inverted F Antenna) structure and half-wavelength loaded line structure and has two shorting plates and one feeding plate. One shorting plate is shared. The operating frequency bands of designed antenna are GSM, GPS in the PIFA structure and DCS, US-PCS, W-CDMA in half-wave loaded line structure as varying the inductor value in 2.2nH, 3.3nH, and 4.7nH. As varying the inductor value in the shared shorting plate, input impedance of antenna is varied. To minimize the gain variation of antenna as adding lumped element, the inductor value is restricted at maximum of 6.8nH. The maximum gain of proposed antenna is measured as -1.60dBi in the GSM band, -1.16dBi in the GPS band, and 1.41dBi in the DCS/US-PCS/W-CDMA band.

본 논문에서는 단락점과 접지면 사이에 집중형 소자인 인덕터를 이용하여 안테나의 입력 임피던스와 공진주파수 모두를 선택 가능한 다중 대역 내장형 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나의 구조는 PIFA (Planar Inverted F Antenna)구조와 반파장 로디드 라인 구조의 합성으로 전체적으로 두 개의 단락점과 하나의 급전점을 가지며 그 중 하나의 단락점을 공유한다. 설계된 안테나의 동작 주파수 대역은 PIFA 구조에서 GSM ($880\;{\sim}\;960MHz$), GPS ($1575{\pm}10MHz$)이며 반파장 로디드 라인 구조에서의 인덕터의 값을 2.2nH, 3.3nH, 4.7nH로 변화시킴에 따라 제안된 안테나는 DCS ($1710{\sim}1880MHz$), US-PCS ($1850{\sim}1990MHz$), 그리고 W-CDMA ($1920{\sim}2170MHz$) 대역에서 동작한다. 공유된 단락점에서의 인덕터 값을 1.2nH, 3.9nH, 6.8nH로 변화시킴으로서 안테나의 입력 임피던스를 변화시켰으며 집중형 소자의 추가로 생기는 안테나의 이득 변화를 최소화하기 위해 사용되는 인덕터의 값을 최대 6.8nH로 제한하였다. 제안된 안테나의 최대 이득은 GSM 대역에서 1.60dBi, GPS 대역에서 -1.16dBi DCS/US-PCS/W-CDMA 대역에서 1.41dBi로 측정되었다.