Journal of the Institute of Convergence Signal Processing (융합신호처리학회논문지)

The Korea Institute of Convergence Signal Processing (한국융합신호처리학회)
권호 표지

Design of Dual-Polarized and Multi-Band Multi-Layer Patch Antenna

다층구조의 이중편파 다중대역 패치 안테나 설계

  • Received : 2015.09.17
  • Accepted : 2015.11.08
  • Published : 2015.10.30
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Abstract

In this paper, a dual-polarized multi-band multi-layer antenna for a vehicle, which operates in the GPS, bluetooth, and DSRC bands, was implemented. The antenna was designed as a multi-layer structure, and a FR4-epoxy substrate with =4.4 and =1.6mm was used. GPS and DSRC antennas have circular polarized characteristics, and a single probe feeding method was applied. Simulated results by Ansys HFSS v11 was compared with the measured ones. The size of the optimally designed antenna is $67mm{\times}67mm{\times}4.8mm$, -10dB bandwidth of the anatenna was measured to be 820MHz, 127MHz, and 862MHz in each band, and 3dB AR bandwidth of the antenna was simulated to be 19MHz and 110MHz in GPS and DSRC bands. The results confirmed that suggested system satisfies the system requirements.

본 논문에서는 GPS(Global positioning System)-Bluetooth-DSRC(Dedicated short range communication) 대역의 신호를 동시에 수신할 수 있는 차량용 이중편파 다중대역 안테나를 적층형으로 설계하였다. 안테나는 다층 구조(Multi-Layer)이고, 유전율이 4.4이고, 두께가 1.6mm 인 FR4-epoxy 기판을 사용하였다. GPS와 DSRC 대역은 원형편파(Circular Polarization) 특성을 가지고, 블루투스 대역은 선형편파(Linear Polarization) 특성을 가지며, 이들 안테나는 단일 프루브 급전하였다. 안테나는 Ansys HFSS v11로 시뮬레이션 하였고, 측정결과와 비교하면서 크기가 $67mm{\times}67mm{\times}4.8mm$인 안테나를 설계하였다. 최적 설계된 안테나는 -10dB 대역폭이 각 대역에서 82MHz, 127MHz, 862MHz로 측정되었고, GPS 및 DSRC 대역의 3dB 축비 대역폭은 12MHz와 112MHz로 시뮬레이션 되었다. 이 결과는 시스템이 요구하는 사양을 만족하고 있음을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 오세근, 미래지능형 자동차산업 동향과 전망, 전자부품연구원 전자정보센터. 2011.
  2. 박세환, 스마트/지능형 자동차 개발동향, 전자부품연구원 전자정보센터. 2012.
  3. Kin-Lu Wong, Compact and Broadband Microstrip Antennas, John Wiley & Sons, 2002.
  4. Kin-Lu Wong, Planar Antennas for Wireless Communications, John Wiley & Sons, 2003.
  5. Rod Waterhouse, Printed Antennas for Wireless Communications, John Wiley & Sons, 2007.
  6. 서기원, 김정한, 노형환, 성영락, 오하령, 박준석, "이중대역/ 이중편파 패치 안테나를 이용한 렉테나 설계," 전기학회논문지, 제59권, 제12호, pp.2268-2272, 2010.
  7. Ya W. Shi, L. Xiong, and Meng G. Chen, "Compact triple-band monopole antenna for WLAN/WiMAX-band USB dongle applications," ERRI Journal, Vol.37, No.1, pp.21-25, 2015.
  8. Y.F. Cao and S.W. Cheung, "A multi-band slot antenna for GPSS/WiMAX/WLAN systems," IEEE trans AP, Vol63, No.3, pp.952-958, 2015. https://doi.org/10.1109/TAP.2015.2389219
  9. 임정섭, 김철복, 장재삼, 이호상, 정영호, 조동기, 이문수, "CPW 급전 삼중대역 내장형 평면 모노폴 안테나 설계," 전자공학회논문지, 제44권, TC편 제12호, pp.73-78, 2007.
  10. Zhi Ning Chen and Michael Y. W. Chia, Broadband Planar Antennas: Design and Applications, John Wiley & Sons, 2006.
  11. 최종호, 정봉식, "적층형 다중대역 패치 안테나의 대역폭 개선에 관한 연구," 2015년도 한국통신학회 하계종합학술발표회 논문집, pp.1013-1014, 2015.