Compact Dual-Band Ground Radiation Antenna Using Controlled Endless Metal-Rim Modes for WLAN Application

메탈 림 특성 모드를 활용한 WLAN 대역 초소형 이중 대역 그라운드 방사 안테나

Abstract

In this study, we introduce a dual-band ground radiation antenna using an endless metal-rim mode control method that operates in the WLAN band. In the proposed antenna, the metal-rim modes are excited as one- and two-wavelength-mode radiators by a dual-band ground radiation antenna, which occupies a small space on the ground plane. The metal rim surrounds the ground plane with a gap of only 2 mm. In addition, two capacitors are inserted between the ground plane and the endless metal rim to control the one- and two-wavelength modes of the endless metal rim. Based on simulation and measurement results, we noted that the proposed antenna has an impressively high radiation performance.

본 논문에서는 메탈 림의 특성 모드 제어를 활용한 WLAN 대역용 초소형 이중 대역 그라운드 방사 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 그라운드 상에 초소형 이중 대역 그라운드 방사 안테나에 의해 메탈 림의 1파장 모드와 2파장 모드를 여기시켜 WLAN의 저주파수 대역인 2.4 GHz, 고주파수 대역인 5 GHz에서 방사체로 활용한다. 메탈 림은 그라운드와 2 mm 이격되어 그라운드를 둘러쌓고 있으며, 메탈 림과 그라운드 사이에 1파장 모드와 2파장 모드를 제어하기 위한 두 개의 커패시터가 삽입되어 있다. 제안된 안테나를 측정한 결과, -6dB 기준 각 대역에서 330 MHz, 800 MHz으로 넓은 임피던스 대역폭은 가지는 것을 확인하였으며, 방사 효율은 각 대역에서 69.7 %와 50 %를 얻어 제안된 안테나가 높은 방사 성능을 가진다는 것을 확인하였다.

그림 1. 제안된 안테나의 구조 Fig. 1. Geometry of the proposed antenna.

그림 2. 메탈 림의 특성 모드 전류 분포 Fig. 2. Characteristic mode current distribution of the endless metal-rim.

그림 3. 실제 제작한 제안된 안테나 Fig. 3. Fabricated the proposed antenna.

그림 4. 제안된 안테나의 시뮬레이션 및 측정 반사 계수 Fig. 4. Simulated and measured reflection coefficients of the proposed antenna.

그림 5. 제안된 안테나의 시뮬레이션 전류 분포 및 방향 Fig. 5. Simulated current distribution and direction of the proposed antenna.

그림 6. 제안된 안테나 측정 방사 패턴 Fig. 6. Measured radiation patterns of the proposed antenna.

표 1. 제안된 안테나의 측정 방사 효율 Table 1. Measured total radiation efficiencies of the proposed antenna