한국항행학회논문지 (Journal of Advanced Navigation Technology)

  • 제28권5호
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  • Pages.706-712
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  • 2024
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  • 1226-9026(pISSN)
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  • 2288-842X(eISSN)
한국항행학회 (The Korean Navigation Institute)
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밀리미터파 무선센싱의 신호 강도 향상과 센서 개발비용 절감을 위한 FR-4 기판 메타재질 렌즈의 설계 및 주파수 응답특성의 관찰

FR-4 Substrate-Based Metamaterial Lens to Improve Signal Strengths of the Antenna for RF Sensing and Cost Reduction, and Observation of Its Frequency Response

  • 김우곤 (인천대학교 정보통신공학과) ;
  • 서예준 (인천대학교 NS-위성 RTDC 기술 연구센터 ITRC) ;
  • 강승택 (인천대학교 NS-위성 RTDC 기술 연구센터 ITRC)
  • Woogon Kim (Department of Information & Telecommunication Engineering, Incheon National University) ;
  • Yejune Seo (NS-Satellite RTDC ITRC Center, Incheon National University) ;
  • Sungtek Kahng (NS-Satellite RTDC ITRC Center, Incheon National University)
  • 투고 : 2024.09.22
  • 심사 : 2024.10.29
  • 발행 : 2024.10.31
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초록

무선센싱인 레이다에서는 원거리 상 물체에 입사와 반사의 무선 연결선을 필요로 하기 때문에, 무선통신 장치의 출입구인 안테나의 이득이 충분히 커야 한다. 고이득을 위해 사용되는 배열 안테나는 금속손실과 유전체 손실의 문제가, 곡면 렌즈는 총 부피가 커지는 문제를 가진다. 본 논문에서는 배열 안테나와 곡면 렌즈를 대신하여, 초고주파 신호의 강도를 키울 수 있는 평면형 메타재질 렌즈의 설계, 제작 및 측정을 다룬다. 무선센싱 주파수인 K-대역의 안테나의 방사 이득을, 64 mm×64 mm의 면적으로 10 dB 이상 증가시키는 FR-4 기판 평면형 렌즈가 구현된다. 설계의 타당함을 확인하기 위해, FR-4의 저가 공정에 의한 시제품의 반사계수의 측정과 방사파가 측정되고 분석된다. 관찰 결과, K-대역에서 안테나의 이득은 약 10 dB 상승하고 높은 지향성을 가짐을 알 수 있다.

For wirelessly connecting the RF sensing of the radar with a long distant object, the system must have antennas of a high gain. Conventionally, they adopt arrays and curved lenses, but have problems of conductor and dielectric loss in the feed and ending up with a large volume. This paper proposes an FR-4-substrate flat metasurface lens to intensify the RF signal, which undergoes design, fabrication and test. To verify the design method, the antenna sized 64×64mm2 is prototyped by inexpensive FR-4 PCB etching process and its S11 and radiated wave are measured. Gain increase of around 10 dB and high directivity are observed at the K-band.

키워드

과제정보

This work was supported by the Technology Innovation Program (Project Code: 20016463) and funded by the Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE, Korea).

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