본 논문에서는 UHF 대역에서 동작하는 다중 미앤더 형태의 RFID 태그 안테나의 크기와 접은 횟수에 따른 대역폭, 효율, 인식 거리 등의 특성을 비교 분석하였다. 안테나의 크기는 각각 $20.0{\times}19.7$, $25.0{\times}24.8$, $30.0{\times}29.7\;mm^2$이며, 비교한 각각의 안테나 대역폭은 반전력 대역폭(VSWR<5.8)을 기준으로 857~963 MHz, 844~965 MHz, 844~968 MHz이며, 전 세계 RFID UHF 대역폭인 860~960 MHz를 모두 만족하는 광대역 특성을 갖는다. 또한 안테나의 크기와 미앤더 형태로 접은 횟수에 따른 효율 및 이득 특성 변화가 안테나의 인식 거리에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.
이 논문은 저주파수 영역에서 광대역을 실현하기 위해 대칭형 미앤더 급전 선로를 이용한 사다리꼴 평면 UWB 안테나의 설계를 제안한다. 제안된 설계 안테나의 크기는 $15.5{\times}2.1{\times}1.6mm^3$이며, 설계에 고려된 유전체는 4.4의 복소 비유전율을 가진다. 계산된 대역폭은 9.52 GHz($1.31{\sim}10.83$ GHz)이고, 측정된 대역폭은 반사 손실 -10 dB 이하에서 9.1 GHz($1.5{\sim}10.6$ GHz)이며, 이 대역은 UWB 안테나 대역폭을 만족한다. 또한, 시뮬레이션상 복사 패턴과 측정 패턴이 각각의 주파수에서 서로 잘 일치하는 것을 보여주고 있다.
본 논문에서는 슬릿이 삽입된 미앤더(meander) 결합형태의 Wilkinson 전력 분배기의 설계방법을 제시하였다. 이 구조는 설계 시 요구되는 각 결합간격 및 슬릿의 크기에 따라 전기적 특성이 달라지기 때문에, 최적의 특성을 위한 각 변수들의 값은 매번 반복적 실험에 의해 결정해야 하는 상당히 번거로운 설계 작업이 요구된다. 따라서 설계하고자 하는 중심 주파수가 주어질 경우, 최적의 동작을 위한 각 결합간격 및 슬릿의 크기를 보다 쉽게 최적화 할 수 있도록 수식으로 표현하였다. 본 논문에서 얻은 설계 식을 사용한 설계 예로, 중심 주파수 1.5 GHz에서 동작하는 전력 분배기를 구현하였으며, 이는 기존에 비해 향상된 전기적 특성을 가졌을 뿐만 아니라, 측정 결과 또한 모의 실험 결과와 유사하여 설계 식의 유용성을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 의약품, 음료수병 등 액체용기에 부착이 가능하며, 주변 유전체에 의한 성능열화가 적고 소형으로 바코드를 대신하여 용기에 부착이 가능한 플렉시블 RFID 특수태그 안테나를 제안하였다. 제안된 태그 안테나는 PET 기판 위에 미앤더 기법으로 제작되어 제작 및 대량 생산에 용이하며, 범용 RFID의 사용주파수 (860~960MHz)를 만족시키고, 주변 유전물의 영향으로 인한 성능변화를 최소화할 수 있도록 설계하였다. 제안된 태그 안테나는 본체 중앙부에 T 정합회로를 사용하고 미앤더 구조와 직선 구조의 보조선로 2개를 본체 상단에 삽입하여, 캐패시티브 결합을 이용해 태그칩과의 임피던스 공액정합이 쉽게 이루어지도록 하였다. 또한 2개의 보조선로가 각각 다른 부착물체의 유전율에 상호 보완적으로 전류를 유기시 키도록 하여 주변 유전 물질의 영향에 의한 반사손실을 만족하도록 하였다. 본 태그의 성능은 송신출력 20dBm, 안테나 이득 6dBi인 리더 안테나를 사용하였을 때 자유공간에서는 3.5m, 유리 부착 시 2.61m, 액체가 든 유리병 부착 시 2.51m 의 인식거리 성능을 보였다.
본 논문에서는 분리된 4-조각 매쉬형 반사판을 갖는 소형 이중 4-배열 미앤더 모노폴 안테나를 제안한다. 십자형 요소와 4-소각 매쉬형 반사판은 복사패턴 특성과 안테나 이득 개선에 기여했다. 제안된 안테나의 실험치는, 다이폴과 같은 복사패턴 특성을 보였다. 제작된 안테나의 최대 이득 실험치는 약 2.89dBi 로 나타났으며, 이것은 소형 안테나에서는 비교적 높은 이득 특성을 나타낸 것이다. 이 안테나는 이동통신 RFID 리더용, 의료용기기, 방송용, 홈네트워킹, 그리고 다른 소형 고이득 시스템에 응용될 수 있다.
본 논문에서는 IMT-2000/WLAN/DMB 단말기용 광대역 PIFA(Planar Inverted-F Antenna)를 설계하였다. 일반적인 PIFA 구조의 단점인 협대역 특성을 개선하기 위하여 미앤더 라인을 두 개의 branch로 나누었다. 안테나의 크기를 효율적으로 줄이기 위하여 단락스트립을 사용하였고, 미앤더 형태에 따른 방사소자를 가지는 PIFA를 제안하였다. 설계 제작된 안테나의 -10 dB 반사손실 대역폭은 $38.2{\%}$(1.84~2.71 GHz)로 IMT-2000/WLAN/DMB 대역을 모두 만족하는 광대역 특성을 얻었다. 전자파 흡수율의 감소량을 알아보기 위해 실제로 폴더형 구조를 가지는 휴대폰에 제안된 안테나를 탑재하여 1 g 및 10 g 평균 첨두 SAR를 측정한 값과 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 그 결과는 아주 유사하게 나왔으며, 1 g 및 10 g 평균 첨두 SAR 제한치인 1.6 W/kg, 2 W/kg보다 낮은 값을 얻었다.
본 논문에서는 이동 통신 기기에 적합하고 다중 대역을 지원하는 무선 USB 동글(dongle)용 내장형 안테나를 제안하였다. 제안된 무선 USB 동글용 안테나는 프린트형 미앤더 모노폴 안테나를 사용하여 이중 광대역 특성을 구현하였고, $50-{\Omega}$ 동축 케이블을 이용하여 급전하였다. 안테나는 두께가 1 mm, 비유전율이 4.6인 FR-4 기판 위에 설계되었고, 전체 크기는 $10{\times}50mm^2$로 내장형 안테나에 적합하다. 제작된 안테나는 측정 결과, VSWR<2 기준으로 2.3~2.7 GHz, 5.15~5.825 GHz의 이중 대역을 만족시킨다. 따라서 제안된 안테나는 WiBro, Bluetooth/ISM, WLAN, S-DMB, WiMAX의 대역을 만족하는 무선 USB 동굴용 안테나로 유용하게 활용될 수 있을 것이라 사료된다.
본 논문에서는 400 MHz ISM 대역에서 사용 가능한 마이크로스트립 선로로 급전되는 개방 종단을 갖는 미앤더 슬롯 안테나를 새롭게 제안하였다. 본 논문에서 제안된 슬롯 안테나와 기존의 슬롯 안테나의 주된 차이점은 좁은 범위로 제약된 공간에서 기존의 슬롯 안테나를 소형화하기 위하여 개방 종단을 도입했다는 점이다. 본 논문이 제안하는 안테나의 타당성을 검토하기 위하여 공진 주파수 및 방사 패턴의 결과를 시뮬레이션해 보았고, 그 결과들을 실험적으로 측정해 보았다. 본 논문이 제안하는 안테나의 공진 주파수 및 방사 패턴의 시뮬레이션 결과와 측정 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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