본 논문에서는 비대칭 십자형 접지면 슬롯 구조를 갖는 원형 편파 마이크로스트립 안테나와 접지면 슬롯 구조를 재구성하여 편파 특성을 변환시키는 방안을 제안하였다. 접지면의 슬롯 구조에 의해 방사 소자의 전류 흐름이 교란되어 원형 편파가 발생되며, PIN 다이오드의 on/off 동작 상태를 조정하여 비대칭 십자형 슬롯의 구조를 대칭적으로 변환시켜 원형 편파 특성을 재구성할 수 있다. 제안된 안테나는 원형 편파 형성을 위한 perturbation이 접지면에 위치하므로, PIN 다이오드 상태 조정을 위한 바이어스 회로 또한 접지면에 위치하게 되어 구현의 복잡도가 낮아지며, 이로 인해 방사 패턴의 왜곡을 감소시킬 수 있다. 제안된 안테나는 2.4 GHz 대역의 동작 주파수에서 임피던스 대역폭 150 MHz, 축비 대역폭 35 MHz, 최대 안테나 이득 1.7 dBi의 특성을 나타내었다.
종래의 DGS를 이용한 초고주파 회로의 메탈 패키징(metal packaging)시 존재했던 DGS의 접지면 접촉 문제를 해결하고자, 본 논문에서는 이중 기판 결함 접지 구조 구조를 제안하고, 이를 1:4 비대칭 전력 분배기에 적용한 응용예를 제시한다. 이중 기판에 구현된 사각형 DGS는 종래와 같이 마이크로스트립 선로의 특성 임피던스를 표준형 선로보다 크게 증가시킨다. 이중 기판 DGS 구조를 형성하기 위하여 제2유전체 기판이 DGS가 구현된 기판면의 바닥 접지면에 접합된다. 따라서 제2유전체 기판이 메탈 패키지 바닥면에 장착되므로, DGS가 직접 패키지 접촉되는 것을 막을 수 있다. 초고주파 회로 응용예를 보이기 위해, 이중 기판 DGS를 이용하여 패키지 접지 문제를 해결한 1:4 비대칭 전력 분배기의 설계 및 측정 결과가 제시되는데, 시뮬레이션과 측정 결과에 있어서 잘 일치하는 특성을 보인다.
본 논문에서는 소형 무선기기에 응용하기 위하여 비대칭 접지면을 갖는 CPW 급전 모노폴 안테나를 제안하였다. CPW 급전 방식을 이용하여 대역폭을 개선시켰으며, 좌우의 비대칭적인 접지면으로 각각의 공진 소자에 상이한 캐패시턴스를 발생시켜 동작 대역폭은 유지하면서 임피던스 매칭을 유도하였다. 측정 결과, VSWR< 2.5:1 기준으로 대역폭은 $824{\sim}890$ MHz와 $1,500{\sim}2,170$ MHz였으며, 방사 패턴은 전방향 특성을 갖는 것을 확인하였다. 안테나 최대 이득은 850, 1,575, 1,790, 1,930, 2,050 MHz 대역에서 각각 5.52, 0.64, 3.00, 0.94, 1.85 dBi로 측정 되었다. 제안한 안테나는 휴대 통신기기의 내장형 안테나에 응용하기 적합하게 구현되었다.
본 논문은 WLAN/WiMAX 시스템에 적용 가능한 평면형 모노폴 안테나를 개발하였다. 제안된 안테나는 3개의 선로, 비대칭 접지면 그리고 접지면에 사각 슬릿을 가지며 WLAN 대역과 WiMAX 대역을 모두 포함하도록 설계하였다. 광대역 특성을 갖도록 선로 급전을 사용하였으며 RF-4 기판위에 제작되었다. 얻어진 시뮬레이션 결과는 실험결과와 잘 일치되었으며 VSWR 1 : 2을 기준으로 낮은 대역에서는 9.95%, 높은 대역에서는 76.05%의 임피던스 대역폭을 얻었다. 이러한 결과는 WLAN/WiMAX 시스템에서 요구하는 특성을 잘 만족시킨다. 또한 2D 그리고 3D 방사패턴과 이득에 측정결과가 제시되고 논의되었다.
본 논문에서는 원형편파 변환에 적합한 정사각형 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 접지면의 비대칭 U자형 슬롯의 구조적 특징으로 인하여, 90도의 위상 차이를 갖는 직교전계가 형성되어 원형편파 특성을 형성한다. 또한 비대칭 U자형 슬롯의 대칭축에 따라 원형편파의 방향을 쉽게 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다. 비대칭 U자형 슬롯의 대칭축은 두 개의 스위칭 다이오드를 이용하여, 전압조건의 상태에 따라 좌회전편파와 우회전 편파를 각각 실험적으로 구현하였다. 측정된 원형편파의 축비는 2.46 GHz 동작주파수에서 편파방향에 상관없이 약 1.5 dB의 높은 축비특성을 보여주며, 29 MHz (약 1.2 %) 축비 대역폭을 가짐을 실험적으로 확인하였다.
본 논문은 WLAN/WiMAX 시스템에 적용 가능한 이중대역 평면형 모노폴 안테나를 설계, 제작 및 측정하였다. 제안된 안테나는 2개의 훅크 모양의 선로, 비대칭 접지면 그리고 접지면에 사각 슬릿을 갖도록 설계하였다. 측정과 시뮬레이션 결과사이의 데이터가 잘 일치하고 있는 데이터를 얻었으며 -10dB 임피던스 대역폭을 기준으로 WLAN과 WiMAX 대역을 동시에 만족하고 있음을 확인하였다. 또한 2D 그리고 3D 방사패턴과 이득에 측정결과가 제시되고 논의되었다.
본 논문에서는 공통의 결함접지면구조(Defected ground structure, DGS)를 이용한 1:2 비대칭 전력 분배기를 설계하였다. 기본적인 비대칭 전력분배기를 설계하고 DGS를 삽입하여 크기를 줄이고 반으로 접은 구조로 회로의 크기를 대폭 줄일 수 있는 구조 이다. 사용한 기판으로는 Rogers 5880 31mils(0.7874mm)를 사용하여 1GHz 주파수대의 1:2 비대칭 전력 분배기를 설계 및 제작하여 우수한 특성을 확인 할 수 있었다.
본 논문에서는 메타물질 특성을 가지는 단위 구조의 비대칭 배열을 이용하여 서로 수직한 방사패턴을 형성하는 이중대역 메타물질 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 메타물질 단위 구조를 비대칭 주기배열로 인하여 2개의 수직한 공진 모드를 발생시킨다. 2개의 수직한 공진 모드는 안테나의 선형 편파 특성을 변화시키지 않고, 오직 방사패턴만 수직하게 형성하는 특징을 가지고 있다. 본 논문에서는 안테나 표면에서는 전계분포의 분석을 통하여 수직한 공진 모드를 분석하였으며, 측정 실험을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 제안된 안테나는 각각의 공진주파수에서 y축과 x축 방향으로 서로 수직한 방사패턴을 가지고 있으며, 각각 3.34 dBi 와 3.86 dBi 의 안테나 이득을 나타내었다. 또한 안테나의 크기 감소와 방사효율 증가를 위하여 동일한 안테나의 접지면에 슬롯을 적용하여, 크기 감소와 12 % 와 27 % 의 방사효율 증가 효과를 실험적으로 검증하였다.
본 논문에서는 금속 케이스를 접지 방사체로 활용한 비대칭 다이폴 안테나를 제안하고, 이를 ISM 대역(2.4~2.48 GHz)에서 동작하는 펜타입 무선 프리젠터에 적용하였다. 제안한 비대칭 다이폴 안테나는 긴 원통 모양의 금속 케이스 상단에 수직모드 헬리컬 코일이 장착된 구조로, 접지면인 금속 케이스를 방사소자로 동작하게 하여 헬리컬 안테나의 좁은 대역폭과 낮은 이득을 증가시켰다. 또한, 특수 제작된 인체 팬텀을 사용하여 사람이 무선 프리젠터의 금속 케이스를 손으로 잡을 때 안테나의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 측정 결과, 제안한 안테나는 자유공간에서 반사손실 -10 dB를 기준으로 2.3~2.5 GHz까지 200 MHz의 대역폭을 가지며, 5 dBi의 최대이득을 나타내었다. 사람 손이 금속 케이스에 접촉한 경우에는 2.24~2.72 GHz까지 480 MHz의 대역폭이 측정되었고, 최대이득은 3 dB만큼 낮아진 2 dBi로 측정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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