In this paper, we designed and implemented the MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) antenna for the mobile handset that could be used for multiple services. Simulation results were obtained using SEMCAD X by SPEAG based on the FDTD (Finite Difference Time Domain) Method which showed that S11 values were less than -6 dB (VSWR < 3) for LTE (Long Term Evolution) 700/2300/2500, K-PCS (Korea-Personal Communication Service : 1,750 ~ 1,870 MHz), US-PCS (US-Personal Communication Service : 1,850 ~ 1,990 MHz), Wibro (2,300 ~ 2,390 MHz), Bluetooth (2,400 ~ 2,483 MHz), and US-WiMAX (US-World interoperability for Microwave Access: 2,400 ~ 2,590 MHz) frequency bands. Measured results of the fabricated antenna also showed that it could be used for LTE 700/2300/2500, K-PCS, US-PCS, Wibro, Bluetooth, and US-WiMAX. services.
본 논문에서는 셀룰러/PCS/IMT-2000서비스를 동시에 수용할 수 있는 기지국용 다중대역 평판 안테나를 설계 및 제작하였다. 설계된 안테나는 두 개의 유전체 층과 폼 물질로 구성되었고 마이크로스트립 패치의 길이 방향과 너비 방향에 노치가 삽입되었다. 안테나의 광대역 특성을 위해서, 공진 개구면을 가지는 개구면 결합 안테나에 폼 물질을 사용하였으며, 패치의 너비 방향에 노치를 삽입하여 이중 공진 특성을 얻었다. 이를 통해, 광대역 특성을 유지하면서 주파수비( $f_{H/}$$f_{L}$)가 1:2를 넘는 이중 공진 특성을 얻을 수 있었다. 설계된 안테나의 대역폭은 전압정재파비 1.5 이하로 셀룰러/PCS/IMT-2000 대역을 모두 만족하였고 측정된 안테나의 대역폭은 전압정재파비 1.5 이하로 셀룰러 대역에서 77 MHz, PCS/IMT-2000대역에서 550 MHz이며, 이득은 전 대역에서 약 5.65 dBi에서 7.4 dBi를 얻을 수 있었다.다.다.
본 논문은 GSM900, DCS1800, PCS1900 대역을 동시에 만족시킬 수 있는 삼중 대역 안테나 설계에 관한 연구이다. 제안된 구조는 소형화와 견고성을 위해 유전체 위에 2개의 금속 가지를 접어서 만든 형태이다. 금속 가지의 길이를 조정하여 반사 손실을 합성시켜서 광대역을 구현하였다. 안테나의 반사 손실은 모의 실험을 통해 구하였으며, 이를 측정값과 비교하였다. 모의 실험은 상용 툴인 Ansoft사의 HFSS 9를 사용하였고, 수치 비교 결과, 원하는 주파수 대역에서 -10 [dB] 이하의 반사 손실을 얻었다. 또한, 안테나의 이득과 복사 패턴을 원거리장 측정 시스템을 사용하여 전파 무반사실에서 측정하였다. 측정 결과 최대 이득은 3.0 [dBi], 평균 이득은 -1.0 [dBi] 이상의 양호한 특성을 보였으며, 대역 내 2개의 주파수의 복사 패턴은 서로 유사하였다.
본 논문에서는 PCS/WCDMA/WiBro($1.750{\sim}2.39\;GHz$) 공용 기지국 배열 안테나로서 사용 가능한 광대 역 다이폴 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 반사 소자를 갖는 반사판 부 다이폴 안테나로서 이득 평탄도를 개선시킨다. 제안된 안테나의 광대역 특성과 개선된 이득 평탄도를 확인하기 위하여 실제 안테나를 제작하고, 복사 특성을 측정하여 계산된 결과와 비교하였다. 측정 결과는 계산 결과와 비슷하게 나타났으며, $1.75{\sim}2.39\;GHz$ 대역에서 0.74 dB의 이득 평탄도와 5 dBi 이상의 이득, 1.5:1 이하의 VSWR을 갖는 것으로 나타났다. 본 논문에서 설계된 다이폴 안테나는 PCS/WCDMA/WiBro 공용 배열 안테나의 배열 소자로 사용할 수 있을 것으로 생각된다.
Two dimensional(2D) pair-photonic crystals (pair-PCs) have been fabricated by a multiple-exposure nanosphere lithography (MENSL) method using the self-assembled nanospheres as lens-mask patterns and the collimated laser beam as a multiple-exposing source. The arrays of the 2D pair-PCs exhibited variable lattice structures and shape the control of rotating angle (${\Theta}$), tilting angle (${\gamma}$) and the exposure conditions. In addition, the base period or filling factor of pair-PCs as well as their shapes could be changed by experimental conditions and nanosphere size. A 1.18-${\mu}m$-thick resist was spincoated on Si substrate and the multiple exposure was carried out at change of ${\gamma}$ and ${\Theta}$. Images of prepared 2D pair-PCs were observed by SEM. We believe that the MENSL method is a suitable useful tool to realize the pair-periodic arrays of large area.
본 논문에서는 GSM, DCS, PCS, WCDMA 대역을 지원하는 휴대폰 단말기의 무선 성능을 개선시키기 위한 PIFA(Planar Inverted-F Antenna) 구조와 접지면의 형태에 대해 연구하였다. 다중 공진을 유도하기 위해 안테나 방사체를 다수의 전류 경로를 가진 가지 구조로 설계한 후에 특정 방사체 아래쪽에 방사체와 유사한 모양의 접지면을 배치함으로써 안테나의 공진 특성과 방사 효율을 개선시켜 휴대폰 단말기의 무선 성능을 개선할 수 있는 설계 방법에 대해 제안한다. 실제 휴대폰 단말기를 통해 제안된 안테나와 접지면 구조에 대한 무선 성능을 측정한 결과, 적용 이전에 비해 GSM 대역의 TRP(Total Radiated Power)는 2.0 dB, TIS(Total Isotropic Sensitivity)는 3.7 dB 향상되었으며, DCS 대역 TRP와 TIS는 각각 2.2 dB, 2.0 dB가 향상되는 결과를 얻었다. 또한 PCS 대역 TRP, TIS는 0.8 dB, 1.5 dB 향상되었으며, WCDMA 대역 TRP, TIS는 1.3 dB, 0.7 dB 향상되었다.
모노폴과 IFA(Inverted F Antenna)가 함께 동작하는 하이브리드 안테나를 이용한 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나를 설계한다. 안테나 공간을 줄이기 위하여 Vlade(Vertical lade)기법을 적용하며, 데이터통신을 위해 베어보드 상하단에 대각선으로 급전하는 MIMO 안테나를 설계한다. 설계를 위한 각 부분 길이를 변수로 하여 반사손실 특성의 변화를 나타낸다. LTE700, CDMA, GSM, DCS, PCS 및 WCDMA의 6중 주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계하고 이를 구현한다. 구현된 안테나에 대한 반사손실 측정결과, VSWR 3:1 기준으로 설계대역 전체를 만족하였다. 또한 안테나에 대한 방사특성은 LTE700/CDMA/GSM 주파수대역에서 평균이득 -3.76 ~ -2.53dBi 및 42.06 ~ 55.84%의 효율, DCS/PCS/ WCDMA 주파수대역에서는 평균이득 -3.27 ~ -1.21dBi 및 47.08 ~ 75.6%의 효율을 보였다. MIMO특성 중 중요한 요소인 2안테나 간의 분리도는 전 밴드에서 -8.14 ~ -25.77dB로써 양호한 특성을 보였다.
본 논문에서는 PCS, WCDMA, 그리고 WiBro 대역에서 동작하는 이동 통신 기지국용 광대역 편파 다이버시티 안테나를 제안하였다. 본 안테나는 정사각 루프 형태의 다이폴 안테나와 마이크로스트립 급전 구조를 결합하여 설계하였다. 추가적으로 광대역 동작 시 반사판 구조에 의해 발생할 수 있는 방사 패턴 왜곡 현상을 초크(choke) 상자를 이용하여 개선하였다. 설계를 위한 모의 실험은 CST사의 MWS로 해석하였으며, 제작은 비유전율 3.33인 테프론 기판을 이용하여 제작하였다. 측정 결과, 대역폭(VSWR<1.5)은 640 MHz(1.75~2.39 GHz)를 얻었으며, 각 방사체 사이의 격리도는 -25 dB 이하를 얻었다. 그리고 PCS, WCDMA, WiBro 대역에서 최대 이득은 각각 8.9 dBi, 8.2 dBi, 8.6 dBi이다.
이 논문은 셀룰러와 PCS 대역에서 사용 가능한 전력 분배기를 설계하였다. 본 논문에서 설계한 전력 분배기는 2-way 소자로 각 포트 소자는 가역성을 가지므로 전력을 분배하는 경우 또는 합성하는 경우에 사용되는 소자이다. 2-way의 경우 50$\Omega$ 특성임피던스를 갖는 입력포트에 전력을 인가하여 전력의 크기와 위상이 동일하게 두 부분으로 분배되어 투 개의 출력포트에 나타난다. 일반적으로 3dB의 분배효과를 가지게 되지만 설계 시내부 손실을 가지게 된다. 본 논문에서는 내부손실을 최소화하여 광대역에서 균일한 내부손실을 가지도록 설계하고 또한 대역범위에서 양호한 isolation를 가지는 소자를 설계하는데 그 목적을 두었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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