Journal of electromagnetic engineering and science
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제10권4호
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pp.296-302
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2010
This paper proposes an approximate equation for broad bandwidth conditions in an antenna feeding probe design with a cylindrical magneto material structure (CMMS). The bandwidth calculation has been conducted according to the relation between the distance ($r_m$) between the magneto material and feeding probe, and the magneto material thickness ($t_m$) for a given ${\mu}_r$. The bandwidth of a proposed antenna with CMM feeding structure is improved about 182 %, when ${\mu}_r=20+j0.001$, in comparison with the bandwidth of an antenna without CMMS. The maximum error extent between the bandwidth calculated by the approximation equation and by the numerical calculation of the proposed antenna is about $\pm$3.2 % for ${\mu}_r=10+j0.001$. The approximation equation proposed in this study can solve the conventional problem of the complex process and the long time required for reiterative calculation, and allow simple and precise design with prediction. The accuracy of an approximated equation is compared with the results calculated by a commercial tool and verified by reasonable agreement between them.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제11권3호
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pp.201-206
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2011
This paper presents a miniaturized epsilon negative (ENG) zeroth-order resonance (ZOR) patch antenna with an improved bandwidth. The miniaturization and the broad bandwidth of the ENG ZOR patch antenna are achieved by using a meandered via and a high permeability substrate instead of a straight via and a dielectric substrate. The use of a meandered via allows miniaturization of the ENG ZOR patch antenna without narrowing the bandwidth. The use of a high permeability substrate allows further miniaturization of the ENG ZOR patch antenna and improvement of the bandwidth. A high permeability substrate consisting of a multi-layered substrate is designed to have a small material loss. The antenna (kr=0.32) has a 10 dB fractional bandwidth of ~1 %, which is 1.74 times as broad as that of an antenna with a dielectric substrate.
본 논문은 다이폴 타입 안테나의 광대역화를 위한 원통형 자성 매질 구조를 가지는 급전 프로브의 시뮬레이션 설계를 제안한다. 저주파수 대역의 확보를 위해 고투자율의 자성체를 설계 계산에서 고려하였다. 광대역 특성은 투자율에 의존하지 않고, 자성체와 급전 프로브 사이의 거리($r_m$)와 자성체의 두께($t_m$)의 조정에 의해 구할 수 있다는 것이 확인되었다. 뿐만 아니라, 원통형 자성 매질의 구조를 가지지 않는 설계 안테나의 크기와 비교하여 약 18 % 정도 소형화시킬 수 있었다.
본 논문에서는 접힌 기생 패치를 이용하여 확장된 대역폭을 갖는 하이브리드형 메타 물질 안테나를 제안한다. 안테나의 대역폭을 확장하기 위해서 버섯 구조 안테나의 영차 공진 모드와 일반적인 패치 안테나의 기본모드인 $TM_{010}$ 모드를 이용하였다. 일반적인 패치 안테나 내부에 사각 형태의 홀을 에칭하고, 외부에 접힌 기생패치를 추가함으로써 안테나의 크기 변화 없이 $TM_{010}$ 모드의 공진 주파수를 영차 공진 모드의 공진 주파수 쪽으로 근접시킬 수 있다. 따라서 제안된 안테나는 영차 공진 모드부터 $TM_{010}$ 모드까지 동작하는 넓은 대역폭을 가지게 된다. 결과적으로 측정된 안테나의 비대역폭은 12 %이고, 동작 주파수 대역에서 75 % 이상의 방사 효율을 갖는 것으로 확인되었다.
A microstrip patch antenna with B-WLL applications is designed at 26.8GHz. A broad band is obtained by two additional parasitic elements which are closely located to the main patch. Bandwidth of the designed and manufactured antenna is 15% at the center frequency of 26.8GHz. Radiation pattern is measured over wide bandwidth.
본 논문은 패치 안테나의 급전선 주위에 원통형 자성체을 이용하여 안테나의 고이득 및 광대역 안테나 설계법에 대해서 기술한다. 안테나의 고이득 설계를 위해서 급전선 주위에 생기는 자기장과 원통형 자성체 주위에 생기는 자기장을 결합시켜 급전선에 강한 전류를 유도시키는 방법을 사용하였고, 안테나의 광대역 설계를 위해서 shorting 스티브를 추가한 PIFA의 원리를 적용하여 설계하였다. 단일 원통형 자성체의 경우, 참고 안테나와 비교하여 3.96 dB 이득이 증가하였으나 대역폭 특성은 개선되지 않았다. 이중 원통형 자성체의 경우, 참고 안테나와 비교하여 이득은 약 10 dB 개선되었으며, -10 dB 이하 대역폭은 700 MHz(50 MHz~750 MHz)로써 광대역 특성을 가지는 안테나를 설계하였다.
본 논문에서는 새로운 구조의 헬리컬 안테나를 UHF 대역 RFID 리더용 안테나로 제안하였다. 제안된 헬리컬 안테나는 안테나의 선로가 다각 구조의 외부단에서 내부단으로 감겨 들어가는 형태를 가져 복사 이득과 복사 패턴의 조절이 용이하고, 감긴 선로의 수평 회전각과 수직 회전각을 조절하여 양질의 원형 편파를 복사할 수 있다. 세부적인 안테나 설계 변수는 Pareto 유전자 알고리즘을 사용하여 RFID 리더 특성에 적합하도록 최적화 시켰다. 최적화된 RFID 리더 안테나들 중 2단 구조의 표본 안테나를 선별하여 유연한 유전체인 종이 위에 스트립 선로로 제작하였으며, 제작된 안테나의 측정간을 시뮬레이션 결과와 비교, 분석하였다. 제작된 안테나는 kr=3.2의 크기를 가지며 21.4 %의 반사 손실 대역폭, 31.9 %의 원형 편파 대역폭, 약 $5.5m^2$의 인식 영역 특성을 보였다. 안테나 선로의 전류 분포와 선로 구조의 민감도를 조사한 결과, 급전 부위 근처에서 선로가 $0.25{\lambda}$ 정합기로 동작하게 되어 광대역의 정합 특성을 가지며, 꺾이는 스트립 선로 구조는 최적의 진행파를 형성하여 양질의 원형 편파를 발생시키는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 어레이 안테나를 구성하는 각 패치 안테나의 입력 임피던스가 비 균일하게 구성되어 있는 K 밴드(24.15 GHz) $3{\times}6$ 어레이 안테나를 제안하였다. 각 패치 안테나의 임피던스를 조절하기 위해 인셋 급전의 길이를 다르게 함으로써 설계하였다. 또한, 키르히호프 법칙에 의하여 각 패치에 동일한 전류를 인가시켰다. 제안된 비 균일 어레이 안테나의 대역폭은 균일 어레이 안테나의 대역폭보다 1.5배 넓음을 확인하였다. 이는 비균일 임피던스 어레이 안테나를 구성하는 각 패치의 인셋 급전의 길이가 다르기 때문에 다중 공진을 형성하여 대역폭이 넓어지는 것이라 사료된다. 제안된 비 균일 어레이 안테나의 대역폭은 5.07 %, 이득은 18.32 dBi로 측정되었다.
B-WLL 용 마이크로스트립 패치 안테나를 설계 및 제작하였다. 배열 안테나를 만들기 위해 안테나의 크기를 소형화하였다. 두 개의 기생 소자를 급전되는 메인 패치에 가깝게 위치시킴으로써 광대역 특성을 얻을 수 있었다. 설계, 제작된 안테나는 약 15%의 대역폭을 가졌다. 넓은 대역폭에 걸쳐 방사 패턴을 측정하였다.
본 논문에서는 광대역 특성을 갖는 소형 평면 패치 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 기존의 모노폴 안테나와 동일한 복사 특성을 가지나 평면형으로 구현되었기 때문에 모노폴 안테나보다 작은 크기이며 넓은 대역폭을 갖는다. 제안된 안테나의 설계 변수들을 변화시켜 안테나의 공진 주파수와 대역폭을 조사하여 최적화를 이루었다. 또한, 제안된 안테나의 급전부에 정합 회로를 구현하여 중심 주파수 6.05 GHz에서 1.17 GHz(19.3 %)의 대역폭을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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