과학기술위성 2호에 사용하기 위한 TT&C용 안테나로 기생 모노폴(parasitic monopole)을 사용한 Turnstile 안테나를 개발하였다. 설계된 안테나는 보우-타이 다이폴(bow-tie dipole)과 기생 모노폴의 두 복사 구조로 구성된다. 안테나의 주 복사 소자는 보우-타이 구조를 이용한 보우-타이 다이폴이며, 안테나의 대역폭을 향상시키고 안테나의 크기를 줄이는 역할을 한다 또한 기생 모노폴은 안테나의 빔 폭과 축비를 향상시키는 역할을 한다. 설계된 안테나는 특별한 정합 회로 없이 50옴의 안테나 임피던스를 가지며 과학기술위성 2호에서 사용되는 주파수 $2.075{\sim}2.282GHz$ 내에서 $140^{\circ}$ 이상의 빔 폭과 3 dB 이하의 축비 그리고 1.5 이하의 VSWR 값을 가진다.
본 논문에서는 3.5GHz 대역에 대해 측면 결합 선로(BCS:Broadside Coupled Striplines)에 의해 공급되는 프린트 다이폴 안테나의 설계 제작에 대해 연구하였다. 프린트 다이폴 안테나의 두 Arm(암)은 각각 기판의 양면에 있습니다. 1×2배열 안테나에 적용된 공급 균형 라인은 BCS입니다. 프린트 다이폴 안테나의 여러 파라미터 연구를 하였고, 시뮬레이션 결과는 최종 실험 데이터와 일치하였다. 실험 결과 원하는 주파수 대역에서 가장 넓은 대역폭을 나타내며 VSWR < 2.0:1 대해 28%의 대역폭을 보였다. 기존 프린트 다이폴 안테나의 단점인 협대역과 배열 시 급전선 특성을 개선할 수 있음을 알 수 있었다. 수평면 방사패턴은 전방향 특성을 보였고 최대 이득은 4.4dBi를 보였다.
In this paper, the directional carrier sense multiple access/collision avoidance (CSMA/CA) protocol in the immediate acknowledgement mode for IEEE 802.15.3c is analyzed under saturation environments. For the analysis, a sensing region and an exclusive region with a directional antenna are computed probabilistically and a Markov chain model in which the features of IEEE 802.15.3c and the effects of using directional antennas are incorporated is analyzed. An algorithm to find the maximal number of concurrently transmittable frames is proposed. The system throughput and the average transmission delay are obtained in closed forms. The numerical results show the impact of directional antennas on the CSMA/CA media access control (MAC) protocol. For instance, the throughput with a small beamwidth of antenna is more than ten times larger than that for an omnidirectional antenna. The overall analysis is verified by a simulation. The obtained results will be helpful in developing an MAC protocol for enhancing the performance of mmWave wireless personal area networks.
본 논문에서는 GPS 대역과 휴대용 기기에 적용을 위한 마이크로스트립 급전 이중대역 평면형 안테나를 제안하였다. 이중 대역 특성을 얻기 위하여 개방 L-형 슬롯과 구부러진 사각형 슬롯이 사용된다. 제안된 안테나는 유전상수(𝜖r)가 4.3, 두께가 1.6 mm, 크기가 57 × 57 ㎟ 인 FR4 기판에 설계 및 제작 되었다. 제안된 안테나의 제작 및 측정 결과 임피던스 대역폭(|S11|≤ -10dB)이 GPS 대역에서 60 MHz (1550 ~ 1610 MHz), DCS / IMT-2000 대역에서 670 MHz (1690 ~ 2360 MHz)로 GPS와 DCS / IMT-2000 대역을 충분하게 만족한다. 또한, 사용하고자 하는 대역에서 안정되고 우수한 무지향성 방사패턴을 얻을 수 있었으며, 2.36 dBi 이상의 높은 이득과 90% 이상의 효율을 얻을 수 있었다.
본 논문은 배열안테나의 상호결합(mutual coupling)에 의한 방사패턴 왜곡을 보상하는 최적화 방법을 제시하도록 한다. 배열안테나에서 안테나 사이의 간격이 좁아지게 되면 안테나 상호간의 커플링에 의해 방사패턴에 왜곡이 발생하게 된다. 상호결합은 각 안테나에 여기되는 신호의 크기와 위상을 변화시키며 이는 방사패턴의 왜곡으로 이어진다. 이런 방사패턴의 왜곡 문제를 해결하기 위하여 상호결합을 고려한 여기신호를 각 배열 요소에 공급하는 방법을 제안하였다. 공급신호의 크기와 위상을 결정하기 위하여 입자 군집 최적화 알고리즘(Particle Swarm Optimization)을 사용하였다. 왜곡 보상을 검증하기 위하여 전방향으로 동일한 방사패턴을 갖는 다이폴안테나를 사용하였으며, 배열안테나의 간격을 0.2파장으로 두어 상호결합이 많이 발생하도록 하였다. 최적화를 통한 안테나의 신호를 선정한 결과 이상적인 방사패턴과 동일한 결과가 나오는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 주파수 2.4 GHz에서 동작하는 초소형 이중 교차 다이폴 안테나를 설계 및 제작하였다. 모바일 기기에 적용할 수 있도록 안테나의 크기를 소형화하기 위해 교차 다이폴을 상부 2개 층에 배치하고 하부에 반사평면과 수평형 정합회로 및 그라운드 평면을 각 층에 배치한 구조에서 안테나와 급전부 및 정합회로는 수직 방향 관통비아홀로 연결하였다. 제작된 안테나의 크기는 $21.61mm{\times}16.88mm{\times}1.27mm$이며, 측정된 반사계수는 -31.5 dB이고, -10 dB 이하 대역폭은 112 MHz 이다. 또한 안테나의 이득은 -4 dBi로 무지향성의 방사 특성을 가지므로 모바일 기기용 안테나로 다양한 분야에 확대 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 선추적법과 전달측정을 통하여, 지면반사파가 우세한 도로 개방환경에서 1, 3, 6 GHz의 전파 감쇄 특성을 분석하였다. 바닥면의 재질과 송신 안테나 높이와 수신안테나의 높이를 변화시키면서 특성을 관찰하였다. 실제 측정은 개방환경에서 10미터 높이에 설치한 지향성 송신 안테나와 1.5미터 높이에 설치한 전방향성 수신 안테나로 수행하였다. 모의실험과 측정 결과의 비교를 통하여 수신기의 최대 감쇄가 발생하는 지점의 변화 현상을 분석하였다. 비롯 넓은 도로 환경의 결과이지만, 본 연구의 결과는 향후 도로 개방환경에서 송신기와 수신기를 배치할 때 원활한 통신을 위하여 활용될 수 있을 것이다.
본 논문에서 CDMA (1.85~2.12 GHz) 및 2.4 GHz WLAN (2.4~2.484 GHz) 이중대역 사용이 가능하면서 무지향성 방사패턴을 가질 수 있도록 역 L-형 슬롯을 가진 CPW (coplanar waveguide) 급전 인쇄형 모노폴 안테나를 새롭게 제안하였다. 제안된 안테나는 2.4 GHz WLAN (wireless local area network) 대역에서 임피던스 대역폭을 증가시키기 위해 기존의 n-형 슬롯을 대신하여 역 L-형 슬롯이 인쇄된 방사 모노폴에 에칭 된다. 제안된 안테나는 크기가 $50{\times}25mm^2$이고 두께가 1.6 mm, 유전상수가 4.4인 FR4 기판의 한쪽 면에서 설계 및 제작되었다. 제작된 안테나의 측정결과, 임피던스 대역폭($S_{11}{\leq}-10dB$)이 CDMA (code division multiple access) 주파수 대역에서는 280 MHz (1.84~2.12 GHz), WLAN 주파수 대역에서는 420 MHz (2.38~2.8 GHz)인 대역폭을 얻을 수 있었다. 역 L-형 슬롯 사용의 결과로 WLAN 대역에서 기존의 n-형 슬롯의 사용결과 140 MHz (2.39~2.53 GHz)에 비해 대역폭이 3배가량 증가된 점은 주목할 만한 결과이다. 또한 사용 주파수 전 대역에서 좋은 무지향성 방사패턴을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 초소형 드론에 탑재가 가능하도록 소형화한 GPS 대역(L1 대역 중심 주파수 : 1.575 GHz) 안테나를 제안하였다. 소형화는 λ/4 마이크로스트립 안테나를 기저로 섭동법을 적용시키고, 패치 가장자리의 전류 길이를 길게 하는 개념으로 실현시켰다. 제안된 안테나는 10 mm × 9 mm × 10 mm(0.05 λ × 0.05 λ × 0.05 λ) 크기의 스티로폼(εr=1.06, 두께=10 mm) 표면에 장착 가능한 인쇄형으로 제작하였다. 임피던스 매칭을 위해 급전 선로의 두께 및 길이, 단락 스터브 간의 간격을 조절하였으며, 그 결과, 제작된 안테나는 중심주파수 1.575 GHz에서 S11은 -38.6 dB를 얻었으며, 방사 패턴 측정 결과, 0° 방향에서 xz-plane의 Eθ 성분 이득 1.87 dBi, yz-plane의 Eθ 성분 이득 -1.7 dBi의 특성을 얻었다. 결과적으로, λ/2 마이크로스트립 패치 안테나와 비교하여 98.8 %의 체적 축소율을 확보함으로써, 초소형 드론에 탑재가 가능한 GPS 안테나로써 활용이 가능함을 제시하였다.
본 논문에서는 방향성 안테나를 이용하는 애드 혹 네트워크에 있어서 노드의 고장이나 이동에 따라 라우팅 경로가 이용 불가능하게 되는 경우 해당 노드의 braid라 명명된 이웃 노드로 우회하도록 함으로서 신속하게 경로를 복구하도록 하는 다중 경로 라우팅 기법을 제안 한다. $1,000m{\times}1,000M$의 영역에 50개의 노드가 균등하게 분포되며 10m/s 이하의 노드 이동 환경에서 전방향 안테나를 사용하는 경우(사용 안테나 요소수 K=1)와 비교하여 방향성 안테나를 사용하는 경우(K>1), 제안 방식은 패킷 전송률과 라우팅 홉 수 등의 측정 항목에 있어 우수하였다. 개선점으로 경로 설정 시 수반되는 지연시간을 단축하는 것이 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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