본 논문은 CMOS 공정에 수반되는 메탈 더미 구조가 서브 테라헤르츠 온칩 마이크로스트립 패치 안테나의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 45 nm CMOS 공정을 이용해 400 GHz 온칩 안테나를 설계하고, 3D EM 시뮬레이션을 통하여 메탈 더미 구조의 밀도에 따른 안테나의 공진주파수와 효율을 분석하였다. 검증을 위해 발진기와 집적된 안테나를 설계/제작하고, FTIR과 볼로미터를 이용한 준광학적 방법을 통해 측정을 수행하였다. 측정 결과, 밀도가 27 %인 더미 구조에 의해 안테나의 복사전력이 417 nW에서 87 nW로 6.8 dB 감소하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 비아홀(via hole) 구조가 필요 없는 910MHz RFID 태그용 CPS(coplanar stripline) 형태의 마이크로스트립 패치 안테나를 HFSS 안테나 설계 시뮬레이션을 통해 최적 설계한 과정 및 그 결과를 나타내었다. 단순한 마이크로스트립 패치 안테나의 제작 구조를 얻기 위해서 비아홀 구조가 없고 대역통과(bandpass) 필터를 사용하지 않았으며, RFID 태그 칩과 안테나간의 임피던스 정합을 위해서만 임피던스 정합 네트워크 회로를 사용하였고, 안테나 크기를 조절해가며 최적 시뮬레이션을 수행하였다. 안테나 설계 시뮬레이션의 신뢰성을 확보하기 위하여 우선 기존에 발표된 5.8GHz에서의 안테나 결과를 이용해 최적화된 HFSS 시뮬레이션 파라미터를 결정하였다. 이를 토대로 비아홀 구조가 필요 없는 910MHz의 중심주파수를 갖는 CPS구조의 마이크로스트립 패치 안테나를 최적 설 계하였으며, 본 논문에서 제안된 CPS구조의 패치 안테나가 910MHz RFID 태그에 적용 가능함을 보였다.
Kim, Jeong-Seok;Choi, Won-Kyu;Choi, Gil-Young;Pyo, Cheol-Sig;Chae, Jong-Suk
ETRI Journal
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제30권4호
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pp.600-602
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2008
A very small patch-type RFID tag antenna (UHF band) using ceramic material mountable on metallic surfaces is presented. The size of the proposed tag is 25 mm${\times}$25 mm${\times}$3 mm. The impedance of the antenna can be easily matched to the tag chip impedance by adjusting the size of the shorting plate of the patch and the size of the feeding loop. The measured maximum reading distance of the tag at 910 MHz was 5 m when it was mounted on a 400 mm${\times}$400 mm metallic surface. The proposed design is verified by simulation and measurements which show good agreement.
This letter presents the design of a small and low-profile RFID tag antenna in the UHF band that can be mounted on metallic objects. The designed tag antenna, which uses a ceramic material as a substrate, consists of a radiating patch and a microstrip line with two shorting pins for a proximity-coupled feeding structure. Using this structure, impedance matching can be simply obtained between the antenna and tag chip without a matching network. The fractional impedance bandwidth for $S_{11}$ <3 dB and radiation efficiency are about 1.4% and 56% at 911 MHz, respectively. The read range is approximately from 5 m to 6 m when the tag antenna is mounted on a metallic surface.
Kim, Sangkil;Rida, Amin;Lakafosis, Vasileios;Nikolaou, Symeon;Tentzeris, Manos M.
ETRI Journal
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제41권2호
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pp.262-269
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2019
This paper introduces a low-cost, high-performance mmWave antenna array module at 77 GHz. Conventional waveguide transitions have been replaced by 3D CPW-microstrip transitions which are much simpler to realize. They are compatible with low-cost substrate fabrication processes, allowing easy integration of ICs in 3D multi-chip modules. An antenna array is designed and implemented using multilayer coupled-fed patch antenna technology. The proposed $16{\times}16$ array antenna has a fractional bandwidth of 8.4% (6.5 GHz) and a 23.6-dBi realized gain at 77 GHz.
본 논문에서는 금속 환경에서 사용이 가능한 RFID 국제 규격인 910MHz 대역에서 최상의 성능을 갖는 미앤더 형태의 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하였다. 안테나에 부착되는 상용 태그 칩과 정합을 위해 사각 형태의 급전부를 본체에 연결하였으며, 사각 형태의 급전부를 본체 안에 위치하였고, 안테나의 복수부인 본체를 효과적으로 축소하기 위하여 패치의 소자를 증가시켜 다중의 미앤더 형태로 설계하였다. 제안된 안테나는 Case 1, Case 2, Case 3로 각각 3 종류의 안테나를 제작하였으며, 안테나의 크기와 접은 횟수에 따른 대역폭, 효율, 인식 거리 등의 특성을 비교 분석하였다. 측정결과 Case 3 안테나의 성능이 가장 좋은 것으로 나타났다. 또한 안테나의 크기와 미앤더 형태로 접은 횟수에 따른 효율 및 이득 특성 변화가 안테나의 인식 거리에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 인위적인 커패시턴스 값의 변화에 따라서 공진 주파수가 이동하여 다중 대역을 포함하는 이중 대역 공진 주파수 변환 안테나를 제안하였다. 인위적인 커패시턴스 값의 변화는 버랙터 다이오드 조절의 선행연구로써, 칩 커패시터를 이용해 주파수 변환 범위와 안테나 특성에 관해 분석하였다. T자 모양 슬릿의 짧은 부분에 장착된 서로 다른 칩 커패시터는 안테나의 입력 임피던스의 변화를 준다. 변화된 입력 임피던스는 안테나의 방사 패턴의 변화 없이, 일정한 범위 내에서 이중 대역 공진주파수를 유지하면서 가변함을 실험을 통해 검증하였다. 제안한 안테나의 공진 주파수는 저주파 대역과 고주파 대역에서 각각 400 MHz, 200 MHz의 범위안에서 변화가 가능하다. 또한, 10 dB 반사 손실 대역폭은 저주파 대역에서 $0.78{\sim}1.21\;GHz$, 대역폭 10 MHz를 가지며, 고주파 대역에서는 $1.97{\sim}2.17\;GHz$, 대역폭 50 MHz를 가진다. 제안한 안테나는 저주파 대역에서 0 dBi, 고주파 대역에서 3 dBi의 안테나 이득을 갖는다.
본 논문에서는 한 보드에서 GPS/GLONASS 대역을 이용하여 컨테이너의 위치정보를 확인 할 수 있고, 위치 정보를 실시간으로 이동통신망으로 전송 할 수 있는 GSM/WCDMA 대역의 안테나를 설계하였다. GPS(1.575.42MHz)와 GLONASS(1.602MHz) 듀얼 대역을 지원하는 마이크로스트립 패치 안테나를 최적화하였고, 안테나의 크기는 $25{\times}25{\times}5[mm]$이다. GSM(824-960MHz)와 WCDMA(1970-2170MHz) 이중대역을 지원하는 칩 모노폴 안테나를 최적화 하였고, 안테나의 크기는 $27{\times}8{\times}3.2[mm]$이다. 위성 수신레벨을 증폭하기 위해 2단 저잡음 증폭기(LNA)를 설계하였고. LNA 이득은 27[dB]이다. 안테나의 측정지그의 크기는 $100{\times}30{\times}1[mm]$이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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