초광대역 안테나는 위성통신, 레이더, 리모트 센싱 시스템, 전파 망원경, 마이크로웨이브 화상 시스템 등의 여러가지 용도로 쓰인다. 수많은 형태의 광대역 안테나 구조들이 있으나, 테이퍼 슬롯 비발디 안테나는 가격, 무게, 스캔각도, 종형 복사, 쉬운 급전과 시스템 구성의 용이성 등의 장점이 있다. 이 논문에서는 개선된 안티포달 비발디 안테나를 제안하였다. 설계에 있어서 H자 형태의 기생패치 구조를 채택하였으며 이를 통해 전체 작동 주파수에 있어서 방사특성을 개선하는 능력을 나타내었다. 비유전율(${\epsilon}_r$) 2.2, 유전체 두께 0.7874mm의 RT/duroid 5880기판을 사용해 제안된 안테나의 시작품을 제작하고 측정한 결과 7.8-52.5GHz에 걸쳐 -10dB 반사손실 대역폭과 9-12dBi의 이득을 보였으며 이는 시뮬레이션 결과와 합리적으로 일치함을 확인하였다.
본 논문에서는 기생패치를 이용한 마이크로스트립 안테나의 대역폭 개선에 관해 논의하였다. 전체 크기를 줄 이기 위해서 $\lambda$/4의 단락패치를 사용하였으며, 접지면 또한 패치의 크기로 절단하였다. 전체 크기를 줄이기 위해서 접지면의 크기를 줄였기 때문에 이에 따른 후방으로의 복사가 일어난다. 설계된 안테나의 특성은 전송선로모 덴과 개구면 해석법에 기초하여 해석하였고 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 시율레이션 결과 후방으로의 상대 복사는 -15 dB정도였다. 제작한 안테나는 2.45 GHz의 중심주파수에서 167 MHz의 매우 넓은 대역폭을 갖는다. 따라서 본 논문에서 제안한 안테나는 광대역 통신시스랩에 응용될 수 있다.
본 논문에서 안테나는 유전율 4.4 두께는 0.6mm안 FR-4 기판위에 L형 슬롯을 포함한 마이크로스트립 패치를 삽입하였으며, LTE용 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 기존의 마이크로스트립 안테나의 $180{\times}180$에 비해 $46{\times}36$으로 소형, 경량화 하였으며 송신용 안테로서 사용이 가능한 전방향성 특성을 가진 전파가 가능한 방사패턴을 보였으며 입력대비 반사손실이 -10dB (VSWR 2:1)이하로 공진 주파수 대역에서 통신을 가능케 하였다.
리플렉트어레이 안테나는 반사경 안테나의 단점을 보완하여 대체할 새로운 형태의 안테나로 대두되고 있다. 하지만 반사판이 단층구조일 경우 대역폭이 매우 좁다는 단점이 있고, 대역폭을 넓히기 위하여 다층구조의 반사판을 사용할 경우 설계가 어렵고 제작 단가가 높아지게 된다. 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위하여 단층구조를 사용하여 제작 단가를 낮추면서 협대역 특성을 극복할 수 있는 정사각형에 U자 모양 슬롯을 낸 패치를 이용하여 리플렉트어레이 안테나를 설계하였다. 제안된 리플렉트어레이 안테나는 12.5 GHz에서 55.5 %의 효율과 14 % 이상의 1 dB gain bandwidth 특성을 갖는다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제10권3호
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pp.86-91
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2010
In this paper, a double-layered frequency selective surface(FSS) superstrate was built and tested. The unit cell of the proposed FSS consists of a ring slot and a dipole-shaped structure and shows a complementary frequency response. Each unit cell is printed on two sides of a substrate. By using these double-layered structures, the first resonant frequency of the pass-band can be lowered. As a result, the size of the unit cell is minimized and the spacing between the other cells is reduced. The proposed FSS-dipole composite antenna is designed for the gain enhancement of wide-band code division multiple access(WCDMA) frequency bands(1.92~2.17 GHz) with a low quality factor(Q=0.17). To verify the gain enhancement performance of the FSS, an FSS-dipole composite antenna was created. Although the FSS layer enhances the gain of the primary radiation source of the dipole antenna, the FSS-dipole complex antenna cannot show a uniform gain over the entire desired frequency band. The experimental results show a gain enhancement of 3 dBi with an FSS superstrate in the WCDMA frequency band.
본 논문에서는 GSM/DCS/USPCS/WCDMA 단말기에 사용할 수 있는 Quad 밴드 내장형 안테나를 제안하였다. 안테나 구조는 PIFA구조로 설계하였으며 크기를 효율적으로 줄이기 위해서 단락핀과 역 세븐형 슬릿을 사용하여 독립적인 두 개의 방사체로 설계하였으며 접힌 구조로 전기적 길이를 효율적으로 배분하여 소형화하였다. 또한, 단말기 두께를 고려해 안테나 높이를 5mm, 그라운드 조건도 $40mm\times80mm$로 설계 및 제작하여 측정하였다. 안테나의 방사 패턴 특성은 각각 920MHz, 1800MHz 주파수에서 E면과 H면의 특성이 비교적 양호하게 측정되었다.
본 논문에서는 스파이럴 형태의 급전선을 갖는 마이크로스트립 원형 슬롯 안테나를 제안하였다. 이 구조는 편심 스파이럴 안테나를 평면적으로 구현한 것으로서, 주빔이 안테나 평면에 수직한 방향을 향하지 않고 기울어져 있으며 주빔의 방향으로 원형 편파를 갖는다. 또한 주빔의 방향이 주파수 변화에 따라서 ${\theta }$ 와 ${\phi }$ 방향으로 일정하게 변하므로 동작 대역 내에서 주빔의 방향을 예측할 수 있다는 장점이 있다. EM 시뮬레이션을 통하여 설계변수에 따른 안테나의 특성변화를 고찰하였으며 최적의 설계방법을 제시하였다. 최적화 된 구조는 1 octave 이상의 주파수 대역에서 주빔 방향으로 3 dB이하의 축비를 가진다.
최근 정보량의 증가로 고속 디지털 회로를 요구하고 있다. 이에 따라 소형 고주파 회로에 전자기 특성이 중요하게 대두되었다. 그래서 불완전한 그라운드 상에 PCB 회로의 고속 디지털 전송라인에 대한 신호 집적도와 두 평행 선로 사이의 결합특성을 3차원 전자기 해석법인 시간영역 유한차분법을 이용하여 해석하였다. FDTD 시뮬레이션 결과는 상용 회로 소프트웨어 툴인 ADS 시뮬레이터와 비교하였고, 집중 소자 모델링, 주파수에 따른 슬롯에 의한 전자파의 방사 등을 해석하였다. 결과로써 마이크로스트립 선로 아래 슬롯이 있는 경우 신호의 전송에 큰 영향을 끼치는 것을 알 수 있다.
T-모양 급전선을 갖는 개구-결합 마이크로스트립 안테나인 새로운 방법을 제안하였다. 시간영역 유한차분(FDTD) 법을 적용하여 안테나의 특성들을 해석하고, 최대 대역폭을 갖는 안테나를 설계하였다. 안테나를 모델링하여 파의 진행과정과 전계분포를 시간 영역에서 계산하였다. 그리고 FDTD 법으로 얻은 값들을 Fourier 변환시켜 반사손실, 전압 정재파비, 입력 임피던스를 주파수 영역에서 각각 계산하였다. 패치의 길이와 폭, 슬롯의 길이와 폭, T-모양 급전선의 길이, offset 따라 대역폭이 변하였다. 측정된 % 대역폭은 중심 주파수 2.5 GHz에서 49.2 %의 광대역 특성을 얻었으며, 이들 결과들은 계산값과 비교적 잘 일치하였 다.
본 논문에서는 마이크로스트립 안테나가 광대역특성을 갖도록 하기 위해 마이크로스트립 안테나의 방사부인 패치 내부에 U형 슬롯이 놓인 마이크로스트립 구조와 안테나에 사용되는 유전체를 사용하지 않고 공기층을 이용하여 광대역화를 극대화 시키는 연구를 하였다. 실험 결과 이동통신 주파수 대역 내인 820~950MHz에서 정재파비(VSWR)는 1.4이하로 매우 잘 매칭된 안테나를 제작하였으며, 안테나의 이득도 최고 8.2dBd를 얻어 기존 다이폴에 비해 매우 높은 이득을 얻을 수 있었다. 이는 안테나를 소형화 시킬 수 있음을 뜻하는 것으로 향후, 다른 주파수 대역의 무선통신 분야나 이동통신 분야에도 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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