본 논문에서는 다중 대역 서비스를 위한 평면형 모노폴 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 광대역 특성을 얻기 위해 모노폴 안테나를 기반으로 한 사각 패치 안테나에 U자형 슬릿을 부설하였으며, 안테나의 크기를 소형화시켰다. 다양한 설계 파라미터들을 이용하여 주파수 특성을 최적화하였으며, 해당 주파수 대역을 만족시키기 위하여 변형된 U자형의 슬릿과 U자형의 패치 라인을 사용하였다. 또한, 휴대폰 안테나의 실장 환경을 고려한 $35{\times}50{\times}1\;mm^3$ 크기의 기판에서 안테나 부분의 크기는 $35{\times}27\;mm^2$이고, 비유전율 4.4인 FR-4 기판 위에 설계되어졌으며, 급전은 임피던스 $50{\Omega}$의 마이크로스트립 선로를 사용하였다. 측정 결과, 반사 손실 -10 dB를 기준으로 대역폭은 790~916 MHz, 1.74~2.14 GHz와 2.36~3.13 GHz로 측정되었다. 따라서 제작된 안테나는 GSM/DCS/US-PCS/UMTS/Bluetooth/S-DMB 등의 대역을 만족시키며, 휴대 통신 기기의 내장형 안테나에 응용하기 적합하게 구현되었다.
삼각형 패치 안테나에 대해 이론적인 방법과 실험을 통해 연구하였다. 삼각형 패치 안테나는 사각형 패치 안테나와 비슷한 복사 특성을 갖으나, 그 크기를 더 줄일 수 있다. 본 논문에서는 정삼각형 마이크로스트립 패치 안테나를 공동 모델을 사용하여 해석하고, 설계 하였다. 또한 대역폭 향상을 위해 커패시티브 갭과 공기층 갭을 이용하였다. 커패시티브 갭은 패치의 급전점 부근에서 사각형 모양으로 만들었고, 공기층 갭은 유전체 기판과 그라운드 사이에 삽입하여 프로브 인덕턴스를 조정하였다. 안테나 각 부분의 효과와 특성 해석을 위해 상업용 시뮬레이션 툴인 Ensemble 5.0을 사용하였다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 삼각형 마이크로스트립 안테나의 대역폭 개선의 가능성을 발견하였다.
본 논문에서는 무선 근거리 지역 통신망(WLAN: Wireless Local Area Networks)용 광대역 2층 H-형 마이크로스트립 패치 안테나를 설계한다. 마이크로스트립 패치 안테나의 대역폭을 개선하기 위해서 기생패치를 부가하여 다층배열한다. 그리고 안테나의 크기를 줄이기 위해, 기본 방사소자와 기생패치는 10개의 단락봉으로 단락된 H-모양의 패치로 설계한다. 마이크로스트립 안테나는 모멘트법으로 작성된 ENSEMBLE ver 5.0의 소프트웨어를 사용하여 설계하고 실험치와 비교한다. 제작된 안테나의 대역폭은 5.46㎓에서 740㎒(13.5%)이며, 이것은 계산치 770㎒(13%)와 거의 근사하다. 또한 동일 주파수에서 동일 기판에 설계된 안테나 크기는 반파장 구형 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 71.5%로 축소되었다.
본 논문에서는 지상파 디지털 TV방송 수신용 광대역 준-야기 안테나(quasi-Yagi antenna; QYA)의 설계방법에 대해 연구하였다. 제안된 안테나는 FR4 기판의 한 면에 인쇄된 다이폴 투사기(driver)와 이에 근접하는 직사각형 패치모양의 도파기(director), 접지면 반사기(reflector)로 구성된다. 마이크로스트립(microstrip; MS) 선로와 코플래너스트립(coplanar strip; CPS) 선로 간의 밸런(balun)은 CPS 선로 중앙을 따라 삽입된 직사각형 MS 패치이고 종단의 한쪽은 CPS 선로에 단락 핀으로 연결되어 있다. DTV용 주파수 대역(470-806 MHz) 동작에 적합하도록 안테나를 설계하고 여러 가지 특성을 관찰하였다. 설계된 안테나는 전압정재파비가 2 이하인 주파수 대역 430-842 MHz, DTV 대역 내 배열 축 방향으로의 이득 > 3.7 dBi, 전후방비 > 7.4 dB 인 양호한 특성을 보인다.
본 논문에서는 이방성 매질의 덮개층과 기판을 갖는 사각 마이크로스트립 패치 안테나의 방사패턴을 full-wave approach와 모멘트 계산법을 이용하여 연구하였다. 이방성 매질내의 구성관계식을 통하여 제안된 구조에서의 파수영역 다이애딕 그린 함수를 유도하였으며 이 결과로부터 전계 적분 방정식을 수식화하였다. 갤러킨 모멘트법을 사용하여 전계 적분 방정식을 이산화 하여 전류밀도의 계수를 구한 후에 구좌표계의 원거리 전계는 고정 위상법(stationary phase method)을 이용하여 얻을 수 있다. 전사모의 실험 결과의 타당성을 검증하기 위해서 기존의 결과와 비교하여 일치된 결과를 얻었으며 이방성 덮개층의 두께 변화 그리고 기판과 덮개층의 이방성 비에 따른 방사패턴이 제시되고 분석되었다.
본 논문에서는 캐비티 백(Cavity-back) 구조를 이용한 신호 정보 수집용 광대역 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 캐비티 구조를 가지는 접지면, 마이크로스트립 급전선, 슬롯이 식각된 사각패치로 이루어져 있다. 제안된 안테나는 $55mm{\times}40mm{\times}10mm$의 크기에서 캐비티 구조를 통해 광대역의 대역폭을 갖는다. 안테나의 측정된 10 dB 반사손실 대역폭은 5,030 MHz(3.02~8.05 GHz)이며, 중심주파수 5.05 GHz에서 비 대역폭 90.9 %을 가진다. ANSYS사의 HFSS v.15.0.0을 이용하여 제안된 안테나의 설계 및 시뮬레이션을 수행하였다. 제작 및 측정을 통해 안테나의 성능 및 설계방법의 타당성을 검증하였다.
본 논문은 고정위성업무(FSS; Fixed-Satellite Service) 및 방송위성업무(BSS; Broadcasting-Satellite Service)의 다운링크 대역을 통합하는 Ku 대역의 위성통신용 광대역 혼합 패치 배열 안테나의 설계에 관한 것으로써, 제안한 안테나는 FR4 기판 상에 사각 패치를 6 x 2 형태로 배열하여 구현되었다. FSS 다운링크 대역(10.7~10.95 GHz, 11.2~11.45 GHz) 및 BSS 다운링크 대역(11.7~12.5 GHz, 12.2~12.75 GHz, 11.7~12.2 GHz)을 모두 포함하는 광대역(10.7~12.75 GHz) 안테나를 설계하기 위해 11.5 GHz 및 12.5 GHz에서 동작하는 사각 패치를 각각 교대로 배열하였고 이를 통해 중심주파수의 30.8%에 해당하는 광대역을 확보하였다. 안테나의 성능을 확인하기 위해 제안한 안테나를 제작 및 측정하였고 모의시험 결과와 유사함을 확인하였으며 따라서 제안된 안테나는 FSS 및 BSS 다운링크를 위한 안테나로 적용이 가능하다.
본 논문에서는 접힌 슬롯이 추가된 소형 이중 대역 슬롯 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 제안된 슬롯 안테나는 이중 대역 동작을 위해 직사각형 슬롯에 접힌 슬롯이 추가되었다. 직사각형 슬롯은 내부에 직사각형 급전패치를 두어 동축케이블로 급전한다. 직사각형 슬롯의 위쪽 모서리에 접힌 슬롯이 대칭적으로 추가되면 슬롯의 길이가 증가하여 새로운 공진주파수가 낮은 주파수에서 발생한다. 2.45 GHz WLAN 대역과 5 GHz WLAN 대역을 포함하는 4.50-8.30 GHz 대역에서 동작하는 이중 대역 슬롯 안테나를 FR4 기판 상에 $30mm{\times}30mm$ 크기로 제작하였다. 실험 결과, 입력 반사계수 < -10 dB인 대역이 2.40-2.49 GHz, 4.33-9.85 GHz으로 원하는 이중대역에서 동작하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 LTE 통신을 위한 1.8 GHz 대역의 이중 T 구조 안테나를 연구하였다. 선로 방식으로는 마이크로 스트립 방식과 CPWG 방식을 채택하였고 특성 평가를 위해 안테나 제작 및 특성을 측정하였다. 각 선로방식의 안테나를 주파수와 반사손실에 관한 파라미터 특성을 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 통해 분석하고 이것을 이용하여 안테나를 설계하였다. 실제 제작한 1.8 GHz 대역의 이중 T 구조 안테나가 보여준 특성은 중심주파수 1.79 GHz 에서 입력반사손실 -23.26 dB, 대역폭 23 MHz의 결과 값을 보여 주었다.
본 논문은 2.4 GHz 대역에 있어 지향성 이득이 큰 마이크로스트립 안테나를 유한요소법을 이용하여 설계하고 그 특성을 해석한다. 안테나의 소형화를 위하여 유전율이 높은($\varepsilon$$_{r}$=4.6) 기판을 사용하며, 패치의 구조는 방형으로 한다. 또한 안테나의 특성 해석은 상용 툴인 HFSS를 사용한다. 설계한 마이크로스트립 안테나의 특성을 살펴보면 공진주파수 2.45 GHz 에서 입력 임피던스는 약 50 Ω으로 별도의 정합회로가 필요치 않으며, 1개의 페치인 경우 안테나의 이득은 딱 6.2 dBi이고, 패치의 배열에 따라 이득의 증대가 나타났다. 제시된 패치의 배열에 따른 이득의 변화는 2.4 GHz 대역 통신시스템의 용도에 따른 안테나의 적절한 선택기준이 될 수 있다..
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[게시일 2004년 10월 1일]
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