본 논문에서는 손 영향에 의한 이동통신 단말기의 성능 저하를 개선하기위한 안테나의 설계기법들을 연구하였다. 먼저, 손에 의한 안테나의 효율저하를 개선하고자 제안된 기존의 연구결과들을 비교 분석하였고, FDTD 기반의 SEMCAD를 이용한 핸드팬텀 분석을 통하여 실제 손의 어느 부분이 안테나 효율을 가장 저하시키는지를 고찰하였다. 이를 통하여 본 논문에서는 안테나의 근거리장분포를 변화시켜 손 영향을 줄이기 위한 이동통신단말기안테나의 설계방법을 크게 세 가지 측면으로 제안하였다. 첫째, 언발란스 및 발란스 모드로 구성된 대칭구조인 루프 안테나를 구현하였다. 발란스 모드는 접지면으로 표면전류가 적게 유도되어 손의 영향을 저감시킬 수 있으며, 추가적인 효과 증가를 위해 루프의 한 부분을 평행한 두 판구조로 제시하고 비교 및 분석하였다. 둘째, 루프 안테나의 언발란스 모드에서 근거리장의 ...
본 논문에서는 손 영향에 의한 이동통신 단말기의 성능 저하를 개선하기위한 안테나의 설계기법들을 연구하였다. 먼저, 손에 의한 안테나의 효율저하를 개선하고자 제안된 기존의 연구결과들을 비교 분석하였고, FDTD 기반의 SEMCAD를 이용한 핸드팬텀 분석을 통하여 실제 손의 어느 부분이 안테나 효율을 가장 저하시키는지를 고찰하였다. 이를 통하여 본 논문에서는 안테나의 근거리장분포를 변화시켜 손 영향을 줄이기 위한 이동통신단말기안테나의 설계방법을 크게 세 가지 측면으로 제안하였다. 첫째, 언발란스 및 발란스 모드로 구성된 대칭구조인 루프 안테나를 구현하였다. 발란스 모드는 접지면으로 표면전류가 적게 유도되어 손의 영향을 저감시킬 수 있으며, 추가적인 효과 증가를 위해 루프의 한 부분을 평행한 두 판구조로 제시하고 비교 및 분석하였다. 둘째, 루프 안테나의 언발란스 모드에서 근거리장의 전기장 분포를 변화시키기 위해 최대 방사지점을 안테나의 접지면과 직교하는 구조로 구현하여 근거리장을 조정하였다. 셋째, 접지면에 추가적인 구조체를 삽입하여 접지면의 최대 방사지점을 변화시켰다. 삽입된 구조체는 1/2파장의 길이를 갖고 양 끝단이 접지면과 단락되었으며 접지면 하단의 가장자리를 따라 이격시켜서 접지면 상에서 근거리장을 변화시켰다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 바(Bar) 형태의 이동통신 단말기의 접지면 조건에 Cellular (824~894 MHz), US-PCS (1850~1990 MHz)의 이중 대역에서 실제 효율을 핸드 팬텀을 이용하여 측정하였다. 각 조건별로 7종의 루프 안테나가 설계되어 비교한 후 최종 제안된 안테나는 두 번 접힌 루프 안테나의 구조를 사용하여 소형화 되었고 Cellular 대역에서 최대 12%(1.8dB)의 효율이 증가되어 핸드팬텀 거치 시 20-35%의 효율을 갖는다. US-PCS 대역의 경우 35-39%의 효율을 갖는다.
본 논문에서는 손 영향에 의한 이동통신 단말기의 성능 저하를 개선하기위한 안테나의 설계기법들을 연구하였다. 먼저, 손에 의한 안테나의 효율저하를 개선하고자 제안된 기존의 연구결과들을 비교 분석하였고, FDTD 기반의 SEMCAD를 이용한 핸드팬텀 분석을 통하여 실제 손의 어느 부분이 안테나 효율을 가장 저하시키는지를 고찰하였다. 이를 통하여 본 논문에서는 안테나의 근거리장분포를 변화시켜 손 영향을 줄이기 위한 이동통신단말기안테나의 설계방법을 크게 세 가지 측면으로 제안하였다. 첫째, 언발란스 및 발란스 모드로 구성된 대칭구조인 루프 안테나를 구현하였다. 발란스 모드는 접지면으로 표면전류가 적게 유도되어 손의 영향을 저감시킬 수 있으며, 추가적인 효과 증가를 위해 루프의 한 부분을 평행한 두 판구조로 제시하고 비교 및 분석하였다. 둘째, 루프 안테나의 언발란스 모드에서 근거리장의 전기장 분포를 변화시키기 위해 최대 방사지점을 안테나의 접지면과 직교하는 구조로 구현하여 근거리장을 조정하였다. 셋째, 접지면에 추가적인 구조체를 삽입하여 접지면의 최대 방사지점을 변화시켰다. 삽입된 구조체는 1/2파장의 길이를 갖고 양 끝단이 접지면과 단락되었으며 접지면 하단의 가장자리를 따라 이격시켜서 접지면 상에서 근거리장을 변화시켰다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 바(Bar) 형태의 이동통신 단말기의 접지면 조건에 Cellular (824~894 MHz), US-PCS (1850~1990 MHz)의 이중 대역에서 실제 효율을 핸드 팬텀을 이용하여 측정하였다. 각 조건별로 7종의 루프 안테나가 설계되어 비교한 후 최종 제안된 안테나는 두 번 접힌 루프 안테나의 구조를 사용하여 소형화 되었고 Cellular 대역에서 최대 12%(1.8dB)의 효율이 증가되어 핸드팬텀 거치 시 20-35%의 효율을 갖는다. US-PCS 대역의 경우 35-39%의 효율을 갖는다.
This dissertation presents the design techniques of internal antennas for mobile handsets to mitigate user's hand effect. Especially, the user's hand is one of the parts that most frequently touch the mobile handsets. When they are directly held by the user's hand, their antenna efficiency are decre...
This dissertation presents the design techniques of internal antennas for mobile handsets to mitigate user's hand effect. Especially, the user's hand is one of the parts that most frequently touch the mobile handsets. When they are directly held by the user's hand, their antenna efficiency are decreased. Analyzing the previous works to solve this problem and calculating the hand effect on mobile handset antennas by the SEMCAD simulation tool based on the FDTD method, three types of the antenna design techniques to mitigate the hand effect by controlling the near field distributions for mobile handsets are proposed. Firstly, the symmetric loop antenna which has the balanced and unbalanced mode is proposed and designed. The balanced mode makes the surface current distribution on the ground plane of handsets less dense, so that the hand effect can be reduced. Also, the parallel plates are used as the part of a loop element with the balanced mode to further reduce the hand effect. Secondly, to control the electric field distribution in the near field region, the main radiating part of a loop antenna at unbalanced mode is physically moved to locate orthogonal to the ground plane by benting the loop structure. Finally, a half-wavelength structure is additionally positioned on the ground plane with the narrow gap. Both edges of this are connected by shorting strips to the ground plane. The main radiating part on the ground plane can be moved by maintaining the gap between the ground plane and this half wavelength structure, so that an electric field distribution in the vicinity of the edge of the ground plane is changed. To validate the proposed techniques, an antenna is designed on the handset which has the bar typed ground plane, and then it is fabricated and measured for dual band operation (Cellular: 824~894 MHz and US-PCS:1850~1990 MHz). The measurement was conducted under the influence of a hand phantom in the anechoic chamber. The proposed antenna has compact size because of double bent radiator, and its measured efficiency with the hand phantom is increased by about 12%(1.8 dB) at Cellular band. The measured efficiency with the hand phantom in the Cellular band and US-PCS band is about 20-35% and 35-39%, respectively.
This dissertation presents the design techniques of internal antennas for mobile handsets to mitigate user's hand effect. Especially, the user's hand is one of the parts that most frequently touch the mobile handsets. When they are directly held by the user's hand, their antenna efficiency are decreased. Analyzing the previous works to solve this problem and calculating the hand effect on mobile handset antennas by the SEMCAD simulation tool based on the FDTD method, three types of the antenna design techniques to mitigate the hand effect by controlling the near field distributions for mobile handsets are proposed. Firstly, the symmetric loop antenna which has the balanced and unbalanced mode is proposed and designed. The balanced mode makes the surface current distribution on the ground plane of handsets less dense, so that the hand effect can be reduced. Also, the parallel plates are used as the part of a loop element with the balanced mode to further reduce the hand effect. Secondly, to control the electric field distribution in the near field region, the main radiating part of a loop antenna at unbalanced mode is physically moved to locate orthogonal to the ground plane by benting the loop structure. Finally, a half-wavelength structure is additionally positioned on the ground plane with the narrow gap. Both edges of this are connected by shorting strips to the ground plane. The main radiating part on the ground plane can be moved by maintaining the gap between the ground plane and this half wavelength structure, so that an electric field distribution in the vicinity of the edge of the ground plane is changed. To validate the proposed techniques, an antenna is designed on the handset which has the bar typed ground plane, and then it is fabricated and measured for dual band operation (Cellular: 824~894 MHz and US-PCS:1850~1990 MHz). The measurement was conducted under the influence of a hand phantom in the anechoic chamber. The proposed antenna has compact size because of double bent radiator, and its measured efficiency with the hand phantom is increased by about 12%(1.8 dB) at Cellular band. The measured efficiency with the hand phantom in the Cellular band and US-PCS band is about 20-35% and 35-39%, respectively.
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