[논문]듀얼 반사판을 이용한 광대역 보우타이 슬롯 안테나

이재성; 이상우

초록
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이 논문은 듀얼 반사판을 이용한 광대역 보우타이 슬롯 안테나를 제작 실험 했다. 슬롯 안테나는 넓은 도체판에 약 1/2 길이의 가늘고 긴 슬롯을 뚫게 되면 반파장 다이폴과 마찬가지로 효율이 좋고 강한 전파가 복사된다[1] 이 논문에서는 보통 사각 슬롯 보다 대역폭이 넓은 보우타이 형태의 슬롯으로 제작하였다. 먼저 단일 반사판 슬롯 안테나를 제작 실험 측정하였으며 제작된 단일 반사판 슬롯 안테나에 또 하나의 반사판을 슬롯 안테나와 반사판 사이에 삽입함으로서 대역폭을 확장하였다. 제작 실험 결과 VSWR<2.0 이하인 Low Band 대역폭은 약 $22%(793MHz\sim992MHz)$ 대역폭을 가졌으며 High Band 대역폭은 약 $61%(1626MHz\sim3064MHz)$의 대역폭을 가짐을 실험을 통해 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we have fabricated and tested a broad band bow-tie slot antenna with dual reflector. If we put 1/2 length thin and long slot on a wide metal plate, the slot antenna radiates efficient and strong radio wave as same as 1/2 dipole antenna does. we made with bow-tie form slot which has wi...

In this paper, we have fabricated and tested a broad band bow-tie slot antenna with dual reflector. If we put 1/2 length thin and long slot on a wide metal plate, the slot antenna radiates efficient and strong radio wave as same as 1/2 dipole antenna does. we made with bow-tie form slot which has wider broad band than normal rectangular slot. At first, we made and test a single reflector slot antenna. To enlarge the broad band, we inserted another reflection plate between the slot antenna and reflection plate. After the test, we could have known that the low band(VSWR<2.0) has about $22%(793MHz\sim992MHz)$, high band(VSWR<2.0) has about 61% (1626MHz\sim3064MHz).

주제어

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문제 정의

본 논문에서는 먼저 단일 반사판 보우타이 슬롯 안테나의 구조 및 실험 데이터를 기술하고, 제안하고 있는 듀얼 반사판 안테나의 Ground Size 파라메 터에 따른 반사손실 변화를 알아보기로 한다. 그리고 마지막으로 단일반 사 판 안테나와 듀얼 반사판 안테나와 비교 분석하고자한다.

가설 설정

그림 3. (b) 구조에서 가운데 삽입되는 반사판이 없는 구조이다. 그림 2.

제안 방법

본 논문에서는 먼저 단일 반사판 보우타이 슬롯 안테나의 구조 및 실험 데이터를 기술하고, 제안하고 있는 듀얼 반사판 안테나의 Ground Size 파라메 터에 따른 반사손실 변화를 알아보기로 한다. 그리고 마지막으로 단일반 사 판 안테나와 듀얼 반사판 안테나와 비교 분석하고자한다. 실제 제작한 안테나의 반사손실은 HP875 3ES Network Analyzer로 측정 하였다.
보우타이 슬롯의 길이는 낮은 주파수를 기준으로 약 1/2诚 이다. 그리고 보우타이의 급 전부 “의 간격과 슬롯의 각도 A2를 이용하여 반사손실을 조절하였다.[4] 실제 제작된 안테나의 설계 치수는 아래와 같다.
9%의 대역폭 확장이 이루어짐을 알 수 있다. 다음으로 안테나의 방사 패턴 측정 결과 이다 안 테 나의 FAR-HLED 방사 패턴은 ANECHOIC CHAMBER에서 측정하였다.
여기서는 광대역화 기술의 하나인 보우타이 슬롯 안테나를 제 작하여 실험하였다. 보우타이 슬롯 안테나에 큰 반사판을 부착 하므로써 안테나의 지향성을 높이고 방사 패치와 첫 번째 반사판 사이에 작은 반사판을 삽입 함으로써 낮은 주파수 대역에서는 Parastic 패치로 동작하게 하고 높은 주파수에서는 안테나의 Gain을 향상 시키는 반사판 역할을 하도록 했다. 또한 VSWR<2.
그리고 마지막으로 단일반 사 판 안테나와 듀얼 반사판 안테나와 비교 분석하고자한다. 실제 제작한 안테나의 반사손실은 HP875 3ES Network Analyzer로 측정 하였다.
6mm 이다. 최종적으로 제안한 안테나의 반사손실을 측정하였다.

대상 데이터

높은 주파수대에서는 20mm일 때 최적으로 됨을 알 수 있다. 그러나 이 논문에서 제안하는 안테나의 높이는 23mm로 하였다 이유는 20mm로 하였을 때 Low Band의 대 역폭이 GSM 대역을 포함하지 못했기 때문에 23mm로 선택하여 제작하였다. 최적화하여 실제 제작된 안테나에 삽입된 반사판의 사이즈는 PW=
기본적 인 구조는 사각 슬롯 안테나에서 슬롯의 모양을 주파수 대역폭을 넓히기 위해 보우타이 형태로 변형하였으며 급전 부는 안테나 패턴에 동판 급전하였다. 기판은 유 전율 4.6, 1.6T EPOXY 기판(FR4)을 사용하여 제작하였다. 보우타이 슬롯의 길이는 낮은 주파수를 기준으로 약 1/2诚 이다.
5mm 이다. 슬롯 패치 안테나와 실제 제 작된 안테나의 높이는 Hl=23mm, H₂=22mm, H₃=7.4mm이다. 안테나 전체 사이즈는 201mm*201mm*47.
4mm이다. 안테나 전체 사이즈는 201mm*201mm*47.6mm 이다. 최종적으로 제안한 안테나의 반사손실을 측정하였다.
그래서 안테나의 광역화 기술은 점점 더 발전 해왔다. 여기서는 광대역화 기술의 하나인 보우타이 슬롯 안테나를 제 작하여 실험하였다. 보우타이 슬롯 안테나에 큰 반사판을 부착 하므로써 안테나의 지향성을 높이고 방사 패치와 첫 번째 반사판 사이에 작은 반사판을 삽입 함으로써 낮은 주파수 대역에서는 Parastic 패치로 동작하게 하고 높은 주파수에서는 안테나의 Gain을 향상 시키는 반사판 역할을 하도록 했다.

성능/효과

대표적인 광대 역 화 안테나로는 코니 컬 안테나, 대수 주기 안테나, Spiral 안테나 등이 있다.[2][3] 이 논문에서는 보통의 평면형 슬롯 패치 안테나에서 대역폭을 확장시킬 수 있는보우타이 형태의 슬롯안테나를 제작하였으며 지금 상용화 되고 있는 800MHz 대역과 2000MHz 대역의 모든 대역에서 일정한 GAIN과 빔 폭을 가지고 있음을 실험을 통해서 알 수 있었다.
에 나타내었다. 시뮬레 이 션 결과와 잘 일치하고 있으며 VSWR<2.0 이하의 대역폭은 Low Band는 대역 폭이 9.4% 이고 High Band 대역 폭은 36.4%임을 확인할 수 있었다.
0 이 하인 Low Band는 약 22% (793MHz~992MHz) 대역 폭을 가졌으며 High Band는 약 61% (1626MHz~3064MHz) 대역폭을 가진다. 연구 결과 듀얼 반사판 보우타이 슬롯 안테나는 CELLULAR, GSM, PCS, DCS, IMT-2000, WLAN 대역 까지 하나의 안테나로 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 2600MHz 이후의 대 역 에서 안테 나의 Gain 이 일 정 하게 나 오도록 하는 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
위 두 그림에서 알 수 있듯이 높이와 슬롯 패치의 조건은 유지한 체 슬롯 패치와 첫 번째 반사판 사이에 작은 반사판을 삽입 함으로써 Low Band의 대역폭이 12.8%, High Band의 대역폭은 24.9%의 대역폭 확장이 이루어짐을 알 수 있다. 다음으로 안테나의 방사 패턴 측정 결과 이다 안 테 나의 FAR-HLED 방사 패턴은 ANECHOIC CHAMBER에서 측정하였다.
위 시뮬레이션 데이터에서 알 수 듯이 반사판의 폭과 길 이 변화에 따라 Low Band와 High Band의 반사손실을 최적화 할 수 있음을 알 수 있다. 먼저 그림 5(a).

후속연구

연구 결과 듀얼 반사판 보우타이 슬롯 안테나는 CELLULAR, GSM, PCS, DCS, IMT-2000, WLAN 대역 까지 하나의 안테나로 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 2600MHz 이후의 대 역 에서 안테 나의 Gain 이 일 정 하게 나 오도록 하는 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.

참고문헌 (7)

최병하 저, '안테나 공학'
John D. Karus,'ANTENNAS' Second Edition P.692-710
Constantine A. Balanis, 'Antenna Theory' P.472-479, P.582-591
위상혁, 김정민, 유태훈, 육종관, 박한규, '균일한 슬롯폭을갖는 5GHz대역 보우 타이 형태의 미앤더 슬롯 안테나', 전자파 학회 제13권 제8호 2002년 9월
김운필, 이범선, 'Skeleton Slot 구조를 이용한 이중 대역 안테나의 설계 및 제작', 전자파학회 제 13권 제l호 2002년 1월
이용희, 이택경, 'PCS/IMT-2000 기지국용 스켈톤 슬롯 어레이 안테나', 춘계 마이크로파 및 전파학술대회 논문집 Vo1.24 No.1 2001/5/12
Hyun-Chul Go,Yong-Woong Jang,'Experimental Analysis of Multi-Band and High Gain Open Slot Antenna With Dual Reflector' Microwave Journal,January 2006

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