In this paper, the spiral antenna with the center frequencies of 315MHz, 433MHz, and 447MHz for RKE system of a vehicle is designed on PCB. The antenna is microstrip line-fed, and applied PIFA concept near the feeding part to easily tune center frequency and input impedance. The PIFA-type spiral ant...
In this paper, the spiral antenna with the center frequencies of 315MHz, 433MHz, and 447MHz for RKE system of a vehicle is designed on PCB. The antenna is microstrip line-fed, and applied PIFA concept near the feeding part to easily tune center frequency and input impedance. The PIFA-type spiral antenna with the size of $30mm{\times}20mm$ is designed on printed PCB by considering the effect of circuits and components on PCB, ECU case and vehicle body. Also chip inductor inserted dual-band spiral antenna of 315MHz and 447MHz is designed. We found that the antenna designed on PCB satisfied the antenna specifications through measurement and field test.
In this paper, the spiral antenna with the center frequencies of 315MHz, 433MHz, and 447MHz for RKE system of a vehicle is designed on PCB. The antenna is microstrip line-fed, and applied PIFA concept near the feeding part to easily tune center frequency and input impedance. The PIFA-type spiral antenna with the size of $30mm{\times}20mm$ is designed on printed PCB by considering the effect of circuits and components on PCB, ECU case and vehicle body. Also chip inductor inserted dual-band spiral antenna of 315MHz and 447MHz is designed. We found that the antenna designed on PCB satisfied the antenna specifications through measurement and field test.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
이 크기는 PCB 면적의 약 45~5%로서 PCB 면적을 크게 차지하지 않고도 설계 사양을 만족하였다. 그리고 스파이럴 선로상에 82nH 칩인덕터를 삽입하여 315MHz와 447MHz 대역에서 공진을 일으키는 이중대역 스파이럴 안테나를 설계하였다.
표 5는 433MHz 및 447MHz 안테나의 최종 설계값이다. 급전위치는 최적화를 통해 각각 단락판으로부터 17mm 및 16mm인 곳으로 하였다. 최종 설계된 안테나 크기는 각각 23.
먼저, PIFA 개념을 적용하여 중심주파수가 315MHz인 스파이럴 안테나를 3cmx2cm이내의 크기로 설계하고자 한다. 표 1은 안테나 사양이다.
설계하였다. 안테나는 소형화가 가능하고 임피던스 정합이 쉬운 스파이럴 구조와 PIFA 개념을 접목하였고, RKE 리더기 케이스와 PCB 상의 각종 소자들의 영향을 고려하여 설계하였다. 리더기 케이스는 공진주파수를 6MHz 정도 낮추는 효과를 준다.
이제, 인덕터 삽입법을 사용하여 315MHz와 447MHz에서 이중공진을 일으키는 이중대 역 스파이럴 안테나를 설계하고자 한다. 스파이럴 선로의 중간에 칩언덕 터를 삽입하는 경우, 낮은 주파수에서는 칩인덕터의 임피던스가 낮아 단락으로 볼 수 있으므로 전체 스파이럴 선로에 대한 공진주파수를 형성하게 된다.
대상 데이터
리더기 케이스는 공진주파수를 6MHz 정도 낮추는 효과를 준다. 315MHz용 안테나는 29mmx15mm, 433MHz용은 23.5mmx 13mm, 447MHz용은 22.6mmxl3mm의 크기로 설계되었다. 이 크기는 PCB 면적의 약 45~5%로서 PCB 면적을 크게 차지하지 않고도 설계 사양을 만족하였다.
4 이고, 두께가 60mil 인 FR4_epoxy< 사용한다. 본 논문에서는 Ansoft Designer 3.5 및 CST를 사용하여 안테나를 시뮬레이션 하였고, 안테나 파라메타는 HP8510을 사용하여 측정하였다.
본 논문은 RKE 리더기용 안테나에 적용되는 중심주파수가 315MHz, 433MHz, 447MHz인 소형 내장형 안테나를 설계하였다. 안테나는 소형화가 가능하고 임피던스 정합이 쉬운 스파이럴 구조와 PIFA 개념을 접목하였고, RKE 리더기 케이스와 PCB 상의 각종 소자들의 영향을 고려하여 설계하였다.
본 연구에서는 미국의 315MHz, 유럽의 433MHz, 국내의 447MHz 대역을 수용하는 RKE 내장형 안테나와 이중안테나는 크기대역 안테나를 ECU의 PCB상에 설계한다.와 복사특성을 고려하여 스파이럴 구조와 PIFACPlanar Inverted-F Antenna) 개념을 접목한다[이.
복사패턴은 안테나 패치 면과 도체면의 양방향으로 복사가 일어나는 아령 모양의 패턴을 갖도록 한다. 안테나 기판은 리더기 PCB 기판과 재질이 동일한 비유전율이 4.4 이고, 두께가 60mil 인 FR4_epoxy< 사용한다. 본 논문에서는 Ansoft Designer 3.
와 복사특성을 고려하여 스파이럴 구조와 PIFACPlanar Inverted-F Antenna) 개념을 접목한다[이. 안테나는 중심주파수가 315MHz, 433MHz, 447MHz이며, 안테나 입력단의 SAW 필터를 고려한 경우 -10dB 대역폭이 200kHz 이싱이며, 30mmX20mm이내의 크기로 설계한다.
칩 인덕터의 부착위치에 따라 공진주파수와 주파수의 간격이 변한다. 여기서는 크기가 27.5mmxl5mm인 스파이럴 패치내에서 스파이럴 선로상의 (13.75mm, 4.5mm)에 칩 인덕터를 배치하였다. 그림 11은 칩 인덕터의 인덕턴스 변화에 따른 안테나 반사손실 특성을 측정한 것이다.
이저제, 유럽용인 433MHz와 국내용인 447MHz 안테나를 설계하고자 한다. 안테나 구조는 315MHz 안테나와 동일하다.
그림 4는 안테나 급전 부에 저항, 필터, 인덕터를 연결한 상태에서 인덕터의 입력부에서 측정한 반사손실 특성이다. 중심주파수는 315MHz이고, 반사손실은 16dB이며, SAW 필터를 포함한 -10dB 대역폭은 0.8MHz로 측정되었다.
급전위치는 최적화를 통해 각각 단락판으로부터 17mm 및 16mm인 곳으로 하였다. 최종 설계된 안테나 크기는 각각 23.5mmxl3mm와 22.6mmxl3mm이다. 이때 접지 도체와 스파이럴 패턴은 1mm 정도 겹치며, 선폭 및 선간 간격은 1mm로 하였다.
연결돤다. 필터는 KEC사의 KF315V SAW 필터를 사용하였으며, 필터 입력부에는 인덕터가 연결된다. 그림 3은 SAW 필터의 산란특성을 측정한 것으로, 중심주파수 315MHz에서 2MHz의 대역폭을 갖는다.
성능/효과
여기서 ml/m5, m2/m6, m3/m7, m4/m8은 각각 Fx가 25, 30, 33, 35mm에 해당한다. 급전위치의 변화는 공진주파수 변화에 영향을 주지 않지만, 안테나의 반사손실 특성은 크게 개선됨을 보여준다. 여기서는 급전위치 Fx=33mm에서 원하는 이중대역 특성을 얻었다.
표 2는 안테나 급전점(Fx)의 위치에 따른 중심주파수와 대역폭 변화를 보여준다. 급전점이 단락 면으로부터 멀어질수록, Fx가 증가할수록 중심주파수는 323MHz 에서 320MHz로 3MHz 정도 낮아지는 반면, 반사손실은 3.42dB에서 14.8dB로 크게 증가하므로 임피단스 정합상태가 대폭 개선됨을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.