[논문]원형편파 안테나 특성 연구

박용욱

원형편파 안테나 특성 연구
Characteristics of Circularly Polarized Antenna 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.5 no.6, 2010년, pp.563 - 567

초록
AI-Helper

본 논문에서는 1.57GHz의 중심주파수를 갖는 GPS와 2.63~2.65GHz의 중심주파수를 갖는 DMB 대역의 원형편파 마이크로 스트립 안테나를 연구하였다. 설계된 안테나는 HFSS v10.0으로 설계 및 최적화한 후 corner truncated 방식을 사용하여 편파를 구현하였고, 패치사이즈, corner truncated, 급전위치 변경 세 가지 변수를 이용하여 두 대역의 안테나를 제작하여 특성을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, circularly polarized micro-strip GPS of 1.57 GHz and DMB of 2.63~2.65GHz antenna have been studied. In order to improve of frequency properties, parameters such as patch size, corner truncated type, and feed positions were simulated using HFSS program. GPS and DMB antenna were fabrica...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

마이크로스트립 안테나는 생산공정이 단순하면서 대량 생산에 용이하고 소형, 경량, 저가, 평면구조, 집적회로와의 유연성 등 여러 가지 측면에서 다양한 장점으로 인하여 최근 많은 연구자들에게 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 GPS의 중심주파수는 1.57GHz이고, DMB의 중심주파수 대역은 2.63～2.65GHz이며, 각각 RHCP와 LHCP의 특성을 갖는 마이크로스트립 안테나를 설계하기 위해 모서리를 잘라내는 corner truncated 방식을 사용하였고 마이크로스트립 안테나의 특성 변화를 관찰하기 위해 급전위치의 변경, 잘라내는 모서리의 사이즈 크기를 변수로 임피던스 특성 변화 및 최적 방사 특성을 찾기 위한 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 RHCP, LHCP 두 가지의 원형편파의 특성 갖는 마이크로스트립 안테나를 설계 및 제작하였다. 두 가지 원형편파의 특성을 얻기 위해 패치의사선으로 마주보는 모서리를 자르는 방식(Corner Truncated)을 이용했다.

제안 방법

본 논문에서는 GPS와 DMB 원형편파 안테나를 패치의 형태는 Corner Truncated 방식을 이용해 각각 GPS는 우수원형편파(RHCP)를 DMB는 좌수원형편파(LHCP)의 특성을 갖는 안테나를 시뮬레이션 하고, 그 특성을 확인하였다. 급전은 동축 급전 방식을 사용하였다.
설계된 안테나의 패치의 폭, 길이, 잘라낸 모서리의 길이, 유전체 두께, 급전위치 등 여러 가지의 파라미터를 가지고 있다. 본 연구에서는 각각의 파라미터 중 유전체의 두께를 1.6mm로 고정하고 각각의 패치의 폭(GPS 패치의 폭 = Wg, DMB 패치의 폭 = Wd)과 길이(GPS 패치의 길이 = Lg, DMB 패치의 길이 = Ld), 잘라낸 모서리의 길이(GPS 패치의 잘라낸 모서리 = Sg, DMB 패치의 잘라낸 모서리 = Sd), 급전위치(GPS 안테나의 급전위치 = Fg, DMB 안테나의 급전위치 = Fd)를 시뮬레이션을 통해 조정해가며 각각의 파라미터 별 최적의 특성을 찾아 안테나를 제작하여 시뮬레이션 결과와 제작한 안테나를 비교분석하였다.

대상 데이터

두 가지 원형편파의 특성을 얻기 위해 패치의사선으로 마주보는 모서리를 자르는 방식(Corner Truncated)을 이용했다. 사용한 설계 변수는 세 가지로 자르는 모서리의 길이, 급전위치, 패치의 크기였다. 첫 번째 변수로 사용된 패치의 크기는 앞서 보였듯이 패치가 작아질수록 주파수가 높아지는 것을 볼 수 있었다.

데이터처리

0을 사용하였다. 제작한 안테나는 회로망 분석기(Network Analyzer, Anritsu MS4623B)를 이용하여 측정하였다.

이론/모형

본 논문에서는 GPS와 DMB 원형편파 안테나를 패치의 형태는 Corner Truncated 방식을 이용해 각각 GPS는 우수원형편파(RHCP)를 DMB는 좌수원형편파(LHCP)의 특성을 갖는 안테나를 시뮬레이션 하고, 그 특성을 확인하였다. 급전은 동축 급전 방식을 사용하였다. 설계 및 시뮬레이션은 Ansoft사의 HFSS v10.
본 연구에서는 RHCP, LHCP 두 가지의 원형편파의 특성 갖는 마이크로스트립 안테나를 설계 및 제작하였다. 두 가지 원형편파의 특성을 얻기 위해 패치의사선으로 마주보는 모서리를 자르는 방식(Corner Truncated)을 이용했다. 사용한 설계 변수는 세 가지로 자르는 모서리의 길이, 급전위치, 패치의 크기였다.
급전은 동축 급전 방식을 사용하였다. 설계 및 시뮬레이션은 Ansoft사의 HFSS v10.0을 사용하였다. 제작한 안테나는 회로망 분석기(Network Analyzer, Anritsu MS4623B)를 이용하여 측정하였다.

성능/효과

5mm씩 단계적으로 변함에 따라 DMB 안테나의 중심 주파수 변화 특성을 나타내고 있다. DMB 안테나도 GPS 주파수 특성과 같은 경향을 보여 주고 있는데 패치의 크기가 증가할수록 중심주파수는 2.83 GHz에서 2.46 GHz로 감소하며, 반사손실 특성도 점점 감소하는 경향을 보였다.
표 3에서 설계 목표와 실제 안테나 측정 결과를 비교하였다. GPS대역에서는 목표한 중심주파수, 반사손실, VSWR, 편파를 얻을 수 있었고, 임피던스 매칭부분에서 51.85로 근사값을 얻었다. DMB대역에서는 2.
5mm 씩 단계적으로 변함에 따라 변하는 특성을 나타내고 있다. Sg를 0.5mm에서 5mm로 증가시킬수록 중심주파수는 2.61에서 2.71GHz로 증가하였으며, 반사 손실은 -11.14에서 -26.3 dB로 감소하는 특성을 보여 반사손실 특성은 특정의 모서리 길이가 증가할수록 우수한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
그러나 반사손실에는 큰 영향을 주지 않는 것을 볼 수 있었다. 그리고 고대역의 안테나일수록 적은 변수에도 주파수의 특성이 크게 변하는 것을 알 수 있었다. 두 번째 변수로 둔 모서리 길이를 잘라내는(corner truncated)방식에서 패치의 면적과 관련이 있는 만큼 잘라내는 길이가 길수록 중심주파수가 높아졌고 잘라내는 길이에 따라 유동적으로 반사손실이 변하는 것을 볼 수 있었다.
그리고 고대역의 안테나일수록 적은 변수에도 주파수의 특성이 크게 변하는 것을 알 수 있었다. 두 번째 변수로 둔 모서리 길이를 잘라내는(corner truncated)방식에서 패치의 면적과 관련이 있는 만큼 잘라내는 길이가 길수록 중심주파수가 높아졌고 잘라내는 길이에 따라 유동적으로 반사손실이 변하는 것을 볼 수 있었다. 세 번째 변수인 급전위치는 모든 특성에 영향을 주는 것을 볼 수 있는데 이는 패치안테나의 내부특성에서 영향을 주는 것으로 생각된다.
그림 4는 Wg = Lg = 45mm, Fg =(11, 0)로 고정한 후 잘라낸 모서리 길이 Sg를 1 ∼ 9mm까지 1mm씩 단계적으로 변함에 따라 변하는 특성을 나타내고 있다. 모서리 길이 Sg를 1mm에서 9mm로 증가시킬 수록 중심주파수는 1.55에서 1.61GHz로 증가하였으며, 반사손실은 -16.14.에서 -29.74dB로 감소하다가 다시 -14.42dB로 증가하는 특성을 보여 반사손실 특성은 특정의 모서리 길이에서 우수한 특성을 보임을 확인할 수 있었다. 또한 VSWR 특성은 반사손실 특성과 같은 경향성을 보여주었다.
두 번째 변수로 둔 모서리 길이를 잘라내는(corner truncated)방식에서 패치의 면적과 관련이 있는 만큼 잘라내는 길이가 길수록 중심주파수가 높아졌고 잘라내는 길이에 따라 유동적으로 반사손실이 변하는 것을 볼 수 있었다. 세 번째 변수인 급전위치는 모든 특성에 영향을 주는 것을 볼 수 있는데 이는 패치안테나의 내부특성에서 영향을 주는 것으로 생각된다. 위의 결과에서 봤을 때 주파수의 위상은 패치의 크기와 영향이 있다는 것을 볼 수 있었고, 반사손실은 급전위치와 corner truncated에 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
세 번째 변수인 급전위치는 모든 특성에 영향을 주는 것을 볼 수 있는데 이는 패치안테나의 내부특성에서 영향을 주는 것으로 생각된다. 위의 결과에서 봤을 때 주파수의 위상은 패치의 크기와 영향이 있다는 것을 볼 수 있었고, 반사손실은 급전위치와 corner truncated에 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
즉 모서리의 길이가 증가할수록 우수한 특성을 보이다가 특정의 길이에서 최적의 값을 가지며 모서리 길이가 더 증가하면 VSWR 값도 감소하였다. 이 결과를 바탕으로 모서리 길이(Sg)가 5mm일 때 본 연구에 적합한 중심주파수 값이 1.57GHz 값을 보이며 반사손실과 VSWR 값도 우수한 값을 가지는 것을 확인 할 수 있었다.
또한 VSWR 특성은 반사손실 특성과 같은 경향성을 보여주었다. 즉 모서리의 길이가 증가할수록 우수한 특성을 보이다가 특정의 길이에서 최적의 값을 가지며 모서리 길이가 더 증가하면 VSWR 값도 감소하였다. 이 결과를 바탕으로 모서리 길이(Sg)가 5mm일 때 본 연구에 적합한 중심주파수 값이 1.
사용한 설계 변수는 세 가지로 자르는 모서리의 길이, 급전위치, 패치의 크기였다. 첫 번째 변수로 사용된 패치의 크기는 앞서 보였듯이 패치가 작아질수록 주파수가 높아지는 것을 볼 수 있었다. 그러나 반사손실에는 큰 영향을 주지 않는 것을 볼 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이동통신 서비스 중 GPS와 DMB 서비스를 이용하기 위해 가져야 하는 안테나의 특성 두 가지는?	휴대용 무선 통신기기의 보급과 다양한 분야에서 무선 통신 기술을 응용하여 생활의 편리함을 추구할수 있는 서비스들이 늘어남에 따라 다양한 형태의 안테나에 대한 필요 또한 높아지고 있다. 이와 같은 이동통신 서비스 중 GPS(Global Positioning System)와 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 서비스를 이용하기 위해선 두 가지 특성의 안테나가 필요한데 GPS는 RHCP(Right Hand Circular Polarization) 특성을, DMB는 LHCP(Left Hand Circular Polarization) 특성을 가져야 한다[1-3].
	다양한 형태의 안테나에 대한 필요가 높아지는 이유는?	휴대용 무선 통신기기의 보급과 다양한 분야에서 무선 통신 기술을 응용하여 생활의 편리함을 추구할수 있는 서비스들이 늘어남에 따라 다양한 형태의 안테나에 대한 필요 또한 높아지고 있다. 이와 같은 이동통신 서비스 중 GPS(Global Positioning System)와 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 서비스를 이용하기 위해선 두 가지 특성의 안테나가 필요한데 GPS는 RHCP(Right Hand Circular Polarization) 특성을, DMB는 LHCP(Left Hand Circular Polarization) 특성을 가져야 한다[1-3].
	본 연구에서 RHCP, LHCP 두 가지의 원형편파 특성 갖는 마이크로스트립 안테나 설계 및 제작에서 사용한 설계 변수 세 가지는?	두 가지 원형편파의 특성을 얻기 위해 패치의사선으로 마주보는 모서리를 자르는 방식(Corner Truncated)을 이용했다. 사용한 설계 변수는 세 가지로 자르는 모서리의 길이, 급전위치, 패치의 크기였다. 첫 번째 변수로 사용된 패치의 크기는 앞서 보였듯이 패치가 작아질수록 주파수가 높아지는 것을 볼 수 있었다.

참고문헌 (5)

이원규, 김성민, 양운근 "GPS와 DMB신호 수신을 위한 단일 급전 이중대역 원형편파 삼각 패치 안테나 설계 및 구현", 한국 전자파학회 논문지, Vol. 16, No. 9, pp. 893-902, 2005.
C. A. Balanis, "Atenna Theory Analysis and Design", John Wiley & Sons, 1997
이종율, 정재혁, 김두형 "S-DMB용 마이크로스트립 안테나의 연구" 남서울대학교 전자공학과 논문집, 2009.
조수정, "사각형, 삼각형 슬롯을 이용한 이중 공진 패치 안테나의 설계", 포항공과대학교 대학원 논문집, 2004.
김영상, 노승진, 김남수, 고진현, 하재권 "위성 DMB와 ITS 서비스 수신을 취한 단일 급전 이중 대역 원형 패치 안테나 설계", 한국 전자파학회 논문지, Vol. 17, No. 9, pp. 866-973, 2006.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증