[논문]커플링 급전 구조를 사용한 역 F형 안테나의 설계

김상원; 최학근; 박재현

doi:10.5515/kjkiees.2010.21.7.726

초록
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본 논문에서는 커플링 급전 구조를 사용한 이동 통신 단말기용 프린트형 역 F 안테나를 제안하였다. 일반적으로 커플링 급전 구조를 사용할 경우 추가적인 커패시턴스 성분이 발생되며, 급전부를 직접 연결해준 안테나의 높은 인덕턴스 성분을 부분적으로 보상해 주는 역할을 한다. 제안된 안테나는 커플링 급전 구조를 사용하여 $824{\sim}960$MHz와 $1,710{\sim}2,390$ MHz에서 다중 대역을 갖도록 대역 특성을 개선시켰으며, 급전부를 직접 연결해준 안테나와 비교하여 제안된 안테나의 대역 특성이 개선됨을 확인하였다. 제안된 안테나는 GSM850/GSM900/DCS/USPCS/WCDMA/Wibro 대역을 만족하며, 최대 이득 －$4.794{\sim}1.648$ dBi의 이득을 가지고 전방향성 복사 패턴을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper propose the printed inverted-F antenna using the coupling feed for the mobile phone. The coupling feed can normally leads the additional capacitances in the antenna, so the high inductive reactance of the antenna can be partly compensated. In this paper, it is shown that the bandwidth of ...

This paper propose the printed inverted-F antenna using the coupling feed for the mobile phone. The coupling feed can normally leads the additional capacitances in the antenna, so the high inductive reactance of the antenna can be partly compensated. In this paper, it is shown that the bandwidth of the proposed antenna using the coupling feed is improved at $824{\sim}960$ MHz and $1,710{\sim}2,390$ MHz. Then it is compared with the simple direct feed to confirm the improvement of the bandwidth. The proposed antenna covers GSM850/GSM950/DCS/USPCS/WCDMA/Wibro and has the maximum gain of －$4.794{\sim}1.648$ dBi and shows omnidirectional patterns over the operating bands.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 커플링 급전 구조를 갖는 프린트형 역 F 안테나를 설계하고, 제작 및 측정하여 성능을 확인하였다. 커플링 급전 구조를 사용할 경우, 추가적인 커패시턴스 성분이 급전부가 직접 연결된 안테나가 갖는 높은 인덕턴스 성분을 부분적으로 보상해 주며, 제안된 안테나에서 GSM850/900 및 DCS/ USPCS/WCDMA/Wibro에서 공진 특성이 개선되는장점을 갖는다.
본 논문에서는 커플링 급전 구조를 사용한 프린트형 역 F 안테나를 제안한다. 커플링 급전 구조는내부 정합 회로라 할 수 있으몌口 추가적인 커패시턴스 성분을 갖는다.

제안 방법

GSM850, GSM900, DCS, USPCS, WCD- MA, Wibro 대역에서 상한 주파수와 하한 주파수를각각 측정하였다. 표 2는 각 주파수에서 H면의 최대이득과 효율이다.
8(n inn?로 기판의 상단 윗부분에위치한다. 급전부(feed point)는 50 요의 마이크로스트립 라인을 이용하여 급전하였으며, 접지핀(short pin)은 비아(via)를 통하여 안테나와 접지면을 연결하였다.
GAP? 변화에 따른 반사 손실 비교이며, CST 사의 MWS를 사용하여 계산 결과를 비교하였다. 그림 1(b)에서 급전부와 안테나의 좌측 간격을 GAPi, 급전부와 안테나의 우측 간격을 GAP?로 두었으며, 커플링 간격은 0.
본 논문은 GSM850(824~894 MHz), GSM900(880 ~960 MHz), DCS(1, 710-1, 880 MHz), USPCS(l, 850 ~1, 990 MHz), WCDMA( 1, 920-2, 170 MHz), Wibro (2, 300-2, 390 MHz) 대역에서 동작하는 커플링 급전구조를 갖는 프린트형 역 F 안테나를 제안하며, 설계 및 제작과 측정을 통하여 커플링 급전 구조의 사용 가능성을 보인다
있다. 제안된 안테나는 안테나의 중앙 부분에서 급전이 이루어지며, 급전선에서 일정 간격(GAP” GAP, ) 만큼떨어져 양쪽으로 역 F형 안테나 구조가 위치한다. 단락 핀은 안테나 우측에 위치한다.

대상 데이터

제안된 안테나는 비유전율(%, ) 4.4, 손실 탄젠트 (tan g) 0.02, 두께任) 0.8 mm와 양면이 구리(도전율, =5.財(心로 도금된 FR4 기판에 설계되었다.

성능/효과

이것은 810-960 MHz에서 약 17 %, 1, 650-2, 400 MHz에서 약 37 %의 대 역폭을 갖는다. 따라서 제작된 안테나는 GSM850/900과 DCS, US- PCS, WCDMA, Wibro 대역폭을 만족한다.
5 Q이 되며, GSM850/GSM900/DCS/USPCS/WCDMA/Wibro의 목표 대역에서 입력 저항이 증가 또는 감소하여 50 Q 에 더 가까운 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 입력리액턴스 역시 860 MHz에서 0 Q, 1, 814 MHz에서 4.5 Q이며, 특히 GSM850/900 대역에서 입력 리액턴스는 급전부를 직접 연결해준 구조와 비교하여 824 MHz에서 51 Q이 -39.5 Q으로, 880 MHz에서 83.2 Q이 16.8 Q으로, 960 MHz에서 211, 6 Q이 68.84 Q 으로 인덕턴스 성분이 많이 감소됨을 확인할 수 있다. 따라서 커플링 급전을 사용하였을 경우, 입력 임피던스 성분이 개선되어 공진 특성이 향상되는 것을확인할 수 있다.
커플링 급전 구조를 사용할 경우, 추가적인 커패시턴스 성분이 급전부가 직접 연결된 안테나가 갖는 높은 인덕턴스 성분을 부분적으로 보상해 주며, 제안된 안테나에서 GSM850/900 및 DCS/ USPCS/WCDMA/Wibro에서 공진 특성이 개선되는장점을 갖는다. 제안된 안테나는 810~960 MHz, 1, 650-2, 400 MHz에서 VSWR 3:1 (return loss 6.02 dB) 이하를 만족하며, 이것은 GSM850, GSM900, DCS, USPCS, WCDMA, Wibro를 만족하는 주파수 대역이다. 안테나의 복사 패턴은 동작 주파수에서 전방향성을 나타내며, -4.
3 mni)와 급전부를 직접 연결해준 안테나 (Gaph G叩广0 mm)의 입력 임피던스 비교이다. 커플링 급전 구조를 사용하였을 경우 806, 928 MHz에서입력 저항이 50 Q, 1, 860 MHz에서 51.5 Q이 되며, GSM850/GSM900/DCS/USPCS/WCDMA/Wibro의 목표 대역에서 입력 저항이 증가 또는 감소하여 50 Q 에 더 가까운 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 입력리액턴스 역시 860 MHz에서 0 Q, 1, 814 MHz에서 4.

후속연구

이 결과로부터 본 논문에서 제안한 커플링 급전구조를 사용한 프린트형 역 F 안테나는 이동 통신단말기 안테나의 소형화 및 대역 특성 개선에 유용할 것으로 기대된다.

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