[논문]힐버트 곡선 슬롯을 이용한 이중 대역 저지 UWB 안테나 설계

김당오; 김채영

doi:10.5515/kjkiees.2011.22.12.1184

[국내논문] 힐버트 곡선 슬롯을 이용한 이중 대역 저지 UWB 안테나 설계
Design of Dual Band-Notched UWB Antenna with the Hilbert-Curve Slots 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.22 no.12, 2011년, pp.1184 - 1187

김당오 (경북대학교 IT대학 전자공학부) , 김채영 (경북대학교 IT대학 전자공학부)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 이중 대역 저지 기능을 갖는 평판형 모노폴 UWB 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나의 대역 저지 특성은 패치 상의 1차와 3차의 힐버트 곡선 슬롯들에 의하여 구현되었다. 각 힐버트 곡선 슬롯의 크기를 조절함으로써, 3.3에서 3.7 GHz 그리고 5.3에서 6 GHz에 걸친 저지 대역을 쉽게 구현할 수 있었다. 제작된 안테나의 VSWR과 방사 패턴을 측정하였으며, 이 결과로부터 설계된 안테나가 UWB 통신에서 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this letter, a planar monopole UWB antenna with dual band-notched characteristics is proposed. The band-stop characteristics is realized by embedding the 1st/3rd order Hilbert-curve slots on the patch. With the dimension adjustment of each Hilbert-curve slots, the band rejection from 3.3 to 3.7 GHz and from 5.3 to 6 GHz can be accomplished easily. The VSWR and radiation pattern of the fabricated antenna are measured, and the proposed antenna would be adequate to a UWB applications.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

다시 말해서, 프랙탈 구조를 이용한 다중 대역 저지 UWB 안테나에 관한 연구는 지금까지 발표된 적이 없었다. 본 논문에서는 평판형 모노폴 형태의 UWB 안테나에 힐버트 곡선 형상을 가진 슬롯을 대역 저지 소자로써 사용하여 다중 대역 저지 특성을 구현하였다. 이 구현법은 기존의 다중대역 저지 구현법과 차별화된다.
본 논문에서는 기존의 UWB 안테나에 HCS를 삽입하여 WLAN 대역과 WiMAX 대역에서의 저지 특성 기능을 구현하였다. 삽입된 1차 HCS와 3차 HCS는 각각 독립된 저지 대역 특성을 가지며, VSWR 특성(그림 5)과 표면 전류 분포(그림 6)를 통하여 이를확인하였다.

제안 방법

Fidelity factor를 계산하기 위해서 CST사의 Design studio를 사용하여 그림 3의 동일한 안테나 2개를 30cm 거리를 두고 서로 마주 보게 하여 한 개는 송신 안테나로, 나머지 하나는 수신 안테나로 설정한다. 가우시안 펄스인 송신 신호 St(t)를 송신 안테나에 입력하면, 수신 안테나에서 수신된 신호 Sr(t)를 얻을 수 있다.
본 논문에서는 기존의 UWB 안테나에 HCS를 삽입하여 WLAN 대역과 WiMAX 대역에서의 저지 특성 기능을 구현하였다. 삽입된 1차 HCS와 3차 HCS는 각각 독립된 저지 대역 특성을 가지며, VSWR 특성(그림 5)과 표면 전류 분포(그림 6)를 통하여 이를확인하였다. 제안된 안테나는 저지 대역이 제외된UWB 전대역에서 VSWR<2와 무지향성 방사 패턴 요건을 만족하였으며, 시간 영역 특성 파라미터인 Fidelity factor 또한 UWB 시스템 요구 조건을 만족함을 보였다.

대상 데이터

차수가 증가함에 따라서, 동일한 영역 내부의 선의 길이가 증가하는 것을 볼 수 있다. 제안된 안테나에는 1차와 3차의 힐버트 곡선이 사용되었다. 그림 2는 힐버트 곡선을 적용하기 전의초기 UWB 안테나의 형상과 치수이다.
그림 2는 힐버트 곡선을 적용하기 전의초기 UWB 안테나의 형상과 치수이다. 사용된 기판은 두께가 0.812 mm인 Rogers4003(유전율 3.55) 기판이다. CPW(Coplanar Waveguide) 급전 방식을 이용하였고, 그 결과 광대역 특성 및 제작상의 이점을 갖는다.
그림 3에 표기되지않은 수치는 그림 2의 치수와 동일하다. 최종 제안된 안테나는 그림 2의 초기 UWB 안테나의 사각형 방사 패치에 2개의 힐버트 곡선 슬롯(HCS: Hilbert Curve Slot)을 식각한 형상을 갖는다. 패치의 상단부에는 U형태를 갖는 1차 HCS가, 패치 하단부에는 3차 HCS가 위치하고 있다.

데이터처리

그림 4는 그림 3 안테나에 대한 모의 실험 결과 및 제작된 안테나에 대한 측정 결과이다. 모의 실험 결과는 CST사의 Microwave Studio와 Ansoft 사의 HFSS를 사용하였으며, Anritsu사의 38397C 네트워크 분석기를 사용하여 측정하였다. 그림 4로부터 UWB 동작 대역을 제외한 3.

이론/모형

55) 기판이다. CPW(Coplanar Waveguide) 급전 방식을 이용하였고, 그 결과 광대역 특성 및 제작상의 이점을 갖는다. 그림 3은 이중 대역 저지 특성을 갖는 UWB 안테나의 최종 형상과 수치이다.
UWB는 펄스를 이용한 통신 방식이므로, 시간영역에서의 펄스 왜곡 특성을 확인해야 한다. 본 논문에서는 펄스 왜곡 특성을 판단하기 위한 파라미터로써 다음의 식 (1)로 정의되는 Fidelity factor F 를 사용하였다^[5].

성능/효과

흑색 점선은 HCS가 없는 그림 2의 초기 UWB 안테나의 VSWR 특성이다. 청색 파선은 3차 HCS만이 식각된 UWB 안테나의 VSWR 결과로써, 5 GHz 대역에서만 저지 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 적색 실선은 그림 3의 1차 및 3차 HCS가 모두 포함된 VSWR 결과로써, 3 GHz WiMAX 대역 저지 특성이 추가적으로 나타나고 있음을 보여주고 있다.
제안된 안테나는 저지 대역이 제외된UWB 전대역에서 VSWR<2와 무지향성 방사 패턴 요건을 만족하였으며, 시간 영역 특성 파라미터인 Fidelity factor 또한 UWB 시스템 요구 조건을 만족함을 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초광대역 통신은 무엇인가?	초광대역(UWB: Ultrawide-band) 통신은 소전력으로 100 Mbps 이상의 대용량 데이터를 초고속으로 전송할 수 있는 근거리 통신이다. 2002년 미국 연방 통신위원회가 3.
	프랙탈(Fractal) 구조를 적용한 대역 저지 UWB 안테나는 어떤 특성을 가지고 있는가?	이로 인해서 UWB 통신과 다른 통신 간의 전파 간섭 문제가 야기되며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다중 대역 저지 특성을갖는 UWB 안테나를 설계하는 방법들이 제안되어 왔다[1]～[3]. 그러나 프랙탈(Fractal) 구조를 적용한 대역 저지 UWB 안테나는 지금까지 단일 대역 저지 특성만을 가지고 있었다[4]. 다시 말해서, 프랙탈 구조를 이용한 다중 대역 저지 UWB 안테나에 관한 연구는 지금까지 발표된 적이 없었다.
	7.5 GHz 대역폭을 갖는 UWB 주파수 범위에는 5.15～5.35 GHz, 5.725～5.825 GHz를 사용하는 IEEE802.11a/n WLAN(Wireless Local Area Network)과 3.4～3.69 GHz, 5.25～5.825 GHz를 사용하는 WiMAX(World Interoperability for Microwave Access) 대역이 공존하게 되는데 이로 인해 어떤 문제점이 발생하는가?	825 GHz를 사용하는 WiMAX(World Interoperability for Microwave Access) 대역이 공존하게 된다. 이로 인해서 UWB 통신과 다른 통신 간의 전파 간섭 문제가 야기되며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다중 대역 저지 특성을갖는 UWB 안테나를 설계하는 방법들이 제안되어 왔다[1]～[3]. 그러나 프랙탈(Fractal) 구조를 적용한 대역 저지 UWB 안테나는 지금까지 단일 대역 저지 특성만을 가지고 있었다[4].

참고문헌 (6)

W. S. Lee, D. Z. Kim, K. J. Kim, and J. W. Yu, "Wideband planar monopole antenna with dual band-notched characteristics", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 6, pp. 2800-2806, Jun. 2006.

상세보기
Q. X. Chu, Y. Y. Yang, "A compact ultrawideband antenna with 3.4/5.5 GHz dual band-notched characteristics", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 56, no. 12, pp. 3637-3644, Dec. 2008.

상세보기
D. O. Kim, C. Y. Kim "CPW-fed ultra-wideband antenna with triple-band notch function", Electron. Lett., vol. 46, no. 18, pp. 1246-1248, Sep. 2010.

상세보기
D. O. Kim, C. Y. Kim, J. K. Park, and N. I. Jo, "Compact band notched ultra-wideband antenna using the Hilbert-curve slot", Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 53, no. 11, pp. 2642-2648, Nov. 2011.

상세보기
X. Li, S. C. Hagness, M. K. Choi, and D. W. Weide, "Numerical and experimental investigation of an ultrawideband ridged pyramidal horn antenna with curved launching plane for pulse radiation", IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 56, no. 9, pp. 259-262, 2003.

상세보기
D. O. Kim, N. I. Jo, H. A. Jang, and C. Y. Kim, "Design of the ultrawideband antenna with a quadruple- band rejection characteristics using a combination of the complementary split ring resonators", Prog. Electromagnetics Res., vol. 112, pp. 93-107, Jan. 2011.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

원문 URL 링크

DOI : 10.5515/KJKIEES.2011.22.12.1184 [무료]
DBPia : 저널
AccessON : 저널

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

ScienceON TREND 무선 통신

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

저작권 관리 안내

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

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

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].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

연합인증