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유도 전류의 커플링 효과를 이용한 모노폴 안테나 설계
Design of a Double-Faced Monopole Antenna Using the Coupling Effect of Induced Currents 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.23 no.12, 2012년, pp.1327 - 1336  

최영 (충북대학교 전자정보대학) ,  이승우 (충북대학교 전자정보대학) ,  김남 (충북대학교 전자정보대학)

초록
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본 논문에서는 안테나의 크기를 소형화하고, 동시에 다중 대역 서비스를 만족하는 다중 링 패치를 이용한 양면형 모노폴 안테나를 제안하였다. 사각 링 형태의 패치를 사용하여 대역폭을 증가시키고, 다수의 링 패치를 연속적으로 배열함으로써 링 패치의 단점인 빔 폭을 증가시켰다. 다수의 링 패치를 연속적으로 삽입하면, 첫 번째 패치로부터 전류가 연쇄적으로 흘러 공진이 발생한다. 이는 패치 간의 간격이 매우 좁기 때문에 가능하다. 다중 링 패치를 동일면에 모두 배열할 경우, 패치 간의 간격이 매우 좁아, 이를 해결하기 위하여 기판의 앞면과 뒷면에 순차적으로 설계하였다. 다중 대역 특성을 얻기 위해서 패치를 기판의 양면에 순차적으로 배열하였기 때문에 안테나의 기판 두께와 비유전율이 본 안테나의 중요한 파라미터가 된다. 따라서 두 파라미터에 대해 모의실험을 통해 최적의 값을 찾아내고, 한쪽 면에 패치가 있는 경우와 거의 동일한 효과를 발생시켰다. 전체적인 패치는 기본 링형 패치에서 단계별로 85 %를 감소시켜, 총 4단계의 패치로 구성하였다. 이로 인하여 제안된 안테나는 1.75~2.6 GHz(850 MHz), 3.24~3.46 GHz(220 MHz), 3.8~4.0 GHz(200 MHz), 4.4~4.9 GHz(500 MHz)의 주파수 대역을 만족한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the dual-faced monopole antenna, which is arranged by numerous rectangular ring patches in sequence for the multi-bands is proposed. The ring type structure of the patch can be increased the bandwidth. Therefore the bandwidth and beam width are improved by using multiple arrayed patch...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 전류의 커플링 효과를 이용하여 다중 대역 특성을 보이는 링형 모노폴 안테나를 설계하였다. 공진 주파수 대역을 결정하기 위하여 대역폭을 증가시킬 수 있는 기본적인 링 형태의 패치를 설계하였고, 85 %씩 안테나의 크기와 위치를 감소시켜 연속적으로 배열함으로써 다중 공진 특성을 얻을 수 있었다.
  • 본 연구에서는 안테나의 소형화와 다중 대역 서비스를 만족하기 위한 마이크로스트립 양면형 모노폴 안테나를 제안하였다. 다중 대역 특성을 얻기 위해서 링 형태의 패치를 연속으로 배열하였으며, 안테나의 소형화를 위하여 기판의 양면에 패치를 순차적으로 배열하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근 통신 트렌드는 어떠한가? 최근 통신 트렌드는 통화나 문자 메시지를 송수신하는 것 이외에 인터넷이 가능한 통신으로 발전하고 있다. 따라서 기존의 CDMA 혹은 WCDMA 통신을 기반으로 LTE 통신, Wifi(WLAN) 통신 등이 복합적으로 이루어져야 한다.
안테나의 소형화 방법에는 어떤 것들이 있는가? 이에 따라 최근에는 내장형 안테나가주로 개발되며, 제작이 쉽고 개발이 용이한 모노폴 구조를 주로 사용한다. 안테나의 소형화 방법에는 집중소자 기술을 사용하는 방법, 기학학적 구조를 사용하는 방법, 기생소자를 사용하는 방법 등이 있다[1]~[3]. 또한, 마이크로스트립 급전과 접지면을 사용하여 안테나의 크기를 파장의 1/4로 줄이고, 추가적인 패치를 사용함으로써 기본 패치의 방사를 보충하여성능을 향상시켜주는 기법을 주로 사용한다[1],[4]
최근 통신 트렌드를 따라가기 위한 선결조건은? 최근 통신 트렌드는 통화나 문자 메시지를 송수신하는 것 이외에 인터넷이 가능한 통신으로 발전하고 있다. 따라서 기존의 CDMA 혹은 WCDMA 통신을 기반으로 LTE 통신, Wifi(WLAN) 통신 등이 복합적으로 이루어져야 한다. 이러한 여러 가지 통신을 복합적으로 사용하기 위해서는 제공하는 주파수 대역이 광대역 혹은 다중 대역을 만족해야 한다.
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참고문헌 (17)

  1. 이승우, 김남, 이승엽, "CPWG 구조를 이용한 Wibro 및 WLAN 통신용 안테나 설계 및 제작", 한국전자파학회논문지, 19(10), pp. 1086-1095, 2008년 10월. 

  2. K. Hiraswa, M. Haneishi, Analysis, Design, and Mea- Surement of Small and Low-Profile Antennas, Artech House, London, 1992. 

  3. 최순신, 김준일, 지용, "CPW 급전 광대역 사각 슬롯 안테나 설계", 대한전자공학회논문지, 42 TC (11), pp. 107-116, 2005. 

  4. 김재희, 우대웅, 박위상, "커플링 급전을 이용한 이중 모드 Annular Ring 안테나 설계", 한국전자파학회논문지, 20(4), pp. 351-356, 2009년 4월. 

  5. X. Ren, Y. Yin, W. Hu, and Y. Wei, "Compact triband rectangular ring patch antenna with asymmetrical strips for WLAN/WIMAX applications", Journal of Electromagnetics Waves and Applications, vol. 24, pp. 1829-1838, 2010. 

  6. Y. Lee, H. Chung, and J. Choi, "Improving the isolation of MIMO antennas using split ring resonators", Journal of the Korean Institute of Electromanetic Engineering and Science, vol. 10, no. 4, pp. 303-308, 2010. 

  7. 이성훈, 이승우, 김남, "U자형 패치 라인과 사각 패치를 결합한 삼중 대역 평면형 모노폴 안테나 설계 및 제작", 한국전자파학회논문지, 22(8), pp. 745-753, 2011년 8월. 

  8. S. Park, N. Kim, S. Rhee, and S. Lee, "Spiral slot antenna fed by coplanar waveguide using magnetic phase difference", Microwave and Optical Technology Letters, vol. 52, no. 1, pp. 28-30, 2010. 

  9. 김용진, 김정한, 이홍민, "가변 원형편파 모드 특성을 갖는 원형 링 슬롯 안테나", 대한전자공학회논문지 TC, 45(1), pp. 78-84, 2008년. 

  10. J. Chen, S. Lin, "Triple-frequency rectangular-ring slot antennas fed by CPW and microstrip line", Microwave and Optical Technology Letters, vol. 37, no. 4, pp. 243-246, 2003. 

  11. Q. Zhang, Q. Chu, "Triple-band dual rectangular ring printed monopole antenna for WLAN/WiMAX applications", Microwave and Optical Technology Letters, vol. 51, no. 12, pp. 2845-2848, 2009. 

  12. J. Liang, C. Chiau, X. Chen, and C. Parini, "Printed circular ring monople antennas", Microwave and Optical Technology Letters, vol. 45, no. 5, pp. 372-375, 2005. 

  13. N. Zainudin, M. Kamarudin, "Rectangular ring antenna for on-body communication system", PIERS Proceedings, pp. 882-884, 2010. 

  14. A. Mirkamali, L. Akhoondzadeh-Asl, P. S. Hall, and K. Moussakhani, "Modified multiband multiple ring monopole antenna", PIERS C, vol. 14, pp. 173-183, 2010. 

  15. J. -S. Chen, S. -Y. Lin, "Triple-frequency rectangular ring slot antennas fed by CPW and microstrip line", Microwave and Optical Technology Letters, vol. 37, no. 4, pp. 243-246, 2003. 

  16. 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", PIER, vol. 112, pp. 93-107, 2011. 

  17. C. R. Rowell, R. D. Murch, "A capacitively loaded pifa for compact mobile telephone handsets", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 45, no. 5, pp. 837-842, 1997. 

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