[논문]유연성 기판을 이용한 자동차 유리 부착용 다중 대역 안테나

김인복; 우동식; 김강욱

doi:10.5515/kjkiees.2013.24.1.20

유연성 기판을 이용한 자동차 유리 부착용 다중 대역 안테나
A Multi-Band Antenna on Automobile-Glass Using Flexible PCB 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.24 no.1, 2013년, pp.20 - 26

김인복 (경북대학교 전자공학과) , 우동식 (경북대학교 전자공학과) , 김강욱 (경북대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 대역 저지 U형태의 슬롯이 추가된 다중 대역 모노폴 안테나를 제안하였다. 안테나는 유연성을 가지는 폴리마이드 필름 기판으로 제작하였다. 제안된 안테나는 U-슬롯이 추가된 패치 형태의 모노폴 안테나로 2.7 GHz 대역에서 저지 특성을 갖도록 설계하였으며, 인접한 주파수 대역에서 반사 손실 특성의 개선을 얻을 수 있었다. 실제 자동차 유리에 부착한 실험을 통해 ISM 대역(2.4~2.483 GHz)과 WAVE 대역(5.85~5.925 GHz)에서 10 dB 이상의 반사 손실을 가지는 것을 확인하였다. 방사 패턴은 높은 주파수 대역에서 일부 패턴의 널이 있으나 전반적으로 전방향성의 특성을 나타내었으며, 2.8, 5.7 dBi의 최대 이득을 가졌다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a multi-band monopole antenna with a band-notching U-slot, which is fabricated inside the flexible polymide film substrate. The U-shaped slot located on the patch-shaped monopole antenna provides band-notch at 2.7 GHz, but also helps to improve return loss at adjacent frequency bands. The performance of the antenna attached on an automobile-glass has been simulated and measured. The fabricated antenna provides more than 10 dB return loss for ISM band(2.4~2.483 GHz) and WAVE band(5.85~5.925 GHz), 2.8~5.7 dBi maximum gain, and good radiation patterns.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 자동차 온-글라스 안테나의 단점을 보완하며 내장성을 높인 유연성 기판을 이용한 안테나를 설계하고 구현하였다. 제안한 안테나는 굴곡이 있는 자동차 유리에 쉽게 탈부착이 가능하며, 외부 환경에 쉽게 손상되지 않는 형태를 가진다.
본 논문에서는 자동차 온-글라스 안테나의 단점을 보완하며, 유연성(flexible)의 기판을 이용한 자동차 유리 탈부착용 안테나를 설계하였다. 설계에 사용된 유연성의 기판은 주로 소형 전자 기기에 사용되어진다.

제안 방법

CST Microwave Studio™ 3D EM 시뮬레이터를 이용하여 그림 2와 같이 WAVE 대역(5.85～5.925GHz)에서 동작하는 안테나를 설계하고, 대역 저지 U-슬롯을 삽입하여 인접한 ISM 대역(2.4～2.483 GHz)에서의 동작 특성을 개선하여 다중 대역 특성을 얻도록 하였다.
앞서 살펴본 온-글라스의 장점을 가지는 내장형 안테나를 설계함과 동시에 단점을 극복한 안테나를 설계하였다. 또한, 대역 저지 특성을 가지는 U-슬롯을 삽입하여 다양한 서비스의 제공을 위한 다중 대역 특성을 가지도록 하였다. 안테나에 삽입된 U-슬롯은 λ/4 협대역 공진기이며^[6],[7], U-슬롯 자체의 전류 분포에 따라 원하는 주파수 대역에서 저지 특성을 얻음과 동시에 인접한 주파수 대역에서 반사 손실 특성의 개선을 얻을 수 있다.
925 GHz)에서 동작하는 다중 대역 특성을 가진다. 설계된 안테나를 직접 자동차 유리에 부착하는 실험을 통해 성능을 검증하였다.
그리고 안테나가 유전체로 코팅된 형태이기 때문에 안테나의 탈부착이나 외부 환경의 영향에도 안테나 형상의 변형이나 손상을 받지 않는 장점을 가진다. 신호 인가 부분은 쉽게 탈부착이 가능한 SCMP 커넥터를 사용하여 커넥터 사용에 적합하도록 변형하였다.
이러한 유연성 기판을 이용한 안테나는 굴곡이 있는 자동차 유리 표면에 쉽게 탈부착이 가능하여 자동차 안테나의 내장성을 높이는 장점을 가진다. 앞서 살펴본 온-글라스의 장점을 가지는 내장형 안테나를 설계함과 동시에 단점을 극복한 안테나를 설계하였다. 또한, 대역 저지 특성을 가지는 U-슬롯을 삽입하여 다양한 서비스의 제공을 위한 다중 대역 특성을 가지도록 하였다.
그리고 U-슬롯의 길이와 폭을 조절하여 원하는 대역에서 저지 특성을 얻을 수 있다^[8]. 제안된 안테나는 U-슬롯이 추가된 패치 형태의 모노폴 안테나이며, ISM 대역(2.4～2.483 GHz)과 WAVE 대역(5.85～5.925 GHz)에서 동작하는 다중 대역 특성을 가진다. 설계된 안테나를 직접 자동차 유리에 부착하는 실험을 통해 성능을 검증하였다.
그림 1은 본 논문에서 제안하는 안테나의 구조를 보여준다. 제안된 안테나는 U자 모양의 슬롯과 사각 패치, 그리고 같은 평면에 위치하는 접지면으로 구성되어 있다. 안테나의 구조는 그림 1의 측면도와 같이 동(copper) 선로 및 판을 유연성을 가지는 필름 형태의 폴리마이드(polymide, 비유전율 3.

대상 데이터

본 논문에서 제안한 안테나는 크기 37×47×0.2 mm으로 소형이며, 자동차 내부 유리에 쉽게 장착이 가능하다.
그림 5는 제작한 안테나의 사진을 보여주고 있다. 안테나는 유연성을 가지는 필름 형태의 폴리마이드 유전체가 동판 및 선로로 구성된 안테나를 코팅한 형태로 제작되었다. 기판의 유연성으로 인해 그림 5(b)와 같이 쉽게 휘어지고, 탄력성을 가지고 있어 휘어지더라도 본래의 형태로 쉽게 회복한다.

성능/효과

7 dBi의 최대 이득을 가졌다. 또한, U-슬롯을 추가하여 2.7 GHz 대역에서 저지 특성을 갖도록 설계하였으며, 인접한 주파수 대역에서 반사 손실 특성의 개선을 얻을 수 있었다. 본 논문에서 제안한 안테나는 크기 37×47×0.
925 GHz)에서 10 dB 이상의 반사 손실을 가지는 것을 확인하였다. 방사 패턴은 높은 주파수 대역에서 일부 패턴의 널이 있으나, 전반적으로 전방향성의 특성을 나타내었으며, 2.8, 5.7 dBi의 최대 이득을 가졌다. 또한, U-슬롯을 추가하여 2.
7 GHz 대역에서 대역 저지 특성을 가지도록 하였다. 시뮬레이션 결과와 같이 슬롯의 길이(W 또는 L)가 증가하면 저지 대역이 낮아지고, 슬롯의 두께(T)가 증가하면 저지 대역이 높아지는 것을 확인하였다.
제안한 안테나는 굴곡이 있는 자동차 유리에 쉽게 탈부착이 가능하며, 외부 환경에 쉽게 손상되지 않는 형태를 가진다. 실제 자동차 유리에 부착한 실험을 통해 ISM 대역(2.4～2.483 GHz)과 WAVE 대역(5.85～5.925 GHz)에서 10 dB 이상의 반사 손실을 가지는 것을 확인하였다. 방사 패턴은 높은 주파수 대역에서 일부 패턴의 널이 있으나, 전반적으로 전방향성의 특성을 나타내었으며, 2.
본 논문에서는 자동차 온-글라스 안테나의 단점을 보완하며 내장성을 높인 유연성 기판을 이용한 안테나를 설계하고 구현하였다. 제안한 안테나는 굴곡이 있는 자동차 유리에 쉽게 탈부착이 가능하며, 외부 환경에 쉽게 손상되지 않는 형태를 가진다. 실제 자동차 유리에 부착한 실험을 통해 ISM 대역(2.
안테나를 그림 5(b)와 같이 자동차 유리에 장착하여 반사 손실을 측정하였으며, 그림 7과 같은 구성으로 방사 패턴을 측정하였다. 측정된 안테나의 반사 손실은 그림 6에서 보여주듯이 2.1～2.9 GHz, 5.6～6.6 GHz 대역에서 10 dB 이상의 결과를 얻었으며, 시뮬레이션 결과와 거의 유사함을 확인하였다.

후속연구

2 mm으로 소형이며, 자동차 내부 유리에 쉽게 장착이 가능하다. 따라서 제안한 안테나는 자동차와 장치 기기, 자동차와 자동차 그리고 자동차와 인프라 간의 정보 전달에 사용될 다양한 자동차용 무선 통신기기에 접목이 가능할 것이다. 향후 성능이 향상된 다양한 형태의 자동차용 안테나 개발을 진행할 것이다.
본 논문에서 제안된 안테나는 설계와 측정을 통해 앞, 뒤, 옆의 차량 유리 모든 부분에 설치가 가능하며, 각각의 차량 무선 통신 시스템에 적합하도록 실험을 통해 적절한 위치를 선정하면 될 것이다. 최근 선루프나 지붕 일부를 유리로 적용한 차량이 많아지고 있어 차량 지붕에 설계한 안테나의 접목도 가능할 것이다.
7 dBi를 얻었다. 향후 높은 주파수 영역에서의 방사 패턴을 개선하는 노력을 할 것이다.
따라서 제안한 안테나는 자동차와 장치 기기, 자동차와 자동차 그리고 자동차와 인프라 간의 정보 전달에 사용될 다양한 자동차용 무선 통신기기에 접목이 가능할 것이다. 향후 성능이 향상된 다양한 형태의 자동차용 안테나 개발을 진행할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다중 대역 모노폴 안테나의 안테나는 무엇으로 제작하였는가?	본 논문에서는 대역 저지 U형태의 슬롯이 추가된 다중 대역 모노폴 안테나를 제안하였다. 안테나는 유연성을 가지는 폴리마이드 필름 기판으로 제작하였다. 제안된 안테나는 U-슬롯이 추가된 패치 형태의 모노폴 안테나로 2.
	방사 패턴의 단점은?	925 GHz)에서 10 dB 이상의 반사 손실을 가지는 것을 확인하였다. 방사 패턴은 높은 주파수 대역에서 일부 패턴의 널이 있으나 전반적으로 전방향성의 특성을 나타내었으며, 2.8, 5.
	제안된 다중 대역 모노폴 안테나는 어떤 특성을 갖도록 설계하였는가?	안테나는 유연성을 가지는 폴리마이드 필름 기판으로 제작하였다. 제안된 안테나는 U-슬롯이 추가된 패치 형태의 모노폴 안테나로 2.7 GHz 대역에서 저지 특성을 갖도록 설계하였으며, 인접한 주파수 대역에서 반사 손실 특성의 개선을 얻을 수 있었다. 실제 자동차 유리에 부착한 실험을 통해 ISM 대역(2.

참고문헌 (8)

Rod Waterhouse, Printed Antennas for Wireless Communications, John Wiley & Sons, Ltd., 2007.
여수철, 주무용, 이경문, 정봉식, "차량용 삼중대역 소형 패치 안테나의 설계", 한국정보기술학회 논문지, 8(1), pp. 59-64, 2010년 1월.

상세보기
이승재, 윤중한, 이진우, "차량에 적용 가능한 TDMB / GPS / Mobile 안테나의 제작과 측정", 한국전자통신학회논문지, 25, pp. 629-636, 2011년 10월.
양태훈, 김우진, 김종국, 황진규, 김정군, "이동통신 서비스를 위한 Pole Type 통합형 차량용 안테나", 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회, pp. 1795-1800, 2010년 11월.
안승범, 추호성, "글라스 인쇄형 안테나의 최신 설계 동향", 한국전자파학회지 전자파기술, 20(6), pp. 17-26, 2009년 11월.

원문보기 상세보기
A. Kerkhoff, H. Ling, "A parametric study of bandnotched UWB planer monopole antenna", IEEE Antennas Propagation Society Int. Symposium, vol. 2, pp. 1768-1771, 2004.
A. Kerkhoff, H. Ling, "Design of a planar monopole antennas for use with ultra-wideband(UWB) having a band-notched characteristic", IEEE Int'l Symposium on Antenna and Propagation, Columbus, OH, vol. 1, pp. 803-833, 2003.
A. A. Shaalan, M. I. Ramadant, "Single and dual band-notched UWB monopole antennas with U-shaped slot", Antennas and Propagation (MECAP), 2010 IEEE Middle East Conference, pp.1-8, 2010.

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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].

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