[논문]FSS 단위 셀을 이용한 대역저지 UWB 안테나

이창용; 정창원

doi:10.5762/kais.2013.14.7.3431

FSS 단위 셀을 이용한 대역저지 UWB 안테나
Band-Rejected UWB Antenna Using Unit Cells of FSS 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.14 no.7, 2013년, pp.3431 - 3436

이창용 (광운대학교 전파공학과) , 정창원 (서울과학기술대학교 NID융합기술대학원)

초록
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본 논문은 주파수 선택 표면 (FSS)을 이용한 대역저지 ultra-wideband (UWB) 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 일반적인 FSS 단위 셀의 특성을 이용하여 UWB 대역 중 특정대역을 저지 할 수 있다. 안테나의 FSS 단위 셀구조는 UWB 안테나 구조체와 동일면에 설계하였으며, UWB 대역 (3.1-10.6 GHz) 중 무선 근거리 통신대역(5.15-5.825 GHz)의 간섭을 막기 위해 고안되었다. 제작된 안테나의 실제 측정된 이득은 저지 대역을 제외한 전 대역에서 2 dBi 이상이다. 제안된 안테나는 소형 모바일 장치에 적용이 가능 한 크기이며, 평판형 구조로 설계되어 다양한 FSS 단위 셀에 적용 할 수 있으며, 다양한 상용 UWB 시스템에 적용이 가능하다.

Abstract ▼ AI-Helper

Band-notched ultra-wideband (UWB) antennas using frequency selective surfaces (FSSs) are presented. The proposed antennas utilized the band rejection characteristic of typical FSS unit cells. We loaded the FSS unit cells on the same plane of planar UWB antenna. These antennas are designed to reject the interference from the wireless local area network band, 5.15-5.825 GHz in the UWB band, 3.1-10.6 GHz. The measured peak gains of the proposed antennas are more than 2 dBi at both operation edge and center frequencies, and sufficient to apply for commercial purpose. The antennas are small size and planar shape for the purpose of the small mobile application, and enhanced design freedom by using various existing FSS unit cells.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는, FSS 단위 셀을 사용하여 UWB 안테나의 새로운 대역저지 방법을 제안한다. 제안된 안테나의 구조는 일반적인 FSS 단위 셀을 이용한 평면 형태를 가진다.

제안 방법

5 mm 이다. 5.17 - 5.76 GHz 대역을 저지하는 안테나 특성을 얻기 위해 FSS 단위 셀의 L1의 길이를 최적화 하였다. Fig.
3(b)와 같이 단위셀의 등가회로를 구성 할 수 있으며, 대역저지 특성 나타낸다. FSS 셀의 대역통과 특성을 파악하기 위해 추출된 값을 사용한 회로 시뮬레이션을 수행하였다. FSS 등가회로는 Fig.
제안한 안테나의 주파수 응답은 FSS 단위 셀들의 크기에 따라 결정된다. 대역저지를 목적으로 사용될 수있는 일반적인 FSS 단위 셀을 주파수 선택 특징을 확인 하기 위해 평판형 UWB 안테나 동일평면에 일반적인 FSS 단위 셀을 적용하였다. 또한, 안테나의 성능 저하 없이 대역저지 및 간섭제거가 될 수 있는 최적화된 FSS 단위 셀을 사용하여 UWB 안테나 제작 및 측정 결과를 분석하였다.
대역저지를 목적으로 사용될 수있는 일반적인 FSS 단위 셀을 주파수 선택 특징을 확인 하기 위해 평판형 UWB 안테나 동일평면에 일반적인 FSS 단위 셀을 적용하였다. 또한, 안테나의 성능 저하 없이 대역저지 및 간섭제거가 될 수 있는 최적화된 FSS 단위 셀을 사용하여 UWB 안테나 제작 및 측정 결과를 분석하였다.
본 논문에서는, FSS 단위 셀을 사용하여 UWB 안테나의 새로운 대역저지 방법을 제안한다. 제안된 안테나의 구조는 일반적인 FSS 단위 셀을 이용한 평면 형태를 가진다. 제안한 안테나의 주파수 응답은 FSS 단위 셀들의 크기에 따라 결정된다.

대상 데이터

제안된 FSS 단위 셀의 배열 구조는 유전율 εr =2.2, 두께 0.51 mm의 TLY-5 기판에 설계되었다.
제안된 UWB 안테나는 FSS 단위 셀이 적용된 모노폴 구조의 안테나이다. 제안한 UWB 안테나는 소형 모바일기기에 적용이 가능한 크기와 구조를 갖는다.

성능/효과

FSS 셀의 등가회로 parameter (L_sh, C_sh, L_se, C_se) 추출 결과를 통해 FSS 단위 셀을 이용한 안테나는 특정 대역을 통과 및 저지하는 notched-band 특성을 가진다는 것을 확인 할 수 있다.
2는 제안된 FSS 구조의 S-Parameter 시뮬레이션 결과를 보여준다. 제안된 FSS 구조는 수직 입사각에서 일반적인 Band Pass Filter (BPF)로 동작하며 5.77 GHz에서 27.8 dB 감쇠가 발생한다.
적용된 FSS 단위 셀은 대역 저지 특성을 가지며, ISM 주파수대역을 저지한다. 제안된 UWB 안테나의 저지대역은 FSS 단위 셀을 변형 하여 변경 시킬 수 있으며, 기존에 개발된 다양한 FSS 구조를 안테나에 적용 하여 새로운 특성을 갖는 안테나 설계가 가능하다. 본 논문에서 제안한 FSS 단위 셀 구조는 안테나 및 대역저지가 필요한 다양한 수동소자에 적용 할 수 있다.
제안된 안테나의 측정결과는 안테나 설계 시뮬레이션의 결과와 유사한 결과를 나타내었으며, 동작 주파수 대역에서 VSWR < 2를 만족한다.
195 pF 이다. 추출된 값의 결과를 통해 FSS 단위 셀 구조를 갖는 안테나의 대역통과 특성을 확인 할 수 있다.

후속연구

제안된 UWB 안테나의 저지대역은 FSS 단위 셀을 변형 하여 변경 시킬 수 있으며, 기존에 개발된 다양한 FSS 구조를 안테나에 적용 하여 새로운 특성을 갖는 안테나 설계가 가능하다. 본 논문에서 제안한 FSS 단위 셀 구조는 안테나 및 대역저지가 필요한 다양한 수동소자에 적용 할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 연구에서 제안된 FSS 단위 셀이 적용된 모노폴 구조의 안테나의 이득과 효율은 얼마를 만족하였는가?	제안한 UWB 안테나는 소형 모바일기기에 적용이 가능한 크기와 구조를 갖는다. 안테나의 이득은 동작 주파수 대역에서 2 dBi 이상을 만족하며 효율은 70% 이상을 만족한다. 적용된 FSS 단위 셀은 대역 저지 특성을 가지며, ISM 주파수대역을 저지한다.
	UWB 시스템의 특징은?	최근까지 UWB 통신을 위한 안테나 시스템 구현 기술이 광범위하게 연구되어왔다. UWB 시스템은 광대역특성 (3.1-10.6 GHz) 및 데이터 전송률이 높고, 낮은 전력을 소모하며 저비용으로 시스템을 구성이 가능하다[1-15]. 그러나 UWB 기술의 주파수 범위는 Industrial Scientific Medical band (ISM-band)인 IEEE 802.
	대역저지를 위한 일반적인 안테나 슬롯 구조는 무엇이 사용되는가?	특정대역저지를 위한 일반적인 안테나 기술은 안테나의 방사체나 그라운드에 슬롯을 적용하는 것이다[1-3]. 대역저지를 위한 일반적인 안테나 슬롯 구조는 split ring resonators (SRR) 및 defected ground structure (DGS)가 사용되며, 이러한 구조는 유닛 셀의 주기적인 구조로 이루어진다[2,3]. FSS는 주로 공간 필터를 위한 구조로 고안되었으며, 원치 않은 주파수대역의 신호를 반사하거나 특정 주파수대역의 신호를 전송한다[16-18].

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D. M. Pozar, Microwave Engineering. MA: John Wiley, 2005.

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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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