[논문]WLAN 및 UWB 응용을 위한 이중 대역 모노폴 안테나 설계

여준호; 이종익; 박진택

doi:10.6109/jkiice.2014.18.4.811

[국내논문] WLAN 및 UWB 응용을 위한 이중 대역 모노폴 안테나 설계
Design of Dual-band Monopole Antenna for WLAN and UWB Applications 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.4, 2014년, pp.811 - 817

여준호 (School of Computer and Communication Engineering, Daegu University) , 이종익 (Department of Electronics Engineering, Dongseo University) , 박진택 (Department of Mobile Communication Engineering, Changshin University)

초록
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본 논문에서는 2.45 GHz 무선 랜 (WLAN) 대역 과 UWB 대역에서 동작하는 이중 대역 모노폴 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. UWB 대역에서 동작하는 모노폴 안테나를 먼저 설계한 후 모노폴에 슬롯을 삽입하여 2.45 GHz 무선 랜 대역에서도 동작하도록 설계하였다. 최적화된 이중 대역 모노폴 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 전압 정재파비 (VSWR) < 2인 대역이 2.35-2.50 GHz와 2.99-11.82 GHz로 무선 랜과 UWB 대역에서 이중 대역 특성을 갖는 것을 확인하였다. 이득은 2.45 GH에서 1 dBi이고 3.1-10.6 GHz 대역에서 1.5-4.6 dBi로 측정되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a design method for a dual-band monopole antenna operating in the bands of 2.45 GHz WLAN and UWB is studied. A monopole antenna operating in UWB band is first designed, and a slot is inserted on the monopole to operate in 2.45 GHz WLAN band. The optimized dual-band monopole antenna is fabricated on an FR4 substrate, and the experimental results show that the antenna has a dual-band characterisitc in WLAN and UWB bands with the frequency bands of 2.35-2.50 GHz and 2.99-11.82 GHz for a VSWR < 2. Measured gain is 1 dBi at 2.45 GHz, and ranges 1.5-4.6 dBi in the frequency band of 3.1-10.6 GHz.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 2.45 GHz 무선 랜과 UWB 대역에서 동작하는 이중 대역 모노폴 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 먼저, UWB 대역에서 동작하는 모노폴 안테나를 설계하였다.

가설 설정

4.4—5.5 GHz 대역을 제외한 VSWR < 2인 주파수 대역은 2.75—11.76 GHz이다.

제안 방법

45 GHz 무선 랜과 UWB 대역에서 동작하는 이중 대역 모노폴 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 먼저, UWB 대역에서 동작하는 모노폴 안테나를 설계하였다. 안테나의 크기를 줄이기 위해 모노폴 상단에 스터브 패치를 추가하였고 4.
45 GHz 무선 랜 대역에 동작할 수 있도록 모노폴에 슬롯을 삽입하였다. 상용 툴인 CST사의 Microwave Studio (MWS)를 이용하여 안테나의 특성을 시뮬레이션하고 설계 변수를 최적화하였다. 최적화된 인쇄형 반원모양 다이폴안테나를 FR4 기판(비유전율 4.
상용 툴인 CST사의 Microwave Studio (MWS)를 이용하여 안테나의 특성을 시뮬레이션하고 설계 변수를 최적화하였다. 최적화된 인쇄형 반원모양 다이폴안테나를 FR4 기판(비유전율 4.4, 두께 1.6mm) 상에 제작하여 특성을 확인하였다.
45 GHz 무선 랜과 UWB 대역에서 동작하는 이중 대역 모노폴 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. UWB 대역에서 동작하는 모노폴 안테나는 안테나의 크기를 줄이기 위해 모노폴 상단에 스터브 패치를 추가하였고 4.4—5.5 GHz 대역에서 임피던스 정합을 개선하기 위해 접지면에 슬롯을 삽입하였다. 2.
먼저, 그림 2(a)에 나타나 있는 모노폴 안테나를 설계하였다. 안테나의 크기를 줄이기 위해 모노폴 상단에 스터브 패치를 추가하였다. VSWR < 2 (입력 반사 계수 < -9.
45 GHz 무선 랜과 UWB 대역에서 동작하는 이중 대역 모노폴 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. UWB 대역에서 동작하는 모노폴 안테나는 안테나의 크기를 줄이기 위해 모노폴 상단에 스터브 패치를 추가하였고 4.4—5.5 GHz 대역에서 임피던스 정합을 개선하기 위해 접지면에 슬롯을 삽입하였다. 2.

대상 데이터

제안된 설계 방법을 검증하기 위하여 FR4 기판(εr = 4.4, 두께 = 1.6 mm, loss tangent = 0.025)을 이용하여 이중 대역 모노폴 안테나를 제작하였다.

성능/효과

06 dBi로 감소한다. 두 번째 주파수 대역에서는 이득은 대역폭만 다를 뿐 큰 변화가 없다.
VSWR < 2인 임피던스 대역폭은 시뮬레이션 결과 두 주파수 대역에 대해서 각각 2.38—2.50 GHz와 2.97—11.34 GHz이고, 측정결과는 각각 2.35—2.50 GHz와 2.99—11.82 GHz이다.
82 GHz이다. 시뮬레이션 결과와 측정 결과가 잘 일치함을 알 수 있다.
최적화된 이중 대역 모노폴 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 VSWR < 2인 대역이 2.35—2.50 GHz와 2.99—11.82 GHz로 무선 랜과 UWB 대역에서 이중 대역 특성을 갖는 것을 확인하였다. 이득은 2.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	복사소자의 모양으로는 어떤 것이 연구되고 있는가?	인쇄형 모노폴 안테나의 경우 광대역 특성을 얻기 위하여 복사소자의 모양을 변형시켜 입력 임피던스를 개선시키거나 급전방식을 변형시키는 방법 등이 연구되었다[3]. 복사소자의 모양으로는 사각형, 원, 타원, 삼각형, 육각형 등의 간단한 모양이나 이들을 변형한 복잡한 모양에 대해 연구되고 있다[4-8].
	UWB 통신 기술이란 무엇인가?	UWB 통신 기술은 3.1—10.6 GHz 대역에서 100Mbps 이상의 전송 속도를 가지는 저전력 근거리 무선 통신 기술이다. 2002년 2월 미국 FCC (Federal Communications Commission)에 의해 민간 사용 규제가 완화되어 상업적 목적으로 사용이 가능해지고 무선 통신, 위치 추적 및 레이더 시스템 등의 분야에서 활발하게 연구되고 있다.
	UWB와 2.45GHz 무선 랜 서비스의 주파수 대역에서 동작하는 이중 대역 안테나의 개발이 필요한 이유는 무엇인가?	한편 인터넷과 이동 통신 서비스의 급속한 발전으로 근거리 무선 통신 기술인 2.45 GHz 대역 무선 랜이 스마트폰, 노트북 등과 같은 휴대용 기기에 내장되어 사용되고 있다[9-10]. 따라서, 근거리 무선 통신 기술인 UWB와 2.

참고문헌 (10)

R. Waterhouse, Printed antennas for wireless communications. Chichester, U.K.: Wiley, 2007.
H. Schantz, The art and science of ultrawideband antennas, Artech House. 2005.
K.-L. Wong, Planar antennas for wireless communications, Wiley, 2003.
M. Ojaroudi, S. Yazdanifard, N. Ojaroudi, and M. Naser- Moghaddasi, "Small square monopole antenna with enhanced bandwidth by using inverted T-shaped slot and conductor-backed plane," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 59, no. 2, pp. 670-674, Feb. 2011.

상세보기
Y. Y. Sun, S. W. Cheung, and T. I. Yuk, "Studies of planar antennas with different radiator shapes for ultra-wideband body-centric wireless communications," PIERS Proceedings, Suzhou, China, pp. 1415-1419, Sep. 2011.
L. Liu, S. W. Cheung, R. Azim, and M. T. Lslam, "A compact circular ring antenna for ultra wideband applications," Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 53, no. 10, pp. 2283-2288, Oct. 2011.

상세보기
M. K. Yang, G. P. Gao, S. F. Niu, and J. S. Zhang, "Study of a compact ring monopole UWB antenna with band notched characteristic," Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 54, no. 10, pp. 2387-2392, Oct. 2012.

상세보기
C.-T. Chuang, T.-J. Lin, and S.-J. Chung, "A band-notched UWB monopole antenna with high notch-band-edge selectivity," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 60, no. 10, pp. 4492-4499, Oct. 2012.

상세보기
W. S. Chen, B. Y. Lee, and P. Y. Chang, "A compact and small printed monopole antenna for WLAN applications," Microwave and Optical Technology Letters, vol. 53, no. 7, pp. 1518-1522, Apr. 2011.

상세보기
Yung-Seo Koo, Dae-soo Im, "Design and Manufacture of Modified Ring antenna with Stub and Ground Slot for WLAN Applications", JKIICE, Vol. 17, No. 10, pp. 2285-2272, Oct 2013.

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