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휴대 단말기용 MIMO 안테나의 격리도 향상에 관한 연구
A Study on the Improvement of MIMO Antenna Isolation for Mobile Applications 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.10 no.9, 2015년, pp.987 - 992  

윤인섭 (인하대학교 전자공학과) ,  염효가 (인하대학교 전자공학과) ,  김상욱 (인하대학교 전자공학과) ,  조윤현 (인하대학교 전자공학과) ,  박효달 (인하대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 neutralization line 구조를 이용하여 안테나 간의 격리도를 향상시킨 MIMO 안테나 구조를 설계하였다. 제안된 MIMO 안테나 구조의 크기는 $116mm{\times}64mm{\times}5mm$이며, ${\varepsilon}r=4.4$인 FR-4 유전체를 사용하여 설계하였다. 또한 두 안테나 간의 격리도를 확보하기 위해 neutralization line을 추가하였다. 측정결과는 VSWR 3:1 기준으로 LTE B13 대역을 만족시켰고, 격리도를 -15 dB 이하로 확보하였다. H-평면에서 전방향성 방사특성을 나타내었으며, LTE B13 대역에서 -2.61 dBi에서 -1.18 dBi까지의 이득과 33.49 %에서 46.45 %까지의 방사효율을 얻었다. 측정결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 제안된 MIMO 안테나는 이동통신 휴대 단말기에 적용 가능함을 확인할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, neutralization line structure have been employed to improve the isolation between the MIMO antenna system. The proposed MIMO antenna size is $116mm{\times}64mm{\times}5mm$ and designed on FR-4(${\varepsilon}r=4.4$) ground substrate. Neutralization line was applie...

주제어

#다중 입력 다중 출력   #안테나   #중성선   #격리도  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 격리도 확보를 위한 여러 기법들 중 neutralization line을 이용한 기존의 기법을 개선하기 위한 새로운 구조를 제안한다. Neutralization line을 추가하여 접지면에 흐르는 전류의 경로를 제어하여 두 안테나 사이의 간격을 줄어든 효과를 얻을 수 있으며, 따라서 커플링이 감소되기 때문에 결과적으로 격리도를 향상시킬 수 있게 된다[10].

가설 설정

  • 그림 3은 본 논문에서 제안하는 MIMO 안테나의 전면 및 측면, 후면의 모습을 나타내고 있다. 제안된 Neutralization line은 via 홀을 통해 각각의 PIFA와 연결된다. 또한 neutralization line의 전체 길이 및 neutralization line과 접지면 사이의 거리가 두 PIFA 사이의 커플링을 결정하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
휴대 단말기에서 안테나들 사이의 격리도 확보가 어려운 이유는 무엇인가? MIMO 안테나는 휴대 단말기 내에 두 개 이상의 안테나들이 설치되어야하기 때문에 안테나들 사이의 격리도 확보가 중요하다. 그러나 휴대 단말기에서는 협소한 공간 때문에 안테나 간에 간섭이 발생되어 격리도 확보가 어렵다. 이에 따라 격리도 확보를 위한 몇 가지 기법들이 제시되었으며, 그 중 neutralization line을 이용한 기법이 연구되고 있지만 기존의 결과로는 대역폭을 확보하기 위해 인덕터를 삽입해야하고, 격리도를 가늠하는 S21이 –15 dB 이하가 되지 않아 추가적인 연구가 필요한 상황이었다[4-9].
MIMO 시스템의 장점은? 이에 따라 LTE 기술은 단말기에 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 안테나를 필수 조건으로 제시하고 있다[1]. MIMO 시스템은 페이딩 현상을 줄일 수 있으며, 단말기의 안테나 개수가 증가함에 따라 채널용량이 증가하여 고속 데이터를 전송 할 수도 있다[2-3].
MIMO 안테나들 사이의 격리도 확보가 중요한 이유는? MIMO 안테나는 휴대 단말기 내에 두 개 이상의 안테나들이 설치되어야하기 때문에 안테나들 사이의 격리도 확보가 중요하다. 그러나 휴대 단말기에서는 협소한 공간 때문에 안테나 간에 간섭이 발생되어 격리도 확보가 어렵다.
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참고문헌 (10)

  1. S. Hui, "Challenges in the migration to 4G mobile systems," IEEE Communication Mag., vol. 41, Issue 12, Dec. 2003, pp.54-59. 

  2. J. D. Parsons, The mobile radio propagation channel, 2nd., John Wiley & Sons, 2000. 

  3. G. J. Foschini and M. J. Gans, "On limits of wireless communications in a fading environment when using multiple antennas," Wireless Personal Communications, vol. 6, Issue 3, Mar. 1998, pp.311-335. 

    crossref

  4. W. Kim, C. Yoon, S. Oh, S. Kang, and H. Park, "Broadband planar antenna with T-shaped strip and capacitively coupled shorted strip," Microwave Optical Technology Letter, vol. 53, no. 9, Sep. 2011, pp. 1980-1983. 

    상세보기 crossref

  5. P. Haapala, P. Vainikainen, and P. Eratuuli, "Dual frequency helical antennas for handsets," IEEE Vehicular Technology Conf., Atlanta, May. 1996, pp. 336-338. 

  6. M. Martinez-Vazquez, M. Geissler, and D. Heberling, "Volume considerations in the design of dual-band handset antennas," IEEE Antennas and Propagation Society Int. Symp., Boston, 2001, pp. 112-115. 

  7. F. R. Hsiao and K. L. Wong, "Compact planar inverted-F patch antenna for triple-frequency operation," Microwave Optical Technology Letter, vol. 33, Issue 6, June 2002, pp. 459-462. 

    상세보기 crossref

  8. D. Maldonado, "Dual band antenna," U.S. Patent No.5812097, Sep. 1998. 

  9. G. Jung, "Design of LTE MIMO antenna for next generation wireless communication system," master's Thesis, Hanyang University, Seoul, Korea. 2010. 

  10. C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd ed., New Jersey: John Wiley & Sons, 2005. 

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