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[국내논문] 금속 원통 케이스를 방사소자로 활용한 펜타입 무선 프리젠터용 비대칭 다이폴 안테나
Asymmetric Dipole Antenna for Pen-Type Wireless Presenter Having Metallic Cylinder Case as a Radiating Element 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.27 no.10, 2016년, pp.883 - 891  

방지훈 (동양미래대학교 정보통신공학과) ,  김영민 (동양미래대학교 정보통신공학과) ,  유태훈 (동양미래대학교 정보통신공학과)

초록
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본 논문에서는 금속 케이스를 접지 방사체로 활용한 비대칭 다이폴 안테나를 제안하고, 이를 ISM 대역(2.4~2.48 GHz)에서 동작하는 펜타입 무선 프리젠터에 적용하였다. 제안한 비대칭 다이폴 안테나는 긴 원통 모양의 금속 케이스 상단에 수직모드 헬리컬 코일이 장착된 구조로, 접지면인 금속 케이스를 방사소자로 동작하게 하여 헬리컬 안테나의 좁은 대역폭과 낮은 이득을 증가시켰다. 또한, 특수 제작된 인체 팬텀을 사용하여 사람이 무선 프리젠터의 금속 케이스를 손으로 잡을 때 안테나의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 측정 결과, 제안한 안테나는 자유공간에서 반사손실 -10 dB를 기준으로 2.3~2.5 GHz까지 200 MHz의 대역폭을 가지며, 5 dBi의 최대이득을 나타내었다. 사람 손이 금속 케이스에 접촉한 경우에는 2.24~2.72 GHz까지 480 MHz의 대역폭이 측정되었고, 최대이득은 3 dB만큼 낮아진 2 dBi로 측정되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose an asymmetric dipole antenna utilizing the metal case as a ground radiator for a pen-type wireless presenter which operates in the ISM frequency band(2.4~2.48 GHz). A normal mode helix mounted on the top end of the long metallic cylinder case which acts as the ground plane ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 금속을 케이스로 사용하는 소형 무선기기에 활용할 수 있는 비대칭 다이폴 구조의 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나에서는 케이스를 접지 방사체로 활용하여 향상된 이득 및 대역폭 특성을 갖도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무선 프리젠터에서 금속사용의 한계점은? 그러나 여러 가지 제약 사항들로 인해 실제로 소형 무선기기에 금속 케이스가 적용된 사례는 많지 않다. 특히 무선 프리젠터(wireless pre- senter)의 경우, 미적인 관점에서 금속 사용의 필요성이 대두되고 있지만, 현재 출시되어 있는 금속 소재 제품은 페이지 넘김 기능 없이 레이저 포인터(laser pointer) 기능만을 가진 것뿐이다. 이는 금속 케이스가 전파를 차폐하므로 안테나를 내장시킬 수 없기 때문이다.
금속 케이스를 방사체로 활용시 문제점은? 금속 케이스를 방사체로 활용하면 인접한 물체에 의해 안테나의 특성이 쉽게 변한다는 문제점도 발생한다[4]. 특히 사람 손이 방사체로 사용되는 금속 케이스에 직접 접촉하면 케이스에 형성되는 전류분포에 직접적인 영향이 가해져 안테나의 동작 주파수와 방사특성이 크게 변한다.
무선 프리젠터에서 페이지 넘김기능을 갖기위한 방법은? 이는 금속 케이스가 전파를 차폐하므로 안테나를 내장시킬 수 없기 때문이다. 따라서 페이지 넘김 기능도 가지는 프리젠터가 되려면 금속 케이스 외부의 아주 좁은 공간만을 활용하여 안테나를 설계할 수밖에 없다. 하지만 안테나의 크기와 성능 사이에는 근본적이 한계가 있어서 안테나의 전기적 크기가 작아지면 방사효율과 대역폭의 감소는 불가피하다[1].
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참고문헌 (11)

  1. W. L. Stutzman, G. A. Thiele, Antenna Theory and Design, 3rd ed, John Wiley & Sons, pp. 488-492, 2013. 

  2. J. Zhong, R. M. Edwards, L. Ma, and X. Sun, "Multiband slot antennas for metal back cover mobile handsets", Progress in Electromagnetics Research Letters, vol. 39, pp. 115-126, 2013. 

  3. Byung Chul Kim, Minkil Park, Sun Hyung Kim, and Teaho Son, "Design of twelve-bands MIMO antenna for the metal cover mobile phone", International Journal of Control and Automation, vol. 9, pp. 211-218, 2016. 

  4. Hisashi Morishita, Yongho Kim, and Kyohei Fujimoto, "Design concept of antennas for small mobile terminals and the future perspective", IEEE Antenna's and Propagation Magazine, vol. 44, no. 5, pp. 30-43, Oct. 2002. 

  5. 김기진, 유종원, "모바일 소형 안테나의 유한 그라운드 활용", 한국전자파학회 전자파기술지, 16(4), pp. 38-47, 2005년 10월. 

  6. 이순용, 서원범, 권결, 최재훈, "MICS 대역과 ISM 대역에서 인체 전기적 상수를 갖는 준고체형플랫팬텀제작", 한국전자파학회논문지, 23(1), pp. 101-107, 2012년 1월. 

  7. ANSYS HFSS, V15, Ansys Inc. USA. 

  8. SEMCAD X, DYMSTEC, http://www.dymstec.com/sub/products_1_1.asp 

  9. C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd ed, John Wiley & Sons, pp. 566-570, 2005. 

  10. K. R. Boyle, "Antennas for multi-band RF front-end modules", Ph.D. Dissertation, IRCTR., Delft Univ., Delft, The Netherlands, pp. 39-47, 129-141, 2004. 

  11. Yi Huang, Kevin Boyle, 유태훈(역), 실무로 완성하는 최신 안테나 공학, 한빛아카데미, pp. 436-444, Jul. 2014년. 

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