[논문]WLAN 노치 대역 특성을 갖는 UWB 육각형 패치 안테나

김영진

doi:10.7840/kics.2017.42.1.286

WLAN 노치 대역 특성을 갖는 UWB 육각형 패치 안테나
Design of UWB Hexagon Patch Antenna with WLAN Notch Band Characteristic 원문보기

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.42 no.1, 2017년, pp.286 - 290

김영진 (chosun college of science & technology)

초록
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본 논문에서는 노치 대역 특성을 갖는 UWB 육각형 패치 안테나를 제안하였다. 노치 대역은 WLAN의 5.15 ~ 5.85 GHz 대역이며, 원형 슬릿을 패치에 삽입하여 유도하였다. 제안된 안테나의 임피던스 대역폭은 3.1 ~ 11.85 GHz 대역으로 UWB 통신 시스템의 대역폭을 만족하였으며, 5.2 ~ 5.8 GHz 대역에서 노치 대역 특성을 보였다. 안테나의 방사패턴은 XZ-plane에서 $0^{\circ}$와 $180^{\circ}$에서 지향성의 패턴을 보이며, YX-plane에서 무지향성 패턴을 보인다. 또한, 주파수가 증가할수록 안테나 이득도 증가하며, 노치 대역 구간에서는 안테나 이득이 감소하였다. 제안된 안테나는 두께 1.62 mm, 손실 탄젠트 0.0035, 유전율 4.5를 갖는 TRF-45 기판에 설계되었으며, 설계는 Ansys사의 HFSS를 사용하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we have proposed a hexagonal patch UWB antenna with a band notch characteristic where the notch band of 5.15 ~ 5.85 GHz band of WLAN was induced by inserting a circular slit in the patch. The impedance bandwidth of the proposed antenna meet the band width criteria of UWB communication system where is mentioned as frequencies range form 3.1 ~ 11.8 GHz. The characteristic band at 5.2 ~ 5.8 GHz notch band was observed. The radiation pattern of the antenna shows a directinal radiation pattern at $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ in XZ-plane and YZ-plane is an omni-directional pattern, respectively. In addition, it is observed that increase in frequency results in increases of the antenna gain whereas the notch band section is decreased. The proposed antenna was designed TRF-45 substrate with thickness of 1.62 mm, a loss tangent of 0.0035, a relative permittivity of 4.5 and designed were used Ansys Inc. HFSS.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 노치 대역 특성을 갖는 육각형 패치 구조의 UWB 안테나를 제안하였다. 노치 대역 특성을 유도하기 위해 패치 안테나에 원형 슬릿을 삽입하였다.

제안 방법

본 논문에서는 노치 대역 특성을 갖는 육각형 패치 구조의 UWB 안테나를 제안하였다. 노치 대역 특성을 유도하기 위해 패치 안테나에 원형 슬릿을 삽입하였다. 제안된 안테나의 임피던스 대역폭은 3.
따라서 본 논문은 초광대역 특성을 갖는 UWB 육각형 패치 안테나를 제안하였으며, 안테나에 원형 슬릿을 삽입함으로써 특정 구간에서 노치 대역 특성을 유도하였다^[12-14].
5 ㎓ 대역의 XZ-plane은 0°와 180°에서 집중되어 방사되는 지향성의 방사 특성을 보이며, YZ에서는 모든 방향에서 균일하게 방사되는 무지향성의 패턴을 보인다. 또한, 7 ㎓와 9 ㎓는 대역에서는 특정한 방향으로 방사되는 특성을 관찰하였다.
안테나와 원형 슬릿의 노치 대역 동작 원리를 이해하기 위해, 5.5 ㎓ (WLAN)대역에서 표면 전류 분포 시뮬레이션을 분석하였으며, 그림 2에 도시된다.
이를 위해 제2장에서는 Ansys 사의 HFSS 시뮬레이션 툴을 통하여 설계하였다. 제3장에서는 시뮬레이션 분석을 하였으며, 제4장에서는 결론을 맺는다.
제안된 안테나는 3 ㎓, 5 ㎓, 5.5 ㎓, 7 ㎓, 9 ㎓의 각각의 대역으로부터 XZ-plane과 YZ-plane에서의 방사패턴 시뮬레이션 분석을 하였으며, 그림 7과 같다.
또한 노치 대역에서의 안테나 이득은 다른 대역의 이득에 비해 감소하는 특성을 보인다. 제안된 안테나는 Ansys사의 HFSS를 통하여 설계 및 시뮬레이션 분석을 하였다.
제안된 안테나는 임피던스 대역폭 분석 및 노치 대역 특성을 관찰하기 위하여 기본 구조와 원형 슬릿이 삽입된 구조를 통해 정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) 시뮬레이션 분석을 하였으며, 구조 및 시뮬레이션 분석은 그림 3, 그림 4와 같다.
제안된 안테나의 육각형 패치 안테나에 원형 슬릿을 삽입하여 WLAN (5.15 ∼ 5.85 ㎓) 대역을 저지하였으며, 광대역 임피던스 정합을 위해 선형적으로 변하는 마이크로스트립 라인을 사용하였다.

대상 데이터

안테나는 두께 1.62 ㎜, 손실 탄젠트 0.0035, 유전율 4.5를 갖는 Taconic TRF-45 기판에 인쇄되며, 안테나의 전체 크기는 40 × 37 ㎟이다.

이론/모형

5를 갖는 Taconic TRF-45 기판에 인쇄되며, 안테나의 전체 크기는 40 × 37 ㎟이다. 안테나의 설계 및 시뮬레이션 분석은 3D 전파(propagation) 전자기장 해석이 가능한 Ansys사의 HFSS를 사용하였으며, 설계된 안테나의 구조 및 상세 파라미터는 그림 1, 표 1과 같다.

성능/효과

그림 5 및 그림 6의 결과, 원형 슬릿 반지름 Sr의 가변을 통한 각각의 상세 결과는 2.3 ㎜일 때 7.06 ㎓ 대역, 2.5 ㎜ 일 때 6.15 ㎓ 대역, 2.7 ㎜일 때 5.5 ㎓ 대역, 2.9 ㎜일 때 4.79 ㎓ 대역, 3.1 ㎜일 때 4.6 ㎓ 대역으로 Sr이 증가할 수 록 저 주파수 대역으로 이동하는 특성을 관찰하였으며, Sr이 2.7 ㎜일 때 WLAN 대역에서의 노치 대역 특성을 만족하였다
그림 8 및 표 2의 결과, 제안된 안테나의 이득은 주파수가 증가할수록 안테나의 이즉은 증가하였으며, 노치 대역은 1.9 ㏈i로 다른 대역의 이득에 비해 낮아지는 특성을 보였다.
원형 슬릿이 삽입된 제안된 구조는 3.1 ∼ 11.85 ㎓ 대역에서 VSWR≤2를 수렴하여 8.75 ㎓의 대역폭을 보였으며, 노치 대역 구간은 5.2∼ 5.8 ㎓ 대역에서 노치 대역 특성(VSWR＞2)을 충족하였다.
제안된 안테나의 임피던스 대역폭은 3.1 ∼ 11.85㎓ 대역에서 VSWR≤2를 만족하여 8.75 ㎓의 대역폭을 보였으며, 5.2 ∼ 5.8 ㎓ 대역에서 노치 대역 특성을 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	UWB 무선 기술의 특징은 무엇인가?	미국의 연방통신위원회(FCC: Federal Communication Commission)는 UWB 무선 통신 시스템을 중심 주파수에서 20% 이상의 점유 대역폭 및 500 ㎒ 이상의 점유 대역폭을 갖는 무선 통신 기술로 규정하였으며, 기존의 무선 통신 기술 중에 500 ㎒ 이상의 대역폭을 갖는 다면 UWB 무선 기술로 구분이 가능해진다. 일반적인 UWB 무선 기술의 상용 주파수 대역폭은 3.1 ㎓ 에서 10.6 ㎓의 매우 넓은 대역폭을 차지하며, 기존의 통신 방식에 비하여 넓은 대역에서 낮은 전력으로 초고속 근거리 통신을 하는 무선 통신 기술이다[1].
	미국의 연방통신위원회는 UWB 무선 통신 시스템을 무엇으로 규정하였는가?	미국의 연방통신위원회(FCC: Federal Communication Commission)는 UWB 무선 통신 시스템을 중심 주파수에서 20% 이상의 점유 대역폭 및 500 ㎒ 이상의 점유 대역폭을 갖는 무선 통신 기술로 규정하였으며, 기존의 무선 통신 기술 중에 500 ㎒ 이상의 대역폭을 갖는 다면 UWB 무선 기술로 구분이 가능해진다. 일반적인 UWB 무선 기술의 상용 주파수 대역폭은 3.
	넓은 대역폭과 안정된 방사패턴으로 UWB 대역에 공존하는 타 대역간의 간섭을 저지하는 기능을 충족하면서 시스템 내부에 실장하기 편이한 장점을 갖는 Ultra Wide Band 안테나에는 무엇이 있는가?	UWB 안테나는 넓은 대역폭과 안정된 방사패턴으로 UWB 대역에 공존하는 타 대역간의 간섭을 저지하는 기능을 갖는 안테나들이 연구되고 있다[2,3]. 이러한 조건들을 만족하면서 시스템 내부에 실장하기 편이한 장점을 갖는 평면 형태의 보우-타이 안테나[4,5], 타원형 안테나[6], 비발디 안테나[7], 프랙털 안테나[8] 등 다양한 구조의 UWB 안테나들이 제안되고 있다[9].

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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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