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RFI에 기인한 안테나 성능 저하 분석
Analysis of Performance Degradation of Antenna due to Radio Frequency Interference 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.4, 2017년, pp.651 - 658  

이호상 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Sungkyunkwan University) ,  김광호 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Sungkyunkwan University) ,  윤진성 (Design Technology Team, Memory Division, Samsung Electronics Co., Ltd.) ,  이대희 (Design Technology Team, Memory Division, Samsung Electronics Co., Ltd.) ,  황찬석 (Design Technology Team, Memory Division, Samsung Electronics Co., Ltd.) ,  나완수 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Sungkyunkwan University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes an analysis method of performance degradation of antenna due to radio frequency interference between an antenna and adjacent noise sources using active scattering parameters. The radio frequency interference can be analyzed by the measured or simulated scattering parameters and b...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 능동 S 파라미터를 이용하여 무선 주파수 간섭에 의한 안테나의 성능 저하 현상에 대한 분석 방법을 제안한다. 제안한 능동 S 파라미터를 이용하면 안테나와 인접한 잡음원에서 발생한 잡음이 안테나로 결합되었을 때, 잡음과 결합된 안테나의 반사 손실을 계산할 수 있다.
  • 본 논문에서는 능동 S 파라미터를 이용하여 무선 주파수 간섭에 의한 안테나의 성능 저하 현상에 대해서 분석하였다. 3.
  • 본 논문에서는 반사 손실의 특성이 좋을수록 안테나의 반사 손실에 왜곡이 많이 발생하므로 동일한 반사 손실의 값을 가질 때 고조파 성분에 의한 안테나 반사 손실의 왜곡된 정도를 관찰하기 위해 고조파 성분이 2.4 GHz의 값을 가질 때  Active S11 을 분석하였다.
  • 각 방사 소자의 수동 S 파라미터와 각 소자에 인가되는 급전원의 크기와 위상을 알면 능동 S파라미터를 이용하여 빔 형성 회로(beamformer circuit)나 방향성 결합기(directional coupler)없이도 위상 배열 안테나의 특성을 계산할 수 있다[8]. 본 논문은 능동 S 파라미터를 EMI/EMC분야에 도입을 하여 안테나와 잡음원 사이의 무선 주파수 간섭현상을 분석하였다. 본 논문은 제안한 능동 S 파라미터를 이용한 분석 방법을 검증하기 위해 실제 제작과 측정을 통해 시뮬레이션값과 비교하였으며, 능동 S 파라미터를 이용한 무선 주파수 간섭분석 방법이 유효함을 확인하였다.
  • 시스템에서 사용되는 주파수가 빠르게 증가함에 따라 무선통신 시스템에서는 복사성 방사에 대한 문제가 대두되고 있으며 디지털 잡음의 복사성 방사에 의한 무선 주파수 간섭 현상(radio frequencyinterference)을 분석하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다[3]. 본 논문은 안테나(antenna)와 잡음원(noise source) 사이의 무선 주파수 간섭에 의한 안테나의 성능 저하 현상에 대해 분석하였다. 이를 위해 Wibro(2.
  • 본 논문은 안테나와 잡음원 사이의 무선 주파수 간섭 현상을 분석하기 위해 평면형 역 F 안테나를 설계하고 잡음원을 모델링한다. 본 논문의 2.
  • 본 논문은 안테나와 잡음원 사이의 무선 주파수 간섭에 의한 안테나의 성능 저하 현상에 대해 분석하기 위해 능동 S 파라미터를 제안하였다. 이를 분석하기 위해 Wibro(2.
  • 484 GHz)의 주파수 대역을 포함하는 인쇄된 평면형 역 F 안테나(PlanarInverted-F Antenna)를 설계하고, RF 신호 발생기(RF signalgenerator)와 임피던스 부정합 전송선로(impedance mismatchedtransmission line)를 이용하여 잡음원(noise source)을 모델링하였다. 본 논문은 잡음원에서 발생한 잡음이 안테나에 유기되었을 때 안테나의 성능 감소를 분석하는 방법으로 능동 S 파라미터(active scattering parameter)를 제안한다. 능동 S 파라미터는위상 배열 안테나(phased array antenna)에서 전체 방사 소자(radiating element)가 모두 동작하고 있을 때, 특정 방사 소자에서 다른 방사 소자들의 특성이 서로 결합(coupling)된 S 파라미터를 계산 할 수 있는 방법이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
평면형 역 F 안테나란? 평면형 역 F 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrippatch antenna)의 한 종류로 상대적으로 안테나의 구조를 자유롭게 변경할 수 있어 실제 모바일 기기에서 많이 적용되는 안테나이다. 실제 모바일 기기에 사용될 때는 모바일 기기의 구조에맞게 안테나의 구조가 결정되며 설계 목적에 맞게 안테나의 길이와 패턴 모양을 변경하여 공진 주파수(resonant frequency), 전압 정재파비(voltage standing wave ratio), 방사효율(radiationefficiency) 등을 조절한다.
평면형 역 F 안테나의 구조를 통해 얻을 수 있는 장점은? 평면형 역 F 안테나는 급전점(feed point), 단락판(shortcircuit plate), 방사판(radiating plate), 접지면(ground plane)으로 구성이 된다. 이와 같은 구조는 한쪽면을 접지면에 단락(short)시켜 안테나의 길이가 1/4 파장의 길이에서 공진이 가능하게 하여 방사를 위한 안테나의 크기를 반 이상 줄일수 있다[4]. 그림 1에서 L1은 방사판의 가로 길이, L2는 방사판의 세로길이를 나타내며, H는 단락판의 높이, W는 단락판의 폭이 된다.
평면형 역 F 안테나는 어떻게 구성이 되는가? 그림 1은 평면형 역 F 안테나의 구조이다. 평면형 역 F 안테나는 급전점(feed point), 단락판(shortcircuit plate), 방사판(radiating plate), 접지면(ground plane)으로 구성이 된다. 이와 같은 구조는 한쪽면을 접지면에 단락(short)시켜 안테나의 길이가 1/4 파장의 길이에서 공진이 가능하게 하여 방사를 위한 안테나의 크기를 반 이상 줄일수 있다[4].
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참고문헌 (10)

  1. Heekwon Lee, Soojung Ryu, Seungbae Lee, Soyoung Kim, Wansoo Nah, "Electromagnetic Field Interference on Transmission Lines due to On-board Antenna", International Journal of Antennas and Propagation, 2015. 

  2. Soojung Ryu, Jiwoon Jeon, Kwangho Kim, Jeongmin Jo, Seungbae Lee, Soyoung Kim, Wansoo Nah, "Prediction of Noise Power Disturbance from Antenna to Transmission Line System", The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, 25(11), pp. 1172-1182, Nov. 2014. 

  3. Hosang Lee, Kwangho Kim, Jawad Yousaf, Jinsung Youn, Daehee Lee, Chanseok Hwang, Wansoo Nah, "Analysis of Electromagnetic Field Interference Between an Antenna and a Multiple-Noise Source Using Active Scattering Parameters", submitted to the 2017 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Washington DC, USA, from August 7 to 11, 2017. 

  4. Pekka Salonen, Mikko Keskilammi, "Novel dual-band planar inverted-F antenna", 2000 Asia-Pacific Microwave Conference, IEEE, pp.706-710, 2000. 

  5. Peter S. Hall, E. Lee, C. T. P. Song, "Planar inverted-F antennas", Printed antennas for wireless communications, pp. 209-218, 2007. 

  6. Kazuhiro Hirasawa, and Misao Haneishi, "Analysis, design, and measurement of small and low-profile antennas", Artech House, Inc., pp. 161-180, 1992. 

  7. Wang Yajun, Lee Ching Kwang, "One novel single-patch dual-frequency planar inverted-F antenna", International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology, pp.444-447, 2000. 

  8. Mert Kalfa, Erhan Halavut, "A fast method for obtaining active S-parameters in large uniform phased array antennas", 2013 IEEE International Symposium on Phased Array Systems & Technology, pp.684-688, 2013. 

  9. W. Kahn, "Active reflection coefficient and element efficiency in arbitrary antenna arrays", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.17, no.5, pp.653,654, 1969. 

  10. Edward Kamen, Bonnie Heck, "Fundamentals of Signals and Systems Using The Web and MATLAB", 2nd ed., Prentice-Hall, Inc., pp. 145-174, 2000. 

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