본 논문은 저궤도 위성 통신을 위한 미앤더 슬리브 모노폴 안테나를 제안하였다. 안테나는 평면 모노폴과 미앤더 슬리브의 그라운드와 함께 광대역 특성을 갖는다. 안테나의 모노폴 및 그라운드 도체는 동일 평면상에 있으며 동축 케이블을 이용한 공급을 통해 급전하였다. 안테나의 파라미터 변수의 특성을 확인하기 위해 상용 소프트웨어인 HFSS를 사용하였으며, 안테나 제조를 위해 유전상수가 4.4인 FR4를 사용하였다. 안테나의 크기는 $600mm{\times}20mm{\times}1.6mm$이다. 제작된 안테나의 주파수 대역은 130MHz~151MHz이고, 대역폭은 20MHz이다. 안테나의 측정결과, 반사손실은 -10dB 이상의 대역에서의 반사 손실을 얻을 수 있었다. 방사 패턴의 최대 이득은 2.64dBi이다.
본 논문은 저궤도 위성 통신을 위한 미앤더 슬리브 모노폴 안테나를 제안하였다. 안테나는 평면 모노폴과 미앤더 슬리브의 그라운드와 함께 광대역 특성을 갖는다. 안테나의 모노폴 및 그라운드 도체는 동일 평면상에 있으며 동축 케이블을 이용한 공급을 통해 급전하였다. 안테나의 파라미터 변수의 특성을 확인하기 위해 상용 소프트웨어인 HFSS를 사용하였으며, 안테나 제조를 위해 유전상수가 4.4인 FR4를 사용하였다. 안테나의 크기는 $600mm{\times}20mm{\times}1.6mm$이다. 제작된 안테나의 주파수 대역은 130MHz~151MHz이고, 대역폭은 20MHz이다. 안테나의 측정결과, 반사손실은 -10dB 이상의 대역에서의 반사 손실을 얻을 수 있었다. 방사 패턴의 최대 이득은 2.64dBi이다.
In this paper, we proposed a meander sleeve monopole antenna for low earth orbit satellite communications. The antenna has broadband property with the planar monopole and ground of meander sleeve. Monopole and ground conductors of the antenna are on the same plane, and exited through coaxial cable f...
In this paper, we proposed a meander sleeve monopole antenna for low earth orbit satellite communications. The antenna has broadband property with the planar monopole and ground of meander sleeve. Monopole and ground conductors of the antenna are on the same plane, and exited through coaxial cable feeding. In order to confirm the property of antenna parameters, it was used a commercial software, HFSS, For the antenna fabrication, a FR4 dielectric substrate has a dielectric constant of 4.4 was used. The size of the antenna was $600mm{\times}20mm{\times}1.6mm$. Frequency band of the fabricated antenna was 130MHz~151MHz, and the bandwidth was 20MHz. Measurement results of the fabricated antenna, the return loss is more than -10dB return loss in the band could be obtained. Radiation pattern has a maximum gain of 2.64dBi value.
In this paper, we proposed a meander sleeve monopole antenna for low earth orbit satellite communications. The antenna has broadband property with the planar monopole and ground of meander sleeve. Monopole and ground conductors of the antenna are on the same plane, and exited through coaxial cable feeding. In order to confirm the property of antenna parameters, it was used a commercial software, HFSS, For the antenna fabrication, a FR4 dielectric substrate has a dielectric constant of 4.4 was used. The size of the antenna was $600mm{\times}20mm{\times}1.6mm$. Frequency band of the fabricated antenna was 130MHz~151MHz, and the bandwidth was 20MHz. Measurement results of the fabricated antenna, the return loss is more than -10dB return loss in the band could be obtained. Radiation pattern has a maximum gain of 2.64dBi value.
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문제 정의
본 논문에서는 호우에 강한 VHF 장파대역을 사용하는 SSAS에 적합하도록 무지향성, 소형, 경량, 설치 운용이 편리한 안테나를 제안하였다. 137MHz에서 151MHz까지의 VHF주파수 대역에서의 광대역 기술로 미앤더 슬리브 모노폴 안테나에 관한 연구이다. 모노폴 안테나는 복사체의 높이를 사용 주파수의 λ/4로 하여 제작하고, 안테나의 크기는 600mm×20mm로 폭이 대단히 좁다.
본 논문에서는 VHF주파수 대역에서의 광대역 기술로 미앤더 슬리브 모노폴 안테나기술을 이용하여 137MHz에서 151MHz까지의 반사손실이 –10dB이상을 나타내는 것을 측정하여 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 소형 저궤도 위성인 Little LEO(LowEarth Ordit)를 이용한 컨테이너 화물선 안전 수송에 필요한 컨테이너 보안 장치의 SSAS(Ship Security AlertSystem)에 VHF안테나를 위한 미앤더 슬리브 모노폴 안테나로 제안하고, 최적 구조를 설계하였다. 설계된 안테나의 크기는 600mm×20mm에 두께는 1.
본 논문에서는 소형 저궤도 위성인 Little LEO(LowEarth Ordit)를 이용한 컨테이너 화물선 안전 수송에 필요한 컨테이너 보안 장치의 SSAS(Ship Security AlertSystem)에 VHF안테나를 위한 미앤더 슬리브 모노폴 안테나로 제안하고, 최적 구조를 설계하였다. 설계된 안테나의 크기는 600mm×20mm에 두께는 1.
본 논문에서는 호우에 강한 VHF 장파대역을 사용하는 SSAS에 적합하도록 무지향성, 소형, 경량, 설치 운용이 편리한 안테나를 제안하였다. 137MHz에서 151MHz까지의 VHF주파수 대역에서의 광대역 기술로 미앤더 슬리브 모노폴 안테나에 관한 연구이다.
제안 방법
안테나의 전체 길이(L)는 600mm이고, 폭(W)은 20mm이다. 급전선은 동축 케이블을 이용하여 급전하였다. 안테나의 파라미터인 Return Loss, VSWR,Impedances는 에질런트사의 E5071C Vector NetworkAnalyzer를 이용하여 측정하였다.
유전체의 비유전율에 때라서 대역폭의 변화가 발생된다. 또한 137MHz에서 151MHz까지의 대역폭을 가져야하기 때문에 슬리브 모노폴 안테나의 길이를 줄이기 위해 슬리브에 미앤더 기술을 이용하여 설계하였다.[8][9][10]
미앤더 슬리브의 높이는 4mm에서 56mm까지 변화하고, 급전선과 미앤더 슬리브 사이의 갭을 0.2mm에서 2.1mm까지, 모노폴의 높이 변화를 20mm에서 210mm까지, 모노폴과 미앤더 슬리브 사이의 갭을 1mm에서 13mm까지 변화하여 시뮬레이션을 시도하였다.
안테나의 파라미터인 Return Loss, VSWR,Impedances는 에질런트사의 E5071C Vector NetworkAnalyzer를 이용하여 측정하였다. 복사패턴 측정은 대전테크노파크의 Antenna Far Filed Chamber를 이용하여 측정하였다.
설계된 안테나의 크기는 600mm×20mm에 두께는 1.6mm인 FR4기판에 안테나의 특성을 확인하기 위해 모노폴의 길이, 급전선과 슬리브와의 간격, 모노폴과 슬리브의 간격, 슬리브의 길이를 변화하여 안테나의 성능을 개선하였다.
급전선은 동축 케이블을 이용하여 급전하였다. 안테나의 파라미터인 Return Loss, VSWR,Impedances는 에질런트사의 E5071C Vector NetworkAnalyzer를 이용하여 측정하였다. 복사패턴 측정은 대전테크노파크의 Antenna Far Filed Chamber를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
급전선 임피던스는 50Ω 웨이브 포트를 이용하여 시뮬레이션하였다.
기본 안테나의 구조는 평면형 미앤더 슬리브 모노폴 형태로써, 설계하고자 하는 안테나는 그림 1에서와 같은 구조의 안테나이다. 사용된 기판은 비유전율이 4.
6mm이다. 미앤더 슬리브 모노폴 안테나의 전체 크기는 W는 20mm, L은 600mm이다. 급전선 임피던스는 50Ω 웨이브 포트를 이용하여 시뮬레이션하였다.
기본 안테나의 구조는 평면형 미앤더 슬리브 모노폴 형태로써, 설계하고자 하는 안테나는 그림 1에서와 같은 구조의 안테나이다. 사용된 기판은 비유전율이 4.4인 FR-4를 사용하였고, 두께는 1.6mm이다. 미앤더 슬리브 모노폴 안테나의 전체 크기는 W는 20mm, L은 600mm이다.
데이터처리
안테나의 특성 변화요소로는 모노폴의 길이와 미앤더 슬리브의 길이, 미앤더 갭, 급전선의 길이, 폭, 모노폴과 미앤더 슬리브의 간격 등이다. 이런 요소들을 최적화는 시뮬레이션 소프트웨어 툴인 HFSS를 이용하였다.
성능/효과
150MHz 주파수의 λ/2까지 모노폴의 길이 변화를 하면서 공진주파수가 최대 –40dB까지 나타나는 것을 볼 수 있었다.
1mm에서 최대 13mm까지 변화하면서 이상적인 갭의 길이는 3mm로 최대 피크치가 –45dB로 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
[3] 선박 또는 컨테이너 안전 경보장치로 경제적인 소형 저궤도 위성통신인 Little LEO(Low Earth Orbit) 위성통신을 사용하는 시스템에 Orbcomm에서 서비스하고 있다.[4] 소형 저궤도 위성통신의 특징은 평균고도 750km에서 1400km 범위에서 사용되고, 위성발사비용, 휴대형 단말기, 저 전력 송신기 및 이동 준 실시간 양방향 통신을 들 수 있다. 소형 저궤도 위성 시스템은 할당주파수대역이 148~150.
높이가 길어길수록 공진주파수가 150MHz에서 반사손실은 최대 –25dB까지 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
슬리브가 없는 일반적인 모노폴에서는 안테나 크기가 안테나 패턴보다 임피던스에 더 많은 영향을 미친다. 본 논문에서 미앤더 슬리브모노폴 구조를 보면 복사기와 미앤더 슬리브 사이에 유전체가 존재한다. 유전체의 비유전율에 때라서 대역폭의 변화가 발생된다.
주파수대역은 137MHz에서 151MHz까지의 VHF 대역에서 안테나 반사손실은 –10dB를 만족하였고, 측정된 최대이득 값은 2.64dBi로 나타났다.
후속연구
64dBi로 나타났다. 따라서 기하학적으로 단순하고 작게 안테나를 구현하였으므로 VHF대역에 안테나로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
컨테이너 화물선 안전 수송을 위한 무엇의 필요성이 대두되고 있는가?
전 세계적으로 컨테이너 화물선 안전 수송을 위한 컨테이너 보안 장치의 필요성이 대두되고 있다. 국제항해에 종사하는 외항선은 2005년 이후 SSAS(Ship SecurityAlert System) 선박 안전 경보장치를 설치하도록 강제적으로 의무화함에 따라 선박의 안전이 위협을 받고 있거나 위태롭게 되었음을 해당기관에 표시하기 위하여 육상으로 보안경보를 송신할 목적으로 선박에 제공된다.
RFID 기반의 컨테이너 보안장치와 M2M 기반의 컨테이너 보안장치를 대체하여 SSAS 기술이 개발되고 있는 이유는?
[1][2] 기존에 컨테이너 화물 추적을 위한 시스템은 RFID 기반의 컨테이너 보안장치와 M2M 기반의 컨테이너 보안장치로 구분하여 운영하고 있다. 사용자들이 실시간 컨테이너 위치 추적 요구사항을 충족시키기 위해 위성신호기술을 이용한 SSAS 기술이 개발되고 있다. 기존 장치로는 CSD(Container Security Device), GNSS(GlobalNavigation Satellite System)기술을 이용하여 위치를 정확하게 파악하여 이동통신 기술을 이용하여 육상 및 해상 등에서의 위치 정보를 실시간으로 서버로 전송하는 기능을 갖추고 있다.
국제항해에 종사하는 외항선은 2005년 이후 무엇을 설치하도록 강제적으로 의무화하였는가?
전 세계적으로 컨테이너 화물선 안전 수송을 위한 컨테이너 보안 장치의 필요성이 대두되고 있다. 국제항해에 종사하는 외항선은 2005년 이후 SSAS(Ship SecurityAlert System) 선박 안전 경보장치를 설치하도록 강제적으로 의무화함에 따라 선박의 안전이 위협을 받고 있거나 위태롭게 되었음을 해당기관에 표시하기 위하여 육상으로 보안경보를 송신할 목적으로 선박에 제공된다.[1][2] 기존에 컨테이너 화물 추적을 위한 시스템은 RFID 기반의 컨테이너 보안장치와 M2M 기반의 컨테이너 보안장치로 구분하여 운영하고 있다.
참고문헌 (10)
SOLAS Chapter XI-2 : SPECIAL MEASURES TO ENHANCE MARITIME SECURITY
Resolution MSC.147(77) : ADOPTION OF THE REVISED PERFORMANCE ATANDATDS FOR A SHIP SECURITY SYSTEM
E. K. Lee, et al. "PILOT CASE FOR CONTAINER SECURITY DEVICE (CSD) BASED ON ACTIVE RFID", international Journal of KIMICS, vol. 8, no. 1, pp238-243 April 2010.
S. H. Oh, et 3, "Attitude Determination GPS/INS Integration System Design Using Triple Difference Technique", Journal of Electrical Engineering & Technology. vol.7, no.4, pp.615-625, July 2012.
Eun-Kyu Kim, Sung-Pill Choi, Young-Sik Moon, Jae-Joog Kim, Hyung-Rim Choi, "Design and Perforemance Evaluation for GPS/GLONASS Antenna used for Container tracking," J. Korea Inst. Inf/ Commun. Eng., Vol.17, No. 7, pp. 1544-1550, July 2013.
Gwang-Je Choe, "The Design of Broadband Sleeve Monopole Antenna using Loading Coil," Journal of KIEES, Vol. 13, No. 3, pp. 250-256, March 2002.
Yun-Min Lee, Sin-Hee Lee, Sang-Won Kang, "A Study on the Planar Sleeve Monopole Antenna for Digital TV Recption," Journal of KSDIM, Vol. 10, No. 2, pp. 21-27, June 2014.
Horng-Dean Chen, "Compact broadband microstripline-fed sleeve monopole antenna for DTV application and ground plane effect," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 7, pp. 497-500, 2008.
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