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[국내논문] Air 기판을 이용한 U형 슬롯을 갖는 광대역 마이크로스트립 안테나
U-shaped Wideband Microstrip Antenna on Air Substrate 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.13 no.5, 2018년, pp.937 - 942  

정희택 (전남대학교 멀티미디어전공) ,  강영만 (전남대학교 멀티미디어전공) ,  이승엽 (전남대학교 전자통신전공)

초록
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본 논문에서는 마이크로스트립 안테나가 광대역특성을 갖도록 하기 위해 마이크로스트립 안테나의 방사부인 패치 내부에 U형 슬롯이 놓인 마이크로스트립 구조와 안테나에 사용되는 유전체를 사용하지 않고 공기층을 이용하여 광대역화를 극대화 시키는 연구를 하였다. 실험 결과 이동통신 주파수 대역 내인 820~950MHz에서 정재파비(VSWR)는 1.4이하로 매우 잘 매칭된 안테나를 제작하였으며, 안테나의 이득도 최고 8.2dBd를 얻어 기존 다이폴에 비해 매우 높은 이득을 얻을 수 있었다. 이는 안테나를 소형화 시킬 수 있음을 뜻하는 것으로 향후, 다른 주파수 대역의 무선통신 분야나 이동통신 분야에도 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper maximizes the research on broadband characteristics by using air layer instead of using microstrip structure of radiation part with U-shaped slot patched inside and microstrip antenna in order to make the microstrip antenna to have broadband characteristics. Experimental results show that...

주제어

#공기층   #U형 슬롯   #광대역 안테나   #마이크로스트립 안테나  

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러므로 본 논문에서는 SSFIP와 같은 저자세의 구조를 갖으며, 고이득 및 임피던스의 광대역 특성을 갖는 이동통신 800MHz대역의 기지국 안테나를 설계하고자 한다. 저자세 안테나로 적합한 구조는 마이크로스트립 안테나이나 안테나 속성상 협대역 특성을 갖기 때문에 이를 개선하는 기술들이 많이 연구되고 있다.
  • 본 논문에서는 마이크로스트립 안테나가 광대역특성을 갖기 위해 마이크로스트립 안테나의 방사부인 패치 내에 U형 슬롯이 놓이고,  마이크로스트립 안테나에 사용되는 일반 유전체를 사용하지 않고 유전율이 1.0인 공기층을 이용하여 광대역화를 극대화 시키는 연구를 수행하였다.
  • U슬롯 안테나는 [7]에서 제안된 구조이지만 800MHz 이동통신 기지국 안테나로 직접 적용은 하지 않았다. 본 논문에서는 이 구조의 안테나를 기본으로 공기층 기판을 이용한 급전 및 안테나 구조[8-9]를 제안하고 설계하여 이동통신 기지국 안테나에 적합한 안테나를 설계 제작하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존 다이폴 안테나와 달리 저자세 안테나의 장점은 무엇인가? 선진국에서는 이미 SSFIP(: Strip-Slot-Foam- Inverted-Patch) 형태와 같이 기지국 시스템의 대역폭 요구조건을 만족하는 저자세 안테나를 이용하여 기지국 안테나 설치 장소를 옥상 위의 철탑에서 건물 외벽에 부착 가능한 안테나를 개발하고 있다. 이러한 저자세 안테나는 기존 옥상 위의 철탑에 설치하는 것보다 설치비용을 절감할 뿐 만 아니라 주위 미관도 해치지 않는 환경 친화적 기지국 안테나로 기존 다이폴 안테나를 대체할 안테나로 각광받고 있다. 그러나 SSFIP 안테나를 제작하기 위해서는 주파수 특성이 우수하고 송신 출력에 충분히 견딜 수 있는 기판을 사용함으로써 제작 단가가 높아지며 제작 시 여러 안테나 부품을 정밀 조립해야하고 제작과정이 복잡해지는 단점을 가지고 있다[4-7].
다이폴 안테나가 구조적 문제로 저자세 구조로는 적합하지 않은 이유는 무엇인가? 기존 800MHz대역의 이동통신 기지국에 널리 사용되고 있는 다이폴 안테나는 구조적 문제로 저자세 구조로는 적합하지 않다. 이것은 다이폴 안테나를 지지하기 위해 필히 접지면과 연결이 되어야 하는 데 이를 위해 λ/4길이의 지지대가 필요하기 때문이다. 800MHz 주파수에서 최소 9.
슬롯길이 변화는 안테나의 입력 임피던스의 허수부와 실수부에 어떠한 영향을 주는가? 슬롯길이 변화는 안테나의 입력임피던스의 허수부뿐만 아니라 실수부에 많은 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 즉 슬롯길이가 길어지면 인덕턴스 성분이 증가하여 안테나의 입력임피던스의 허수부를 조절해주는 역할을 함을 알 수 있다. 또한, 실수부인 저항 성분은 낮아지는 추세를 보이고 있다. 미세한 슬롯 변화에 안테나의 특성이 매우 민감하게 변하기 때문에 제작할 때의 제작 시 주의를 요한다.
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참고문헌 (9)

  1. H. Choi and T. Yun, "Broadband Patch Antenna with the Air-Dielectric for the Human Counting System," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 4, 2017, pp. 539-544. 

  2. G. Kim, "Optimum design of a dual-band patch antenna using the square CSRR construction," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 1, 2017, pp. 25-30. 

  3. K. F. Lee, K. M. Luk, K. F. Tong, Y. L. Yung, and T. Huynh, "Experimental Study of the Rectangular Patch with a U-Shaped Slot," In Proc. IEEE Int. Symp. on Antennas and Propagation Society(AP-S) Digest, Baltimore, USA, 1996. pp. 10-13. 

  4. U. K., Revankar and A. Kumar, "Broadband Stacked Three-Layer Circular Microstrip Antenna Arrays," Electronics Letters, vol. 28, no. 21, 1992, pp. 1995-1997. 

    상세보기 crossref

  5. C. Sabatier, P. Brachat, A. Calderone, E.seguenot, and F. Devillers, "Compact Linear Array at 810MHz," In Proc. IEEE Int. Symp. on Antennas and Propagation Society(AP-S) Digest, Montreal, Canada, 1997, pp. 2119-2122. 

  6. M. Koohestani and M. Golpour, "U-shaped microstrip patch antenna with novel parasitic tuning stubs for ultra wideband applications," IET microwaves, antennas & propagation, vol. 4, no. 7, 2010, pp. 938-946. 

    상세보기 crossref

  7. Y. Park, "Characteristics of Microstrip Array Antenna," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 6, 2012, pp. 1281-1286. 

  8. D. Guha, S. Chattopadhya, and J. Y. Siddiqu, "Estimation of Gain Enhancement Replacing PTFE by Air Substrate in a Microstrip Patch Antenna," IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 52, no. 3, 2010, pp. 92-95. 

  9. L. Chang, Z. Zhang, Y. Li, and Z. Feng, "Air Substrate 2-D Planar Cavity Antenna With Chessboard Structure", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, 2016, pp. 321-324. 

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