본 논문에서는 지능형 주차검지센서에 장착하기 위한 ISM-대역(중심주파수 447 MHz) 소형화된 역 F 안테나를 제안하였다. 먼저 제한된 크기를 가진 지능형 주차검지센서 모듈(72 mm × 70 mm)내에 안테나를 내장하기 위해, ISM-대역의 낮은 주파수 447 MHz(파장 λ : 670mm)에서 폴디드 형태의 역 F 안테나를 설계하였다. 그 결과, ISM 대역(중심주파수 447 MHz)에서 공진하며, -10 dB 대역폭 13 MHz(2.9%)로 적합한 특성을 얻었다. 또한, 수직·수평소자에 의한 H-plane 패턴은 null point가 제거된 전방향성 패턴을 나타내며, E-plane은 특정 방향으로 지향성을 가지므로, 주차장에서의 차량 관리용 안테나로써 적합함을 확인하였다.
본 논문에서는 지능형 주차검지센서에 장착하기 위한 ISM-대역(중심주파수 447 MHz) 소형화된 역 F 안테나를 제안하였다. 먼저 제한된 크기를 가진 지능형 주차검지센서 모듈(72 mm × 70 mm)내에 안테나를 내장하기 위해, ISM-대역의 낮은 주파수 447 MHz(파장 λ : 670mm)에서 폴디드 형태의 역 F 안테나를 설계하였다. 그 결과, ISM 대역(중심주파수 447 MHz)에서 공진하며, -10 dB 대역폭 13 MHz(2.9%)로 적합한 특성을 얻었다. 또한, 수직·수평소자에 의한 H-plane 패턴은 null point가 제거된 전방향성 패턴을 나타내며, E-plane은 특정 방향으로 지향성을 가지므로, 주차장에서의 차량 관리용 안테나로써 적합함을 확인하였다.
In this paper, we proposed a miniaturized folded inverted F antenna with ISM-band (center frequency : 447 MHz) for mounting in intelligent parking sensor. First, to mount the antenna in the intelligent parking sensor module (72 mm × 70 mm) with limited size, a folded inverted F antenna was de...
In this paper, we proposed a miniaturized folded inverted F antenna with ISM-band (center frequency : 447 MHz) for mounting in intelligent parking sensor. First, to mount the antenna in the intelligent parking sensor module (72 mm × 70 mm) with limited size, a folded inverted F antenna was designed at low frequency 447 MHz (wavelength λ : 670 mm) of the ISM-band. As a result, it resonates in the ISM band and obtains suitable characteristic with a -10 dB bandwidth of 13 MHz (2.9%). In addition, the H-plane pattern by the vertical and horizontal elements represents the omni-directional patterns from which the null point is removed, and the E-plane has directivity in a specific direction. Finally, it is suitable as and antenna for vehicle management in parking lots.
In this paper, we proposed a miniaturized folded inverted F antenna with ISM-band (center frequency : 447 MHz) for mounting in intelligent parking sensor. First, to mount the antenna in the intelligent parking sensor module (72 mm × 70 mm) with limited size, a folded inverted F antenna was designed at low frequency 447 MHz (wavelength λ : 670 mm) of the ISM-band. As a result, it resonates in the ISM band and obtains suitable characteristic with a -10 dB bandwidth of 13 MHz (2.9%). In addition, the H-plane pattern by the vertical and horizontal elements represents the omni-directional patterns from which the null point is removed, and the E-plane has directivity in a specific direction. Finally, it is suitable as and antenna for vehicle management in parking lots.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하기 위한 파장 대비 소형화 된 크기의 폴디드 역 F 안테나를 제안함으로써, 주차장 바닥 내 장착의 용이성과 전방향성 복사패턴을 유지하는 특성을 확보하고자 하였다.
045λ)로 주차장 바닥에 내장 시, 시스템 전체 크기가 증가하게 된다. 따라서, 본 절에서는 안테나의 크기를 소형화 할 수 있는 구조와 직교 편파 특성의 복사패턴을 얻기 위한 방법으로 폴디드 역 F 안테나 구조를 제안하였다. RF 시스템 모듈(72 mm ⨯ 70 mm)의 크기에 맞추어 수평하게 'ㄷ'자형으로 폴디드 한 구조를 [Fig.
본 논문에서는 지능형 주차검지센서 장착용 안테나를 설계, 제작하였다. 기본형 역 F 안테나를 소형화하기 위해 폴디드 구조를 채택하여 UHF 대역(중심주파수 447 MHz)에서 공진시켰으며, -10 dB 대역폭 13 MHz(2.
제안 방법
RF 시스템 모듈(72 mm ⨯ 70 mm)의 크기에 맞추어 수평하게 'ㄷ'자형으로 폴디드 한 구조를 [Fig. 2]와 같이 적용하였다.
이로써, 기본형 역 F 안테나 대비 접지면 크기는 89% 축소되었으며, 방사 소자의 높이는 56% 감소하였다. 또한, 직교 편파 특성의 복사패턴을 얻기 위해 2번 폴디드 시켰고 이를 통해 제한적 크기를 갖는 RF 시스템 모듈 상에 내장하여 가능하게 하였다.
중심주파수 447 MHz에서 670mm × 670mm(1λ × 1λ)상에 역 F 안테나를 위치시켰고, 방사소자의 길이 L은 141mm(0.21λ), 방사소자의 폭 W는 10mm(0.015λ)이고, 높이 h는 30mm(0.045λ)로 설정하였다.
대상 데이터
이 때, 제안된 안테나는 중심주파수 447 MHz에서 RF 시스템 모듈의 크기인 75 mm ⨯ 70 mm(0.11λ ⨯ 0.1λ)의 반사판 상에 위치시켰으며, 방사소자의 전체적 크기는 68.85 mm ⨯ 69.75 mm ⨯ 13.1 mm(0.1λ ⨯ 0.1λ ⨯ 0.02λ)로 설계되었다.
성능/효과
(a)]에 나타낸 바와 같이 제안된 안테나는 중심 주파수 447 MHz에서 공진하며, –10 dB 대역폭은 시뮬레이션 결과 23 MHz(5.2%), 측정 결과 13 MHz(2.9%)를 얻었다.
(c)]의 수평 소자 L1& L3의 E-plane 방사패턴은 120°와 240° 방향에 대해 지향성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 결과를 분석해보면, 급전점이 접지면 중심에 대해 한쪽으로 치우쳐 있어 수직소자가 관여하는 E-plane 복사패턴 특성의 경우, 안테나의 축으로부터 대각선으로 지향성을 갖는 형태를 나타낸다. 각 방사소자에 의한 H-plane 패턴은 시뮬레이션, 측정 결과 모두 일정한 전방향성 특성을 나타내므로 주차장 지능형 주차 검지 센서용 안테나로써 유효함을 확인하였다.
본 논문에서는 지능형 주차검지센서 장착용 안테나를 설계, 제작하였다. 기본형 역 F 안테나를 소형화하기 위해 폴디드 구조를 채택하여 UHF 대역(중심주파수 447 MHz)에서 공진시켰으며, -10 dB 대역폭 13 MHz(2.9%)로 적합한 특성을 얻었다. 또한, 각 수평소자에 의한 H-plane 패턴이 각각 수직 · 수평방향으로 지향성을 얻었으며 최대이득은 –6.
또한, 각 수평소자에 의한 H-plane 패턴이 각각 수직 · 수평방향으로 지향성을 얻었으며 최대이득은 –6.9 dBi를 얻었고, 수직 소자 또한 null point가 제거된 전방향성 패턴을 나타내어 주차장에서의 차량 관리용 안테나로써 적합함을 확인하였다.
02λ)로 설계되었다. 이로써, 기본형 역 F 안테나 대비 접지면 크기는 89% 축소되었으며, 방사 소자의 높이는 56% 감소하였다. 또한, 직교 편파 특성의 복사패턴을 얻기 위해 2번 폴디드 시켰고 이를 통해 제한적 크기를 갖는 RF 시스템 모듈 상에 내장하여 가능하게 하였다.
후속연구
향후, 논문에서 제안된 안테나로 새로 신축되는 건물들은 물론 기존의 주차장을 대상으로 ICT 솔루션의 적용을 지원하기 위한 제공될 수 있다. 또한, 효율성 높은 관리를 통해 교통 혼잡 해소에 기여할 수 있고, 탄력적인 주차 공간 제공이 가능하고, 포괄적인 지능형 모니터링 시스템에 적용되어, 평상시 장비 운행 간 사각지대에 대한 정보제공으로 안전 운행을 보장하는데 활용할 수 있다.
향후, 논문에서 제안된 안테나로 새로 신축되는 건물들은 물론 기존의 주차장을 대상으로 ICT 솔루션의 적용을 지원하기 위한 제공될 수 있다. 또한, 효율성 높은 관리를 통해 교통 혼잡 해소에 기여할 수 있고, 탄력적인 주차 공간 제공이 가능하고, 포괄적인 지능형 모니터링 시스템에 적용되어, 평상시 장비 운행 간 사각지대에 대한 정보제공으로 안전 운행을 보장하는데 활용할 수 있다.
참고문헌 (6)
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