[논문]이온화된 소금물을 이용한 ASA 구조의 고 투명 평면형 다이폴 안테나

판쥐뚱; 정창원

doi:10.5762/kais.2021.22.3.492

초록
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본 논문에서는 액체 소금물을 전도체로써 이용한 평면형 투명 안테나의 구현 가능성을 연구 하였다. 소금물을 이용한 투명 안테나 구현의 가장 큰 이유는 기존 고체 투명전극의 광투과도 indium tin oxide (ITO:> 73%) 또는 multi-layer films (MLF: > 78%) 대비 높은 소금물의 광투과도 (> 95% @ 40 ppt)에 있다. 제안된 다이폴안테나의 양쪽 팔의 소금물 층을 평면형으로 고정하기 위해 투명 아크릴(��r = 2.61, tan�� = 0.01, OTav > 90 %)을 사용하였으며, 소금물의 표면장력을 이용하여 (ASA: 아크릴/소금물/아크릴) 형태의 평면형 ASA층으로 구현 하였다. 전기적, 광학적으로 ASA 전도체 구조를 분석하기 위해, 표면장력을 통한 평면형 구조 유지 시, 소금물 두께에 따른 면저항과 광투과도를 분석 하였다. 소금물을 이용한 투명 평면형 다이폴 안테나는 UHF(Ultra high frequency) 대역(470-771 MHz)에서 1.72 dBi의 평균 방사이득 및 74 %의 방사효율을 가지며, 향후 소금물을 이용한 평면형 투명안테나로써의 활용 가능성을 확인 하였다.

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This feasibility study evaluated an optically transparent planar antenna using liquid salt-water as the conducting material. The most significant reason behind using liquid salt-water for transparent antenna applications is its excellent average optical transparency (OTav) (> 95% at a salinity of 40...

This feasibility study evaluated an optically transparent planar antenna using liquid salt-water as the conducting material. The most significant reason behind using liquid salt-water for transparent antenna applications is its excellent average optical transparency (OTav) (> 95% at a salinity of 40 ppt) compared to other typical solid transparent thin-film electrodes, such as indium tin oxide (ITO:> 73%) or multi-layer films (MLF: > 78%). Each conductive arm of the proposed dipole is constructed from a salt-water layer held between two clear planar acrylic layers (��r = 2.61, tan�� = 0.01, OTav > 90%) (acrylic/salt-water/acrylic; ASA) due to surface tension. To examine the electrical and optical properties of the ASA structure, the surface tension was measured to determine the thickness of the salt-water layer that finalized its sheet resistance and OTav. The average gain and efficiency of the antenna were 1.72 dBi and 74%, respectively, in the operating UHF (Ultra high frequency) band (470-771 MHz). Therefore, the proposed antenna can be a good candidate for applications as a transparent planar antenna using salt-water.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. ASA Structure (a) 3D view, (b) vertical view, and (c) horizontal view.
그림 Fig. 2. Conductivity(σ) versus salinity(S) of salt-water at temperatures(T) (0, 20, 30 °C).
그림 Fig. 3. Sheet resistance(R_s) of the salt-water versus its thickness(t_sw) at conductivities(5, 10, 20 S/m).
표 Table 1. Thickness(t) of salt-water layer under surface tension conditions.
표 Table 2. Sheet resistance(R_s) of ASA structure with salinities(S) at thicknesses(t_sw) of vertical and horizontal posture.
그림 Fig. 5. Geometry of the transparent planar salt-water dipole antenna with a closer view.
그림 Fig. 4. (a) OT measurement result of ASA (conductivity: 5, 10, 20 S/m) (b) fabricated photograph of ASA sample (front view)
표 Table 3. Summarized optical and electrical properties of ASA, ITO and MLF
표 Table 4. Optimized dimensions of the proposed dipole antenna.
그림 Fig. 6. Photograph of the fabricated transparent salt-water dipole antenna over texts
그림 Fig. 7. Simulated (a) radiation efficiency and (b) peak gain
그림 Fig. 8. Simulated and measured reflection coefficient (S₁₁)
그림 Fig. 9. Simulated and measured radiation patterns of the dipole antenna (a) xz -plane, (b) xy -plane.[SW: ASA dipole, CS: CS dipole]

참고문헌 (11)

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