본 논문에서는 2.4GHz 대역의 근거리 무선 통신에 사용되는 역-F형 내부 안테나의 설계 값에 따른 안테나 특성을 분석하였다. PCB 기판에 인쇄된 형태로 설계하여 안테나의 길이, 단락 스터브의 두께, 피드선과 단락 스터브 사이의 간격, 안테나와 그라운드 사이의 간격, 안테나의 두께 및 기판의 두께와 기판의 유전율에 따른 특성 변화를 연구하였다. 설계값에 따른 특성변화 그래프로부터 설계값을 튜닝하여 최적의 안테나를 설계하는 방법을 보였다. 설계된 안테나는 VSWR이 1.5이하인 주파수 대역폭이 6.3%, 이득 3dB 정도를 얻었다.
본 논문에서는 2.4GHz 대역의 근거리 무선 통신에 사용되는 역-F형 내부 안테나의 설계 값에 따른 안테나 특성을 분석하였다. PCB 기판에 인쇄된 형태로 설계하여 안테나의 길이, 단락 스터브의 두께, 피드선과 단락 스터브 사이의 간격, 안테나와 그라운드 사이의 간격, 안테나의 두께 및 기판의 두께와 기판의 유전율에 따른 특성 변화를 연구하였다. 설계값에 따른 특성변화 그래프로부터 설계값을 튜닝하여 최적의 안테나를 설계하는 방법을 보였다. 설계된 안테나는 VSWR이 1.5이하인 주파수 대역폭이 6.3%, 이득 3dB 정도를 얻었다.
In this paper, the characteristics of an inverted-F antenna for the 2.4GHz local wireless communication system have been analysed in terms of the variation of design parameters. The antenna can be integrated on printed circuit board, and the characteristics in terms of the variation of the gap betwe...
In this paper, the characteristics of an inverted-F antenna for the 2.4GHz local wireless communication system have been analysed in terms of the variation of design parameters. The antenna can be integrated on printed circuit board, and the characteristics in terms of the variation of the gap between feed line and shorting stub, gap between antenna's leg and ground plane, antenna leg's width, substrate's height and dielectric constant are analysed. By using these characterization plot of design parameter, the tuning techniques are proposed to design optimum antenna. The designed antenna has 6.4% frequency bandwidth for VSWR under 1.5 and 3dB gain.
In this paper, the characteristics of an inverted-F antenna for the 2.4GHz local wireless communication system have been analysed in terms of the variation of design parameters. The antenna can be integrated on printed circuit board, and the characteristics in terms of the variation of the gap between feed line and shorting stub, gap between antenna's leg and ground plane, antenna leg's width, substrate's height and dielectric constant are analysed. By using these characterization plot of design parameter, the tuning techniques are proposed to design optimum antenna. The designed antenna has 6.4% frequency bandwidth for VSWR under 1.5 and 3dB gain.
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문제 정의
본 연구에서는 우선 기존의 안테나에 대한 분석을 위해 FEM (Finite Element Method) 방식을 사용하는 필드해석 프로그램인 HFSS을 이용하여 PDA등의 그라운드 평면에 내장될 수 있는 역-F 형 안테나의 특성에 대해 해석하고 이를 개선하는 방안에 대하여 연구하였다.
제안 방법
본 연구를 통하여 2.4GHZ대역의 근거리 무선통신 시스템에 사용할 수 있는 역-F형 내장 안테 나의 설계 값들에 대한 안테나 특성을 분석하였으며 분석된 변수들의 특성을 이용하여 최적의 안테나를 설계하였다. 최적으로 정합하여 설계된 안테나는 VSWR이 1.
위의 그림 2-2에 초기의 안테나 설계 값이 나타내어져 있으며 적용되는 각각의 안테나 파라미 터의 변화를 분석하였다.
튜닝 방법에 의해 최적화된 역-F 안테나의 최종 설계 값들이 그림 3-1 에 보인다. 임피던스 정합에 중요한 변수 중에 하나인 h의 값을 늘려 정합이 용이하도록 하기 위하여 그라운드평면에 그림과 같이 홈을 파서 간격을 넓게 하였다.
성능/효과
5 이하이면서 설계주파수 2, 4GHz에서 주파수 대역폭이 63%를 나타내는 150MHz를 갖는다. 또한 설계된 안테나는 저전력 시스템에 적합하며 충분한 이득(3dB)을 갖는 안테나로서 단말기 그라운드 기판에 실장 하는 형태로 안테나를 구현하게 되면 전체 시스템의 비용을 감소시키고 시스템의 크기를 줄일 수 있다. 설계된 안테나는 블루투스 시스템에서 사용되는 것과 같이 비교적 좁은 대역(3.
설계 파라미터 중 입력 임피던스를 크게 변화시키는 변수는 피드라인과 단락 스터브의 간격, 안테나 다리와 그라운드 면 사이의 간격, 안테나 다리의 두께 순서임을 알 수 있다. 또한 안테나 다리의 길이나 기판의 두께 그리고 기판의 유전율은 공진 주파수를 변화시킨다는 것을 확인할 수 있다. 그러므로 역-F형 안테나 설계 시 원하는 주파수 대역에서 정합이 완전히 되는 설계 값들을 찾는데 이들 변수들의 특성을 이용하면 최적화된 안테나를 구현할 수 있다.
4GHZ대역의 근거리 무선통신 시스템에 사용할 수 있는 역-F형 내장 안테 나의 설계 값들에 대한 안테나 특성을 분석하였으며 분석된 변수들의 특성을 이용하여 최적의 안테나를 설계하였다. 최적으로 정합하여 설계된 안테나는 VSWR이 1.5 이하이면서 설계주파수 2, 4GHz에서 주파수 대역폭이 63%를 나타내는 150MHz를 갖는다. 또한 설계된 안테나는 저전력 시스템에 적합하며 충분한 이득(3dB)을 갖는 안테나로서 단말기 그라운드 기판에 실장 하는 형태로 안테나를 구현하게 되면 전체 시스템의 비용을 감소시키고 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
후속연구
또한 설계된 안테나는 저전력 시스템에 적합하며 충분한 이득(3dB)을 갖는 안테나로서 단말기 그라운드 기판에 실장 하는 형태로 안테나를 구현하게 되면 전체 시스템의 비용을 감소시키고 시스템의 크기를 줄일 수 있다. 설계된 안테나는 블루투스 시스템에서 사용되는 것과 같이 비교적 좁은 대역(3.5%)을 사용하는 시스템에 웅용이 가능하며 100mW 이내의 적은 전력을 필요로 하기 때문에 우수한 무선송수 신 성능을 얻을 수 있으므로 근거리 무선통신용 및 2.4GHz의 ISM 주파수 대역에서 사용되는 블루투스 시스템이 장착된 단말기 등에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
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