[논문]VHF용 안테나의 특성 개선

황재호

VHF용 안테나의 특성 개선
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황재호 (경주대학교)

본 논문에서는 VHF대의 휴대무선 단말기에 사용되는 안테나의 특성개선을 다루고 있다. 일반적으로 VHF대 휴대단말기에 사용되는 안테나는 대부분 1/4파장 모노폴 안테나 또는 헤리컬 안테나이다. 그러나 이와 같은 안테나의 특성은 단말기의 본체를 손으로 잡을 경우 크게 변화되고, 방사효율이수 dB이상 저하되어 안정된 통신이 어렵게 된다. 본 논문에서는 VHF대의 휴대무선 단말기에 있어 사용되는 대표적인 안테나특성을 평가하고, 손으로 잡는 경우를 포함하여 안테나의 방사효율 특성을 개선하는 방법을 제안하고 있다.

The paper deals with the improvement of various characteristics of antenna for VHF mobile handset. In the general case, $1/4{\lambda}$ monopole and helical antenna are used for VHF mobile handset. However, various characteristics of antenna have different result for effect of hand. Especially, radiation efficient is reduced about several dB. In this paper, characteristics of loaded helical antenna have been evaluated. And we propose a method to improve a radiation efficient of antenna consider with hand effect.

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문제 정의

본 논문은 VHF 휴대 무선단말기용 안테나의 특성 개선을 목표로 하고 있으며, 특히 인체 영향에 따른 방사효울 저하를 방지하기 위한 방법으로 급전부에 인덕턴스 및 슬리브를 장착, 구조에 따른 특성을 비교 분석하였다. 안테나의 구조 해석에는 Richmond 모멘트법을 사용하였으며 수치해석 결과를 토대로 3가지 유형의 안테나를 설계 제작하였다.
본 논문은 전형적인 VHF 휴대 무선단말기용 안테나의 기본적인 구조를 수치해석을 통해 분석하고, 인덕턴스 장하 헤리컬 안테나에 대해 인체의 영향을 적게 받는 안테나 구조 및 형상을 제안하고 해석과 실측을 통해 타당성을 검토한다.

제안 방법

VHF용 안테나의 개선을 위해 여기서는 2장에서 검토한 코일장하와 슬리브의 구조변화를 헤리컬 안테나에 적용하고, 각각의 안테나에 대한 특성을 측정하여 결과를 비교 검토한다. 그림4의 (a) 는 1/2파장 모노폴 안테나로 20 mm의 원통 슬리브와 직경10 mm, 길이 20 mm, 14 turn의 코일을 장착한 구조를 나타내고 있으며, 그림4의 (b) 와(c)는 각각 전체길이가 400 mm, 직경이 10 mm, 54 turn 인 헤리컬(A)와 전체길이가 510 mm, 직경이 10 mm, 36 turn 인 헤리컬(B) 을 나타내고 있다.
특성을 비교 분석하였다. 안테나의 구조 해석에는 Richmond 모멘트법을 사용하였으며 수치해석 결과를 토대로 3가지 유형의 안테나를 설계 제작하였다.
있다. 일반적으로 이와 같은 측정에 있어서는 외부의 영향을 받지 않는 전파암실에서 측정을 해야 하나, 주파수가 낮은 관계로 건물의 옥상에서 측정을 실시하였으며 엄밀한 비교를 위해 동일 조건에서 각 안테나의 측정을 실시하였다. 측정 결과를 살펴보면 모노폴 안테나의 최대 이득이 -1.

성능/효과

각각의 안테나에 최적의 슬리브구조를 취한 결과 단말기를 손으로 잡았을 경우와 잡지 않았을 경우의 특성이 거의 일치함을 알 수 있다. 특히, 그림 7의 헤리컬 안테나(B)는 헤리컬 안테나(A)에.
정리하여 나타내고 있다. 원통형 슬리브의 적절한 구조를 취한 결과 인체의 영향을 최소로 할 수 있음을 알 수 있으며, 대역특성에 있어서는 헤리컬(B) 의 구조가 헤리컬(A)의 구조에 비해 3배 이상 커짐을 알 수 있다.
측정 결과 모든 안테나에 있어 인체영향이 개선되었음을 알 수 있었고, 모노폴 안테나의 경우 동작 이득, 대역특성이 우수함을 알 수 있었으나, 이와 같은 구조는 소형휴대 단말기에는 적합하지않으므로 본 본문에서. 제안하고 있는 헤리 컬의 구조를 취한다면 사용 용도에 적합한 안테나를 설계할 수 있을 것으로 기대한다.
일반적으로 이와 같은 측정에 있어서는 외부의 영향을 받지 않는 전파암실에서 측정을 해야 하나, 주파수가 낮은 관계로 건물의 옥상에서 측정을 실시하였으며 엄밀한 비교를 위해 동일 조건에서 각 안테나의 측정을 실시하였다. 측정 결과를 살펴보면 모노폴 안테나의 최대 이득이 -1.02 dBi로 가장 크고, 헤리켈 안테나(A), 헤리켈 안테나(B)순으로 되어 있음을 알 수 있다. 여기서 헤리컬 안테나(B) 의 이득이 헤리컬 안테나(A)에 비해 약 1.

후속연구

본 본문에서. 제안하고 있는 헤리 컬의 구조를 취한다면 사용 용도에 적합한 안테나를 설계할 수 있을 것으로 기대한다.

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