다중대역 내장형 안테나의 방사패턴 개선에 대한 연구 = Study on Radiation Pattern Enhancement for Multi-band Internal Antennas
저자
발행사항
서울 : 광운대학교 대학원, 2004
학위논문사항
학위논문(석사)-- 광운대학교 대학원 : 전파공학과 2005. 2
발행연도
2004
작성언어
한국어
발행국(도시)
서울
형태사항
ⅶ, 45 p. ; 26cm
일반주기명
지도교수 :이병제
소장기관
본 논문에서는 최근 이동 통신 단말기의 요구에 맞는 이중 대역 내장형 안테나를 제안하였다.
일반적으로 내장형 안테나는 좁은 공간에 구현되며, 전기적으로 소형 안테나로 동작하기 때문에 이득과 효율 그리고 대역폭의 한계를 갖게 된다. 그러나 최근 내장형 안테나에 대한 관심과 수요가 증가함에 따라 이동 통신 단말기에서 안테나의 소형화 뿐 만 아니라 다중 대역 동작 등의 추가적인 요구가 늘어나게 되었으며 이에 따라 다중 공진과 전방향성 방사 패턴의 실현 등 그 설계에 어려움이 나타나고 있다. 이러한 안테나의 특성을 얻기 위해 본 논문에서는 LC 필터를 이용하여 안테나 방사체의 변형없이 다중 대역 공진을 실현하고자 하였다.
일반적인 다중 대역 PIFA 형태의 내장형 안테나에 있어서 저주파 대역의 방사 소자는 고주파 대역에서 동작할 때 고주파 대역 방사 소자와 서로 반대 전하를 갖는 전계 최대 지점을 만들게 된다. 이는 안테나의 편파 순도를 저하시킴으로써 고주파 대역에서의 방사 패턴을 왜곡하는 결과를 낳게 된다.
그러므로 제안된 안테나는 일반적인 다중 대역 PIFA 안테나에 추가적으로 형성된 핀과 접지면 사이에 저주파 대역 저지 LC 필터를 구현하였다. 설계된 LC필터의 효과에 의해 추가적인 핀은 고주파 대역 동작에서 단락되어 방사체 위에서 서로 반대 전하를 갖는 전계 최대 지점이 발생하지 않게 된다. 결국 안테나는 이중 대역 모두에서 전방향성 방사 패턴을 갖게 된다.
제작된 안테나는 VSWR 3:1 기준으로 900MHz 대역에서 14.7%, 1800MHz 대역에서 12.3%의 대역폭을 만족하였으며, 각 대역에서 0.98dBi, 1.02dBi의 수평면 최대 이득을 얻었다. 또한 전 대역에서 전방향성 방사 특성을 얻음으로써 단말기의 다중 대역 동작 요구 사항을 만족하였다.
In this thesis, analysis of a dual band internal antenna for mobile handsets is presented. In general, since an internal antenna is constructed in limited space and operates as an electrically small antenna, it has a limitations in terms of gain, efficiency, and bandwidth. However, as the demands and concerns for an internal antenna are increased, mobile handsets need not only miniaturization of an antenna but also multi-band operation. Therefore, it is more difficult to design an internal antenna by considering multiple resonances and omni-directional radiation pattern. For these demands, in this work, multi-band operation is realized with using LC filter without modifying a radiating element.
In common multi-band internal antenna with PIFA type, a low band radiator generates an electric field maximum point which has opposite charges with a high band radiator when the antenna operates in high band. It degrades polarization purity and thus distorts radiation patterns in high frequency band.
The proposed antenna consists of an additional pin on a common multi-band PIFA and low band stop LC filter between the pin and ground plane. Since the additional pin works as a shorting pin in high operating band by the designed LC filter, there is no electric field maximum points whose charges are opposite on radiator. As the results, the proposed antenna can have omni-directional radiation patterns over all operating band.
Finally, the impedance bandwidths (VSWR<3) of the designed antenna are 14.7% at 900MHz and 12.3% at 1800MHz. The peak gains in H-plane are 0.98dBi at 900MHz and 1.02dBi at 1800MHz. The proposed antenna satisfies the specific requirement of multi-band operation in mobile handsets since it obtains omni-directional radiation patterns over all operating bands.
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