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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

황선국 (인하대학교, 인하대학교 일반대학원)

지도교수
박효달
발행연도
2013
저작권
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수6

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

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본 논문은 4세대 이동통신 서비스인 LTE 대역과 현재 서비스 중인 이동통신 대역에 모두 적용 가능할 수 있는 PIN 다이오드를 이용한 주파수 재구성 안테나에 대하여 제안하고 설계, 제작, 측정 결과를 통해 제안한 안테나의 타당성을 검증한 결과물이다.
현재 이동통신 단말기용 안테나는 소형화, 다중대역 서비스 동작을 위해 PIFA 구조가 사용되고 있으나, 안테나 크기의 제한과 협대역성 등의 이유로 LTE 대역을 포함하는 모든 이동통신 서비스 대역을 만족시키기 힘들다. 이러한 문제를 해결하기 위해 PIFA 구조에 PIN 다이오드를 추가하여 모든 이동통신 서비스 대역을 만족시키는 주파수 재구성 안테나를 제안하였다.
주파수 재구성 안테나는 PIFA 구조로 높은 주파수 대역(1,710 ∼ 2,170 MHz)을 만족시킨 상태에서 추가적으로 PIN 다이오드를 연결하여 ON 상태일 때 낮은 주파수 대역에서 686 ∼ 805 MHz의 임피던스 대역폭과 -0.98 ∼ 4.69 dBi의 이득과 46.20 ∼ 77.38 %의 방사효율을 나타내며, OFF 상태에서는 811 ∼ 966 MHz의 임피던스 대역폭과 0.93 ∼ 5.23 dBi의 이득과 57.75 ∼ 87.92 %의 방사효율 특성을 보였다. 따라서 제안된 안테나는 PIN 다이오드의 ON / OFF 특성을 이용하여 낮은 주파수 대역인 LTE와 GSM 대역을 스위칭 시키고, 높은 주파수 대역인 DCS / PCS / WCDMA 의 대역을 동시에 만족시켰다.
이와 같은 우수한 특성으로 인하여 본 연구에서 제안된 PIN 다이오드를 이용한 주파수 재구성 안테나는 4세대 모바일 단말기에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

목차

제 1 장 서 론 1
제 2 장 안테나 이론 5
2.1 단말기용 내장형 안테나 5
2.1.1 내장형 안테나의 필요성 5
2.1.2 소형 안테나의 문제점 6
2.1.3 내장형 안테나의 종류 7
2.2 PIFA의 구조 및 다중대역 기법 9
2.2.1 PIFA의 기본구조 및 원리 9
2.2.2 PIFA의 발전과정 12
2.2.3 PIFA의 다중 대역 기법 13
2.3 주파수 재구성 안테나 기술 22
2.3.1 주파수 재구성 안테나의 필요성 22
2.3.2 주파수 재구성 안테나의 설계 기법 22
제 3 장 주파수 재구성 안테나 설계 28
3.1 이동통신 서비스별 설계 목표 규격 28
3.2 PIFA 안테나의 구조 29
3.2.1 PIFA 구조 해석 29
3.2.2 PIFA 안테나부 설계 30
3.2.3 PIN 다이오드를 이용한 주파수 재구성부 설계 32
3.2.4 주파수 재구성 안테나의 동작원리 36
3.3 주파수 재구성 안테나의 모의실험 37
제 4 장 주파수 재구성 안테나 측정 및 분석 40
4.1 주파수 재구성 안테나 제작 40
4.2 주파수 재구성 안테나의 측정환경 41
4.2.1 바이어스 회로 41
4.2.2 측정환경 42
4.3 주파수 재구성 안테나 측정 43
제 5 장 결 론 50
참고문헌 52
[그림 2.1] PIFA의 기본 구조 9
[그림 2.2] PIFA의 소형화 원리 10
[그림 2.3] 단락판의 폭과 패치 길이에 따른 안테나의 구조 11
[그림 2.4] 구조적으로 변형된 모노폴 안테나 13
[그림 2.5] 기생소자를 이용한 PIFA 14
[그림 2.6] 슬롯을 이용한 PIFA 15
[그림 2.7] 슬릿을 이용한 PIFA 15
[그림 2.8] 여러 개의 단락핀을 이용한 PIFA 16
[그림 2.9] 다중 급전을 이용한 PIFA 17
[그림 2.10] 고차 모드를 이용한 PIFA 구조 17
[그림 2.11] 모의실험 된 PIFA의 반사손실 18
[그림 2.12] PIFA의 공진 주파수에서의 전류분포 19
[그림 2.13] G형 슬릿을 가지는 이중 대역 PIFA의 구조 20
[그림 2.14] G형 슬릿을 가지는 이중 대역 PIFA의 반사손실 20
[그림 2.15] PIFA의 공진주파수에서의 전류분포 21
[그림 2.16] 광전자 스위치를 가지는 모노폴 안테나 구조 23
[그림 2.17] MEMS 스위치를 가지는 마이크로 스트립 안테나 24
[그림 2.18] PASS의 구조 25
[그림 2.19] 바랙터 다이오드를 이용한 안테나의 구조와 등가회로 27
[그림 3.1] PIFA의 구조 29
[그림 3.2] 최적화된 PIFA 안테나 부의 구조 31
[그림 3.3] 접지면 제거를 이용한 PIFA 32
[그림 3.4] PIN 다이오드의 동작 원리 33
[그림 3.5] 직렬 모드로 동작되는 PIN 다이오드의 응용 회로 33
[그림 3.6] 설계된 안테나의 구조 35
[그림 3.7] 설계된 재구성 안테나의 동작원리 36
[그림 3.8] 재구성 안테나 상태별 모의실험 정재파비 특성 38
[그림 3.9] 재구성 안테나 모의실험 정재파비 비교 39
[그림 4.1] 제작된 재구성 안테나 40
[그림 4.2] Bias-tee 회로도 41
[그림 4.3] 안테나의 측정환경 42
[그림 4.4] 무반사실 내에서의 측정 사진 43
[그림 4.5] 제작된 안테나의 정재파비 44
[그림 4.6] 제작된 안테나의 정재파비 비교 45
[그림 4.7] ON 상태일 때 제작된 안테나의 방사패턴 46
[그림 4.8] OFF 상태일 때 제작된 안테나의 방사패턴 47
[그림 4.9] 측정된 안테나 이득 48
[표 3.1] 이동통신 서비스별 설계 규격 28
[표 4.1] 재구성 안테나의 이득 49
[표 4.2] 재구성 안테나의 방사 효율 49

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