휴대용 이동통신 전화기에 탑재된 모노폴 안테나와 PIFA 안테나의 특성 해석

박주덕,김남,Park, Ju-Derk,Kim, Nam 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.2

본 논문은 유한차분 시간영역(FDTD) 해석법을 이용하여 모노폴 안테나 및 평면형 도체판이 탑재된 이동통신 단말기의 방사 특성에 대해 해석하였다. 플라스틱 케이스가 코팅되 도체 박스 위에 탑재된 모노폴 안테나는 집중회로 소자를 이용하여 급전시켰다.51mm의 길이를 갖는 모노폴 안테나에 플라스틱 케이스가 코팅되지 않는 구조의 이동통신 전화기는 공진 주파수 877MHz에서 동작하는 특성을 보였고, ${\varepsilon}_r=2$인 플라스틱 케이스를 몸체에 코팅할 경우 824MHz로 공진 주파수는 낮아지고 대역폭은 1.5배 정도로 넓어지는 특성을 보였다. 몸체에 평면형 구조의 방사체를 부착할 경우 원역장에서의 이득에 대한 방시패턴이 다소 비등방적인 모양을 나타내었다. 평면형 안테나인 PIFA에 플라스틱 케이스가 코팅된 이동통신 전화기는 PCS 이동통신 전화기의 사용 가능한 주파수대 1.52GHz 부근에서 공진이 이루어졌다. 전계강도에 대한 방사패턴에서 20dB 이하로 방사되는 방향의 각도가 모노폴 안테나의 42 $^{\circ}$에 비해 14 $^{\circ}$ 정도로 전계강도의 미약한 부분이 더 좁은 각으로 나타났다. Characteristics of monopole antenna and planar conductor structure mounted on handheld telephone are anlayzed by using FDTD method. Feeding of monopole antenna is implemented with lumped elements and plastic case is coated on the surface of conductor box. Otherwise, resonant frequency of handheld telephone mounting monopole antenna with no plastic case is 877MHz, when plastic case (${\varepsilon}_r=2$) is coated, the resonant frequency is down to 82MHz and the bandwidth is broadened about 1.5 times. Planar structure of handheld telephone mounted on the body makes to change far-field gain radiation patterns. In this case, radiation patterns are somewhat asymmetrical. Handheld telephone using PIFA(Planar Inverted F Antenna), instead of monopole antenna, is resonated at frequency 1.52GHz that is available onPCS. In the radiation pattern of this structure, azimuth that electric field intensity is presented below 20dB is 14$^{\circ}$.

900 MHz UHF 대역의 RFID/USN 주파수 공유기술

박주덕,강호용,표철식 한국전자파학회 2012 전자파기술 Vol.23 No.3

PCS 전화기의 안테나에 의해 인체 두부에 유기되는 SAR 분석

박주덕,김남,Park, Ju-Derk,Kim, Nam 한국전자파학회 1999 한국전자파학회논문지 Vol.10 No.7

In this paper, the detection of 1 g and 10 g averaged SAR on human head caused by PCS handheld phones is analyzed and discussed. Conventional monopole antenna and planar structured PIFA are used in the computational model to apply to the antennas mounted on handheld phone. These antennas are designed to operate in the near of frequency 1.8 GHz, human head model is sampled to have cell size 1.5 mm and sloped to front direction by 30$^{\circ}$. It is found that, when monopole antenna is applied, 1 g averaged SAR is 1.4 W/kg, 10 g averaged SAR is 0.7 W/kg, when PIFA is applied, for each case, SARs are 1.143 W/kg, 0.4866 W/kg. While the radiation pattern of the monopole antenna is symmetrical, that of planar structured antenna is asymmetrical and SAR caused by PIFA is less than SAR by the monopole antenna. The radiation efficiency of PIFA is 62.6%, which is higher than that of monopole, 53%. 본 논문에서 pes 이동통신 전화기에 의해 인체 두부에 유기되는 SAR의 19 펑균과 109 평균의 검출과 비교 분석을 하였다. 이동통신 전화기의 안테나로 기존의 모노폴 안테나와 명변형 구조인 PIF A(Planar Inverted F A An tenna)를 채택하였다. 두 안테나는 1.8 GHz 부근의 주파수 대역에서 공진이 이루어지게 설계하였고, 인체두 부를 1.5 mm의 공간 이산간격으로 표본화한 후 $30^{\circ}$ 전방으로 기울어진 모텔로 구성하였다. 19 및 109 평균의 첨두 SAR을 검출한 결과 기존의 모노폴이 탑재된 출력 320 mW인 pes 이동통신 전화기에 의해 각각 약 1.4W/kg,0.7W/kg이 검출되었고 PIFA가 탑재된 pes 이동통신 전화기에서는 1.1434 W/kg, 0.4866 W/kg 으로 나타났다. 평면형 구조의 안테나는 등방성 방사패턴을 나타내는 모노폴 안테나에 비해 인체 외부방향으로 지향성 방사 패턴을 나타내어 인체 두부에 유기되는 SAR이 낮은 값으로 나타났으며 안테나의 방사 효율은 모노폴 안테나의 5 53 %에 비해 62.6 %로 높아졌다.

Ultra-small Marker Beacon Antenna with a Wide Frequency Tuneable Capacitive Plate

박주덕,최병철,김남,정영배 한국전자통신연구원 2016 ETRI Journal Vol.38 No.5

In this paper, an ultra-small marker beacon antenna operated in the VHF-band is proposed. This antenna has a modified linear IFA structure with a lumped capacitor and a capacitive plate for frequency tuning and impedance matching. The capacitive plate is directly connected to the end of a linear radiator and is separated from the antenna ground by 1 mm. The main operating frequency is mainly controlled by the size and dielectric constant of the capacitive plate. The lumped capacitor is useful for fine frequency tuning. Using the proposed structure, an ultra-small marker beacon antenna can be realized with a length of 0.04 λ0.

퍼지 연상 메모리를 이용한 적응 DCT 부호화 시스템에 관한 연구 ( A Study of Adaptive DCT Coding system using Fuzzy Associative Memory )

박주덕,신경철,이광형 대한전자공학회 1992 대한전자공학회 학술대회 Vol.1992 No.1

건축/사회기반시설 구조물에서 전역적 정보 교환을 위한 통합 프레임워크에 관한 연구

박주덕(Park Zu Deok),배명남(Bae Myung Nam) 한국통신학회 2014 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.1

센서 네트워크용 소형 섹터 안테나에 관한 연구

박주덕(Pakr Ju Derk),이강우(Lee Kang Woo),김내수(Kim Nae Soo),표철식(Pyo Cheol Sig) 한국통신학회 2010 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6

SAR 저감을 위한 PCS 단말기의 PIFA 설계

김현경,박주덕,김남,윤재훈,Kim, Hyong-Kyoung,Park, Ju-Derk,Kim, Nam,Yun, Jae-Hun 한국전자파학회 2000 한국전자파학회논문지 Vol.11 No.1

In this paper, PIFA on PCS handset for SAR reduction is designed. According to the position of PIFA attached on the handset, side mounted PIFA and top mounted PIFA are suggested. Resonance characteristics with variety of design parameters are analyzed. And monopole antenna with $\lambda$/4 length is designed and compared with PIFAs in bandwidth and SAR. At 1.83 GHz center frequency, the bandwidth of side mounted PIFA and monopole antenna are 8.2% and 21.7%, respectively. The 1 g and 10 g peak average SARs of side mounted PIFA are 0.686 and 0.353 respectively, which are about 1/3 of SARs of monopole antenna, 1.759 and 0.978, respectively. 본 논문에서는 SAR을 저감시킬 수 있는 pes용 PIFA를 설계하였다. 안테나가 부착되는 위치에 따라 top m mounted PIFA와 side mounted PIF A의 두 가지 PIFA를 제안하고. 안테나의 설계 파라미터에 따른 공진 특성 을 분석하였다 제안한 PIFA와 통일한 공진 주파수를 갖는 모노폴을 설계하여 대역폭과 SAR 값을 비교. 분석 하였다. 중심 주파수 1.83 GHz에서 Side mounted PIF A와 모노폴 안테나의 대역폭은 각각 8.2 %와 21.7 %로 나 타났다. Side mounted PIF A의 SAR 값은 19 및 109 평균 첨두치가 0.686. 0.353으로 모노폴 안테나에 대한 S SAR 값인 1.759. 0.978에 비해 약 1/3로 나타났다

기지국용 판넬 안테나(4 X 2 Dipole Array)의 근역장 분석

이덕로,박주덕,최재익,김남,Lee, Dugro,Park, Ju-Derk,Choi, Jae-Ic,Kim, Nam 한국전자파학회 2004 한국전자파학회논문지 Vol.15 No.5

본 논문에서는 cellular 이동통신용 기지국 안테나와 같이 사용되는 파장에 비해 비교적 부피가 큰 해석 대상 체의 근거리장에서 전력 밀도를 계산한 내용을 다루었다. 현재 국내에서 cellular 이동통신 기지국용 안테나로 널리 사용되는 판넬형 섹터 안테나를 모델링하고 FDTD 계산법으로 reactive 근거리장의 전자계 분포를 계산하였으며 near to far 변환 통하여 원거리장의 안테나 이득을 구하였다. 그리고 radiating 근거리장의 전력밀도를 계산하기 위하여 원거리장의 이득을 이용하여 gain-based 모델을 적용하였다. 끝으로 radiating 근거리장의 전력밀도 계산 결과와 ICNIRP guideline의 전력밀도에 대한 일반인 및 직업인의 노출 제한 값을 고려하여 인증 거리(compliance distance)를 산출하였다. Gain based 모델을 이용한 계산 결과를 표면주사(surface scanning) 방식을 이용한 전력밀도의 측정 결과와 비교한 결과 주방사 방향의 중심 위치에서 계산된 값은 gain based model을 이용할 경우 -14.55 ㏈m이고, 측정된 값은 -15.75 ㏈m으로 케이블 및 커넥터의 손실을 감안하면 매우 정확한 것으로 나타났다. In this paper, power density in near field is calculated about analytic object which has comparatively large volume in considering used wavelength such as cellular base station antenna. Panel sector antenna which is used widespreadly in domestic cellular wireless communication system is modeled and electromagnetic field distribution in reactive near field region is calculated by FDTD (Finite Difference Time Domain) method. After that, antenna gain in far field region is obtain by near to far transformation. Power spectral density in radiated near field is calculated in applying to gain-based model with antenna gain in far field. Finally, compliance distance is obtained in considering the result from radiated near field calculation and basic restrictions on occupational and general public exposure limits in ICNIRP guideline. In the center of main radiating position, the result from gain-based model is -14.55 ㏈m and the result from surface scanning method is -15.75 ㏈m. When the losses from cables and connectors used in measurement are considered, the results from gain-based model and surface scanning method are nearly coincident.

PCS 및 IMT-2000용 광대역 PIFA 설계

이재향,김남,박주덕,Lee, Jae-Hyang,Kim, Nam,Park, Ju-Derk 한국전자파학회 2004 한국전자파학회논문지 Vol.15 No.3

본 논문에서는 PCS(Personal Communication Service) 및 IMT-2000(International Mobile Telecommunications - 2000) 단말기용 광대역 PIFA(Planar Inverted-F Antenna)를 설계하였다. 일반적인 PIFA 구조의 단점인 협대역 특성을 개선하기 위하여 dual-L 안테나 구조를 사용하였고, 안테나의 크기를 효율적으로 줄이기 위하여 접힌 구조의 방사 패치를 가지는 변형된 dual-L 안테나를 제안하였다. 설계 제작된 안테나의 -10 ㏈ 대역폭은 1.66∼2.35 ㎓(34.5%)로 PCS 및 IMT-2000 대역을 모두 만족하는 결과를 얻었다. 그리고, 인체 쪽으로의 전자파 흡수율을 알아보기 위해 제안된 안테나와 동일 주파수 대역에서 동작하는 모노폴 안테나를 설계한 후 SAR 값을 비교한 결과, 제안한 안테나의 1 g 및 10 g 평균 첨두 SAR 값은 모노폴 안테나보다 25.7%, 30.3 % 정도 낮게 나타났다. In this thesis, a new broadband PIFA(Planar Inverted-F Antenna) for PCS and IMP-2000 applications is designed. The dual-L antenna structure is adopted in order to improve the characteristics of PIFA which usually has a narrow band. The height of the antenna is fixed 6 mm considering terminal's thickness and the structure is deformed into the folded radiation patches to minimize the size of the antenna. The bandwidth of a realized antenna is 1.66∼2.35 ㎓(34.5 %) fur return loss below -10 ㏈ which contain the required bandwidth of PCS and IMT-2000. And Monopole antenna with λ/4 length is designed and compared with dual-L with folded patch in SAR. 1 g and 10 g averaged peak SAR of PIFA are about 25.7 %, 30.3 % lower than those of monopole antenna respectively.