고조파 억제를 위한 CPW급전 슬롯 안테나 설계

여준호,이종익,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.1

본 논문에서는 고조파 억제를 위한 코플래너 도파관(CPW; coplanar waveguide)급전 슬롯 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 제안된 슬롯 안테나는 고조파를 억제하기 위해 SIR(stepped impedance resonator)를 사각형 슬롯의 양끝 부분에 대칭적으로 추가하였다. SIR의 길이와 폭의 변화에 따른 입력 반사계수 특성을 분석하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 2.45 GHz 무선랜 대역에서 최적화된 고조파 억제 슬롯 안테나를 FR4 기판 상에 $42mm{\times}30mm$ 크기로 제작하였다. 제안된 고조파 억제 슬롯 안테나의 슬롯의 길이는 SIR의 추가로 인해 기존의 사각형 슬롯 안테나에 비해 33.3% 줄어들었다. 실험 결과, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave ratio) < 2인 대역이 2.39-2.49 GHz으로 2.45 GHz 대역에서 동작하는 것을 확인하였고, 2.45 GHz에서 이득은 2.5 dBi로 측정되었다. In this paper, a design method for a CPW-fed slot antenna for harmonic suppression is studied. The structure of the proposed slot antenna is a rectangular slot antenna appended with stepped impedance resonators (SIRs) at both ends of the slot symmetrically. Optimal design parameters are obtained by analyzing the effects of the length and width of the SIRs on the input reflection coefficient. The optimized harmonic-suppressed slot antenna operating at 2.45 GHz WLAN band is fabricated on an FR4 substrate with a dimension of 42 mm by 30 mm. The slot length of the proposed harmonic-suppressed slot antenna is reduced to 33.3% compared to that of a conventional rectangular slot antenna owing to the appended SIRs. Experiment results show that the antenna has a desired impedance characteristic with a frequency band of 2.39-2.49 GHz for a VSWR < 2, and a measured gain of 2.5 dBi at 2.45 GHz.

대역폭과 이득이 향상된 이중 다이폴 준-야기 안테나 설계

여준호,Yeo, Junho 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.2

In this paper, the bandwidth and gain enhancement of a double-dipole quasi-Yagi antenna (DDQYA) using a modified balun and two directors is studied. The proposed DDQYA consists of two strip dipoles with different lengths, a ground reflector, which are connected through a coplanar strip line, and two directors. The modified balun is used to increase the bandwidth, whereas two directors are appended to the DDQYA to enhance the gain in the middle and high frequency band. The effects of the length and width of the first director on the antenna performance are analyzed, and final design parameters to obtain a gain over 7 dBi at 1.60-2.90 GHz band are obtained. A prototype of the proposed DDQYA is fabricated on an FR4 substrate, and the experimental results show that the antenna has a frequency band of 1.57-3.00 GHz for a VSWR < 2, and measured gain ranges 7.1-7.8 dBi at 1.60-2.90 GHz band. 본 논문에서는 변형된 밸런과 두 개의 도파기를 이용하여 이중 다이폴 준-야기 안테나(double-dipole quasi-Yagi antenna; DDQYA)의 대역폭과 이득을 향상시키는 방법에 관하여 연구하였다. 제안된 DDQYA 안테나는 두 개의 서로 다른 길이의 스트립 다이폴 안테나, 접지 반사기, 두 개의 도파기로 구성된다. 대역폭을 늘리기 위해 변형된 밸런을 사용하였고, 중간 및 고주파수 대역에서 이득을 높이기 위해 두 개의 도파기를 추가하였다. 첫 번째 도파기의 길이와 폭에 따른 안테나의 특성 변화를 분석하여 1.60-2.90 GHz 대역에서 7 dBi이상의 이득을 얻기 위한 최종 설계 변수를 얻었다. 최종 설계된 DDQYA 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 전압 정재파비(voltage standing wave ratio; VSWR)가 2 이하인 대역은 1.57-3.00 GHz이고, 1.60-2.90 GHz 대역에서 이득이 7.1-7.8 dBi로 7 dBi 이상을 유지하는 것을 확인하였다.

사각형 패치가 종단에 장하된 소형 직렬 급전 다이폴 쌍 안테나 설계

여준호,이종익,박진택,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig,Park, Jin-Taek 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.10

본 논문에서는 사각형 패치가 종단에 장하된 소형 직렬 급전 다이폴 쌍(series-fed dipole pair; SDP) 안테나를 제안하였다. SDP 안테나의 폭을 줄이기 위해 두 다이폴 소자의 두 팔의 종단과 접지면의 양끝에 사각형 패치가 추가되었다. 사각형 패치의 길이와 폭에 따른 입력 반사계수와 같은 안테나 성능의 변화를 분석하였다. 1.7-2.7 GHz 대역에서 동작하는 최적화된 소형 SDP 안테나를 설계하여 FR4 기판 상에 제작하였다. 제작된 안테나의 폭은 기존의 SDP 안테나와 비교하여 14.3% 줄었다. 제작된 SDP 안테나를 측정한 결과, VSWR이 2 이하인 임피던스 대역폭은 48.7%(1.68-2.76 GHz), 이득은 5.6-6.0 dBi으로 기존 SDP 안테나와 유사하며 전후방비는 0.7-7.4 dB 향상되었다. In this paper, a design of a compact series-fed dipole pair(SDP) antenna with end-loaded rectangular patches is presented. In order to reduce the lateral size of a conventional SDP antenna, rectangular patches are end-loaded to the two dipole elements of the SDP antenna and a grooved ground plane is used by adding a patch at both ends of the ground plane. The effects of varying the length and width of the rectangular patches on the antenna performance such as input reflection coefficient are investigated. An optimized compact SDP antenna covering a frequency band ranging from 1.7 GHz to 2.7 GHz is designed and fabricated on an FR4 substrate. The total width of the fabricated prototype of the proposed antenna is reduced by approximately 14.3% compared to the conventional SDP antenna. Experimental results show that the antenna presents a 48.7% bandwidth in the range of 1.68-2.76 GHz and a stable gain of 5.6-6.0 dBi with minimal degradation. Moreover, a front-to-back ratio is improved by about 0.7 to 7.4 dB.

UWB 응용을 위한 소형 계단형 개방 슬롯 안테나 설계

여준호,이종익,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.1

본 논문에서는 ultra wide band(UWB) 대역(3.1-10.6 GHz)에서 동작하는 소형 계단형 개방 슬롯 안테나의 설계 방법에 대하여 연구하였다. 계단형 개방 슬롯 안테나의 접지면에 L형 슬롯을 추가하여 낮은 주파수에서 공진이 발생하도록 하여 소형화하고, 중간주파수 및 고주파수 대역에서 이득을 높이기 위해 스트립 도파기를 추가하였다. L형 슬롯의 길이, 도파기와 슬롯 안테나 사이의 간격 및 도파기의 길이에 따른 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하였다. $30mm{\times}30mm$ 크기로 최적화된 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 전압 정재파비(voltage standing wave ratio; VSWR)가 2 이하인 대역은 3.02-11.04 GHz으로 UWB 대역에서 동작함을 확인하였다. In this paper, a design method for a compact stepped open slot antenna for an operation in the UWB band is studied. The proposed antenna is miniaturized by inserting L-shaped slots on the ground plane of the stepped open slot antenna through the creation of a resonance in the low frequency, and a strip director is appended to the antenna in order to increase the gain in the middle and high frequency regions. The effects of varying the length of the L-shaped slots, the distance between the director and the slot antenna, and the director length on input reflection coefficient and realized gain characteristics of the proposed antenna are analyzed. The optimized antenna with the size of $30mm{\times}30mm$ is fabricated on an FR4 substrate, and the experiment results show that the antenna has a frequency band of 3.02-11.04 GHz for a VSWR < 2, which assures the operation in the UWB band.

분할 링 공진기를 이용한 소형 이중 대역 CPW-급전 슬롯 안테나

여준호,박진택,이종익,Yeo, Junho,Park, Jin-Taek,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.11

In this paper, a design method for a compact dual-band coplanar waveguide-fed slot antenna using SRR(split-ring resonator) conductor is studied. The SRR conductor is loaded inside a rectangular slot of the proposed antenna for dual-band operation. When the SRR conductor is inserted into the slot, the original rectangular slot is divided into a rectangular loop region and a rectangular slot region, and frequency bands are created by the loop and slot, separately. A prototype of the proposed dual-band slot antenna operating at 2.45 GHz WLAN band and 3.40-5.35 GHz band is fabricated on an FR4 substrate with a dimension of 30 mm by 30 mm. Experiment results show that the antenna has a desired impedance characteristic with a frequency band of 2.38-2.51 GHz and 3.32-5.38 GHz for a voltage standing wave < 2, and measured gain is 1.7 dBi at 2.45 GHz, and it ranges 2.4-3.2 dBi in the second band. 본 논문에서는 분할 링 공진기(SRR; split-ring resonator)를 이용한 소형 이중 대역 코플래너 도파관 급전 슬롯 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 제안된 슬롯 안테나의 이중 대역 동작을 위해 SRR 도체를 직사각형 슬롯 내에 장하하였다. 기존의 직사각형 슬롯에 SRR 도체가 삽입되면 직사각형 루프 영역과 직사각형 슬롯 영역으로 나누어지며, 루프와 슬롯에 의해 각각 주파수 대역이 발생한다. 2.45 GHz WLAN 대역과 3.40-5.35 GHz 대역에서 동작하는 이중 대역 슬롯 안테나를 FR4 기판 상에 $30mm{\times}30mm$ 크기로 제작하였다. 실험 결과, 전압 정재파비 < 2인 대역이 2.38-2.51 GHz, 3.32-5.38 GHz으로 원하는 이중대역에서 동작하는 것을 확인하였고, 이득은 2.45 GHZ에서 1.7 dBi이고 두 번째 대역에서는 2.4-3.2 dBi로 측정되었다.

7 dBi 이득을 가지는 이중 다이폴 준-야기 안테나 설계

여준호,이종익,백운석,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig,Baek, Woon-Seok 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.2

본 논문에서는 1.70-2.70 GHz 대역에서 7 dBi 이상의 이득을 가지는 이중 다이폴 준-야기 안테나(double-dipole quasi-Yagi antenna; DDQYA)의 설계에 관하여 연구하였다. 제안된 DDQYA 안테나는 두 개의 서로 다른 길이의 스트립 다이폴 안테나와 접지 반사기가 코플래너 스트립 선로로 연결되어 있다. 저주파수 대역에서 이득을 높이기 위해 두 번째 다이폴의 길이를 조절하였고, 중간 및 고주파수 대역에서 이득을 높이기 위해 직사각형 패치 도파기를 추가하였다. 두 번째 다이폴의 길이와 직사각형 패치 도파기의 길이와 폭에 따른 안테나의 특성 변화를 분석하여 7 dBi 이상의 이득을 얻기 위한 최종 설계 변수를 얻었다. 최종 설계된 DDQYA 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 전압 정재파비(voltage standing wave ratio; VSWR)가 2 이하인 대역은 1.60-2.86 GHz이고, 1.70-2.70 GHz 대역에서 이득이 7.2-7.6 dBi로 7 dBi 이상을 유지하는 것을 확인하였다. In this paper, the design of a double-dipole quasi-Yagi antenna (DDQYA) with a gain over 7 dBi at 1.70-2.70 GHz band is studied. The proposed DDQYA consists of two strip dipoles with different lengths and a ground reflector, which are connected trough a coplanar stripline. The length of the second dipole is adjusted to increase the gain in the low frequency band, whereas a rectangular patch director is appended to the DDQYA to enhance the gain in the middle and high frequency band. The effects of the length of the second dipole, and the length and width of the director on the antenna performance are analyzed, and final design parameters to obtain a gain over 7 dBi are obtained. A prototype of the proposed DDQYA is fabricated on an FR4 substrate, and the experimental results show that the antenna has a frequency band of 1.60-2.86 GHz for a VSWR < 2, and measured gain ranges 7.2-7.6 dBi at 1.70-2.70 GHz band.

종단 정렬된 스트립 쌍 도파기를 가지는 직렬 급전 다이폴 쌍 안테나의 특성 연구

여준호,이종익,박진택,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig,Park, Jin-Taek 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.4

본 논문에서는 종단 정렬된 스트립 쌍 도파기를 가지는 직렬 급전 다이폴 쌍 (series-fed dipole pair; SDP) 안테나의 특성에 관하여 연구하였다. 제안된 SDP 안테나는 두 개의 서로 다른 길이의 스트립 다이폴 안테나와 접지 반사기가 코플래너 스트립 (coplanar strip; CPS) 선로로 연결되어 있다. 두 번째 다이폴 위쪽에 추가된 스트립 쌍 도파기는 두 개의 직사각형 모양의 스트립이며 두 번째 다이폴의 양팔의 종단에 정렬되어 있다. 종단 정렬된 스트립 쌍 도파기의 길이와 폭에 따른 안테나의 특성 변화를 분석하여 대역폭 향상을 위한 최적의 설계 변수를 얻었다. 최적화된 SDP 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 전압 정재파비(voltage standing wave ratio; VSWR)가 2 이하인 대역은 1.65-2.93GHz이고, 대역폭이 기존 SDP 안테나에 비해 증가함을 확인하였다. In this paper, the characteristics of a series-fed dipole pair antenna with an end-aligned strip pair director are studied. In the proposed SDP antenna, two strip dipole antennas with different lengths and a ground reflector are connected trough a coplanar stripline. The strip pair director placed above the second dipole element are two rectangular-shaped strips and is aligned at the ends of the two arms of the second dipole. The variations on the antenna performance for different lengths and widths of the director are analyzed, and optimal design parameters for the enhancement of the bandwidth are obtained. The optimized SDP antenna is fabricated on an FR4 substrate, and the experimental results show that the antenna has a frequency band of 1.65-2.95 GHz for a VSWR < 2, which shows enhanced bandwidth compared to the conventional SDP antenna.

초광대역 인쇄형 반원모양 다이폴 안테나 설계

여준호,이종익,박진택,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig,Park, Jin-Taek 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.9

본 논문에서는 1-15GHz 주파수 대역에서 동작하는 초광대역 인쇄형 반원모양 다이폴 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 반원모양 다이폴의 두 팔 사이의 간격과 반원의 반지름 변화에 따른 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 최적화된 인쇄형 반원모양 다이폴 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave) < 2인 대역이 1-15 GHz (175%)으로 초광대역 특성을 갖는 것을 확인하였다. In this paper, a design method for a ultra-wideband printed semi-circular-shaped dipole antenna operating in the band of 1-15 GHz is studied. The effects of the gap between the two arms of the semi-circular-shaped dipole and the radius of the semi-circle on the input reflection coefficient and gain characteristics are examined to obtain the optimal design parameters. The optimized printed semi-circular-shaped dipole antenna is fabricated on an FR4 substrate and the experimental results show that the antenna has a desired extremely wideband characteristic with a frequency band of 1-15 GHz (175%) for a VSWR < 2.

실내 디지털 TV용 CPW-급전 광대역 루프 안테나

여준호,이종익,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.8

본 논문에서는 동일면 도파관(CPW; coplanar waveguide)으로 급전된 실내 디지털 TV(DTV)용 광대역 루프 안테나의 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 루프 안테나는 정사각형 루프와 중앙 급전점을 연결하는 두 개의 원형 섹터로 구성되며, 아래쪽 원형섹터에 CPW 급전선로가 삽입된 형태이다. CPW 급전선로는 DTV응용을 위해 75옴 포트 임피던스와 정합하도록 설계되었으며, 중간 주파수 대역에서 임피던스 정합을 개선하기 위한 슬롯이 접지면에 추가되었다. 원형 섹터 사이의 간격과 접지면 슬롯의 위치와 크기 변화에 따른 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 최적화된 안테나를 FR4 기판에 제작하고 특성을 실험한 결과, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave) < 2인 대역이 463-1,280 MHz으로 DTV 대역(470-806 MHz)에서 동작하는 것을 확인하였다. In this paper, a design method for a CPW-fed wideband loop antenna for indoor digital TV applications is studied. The proposed loop antenna consists of a square loop and two circular sectors which connect the loop with central feed points, and the CPW feed line is inserted in the lower circular sector. The CPW feed line is designed to match with the 75 ohm port impedance for DTV applications, and the ground slots are etched in order to improve the impedance matching in the middle frequency region. The effects of the gap between the circular sectors and the location and dimension of the ground slots on the input reflection coefficient and gain characteristics are examined to obtain the optimal design parameters. The optimized antenna is fabricated on FR4 substrate, and the experiment results show that it operates in the frequency band of 463-1,280 MHz for a VSWR < 2, which assures the operation in the DTV band.

고조파 억제 응용을 위한 광대역 저역 통과 필터 설계

여준호,이종익,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.1

본 논문에서는 고조파 억제 응용을 위한 광대역 저역 통과 필터(low pass filter; LPF)에 대한 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 광대역 LPF는 동일면 도파관(coplanar waveguide; CPW)의 접지면에 대칭적으로 추가한 4개의 크기가 다른 원형 슬롯 쌍으로 구성된다. 4개의 원형 슬롯 쌍은 결함접지구조 역할을 하며 광대역 저역 통과 특성을 가진다. 직경이 가장 작은 원형 슬롯이 포트 1 측에 위치하고 포트 2측으로 가면서 직경이 커지는 형태로 배치하였다. 각각의 원형 슬롯의 저역 통과 특성을 제안된 광대역 LPF와 비교하였다. 최종 설계된 LPF를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과, 측정된 S11 특성은 1.89-20.00 GHz 대역에서 -3.3 dB 이상을 유지하였고, S21 특성은 2.66-20.00 GHz 대역에서 -21.4 dB 이하를 유지하였다. In this paper, a design method for a wideband LPF for harmonic suppression applications is investigated. The proposed wideband LPF is comprised of four circular slot pairs with different diameters, which are added symmetrically in the ground plane of a CPW transmission line. Four circular slot pairs act as a defected ground structure and provide a wideband low pass characteristic. The circular slot with the smallest diameter is located at the side of port 1, and the diameter of the circular slot is increased as it goes toward port 2. The low pass characteristics of each circular slot are compared with the proposed wideband LPF. The final designed LPF was fabricated on FR4 substrate, and its characteristics were tested. The measured S11 characteristic was maintained at over -3.3 dB in the frequency range of 1.89-20.00 GHz band, whereas the S21 characteristic was less than -21.4 dB in the frequency range of 2.66-20.00 GHz.