링형 밸런을 이용한 실내 DTV 수신용 광대역 준-야기 안테나

이종익,여준호,Lee, Jong-Ig,Yeo, Junho 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.5

In this paper, we studied a design method for a broadband 3-element quasi-Yagi antenna (QYA) for indoor digital television (DTV) reception. The proposed QYA employs a novel balun between a microstrip (MS) line and a coplanar strip (CPS) line feeding the driver dipole. The proposed balun is constructed by connecting the end of MS line to CPS line through a shorting pin, and the CPS and ground reflector are connected through a circular ring-type conductor. An antenna, as an design example for the proposed antenna, is designed for the operation in the frequency band of 470-806 MHz for terrestrial DTV. The antenna fabricated on an FR4 substrate with a size of $270mm{\times}150mm$ showed a good performance such as a frequency band of 470-820 MHz for a voltage standing wave ratio < 2, a gain > 4.0 dBi, and a front-to-back ratio > 8.4 dB over the DTV frequency band. 본 논문에서는 실내 디지털 TV(DTV) 수신용 3소자 광대역 준-야기 안테나 (quasi-Yagi antenna; QYA) 설계 방법에 대해 연구하였다. 제안된 QYA는 마이크로스트립(microstrip; MS) 선로와 다이폴 투사기를 급전하는 코플래너스트립(coplanar strip; CPS) 선로 간 밸런을 새로운 형태로 구성하였다. 제안된 밸런은 MS 선로 종단을 CPS에 단락핀으로 연결하여 구성하였으며, CPS 선로와 반사기를 원형 링 도체로 연결하였다. 제안된 구조의 안테나를 지상파 DTV 방송 주파수 대역인 470-806 MHz 대역에서 동작하도록 설계하였다. FR4 기판 상에 $270mm{\times}150mm$ 크기로 제작된 안테나는 전압정재파비가 2 이하인 주파수 대역 470-820 MHz, DTV 대역 내 배열 축 방향으로의 이득 > 4.0 dBi, 전후방비 > 8.4 dB 인 양호한 특성을 보인다.

접지된 유전체층 위에 위치한 유한한 도체스트립 배열구조로 구성된 비균일 누설파구조

이종익,이철훈,조영기,Lee, Jong-Ig,Lee, Cheol-Hoon,Cho, Young-Ki 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.8

Electromagnetic scattering by finite number of conducting strips loaded on a grounded dielectric is considered for the TM polarization case from the viewpoints of transmitting(receiving) leaky wave antenna and grating coupler. An integro-differential equation whose unknowns are the induced currents over the strips is derived and solved by use of the method of moments. In order to construct the non-uniform leaky wave structures with specific source(current) distributions over the strips, distances between two adjacent strips and strip width are simultaneously varied along the structure. From some results for the current distributions over the strips and surface wave powers, it is observed that the maximum coupling efficiencies of the appropriately constructed non-uniform leaky wave structures from the viewpoints of both a receiving leaky wave antenna and a grating coupler amount upto 95%, which are about 15% improvements compared with those(80%) of the uniform structures. 접지된 유전체층 위의 유한한 개수의 도체스트립에 의한 전자기 산란문제를 TM편파의 경우에 대하여 송수신 누설파 안테나와 격자결합기의 관점에서 고려하였다. 도체스트립에 유기된 전류를 미지수로 하는 적미분 방정식을 유도하고 모멘트법을 이용하여 풀었다. 도체스트립에 걸쳐서 특정한 전원(전류) 분포를 갖는 비균일한 누설파 구조를 구성하기 위하여 누설파 구조를 따라 인접하는 스트립들 사이의 거리의 스트립의 폭이 함께 변화되었다. 도체스트립의 전류분포 및 표면파 전력에 대한 해석결과들로부터 적절히 구성된 비균일한 누설파 구조의 수신 누설파 안테나 및 적자결합기 관점에서의 최대 결합효율이 균일한 구조에서의 80%에 비해 15%정도 개선된 95%가 됨을 관찰하였다.

A Study on the Coupling of a Flanged Parallel-Plate Waveguide to a Nearby Conducting Strip from the Viewpoint of Near-Field Scanning Microscopy

이종익,고지환,조영기,Lee, Jong-Ig,Ko, Ji-Hwan,Cho, Young-Ki The Korea Institute of Information and Commucation 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.11

본 논문에서는 플랜지된 평행평판도파관으로 급전된 슬릿과 이에 평행하고 근접하는 도체 스트립과의 전자기적인 결합문제를 단순화된 근접주사현미 경의 관점에서 연구하였다. 슬릿의 등가어드미턴스, 슬릿근처 도파관 내부 및 외부의 무효전력, TEM파 전압반사계수의 크기 및 위상 등의 변화결과로부터 플랜지된 평행평판도파관의 특성을 조사하였다. 제안된 구조의 근접주사현미경으로서의 성능을 다양한 구조적인 파라미터들(도파관 높이, 슬릿의 폭, 스트립의 폭, 슬릿과 스트립 간격, 슬릿 폭과 도파관 높이의 비)이 TEM파 전압반사계수의 크기와 위상에 미치는 영향을 관찰하여 점검하였다. 슬릿으로부터 스트립의 변위에 따른 전압반사계수의 변화결과로부터 도파관의 높이가 작을 때 보다 높은 주사해상도를 얻을 수 있음과 반사계수의 크기 변화에 비해 위상변화가 훨씬 민감함을 확인하였다. In this paper, the problem of electromagnetic coupling between a slit fed by a flanged parallel-plate waveguide (FPPW) and a nearby conducting strip parallel to the slit is studied as a simplified problem for a near-field scanning microscopy (NSM). The characteristics of the FPPW are investigated from the results for the variations of the equivalent slit admittance, the reactive powers near the slit inside and outside the FPPW, the magnitude and phase of the voltage reflection coefficient of the TEM wave. The performance of the proposed apparatus as an NSM is tested by examining the effects of various geometrical parameters such as guide height, slit width, strip width, distance between slit and strip, and the ratio of slit width to guide height on the magnitude and phase of the voltage reflection coefficient of the TEM wave. From the results for the voltage reflection coefficient against the strip offset from the slit, it is found that a slit in the FPPW with smaller guide height gives higher scanning resolution and the phase variation is more sensitive than the magnitude variation.

T-shaped Microstrip Monopole Antenna with a Pair of Slits for Dual-Band Operation

이종익,여준호,Lee, Jong-Ig,Yeo, Jun-Ho The Korean Institute of Communications and Informa 2011 韓國通信學會論文誌 Vol.36 No.12C

본 논문에서는 2.4/5.2/5.8-GHz 무선 랜 대역에서 동작하는 슬릿쌍을 이용한 이중대역 T-형 마이크로스트립 모노폴 안테나를 제안하였다. 이중 대역 동작 특성을 얻고 안테나 크기를 줄이기 위해 마이크로스트립으로 급전된 T-형 모노폴 안테나에 T-형 슬릿쌍을 추가하였다. 실험 결과를 통해 제안된 안테나가 주어진 모든 무선 랜 대역에서 동작함이 증명되었다. VSWR이 2 이하인 측정된 임피던스 대역폭은 낮은 주파수 대역에서 5.7% (2.37-2.51GHz)이고 높은 주파수 대역에서 28.8% (4.76-6.35GHz)이다. 2.4GHz 대역에서 측정된 최대 이득은 1.33 dBi ~ 1.66 dBi, 5.25GHz 대역에서 3.50 dBi ~ 3.95 dBi, 5.8GHz 대역에서 2.06 dBi ~ 2.34 dBi이다. In this paper, a dual-band T-shaped microstrip monopole antenna with a pair of slits for 2.4/5.2/5.8-GHz wireless local area networks (WLANs) is proposed. A pair of T-shaped slits is loaded on a T-shaped monopole antenna fed by microstrip line in order to obtain dual-band operation as well as to reduce the antenna size. It is demonstrated from experimental results that the proposed antenna can cover all the required bands for WLAN. The measured impedance bandwidth for VSWR<2 is about 5.7% (2.37-2.51GHz) in the lower frequency band and about 28.8% (4.76-6.35GHz) in the higher frequency band. The measured peak gains are about 1.33 dBi to 1.66 dBi in the 2.4GHz band, 3.50 dBi to 3.95 dBi in the 5.25GHz band, and 2.06 dBi to 2.34 dBi in the 5.8GHz band.

5.8 GHz RFID용 소형 슬롯 안테나

이종익,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.12

본 논문에서는 5.8 GHz RFID 대역(5.725-5.875 GHz)용 소형 슬롯 안테나 설계방법에 대해 연구하였다. 제안된 슬롯 안테나는 일자형 슬롯의 양쪽 끝 부분을 "I"형으로 접어서 소형화하고 슬롯 내부에 직사각형 급전패치를 둔 구조이다. 슬롯의 길이, 급전패치의 위치, 급전패치의 폭과 길이 등이 안테나의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 본 논문의 연구 결과들의 타당성을 검증하기 위해 5.8 GHz 대역용으로 최적화된 파라미터값들로 프로토타입 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험하였다. 실험결과 제작된 안테나의 VSWR < 3인 주파수 대역은 5.72-6.13 GHz (대역폭 410 MHz)으로서 시뮬레이션 결과인 5.64-5.97 GHz (대역폭 330 MHz)와 비교적 잘 일치하였다. 복사패턴은 슬롯 면에 수직한 양 방향으로 최대복사가 관찰되고 교차편파 레벨이 -20 dB 이하이며, 대역 내 이득은 0 dBi 이상인 양호한 복사특성을 갖는다. In this paper, a design method for a compact slot antenna for 5.8 GHz RFID band (5.725-5.875 GHz) is studied. The proposed slot antenna is size-reduced by bending both ends of the straight slot in "I"-shape, and a rectangular feed patch is located inside the slot. The effects of slot length, location of feed patch, and width and length of feed patch on the antenna performance are examined. A prototype antenna with optimized parameters for 5.8 GHz band is fabricated on an FR4 substrate and tested experimentally to verify the results of this study. The experimental results show that the frequency band for a VSWR < 3 ranges 5.72-6.13 GHz (bandwidth 410 MHz), and it corresponds fairly well with the simulated band 5.64-5.97 GHz (bandwidth 330 MHz). The fabricated antenna shows good radiation performance such as maximum power density in both directions normal to the slot plane, low cross-polarization level of < -20 dB, and realized gain > 0 dBi within the frequency band.

변형된 밸런을 갖는 DTV 수신용 3소자 준-야기 안테나

이종익,여준호,Lee, Jong-Ig,Yeo, Junho 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.4

본 논문에서는 지상파 디지털 TV방송 수신용 광대역 준-야기 안테나(quasi-Yagi antenna; QYA)의 설계방법에 대해 연구하였다. 제안된 안테나는 FR4 기판의 한 면에 인쇄된 다이폴 투사기(driver)와 이에 근접하는 직사각형 패치모양의 도파기(director), 접지면 반사기(reflector)로 구성된다. 마이크로스트립(microstrip; MS) 선로와 코플래너스트립(coplanar strip; CPS) 선로 간의 밸런(balun)은 CPS 선로 중앙을 따라 삽입된 직사각형 MS 패치이고 종단의 한쪽은 CPS 선로에 단락 핀으로 연결되어 있다. DTV용 주파수 대역(470-806 MHz) 동작에 적합하도록 안테나를 설계하고 여러 가지 특성을 관찰하였다. 설계된 안테나는 전압정재파비가 2 이하인 주파수 대역 430-842 MHz, DTV 대역 내 배열 축 방향으로의 이득 > 3.7 dBi, 전후방비 > 7.4 dB 인 양호한 특성을 보인다. In this paper, we studied a design method for a broadband quasi-Yagi antenna (QYA) for terrestrial digital television (DTV) reception. The proposed antenna is composed of a dipole driver, a rectangular patch type director close to the dipole, and a ground reflector printed on an FR4 substrate. A balun between a microstrip line and a coplanar strip (CPS) line is a rectangular patch inserted along the center of the CPS. The end of the balun is connected to the CPS line through a shorting pin. An antenna, as an design example for the proposed antenna, is designed for the operation in the frequency band of 470-806 MHz for terrestrial DTV, and the characteristics of the designed antenna are examined. The antenna has a good performance such as a frequency band of 430-842 MHz for a voltage standing wave ratio < 2, a gain > 3.7 dBi, and a front-to-back ratio > 7.4 dB.

실내 디지털 TV 수신용 광대역 평면 다이폴 안테나 설계

이종익,여준호,박진택,Lee, Jong-Ig,Yeo, Junho,Park, Jin-Taek 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.3

본 논문에서는 지상파 디지털 TV 수신용 광대역 평면 다이폴 안테나 설계 방법에 대해 연구하였다. 코플래너 스트립으로 급전되는 평면 다이폴을 반 보우-타이형으로 소형화하였다. 급전 마이크로스트립 선로와 코플래너 스트립 선로 간의 밸런은 코플래너 스트립 중앙으로 삽입된 직사각형 패치로 구현하였다. 제안된 안테나는 이중 공진 구조로서 다이폴에 의한 공진과 밸런이 부착된 코플래너 스트립 선로에 의한 공진으로 구성된다. 제안된 안테나의 파라미터들이 안테나의 특성에 미치는 영향을 분석하고 지상파 디지털방송 주파수 대역인 470-806 MHz 대역에서 동작하도록 설계하였다. 설계된 안테나를 $95mm{\times}178mm$ 크기의 FR4 기판 상에 제작 후 실험을 통하여 연구결과의 타당성을 검증하였다. In this paper, a design method for a broadband planar dipole antenna for terrestrial digital television (DTV) reception is studied. The dipole is modified to half bow-tie type for size reduction. The balun between feeding microstrip line and coplanar strip (CPS) line is implemented with a rectangular patch inserted along the center of the CPS line. The proposed antenna is the structure of dual resonances, one is due to the dipole and the other is due to the CPS line attached by the balun. The effects of various geometrical parameters on the antenna performance are examined, and the antenna is designed for terrestrial DTV band (470-806 MHz). The prototype antenna is fabricated on an FR4 substrate with a size of $95mm{\times}178mm$, and tested experimentally to verify the results of this study.

디지털 TV 수신용 소형 광대역 모노폴 안테나

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

In this paper, a design method for a compact broadband planar monopole antenna fed by a coplanar waveguide (CPW) is studied. The proposed broadband monopole is optimized for terrestrial digital television (DTV) reception. In order to achieve broadband characteristics, the monopole and ground conductor are gradually tapered. By loading slit pairs on both monopole and ground plane, the proposed antenna is miniaturized. The monopole is fed by a CPW with 75-ohm characteristic impedance on an FR4 substrate and its size is $100mm{\times}200mm$. The optimized monopole antenna for DTV band (470-806 MHz) is fabricated on an FR4 substrate and tested experimentally to verify the results of this study. 본 논문에서는 코플래너 도파관으로 급전되는 소형 광대역 평면 모노폴 안테나의 설계방법에 대해 연구하였다. 제안된 구조의 광대역 모노폴을 지상파 디지털방송 수신용으로 최적화 설계하였다. 모노폴과 접지면을 광대역 특성을 갖도록 완만한 테이퍼 구조로 하였다. 모노폴과 접지면에 슬릿을 장하하여 안테나를 소형화하였다. 광대역 모노폴은 특성 임피던스 75옴의 코플래너 도파관으로 급전되고 $100mm{\times}200mm$ 크기의 FR4 기판에 설계하였다. 디지털 방송 주파수 대역인 470-806 MHz 대역에서 동작하도록 설계된 안테나를 FR4 기판 상에 제작 후 실험을 통하여 연구결과의 타당성을 검증하였다.

평행평판도파관의 좁은 슬릿을 통한 결합에 있어서 등가어드미턴스 및 복소전력

이종익,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.10

본 연구에서는 윗면에 횡방향 슬릿을 갖는 단락종단된 평행평판도파관에 TEM파가 입사되는 경우를 고려하였다. 슬릿의 폭이 좁은 경우에 대한 슬릿의 등가어드미턴스를 구하고 슬릿영역근처에서 복소전력의 변화를 관찰하였다. 특히, 슬릿근처에 존재하는 근접 도체산란체와의 결합에 의해 도파관 외부로의 결합전력이 최대가 되는 경우에 있어서 슬릿 양단의 전압과 도파관 내외부 복소전력에 관한 조건을 점검하였다. In this study, it has been considered that the TEM wave is incident on the transverse slit in the upper plate of a short-ended parallel-plate waveguide (PPW). An equivalent slit admittance and complex power for the case of narrow slit are obtained. The conditions for the slit voltage and the complex power in case of the maximum coupling through the slit with a nearby scatterer exterior the PPW are checked.

휴대형 RFID 리더용 소형 준-야기 안테나 설계

이종익,여준호,백운석,Lee, Jong-Ig,Yeo, Junho,Baek, Woon-Seok 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.1

본 논문에서는 UHF 대역 휴대형 RFID 리더용 소형 준-야기 안테나 설계 방법에 대해 연구하였다. 안테나는 유전체 기판에 인쇄된 다이폴 투사기와 반사기로 이루어지며 마이크로스트립 선로로 급전된다. 안테나를 소형화하기 위해 다이폴과 반사기를 구부리고, 급전 마이크로스트립 선로와 코플래너스트립 선로 간 발룬은 코플래너스트립 선로에 내장형으로 구성하였다. 제안된 안테나 구조의 파라미터들이 안테나 특성에 미치는 영향을 분석하고 UHF RFID 용 주파수 대역(902-928 MHz)에 적합하도록 파라미터 값들을 조정하였다. 제작된 안테나의 크기는 $70mm{\times}75mm$이고, 특성을 실험한 결과 VSWR < 2인 대역은 892-942 MHz, UHF RFID 대역 내 이득 > 3.5 dBi, 전후방비 > 6.6 dB 이었다. In this paper, we considered a design method of a compact quasi-Yagi antenna for portable UHF RFID readers. The antenna consists of a dipole driver and a reflector printed on a dielectric substrate, and it is fed by a microstrip line. In order to reduce the antenna size, the dipole and reflector are bent and the balun between the feeding microstrip line and coplanar strip (CPS) line is integrated within the CPS line. The effects of the geometrical parameters of the proposed antenna on the antenna performance are examined, and the parameters are adjusted to be suitable for the operation in UHF RFID band (902-928 MHz). The size of the fabricated antenna is $70mm{\times}75mm$, and the experiment results reveal a frequency band of 892-942 MHz for a voltage standing wave ratio < 2, a gain > 3.5 dBi, and a front-to-back ratio > 6.6 dB over the frequency band for UHF RFID.