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수직한 방사패턴을 형성하는 이중대역 비대칭 배열 메타물질 안테나
표성민(Pyo, Seong-Min),한상민(Han, Sang-Min),이동효(Lee, Dong-Hyo),김영식(Kim, Young-Shik) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회논문지 Vol.10 No.9
본 논문에서는 메타물질 특성을 가지는 단위 구조의 비대칭 배열을 이용하여 서로 수직한 방사패턴을 형성 하는 이중대역 메타물질 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 메타물질 단위 구조를 비대칭 주기배열로 인하여 2개 의 수직한 공진 모드를 발생시킨다. 2개의 수직한 공진 모드는 안테나의 선형 편파 특성을 변화시키지 않고, 오직 방 사패턴만 수직하게 형성하는 특징을 가지고 있다. 본 논문에서는 안테나 표면에서는 전계분포의 분석을 통하여 수직 한 공진 모드를 분석하였으며, 측정 실험을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 제안된 안테나는 각각의 공진주파수에 서 y축과 x축 방향으로 서로 수직한 방사패턴을 가지고 있으며, 각각 3.34 dBi 와 3.86 dBi 의 안테나 이득을 나타내 었다. 또한 안테나의 크기 감소와 방사효율 증가를 위하여 동일한 안테나의 접지면에 슬롯을 적용하여, 크기 감소와 12 % 와 27 % 의 방사효율 증가 효과를 실험적으로 검증하였다. A new metamaterial antenna with dual resonant modes is presented using an asymmetrical periodic arrangement for orthogonal radiation patterns. The proposed antenna produces two orthogonal modes by the asymmetrical periodic unit-cell arrangement. The orthogonal resonant mode provides perpendicular radiation patterns without changing the antenna polarization at each resonant mode. The fabricated antenna shows good agreements with the theoretical analysis of the electric-field. The experimental results shows the orthogonal radiation patterns along x- and y-axises, and gains are 3.34 and 3.86 dBi at each radiating resonant mode, respectively. Additionally, slotted ground structures are embedded on the back side of the antenna in order to reduce the size and enhance the radiation efficiency of 12 % and 27 %, respectively.
휴대용 UHF대역 RFID 시스템을 위한 선형 테이퍼드 슬롯 정류 안테나
표성민(Seongmin Pyo) 한국전기전자학회 2020 전기전자학회논문지 Vol.24 No.1
본 논문에서는 휴대용 UHF대역 RFID 시스템을 위한 선형 테이퍼드 슬롯 정류 안테나를 제안하였다. 제안한 정류 안테나는 별도의 유전체 기판을 사용하지 않기 때문에, 얇은 금속 두께로 평판형 안테나를 구현하였다. 정류 안테나는 입력 RF전력을 출력 DC전압으로 전환하는 정류회로는 2개의 쇼트기 다이오드를 이용한 배전압회로를 이용하였으며, 선형 테이퍼드 슬롯 안테나에 집적하여 정류 안테나를 설계하였다. 배전압 정류회로와 선형 테이퍼드 슬롯 안테나의 임피던스 공액정합을 위하여, 테이퍼드 슬롯의 각도와 안테나 급전선의 길이의 조절을 통해 source-pull 방법을 이용하였다. 제안한 안테나 시제품은 자유공간 무선환경실험 환경에서 RF-DC전환 실험과 원거리장 안테나 방사패턴 측정실험을 통해 회로 및 방사 특성을 검증하였다. 최종 제안한 안테나는 중심주파수 915 MHz 기준으로 0.23-파장(75 mm)와 0.18-파장(60 mm) 크기로 소형화하였다. In this paper, we propose a linear tapered slot rectifying antenna for a portable UHF-band RFID system. Since the proposed rectifying antenna does not use a dielectric substrate, the planar antenna is implemented with a thin metal thickness. The rectifier circuit converts input RF power into output DC voltage using a voltage doubler circuit based on two anti-parallel schottky diodes. The rectifying antenna is integrated by the voltage doubler circuit into a linear tapered slot antenna. For conjugate impedance matching of the rectifying circuit and the linear tapered slot antenna, the source-pull method was utilized by adjusting the angle of the tapered slot and the length of the antenna feed line. The proposed antenna prototype has been verified with the electrical and radiation characteristics through RF-DC conversion and far-field radiation test in open space measurement environment. Finally, the proposed antenna is realized to 0.23-wavelength (75 mm) and 0.18-wavelength (60 mm) at 915 MHz center frequency.
W-Band Reflectarray Antenna using Metal Grid Mesh Unit-Cells
Seongmin Pyo(표성민),Kichul Kim(김기철) 대한전기학회 2021 전기학회논문지 P Vol.70 No.2
In this paper, a novel horn-fed reflectarray antenna using a 2-state metal grid mesh unit-cells operating at W-band is proposed. The radiating elements are printed above a 1.57 mm-thick substrate with a dielectric constant of 2.2 and the reflectarray is fed by a 15 dBi pyramidal horn antenna placed 53 mm away from the aperture center. The proposed antenna operates at 80 GHz while using two metal mesh grid of sizes 0.9 mm and 1.1 mm for the phase compensation on the aperture surface. These two metal mesh grid patches form a total of 193 radiating unit cells on a 30 mm square aperture surface and are spaced 0.5 wavelength apart. The proposed reflectarray antenna achieves a gain of 22.23 dBi at the operating frequency while maintaining 4.9° of half-power beamwidth in both the E- and H-planes over a wide bandwidth from 70 GHz to 90 GHz.
슬릿 구조와 다층 구조를 이용한 소형 원형 편파 마이크로스트립 안테나
조상혁(Sang-Hyeok Cho),표성민(Seongmin Pyo),김정민(Jung-Min Kim),이인영(In-Young Lee),김영식(Young-Sik Kim) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.3
본 논문에서는 슬릿 구조와 다층 구조를 이용하여 소형 평판 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 다층 FR4기판을 이용하여 설계 및 제작하였으며 넓은 임피던스 대역폭을 갖는 소형 안테나로써, 가볍고, 저렴한 장점을 가지고 있으며 GPS 대역 중심 주파수 1,575.42 ㎒에서 원형 편파 특성을 갖는다. 또한, 기판의 최상층의 슬릿의 길이와 폭을 조절하여, 대역폭을 거의 유지한 상태로, 공진 주파수를 낮추어 보다 소형화 하였다. 안테나 크기는 20×20×4.0 ㎣이고 측정된 안테나 이득은 0.5 ㏈i, 대역폭은 VSWR 2:1에서 4.4 %(1,542~1,612 ㎒), 3 ㏈ 축비(axial-ratio) 대역폭은 약 15 ㎒(1 %)이다. In this paper, a planar microstrip patch antenna is proposed using the slit on the top layer of a multi-layered structure for GPS application. The proposed antenna has a circular polarization at 1,575.42 ㎒. This proposed antenna is fabricated on multi-layered FR4 substrate. The slits embedded on the top plane may yield to lower a resonance frequency and sustain a broad bandwidth. The proposed antenna size is 20×20×4.0 ㎣. The measured gain of 0.5 ㏈i, 10 ㏈ bandwidth(VSWR 2:1) of 70 ㎒(4.4 %), and 3 ㏈ axial-ratio bandwidth of 15 ㎒(1 %) have been obtained, respectively.
접지면 슬롯의 섭동을 이용한 편파변환 마이크로스트립 안테나
이민재(Min-Jae Lee),표성민(Seongmin Pyo),김영식(Young-Sik Kim) 한국정보기술학회 2011 한국정보기술학회논문지 Vol.9 No.1
In this paper, a new microstrip antenna using perturbations in square slotted ground is proposed for a switchable polarizations sense. The proposed antenna can radiate a circular polarization(CP) wave due to the orthogonal E-field distribution on the square perturbation slot. To realize the switchable condition, the proposed antenna is equipped with four PIN diodes for two different bias conditions of ON/OFF states. As a result, the designed antenna can generate the right-handed(RH) CP, the left-handed(LH) CP, and the linear polarization(LP) which depend on the bias conditions. At the operating frequency of 2.475㎓ with the RHCP, the axial ratio(AR) was about 1.8㏈ and the 3-㏈ AR bandwidth was 34㎒ which is about 1.4% fractional bandwidth. For the LHCP at the operating frequency of 2.47㎓, the AR was about 1.2㏈ and the 3-㏈ AR bandwidth was 36 ㎒ which is the fractional bandwidth of about 1.5%. For the LP, the voltage- standing wave ratio(VSWR) bandwidth and the gain were up to 77㎒ and 2㏈i at 2.44㎓, respectively. The radiation patterns are also presented with low cross polarization levels.