Non-Bianisotropy 특성을 갖는 IDC로 구성된 메타 물질 단위 셀 설계

권결(Kyeol Kwon),하재근(Jaegeun Ha),이영기(Youngki Lee),최재훈(Jaehoon Choi) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.3

본 논문에서는 non-bianisotropy 특성을 갖는 IDC(Interdigital Capacitor)를 이용한 메타 물질(metamaterial) 단위 셀 구조를 제안하였다. IDC 단위 셀에 유도되는 자기 공진으로 인하여 SRR(Spilt Ring Resonator)와 같이 특이한 유효 매질 파라미터 값들이 나타내게 된다. 제안된 단위 셀은 기존의 SRR 단위 셀 구조에 비하여 전기적으로 더 작게 설계할 수 있다. 도파관 측정법을 이용하여 얻은 응답 특성을 통해 추출된 셀의 유효 파라미터 값은 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과와 유사한 특성을 보였다. In this paper, we proposed a novel metamaterial unit cell utilizing an interdigital capacitor(IDC) with non-bianisotropic property. Due to the induced magnetic resonance of an IDC unit cell, exotic effective constitutive parameters can be realized like a split ring resonator(SRR). Furthermore, the proposed unit cell is electrically smaller than a conventional SRR unit cell. The effective parameters retrieved from the transmission responses of waveguide measurement method and simulated results show good agreement.

의료용 무선 중계 시스템용 이중 대역 인체 부착형 안테나 설계

권결(Kyeol Kwon),탁진필(Jinpil Tak),최재훈(Jaehoon Choi) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.3

본 논문에서는 MICS(Medical Implant Communication Service, 402~405 MHz)와 ISM(The Industrial, Scientific and Medical, 2.40~2.485 GHz) 대역에서 동작하는 의료용 무선 중계 시스템을 위한 이중 대역 인체 부착형 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능에 대한 분석을 하였다. 제안된 안테나는 ISM 대역에서 동작하는 윗면의 패치와 MICS 대역에서 동작하는 바닥면의 패치로 구성되어 있다. 안테나가 실제 인체에 착용되어 사용되는 상황을 고려하고, 인체가 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 모의 인체를 이용하여 시뮬레이션과 측정을 수행하였다. 제안된 안테나의 반사 손실은 MICS 대역과 ISM 대역에서의 요구 대역폭을 만족하였고, 측정된 최대 이득은 MICS 대역과 ISM 대역에서 각각 ?12.47 dBi, 1.71 dBi이었다. 제안된 안테나의 방사 패턴은 MICS 대역에서 인체 내부 지향성, ISM 대역에서 인체 외부 지향성을 가지며, 반사 손실 특성은 인체의 영향에 매우 둔감하므로 의료용 무선 중계 시스템용 인체 부착형 안테나로 활용되기에 적절할 것으로 사료된다. In this paper, a dual-band on-body antenna operating at MICS and ISM band for a wireless medical repeater system is proposed and the antenna performance including the human body effect is investigated. The designed dual-band antenna is comprised of a top patch for ISM band and bottom patch for MICS band. Simulation and measurement was carried out in order to analyze the effects of human body on antenna performance considering real use. The proposed antenna has required impedance bandwidth enough to cover both MICS and ISM bands. The measured peak gains were ?12.47 dBi and 1.71 dBi at the each center frequency of MICS and ISM bands, respectively. Furthermore, the antenna has the maximum radiation directed toward the inside of the human body in the MICS band and directed toward the outside in the ISM band. In addition, the return loss property of the antenna is insensitive to human body effects so that the proposed antenna is well suited for the on-body wireless medical repeater system.

MICS와 ISM 대역을 위한 인체 통신 중계용 안테나 설계

이호주(Hojoo Lee),권결(Kyeol Kwon),이순용(Soonyong Lee),최재훈(Jaehoon Choi) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.3

본 논문에서는 MICS(Medical Implant Communication Service, 402~405 MHz)와 ISM(The Industrial, Scientific and Medical, 2.40~2.48 GHz) 대역에서 동작하는 인체 통신 중계용 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능에 대한 분석을 하였다. 제안된 안테나는 loop 안테나와 영차 공진 안테나로 구성되어 있다. Loop 안테나는 ISM 대역에서 동작하며, MICS 대역에서의 동작은 loop 안테나와 영차 공진기의 용량성 결합에 의해 요구 성능을 만족할 수 있도록 구현하였다. 근거리장에 인체가 존재할 때 인체가 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 인체 팬텀을 이용하여 시뮬레이션과 측정을 하였다. 시뮬레이션 및 측정 결과, 제안된 안테나는 MICS와 ISM 대역에서 대역폭을 만족하였고, 측정된 이득값은 MICS 대역에서 -28.53 dBi, ISM 대역에서 3.85 dBi였다. 또한, 설계된 안테나의 이중 대역 특성은 인체 내·외부 간의 통신 중계 용도로 적절하다고 사료된다. In this paper, a repeater antenna operating at MICS and ISM bands is proposed and the antenna performance including the human body effect is investigated. The proposed antenna is composed of a ZOR(Zeroth Order Resonator) and a loop antenna. A loop antenna is operated at ISM band and a loop antenna capacitively coupled with a ZOR acts as an antenna for MICS band. Simulation was carried out in order to analyze the effects of human body on antenna performance when a human body is located in the near field of an antenna. According to the simulated and measured results, the proposed antenna has -10 dB  bandwidth wide enough to cover both MICS and ISM bands. The measured peak gains are -28.53 dBi and 3.85 dBi at MICS and ISM band, respectively. The dual band and radiation properties of the proposed antenna are well suited for the WBAN repeater system.

인체 부착형 UWB MIMO 안테나 설계

주은만(Eunman Joo),권결(Kyeol Kwon),전재성(Jaesung Jeon),김선우(Sunwoo Kim),최재훈(Jaehoon Choi) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.2

본 논문에서는 인체 부착형 Ultra-Wideband(UWB) Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능과 인체에 미칠 수 있는 영향에 대한 분석을 하였다. 제안된 안테나는 사각 모노폴 형태의 두 안테나와 격리도 특성을 개선하기 위하여 안테나 사이에 위치한 plunger형 isolator로 구성되어 있다. 안테나의 근거리장에 인체가 존재할 때, 인체가 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 시뮬레이션과 측정을 수행하였다. 측정 결과, Specific Absorption Rate(SAR) 값은 공급전력 0.5 mW에서 안테나 1, 2 각각 0.132, 0.08 W/Kg으로 1 g 평균 전자파 흡수율을 1.6 W/kg으로 제한한 FCC 지침을 초과하지 않음을 알 수 있다. In this paper, design of a UWB MIMO antenna for an on-body application is proposed and antenna performance with body effect and the impact on the human body are investigated. The proposed MIMO antenna is composed of UWB antenna above ground plane and an additional plunger shaped isolator located between the two monopole antennas to enhance the isolation characteristic. The simulation and measurement are performed to analyze the effect of the human body on antenna performance when the human body is located in the near field of the antenna. According to the measurement results, the measured SAR values for antennas 1 and 2 are 0.132 W/kg and 0.08 W/kg, respectively when 0.5 mW input power is delivered. These values satisfy the FCC guideline which ragulates that the 1-g average SAR should be lower than 1.6 W/kg.

MICS 대역과 ISM 대역에서 인체 전기적 상수를 갖는 준(準) 고체형 플랫 팬텀 제작

이순용(Soonyong Lee),서원범(Wonbum Seo),권결(Kyeol Kwon),최재훈(Jeahoon Choi) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.1

MICS 및 ISM 대역의 무선기기 설계 시에 인체 팬텀을 이용한 성능검증이 필수적으로 요구되고 있으나, 인체팬텀에 관한 연구 대부분이 휴대폰에 의한 생체 영향에 국한되어 있는 실정이다. 본 논문에서는 FCC에서 제안하고 있는 MICS 대역과 ISM 대역의 인체 팬텀에 대한 전기적 상수를 이용하여 준고체형 팬텀들을 제작하였다. 제작된 준 고체형 팬텀들은 각 대역에서 FCC에서 제시한 전기적 상수(MICS 대역에서 εr=56.7, σ=0.94, ISM대역에서 εr=52.7, σ=1.95)들을 만족하였다. 또한, 제작된 준 고체형 팬텀의 재료들은 쉽게 구매 가능한 재료들로 구성되었으며, 팬텀 재료의 다양성을 위해서 각 대역에서 polyethylene과 TX-151을 이용한 방법과 글리세린을 이용한 두 가지 방법을 제시하였다. 제작된 준 고체형 팬텀은 평탄한 형태이며, 유전율 측정기로 제작후 1일(24 시간)이 경과한 후 팬텀의 전기적 특성을 측정하였다. When wireless devises for MICS(Medical Implant Communication Service) or ISM(Industrial Scientific and Medical) bands are designed, it is necessary to verify the performance by using a human body flat phantom. However, most of studies on the phantom are limited to the biological effects of mobile-phone EMF. In this paper, semi-solid phantoms having the electric properties suggested by FCC at MICS and ISM bands are fabricated. The manufactured phantoms satisfy the electric properties(εr=56.7 and σ=0.94 at MICS band, εr=52.7 and σ=1.95 at ISM band) at each band. All the composing materials for phantoms are commercially available in domestic market. Two methods using both polyethylene powder and TX-151 and glycerin at each band are proposed for diverse purpose. The electrical properties of the fabricated phantoms are measured by a dielectric probe kit and network analyzer after the lapse of one day (24 hours).

인체부착형 Headset MIMO 안테나 설계

김성진(SungJin Kim),김동호(Dongho Kim),권결(Kyeol Kwon),최재훈(Jaehoon Choi) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.12

본 논문에서는 인체부착형 Headset MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능과 인체에 미칠 수 있는 영향에 대한 분석을 하였다. 제안된 MIMO 안테나는 접지면 위에 PIFA(planar inverted-F antenna) 형태의 두 안테나와 격리도 특성 개선을 위하여 안테나 사이에 위치한 isolator로 구성되어 있다. 근거리장에 인체가 존재할 때 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 시뮬레이션을 수행하고, 팬텀을 이용하여 시뮬레이션과 측정을 하였다. 측정 결과, MIMO 안테나의 성능을 평가하는 파라미터 중 하나인 상관 계수(Envelope Correlation Coefficient: ECC)는 ISM 대역에서 0.1 이하의 값을 가지므로 제안된 MIMO 안테나의 diversity 성능이 우수함을 입증하였다. 또한, 측정된 SAR(Specific Absorption Rate) 값은 공급전력 250 ㎽에서 안테나 1, 2 각각 0.575, 0.571 W/㎏이었다. 이는 1 g 평균 전자파 흡수율을 1.6 W/㎏으로 제한한 FCC의 지침을 초과하지 않음을 알 수 있다. 따라서 제안된 인체부착형 Headset MIMO 안테나는 실용이 가능할 것으로 기대된다. In this paper, a headset multiple-input multiple-output(MIMO) antenna for on-body application is proposed and the antenna performance with body effect and the impact on human body are investigated. The proposed MIMO antenna is composed of two planar inverted-F antennas(PIFA) above ground plane and an isolator located between the two antennas enhance the isolation characteristic. Simulation was carried to analyze the effect of human body on antenna performance when a human body is located in the near field of the antenna. According to the measurement result, the diversity performance of the proposed antenna can be considered good since ECC(Envelope Correlation Coefficient), which commonly indicates the performance of a MIMO antenna, remains below 0.1 over the ISM band. The measured SAR values for antennas 1 and 2 are 0.575 W/㎏ and 0.571 W/㎏, respectively when 250 ㎽ input power in engaged. These values satisfy the FCC guideline which states that the 1-g average SAR should be lower than 1.6 W/㎏.