GPS/WiMAX/WLAN 시스템에 적용 가능한 다중밴드 모노폴 안테나의 설계와 제작

윤중한(Joong-Han Yoon),이덕환(Deok-Hwan Lee) 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.10

본 논문에서는 GPS/WiMAX/WLAN 시스템에 적용 가능한 다중밴드 대역을 갖는 모노폴 안테나를 설계, 제작 및 측정 하였다. 제안된 안테나는 마이크로스트립 급전을 바탕으로 두 개의 사각 링과 한 쌍의 L 선로로 구성되어 삼중 대역의 특성을 갖도록 설계하였다. 최적화된 수치를 얻기 위해 상용 툴인 HFSS을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 제안된 안테나는 27.0 × 54.0 × 1.0 mm3의 크기로 유전율 4.4인 RF 4 기판 위에 제작되었다. 제작결과, 제안된 안테나는 -10dB 임피던스 대역폭을 기준으로 300 MHz(1.325∼1.625 GHz), 400 MHz (2.275∼2.675GHz), 그리고 600 MHz (3.15∼3.75 GHz)의 대역폭을 얻었다. 또한 제안된 안테나는 요구되는 3개 대역에서 측정된 이득과 방사패턴의 특성을 얻었다. In this paper, a microstrip-fed multiband monopole antenna for GPS(Global positioning system)/WiMAX(:Worldwide interoperability for microwave access) /WLAN(Wireless Local Area Networks) for applications was designed, fabricated and measured. The proposed antenna is based on a microstrip-fed structure, and composed of two rectangular double rings and L strips pair and then designed in order to get triple band characteristics. To obtain the optimized parameters, we used the simulator, Ansoft’s High Frequency Structure Simulator(HFSS). The proposed antenna is made of 27.0 × 54.0 × 1.0 mm3 and is fabricated on the permittivity 4.4 FR-4 substrate. The experiment results shown that the proposed antenna obtained the -10 dB impedance bandwidth 300 MHz (1.325∼1.625 GHz), 400 MHz (2.275∼2.675 GHz), and 600 MHz (3.15∼3.75 GHz) covering the GPS/WiMAX/WLAN bands. Also, the proposed antenna measured gain and radiation patterns characteristics for required operating bands.

Design of a Modified Meander-Type Microstrip Patch Antenna for the 5.8㎓ Band

윤중한(Joong-Han Yoon),이상목(Sang-Mok Lee) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.8D

본 논문은 5.8㎓ 대역에서 동작하는 수정된 미앤더형 마이크로스트립 안테나의 특성을 구현하였으며, 형식 모델은 미앤더형의 선폭과 보우 타이 형으로 설계하였다. 측정된 최대 대역폭은 약 0.505㎓(5.540-6.045㎓), 8.72%(VSWR 1:1.5)이다. 이득은 5.8㎓에서 약 7.71 dBi를 얻었으며, 통과대역에서의 원거리 필드 패턴은 매우 안정적 특성을 얻었다. This paper presents the characteristics of a modified meander-type patch antenna for the 5.8 ㎓ band, which is based on a meander line width and bow tie shaped model. The maximum measured bandwidth is approximately 0.505 ㎓ (5.54-6.045 ㎓) or about 8.72% (VSWR 1:1.5). The obtained measured gain is 7.71 dBi at 5.8 ㎓, and experimental far-field patterns are stable across the pass band.

3.5 GHz 대역에서 동작하는 DLP 배열 안테나의 설계 및 제작

윤중한(Joong-Han Yoon) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.6

본 논문에서는 3.5 GHz 대역에 적용 가능한 DLP(Dual Linear Polarization) 배열 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 1⨯4 배열 안테나로 구성되어 있으며 두 개의 입력포트를 갖도록 설계하였다. 또한 임피던스매칭을 위해 십자가 구조가 패치 아래 부분과 연결하였다. 각 안테나는 18.85 mm(W1)⨯18.85 mm(L1)의 크기를 갖으며 1⨯4 배열 안테나 전체 구조는 236.0 mm(W)⨯60.2 mm(L)의 크기를 갖으며 두께(h) 1.6 mm, 그리고 비유전율이 4.3인 FR-4 기판 위에 설계하였다. 제작 및 측정결과로부터, -10 dB 반사손실을 기준으로 입력포트 1에서 70 MHz (3.54~3.61 GHz), 입력포트 2에서 75 MHz (3.55~3.625 GHz)의 대역폭을 얻었으며 전달계수 S21은-20dB 이하의 값을 얻었다. 또한 두 입력단자 사이의 교차편파의 값을 얻었다. In this paper, we propose DLP(Dual Linear Polarization) array antenna for 3.5 GHz band. The proposed antenna has 1⨯4 array antenna and design two port network. A cross shape is inserted at the bottom of the patch for impedance matching. The size of each patch antenna is 18.85 mm(W1)⨯18.85 mm(L1), array antenna is designed on the FR-4 substrate, which is 236.0 mm(W)⨯60.2 mm(L), thickness (h) 1.6 mm, and the dielectric constant is 4.3. From the fabrication and measurement results, bandwidths of 70 MHz (3.54 to 3.61 GHz) for input port 1, 75 MHz (3.55 to 3.625 GHz) for input port 2 are obtained on the basis of-10 dB return loss and transmission coefficient S21 is under the -20 dB. Also, cross polarization between two port obtained.

변형된 모노폴 구조를 갖는 VHF 안테나 설계 및 제작

윤중한(Joong Han Yoon),임대수(Im Dae Soo),이덕환(Duk Hwan Lee),박창수(Chang Su Park) 한국통신학회 2014 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.6

이방성 매질의 기판과 덮개층을 갖는 마이크로스트립 패치 안테나의 방사패턴

윤중한(Yoon, Joong-Han),이화춘(Lee, Hwa-Choon),곽경섭(Kwak, Kyung-Sup) 한국전기전자학회 2003 전기전자학회논문지 Vol.7 No.1

본 논문에서는 이방성 매질의 덮개층과 기판을 갖는 사각 마이크로스트립 패치 안테나의 방사패턴을 full-wave approach와 모멘트 계산법을 이용하여 연구하였다. 이방성 매질내의 구성관계식을 통하여 제안된 구조에서의 파수영역 다이애딕 그린 함수를 유도하였으며 이 결과로부터 전계 적분 방정식을 수식화하였다. 갤러킨 모멘트법을 사용하여 전계 적분 방정식을 이산화 하여 전류밀도의 계수를 구한 후에 구좌표계의 원거리 전계는 고정 위상법(stationary phase method)을 이용하여 얻을 수 있다. 전사모의 실험 결과의 타당성을 검증하기 위해서 기존의 결과와 비교하여 일치된 결과를 얻었으며 이방성 덮개층의 두께 변화 그리고 기판과 덮개층의 이방성 비에 따른 방사패턴이 제시되고 분석되었다. In this paper, radiation pattern of rectangular microstrip patch antenna with anisotropy substrates and superstrate is studied by using a rigorous full-wave approach and a moment method calculation. Dyadic Green's function is derived for selected anisotropy material by constitutive relation. From these results, integral equations of electric fields are formulated. The electric field integral equations are discretized into the matrix form by applying Galerkin's moment method and then the current coefficients are obtained.. After solving the current coefficients, the far-zone electric field in spherical coordinates can be obtained by using the stationary phase method. To verify the validity of numerical result, we compare our result with existing one and get a good agreement between them. From the numerical results, the radiation patterns for variation of uniaxial superstrate thickness, anisotropy ratio of substrate and superstrate layer are presented and analyzed.

WLAN/WiMAX 삼중대역에서 동작하는 모노폴 안테나의 설계

윤중한(Joong-Han Yoon),장연길(Kil-Yeon Jang),이영철(Young-Chul Rhee) 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.3

본 논문은 WLAN/WiMAX 시스템에 적용 가능한 이중대역 평면형 모노폴 안테나를 설계, 제작 및 측정하였다. 제안된 안테나는 2개의 훅크 모양의 선로, 비대칭 접지면 그리고 접지면에 사각 슬릿을 갖도록 설계하였다. 측정과 시뮬레이션 결과사이의 데이터가 잘 일치하고 있는 데이터를 얻었으며 -10dB 임피던스 대역폭을 기준으로 WLAN과 WiMAX 대역을 동시에 만족하고 있음을 확인하였다. 또한 2D 그리고 3D 방사패턴과 이득에 측정결과가 제시되고 논의되었다. In this study, a novel dual‐band planar monopole antenna for wireless local area network (WLAN)/ Worldwide Interoperability of Microwave Access (WiMAX) application was designed, fabricated, and measured. The proposed antenna consists of two hookshaped strips, an asymmetric ground plane, and a rectangular slit in the ground plane. Acceptable agreements between the measured and simulated results are achieved. Numerical and experimental results demonstrate that the proposed antenna satisfies the 10 dB impedance bandwidth requirement while covering the WLAN and WiMAX bands simultaneously. This paper also presents and discusses the 2D radiation patterns and 3D gains according to the results of the experiment that was conducted.

4.7 GHz 대역에서 동작하는 이중 선형편파 적층 안테나의 설계 및 제작

윤중한(Joong-Han Yoon),유찬세(Chan-Se Yu) 한국전자통신학회 2023 한국전자통신학회 논문지 Vol.18 No.2

본 논문에서는 특화망에 적용 가능한 DLP(Dual Linear Polarization) 적층 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 일반적인 적층구조를 갖고 최대이득을 얻을 수 있도록 공기 갭을 갖도록 설계하였다. 격리도를 개선하기 위해서 두 개의 급전포트를 각 층으로 분리하여 설계하였다. 각각 패치의 크기는 하위층, 17.80 mm✕16.70mm(W1⨯L1) 그리고 상위층 18.56 mm✕18.73 mm(W2⨯L2)이며 적층 안테나의 전체 크기는 40.0 mm(W)⨯40.0mm(L)이며, 모두 두께(h) 1.6 mm, 그리고 비유전율이 4.4인 FR-4 기판을 사용하였다. 제작 및 측정결과로부터, -10 dB 반사손실을 기준으로 입력포트 1에서 100.0 MHz (4.74~4.84 GHz), 입력포트 2에서 150.0 MHz (4.67~4.82 GHz)의 대역폭을 얻었으며 전달계수 S21은-20 dB 이하의 값을 얻었다. 또한 각 급전포트에서의 편파분리도를 얻었다. In this paper, we propose DLP(Dual Linear Polarization) stack antenna for private network. The proposed antenna has general stack structure and design airgap between two substrate to obtain the maximum gain. Also, to improve cross polarization isolation, two feeding port is designed to separate for each substrate. The size of each patch antenna is 17.80 mm(W1)⨯16.70 mm(L1) for lower patch and 18.56 mm(W2)⨯18.73 mm(L2) for upper patch, which is designed on the FR-4 substrate which thickness (h) is 1.6 mm, and the dielectric constant is 4.3, and which is 40.0 mm(W)⨯40.0 mm(L) for total size of substrate. From the fabrication and measurement results, bandwidths of 100 MHz (4.74 to 4.84 GHz) for feeding port 1, and 150 MHz (4.67 to 4.82 GHz) for feeding port 2 are obtained on the basis of -10 dB return loss and transmission coefficient S21 is got under the -20 dB. Also, cross polarization isolation between each feeding port obtained

WLAN 적용을 위한 두 개의 분기 선로를 갖는 CPW 급전 모노폴 안테나의 설계와 제작

윤중한(Joong-Han Yoon),최영규(Young-Kyu Choi) 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.4

본 논문에서는 WLAN 시스템에 적용 가능한 이중 대역을 갖는 안테나를 설계, 제작 및 측정 하였다. 제안된 안테나는 CPW 급전 구조를 바탕으로 두 개의 선로로 구성되어 있으며 두 개 분기 선로의 길이 조정을 통해 이중 대역 특성을 갖도록 설계하였다. 최적화된 수치를 얻기 위해 상용 툴인 HFSS을 사용하여 L5, L8, W3, W5, W9 파라미터에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 제안된 안테나를 얻어진 최적화된 수치를 사용하여 FR-4 기판위에 제작하였다. -10dB 임피던스 대역폭을 기준으로 반사손실에 대한 측정결과, 2.4 GHz 대역에서 1,095 MHz (1.57∼2.665 GHz) 그리고 5 GHz 대역에서 1,680 MHz (4.99∼6.67 GHz)의 대역을 얻었으며 WLAN에서 요구하는 대역폭을 만족시켰다. 또한 WLAN 대역에서 이득과 방사패턴의 특성을 얻었다. In this paper, a CPW-fed dual-band monopole antenna with two branch strips for WLAN(Wireless Local Area Networks) applications was designed, fabricated and measured. The proposed antenna is based on a CPW-feeding structure, and composed of two branch strips and then designed and tuned the length of two branch lines to obtained required frequencies bands. To obtain the optimized parameters, we used the simulator, Ansoft’s High Frequency Structure Simulator(HFSS) and carried out simulation about parameters L5, L8, W3, W5, W9. The proposed antenna is fabricated on the FR-4 substrate using the obtained parameters. The numerical and experiment results demonstrated that the proposed antenna obtained the -10 dB impedance bandwidth 1,095 MHz (1.57 ∼2.665 GHz) for 2.4 GHz band and 1,680 MHz (4.99∼6.67 GHz) for 5 GHz band satisfied requirement while simultaneously covering the WLAN bands. And characteristics of gain and radiation patterns are determined for WLAN operating bands.

Design of a Compact Antenna with Meander-Type Stack Structure for Bluetooth Application

Joong-Han Yoon(윤중한),Sang-Mok Lee(이상목),Kyu-Cheol Ahn(안규철) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.10D

본 논문은 적층 구조를 가진 미엔더 형 안테나를 제안하고 실험하였다. 제안된 안테나의 아래층은 저주파수용이고 위층은 고주파수용으로 구성되었으며, 구멍을 뚫어서 연결하였다. 아래층과 위층 패치의 미엔더 폭과 길이가 블루투스 용으로 적용할 수 있도록 구해졌다. 실험 결과로부터 정재파비가1:3인 조건에서 임피던스 대역폭 105㎒ (2.395-2.499㎓)이 구현되었다. 또한 동작 대역폭 내에서의 원하는 방사 패턴과 이득이 구현되었다. This paper was proposed and experimentally studied about compact meander-type antenna with stack geometry. The prototype consists of a lower meander-type patch at the bottom layer, an upper meander-type patch at the top layer, and a via that connects the two layers. It is investigated that the effect of lengths and widths of the meander-line at the top and bottom patch antennas for Bluetooth application. From the results of the experiment, the measured impedance bandwidth, defined by VSWR 1:3, can reach an operating bandwidth of 105MHz (2.395-2.499GHz). Also, the antenna radiation patterns and gains within the operating band were measured and studied.

Compact Meander-Type Antenna with a Two Layer Structure for Bluetooth Operation

윤중한(Joong-Han Yoon),이상목(Sang-Mok Lee) 한국통신학회 2010 韓國通信學會論文誌 Vol.35 No.4