Earticle

본 논문에서는 원형 배열 안테나를 장착한 차량이 이동하면서 메쉬 네트워크 환경을 구성할 때 다중 노드 빔 형성을 위한 안테나 선택 방식과 전력 제어 알고리즘을 제안한다. 제안한 안테나 선택 방법은 안테나의 방사 이득을 고려하여 빔 형성을 위한 안테나를 선택하고, 두 개 이상의 노드가 인접할 경우 배열 이득을 최대화하기 위해 안테나를 중복으로 선택한다. 제안한 전력 제어 알고리즘은 중복 안테나 선택 시 SIR이 최대가 되도록 각 안테나의 전력을 제어한다. 전산 모의 실험을 통하여 제안한 알고리즘을 적용하여 기존의 방식과 비교하여 두 노드가 15°로 인접했을 때 최대 2.5 dB의 SIR 향상을 보인다.

This paper proposes the antenna selection scheme and power control algorithms of multiple nodes beamforming when the vehicles equipped with circular array antennas is moving and construct mobile mesh networks. The proposed antenna selection scheme chooses beamforming antenna elements considering antenna radiation gain and allows duplicated antenna selection for multiple adjacent nodes. The proposed power control algorithms maximize SIR for the duplicated antenna selection. The simulation demonstrates that the proposed antenna selection and power control achieve 2.5dB higher SIR gain than that of conventional methods when two nodes are apart from 15°.

In communication systems, there are various types of microstrip antenna that can be used for many applications. This paper mainly focuses on the simple design of an inset rectangular microstrip patch antenna to operate at a frequency of 2.45 GHz for rectenna design. The study involves using an high frequency structure simulator to design the antenna dimensions and to determine its performance. This antenna is based on a thickness of 1.6 mm flame retardant 4 (FR-4) substrate having a dielectric constant of approximately 4.7, an inset feed, and a ground plane. After simulation, the antenna performance characteristics such as its return loss, voltage standing wave ratio, gain, and radiation pattern were obtained and compared with the fabricated measured antenna.

In this article, a novel design of patch antenna with wide band characteristics is presented. The proposed antenna is having electrical dimensions of $0.14{\lambda}{\times}0.11{\lambda}$ (at lower initial frequency) and footprints of $150mm^2$. Structural parameters optimization shows 3.1-23.5 GHz frequency range for a (reflection coefficient) $S_{11}{\leq}-10dB$ and simulated gain 6.8 dB is obtained. An equivalent circuit model is proposed to get an insight view of antenna. Advanced Systems Design (ADS) simulation results are obtain which confirm the validity of proposed model. Degenerated foster canonical form has been used to explain the reactance and capacitive behavior idea of simulated proposed antenna's input impedance later on an equivalent circuit model and smith chart is also suggested. HFSS and CST have been used to analyze antenna behavior. The proposed antenna can be further used for microwave image detection applications.

This paper reveals the impact of the insertion of electromagnetic band gap (EBG) structures on the performance of circularly polarized (CP) patch-slot antenna with offset slot. Several optimizations are necessary to precise physical parameters in the aim to fix the resonance frequency at 3.2 GHz. The proposed antenna possesses lightweight, simplicity, low cost, and circular polarization ensured by two feeding sources to permit right-hand and left-hand circular polarization process (RHCP and LHCP). The measured results compared with simulation results of the proposed circularly polarized EBG antenna with offset slot show good band operations with –10 dB impedance bandwidths of 9.1% and 36.2% centered at 3.2 GHz, which cover weather radar, surface ship radar, and some communications satellites bands. Our investigation will confirm the simulation and experimental results of the EBG antenna involving new EBG structures.

Satellite communication has reached a turning point in transmitting data quickly and receiving signals clearly in faraway places. This paper presents a metamaterial-based antenna for distant and military applications that overcomes restrictions and performs unmatched. This project explores metamaterials to create a unique antenna. Expect to be astounded by its power to bend electromagnetic waves, miniaturize, and change our relationship with the universe. The feeding mechanism of this antenna is a modified co-planar waveguide. At 5.6 GHz, the proposed antenna unit cell measures 0.076 , making it small thanks to its MTM characteristic. CP radiation is made when two orthogonally polarized modes are stimulated at the same time and two composite right- and left-handed transmission line unit cells are placed orthogonally. Reduced size, increased bandwidth, and improved Learn how this discovery opens new doors for high-resolution photography, broadband internet, and space exploration. One nanostructure that makes up a metamaterial is the Split Ring Resonator (SRR). SRR dimensions must be smaller than the resonance wavelength, making them crucial for near-infrared and optical responses. This effort examined nanoscale SRR characteristics in the infrared and visible ranges. SRRs composed of aluminum (Al) and gold (Au) were produced on silicon and silica substrates using electron beam lithography (EBL). The proposed structure consists of a microstrip-line-supplied SRR, a parasitic patch that is perpendicular to the ground plane, and two via holes connected by two split rings that feed the patch indirectly. Choosing the right material parameter for all such antennas depends on the planned structure. Fabrication and testing of the antenna matched simulations. Dimensions: 23.7 mm × 16.2 mm × 1.6 mm; substrate dielectric constant: 4.4. Experimental data are detailed and compared to analytical calculations. Simulation results show that metamaterials have negative permittivity and permeability in a certain frequency range, which can be predicted by an analytical method. Simulations indicated eight BRS, WiMAX, radar, and mobile phone resonance frequencies. Radiation is dipole-like in the omnidirectional in the H-plane and E-plane. 10 dB return loss and 3 dB axial ratio bandwidths are 38.6.7% and 8.1%, respectively.

본 연구의 목적은 안전모에 장착하는 MOB용 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하는 것이다. 패치 안테나는 $64{\times}64mm$ 크기의 기판 두께 0.2 mm FR-4기판에 제작되었으며, Inmarsat (1.52 ~ 1.65 GHz)과 GPS (1.575 GHz) 주파수 대역을 커버하도록 슬롯링 형태로 설계되었다. 안테나는 HFSS 프로그램을 사용하여 최적화된 파라미터를 도출하고, 이를 바탕으로 시뮬레이션 측정 결과 분석을 통해 설계되었다. 안테나는 식각 및 마이크로스트립 급전 방식으로 SMA 커넥터를 부착하여 제작되었고, 안테나의 설계치와 측정치를 비교 분석하였다. 제안된 안테나는 1.53 ~ 1.65 GHz 밴드를 커버함과 동시에 -10 dB 대역폭 조건도 만족하였다.

The purpose of this study is to design for MOB antenna attached on safety helmet using microstrip patch antenna. The patch antenna is fabricated in 0.2 mm FR-4 substrate with $64{\times}64mm$ size. The proposed antenna is based on a slot-ring design which cover Inmarsat (1.52 ~ 1.65 GHz) and GPS (1.575 GHz) frequency band. To obtain the optimized parameters, HFSS simulator is used, and antenna is designed by optimized parameters. After antenna was etched, SMA connector was attached to the microstrip feeding line and the result between antenna simulation and measurement was analyzed. Proposed antenna is satisfied the -10 dB bandwidth requirement while simultaneously covering the 1.53 ~ 1.65 GHz.

본 논문에서는 5.8 GHz 대역에서 다중 슬롯 쌍을 이용한 필터링 마이크로스트립 패치 안테나를 연구하였다. 제안된 안테나는 인셋-급전 직사각형 마이크로스트립 패치 안테나의 패치 아래쪽 방사 면에 두 쌍의 슬롯을 추가하여 필터링 특성과 대역폭 증가를 구현하였다. 성능 비교를 위해 기존의 인셋-급전 직사각형 마이크로스트립 패치 안테나를 40 mm × 40 mm × 0.762 mm 크기의 IS680-320 기판을 이용하여 설계하였다. 시뮬레이션 결과, 기존의 인셋-급전 직사각형 마이크로스트립 패치 안테나의 전압 정재파비가 2 이하인 주파수 대역은 5.747-5.855 GHz(1.86%)이고, 제안된 다중 슬롯 쌍을 이용한 필터링 마이크로스트립 패치 안테나의 주파수 대역은 5.674-5.927 GHz(4.36%)이다. 실험 결과, 제작된 다중 슬롯 쌍을 이용한 필터링 마이크로스트립 패치 안테나의 측정 주파수 대역은 5.685-5.915 GHz(3.97%)로서, 시뮬레이션 결과와 비교할 때 대역폭이 조금 감소되었으나 5.8 GHz ISM 대역을 만족시킨다.

In this paper, a filtering microstrip patch antenna using multiple slot pairs at 5.8 GHz band was studied. The proposed antenna achieves the filtering characteristic and bandwidth enhancement by incorporating two pairs of slots onto the lower radiating edge of the patch in an inset-fed rectangular microstrip patch antenna. To compare the performance, a conventional inset-fed rectangular microstrip patch antenna was designed using an IS680-320 substrate with dimensions of 40 mm × 40 mm × 0.762 mm. Simulation results show that the frequency band of the conventional inset-fed rectangular microstrip patch antenna with a voltage standing wave ratio less than 2 was 5.747-5.855 GHz(1.86%), whereas that of the proposed filtering microstrip patch antenna using multiple slot pairs was 5.674-5.927 GHz(4.36%). The measured frequency band of the fabricated filtering microstrip patch antenna using multiple slot pairs was 5.685-5.915(3.97%). Although the measured bandwidth is slightly reduced compared to the simulation, it still satisfies the requirements for the 5.8 GHz ISM band.

본 논문에서는 5.8 GHz 대역에서 단일 병렬 스터브를 이용한 마이크로스트립 패치 안테나의 대역폭 향상을 연구하였다. 제안된 안테나는 인셋-급전 직사각형 마이크로스트립 패치 안테나의 급전선로에 단일 병렬 스터브를 추가하여 대역폭을 증가하였다. 성능 비교를 위해 기존의 인셋-급전 직사각형 마이크로스트립 패치 안테나를 40 mm × 40 mm × 0.762 mm 크기의 IS680-320 기판을 이용하여 설계하였다. 시뮬레이션 결과, 기존의 인셋-급전 직사각형 마이크로스트립 패치 안테나의 전압 정재파비가 2 이하인 주파수 대역은 5.747-5.854 GHz(1.84%)이고, 제안된 단일 병렬 스터브를 이용한 광대역 마이크로스트립 패치 안테나의 주파수 대역은 5.668-5.928 GHz(4.48%)이다. 실험 결과, 제작된 단일 병렬 스터브를 이용한 광대역 마이크로스트립 패치 안테나의 측정 주파수 대역은 5.670-5.931 GHz(4.50%)로서, 시뮬레이션 결과와 유사하였다.

In this paper, a bandwidth enhancement of a microstrip patch antenna using a single shunt stub at 5.8 GHz band was investigated. The proposed antenna increased the frequency bandwidth by adding a single shunt stub to the feed line of an inset-fed rectangular microstrip patch antenna. To compare the performance, a conventional inset-fed rectangular microstrip patch antenna was designed using an IS680-320 substrate with dimensions of 40 mm × 40 mm × 0.762 mm. Simulation results show that the frequency band of the conventional inset-fed rectangular microstrip patch antenna with a voltage standing wave ratio less than 2 was 5.747-5.854 GHz(1.84%), whereas that of the proposed broadband microstrip patch antenna using the single shunt stub was 5.668-5.928 GHz(4.48%). The measured frequency band of the fabricated broadband microstrip patch antenna using the single shunt stub was 5.670-5.931(4.50%), which was similar to the simulation result.

본 논문에서는 마이크로스트립 패치 안테나와 폴리비닐알코올(PVA; polyvinyl alcohol)을 이용한 습도 센서에 대하여 연구하였다. PVA는 습도에 따라 유전율이 변하는 고분자 물질이며, 전계 변화에 민감한 마이크로스트립 패치 안테나의 방사면에 직사각형 슬롯을 추가하여 비유전율 변화에 대한 감도를 높였다. 0.76 mm 두께의 RF-35 기판에 제작된 안테나의 직사각형 슬롯이 추가된 방사면 주변을 PVA로 얇게 코팅한 후, 온습도 챔버를 사용하여 25도에서 상대습도를 40%에서 80%까지 10% 간격으로 증가시켜 안테나 입력 반사 계수의 공진 주파수와 크기의 변화를 측정하였다. 실험 결과, 상대습도가 40%에서 80%로 증가할 때 안테나 입력 반사 계수의 공진 주파수는 2.447 GHz에서 2.418 GHz로 감소하였고, 입력 반사 계수의 크기는 -7.112 dB에서 -3.428 dB로 증가하였다.

In this paper, a humidity sensor using a microstrip patch antenna(MPA) and polyvinyl alcohol(PVA) is studied. PVA is a polymer material whose permittivity changes with humidity, and a rectangular slot is added to the radiating edge of the MPA, which is sensitive to changes in electric field, in order to increase the sensitivity to changes in relative permittivity. After thinly coating the area around the radiating edge with the rectangular slot of the MPA fabricated on a 0.76 mm-thick RF-35 substrate with PVA, the changes in the resonant frequency and magnitude of the MPA's input reflection coefficient are measured when relative humidity is adjusted from 40% to 80% in 10% increments at a temperature of 25 degrees using a temperature and humidity chamber. Experiment results show that when the relative humidity increases from 40% to 80%, the resonance frequency of the antenna' input reflection coefficient decreases from 2.447 GHz to 2.418 GHz, whereas the magnitude increases from -7.112 dB to -3.428 dB.

본 논문에서는 마이크로스트립 패치 안테나의 패치면 측면에 배치된 기생 소자와 PIN 다이오드를 이용하여 편파 전환 특성을 가지는 마이크로스트립 패치 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 정사각형 구조의 마이크로스트립 패치면 측면에 일자형 기생 소자 4개를 배치하고, 각 기생 소자에 PIN 다이오드를 연결하여 설계하였다. PIN 다이오드의 바이어스에 따른 개방 및 단락 특성을 활용하여 기생 소자의 슬롯의 전기적 길이를 변화시키며, 이를 통해 우현편파(RHCP)와 좌현편파(LHCP) 간의 편파 전환 특성을 구현하였다. 제안된 안테나는 4.21 GHz에서 공진하며, 우현편파로 동작 시 17.5 dB의 반사 손실과 135 MHz의 대역폭을, 좌현편파로 동작 시 18.4 dB의 반사 손실과 144 MHz의 대역폭을 가진다. 또한, 우현편파와 좌현편파의 축비는 각각 2.53 dB, 2.52 dB이며, 이득은 각각 6.62 dBic, 6.32 dBic이다.

In this paper, we propose a microstrip patch antenna with polarization-switching characteristics using parasitic elements and PIN diodes placed at the sides of the microstrip patch. The proposed antenna is designed by arranging four linear parasitic elements along the sides of a square-shaped microstrip patch, with each parasitic element connected to a PIN diode. By utilizing the open and short circuit characteristics of the PIN diodes based on the applied bias, the electrical length of the parasitic element slots is altered, enabling polarization switching between right-hand circular polarization (RHCP) and left-hand circular polarization (LHCP). The proposed antenna resonates at 4.21 GHz, with a return loss of 17.5 dB and a bandwidth of 135 MHz when operating in RHCP mode, and a return loss of 18.4 dB and a bandwidth of 144 MHz when operating in LHCP mode. Additionally, the axial ratios for RHCP and LHCP are 2.53 dB and 2.52 dB, respectively, and the gains are 6.62 dBic and 6.32 dBic, respectively.

본 논문에서는 유한차분 시간영역법(Finite Difference Time Domain method)을 이용하여 단일 패치를 갖는 마이크로스트립 안테나와 2개의 패치를 갖는 광대역 갭 결합 마이크로스트립 패치안테나를 설계 및 해석하였다. 반사파를 최소로 하기 위해 Mur의 2차 흡수경계조건을 적용하였다. 이 안테나의 구동패치의 길이와 폭, 기생패치의 길이와 폭, 구동패치와 기생패치의 간격 등에 의한 반사손실, 전압정재파비, 입력 임피던스 등의 주파수 응답 특성을 해석하여 최적의 광대역 안테나의 설계치를 보여 주었고 이로부터 복사패턴을 제시하였다. 또한 광대역 안테나 특성이 일어나는 원인을 분석하였다.

In this paper, the single patch microstrip antenna and gap coupled broadband microstrip patch antenna using FDTD(Finite Difference Time Domain method) are analyzed. Mur's 2nd absorbing boundary condition to minimize reflected wave is applied. Return loss, voltage standing wave ratio, and input impedance by the length and width of driving patch, the length and width of parasitic patch, and the distance between driving patch and parasitic patch have been analyzed. Design parameters and radiation patterns of broadband antenna have been also shown.

본 논문에서는 5.8 GHz ISM(industrial, scientific, and medical; 5.725-5.875 GHz) 대역에서 동작하는 용량-결합 필터링 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 슬롯을 추가하여 변형된 U-모양 패치와 T-모양을 뒤집어 놓은 끝을 가진 마이크로스트립 전송선로가 간격을 두고 배치되어 있다. 40 mm × 40 mm × 0.762 mm 크기의 IS680-320 기판을 이용하여 기존의 인셋-급전 정사각형 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하여 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 기존의 인셋-급전 정사각형 마이크로스트립 패치 안테나의 전압 정재파비가 2 이하인 주파수 대역은 5.759-5.841 GHz(1.41%)이고, 제안된 용량-결합 필터링 마이크로스트립 패치 안테나의 주파수 대역은 5.702-5.898 GHz(3.38%)이다. 실험 결과, 제작된 용량-결합 필터링 마이크로스트립 패치 안테나의 측정 주파수 대역은 5.662-5.898 GHz(4.08%)로서, 시뮬레이션 결과와 비교할 때 증가하였으나 5.8 GHz ISM 대역을 만족시키고 대역 통과 필터 기능도 가진다.

In this paper, a capacitively-coupled filtering microstrip patch antenna operating in the 5.8 GHz ISM band was proposed. The proposed antenna consists of a modified U-shaped patch with a slot and a microstrip transmission line with an inverted T-shaped end arranged with some spacing. A conventional inset-fed square microstrip patch antenna was designed using an IS680-320 substrate with dimensions of 40 mm × 40 mm × 0.762 mm, and the performance was compared. Simulation results show that the frequency band of the conventional inset-fed square microstrip patch antenna with a voltage standing wave ratio less than 2 was 5.759-5.841 GHz(1.41%), whereas that of the proposed capacitively-coupled filtering microstrip patch antenna was 5.702-5.898 GHz(3.38%). The measured frequency band of the fabricated capacitively-coupled filtering microstrip patch antenna was 5.662-5.898(4.08%), which was increased compared to the simulation result, but satisfied the 5.8 GHz ISM band with a band-pass filter function.

본 논문에서는 10.525 GHz 대역에서 동작하는 광대역 인셋-급전 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 제안된 광대역 인셋-급전 마이크로스트립 패치 안테나는 3개의 폭이 좁은 직사각형 패치로 구성된다. 중앙 패치의 중심에서 2개의 대칭적인 측면 패치들이 스트립 도체로 연결되어 중간 패치에 대해 수직 방향으로 엇갈리게 중심이 이동하여 배치되었다. 성능 비교를 위해 기존의 인셋-급전 정사각형 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하였다. 실험 결과, 제작된 광대역 인셋-급전 마이크로스트립 패치 안테나의 측정 입력 반사 계수의 전압 정재파비가 2 이하인 주파수 대역은 10.036-11.051 GHz (9.63%)이고, 제작된 기존의 인셋-급전 정사각형 마이크로스트립 패치 안테나의 측정 입력 반사 계수의 주파수 대역은 10.306-10.772 GHz (4.42%)이다. 따라서, 제작된 광대역 인셋-급전 마이크로스트립 패치 안테나의 입력 반사 계수 주파수 대역폭은 기존의 인셋-급전 정사각형 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 2.18배 증가하였다.

In this paper, a broadband inset-fed microstrip patch antenna operating at 10.525 GHz band was proposed. The proposed broadband inset-fed microstrip patch antenna consists of three narrow rectangular patches. At the center of the center patch, two symmetrical side patches were connected by a strip conductor and were arranged with their centers shifted in a perpendicular direction with respect to the center patch. For performance comparison, a conventional inset-fed square microstrip patch antenna was designed. Experiment results show that the frequency band of the measured input reflection coefficient with a voltage standing wave ratio less than 2 for the broadband inset-fed microstrip patch antenna was 10.036-11.051 GHz (9.63%), whereas that for the conventional inset-fed rectangular microstrip patch antenna was 10.306-10.772 GHz (4.42%). Therefore, the input reflection coefficient frequency bandwidth of the fabricated broadband inset-fed microstrip patch antenna was increased by 2.18 times, compared to the conventional inset-fed square microstrip patch antenna.

본 논문에서는 하나의 안테나에서 주파수가 다른 다수의 서비스를 송수신할 수 있는 이중 및 다중 대역 Slot Loaded 패치 안테나를 소개하였다. 이 안테나는 패치의 가장자리(edge)에 가까운 네 개의 슬롯에 의해 이중 및 다중 대역 안테나의 특성을 갖는다. 이 안테나의 프로브의 개수와 위치, 슬롯의 폭과 길이, 슬롯과 패치의 가장자리와의 거리 등을 변경함으로써 이중 및 다중 대역 주파수특성의 성능을 연구하였다.

In this paper, we introduced the dual-band and multi-band slot loaded patch antenna for multi services. This antenna has the characteristic of dual-band and multi-band antenna by 4 slots nearly located in the edges of a patch. By changing the number and location of probe, the width and length of slot, and the distance between slot and the edge of patch, we studied the performance of dual-band and multi-band characteristic.