5.8GHz 마이크로파 무선전력전송을 위한 원형 편파 배열 안테나 설계

이성훈,손명식 한국반도체디스플레이기술학회 2018 반도체디스플레이기술학회지 Vol.17 No.2

In this paper, we have designed circularly polarized array antenna for 5.8GHz microwave wireless power transmission. To obtain high antenna gain, we studied a single patch antenna, a 2 × 1 array antenna, a 2 × 2 array antenna, a 2 × 4 array antenna, and a 4 × 4 array antenna. Commonly, characteristics of each antenna have a frequency of 5.8 GHz and Right Hand Circular Polarization(RHCP) of circular polarization. Also, the results were obtained with the design to each antenna that the return loss was less than -10dB and the axial ratio was less than 3dB. The gain of the antennas was 6.08dBi for a single patch antenna, 9.69dBi for a 2 × 1 array antenna, 12.99dBi for a 2 × 2 array antenna, 15.72dBi for a 2 × 4 array antenna and 18.39dBi for a 4 × 4 array antenna. When the elements of the array antenna were increased, it was confirmed that it increased by about 3dBi.

단일 급전부를 갖는 레이다 디텍터용 X, K 밴드 배열 안테나

주현모(Hyun-Mo Joo),박병철(Byung-Chul Park),계영철(Young-Chul Kay),이정해(Jeong-Hae Lee) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.5

본 논문에서는 단일 급전부를 갖는 레이다 디턱테용 X 밴드(10.525 GHz) 1×2 배열 안테나와 K 밴드(24.15 GHz) 3×6 배열 안테나를 제안한다. 제안된 배열 안테나의 왼편에는 X 밴드 배열 안테나가 있고 오른편에는 K 밴드 배열 안테나가 있다. 두 개의 배열 안테나는 하나의 전송 선로를 통해 급전이 되고, stub가 각 배열 안테나의 앞부분에 있다. 서로 다른 동작 주파수를 갖는 배열 안테나를 일반적인 T-junction을 이용하여 하나의 전송 선로로 급전할 경우, 서로 영향을 주어 배열 안테나의 특성이 크게 바뀌게 된다. 이러한 영향을 차단하기 위해 open, short 특성을 이용하여 stub를 설계하였다. 먼저 각 배열 안테나에 stub가 연결되어도 안테나 특성이 바뀌지 않는 것을 확인하였고, 최종적으로 두 개의 배열 안테나를 연결하여 하나의 전송 선로로 급전을 하여도 성능이 바뀌지 않는 것을 확인하였다. 측정한 이득은 X 밴드에서 6.47 dBi, K 밴드에서 13.07 dBi로 시뮬레이션 결과와 잘 일치하였다. In this paper, the X(1×2, 10.525 GHz) and K(3×6, 24.15 GHz) bands patch array antenna having single feed line for radar detector applications is proposed. The left side of the proposed array antenna is X band array antenna and the right is K band array antenna. Two array antennas with two stubs located in the front of antennas are fed through one transmission line. If the array antennas which have the different resonance frequency are fed by one transmission line using general T-junction, it interferes each other and the array antenna lost its character. Therefore, to prevent these interferences, two stubs using open and short property of stub are designed. First of all, the performances of array antenna weren"t changed when each array antennas were connected with the stub and in the end, it is found out that it was the same when the two array antennas were combined and feed through the one transmission line. The measured gain at X band is 6.47 dBi and measured gain at K band is 13.07 dBi. The experimental results agree well with the simulated ones.

핀 배열 안테나를 단위 안테나로 사용한 선형 위상 배열 안테나의 방사 특성

김태영(Tae-Young Kim),김군수(Gun-Su Kim),김부균(Boo-Gyoun Kim) 大韓電子工學會 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.12

The radiation characteristics of a pin array patch antenna phased array are compared to those of a conventional patch antenna phased array. The performance of a pin array patch antenna phased array is much improved than that of a conventional patch antenna phased array because the mutual coupling between the adjacent pin array patch antennas is very small compared to that between the adjacent conventional patch antennas. The radiation characteristics of a pin array patch antenna phased array show the superior performance such as low variation of the gain of the main beam and the side lobe level for the variation of the direction of the main beam. 핀 배열 안테나를 이용한 선형 위상 배열 안테나의 방사 특성을 일반적인 패치안테나를 이용한 선형 위상 배열 안테나와 방사 특성을 비교하였다. 핀 배열 안테나를 이용한 위상 배열 안테나는 단위 안테나간의 상호결합이 작게 발생하기 때문에 일반적인 패치안테나를 이용한 위상 배열 안테나의 성능보다 향상되었다. 핀 배열 안테나를 이용한 선형 위상 배열 안테나는 주빔의 방향에 따른 이득과 side lobe level 의 변화가 적은 우수한 방사 특성을 가진다.

빔형성 위성 시스템의 동심원 배열 안테나에 대한 도래각 추정 성능 분석

김태윤(Tae-Yun Kim),Dongbin Lee,황석승(Suk-Seung Hwang) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.4

The phased array antenna has an advantage enabling rapid beam aim without the mechanical rotation of the antenna, because it arranges multiple elements in a linear or planer (grid or circular) and electronically controls the phase for each element. The planar array antenna is generally used a grid array and a circular array, and the circular form has the higher resolution comparing to the grid form due to the its structural characteristics. However, a concentric circular array (CCA) or a concentric ring array (CRA) with multiple circular arrays which each has different radius is used in the limited area, because the entire radius should be increased for the circular array with a number of elements. In this paper, we introduce the angle-of-arrival (AOA) estimator for an adaptive beamforming satellite system based on CRA and provide the simulation results for performance evaluation. In addition, simulation results are compared and analyzed to the case for the circular array antenna. 위상 배열 안테나는 다수개의 안테나 소자를 선형 혹은 평면(격자형 혹은 원형)으로 배열하여 각 소자에 대한 위상을 전자적으로 제어하여, 안테나의 기계적인 회전 없이 빔의 신속한 지향이 가능하다는 장점이 있다. 평면 배열 안테나는 주로 격자형 배열과 원형 배열을 사용하는데, 원형 배열이 구조적 특성상 격자형에 비해 높은 분해능을 가진다. 그러나 많은 요소를 사용하는 원형 배열의 경우 전체 배열의 반지름이 증가되어, 제한된 면적에서는 반지름이 각기 다른 다수개의 원형 배열을 가지는 동심원 배열(CCA : Concentric Circular Array or CRA : Concentirc Ring Array)을 사용하게 된다. 본 논문에서는 동심원 배열 안테나를 적용한 적응 빔형성 위성 시스템에서의 도래각 추정기를 소개하고 성능분석 결과를 제시한다. 또한, 원형 배열 안테나를 적용한 경우와의 성능을 비교/분석한다.

패치의 폭이 핀 배열 패치 안테나의 방사 특성에 미치는 효과

윤영민(Young-Min Yoon),김태영(Tae-Young Kim),조명기(Myung-Ki Cho),김부균(Boo-Gyoun Kim) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.1

여러 가지 기판 두께에서 5×4 핀 배열 패치 안테나와 5×2 핀 배열 패치 안테나의 방사특성을 전산모의한 결과를 비교하였다. 5×2 핀 배열 패치 안테나는 5×4 핀 배열 패치 안테나와 비교하면 단위 셀의 개수가 반으로 줄어 사용하는 핀의 개수가 반으로 줄며 패치 폭의 크기도 크게 감소하나 전방방사 이득과 수평방향 방사 억제와 같은 방사특성은 매우 비슷함을 볼 수 있었다. Radiation characteristics of 5×4 pin array patch antennas are compared to those of 5×2 pin array patch antennas for several substrate thicknesses using the computer simulation. Since the number of unit cells of a 5×2 pin array patch antenna is half of that of a 5×4 pin array patch antenna, the number of pins used in a 5×2 pin array patch antenna is half of that in a 5×4 pin array patch antenna and the patch width of a 5×2 pin array patch antenna is very small compared to that of a 5×4 pin array patch antenna. However, the radiation characteristics of a 5×2 pin array patch antenna are almost similar to those of a 5×4 pin array patch antenna.

배열 안테나를 이용한 공간 전력 합성에 관한 연구

이봉수(Bong-Soo Lee),곽윤기(Youn-Ki Kwak) 산업기술교육훈련학회 2008 산업기술연구논문지 (JITR) Vol.13 No.1

In this papers, antenna array structure for the spatial power combining array antenna is presented. For analyzing the characteristics of array for the spatial power combine system which consists of the directional-horn antenna. S21 are calculated for the cases of 3 3, 4 4 and 5 5 planar array antenna. Simulation results shows the 5 5 planar array antenna has the highest S21, the 5 5 planar array antenna is fabricated and measured changing the distance every 1mm from 1 to 60mm between the directional-horn antenna and microstrip patch array antenna. S21 does not decrease simply as the distance. Peak power points are repeated every 1/2 λ in the range of 4 to 60 . The maximum gain is obtained at the distance 4mm. As a result, to get the maximum power gain for the spatial power combiner, the distance the directional-horn antenna and microstrip patch antenna must be selected carefully.

New Elements Concentrated Planar Fractal Antenna Arrays for Celestial Surveillance and Wireless Communications

Ahmed Najah Jabbar 한국전자통신연구원 2011 ETRI Journal Vol.33 No.6

This research introduces three new fractal array configurations that have superior performance over the well-known Sierpinski fractal array. These arrays are based on the fractal shapes Dragon, Twig, and a new shape which will be called Flap fractal. Their superiority comes from the low side lobe level and/or the wide angle between the main lobe and the side lobes, which improves the signal-to-intersymbol interference and signal-to-noise ratio. Their performance is compared to the known array configurations: uniform, random, and Sierpinski fractal arrays.

ESPAR Antenna Array for the RFID based WSN Communication with Interference

Md. Moklesur Rahman,Heung-Gyoon Ryu(유흥균) 대한전자공학회 2022 전자공학회논문지 Vol.59 No.6

본 논문에서는 UHF(Ultra-High Frequency) 대역의 RFID(Radio Frequency Identification) 통신 시스템에서 RSS(Received Signal Strength) 및 신호 품질 향상을 위한 ESPAR(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator) 안테나를 설계한다. 일반적으로 단일 안테나와 비교하여, 안테나 배열 기술은 더 높은 이득과 우수한 빔 패턴 특성으로 인하여 최근 많은 통신 시스템에서 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 ESPAR 안테나 배열의 빔포밍 제어를 통해 만들 수 있는 안테나 널링(Nulling) 기술을 통해 간섭과 다중경로 패이딩을 극복하기 위한 새로운 UHF RFID 기반 무선 센서 네트워크 통신을 고려한다. 제안된 시스템에서 설계된 ESPAR 안테나 배열은 더 높은 빔 이득과 우수한 빔 패턴 모양을 보여준다. 그리고 무선 채널에서 간섭이 최소화된다. 제안하는 시스템은 더 높은 정확성과 더 넓은 통신 범위, 그리고 배터리 사용 시간의 확장 특성을 갖으므로, 다수의 무선 ECG(Electrocardiogram) 모니터링 시스템과 후방산란 통신 시스템 등에 적용될 수 있다. In this paper, in order to improve the received signal strength (RSS) and signal quality, an array of Electronically Steerable Parasitic Array Radiator (ESPAR) antenna is designed for the Ultra-High Frequency (UHF) Radio Frequency Identification (RFID) communication system. Compared with the single antenna, the array antenna is widely used in the recent communication systems due to its advantages as like higher gains, and better radiation patterns, increased power efficiency. In this paper, a new UHF RFID based wireless sensor network communication is considered to overcome the interference and multipath fading by antenna nulling technology that can be made by beam forming control of ESPAR array antennas. The designed array of ESPAR antennas in the proposed system exhibits higher gain and proper radiation pattern. The interference is minimized by modeling wireless channel, considering antenna noise, and optimum signal to noise ratio based on the link budget. This proposed system can be applied into the massive wireless ECG (Electrocardiogram) monitoring system and in the backscatter communication applications since it can show the better advantages such as higher accuracy, wider range and the longer battery life span.

정방배열 안테나 기반 캐스케이드 도래각 추정 알고리즘 성능평가

김태윤(Tae-Yun Kim),황석승(Suk-Seung Hwang) 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.6

인공위성을 통한 정보수집은 위성에 탑재된 안테나를 기반으로 수행되는데, 위성 안테나는 크게 반사판 안테 나, 렌즈 안테나, 위상배열 안테나로 분류된다. 이 중 다중빔 시스템 등의 안테나 패턴 조절 기능이 우수한, 위상 배열 안테나가 많이 사용되는 추세이다. 위성 기반의 지상 신호정보 수집은 지리적 영향을 적게 받는 효율성을 가지나, 정확한 신호의 도래각 정보가 요구된다. 본 논문에서는 위상배열 안테나에 사용되는 안테나 배열형상에 대한 특징 및 장단점을 고찰한다. 또한, 위성 수신단에 탑재된 정방배열 안테나 기반의 캐스케이드 도래각 추정 알고리즘을 소개하고, 시뮬레이션을 통한 성능평가 결과를 제시한다. The satellite antenna for collecting information is mainly classified into reflector antenna, lens antenna, and phased array antenna. Among them, the phased array antenna with the excellent antenna pattern control performance for a multi-beam system is frequently used. Although the terrestrial signal information collection based on the satellite is not much effected geographically, it requires the accurate angle-of-arrival (AOA) information of the interesting signal. In this paper, we discuss the characteristics and the advantages/disadvantages of the antenna array shape employed in the phased array antenna. In addition, we present the Cascade AOA estimation algorithm based on a square array antenna mounted on the satellite receiver, and show the performance evaluation results through the computer simulation.

Research on Antenna Arraying Combining Technology for Deep Space Measurement & Control

Ke Sun,Xiaomin Hou 보안공학연구지원센터 2016 International Journal of Smart Home Vol.10 No.7

In this dissertation, the key technology of uplink array for deep space TTC is studied. Based on the concept of power combining, the theoretical analysis is made on the uplink array. The spatial power combining can be achieved in a certain power. The uplink antenna array technology is a power combiner. At first this chapter introduces the principle of power combining and leads to the concept of the uplink antenna arraying. Then analyze the theory of the uplink antenna arraying power combining, including the signal strength and antenna pattern. The influence of the number of element, spacing, phase and time delay on power combining is analyzed by simulation. At last the uplink antenna arraying power combining performance is analyzed and verified by simulation.