전방향성 방사 패턴을 갖는 차량용 HF 대역 저자세 안테나 (Low-Profile Vehicle-Mounted Antenna with Omnidirectional Radiation Pattern at High-Frequency Band)

서지정보

· 발행기관 : 한국전자파학회
· 수록지 정보 : 한국전자파학회 논문지 / 32권 / 3호 / 223 ~ 232페이지
· 저자명 : 조성용, 정재영

초록

본 논문에서는 차량 루프(roof) 위에 탑재 가능한 HF(high frequency) 대역 초저자세 안테나를 제안한다. 본 안테나의 특징은 패치 형태의 낮은 높이(예: 5 cm, 0.0034 λ @ 20 MHz)에도 불구하고, 모노폴과 같은 전방향성 방사패턴을 갖는 것이다. 이를 위해 안테나 급전부와 패치의 모서리에 코일을 설치하여 품질계수(Q-factor)를 높이고, 코일 옆에 단락핀(shorting pin) 을 연결하여 급전부와 단락핀에 동위상의 전류가 흐르도록 하였다. 코일은 상호인덕턴스와 내부저항 등을 고려하여 품질계수가 1,000에 이르도록 설계하였고, 단락핀을 단락판(plate) 형태로 변경함으로써 안테나 이득을 증가시켰다. 목표 주파수인20 MHz에서 1/4파장 모노폴 안테나는 그 길이가 6 m에 달하는 것에 반해, 제안하는 안테나의 높이는 5 cm(0.0034 λ @ 20 MHz)에 불과하며, 패치 크기는 70 cm×70 cm (0.047 λ× 0.047 λ @ 20 MHz)로 차량 루프에 설치가 용이하다. 3차원전파 시뮬레이션 소프트웨어를 이용해 계산한 안테나의 이득은 −9 dBi, 차량 루프에 탑재할 경우의 이득은 −2.7 dBi를보였다. 안테나를 제작하여 측정한 수신전력값이 시뮬레이션을 통해 계산한 이득값과 유사한 경항성을 보였다.

영어초록

This paper proposes a high-frequency (HF) band on an extremely low-profile antenna that can be mounted on the roof of a car.
This antenna generates a monopole-like omnidirectional radiation pattern despite the low height of the patch shape (5 cm, 0.0034λ @ 20 MHz). A coil was installed at the edge of the antenna feeding part and the patch to increase the quality factor (Q-factor) and a shorting pin was connected next to the coil to ensure that in-phase current flows through the feeding part and shorting pin. The coil is designed such that the quality coefficient reaches 1,000 considering the mutual inductance and internal resistance. The Q-factor of the antenna is increased by changing the shorting pin to a shorting plate. A quarter-wavelength monopole antenna with a target frequency of 20 MHz is 6 m in length, whereas the proposed antenna height is only 5 cm (0.0034λ @ 20 MHz) and the patch size is 70 cm × 70 cm (0.047 λ×0.047 λ @ 20 MHz), making it easy to install the antenna on the vehicle roof. The gain in the Q-factor of the antenna, calculated using a 3D radio wave simulation software, was −9 dBi, and the gain when it was mounted on the vehicle roof was −2.7 dBi. The power value measured by introducing the antenna showed a star similar to the gain value calculated via simulations.

참고자료

· 없음