Recently, with the development of wireless communication components mobile handsets become small and show high performance. The antenna, however, has the physical limitations that its length depends on the wavelength related to frequency so that has some difficulties in miniaturizing. But keeping pace with a trend miniaturizing mobile handsets, many studies are contributed to the small antenna. Especially the internal small antenna attracts much attention.
In this thesis, the internal small antenna is proposed and designed. And then the measured and simulated results are represented.
The internal small chip antenna for IMT-2000 band is proposed. It has the measured impedance bandwidth of 14% and the measured maximum gain of 1.3dBi. In addition, it shows omni-directional radiation pattern similar to that of monopole so that it can be applicable to IMT-2000 applications
Also, an antenna applicable to dual band of PCS and IMT-2000 services attracting much attention in recent years is proposed. The earlier proposed antenna is difficult to fabricate and requires relatively high fabrication costs. However, the proposed antenna in this phase can be fabricated with FR-4 material, which is used to make Printed Circuit Boards (PCBs), through etching process. Therefore it may be highly competitive since it can be easily fabricated and need relatively low fabrication costs. The measured results of the proposed antenna show the impedance bandwidth of 21.4% and the maximum gain of 2.6dBi. It also shows omni-directional radiation pattern so that it is applicable to PCS/IMT-2000 dual band.
When an antenna is built in a handset case, its impedance bandwidth may affect so that be out of the desired band. In consideration of this impact the antenna is redesigned. The measured results show the impedance bandwidth of 25.9% and the maximum gain of 2.15dBi. In the same manner, the omni-directional radiation pattern is obtained.
Finally, the antenna with built-in source was measured with the handset case installing the battery typically used to commercial phones. Though the circuit part was shielded, the radiation patterns affected. Also, it is demonstrated that the battery takes much effects on the radiation patterns.
최근 무선통신 부품 개발 기술의 발전에 힘입어, 휴대 단말기의 경우 그 크기는 작으면서 높은 성능을 보여주고 있다. 하지만 안테나의 경우 그 길이가 주파수와 관련된 파장에 의해 결정된다는 물리적 한계를 지니고 있어 소형화에 많은 어려움을 겪고 있다. 하지만 단말기의 소형화 추세에 발 맞추어 소형 안테나에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며, 특히 최근 단말기 내장형 소형 안테나가 큰 주목을 받고 있다.
본 논문에서는 단말기 내장형 소형 칩 안테나를 제안하고 설계하였으며, 시뮬레이션 결과 및 측정결과를 제시하였다.
먼저 IMT-2000 대역에서 사용할 수 있는 내장형 소형 칩 안테나가 제안되었다. 이 안테나는 14%의 대역폭을 가지며 1.3dBi의 측정된 방사이득을 보여주었다. 게다가 모노폴 안테나와 유사한 무지향성의 방사패턴을 보여줘 IMT-2000 적용될 수 있을 만큼의 충분한 성능을 보여주었다.
다음으로 최근 주목받고 있는 IMT-2000와 더불어 현재 서비스 중인 PCS의 이중대역에서 사용할 수 있는 안테나를 제안하였다. 이전 안테나의 경우 세라믹 유전체를 사용하여 그 제작이 어려울 뿐만 아니라 상대적으로 높은 제작비용을 요구했다. 하지만 금번 제시된 안테나의 경우, 회로기판(PCB)를 제작하기 위해 주로 사용되는 FR-4 물질을 이용하여, 일반 회로기판을 제작하듯 etching 공정을 통하여 제작가능하므로 그 제작의 쉬움과 낮은 비용이라는 측면에 강한 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 예상된다. 제작된 안테나를 측정한 결과 21.4%의 임피던스 대역폭과 2.6dBi의 최대 방사이득을 나타내었다. 또한 무지향성의 방사패턴을 보여주어 PCS/IMT-2000 이중대역에서 응용될 수 있음을 보여준다.
안테나가 휴대폰 케이스에 내장될 경우 임피던스 대역폭이 영향을 받게 되어 원하는 대역에서 벗어나게 된다. 이러한 영향을 고려하여 안테나를 재설계하였다. 재설계된 안테나를 측정한 결과 25.9%의 임피던스 대역폭과, 2.15dBi의 최대 방사이득을 나타내었다. 또한 이전과 마찬가지로 무지향성의 방사패턴을 얻을 수 있었다.
마지막으로 안테나를 측정하기 위한 기판에 내장신호원을 장착하고 휴대폰 케이스 외부에 일반적으로 휴대폰에 사용되는 배터리를 장착하여 측정해 보았다. 내장신호원을 구성한 회로부분을 shield 하였음에도 불구하고 방사패턴이 이의 영향을 받았음을 알 수 있었으며, 또한 휴대폰 케이스에 장착된 배터리로 인해 안테나의 방사패턴이 큰 영향을 받음을 알 수 있었다.
앞으로 더욱 많은 연구가 진행되어 안테나에 대한 배터리의 영향을 최소화 시킬 수 있을 것으로 본다.
