Since many kinds of wireless communication devices are miniaturized and popularized recently, wireless communication environment should be provided properly anywhere. In existing base station environment, "blind area" where electromagnetic wave cannot propagate properly and the area where data traffic is concentrated can exist. Therefore, it is more advantageous to install a number of "femto-cell"s, than to install unnecessary "macro-cell"s. In other words, it is necessary to research small base station antenna for better wireless communication environment.
In this thesis, the research about ultra-miniature base station antenna is described in detail.
The ultra-miniature base station antenna is started to simple crossed bow-tie antenna. By modifying the current path, it can have more good performances. After that, using proper transformation and arrangement of radiator, it can have high performance for femto-cell antenna. Finally, I extended to 4x4 MIMO antenna on the basis of "Unit" antenna.
In the case of "Unit" antenna, the size of unit antenna is .
In the case of 4x4 MIMO antenna that is integrated four "Unit" antennas, the total size of the antenna is .
This thesis describes the "Unit" antenna design, the "Unit" antenna simulation, the 4x4 MIMO antenna design, and the 4x4 MIMO simulation results. Also, the comparison result with the actual produced antenna is written additionally.
최근 많은 무선통신 기기들이 소형화 되고 대중들에게 많이 보급됨에 따라서, 통신사 및 무선통신 서비스 제공자는 언제 어디서든 원활이 무선통신 할 수 있는 환경을 제공해야 한다. 기존의 기지국 환경의 경우 무선통신이 원활하지 못한 음영지역이 존재 할 수 있으며, 데이터 트래픽이 급증하는 지역에 대해서 대처하기가 곤란했다. 따라서 운영, 설치 및 관리가 힘든 기존의 기지국(매크로셀)을 대체하는 초소형 기지국(펨토셀)이 대두되고 있다. 물론 음영지역을 해소하는 용도로 펨토셀 이외에 와이파이 등이 이미 나와 있으나. 와이파이는 와이파이의 통신 커버리지를 벗어나면 더 이상 무선통신이 불가능한 단점이 있으나, 펨토셀의 경우 기존의 기지국과 동일한 무선 주파수를 사용하므로 펨토셀의 통신 커버리지를 벗어나더라도 인근 기지국으로 자동으로 연결되어 무선통신이 유지되는 장점이 있다.
본 논문에서는 이러한 펨토셀용 주파수 격리도가 높은 초소형 MIMO제공 안테나를 설계하였다. 페이즈 다이버시티를 이용하여 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 주파수 격리도를 높였으며, 보우타이 구조의 방사체를 사용하고 전류 분포를 나눠줌으로써 전체적인 안테나의 크기를 최소화 시켰다. 또한 적절한 방사체의 변형과 대부분의 에너지가 방사되는 급전점 사이의 거리를 늘려줌으로써 안테나의 크기를 최소화 하면서 높은 주파수 격리도 특성을 얻었다. 이 것을 실제로 확인하기 위하여 테플론 기판을 사용한 패치 형태로 변형하여 실제 안테나를 제작하였고 그 특성을 측정하여 결과를 비교하였다. 마지막으로 설계된 안테나를 기반으로 4x4 미모 안테나화 시켜서 의 크기 이내에 8개의 안테나를 집적함으로써 채널용량 또한 증가 시켰다. 4x4 미모 안테나 역시 테플론 기판을사용한 패치 형태로 제작하여 시뮬레이션 결과와 비교하였다.