The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
권호 표지

Characteristics of Electromagnetically Coupled Small Broadband Monopole Antenna with Multiple Shorting Pins

다중의 단락핀을 가지는 전자기적 결합 급전 소형 광대역 모노폴 안테나의 특성 연구

  • Jung Jong-Ho (School of Electrical and Computer Engineering, Ajou University) ;
  • Moon Youngmin (Samsung Advanced Institute of Technology) ;
  • Choo Hosung (School of Electronic and Electrical Engineering, Hongik University) ;
  • Park Ikmo (School of Electrical and Computer Engineering, Ajou University)
  • Published : 2004.12.01
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Abstract

This paper presents the characteristics of the electromagnetically coupled small broadband disk-loaded monopole antenna with multiple shorting pins. The electromagnetically coupled monopole antenna can achieve broad bandwidth by controlling resonant frequency of the rectangular disk-loaded monopole and a probe with the spiral strip line monopole. The number and arrangement of the shorting pin affect the capacitance of the disk. The variation of the capacitance changes resonant frequency of the antenna, and therefore, its electrical sizes and frequency bandwidth are also affected. The antenna with three shorting pins has a volume of $0.094\lambda_0{\times}0.094\lambda_0{\times}0.094\lambda_0$ in electrical length and the frequency bandwidth of $26.8\%\;for\;VSWR\leq2$ with the center frequency at 2.556 GHz.

본 논문에서는 전자기적 결합 급전 소형 광대역 디스크-로디드 모노폴 안테나의 사각 디스크에 연결된 단락핀의 수와 배열 간격 등의 변화에 따른 안테나 특성을 연구하고 각각의 단락핀 수에 따른 최적화된 안테나를 설계하였다. 전자기적 결합 급전 소형 모노폴 안테나는 각각 모노폴로 동작하는 단락된 사각 디스크의 공진과 사각 스파이럴 스트립 급전 선로의 공진이 전자기적으로 결합하여 넓은 대역폭을 가지게 된다. 안테나에서 사각 디스크의 단락핀의 수와 배열 간격은 디스크의 캐패시턴스에 영향을 주게 되어 공진주파수는 1.90 GHz에서 2.556 GHz까지 이동하며 이에 따라서 안테나의 전기적 크기와 대역폭에도 영향을 미치게 된다. 사각 디스크에 단락핀이 3개 연결되었을 때 안테나는 2.556 GHz의 중심 주파수에서 전기적 부피가 $0.094\lambda_0{\times}0.094\lambda_0{\times}0.094\lambda_0$ 이하로써 소형의 크기를 가지며 $26.8\%$의 넓은 대역폭을 가진다.

Keywords

References

  1. J. T. Rowley, R. B. Waterhouse, and K. H. Joyner, 'Modeling of normal-mode helical antennas at 900 MHz and 1.8 GHz for mobile communications handsets using the FDTD technique', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-50, no. 6, pp. 812-819, Jun. 2002 https://doi.org/10.1109/TAP.2002.1017661
  2. D. Heberling, 'Modem trends in the development of small and handy antennas', in Proc. SBMO/IEEE MIT-S IMOC., vol. 1, pp. 475-480, Aug. 2001
  3. K. L. Virga, Y. Rahmat-Samii, 'Low-profile enhan-ced-bandwidth PIFA antennas for wireless commu-nications packaging', JEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 45, no. 10, pp. 1879-1888, Oct. 1997 https://doi.org/10.1109/22.641786
  4. K. L. Wong, Planar Antennas for Wireless Communications, New York: Wiley, pp. 26-71, 2003
  5. J. Ollikainen, M. Fischer, and P. Vainikainen, 'Thin dual-resonant stacked shorted patch antenna for mobile communications', Electron. Lett., vol. 35, no. 6, pp. 437-438, Mar. 1999 https://doi.org/10.1049/el:19990324
  6. Y. X. Guo, K. M. Luk, and K. F. Lee, 'L-probe proximity-fed short-circuited patch antennas', Electron. Lett., vol. 35, no. 24, pp. 2069-2070, Nov. 1999 https://doi.org/10.1049/el:19991446
  7. A. K. Shackelford, K. F. Lee, K. M. Luk, and R. C. Chair, 'U-slot patch antenna with shorting pin', Electron. Lett., vol. 37, no. 12, pp. 729-730, Jun. 2001 https://doi.org/10.1049/el:20010519
  8. C. Y. Chiu, K. M. Shum, C. H. Holl, and K. M. Luk, 'Bandwidth enhancement technique for quarter-wave patch antenna', IEEE Antennas Wireless Propagat. Lett., vol. 2, pp. 130-131, 2003 https://doi.org/10.1109/LAWP.2003.816636
  9. C. Delaveaud, P. Leveque, and B. Jecko, 'New kind of microstrip antenna: The monopolar wire-patch antenna', Electron. Lett., vol. 30, no. 1, pp. 1-2, Jan. 1994 https://doi.org/10.1049/el:19940057
  10. J. S. Row, S. H. Yeh, and K. L. Wong, 'A wide-band monopolar plate-patch antenna', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-50, no. 9, pp. 1328-1330, Sep. 2002 https://doi.org/10.1109/TAP.2002.804452
  11. J. H. Jung, I. Park, 'Electromagnetically coupled small broadband monopole antenna', IEEE Antennas Wireless Propagat. Lett., vol. 2, pp. 349-351, 2003 https://doi.org/10.1109/LAWP.2004.824171
  12. W. E. McKinzie III, 'A modified Wheeler cap method for measuring antenna efficiency', in IEEE Antennas Propagat. Soc. Int. Symp., Mon-treal, Canada, pp. 542-545, Jul. 1997
  13. D. M. Pozar, B. Kaufman, 'Comparison of three methods for measurement of printed antenna effi-ciency', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-36, no. 1, pp. 136-139, Jan. 1988 https://doi.org/10.1109/8.1084