The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

Korea Institute of Electronic Communication Science (한국전자통신학회)
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Design of Ultra Small Dual Cross-Dipole Antenna for Mobile Devices

모바일 기기를 위한 초소형 이중 교차 다이폴 안테나 설계

  • Received : 2019.06.10
  • Accepted : 2019.06.15
  • Published : 2019.06.30
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Abstract

In this paper, we design and fabricate an ultra small dual crossed dipole antenna operating at 2.4 GHz frequency. In order to miniaturize the size of the antenna so that it can be applied to a mobile device, a cross dipole is disposed on the upper two layers and a reflection plane, a horizontal matching circuit and a ground plane are arranged on each layer. The circuit was connected by a vertical through-hole. The size of the fabricated antenna is $21.61mm{\times}16.88mm{\times}1.27mm$, the measured reflection coefficient is -31.5 dB, and the bandwidth below -10 dB is 112 MHz. In addition, since the gain of the antenna is -4 dBi, it has the omnidirectional radiation characteristic, so it can be applied to various fields as an antenna for mobile devices.

본 논문에서는 주파수 2.4 GHz에서 동작하는 초소형 이중 교차 다이폴 안테나를 설계 및 제작하였다. 모바일 기기에 적용할 수 있도록 안테나의 크기를 소형화하기 위해 교차 다이폴을 상부 2개 층에 배치하고 하부에 반사평면과 수평형 정합회로 및 그라운드 평면을 각 층에 배치한 구조에서 안테나와 급전부 및 정합회로는 수직 방향 관통비아홀로 연결하였다. 제작된 안테나의 크기는 $21.61mm{\times}16.88mm{\times}1.27mm$이며, 측정된 반사계수는 -31.5 dB이고, -10 dB 이하 대역폭은 112 MHz 이다. 또한 안테나의 이득은 -4 dBi로 무지향성의 방사 특성을 가지므로 모바일 기기용 안테나로 다양한 분야에 확대 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

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그림 1. 단일 교차 다이폴 안테나 구조 Fig. 1 Single cross dipole antenna

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그림 2. 단일 교차 다이폴 안테나 제작 결과 Fig. 2 Fabricated single cross dipole antenna

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그림 3. 제안된 이중 교차 다이폴 안테나 구조 Fig. 3 Proposed dual cross dipole antenna

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그림 4. 이중 교차 다이폴 안테나 제작 결과 Fig. 4 Fabricated dual cross dipole antenna

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그림 5. 방사패치 구조에 따른 반사계수 시뮬레이션 결과 Fig. 5 Simulated reflection coefficient according to radiation patch structure

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그림 6. 제안된 안테나의 표면전류분포 시뮬레이션 결과 Fig. 6 Simulated surface current distribution of proposed antenna

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그림 7. 제안된 안테나 반사계수 시뮬레이션 및 측정 결과 Fig. 7 Simulated and measured reflection coefficient of proposed antenna

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그림 8. 제안된 안테나 방사패턴 측정 결과 Fig. 8 Measured radiation patterns for the proposed antenna

표 1. 이중 교차 다이폴 안테나 스텍업 구조 Table 1. Dual cross dipole antenna stackup structure

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