고조파 억제를 위한 IoT 센서용 소형 마이크로스트립 패치 안테나 (Harmonic Suppression Compact Microstrip Patch Antenna for IoT Sensor)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 18권 / 6호 / 85 ~ 89페이지
· 저자명 : 이현승, 임정택, 정방철, 김철영

초록

본 논문에서는 요즘 많은 관심이 대두되고 있는 무선전력전송에 사용하는 렉테나를 소형화시키기 위해 대역저지필터(BSF)를 포함시켜 고조파를 억제시킨 IoT 센서용 소형 마이크로스트립 패치 안테나를 제안한다. 재 방사 될 수 있는 고조파 성분을 억압하기 위하여 대역저지필터 역할을 하는 U-slot을 안테나의 그라운드 면에 삽입시킴으로써 안테나의 크기를 그대로 유지하면서도 고조파를 제거할 수 있는 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나를 제작하여 측정해본 결과 BSF를 포함하지 않은 기준 안테나의 제 2고조파(4.6GHz)의 S11이 -5.61dB이었고, BSF를 포함한 안테나의 S11은 -0.338dB로 줄어들었으며, 방사효율도 29.76%에서 1.5%로 확연히 억제되었다. 또한 최대이득은 BSF를 포함하지 않은 안테나의 경우 2.89dBi에서 BSF를 포함한 안테나의 경우 –12dBi로 줄어드는 것을 확인하였다. 반면 기본주파수(2.45GHz)에서는 S11값이 –18dB 에서 –15dB로 줄어들었고, 효율도 68.2%에서 60%로 약간 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 본 논문에서 제안한 대역저지 필터를 결합한 마이크로스트립 안테나를 렉테나에 응용할 경우, 고조파 차단 필터가 차지하는 많은 면적을 줄이면서도, 렉테나의 성능을 저하시키는 고조파 성분도 효과적으로 제거할 수 있을 것이라 사료된다.

영어초록

This paper proposes an antenna incorporating a bandstop filter to miniaturize the rectenna used for wireless power transmission with the emerging interest these days. To suppress the harmonics that can be re-radiated, this paper proposes a microstrip patch antenna that can suppress the harmonics while maintaining the size of the antenna by inserting a U-slot, which acts as a bandstop filter, on the ground plane of the antenna. As a result, S11 of the second harmonic(4.6GHz) was reduced from -5.61dB to -0.338dB and the efficiency was suppressed significantly from 29.76% to 1.5%. In addition, the maximum gain was reduced to -12dBi from 2.89dBi. On the other hand, at the fundamental frequency (2.45GHz), the S11 value was reduced from -18 dB to -15 dB, and the efficiency was reduced slightly from 68.2% to 60%. In the case of applying a microstrip antenna combined with the proposed bandstop filter to a rectenna, it is believed that the harmonics that degrade the performance of the rectenna can be removed effectively while reducing the large area occupied by harmonic suppression.

참고자료

· 없음