The Study on Oscillator-Type Active Antennas using Negative Resistance Feedback Loop
Negative Resistance Feedback Loop를 이용한 Oscillator-Type Active Antennas에 관한 연구
- 주제(키워드) active antenna , oscillator-type active antenna , multi band antenna , negative resistance
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 지 용
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047604
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 안테나를 피드백 회로로 사용하고, 안테나의 공진주파수에서 발생하는 부저항 (negative resistance) 특성을 이용한 다중대역 공진기형 능동 안테나를 제시한다. 수동 안테나는 다양한 모노폴 스트립라인 미앤더형, m-자형, w-자형을 포함하고 다중대역에서 공진회로로 이루어지고 소형화 되도록 설계하였다. 공진기형 능동 안테나의 인덕턴스 캐패시턴스 공진 특성회로를 안테나를 피드백 회로로 이용하여 설계하여 GSM/GPS/PCS/DCS/WCDMA 대역에서 동작한다. 제안하는 안테나의 등가회로는 L-C 결합으로 나타낼 수 있으며, 트랜지스터의 게이트와 소스 단자 사이에 추가적인 캐패시턴스값을 사용하여 동작 주파수를 조절할 수 있도록 설계되었다. 제안된 다중 대역 공진기형 능동 안테나는 0.92 GHz 에서 6.79 dB, 1.88 GHz 에서 3.81 dB, 2.16 GHz에서 4.05 dB 의 신호 증폭 이득 특성을 보여주었으며, 0.92 GHz 와 2.16 GHz 의 동작 주파수에서 부저항이 각각 -45.1 Ω, -16.7 Ω으로 나타나며, 1.88 GHz에서 -19.3 Ω을 갖는다. 100 kHz offset 지점에서 측정된 위상잡음은 0.92 GHz에서 -82.14 dBc/Hz, 1.88 GHz에서 -80.62 dBc/Hz, 2.15 GHz에서 -80.22 dBc/Hz의 위상잡음 특성을 보여주었다. PAE는 0.98 GHz에서 26.4 %, 1.88 GHz에서 17.6 %, 2.15 GHz에서 15.5 %를 갖는다. 방사패턴은 모노폴 안테나의 특성인 무지향성(omni-directional) 방사특성을 갖는다. 안테나 이득은 0.92 GHz에서 -6.46 dBi, 1.84GHz 에서 -3.45 dBi, 2.12 GHz에서 1.35 dBi를 갖는다. 본 연구를 통해 제시된 능동 안테나는 무선 통신 시스템에서 큰 제약에 해당하는 모듈의 부피, 제작 단가 및 시스템 집적화에 기여할 수 있을 것으로 보인다.
more초록/요약
In this thesis, we propose a multi-band active antenna using antenna feedback loop circuit which has negative resistances at resonance frequencies. The passive antenna consists of various monopole strips of including a meander strip, a w-shape strip, and an m-shape strip for the multi-resonance operation and the miniaturisation of the antenna. The active antenna consists of a feedback loop through the pattern of the antenna covering the wireless communication system of GSM/ GPS/ PCS/ DCS/ WCDMA. The operation frequency bands originate from resonant frequency of passive antennas. The conceptual equivalent circuit model of CPW-fed antenna is generated by L-C combinations. The operating frequencies can be easily adjusted through the attachment of other resonating elements. Additional capacitances between the gate and the source of amplifying transistor can control the operating frequency. The proposed active antenna shows that received gains are 6.79 dB at 0.92 GHz, 7.1 dB at 1.25 GHz, 3.81 dB at 1.88 GHz, 4.05 dB at 2.16 GHz. The measured negative resistances are -45.1 Ω at 0.92GHz, -16.7 Ω at 1.88 GHz, and -19.3 Ω at 2.15 GHz. The single sideband phase noises at 100 kHz offset from the carrier frequency are -82.14 dBc/Hz at 0.92 GHz, -80.62 dBc/Hz at 1.88 GHz, and -80.22 dBc/Hz at 2.15 GHz. The power added efficiency (PAE) showed 26.4 % at 0.92 GHz, 17.6 % at 1.88 GHz, 15.5 % at 2.15 GHz. The proposed active antenna has the omni-directional modes that are typical radiation patterns of monopole antenna. The antenna gain showed -6.46 dBi at 0.92 GHz, -3.45 dBi at 1.84 GHz, and 1.35 dBi at 2.12 GHz. This study may contribute to miniaturization of the antenna system and reduction of the cost of fabrication.
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