금속 원통 케이스를 방사소자로 활용한 펜타입 무선 프리젠터용 비대칭 다이폴 안테나

Abstract

본 논문에서는 금속 케이스를 접지 방사체로 활용한 비대칭 다이폴 안테나를 제안하고, 이를 ISM 대역(2.4~2.48 GHz)에서 동작하는 펜타입 무선 프리젠터에 적용하였다. 제안한 비대칭 다이폴 안테나는 긴 원통 모양의 금속 케이스 상단에 수직모드 헬리컬 코일이 장착된 구조로, 접지면인 금속 케이스를 방사소자로 동작하게 하여 헬리컬 안테나의 좁은 대역폭과 낮은 이득을 증가시켰다. 또한, 특수 제작된 인체 팬텀을 사용하여 사람이 무선 프리젠터의 금속 케이스를 손으로 잡을 때 안테나의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 측정 결과, 제안한 안테나는 자유공간에서 반사손실 -10 dB를 기준으로 2.3~2.5 GHz까지 200 MHz의 대역폭을 가지며, 5 dBi의 최대이득을 나타내었다. 사람 손이 금속 케이스에 접촉한 경우에는 2.24~2.72 GHz까지 480 MHz의 대역폭이 측정되었고, 최대이득은 3 dB만큼 낮아진 2 dBi로 측정되었다. In this paper, we propose an asymmetric dipole antenna utilizing the metal case as a ground radiator for a pen-type wireless presenter which operates in the ISM frequency band(2.4~2.48 GHz). A normal mode helix mounted on the top end of the long metallic cylinder case which acts as the ground plane takes the form of the asymmetric dipole structure in the proposed antenna. The metallic cylinder case which performs as a radiating element increases the inherent narrow bandwidth and low gain of the helix. The effects of the hand contacts with the metal case on the antenna performance are measured and analyzed with a specially designed human phantom. Experimental results show that the -10 dB return loss bandwidth of the proposed antenna in free space(no hand contact) is 200 MHz that ranges from 2.3 to 2.5 GHz and the maximum gain is measured to be 5 dBi. Under the normal operating condition where the metal case is contacted with a human hand, the bandwidth is 480 MHz from 2.24 to 2.72 GHz. The maximum gain is 2 dBi, lowered by 3 dB due to the hand contact.