RF MEMS 소자를 이용한 MIMO 안테나 설계

Abstract

본 논문에서는 다중 입출력(Multiple-Input Multiple-Output: MIMO) 무선 기계에 대한 안테나의 설계를 제안하였다. 제안된 안테나는 다양한 LTE(Long Term Evolution) 서비스 대역을 다룬다; 밴드(band) 17(704~746 MHz), 밴드 13(746~787 MHz), 밴드 5(824~894 MHz), and 밴드 8(880~960 MHz). 제안된 주(main) 안테나는 광대역 동작을 위해 역 L-형태의 슬릿(slit)을 가지고 있다. 그리고 LTE 부(sub) 안테나는 스위치(switch)를 결합한 루프(loop) 안테나 구조에 기초를 두었고, 논리 회로에 의해서 공진 주파수가 조절될 수 있다. LTE 수신 안테나에 대한 조절 기술은 원하는 대역의 실현을 위해, 그리고 임피던스(impedance) 조절을 위해 RF MEMS(Micro-Electro Mechanical System)를 사용하였다. 두 개의 제안된 안테나는 서로 수직으로 편파되기 때문에 원하는 주파수 대역에서 두 안테나는 -20 dB 이하의 격리도 특성을 가지며, 두 안테나 사이의 상관 계수(Envelope Correlation Coefficient: ECC) 특성은 0.06 이하의 매우 낮은 값을 가진다. 제안된 안테나는 통합된 LTE 다중 입출력 시스템의 단말기에 적용이 가능하다. In this letter, a new approach is proposed for the design of a multi antenna for MIMO wireless devices. The proposed antenna covers various LTE(Long Term Evolution) service bands: band 17(704~746 MHz), band 13(746~787 MHz), band 5(824~894 MHz), and band 8(880~960 MHz). The proposed main antenna consists of a conventional monopole antenna with an inverted L-shaped slit for wideband operation. The proposed the LTE sub antenna is based on a switch loaded loop antenna structure, with a resonance frequency that can be controlled by capacitance of a logic circuit. The tuning technique for the LTE Rx antenna uses a RF MEMS(Micro-Electro mechanical system) to match the impedances to realize the bands of interest. Because the two proposed antennas are polarized orthogonally to each other, the ECC(Envelope Correlation Coefficient) characteristic between two antennas was measured to be very low (below 0.06) with an isolation characteristic below -20 dB between the two antennas in the operating overall LTE bands. The proposed antenna is particularly attractive for mobile devices that integrate LTE multiple systems.