MICS와 ISM 대역을 위한 인체통신 중계용 안테나 설계

Abstract

본 논문에서는 MICS(Medical Implant Communication Service, 402~405 MHz)와 ISM(The Industrial, Scientific and Medical, 2.40~2.48 GHz) 대역에서 동작하는 인체 통신 중계용 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능에 대한 분석을 하였다. 제안된 안테나는 loop 안테나와 영차 공진 안테나로 구성되어 있다. Loop 안테나는 ISM 대역에서 동작하며, MICS 대역에서의 동작은 loop 안테나와 영차 공진기의 용량성 결합에 의해 요구 성능을 만족할 수 있도록 구현하였다. 근거리장에 인체가 존재할 때 인체가 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 인체 팬텀을 이용하여 시뮬레이션과 측정을 하였다. 시뮬레이션 및 측정 결과, 제안된 안테나는 MICS와 ISM 대역에서 대역폭을 만족하였고, 측정된 이득값은 MICS 대역에서 -28.53 dBi, ISM 대역에서 3.85 dBi였다. 또한, 설계된 안테나의 이중 대역 특성은 인체 내 외부 간의 통신 중계 용도로 적절하다고 사료된다.In this paper, a repeater antenna operating at MICS and ISM bands is proposed and the antenna performance including the human body effect is investigated. The proposed antenna is composed of a ZOR(Zeroth Order Resonator) and a loop antenna. A loop antenna is operated at ISM band and a loop antenna capacitively coupled with a ZOR acts as an antenna for MICS band. Simulation was carried out in order to analyze the effects of human body on antenna performance when a human body is located in the near field of an antenna. According to the simulated and measured results, the proposed antenna has -10 dB $S_{11}$ bandwidth wide enough to cover both MICS and ISM bands. The measured peak gains are -28.53 dBi and 3.85 dBi at MICS and ISM band, respectively. The dual band and radiation properties of the proposed antenna are well suited for the WBAN repeater system.