인체 부착형 기기를 고려한 변형된 Alford 루프 안테나 설계

Abstract

본 논문에서는 인체 내 외부간 근거리 통신망인 WBAN(Wireless Body Area Network)에서 인체 부착형 기기간 통신링크를 원활하게 구성하기 위한 변형된 Alford 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 인체의 영향을 고려해 설계하였으며, ISM(The Industrial, Scientific and Medical, 2.4~2.485 GHz) 대역에서 동작한다. 기존 Alford 루프 안테나는 low-profile인 장점이 있지만, 인체 부착용 시스템의 다른 부품을 설치할 접지면이 존재하지 않고 balanced 급전 구조를 사용하기 때문에 on-body 안테나로 적합하지 않다. 따라서 본 논문에서는 on-body 환경에서 동작할 수 있는 접지면이 포함된 unbalanced 급전 구조를 갖는 안테나를 제안하였다. 또한, 안테나가 인체에 부착되어 안테나 성능에 미치는 영향을 고려하기 위해 모의 인체를 통해 모의실험과 측정을 수행하였다. 제안된 안테나는 모노폴 형태의 방사 패턴을 갖는 low-profile 구조이며, ISM 대역 내에서 10 dB 반사 손실을 만족한다. 안테나는 on-body 통신 환경에 적합한 표면지향성 특성을 갖는다.In this paper, a modified Alford loop antenna for on-body communication system is proposed. The proposed antenna operating in the ISM band is designed with consideration of human body effect. One of advantages of the Alford loop antenna structure is low-profile, however the Alford loop antenna is not suitable for on-body devices since it does not have a ground plane for other electronic part of on-body system and requires balanced feeding structure. To be embedded on on-body devices, the proposed antenna is design with the unbalanced feed structure and ground. The performance of the proposed antenna is simulated and measured when it is placed on the human body phantom to consider the effect of the human body. The proposed antenna a 10 dB return loss bandwidth over the ISM band and monopole-like radiation pattern with low-profile. The antenna has the surface of appropriate for on-body communication environment.