스마트 안경용 T-형태 접지면 소형 MIMO 안테나

Abstract

차세대 애플리케이션을 위한 무선 통신 기술이 발전함에 따라 다양한 기능을 갖춘 무선 장치가 점점 개발되고 있다. 고속 데이터 수신 및 전송을 위해 무선 연결이 필요한 스마트 안경 같은 착용형 무선 장치는 대단히 인기가 있는 상황이다. 여기서 통신을 위해 무선 근거리 통신망(WLAN)이 널리 사용되고 있으며 고속 데이터 수신 및 전송을 위해 다중 입력 다중 출력(MIMO) 기술이 채택되고 있다. 높은 격리도(isolation) 달성하면서 소형 영역에서 안테나를 개발하는 것은 어려운 부분이다. 중성화 선(neutralization line) 또는 추가적인 디커플링(decoupling) 공진기(예를 들어, 스트립, 슬롯) 및 특성 모드의 채택을 포함한 소형화 및 높은 격리도를 달성하기 위한 다양한 디커플링 방법이 보고되었다. 그러나 이전 연구의 안테나 구조는 추가적인 디커플링 구조 및 접지면(ground plane)이 있는 넓은 영역을 차지하기 때문에 스마트 안경 응용 분야에서 구현하기 어렵다. 따라서 보다 소형화되어 스마트 안경에 적합한 MIMO 안테나 설계가 필요하다. 첫 번째 연구에서는 T-형 접지면이 있는 소형 MIMO 안테나를 설계하고 제작하였다. 제안된 미앤더(meander) 안테나는 대칭으로 연속 배치되며, T-형 접지면은 디커플링 구조로 이용된다. 이에 따라 추가적인 디커플링 공진기가 필요하지 않다. 높은 격리도와 및 다이버시티(diversity) 성능을 갖는 기존보다 소형의 MIMO 안테나 설계가 달성되었다. 이론적 근거는 3 포트 네트워크 이론을 사용하여 설명한다. MIMO 안테나 및 접지면의 총 면적은 스마트 안경 프레임의 측면에 장착 할 수 있을 정도로 충분히 작다. 제안된 MIMO 안테나의 성능을 확인하기 위해 시뮬레이션과 측정이 모두 수행되었다. 두 번째 연구에서는 T-형 접지가 변경된 소형 MIMO 안테나 설계가 제안되었다. 안테나의 소형화에 초점을 둔 이전 연구와는 달리, 격리도 관점에서 광대역 설계에 중점을 두었다. 접힌 모양을 가진 수정된 접지면은 기존 연구 보다 더 작아진 안테나 구현이 가능하게 하였다. 광대역 격리를 달성하기 위해, 이중 공진이 접지 모드에 의해 형성된다. 하나의 공진은 T-형 접지에 의해 공진을 유도하고 두 번째 공진은 두 개의 급전선 사이에 슬롯과 커패시터를 추가하여 만들었다. 이 구조를 통해 광대역 격리를 갖는 소형 MIMO 안테나가 설계되고 구현되었다.