4G 및 5G대역 안테나 설계 및 특성비교

소개글

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목차

1. 서론

2. 안테나 설계 및 제작
2.1 Microstrip Patch Antenna 설계
2.2 Dipole Antenna 설계
2.3 안테나 제작

3. 실험

4. 결론

본문내용

1. 서 론

오늘날 우리사회는 4G에서 5G로 들어서기 시작하였고, 이로 인해 여러 기술이 5G를 중점으로 변화해 가고 있다.
5G 통신은 최대 20 Gbps의 전송속도, 100 Mbps의 이용자 체감 전송 속도, 1 ms의 전송 지연, 106 기기 수/km2의 최대 기기 연결 수 등의 초고속, 저지연, 초연결을 핵심으로 한다.
그러나 이는 5G의 꽃이라 불리우는 28Ghz이상의 대역을 사용하여야 구현이 가능하며 현재는 3.5Ghz 대역만을 사용하고 있으나 현재 이 조차도 중계기가 완벽히 설치되지 않아 5G대역을 이용하는데 여러 불편함을 겪고 있다.
본 논문에서는 현재 주로 사용 되어지는 5G 주파수인 3.5Ghz대역과 4G 주파수중 하나인 850Mhz 대역에 해당하는 다이폴 및 마이크로스트립 패치 안테나를 각각 설계하고 제작하여 특성을 확인하고, 4G와 5G(3.5Ghz)의 주파수에는 어떤 차이가 있는지를 여러 매질을 이용하여 확인하였다.

2. 안테나 설계 및 제작

안테나를 설계하기 위해 4G와 5G대역 주파수로는 4G = 850Mhz를, 5G = 3.5Ghz 대역으로 주파수를 설정하였으며, 시뮬레이션 프로그램으로는 ANSYS 사의 HFSS 프로그램을 사용하였다. 설계할 때 안테나의 완성 조건으로는 안테나가 각각 850Mhz 또는 3.5Ghz에서 특성을 나타내고, 전력의 약 90%를 전송할 수 있는 S11[dB](=Return Loss[dB])가 10[dB] 이하가 되도록 설정하였다.

2.1 Microstrip Patch Antenna 설계

패치 안테나의 경우 길이 L과 폭 W는 유전율, 중심 주파수 , 유전체기판의 두께 h,의 3가지 파라미터를 통해 결정되므로, 적절한 유전율, 두께를 갖는 유전체 기판 위에 설계하여야한다.
제안된 마이크로스트립 패치 안테나는 비유전율 4.4 두께 1.6㎜를 갖는 FR-4 기판에 설계하였으며, 이득을 높이기 위해 Inset Feeding 방식을 사용하였다.

참고 자료

김인규, 김형중, 조우현, 최동유. (2019). 3.5 ㎓ 대역을 갖는 마이크로스트립 패치 안테나 설계. 정보 및 제어 논문집, (), 146-147.
Sajina Pradhan, Dong-you Choi. (2014). Inset Fed Microstrip Patch Antenna for Wireless Communication at 2.45 ㎓. 한국정보통신학회논문지, 18(8), 1785-1790.
이충희, 김지수, 김재현. (2013). B4G/5G 무선통신 네트워크 전망. 전자공학회지, 40(4), 88-98.