인체 표면 통신을 위한 TM31 고차 모드 반원-링 인체 부착형 마이크로스트립 패치 안테나 설계

Abstract

본 논문에서는 모노폴과 같은 방사특성을 갖고 인체 표면 간 통신을 위한 TM31 고차 모드 반원-링 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 단락 핀을 이용하여 TM31 고차 공진 모드를 형성하였고, 평면형임에도 불구하고 모노폴과 같은 방사특성을 갖는다. 패치안테나의 좁은 대역폭을 확장하기 위해 TM31 모드 C-형 반링 패치를 반원 패치에 인접시켰으며, 소형화를 위해 half mode를 사용하였다. 인체 착용환경을 고려하여 마이크로스트립 라인을 이용하여 급전하였다. 제안된 안테나는 ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 2.45 GHz 대역(2.4～2.485 GHz)에서 0.25λ0×0.46λ0×0.025λ0의 크기를 갖고, 2.38～2.49 GHz에서 4.24 %의 10-dB 반사손실 대역폭을 갖는다. 인체의 영향을 고려하기 위해 2/3 근육-등가 반고체형 모의인체를 제작하고, 이를 이용하여 안테나에 미치는 인체의 영향을 분석, 검증하였다. 또한, 실제 인체 상황에서 제안된 안테나를 통해 인체 표면 간 링크의 통신 성능 분석을 위한 실험을 수행하였다.