KETI-RD-2004075

멀티밴드 초소형 안테나 설계기술지원

2004. 11.

지원기관 : 전자부품연구원

지원기업 : (주)미래테크

산 업 자 원 부

제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀하

본 보고서를 "멀티밴드 초소형 안테나 설계 기술지원" (지원기간 : 2003.11.01 〜2004.10.31)과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다.

2004. 11. 30

지원기관 : (기관명) 전자부품연구원 (대표자) 김 춘 호 (인)

지원기업 : (기업명) 미래테크 (주) (대표자) 배 정 빈 (인)

지원책임자 : 김 종 규

참여연구원 : 이 재 영

: 이 호 준

종합기술지원사업기술지원성과보고서요약서

1. 사업목표

이동통신용 부품안테나의 설, 개발 및 측정 생산 안정화를 위한 업체 필요 애로

기술지원과 참여업체 연구원의 전문 기술력 향상을 위한 교육을 목표로 함.

- 내장형 안테나 재료특성 분석, 안테나 측정 기술 및 멀티밴드 초소형 안테나

개발 및 생산 기술지원

- SAR 측정, 안테나 설계, 측정 및 생산 기술지원

- 지원업체 기타 애로기술 지원

2. 기술지원내용 및 범위

안테나개발관련

- Dualband 및Multiband 안테나이론

- 안테나설계 관련Tool 교육

- GPS 안테나개발

- GSM/DCS 안테나개발

- GPS/PCS/IMT-2000 안테나개발

2. 과련 특허 및 안테나 측정 기술 지원

- 국내외 관련 특허 조사 분석

- 소형 안테나 측정 기술 지원

- SAR Test 기술 지원

- 샘플 안테나 분석 및 측정

- 기타 안테나 관련 신제품 개발 지원

3. 지원실적

지원항목지원내용

비고

기술지원前 기술지원後

관련 특허 분석 특허에 대한 무관심관련 특허의 중요성을

인지하고 특허 출원 예정

안테나 이론 기술

안테나 및 RF 전반적인

분야에서 전공지식이

다소 미흡하여 문제해결

능력이 다소 부족

안테나 및 RF 전공지식

습득으로 문제해결

능력을 보완함

안테나 측정 기술 측정능력은 다소 양호 기존의 측정능력 보완

안테나 제작 기술안테나 제작시 많은 오차

발생으로 불량률이 높음

안테나 제작시 불량률

감소

SAR 분석 기술 SAR에 대한 무관심- SAR 중요성 인지

- SAR 테스트 능력확보

샘플 안테나

측정 기술

샘플 안테나에 대한 자료

부족

샘플 안테나 분석 자료

제공

.

4. 기술지원 성과 및 효과

1)해당기술 적용 제품

o 적용제품명: GSM/DCS 내장형 안테나

o 모 델 명 : Bird S-288, S-588

2) 품질 및 가격

구 분 경쟁 제품해당기술적용제품

비고지원전 지원후

경쟁제품

대비품질

FR4를 사용한 적층형

내장형 안테나 규격은 없슴1,100원 1,000 원

경 쟁 제 품

없음

경쟁제품

대비가격700 157 % 142 %

3) 원가절감 효과

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 없음 중국영향으로 원자재 가격은 오히려 오름

인건비 절감 없음 장치 사업이므로 인건비와는 관계 없음

계 백만원/년

4) 적용제품 시장전망(매출성과)

구 분 당해연도매출 차년도 예상매출전년대비

증가비율비고

내 수 1,000 백만원/년 5,000 백만원/년 300 % -

수 출 6,730 천달러/년 9,000 천달러/년 133 % -

계 8,000 백만원/년 12,360 백만원/년 155 % -

5) 수입대체효과

모델명 당해연도 수입액 차년도 수입액 수입대체금액 비 고

- 천달러/년 - 천달러/년 천달러/년 -

계 천달러/년 천달러/년 천달러/년 -

6) 해당기술의 기술력 향상 효과

이동통신 단말기 안테나에 대한 대응특허 및 개량특허, 독자설계 방식의 특허

등의 확보를 통하여 선진국 관련 특허권에 대응할 수 있고 저가의 단순구조 안

테나 개발을 통하여 외국제품에 대한 가격 경쟁력 확보 및 내장형 안테나의 핵

심설계 기술 확보

7) 기술적 파급효과

- 선진특허를 회피한 독자적인 특허 출원(지적 재산권 확보)

- 단말기 형태에 따른 안테나의 최적화 설계 환경을 구축함으로써 다양한 종류

의 단말기의 안테나를 생산초기부터 시뮬레이션 할 수 있는 기반 구축

- Multi-Band 내장형 안테나 설계 및 제작기술 확보

- 하나의 안테나로 다중대역을 이용하므로 단말기 가격 경쟁력 제고

- 단말기의 구조변경에 따른 안테나의 최적화 설계기술 확보

- SAR 수치를 줄이는 안테나 설계기술 확보

- 하나의 안테나로 다중대역을 이용하므로 단말기 가격 경쟁력 제고

5. 적용기술 인증, 지적재산권 획득여부

1) 규격, 인증획득

인증명 품목 인증번호 승인기관 인증일자

2) 지적재산권

종 류 명칭 번호발명자

(고안자)권리자 실시권자

비고

(등록 출원)

.6. 세부지원실적

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 5건

- 안테나 관련 특허 자료

- 국내외 안테나 시장동향 및 기술자료

- 샘플 안테나 분석 자료 등

시제품제작 5건 - 내장 안테나 (4종) 시제품 제작

양산화개 발 1건 - GSM/DCS 내장형 안테나

공정개선 10건- 내장형 안테나 제작 및 측정, SAR 테스트

등에서 많은 개선점

품질향상 1건 - 내장형 안테나 생산 품질 및 수율 개선

시험분석 2건-생산된 내장형 안테나 샘플의 특성 변화에 따른

시험 분석

수출 및

해외바이어발굴1건 - GSM/DCS 내장형 안테나 수출(중국)

교육훈련 6건

- 기본 안테나 이론 교육

- RF 장비사용 측정 교육

- 안테나 Chamber 사용 및 측정 교육

- IE3D 시뮬레이션 교육

- MWS 시뮬레이션 교육

- HFSS 시뮬레이션 교육

기술마케팅경영자문 2건- 내장형 안테나 관련 사업검토

- 국내외 시장 확대 관련

정책자금알선 건

논문게재 및 학술발표 1건

제목 : “A Dual-Band Internal Antenna for

Mobile Handsets"

국제 학술발표 : 2004, PIERS, Nanjing, China

기 타 1건

7. 종합의견

단말기 내장형 안테나 개발의 붐으로 인하여 많은 업체들이 내장형 안테나 개발

을 하고 있지만 (주) 미래테크는 오랫동안 안테나 생산을 해 오던 업체로서 이

미 확보한 안테나 기술을 활용하여 내장형 안테나 개발에 박차를 가하였으며 안

테나 개발뿐만 아니라 관련 특허 보유 및 안테나 측정기술, SAR 값을 감소시킨

안테나를 개발하여 국내외시장 진입을 시도하고 있다. 개발된 안테나는 중국으

로 수출도 하고 있으며, 기술지원 과제를 통하여 안테나 인력의 전문지식 강화

및 관련 기술들을 축적하여 보다 양질의 안테나 개발에 박차를 가할 것으로 생

각된다.l

목 차

제 1 장 서 론

제 1 절 기술지원 필요성

제 2 절 기술지원 목표

제 3 절 기술지원 내용

제 2 장 본 론

제 1 절 기술지원 성과

1. 특허분석

2. 안테나 측정 기술

3. GPS 안테나

4. GSM/DCS 안테나

5. PCS/IMT-2000 안테나

6. SAR 관련

7. 샘플 안테나 분석

제 2 절 기술지원 수행

제 3 장 결 론

[부 록]

기술 지원 일지 기술지원 활용 기자재 및 시설 요약서

그 림 차 례

그림2-1. 안테나 방사패턴 측정에 사용되는 좌표계

그림2-2. Return Loss(Sll)

그림2-3. Smith Chart

그림2-4. GPS 안테나 방사 패턴

그림2-5. 제작된 GPS 안테나

그림2-6. GSM/DCS Dual Band 안테나 Layout

그림2-7. Dual-badn 안테나 Simulation 결과

그림2-8. Dual-band 안테나 측정결과

그림2-9. 안테나 방사패턴(Phi=0 deg)

그림2-10. 안테나 방사패턴(Phi=90 deg)

그림2-11. 안테나 방사패턴(Theta=90 deg)

그림2-12. 개발된 안테나의 단말기 장착 사진

그림2-13. PCS/IMT-2000 안테나 Layout

그림2-14. PCS/1MT-2000 안테나 Simulation 결과

그림2-15. 제작한 안테나 모양

그림2-16. 측정결과 (PCS/IMT-2000)

그림2-17. 안테나 방사패턴(Phi=0 deg)

그림2-18. 안테나 방사패턴(Phi=90 deg)

그림2-19. 안테나 방사패턴(Theta=90 deg)

그림2-20. SAR 측정시스템

그림2-21. 모의인체(Phantom)

그림2-22. 위치제어를 위한 다관절 로봇

그림2-23. 단말기 안테나 SAR 테스트

그림2-24. 국내 PCS 대역의 내장형 안테나 A

그림 2-25. 국내 PCS 대역의 내장형 안테나 B

그림 2-26. 내장형 안테나(Nokia)

그림 2-27. 내장형 안테나(Siemens)

그림 2-28. 내장형 안테나(Panasonic)

그림 2-29. 내장형 안테나(Acatel)

그림 2-30. 내장형 안테나 사진

표 차 례

표 2-1. 한국의 외장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향

표 2-2. 한국의 내장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향

표 2-3. 수동소자 모듈 기술별/최근 5년간 특허동향

표 2-4. 능동소자 모듈 기술별/최근 5년간 특허동향

표 2-5. 미국/일본 외장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향

표 2-6. 미국/일본 내장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향

표 2-7. 국내외 내장형 안테나 특허분석 자료

표 2-8. GSM/DCS 안테나 이득

표 2-9. 안테나 이득Phi=0 deg)

표 2-10. 안테나 이득(Phi= 90 deg)

표 2-11. 안테나 이득(Theta= 90 deg)

제 1 장 서론

제 1 절 기술지원 필요성

안테나는 사용 주파수에 대한 반파장 공진 길이로 동작하는 다이폴 안테나가 기본

적인 모델이 된다. 그리고 접지면이 완전도체에 가까운 경우를 가정하여 파장의1/4

를 사용하는 모노폴 안테나는 내부가 도전성페인트로 도포된 휴대폰과 같은 휴대용

통신기기에 많이 사용하게 되었다. 초기800MHz 대역의 Cellular 폰을 사용하게 되

었을때 안테나는 retractable한 구조를 가지고 있으며 전파환경이 좋지 못한 장소에

서는 10Cm 가량 되는 모노폴 안테나를 사용하고 기지국간의 단순통신이나 전파환

경이 좋은 곳에서는 헬리컬 안테나를 통하여 송수신하는 방법을 사용하는게 일반적

이었다. 얼마 후 Personal Communication System(PCS)가상용화 되고 사용주파수

도 1700 MHz로부터 1800 MHz 대역을 사용함에 따라 안테나의 크기도 자연적으

로 줄어들게 되었고 설계와 공정기술의 발달로 휴대폰에서 사용하는 여러 가지 능

동, 수동소자들이 소형화가 되거나 하나의 모듈로 통합되어 결과적으로 휴대폰의

크기가 혁신적으로 작아지게 되었다. 이러한 추세에 맞추어 통신에서 중요한 수동

소자인 안테나도 소형화라는 목표와 통신서비스를 받는 사용자들이 기존의 모노폴

안테나가 가지고 있던 무지향성방사패턴이 인체두부에 미치는 영향을 고려하여

SAF(Specific Absorption Rate)를 크게 개선할 수 있는 안테나를 요구하는 분위기

와 공감을 이루게 되었다. 따라서 이러한 안테나 개발추세에 맞추어 내장형 안테나

(Intennal, Interna Antenna)의 개발의 필요성이 크게 증대되었으며, 최근에는 하나

의 안테나로 다중대역을 만족시키는 안테나 개발이 크게 대두되었다. 따라서 본 기

술지원 과제 역시 멀티밴드 초소형 안테나 개발에 중점을 두고 기술지원이 이루어

졌다.

미래테크 주식회사는 1997년 설립한 이동통신 핵심 부품(안테나) 개발 회사로써 연

구개발과 축적된 기술력을 바탕으로 이동통신용 안테나를 개발 해왔다. 1998년 중

소기업진흥공단으로부터 수출유망기업으로 선정되었으며, 2000년 과학기술부 국산

신기술 KT 마크 획득과 정보통신부 전파신기술상을 수상한 기업으로 전문 안테나

생산에 집중하고자 회사의 기술개발 및 자체 경쟁력 확보에 나섰으나 벤처기업이라

는 핸디캡상 우수 기술 인력의 확보에 어려움을 겪고 있었다. 회사의 보유 기술과

외부 지원인력을 활용하면 독창성 있는 기업으로 성장이 가능하리라 판단하여 KETI

에 부품 소재 기술지원 사업을 신청하게 되었다. 미래테크는 안테나 개발과 관련해

서는 공정기술 및 특성 측정기술이 요구되는 것으로 아직 국내에서는 시도되지 않

은 자체 know-how를 가지고 있었다. 이에 관련분야에 좀더 체계적이고 기초적인

생산 및 개발기술을 지원하면, 특히, 단말기 내장형 안테나분야는 독창성 있는 부품

공급 기업으로 성장이 가능하리라고 판단하였고, 국내산업에 기여도도 높으리라

판단하였으며, 업체와의 협력을 통한 의욕적인 사업추진에 부응키 위하여 본 지원

사업의 추진을 결정하였다. 기술지원을 통하여 안테나 설계기술과 업체인력에 이론

교육을 제공하여 업체의 기술력 향상과 제품 안정화에 대한 기술지원을 주목표로

단말기 내장형 안테나에 주력하였다.

제 2 절 기술지원 목표

1. 특허 관련 및 안테나 측정기술

- 선진 외국업체의 관련 특허분석

- 소형 안테나 측정기술 지원

- SAR 테스트관련 기술 지원

2. 안테나 개발 기술 지원

- GPS 안테나 개발

- GSM/DCS 안테나 개발

- GPS/PCS/IMT-2000 안테나 개발

- 기타 안테나 관련 Tool 이론

제 3 절 기술지원 내용

멀티밴드 초소형 안테나 제작 및 기 확보한 안테나 공정기술의 개선 방안 도출 기

술로 세부기술지원은 다음과 같음.

1. 특허분석

지원방법 : 현장지원, 안테나 관련된 국ㆍ내외 특허 자료 조사 및 분석을 통한 세미

나 및 새로운 아이디어 창출.

2. 안테나 측정기술

지원방법 : 현장지원 안테나 Chamber 사용법, 소형 안테나 제작 관련 세미나 및

RF 계측기 사용법 실습

3. GPS 안테나

지원방법 : 현장지원, Tool 사용법, 안테나 제작 및 측정 기술지도, 안테나 CP 설

계 및 제작법 기술지원

4. GSM/DCS 안테나

지원방법 : 현장지원 Dual-Band 안테나 제작, 제작 안테나 테스트 및 Dual-Band

안테나 제작시 문제점 기술 지원.

5. PCS/IMT-2000 안테나

지원방법 : 현장지원, 자기적 특성, 전기적 특성 측정 방법기술 지원 소형, 광대역

안테나 설계기법 세미나 및 자료제공

6. SAR

지원방법 : 자료제공, 세미나 SAR 규격 관련 자료제공, 모의 인체 제작 및 실습

7. 샘플 안테나 분석

지원방법 : 현장지원 세미나 국내외 단말기 내장형 안테나 비교 분석 및 세미나, 자

료제공

제 2 장 본론

제 1 절 기술지원 성과

1. 선진 특허 분석

이동통신용 안테나 기술을 크게 외장형, 내장형, 수동소자 모듈, 능동소자 모듈기술

로 나누어 분석하였다. 외장형 안테나 기술에는 Retractable, Helical, Monopole

Folded, PIFA 안테나가 포함되고 내장형 안테나 기술에는 Chip, Ceramic, SMD,

PCB, Loop, Patch 안테나가 포함된다. 또한 수동소자 모듈 기술에는 Integrated,

Packaging, 복합형 안테나가 포함되고 능동소자 모듈 기술에는 Variable

Frequency, Diversity, Intelligent 안테나가 포함된다.

한국의 외장형 안테나 기술별 최근 5년간 특허동향을 보여주고 있다. PIFA 안테나

와 Monopole 안테나 분야는 최근 5년간의 출원건수가 상대적으로 많음을 알 수

있다. 이는 단말 안테나의 설계를 간단한 평면형 구조로 가기 때문으로 분석된다.

Helical 안테나 기술은 전체 출원건수가 가장 많으며. 최근 5년간 특허출원 건수 비

율은 전체 대비 46% 정도임을 볼 수 있다.

표 2-1. 한국의 외장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향

한국의 내장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향을 보여주고 있다. 내장형 안테

나 분야의 모든 기술이 최근 5년간의 출원건수가 많은 것으로 보아 내장형 안테나

기 술에서의 최근 5년간 특허출원은 활발한 것으로 추측된다.

표 2-2. 한국의 내장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향

수동소자 모듈 기술별/최근 5년간 특허동향을 보여주고 있다. 복합형 안테나와

Integrated 안테나 기술은 최근 5년간의 출원건수가 많음을 알 수 있다. 또한. 복합

형 안테나 기술은 최근 5년간 특허출원 비율이 전체 대비 90% 정도임을 알 수 있

다.

표 2-3. 수동소자 모듈 기술별/최근 5년간 특허동향

능동소자 모듈 기술별/최근 5년간 특허동향을 보여주고 있다. Variable Frequency

안테나 기술은 최근 5년간의 출원건수가 상대적으로 많음을 알 수 있다. 또한

Diversity 안테나 기술은 최근 5년간 특허출원 비율이 전체 대비 70% 정도임을 알

수 있다.

표 2-4. 능동소자 모듈 기술별/최근 5년간 특허동향

일본 및 미국의 내외장형 안테나 기술별 최근 5년간 특허동향을 보여 주고 있다.

일본의 외장형 안테나인 경우 Folded 안테나와 Monopole 안테나 분야는 최근 5년

간의 출원건수가 상대적으로 많음을 알 수 있고, 내장형인 경우 PCB 안테나와

Patch 안테나 기술이 상대적으로 많으며, Loop 안테나 기술은 출원건수가 가장 많

으나 최근 5년간 출원건수가 떨어져 쇠퇴기술로 추측된다.

미국의 외장형안테나인 경우 PIFA 안테나 분야의 출원건수가 상대적으로 많고,

Helical 안테나와 Retractable 안테나 분야가 많음을 알 수 있다. 내장형 안테나 인

경우 PCB 안테나와 Chip 안테나가 상대적으로 많으며, Patch 안테나 기술은 전체

출원건수가 가장 많음을 알 수 있다.

표 2-5. 미국/일본 외장형 안테나 기술별/최근 5년간 특허동향

표 2-6. 미국/일본 내장형 안테나 기술별 최근 5년간 특허동향

표 2-7. 국내외 내장형 안테나 특허분석 자료

2. 안테나 측정 기술

안테나는 사용하는 목적에 따라 송신안테나의 경우 안테나에 공급되는 전기신호를

효율적으로 원하는 방향으로 원하는 특성을 갖고 전파를 방사하고, 수신안테나의

경우 공간으로부터 유입되는 전파 중에서 원하는 특성을 갖고 원하는 방향에서 오

는 전파를 효율적으로 수신하도록 설계 제작된다. 이러한 안테나의 특성은 대개 안

테나 이득, 방사패턴(지향성, 편파특성), 안테나 효율 G/T 등에 의해 결정된다.

가. 안테나특성 측정법

1) 안테나 방사 패턴

안테나 이득과 연관성이 있는 안테나 방사패턴은 원하는 방향으로만 전자파를 방사

하거나 수신하기 위한 안테나 특성으로서, 원격탐사나 레이더의 경우 공간적인 분

해능을 높이기 위해서 지향성이 좋은 방사패턴을 요구한다. 초기에는 안테나의 기

하학적인 구조로부터 이론적으로 쉽게 방사 형태를 쉽게 예측할 수 있는 다이폴,

horn, dish 안테나 등이 많이 사용되었으나, 근래에 위상배열 안테나 등이 개발되

면서 고지향성이나 가변 방사패턴과 복잡한 모양의 방사패턴을 갖는 안테나들이 군

사용이나 원격탐사, 위성통신, 위성방송 등에 이용되고 있다. 따라서 이러한 고성능

안테나들의 정확한 방사패턴의 측정이 필요하게 되었다.

일반적으로 안테나 방사패턴은 피측정 안테나의 원역장(far-field region)에서 측정

한. 초기에는 이러한 조건을 만족하는 야외안테나 시험장에서 측정이 이루어졌으나,

이 측정법에서는 기후 및 주변물체들의 영향, 외부 전파잡음 등으로 정확한 측정이

어려웠다. 근래에 들어 실내에서 자유공간의 조건을 만든 전자파무향실에서 안테나

방사패턴 측정이 이루어지고 있다.

한편 큰 안테나의 방사패턴을 측정하기 위해서는 원역장 조건을 만족시킬 수 있는

매우 큰 측정시설이 필요한데, 이를 위해 compact range 등이 개발되었으며 최근

에 근역장 측정 데이터로부터 원역장 특성을 알아낼 수 있는 외삽기법, 근역장 주

사법등이 개발되어 이용되고 있다.

일반적으로 측정주파수에서 안테나 방사패턴은 그림 1에서와 같이 송신안테나의 원

역장에서 측정거리 이는 일정하게 유지하면서 다만 각 좌표 θ와 φ만 변화시키며

수신안테나로 수신된 신호 크기에 의해 결정된다. 따라서 안테나 방사패턴은 측정

주파수와 θ 및 φ만의 함수로 표현된다. 한편 안테나의 방사패턴은 2차원적인 패턴

을 측정하는 것이 대부분의 경우이며, 만약 3차원적인 패턴이 필요하면 E-plane

및 H-plane에서 측정된 방사패턴으로부터 얻을 수 있다. 선형편파 안테나에 대하

여 E-plane 패턴은 전기장 벡터와 최대방사가 이루어지는 방향을 포함하는 면에서,

H-plane 패턴은 자기장 벡터와 최대방사가 이루어지는 방향을 포함하는 면에서 측

정된 방사패턴으로 정의된다.

그림 2-1. 안테나 방사패턴 측정에 사용되는 좌표계

2) 안테나 이득

통신, 레이더, telemetry 시스템의 성능은 사용되는 안테나의 power gain에 따라

좌우되며, 이런 시스템의 제작 및 유지비용은 출력전력의 크기에 따라 크게 차이가

나기 때문에 사용되는 안테나의 매우 정확한 power gain 측정이 요구되고 있다.

주어진 방향으로의 안테나 power gain은 안테나에 전달된 순전력에 대한 주어진

방향에서의 단위 입체각당 방사된 전력비의 4π 배로 정의된다. 이 물리량은 안테나

고유특성으로 임피던스나 편파 부정합에 의한 손실을 포함하고 있지 않기 때문에

실제시스템에서의 전력전달을 결정하기 위해서는 안테나 입력 임피던스와 편파특성

을 측정하여 고려하여야 한다. 반면에 방향성 이득은 안테나에 의해 방사 총전력에

대한 주어진 방향에서의 단위 입체각당 방사되는 전력의 비를 4π배한 것으로 안테

나의 dissipation 손실을 포함하지 않는다. 따라서 방향성 이득에 대한 power gain

의 비가 안테나 효율이 된다. 대개 power gain은 안테나 최대 방사방향에서 측정

되며 흔히 측상 power gain이라고 한다. 안테나의 power gain 측정은 대개 1 GHz

이상의 주파수 대역에서는 free-pace antenna range가, 1 GHz 이하의 주파수대역

에서는 ground-reflection range가 주로 사용된다. 이러한 power gain 측정법은 대

개 절대이득 측정법과 이득전달 측정법으로 구분되어 진다. 절대 이득측정법은 측

정에 사용되는 안테나 이득에 대한 사전정보가 필요없는 방법으로 대개 이득표준안

테나의 교정에 사용된다. 이득전달 측정법은 이득비교법이라고도 하며 가장 널리

사용되는 방법으로, 피측정 안테나의 이득을 비교할 이득표준안테나가 필요하며 피

측정 안테나에 입사하는 평면파에 대한 응답과 하나 또는 그 이상의 표준안테나로

피측정 안테나를 대체하였을 때의 응답의 비로써 피측정 안테나의 power gain을

결정한다. 이득표준 안테나로는 다이폴, OEG(Open Ended wave Guide),

pyramidal horn 안테나 등이 사용된다. 여기서는 free-space 안테나 range에서 이

득표준 안테나의 교정에 사용되는 절대이득 측정법 및 근거리영역 측정데이터를 이

용하여 원역장 이득을 구하는 외삽법에 대하여 간략히 설명하였다.

송수신안테나가 서로 최대 이득방향으로 거리 r만큼 떨어져 있고 송신안테나에 PT

전력이 전달될 경우 수신 안테나에서 측정되는 전력 PR는 다음과 같이 표현될 수

있다.

여기서 GR 및 GT는 각각 수신 및 송신안테나의 이득을 의미하며 λ는 파장을 의미

한다. 일반적인 3-안테나법에서는 3개의 임의의 안테나에 대하여 3가지 조합에 대

하여 PT와 PR을 측정하면 윗식과 같은 형태의 3개 식을 얻을 수 있고 이로부터 각

안테나의 power gain을 구할 수 있다. 만약 사용된 두 안테나가 동일한 특성을 가

지고 있다면 안테나 이득 역시 같으므로

과 같은 관계가 성립된다. 윗식은 동일한 안테나를 사용하여 안테나 이득을 측정하

는 2-안테나법의 기본 측정식이다. 2-안테나법으로 안테나 이득을 측정하는 과정

은 먼저 송ㆍ수신 안테나를 연결하지 않은 상태에서 신호원과 부하(신호검출부)를

직접 연결하여 그때 부하에 전달되는 전력 PT를 측정하고, 다음으로 송ㆍ수신 안테

나를 연결하여 서로 떨어진 상태에서 부하에 전달되는 전력 PR을 측정하여 이득을

계산하게 된다. 이때 원역장 이득을 측정하기 위해서는 거리에 따른 이득 감소효과

에 의한 오차를 0.05 dB 이하로 줄이기 위해 32a°A 이상의 거리가 필요한데, 예를

들어 X-band 혼 안테나의 경우 필요한 거리는 약 30m이다.

전자파 무반사실에서 이런 안테나의 원역장 이득을 측정하기 위해서는 거대한 측정

공간과 이에 따른 막대한 시설비가 소요된다. 그래서 근역장 영역에서의 측정값으

로부터 원역장 이득을 정확히 측정할 수 있는 외삽(extra-polation)기법을 사용하여

원역장 이득을 얻고 원역장 이득과 근역장 보정계수를 사용하여 근역장 이득을 구

하는 방법을 구현하였다. 근접된 두 안테나가 안테나 축으로 정렬된 상태에서 두

안테나사이 거리를 증가시키면서 수신신호 크기를 측정하면, 두 안테나사이에서 신

호 다중반사에 의해 수신신호에 ripple이 나타나게 된다. 이 다중반사 효과는 측정

데이터들을 국부적으로 평균함으로써 제거할 수 있어 근역장에서 안테나 이득을 구

할 수 있으며, 근역장 안테나 이득을 외삽하면 원역장에서의 안테나 이득 및 근역

장 보정계수를 구할 수 있다.

나. 안테나측정설비

Antenna range는 동작환경에 무관하게 안테나의 특성을 시험ㆍ평가하는 설비로서

대개의 안테나가 특수한 경우를 제외하고는 원역장(far-field) 영역에서 사용되기 때

문에 안테나 방사특성을 측정하기 위한 이상적인 입사파는 균일 평면파(uniform

plane wave)이다. 이러한 조건을 근사적으로 만들기 위하여 reflection range와

free-space range의 두 가지 형태의 antenna range가 개발되었다. Free-space

range는 주변에서의 영향을 억제할 수 있도록 설계되며, elevated range, slant

range, anechoic chamber, compact range, near-field range 등이 있다.

여기서는 몇 가지만 소개를 한다.

1) Reflection range

Reflection range는 range 표면에 의해 반사되는 반사파가 source 안테나에서 est

region으로 직접 전파되는 직접파와 합해지도록 설계되며, 적절한 설계로 test

region에 조사되는 field는 작고 대칭적인 크기 taper를 갖도록 할 수 있다. 이

taper는 test 안테나의 높이의 반사계수, 평탄도 등이 측정의 정확도에 큰 영향을

준다. 이 range는 broad한 안테나 패턴측정을 위해 UHF 영역에서 주로 사용된다.

2) Elevated range

Elevated range는 일반적으로 평탄한 지역에 구성되며 source 안테나와 test 안테

나가 지상으로부터 높게 설치된 비전도성 tower에 놓여 지며, 주변에 의한 영향은

지향성, 부엽(sidelobe) level를 고려한 source 안테나의 선택과 표면이나 주변물체

에 의하여 test 안테나가 놓일 test region으로 반사되는 반사파를 흡수체나 fence

등을 이용한 흡수 또는 방향변경을 통하여 억제한다. 또한 modulation tagging과

같은 특수 신호처리 방법이나 short-pulse법 등도 사용된다. 따라서 주로 지향성

안테나가 용이한 마이크로파 대역 이상에서 사용되며 source 안테나, test 안테나

의 크기와 특성 및 측정주파수에 따라 두 안테나 사이의 거리 및 tower의 높이를

적절히 설계하여야 한다.

3) Slant range

Slant range는 source 안테나는 지표면에 가까이 설치하고 test 안테나는 비전도성

재료로 만든 높은 tower에 설치되도록 설계된다.

Source 안테나는 자유공간 방사패턴의 최고치가 test region의 중심을 향하고 방사

패턴의 첫 번째 null이 지표면의 specular reflection 지점을 향하도록 위치 및 방향

을 조정한다.

3. GPS 안테나 개발

현재 사용하고 있는 휴대용 단말기 안테나는 80% 이상 외국에서 특허를 가지고 있

는 헬리컬 안테나를 사용하고 있다. 이러한 안테나의 국산화를 위해 정부와 기업에

서 안테나의 국산화에 많은 노력을 기울이고 있다. 또한 이동통신 서비스가 급속히

확대됨에 따라 휴대용 단말기의 사용이 급증되고 보다 소형의 단말기와 이에 따른

소형의 안테나 개발이 요구되어진다. 최근 미국에서는 2001년부터 수출용 휴대통신

단말기에 GPS(Global Positioning System) 서비스를 추가시키는 무역조건을 정하

고 있고, 유럽과 일본은 인체에 미치는 전자파에 대한 규제를 강화하여 수출규제를

정하고 있다. 이런 시대적인 추세에 발맞추어 국내, 국외의 단말기 제조회사에서는

GPS 서비스를 할 수 있는 단말기를 연구 개발 중이고 이런 GPS 시스템을 이동전

화기에 접목시키는 제품들이 활발히 진행되고 있다. 또한 이동 통신 단말기에 GPS

서비스와 이동 통신 서비스를 동시에 하려면 두 개의 안테나가 필요하다. 하나의

단말기에 두 개의 안테나를 사용하면 단말기의 소형화가 불가능하다. 그래서 본 기

술지원에서는 안테나의 크기는 소형이고 고효율을 가지며 하나의 안테나에서 GPS

서비스와 이동통신서비스를 동시에 할 수 있는 초소형 이중대역 안테나 개발에 역

점을 두고 있다. 우선적으로 현재 상용화 되어있는 외장형 헬리컬 안테나를 기준으

로 이동통신과 GPS 시스템을 동시에 서비스 할 수 있는 안테나의 규격을 설정하고

단계적으로 안테나를 개발하였다.

GPS 안테나를 개발하기 위하여 패치와 패치 사이의 유전체는 FR4, 유전율 4.7 기

판을 사용하여 CST-MWS Simulation Tool을 사용하여 GPS 중심주파수인

1.575GHz에서 대역폭 10MHz (VSWR=2：1), 안테나의 이득OdBi의 결과를 바탕으

로 안테나를 제작하고 안테나의 대역폭, 방사패턴, 이득을 확인하기 위하여 무반사

실과 RF 측정장비를 이용하여 안테나의 특성을 측정하였다. 공진 주파수와 정재파

비(VSWR=2:1)를 바탕으로 대역폭을 확인하기 위하여 HP사의 Vector Network

Analyzer 8753D를 사용하여 측정한 return loss 및 smith chart 결과값을 그림2-2,

2-3에 나타내었다.

대역폭 (VSWR=2:1)은 MHz로 GPS 대역을 만족하는 특성을 얻었다.

그림 2-2. Return Loss(Sll)

그림 2-3. Smith Chart

그림 2-4. GPS 안테나 방사패턴

그림 2-5. 제작된 GPS 안테나

그림-4는 제작한 안테나를 안테나 무반사실에서 측정한 안테나 E, H-palne 방사패

턴으로 양호한 특성을 나타내고 있으며, 그림2-5는 제작한 안테나의 실물로서 4

Layer로 구성되어 있으며 직경 3.8mm 높이의 크기를 가진다.

4. GSM/DCS 안테나 개발

새로운 GSM(Global System for Mobile Communication ： 890-960 MHz)/DCS

(Digital Communication System : 1710-1880 MHz) dual-band 내장형안테나를

만들기 위해서 GSM/DCS dual-band 안테나의 초기 개념으로서 기생소자를 이용하

는 모노폴 안테나이다. 기생적인 모노폴 안테나는 single band의 단점을 보완하기

위한 안테나 구조이다. 이런 안테나 구조도 루프형태의 안테나와 유사하게 단말기

상황에 따라 자유롭게 구현하기 때문에 실제 동작되는 단말기에서 자유롭게 구성을

할 수 있는 특징을 가지고 있다. Prototype으로 제작된 기생 다이폴 안테나의 구성

은 판형 방사체와 급전부 그리고 단락 핀으로 구성이 되어 있다. 제한된 공간에서

안테나의 성능을 확보하기 위하여 별도의 기생소자를 사용하여야 한다. 그러나 본

기술지원 과제에서는 변형된 헬리컬 구조를 이용하여 GSM/DCS dual-band 안테나

를 설계 제작하여 보았다. 그림 2-6은 GSM/DCS dual-band 안테나 설계도로서

ground 크기는 실제 단말기 PCB ground 크기인 110X45 mm의 유전율 4.7, 두께

1.67 mm의 RF4 기판을 이용하였으며, CST-MWS 설계 Tool을 이용하여 안테나를

simulation 하였다. simulation 결과값은 GSM 대역에서 75 MHz, DCS 대역에서

150 MHz로 GSM/DCS 대역 모두를 만족하였으며, 제작 측정한 결과값을 그림 2-8

에 나타내었다. 제작 측정한 결과값은 DCS대역 890~960 MHz)에서 VSWR=2:1 기

준으로 82 MHz, GSM 대역(1710〜880 MHz)에서 VSWR=2:1 기준250 MHz로

simulation 결과값 보다 다소 넓게 나왔으며, 제작한 안테나를 실제 단말기에 장착

하여 안테나 무반사실에서 측정한 안테나 방사패턴을 그림 2-9〜2-11에 나타내었

다. 측정한 방사패턴 역시 GSM/DCS 대역 모두 양호한 특성을 나타내고 있으며 안

테나의 이득은 GSM 대역에서 1.72〜3.1 dBi, DCS 대역에서는1.03〜3.68 dBi의

이득을 얻었으며 표 2-8에 정리하여 나타내었다.

그림 2-6. GSM/DCS Dual Band 안테나 Layout

그림 2-7. Dual-badn 안테나 Simulation 결과

그림 2-8. Dual-band 안테나 측정결과

그림 2-9. 안테나 방사패턴Phi=0deg)

그림 2-10. 안테나 방사패턴(Phi=90deg)

그림 2-11. 안테나 방사패턴(Theta=90deg)

표 2-8. GSM/DCS 안테나 이득

그림 2-12. 개발된 안테나의 단말기 장착 사진

그림 2-12는 실제 제작한 단말기 내장형 안테나가 현재 중국시장에서 판매되고 있

는 단말기에 장착된 안테나로서 미래테크에서 매달 5만개 이상 분량을 수출을 하고

있다.

5. PCS/IMT-2000 안테나 개발

PCS (Personal Communication Services : 1750~1870 MHz)

/IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000 : 1920~2170) 단말기

내장형 안테나를 개발하기 위하여 제안된 안테나 구조는 기존의 헬리컬 또는 직사

각형의 세라믹 chip 안테나와는 달리 PCB (Printed Circuit Board)(FR4) 에 원형패

턴을 형성하여 4 Layer를 적층하여 제작함으로써 Low Cost 및 고생산성과 고신뢰

도를 확보하였다. PCS/IMT-2000 Dual-band 안테나를 발하기 위해서는 PCS 대역

(1750〜870 MHz)의 120 MHz의 대역폭과 IMT-2000 (1920〜2170 MHz)의 250

MHz의 대역을 이중공진으로 대역폭을 확보하기에는 PCS대역과 IMT-2000 대역이

바로 인접하여 있기 때문에 다소 어렵게 느껴져, PCS/IMT-2000 대역을 이중공진

으로 하지 않고서 단일대역, 즉 PCS 대역의 1750 MHz부터 IMT-2000의 2170

MHz까지 420 MHz의 광대역을 중심주파수 1960 MHz에 맞춰 설계하기로 하였다.

그림 2-13은 PCS/IMT-2000의 제안된 구조로서 ground 크기는 실제단말기 PCB

ground 크기인 75X 45 mm의 유전율 4.7, 두께 1.67 mm의 RF4 기판을 이용하였

으며, CST-MWS 설계 Tool을 이용하여 안테나를 simulation 하였다. 층간높이, 폭

및 각도를 조정하면서 simulation한 결과값은 그림 2-14에 보여 주듯이 약400

MHz 정도의 대역폭을 확보하였다. 실제 제작한 안테나의 모양을 그림2-15 나타내

었으며, 측정한 결과값은 PCS/IMT-2000 대역을 모두 만족하는 450 MHz의 광대역

특성을 얻게 되었다. 그림 2-17〜2-19에서 그림 (a)는 제작한 안테나를 안테나 테

스트 지그에서 측정한 방사패턴이고 그림(b)는 단말기에 장착하여 측정한 데이터로

서 IMT-2000 대역의 단말기는 아직 출시가 되지 않았기 때문에 PCS 단말기로 측

정을 하였다. 때문에 IMT-2000 대역에서의 특성은 신뢰를 할 수 없으며, PCS 대

역만을 현재 상용중인 내장형 안테나와의 특성을 비교하여 보았을 때 더 좋은 결과

값을 나타내고 있다. 표 2-9〜-11은 각각의 대역에서 측정한 이득값을 정리하여

표로 나타내었다.

그림 2-13. PCS/IMT-2000 안테나 Layout

그림 2-14. PCS/IMT-2000 안테나 Simulation 결과

그림 2-15. 제작한 안테나 모양

그림 2-16. 측정 결과(PCS/IMT-2000)

그림 2-17. 안테나 방사패턴(Phi=0 deg)

표 2-9. 안테나 이득(Phi=0 deg)

그림 2-18. 안테나 방사패턴(Phi=90 deg)

표 2-10. 안테나 이득(Phi= 90 deg)

그림 2-19. 안테나 방사패턴(Theta=90 deg)

표 2-11. 안테나 이득(Theta=90 deg)

6. SAR(Specific Absorptiion Rate) 분석

최근 수년동안 각종 전자기기에서 방출되는 전자기장에 의한 인체유해가능성과 관

련한 연구가 급격하게 증가하고 있다. 전자기장의 경우 그 발생원으로부터 거리와

세기가 밀접한 연관관계를 가지고 있으므로 자연히 인체 가까이에서 사용하는 전기

기기가 문제가 될 가능성이 높은 것이 사실이다. 따라서 극저주파(ELF)에 해당하는

60Hz 전자기장의 발생원에 대해서는 전기담요, 헤어드라이어, 전기면도기 등이 주

목을 받고 있다. 그러나 극저주파의 경우, 에너지 측면에서 볼 때 X-선 자외선, 가

시광선, 적외선 등보다 높은 주파수로 장기노출에 의해 영향이 있을 가능성이 있다.

이에 반하여, 휴대전화의 경우는 현재 우리의 생활에서 가장 신체에 밀착해서 사용

하면서도 극저주파보다 광자하나 당의 에너지가 훨씬 높은 전자기장을 의도적으로

방출하는 전자기장 발생원으로서 특히, 방출된 전자기장의 상당량이 우리 신체부위

중에서 가장 민감한 머리부분으로 흡수되기 때문에 그 심각성이 배가 된다고 할 수

있을 것이다. 이러한 측면에서 외국에서는 휴대전화 전자파를 이용한 In vivo. In

vitro 실험 등이 활발하게 추진되고 있으며, 이 연구결과를 토대로 사람의 머리 부

분에서 흡수되어 온도상승효과를 나타낼 수 있는 전자파에너지의 양을 정하고 있으

며, 이것을 SAR (Specific Absorption Rate) 즉 전자파 비흡수율 이라고 표현하고

있다. SAR은 휴대전화의 적합성 평가를 위한 객관적인 기준으로서 이미 세계 각국

에서는 SAR에 대한 기준치를 정하고, 그 측정방법에 관한 나름대로의 기준안도 마

련해 놓고 있다. SAR 기준치의 결정방법은 생체실험자료를 근거로 하고 있으나, 일

단 기준치가 결정되고 나면 계속적으로 생체실험을 통해서 인체 영향에 관한 휴대

전화의 적합성 평가를 할 수는 없다. 따라서 실제 사람의 모양을 갖추고, 그 구성성

분의 전기정수가 사람의 것과 유사한 값을 가지는 모의인체(Phantom)를 이용하여

휴대전화 전자파에 의해 인체에 형성되는 SAR 분포를 평가하는 방법이 널리 이용

되고 있다.

이러한 측정법에서 중요한 요소는 인체유사조직(Tissue Simulating Liquids), 모의

인체의 모양(Shape), 실제 휴대 전화 사용상황 및 최악의 사용상황 재현, 전기장

및 자기장 측정용 probe의 정밀도, probe에 의한field의 왜곡특성 보정 등을 들 수

있으며 이러한 요소들을 어떻게 잘 조절하는냐가 SAR 측정 data의 신뢰성을 좌우

하게 된다.

그림 2-20. SAR 측정 시스템

1) SAR 정의

이동통신 주파수 영역에 대한 현재의 인체보호 기준은 모두 조직(tissue)의 온도 증

가, 즉 열적효과에 근거하고 있다. 40 MHz-6 GHz 영역의 주파수를 가진 전자파가

인체에 흡수될 경우, 불규칙적인 분자운동을 증가시켜 이것이 온도증가로 나타나게

되며, 이러한 열적인 반응을 SAR이라고 하는 정량적인 양으로 나타낼 수가 있다.

SAR의 정의는 밀도 ρ인 체적요소 dV 내에 포함되어 있는 질량증분 dm에 흡수되

는 전자파의 전력증분치(dP)로서 (인체의)단위질량당 흡수되는 전력(W/kg)을 의미

한다.

2) SAR 기준

휴대전화는 머리에 밀착시켜 사용하기 때문에 머리 이외의 다른 신체 부위에는 휴

대전화 전자파가 흡수되지 않는다. 더구나 흡수된 전자파에너지는 거의 대부분이

피부에 집중되므로 이것을 전신에 대해 평균할 경우는 SAR 값이 상당히 낮아진다.

문제는 전신평균 SAR 값은 낮아도 그 에너지가 집중되는 특정부분은 손상을 입을

수 있다는 데에 있다. 따라서 인체안전도를 평가하는 데에 이용할 수 있는 SAR은

전신평균이 아니라 신체내의 제한된 영역내에 포함된 질량에 흡수되는 전력을 의미

하는 국부 SAR 평균이다. 현재 각 나라별로 SAR 기준치를 가지고 있는데 미국은

1g 평균을 택하고 있으며, 국제비전리방사선방호위원(ICNIRP), 유럽전자기술표준위

원회(CENELEC) 등 다른 기관에서는 10g 평균을 채택하고 있다. 평균하는 질량이

커진다는 것은 SAR 분포가 낮거나 전혀 에너지 흡수가 없는 부분까지 포함해서 계

산하기 때문에 SAR 평가치가 첨두치에 비해서 상당히 낮아진다는 것을 의미한다.

따라서 현재 존재하는 모든 기준의 전신평균은 0.08 W/kg으로 국부 평균 기준치보

다 훨씬 낮은 값을 정하고 있다. 국부평균의 경우는 신체부위 중에서 비교적 영향

이 적을 수 있는 곳(손목, 발목)과 민감한 부분(머리, 몸통)으로 나누어 제한치를 정

하고 있으며, 휴대전화의 인체 안전성 평가에 적용되는 기준치는 머리, 몸통 부분에

대한 국부 평균값이다. 이 값은 미국의 경우 미연방통신위원회FCC)에서 lg 평균으

로 1.6 W/kg을 넘지 못하도록 제한하고 있으며. 우리나라를 비롯한 다른 나라들은

10g 평균으로 2 W/kg을 권고하고 있다. 미국은 1997년 1월부터 자국내에 유통되

는 휴대전화 단말기에 대해 lg 평균 1.6 W/kg의 기준을 만족시키도록 강제 규제하

고 있다.

그림 2-21. 모의인체(Phantom)

그림 2-22. 위치제어를 위한 다관절 로봇

나. SAR 대처기술

휴대전화는 의도적인 전자파 발생원이면서도 사용자의 필요성 때문에 다른 전자파

발생원과는 달리 우리나라에서는 아직까지 일반인들에 의해 심각하게 그 피해의 유

무에 대한 논란이 이루어지고 있지는 않다. 휴대전화 전자파는 고주파로서 인체에

열적 효과를 발생시킬 수 있으며, 머리에 밀착시켜 사용한다는 점에서 장시간 연속

해서 사용할 경우 인체에 치명적인 손상을 줄 수 있다는 연구결과도 있기 때문에

확실하게 그 영향이 밝혀지지 않은 상황이면서도 외국에서는 생체실험 등의 결과를

토대로 휴대전화 전자파에 대한 노출제한치를 설정하고 있다. 더욱이 미국은 1997

년 1월부터 자국 내에서 유통되는 휴대전화 단말기에 대해 SAR 적합성 평가를 받

도록 강제 규제하고 있으며, 다른 나라들도 SAR 기준을 법제화하려는 움직임을 보

이고 있다. 휴대전화 사용자들은 단말기의 소형화와 통신품질의 개선을 동시에 요

구하고 있으며 이러한 요구는 SAR 값을 상승시킬 수 있기 때문에 제조업체로서는

상당한 고민을 안게 되었다. 단말기의 출력과 통화품질은 직접적인 관련이 있기 때

문에 SAR 기준치 내에 들어가기 위해서는 출력을 낮출 수밖에 없고, 이렇게 되면

약전계에서의 통화품질에 지장을 주게 된다.

그렇다고 cell planning을 다시 하다는 것은 상당한 비용손실을 가져오게 되므로 단

말기 자체에 대한 대책을 강구해야만 한다. 현재 각 휴대전화 단말기 제조회사들은

SAR이라는 새로운 기준에 맞추기 위해서 많은 노력을 기울이고 있다. 물론 이러한

경향은 미국이 1g 평균값 1.6 W/kg이라는 기준을 강제로 지키도록 하기 때문에 발

생하고 있는 결과이며, 미국 내의 휴대전화 제조업체들은 물론 미국으로 수출하는

세계 모든 국가의 관련기업들에게 공통적으로 당면한 과제이다. SAR이 문제가 되

고 있는 요인 중의 하나는 단말기의 발전이 크기가 점점 작아지면서 전자파를 방출

하는 내부 source와 머리와의 간격이 점점 줄어들고 이것은 SAR 값이 더 크게 나

올 수 있다는 의미를 가지고 있다. 물론 단말기의 출력이 작으면 SAR 값도 줄어들

겠지만 미국에서는 지금도 AMPS 방식을 사용하고 있기 때문에 문제가 되고 있다.

SAR을 줄이는 방법은 크게 나누어서 다음에 기술하는 세 가지로 압축할 수 있다.

첫째, 단말기 본체에서 나오는 전자파의 양을 줄이거나, 둘째 단말기의 설계 자체를

본체에서 전자파가 가장 많이 나오는 위치로부터 머리까지의 거리가 자연스럽게 멀

어지도록 하는 것이다. 세 번째는 전자파가 어느 한 곳에 집중되는 것을 막는 것이

다. 위와 같은 세 가지 방안에 대해서 좀 더 구체적으로 표현하자면, 1) 적절한

grounding 방식선택, 2) 단말기 본체의 ear piece 부분을 두툼하게 하거나 위치의

변동 3) 안테나 방사패턴의 적절한 변형, 4) 단말기 내부의 적절한 위치에 전기장

또는 자기장 차폐 재료 적용 등으로 나타낼 수 있다. SAR에 대한 대책을 세울 때

유념해야 할 것은 현재 세계적으로 널리 이용되고 있는 SAR 적합성 평가방법은 아

직 표준화가 되어 있지 않으며 향후에 평가방법이 바뀌면 같은 모델의 휴대전화 단

말기라고 할지라도 SAR 값이 바뀔 수 있다는 것이다. 이것은 제조업체로서는 다소

난해한 사실이지만 역으로 생각하면 현재의 평가방법에 대한 허점을 잘 이용하면

쉽게 SAR 값을 낮출 수도 있다는 것을 의미한다.

SAR 적합성을 만족하기 위한 가장 좋은 방법은 개발단계에서부터 미리 SAR을 예

측하여 개발하는 것이다. 다시 말하면 이미 설계단계를 지나고 제품이 생산되면 이

때에 적용할 수 있는 SAR 대책은 상당히 제한적이기 때문에 제품의 설계단계에서

미리 SAR을 계산해 보는 것이다. 휴대전화 단말기의 SAR 값을 수치해석으로 계산

하기 위하여 실제 사람의 MRI 영상을 이용하여 만든 비균질 인체모델을 많이 사용

하지만 휴대전화 단말기에 대한 SAR 적합성 평가는 어차피 균질 인체모델

(phantom)에 대해서 이루어지기 때문에 비균질 모델을 이용한 SAR 계산값은 제조

업체의 입장에서는 별로 이용가치가 없다. 따라서 SAR 측정시스템에서 이용되는

phantom과 시험대상인 휴대전화 단말기를 정확하게 모델링하는 것이 필요하다. 물

론 실제개발에 이용할 수 있기 위해서는 측정 data와의 비교를 통해 일정한 오차범

위내에서 측정과 simulation data가 일치함을 확인해야 할 것이다.

그림 2-23. 단말기 안테나 SAR 테스트

7. 샘플 안테나 분석

○ 본 과제 “멀티밴드 초소형 안테나 설계 기술”를 지원 하면서 개발한 내장형 안

테나와 현재 상용화 된 내장형 안테나와의 비교를 위하여 국,내외 상용중인 몇 개

의 샘플 안테나를 분석하여 보았다.

가. 국내 내장형 안테나

그림 2-24. 국내 PCS 대역의 내장형 안테나-A

그림 2-25. 국내 PCS 대역의 내장형 안테나-B

나. 국외 개발된 내장형 안테나

그림 2-26. 내장형 안테나(Nokia)

그림 2-27. 내장형 안테나(Siemens)

그림 2-28. 내장형 안테나(Panasonic)

그림 2-29. 내장형 안테나(Acatel)

다. 기타 내장형 안테나 사진

그림 2-30. 내장형 안테나 사진

제 2 절 기술지원 수행

제 3 장 결 론

○ 멀디밴드 초소형 안테나 개발 및 생산을 위하여 아래와 같은 기술지원이 이루어

졌다.

- 안테나 특허 분석

- 안테나 측정 기술

- GPS 안테나

- GSM/DCS 안테나

- S/PCS/IMT-2000 안테나

- SAR 분석

- 샘플 안테나 분석

○ 안테나 생산을 위하여 (주) 미래테크가 일부 보유하고 있던 자체기술을 검토하

여 관련 특허분석 및 새로운 아이디어 창출과 새로운 특허출원으로 지적재산권 확

보가 우선시 되어야 하며, 미래테크에서 보유하고 있는 각 장비들을 활용하여 측정

기술 및 제작에 관련된 기술지원이 이루어졌다. 현재 미래테크에서 생산중인

GSM/DCS 내장형 안테나는 중국 닝보버드 단말기에 채택되어 수출중에 있으며, 새

로운 안테나를 개발하여 국내 내장형 안테나 시장에도 출시 준비중에 있다.

○ 내장형 안테나 기술 개발은 확립 하였으나 선진 기술에 비하여 아직 보완하여야

할 점이 대두되어 향후 지속적인 추가 연구가 선결되어야 할 것이라고 사료 된다.

○ 또한 본 기술지도의 핵심인 안테나 관련 기술개발은 업체의 경영악화와 사업방

향 재고에 따라 시장성 없는 제품개발보다는 자체기술력 향상에 역점을 두어 기술

지도가 이루어졌다.

○ 업체의 안테나 설계 시뮬레이션 TOOL 사용법 및 안테나 특성측정 기술, TOOL

을 이용한 내장형 안테나의 설계 및 제작 기술력 향상에 기여함.

○ 현재 시판중인 내장형 안테나 샘플 분석을 통하여 국내 시장 진입에 적절한 사

업방향을 잡고 시장창출을 하도록 경영지원을 함.

[참고문헌]

[1]. http://www.eic.re.kr

[2]. http://www.rfdh.com

[3] http://www.kipris.or.kr

[4]. Constantine A. Balanis, Antenna Theory Analysis and Design. 1997.

주 의

1. 이 보고서는 산업자원부에서 시행한 부품ㆍ소재종합기술지원사업의

기술지원보고서이다

2. 이 기술지원내용을 대외적으로 발표할 때에는 반드시 산업자원부에서

시행한 부품ㆍ소재종합기술지원사업의 기술지원결과임을 밝혀야 한다.