Antenna Efficiency Variation by the Influence of Human Body

인체의 영향에 의한 안테나 효율의 변화

In this paper, PIFA(Planar Inverted F Antenna) which operates in PCS(Personal Communication System) band is designed and characteristics are investigated. Designed PIFA was installed in three types of handsets, folder, bar, slide, and the performance was evaluated. Head and hand phantom were added to make the most similar environment to real condition of mobile phone use, and influences on antenna performance were analyzed. The simulation results confirm radiation patterns are greatly changed and antenna efficiency is decreased by the effect of human body. Performance variation of the mobile handset antenna was observed as changing the angle between mobile handset and head phantom from $0^{\circ}$ to $2^{\circ},\;4^{\circ}$ to confirm the variation caused by the relative position of mobile handset and head phantom. Directivity was decreased gradually as the antenna goes away from head phantom, and showed the trend of increasing efficiency. But in the case of bar type, where the position of antenna is relatively close to head phantom, that trend didn't show. It was confirmed that the shape of handset has a great effect on the performance.

본 논문에서는 PCS(Personal Communication System) 대역에서 동작하는 PIFA(Planar Inverted F Antenna)를 설계하여 특성을 살펴보았다. 설계된 PIFA를 폴더와 바, 슬라이드 타입의 단말기에 장착하여 성능을 확인하였다. 실제 사용자가 사용하는 상태와 가장 유사한 환경을 만들기 위해 헤드 팬텀과 핸드 팬텀을 추가하여 단말기 안테나의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 인체의 영향으로 인해 방사패턴이 크게 변형되는 모습을 보였으며, 안테나 효율 또한 현저히 저하되는 것을 전산 모의 실험을 통해 확인할 수 있었다. 단말기와 헤드 팬텀과의 위치 관계에 따른 변화를 확인하기 위해 단말기와 헤드 팬텀의 각도가 $0^{\circ}$일 경우를 기준으로 하여, $2^{\circ},\;4^{\circ}$로 변화시켜가며 단말기 안테나의 성능 변화를 살펴보았다. 그 결과 안테나가 헤드 팬텀에서 멀어질수록 지향성을 갖던 특성이 조금씩 줄어들면서 효율이 좋아지는 경향을 보였다. 다만 안테나의 위치가 상대적으로 헤드 팬텀에 가까운 바 타입의 경우, 이 같은 경향이 나타나지 않았다. 단말기의 형태도 성능에 큰 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.