Lab-05: Loop Antenna

 

I. Theory

1. Loop Antenna 기초

ㅇ 다이폴과 함께 가장 기본적인 안테나 중의 하나

ㅇ 3kHz-30GHz 주파수 범위에서 다양한 용도로 사용

ㅇ 루프 안테나 용도: 통신, NFC, RFID, 자기장 센서, 전파방향 탐지, 무선충전(자기장 생성 코일로 사용)

ㅇ 평면에 설치 용이

 

2. Loop Antenn 사례

ㅇ 무선충전

- Link Dream Qi wireless charger transmitter and coil (left) and receiver coils by Wurth Electronics (right)

관련 이미지  Main Product

 

ㅇ NFC, 13.56MHz

-  Smartphon NFC loop antenna

smartphone nfc antennan battery embedded에 대한 이미지 검색결과 

 

- Credit card NFC loop antenna

관련 이미지

 

ㅇ AM 방송수신 안테나

- AM receiving rerrite loop antenna (From Circuit Exchange International)

ferrite loop am radio에 대한 이미지 검색결과

 

ㅇ HF amaeur radio

- HF loop antenna for amateur radio (qrznow.com, Joel Hallas, W1ZR)

관련 이미지

ㅇ 방향탐지 안테나

- Cytony DF-A0097A crossed loop/monopole Watson Watt DF antenna, 2-m loop, VLF/LF/MF

DF-A0097 VLF/LF/MF Watson Watt Antenna Element for DF

 

ㅇ FM 라디오 방송 수신 안테나, 88-108MHz

- FM radio receiving loop antenna (Tesslor-USA)

fm receiving loop에 대한 이미지 검색결과

 

ㅇ 군용 통신 및 방향탐지

- HF vehicle loop antenna for NVIS communication (Harris Corp.)

military loop antenna에 대한 이미지 검색결과

- HF loop DF array at Penhale Sands Tx Station, Cornwall, UK

penhale sands transmitting station cornwall loop antenna array에 대한 이미지 검색결과

 

 

3. A Small Loop Antenna

-  

- Current: constant along the loop

    I = I­0

picture of a loop antenna

- Farfield

     

     

 

- Radiation resistance

     

 

- Directivity:

     

     

 

- Multi-turn: N = number of turns

    Electric and magnetic fields: N times

    Radiation resistance: N2 times

- Equivalent circuit with a tuning capacitor

 

 

Rr : radiation resistance

Rl : conductor loss resistance

LA : loop external inductance

Li : loop internal inductance, due to H inside the conductor

 

 

Thin wire (b<<a)

 

 

 

Thick wire: formulas by R. Dengler, Advanced Electromagnetics, 5(1), Jan. 2016

 

: quality factor

 

 

4. Large Loop Antennas

 

Radiation pattern

 

Input impedance

 

 

Large impedance when  

Resonance at C = 1.0, 1.5, 2.0, 2.5

5. Loop antenna impedance matching

ㅇSmall loop antenna impedance matching

 

http://vaedrah.angelfire.com/images/A%20Component%20Universe/Antenna/antenn15.gif

 

loop antenna electric field에 대한 이미지 검색결과

 

ㅇNFC tag impedance matching

NFC Antenna

nfc tag impedance matching에 대한 이미지 검색결과

 

관련 이미지

 

관련 이미지

II. Experiment

 

1. Geometry

Loop diameter (mean): 20cm

Wire diameter: 1cm

Frequency Min: 0MHz

Frequency Max: 1000MHz

Field monitor: farfield

 

2. Simulation

Source: discrete port, 50-ohm

 

3. Results check

다음 결과를 워드문서에 삽입하여 수행 확인 받으시오.

1) S11, dB

2) S11 on Smith chart.

3) Z11 real, y 축을 최소 0, 최대 500으로 조정

4) Z11 imaginary, y 축을 최소 -500, 최대 500으로 조정

5) Gabs 3D at 500MHz. Insert into a report file