본 논문에서는 임의 배열 안테나에 입사하는 다중 협대역 인코히런트 신호를 분리 추정하기 위한 분해능 향상 알고리즘을 제안한다. 도래각 추정 알고리즘의 분해능은 배열 안테나 개구면의 크기에 좌우되므로 분해능을 좋게 하기 위해서는 개구면을 크게 해야 한다. 그러나 실환경하에서 배열 안테나의 개구면 크기를 증기시키는 것은 비 실용적이므로 배열 안테나의 센서간격을 가상적으로 확장시킴으로서 개구면의 크기를 증가시키고 적절한 변환 행렬을 사용하여 이 가상 배열 안테나의 스티어링 행렬을 구하는 방안을 제시한다. 시뮬레이션을 통하여 비교분석한 결과 등간격 협대역 인코히런트 신호가 원형배열 안테나에 입사되었을 경우에 제안된 방법이 표준 MUSIC보다 뛰어난 분해성능을 보여주었다.
본 논문에서는 X 밴드 주파수에서 단얼 마이크로스트립 선로 급전방식을 갖는 원형 편파 개구면-패치 안테나(aperture-patch antenna) 및 환 구조 안테나(ring antenna)를 설계, 제작하여 특성을 측정하였다. 개구면-패치 안테나는 동작 대역폭이 매우 넓으며, 환 구조 안테나는 크기가 작아서 대형 배열안테나의 기본 복사소자로 적합하다. 이 두 종류의 안테나에 대하여 VSWR 대역폭과 원형편파 축비(axial ratio)를 개선하기 위한 여러 가지 설계 파라미터의 영향을 분석하였다. 개구면과 환 복사소자는 공진기 모델(cavity mode!)에 근거하여 초기 설계를 하였으며. 원형편파를 발생시키기 위한 개구면 내부의 패치와 환 내부의 스터브(stub) 는 Ensemble 소프트웨어를 사용하여 최적화 하였다. 제작된 안테나는 개구면-패치 안테나의 경우 25 %의 V VSWR 대역폭(3dB 기준)과 1.2 dB의 최소 축비를 가지며, 환 구조 안테나에서는 6.7 %의 VSWR 대역폭과 1.6 dB의 최소 축비를 가진다.
본 논문에서는 GPS(Global Positioning System)용 개구면 결합 소형 RHCP(Right-Handed Circular Polaization) 패치 안테나를 설계하였다. GPS 안테나의 원형분극 특성은 정사각형 패치면의 한 대각선 방향의 양 모서리에 섭동을 부여하여 구현하였고, GPS 안테나의 소형화는 패치면의 네 변의 중심에 일정한 길이의 슬릿을 삽입하여 등가적으로 표면전류의 경로를 증가하는 것으로 구현하였다. 안테나의 급전구조는 단일 급전구조로서 원형분극 안테나의 소형화가 용이하고 상대적으로 넓은 대역폭 특성을 갖는 접지도체에 십자형 개구면을 갖는 개구면 결합구조를 적용하였다. 해석 및 측정 결과, 소형 RHCP 안테나는 소형화 기법을 적용하기 이전에 비해 패치면적을 약 $42.7\%$ 줄였고, 대신-10dB 대역폭과 3dB 축비대역폭은 각각 $56\%,\;38.5\%$ 감소하였다. 또한 제한 구조를 상용 GPS 세라믹 안테나에 적용한 결과, 3dB 축비대역폭이 $56\%$ 줄었지만 패치면적을 $42.9\%$ 줄일 수 있음을 확인하였다.
임의의 반경을 갖는 원통의 내곡면 및 외곡면 표면에 밀착하여 호형(弧形, arc array)으로 배열된 마이크로스트립 어레이 안테나의 원거리 복사패턴에 관하여 Fourier Transform을 이용하는 근사법을 제시한다. 실효개구면을 호의 끝점을 잇는 평면으로 정의하면, 곡면 안테나는 실효개구면 평면위에 위상이 다른 비주기 배열로 근사화될 수 있음을 보였으며, 평면형에 대하여 표준화된 실효개구면비가 1.0-0.9인 범위에서 근사법에 의한 해석이 타당함을 확인하였다. 실효개구면 배열에서 위상 변화는 곡면과 개구면 사이의 비선형적 경로차에 기인하는 것으로 해석하였으며, 특히 곡률 반경이 호의 길이보다 5배 이상일 때는 Fourier Transform Method에서 scale factor의 변화만으로 해석이 가능하였다. 근사법에 의한 계산 결과는 -40dB의 측정범위에서 좌표변화법 및 실험결과와 잘 일치하였으며, 근사법과 좌표변환법에 의한 계산에서 반전력각(half power angle)의 차이는 실효개구면비가 0.9이상에서 5'미만이었다.
능동 합성개구면소나에 의한 해저부설 소형물체 탐지처리 기술은 공간적 제약을 받는 소형 무인화 시스템에서 짧은 센서어레이 사용이 가능하므로 개구면 합성처리에 의해 탐지성능을 올릴 수가 있다. 하지만 플렛폼의 정속도 직선기동에 의한 제한조건은 여러 가지 외부 환경요인과 정확한 위상차 합성 처리에 있어서 많은 오차를 유발하게 된다. 본 연구에서는 이러한 시스템에 탑재되는 능동형 합성개구면처리에 대한 적용 가능성을 분석하고, 전용 시뮬레이터를 구성하여 진행경로 변동에 의해 발생되는 위상차 부정합에 따른 탐지해상도 성능변화를 비교 검토하고자 한다. 시뮬레이션은 코히어런트 초점처리 모델에 경로변동 모듈을 추가하여 실행하였으며, 결과에서 알 수 있듯이 합성개구면처리에 의한 해저 소형물체 탐지성능은 플렛폼의 경로변동에 의한 위상차 부정합 및 S/N비 변화에 의해 많은 변화가 있음을 알 수 있었다.
이 논문은 위성 지구국용 수정곡면 카세그레인 안테나를 설계하는 것이다. 수정곡면 카세그레인 안테나 설계는 다음과 같은 절차로 수행된다. 1) 원하는 안테나 사양을 만족하도록 개구면 전계분포 설계, 2) 적절한 구조 퍼래미터 결정, 3) 반사판 곡면 좌표 추출 등이다. 이를 위해서 개구면 전계 분포는 Hansen 단일변수 분포를 선택하고, 개구면에 의한 원거리 복사패턴은 각스펙트럼법을 이용하여 예측한다. 설계 주파수에서 정해진 사양을 만족하도록 개구면을 설계한 후, 이 분포가 다른 주파수에서도 사양에 만족되는지 확인한다. 주어진 급전 패턴이 설계된 개구면 분포로 변환되도록 주 및 부반사판 곡면을 합성한다. 곡면추출에 필요한 급전 패턴으로 빔웨이브 가이드의 복사패턴을 이용한다. 설계된 시스팀은 원형 개구면을 갖고, 좌우 대칭이며, 축들이 기울어지지 않는 구조를 갖는다. 종합보간법을 이산적 반사판 설계 데이터들에 적용하여, 연속적인 반사판 곡면 함수를 얻는다. 기저 함수로 JPS함수를 사용한다. 설계는 주파수 17.7-20.2GHz의 수신밴드와 27.5-30GHz의 송신밴드를 갖는 Ka밴드에서 동작하는 카세그레인안테나를 설계한다.
정사각형 혼 안테나의 개구면을 $3{\times}3$의 도체 격자로 분할하여 이득을 개선하였다. 개구면상의 균일한 필드 분포를 얻기 위해서, 중앙과 가장자리의 격자에 두께가 서로 다른 유전체 판을 삽입하여 위상을 보상하였다. 12.5GHz 대역의 혼 안테나를 설계하여 FDTD 방법으로 개구면의 필드 분포를 해석하였고, 이로부터 복사 패턴을 계산하였다. 실제 측정한 결과, 격자형 개구면을 갖는 안테나의 이득은 18 dBi로 일반적인 혼에 비해 이득이 약 2 dB 개선됨을 확인하였다.
마이크로 스트립을 이용하여 셀룰러(824-894 MHz) 이통통신용 송수신 안테나를 설계 및 제작하였다. 이때 넓은 대역폭을 얻기 위하여 개구면 결합형(aperture-coupled) 안테나를 설계하였으며 사용된 기판은 2층의 FR-4 ($\varepsilon$$_{r}$ =4.7) 기판과 공기층을 합한 3단으로 이루어져 있다. 안테나 특성파악을 위한 스트립의 전류분포와 슬롯의 자류분포 해석은 전송선로 모델법을 적용하였고 제작된 안테나는 VSWR 1.5:1 이하의 높은 복사 특성을 얻으므로써 좁은 공간에서 편리하게 설치하여 쓸 수 있는 우수한 안테나임을 확인하였다.
금속 격자 배열 안테나의 이득을 최적화하려면 격자배열 원소의 개구면 깊이를 조정하여 위치에 관계없이 동위상 특성을 이루도록 해야 한다. 각 개구면의 깊이가 안테나 이득에 미치는 영향은 서로 종속적이어서 결정론적인 방법으로 풀기는 쉽지 않다. 본 논문에서는 기존의 Armijo 법칙을 적용한 방향 탐색 기법을 제안한다. 실험결과 방향 탐색 기법은 금속 배열 안테나 최적화 문제에서 효율적인 것을 확인하였다.
본 논문에서는 개구면이 큰 기존 원형 이중 모드 혼의 E/H 평면 방사 패턴 대칭성 향상을 위한 변형된 개구면을 갖는 원형 이중 모드 혼을 제안한다. 제안된 안테나는 급전부, 모드 발생부, 위상정합부로 구성되며, 이 중 위상정합부의 원형 개구면은 E/H 평면의 방사 패턴 대칭성 향상을 위해 타원형 혹은 직사각형으로 변이된 형상을 갖는다. 제안된 안테나와 기존 원형 이중 모드 혼의 성능 비교를 위해 15 GHz에서 동작하는 기존 원형 이중모드 혼과 직사각형 개구면을 갖는 원형 이중 모드 혼을 제작하고 분석하였다. 측정 결과, f/d 비가 1인 반사판 안테나의 최대 개구 효율을 위한 급전 혼의 빔 폭인 -11 dB 빔 폭($53^{\circ}$) 내에서 기존 원형 이중 모드 혼의 경우 3.394 dB의 E/H 평면 방사 패턴 차이를 갖는 반면, 제안된 안테나는 오직 0.539 dB 차이를 가진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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