고주파 연소불안정은 비정상 화염의 열방출율 섭동과 연소실 내부에서 공진되는 음향파의 상호 결합으로 발생하는 열음향 문제로, 다양한 해석적 접근방법이 존재한다. 본 논문에서는 주파수 영역에서 선형음향 가정과 시간지연 이론을 이용한 3차원 FEM Helmholtz solver의 개발 사례를 소개하였으며, 가변길이 희박 예혼합 연소기의 자발 연소불안정 예측과 수동제어기구(배플, 음향공진기)의 설계분석 결과를 제시하였다. 또한 시간 영역에서 시간지연 이론을 이용한 압축성 유동 해석코드를 통해, 고진폭 압력섭동에 의해 야기되는 비선형 음향 특성과 한계사이클 현상을 분석하였다.
용량결합고주파(ccrf)방전은 홀로우음극방전이나, 직류방전에 비해서 방전관의 구조가 간단하고 균질한 플라즈마를 발생시키는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 ccrf-방전을 기체레이저의 여기에 적용하기 위한 목표를 가지고 방전시스템을 선계, 제작하여 연속운전의 균질한 방전을 실현하였다. 13.56[MHz]의 rf-전력을 방전 내부로 효율적으로 결합하기 위해서 내부직경 5[mm]의 레이저방전관에 특수하게 제작된 rf-전극을 사용하였다. 또한 방전관의 임피던스가 rf-발생기의 풀력저항 50[$\Omega$]에 정합을 이루는 임피던스 정합회로를 개발하였다.
본 논문에서는 새로운 연료전지용 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터를 제안한다. 전류형 컨버터 구조에 능동 클램프 회로를 채용하여 과도기에 발생하는 서지전압을 저감하였고 모든 스위치에서 영전압 스위칭을 하며, 그 장점으로 : 연속적인 입력전류, 전압 오버슈트 제거, 영전압 턴 온 스위칭, 고주파 변압기 1차/2차 측에 부가적인 스너버 회로의 필요성 제거, 소프트 스위칭에 의한 저속 다이오드 적용 등이 있다. 더구나 대용량 발전 시스템에 적합하도록 전류형 컨버터 구조와 3상 전력변환 회로를 결합하였다. 3상 전력변환 적용의 장점은 : 입력전류 및 출력전압 주파수의 3배 증가, 스위치에 흐르는 RMS 전류 저감, 필터소자 용량 및 부피 감소, 고주파 변압기 이용률 증가, 전력회로의 단순화에 따른 전체 사이즈 축소 및 신뢰성 향상 등이 있다. 제안하는 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터는 이러한 장점들 때문에 발전용 연료전지 시스템의 승압형 DC-DC 컨버터에 적합하며 대용량 태양전지 발전 시스템 및 배터리 충전기 등에도 적용할 수 있다. 새로운 3상 DC-DC 컨버터와 함께 3상 PWM 알고리즘을 제안하며, 시뮬레이션과 프로토타입 제작, 실험을 통하여 그 성능을 평가, 확인한다.
본 논문은 CDMA 방식의 PCS 전화기용 고주파 전위회로에 관한 것으로 전력증폭기와 듀플렉서를 결합하여 하나의 모듈로 구성하였다. 기존의 듀플렉서를 구성하고 있는 유전체 여파기들이 서로 분리되어 전력증폭기내에서 재배치되며 특히 송신용 대역저지여파기가 전력증폭기의 구동증폭기 이후에 위치된다. 결합모듈은 크기가 1.5CC에 불과하여 전화기 소형화에 크게 기여할 것으로 기대된다. 출력 24dBm에서 IS-95에 준하는 CDMA 선형특성을 만족하였으며 PCS 송수신 주파수대역에서 필요한 감쇠특성을 나타내어 듀플렉서로서 역할도 수행하였다. 결합모듈의 출력단자가 곧바로 안테나에 연결되므로 결합전보다 출력이 줄어들게 되어 이에 상응하는 동작전류가 줄어들었으며, CDMA 전화기가 실제 환경에서 동작시 출력크기의 대부분이 선형영역에 있는 점을 감안하여 전력증폭기의 동작점을 B급으로 제한하여 전류소모를 줄였다. 이 결과 약 95mA 의 드레인 전류를 절약할 수 있었다.
Flexible device 및 OLED 디스플레이 제조를 위한 산화물 반도체 보호막 증착 및 encapsulation 공정을 위해 균일한 대면적 플라즈마를 만들기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 초고주파 플라즈마는 고밀도, 고효율의 플라즈마를 저진공에서 쉽게 생성시킬 수 있고 다양한 전력결합방법을 통해 대면적 확장성이 우수한 장점이 있다. 본 연구에서는 TEM 웨이브가이드로 파워가 전달되는 선형 초고주파 플라즈마 소스에 대한 2차원축대칭 유체 시뮬레이션을 수행하였다. Ar 가스 압력과 초고주파 입력전력이 증가함에 따라 전자밀도가 증가하였고 도파관 방향으로 플라즈마의 길이가 증가함이 관측되었다. Quartz Tube 표면 가까이에서 전자밀도가 가장 높게 나타났다. 전자의 에너지 손실 채널중 가장 많은 부분을 차지하는 것은 여기종 생성에 따른 에너지 손실이었으며 탄성 충돌에 의한 에너지 손실이 두 번째로 큰 부분을 차지하였다.
본 논문에서는 컴팩트 형광램프용 조도제어형 전자식 안정기의 각 동작 모드별 해석과 설계 및 실험적 고찰을 제시한다. 부스트 컨버터와 해프브리지형 고주파 공진형 인버터를 결합한 일단계 인버터 안정기를 제안하고 그 기본동작 및 특성에 관해 검토한다. 역률을 높이기 위한 방법으로 부스트단에서는 전류불연속 모드로 동작하도록 하였다. 전력 손실을 줄이기 위해 직렬 공진형 인버터는 영전압 영전류 스위칭 방식을 적용하였다. 출력 전압을 조정할 수 있도록 설계하여 조도제어를 구현하였으며 다단계의 조도제어가 가능해진다. 전자식 안정기 시스템을 구성하기 위한 이론적인 근거를 마련하기 위하여 공진형 인버터를 동작 모드별로 해석하고 그 결과를 토대로 동작주파수 및 회로정수를 결정하며, 실제 전자식 안정기를 제작하여 시동특성과 조광특성을 비교 분석하였다. 36W 형광램프에 대한 실험 결과와 등가회로 모델에 의한 Pspice 시뮬레이션 결과를 토대로 제안한 전자식 안정기의 적용가능성을 입증하였다.
초고주파 대역에서 TWTA(Traveling Wave Tube Amplifier)를 대체하기 위한 증폭기 연구가 활발히 이루어지고 있다. 반도체형 소자를 결합하여 높은 출력을 얻는 SSPA(Solid State Power Amplifier)의 경우 상대적으로 낮은 단일 소자의 출력으로 요구 출력을 충족하기 위해서는 저손실, 고효율의 결합 기술이 필요하다. 본 논문을 통해 8-way 도파관 결합기를 설계, 제작하여 20dB 이상의 반사 손실과 85% 이상의 결합 효율을 확인하였다. 전계 분석을 통해 결합기 내부의 임계 전력을 계산하여 안정적인 Power Rating을 확보하였고 전력 모니터링을 위한 커플러를 내장하여 소형화 및 경량화를 이루었다.
고주파 대역에서 삽입 손실을 최소화 하면서 고출력을 견딜 수 있는 결합기에 대해서 연구하였다. 특히, Ku 대역 이상에서는 단위소자 당 낼 수 있는 출력 전력이 저주파 대역에 비해 매우 낮기 때문에, 고출력 SSPA를 만들기 위해서는 많은 반도체 소자를 결합해야만 한다. 마이크로스트립과 같은 평면 결합기는 결합하는 소자의 개수가 증가하면 비례적으로 삽입 손실이 증가하여 전체 시스템 효율이 떨어지고 발열량도 높아지게 된다. 또한 평면 결합기는 낮은 전력 내구성에 따른 문제도 가지고 있다. 이러한 문제점들을 개선하고자 본 논문에서는 cavity radial combiner를 제안하였다. Ku 대역 16-way cavity radial combiner를 제작하여 측정한 결과, 설계 대역에서 반사손실 14 dB 이하, 94.5 % 이상의 출력결합 효율을 얻었다.
본 논문에서는 고주파 계측장비의 RF 수신단에 응용 가능한 광대역 주파수 혼합기를 다이오드를 이용한 단일 평형형으로 설계, 제작하였다. 광대역의 특성을 만족시키기 위하여 등평면 도파관(coplanar waveguide) 과 슬롯라인(slotline)의 신호천이률 이용한 평판형의 발룬(balun)을 이용하여 LO선호를 다이오드에 작은 손 실을 갖고 인가시켰다. 그리고 LO 신호에 대한 격리도를 향상시키기 위해 RF단과 IF단은 방향성 결합기를 이용하여 구성하였다. 제작된 광대역 주파수 혼합기의 측정결과 9 kHz-2.6 GHz의 광대역 RF선호에 대해 변환손실(conversion loss)이 30.5-31.17 dB의 값으로 그 평탄도가 1 dB 이내로 나타났고 LO 선호에 대해 30 dB 이상의 격리도(isolation)첼 나타내였다.
광대역 주파수 범위에 대해서 무지향성 방사 패턴을 나타내는 실린더형 유전체 공진기와 1/4 파장 길이의 모노폴의 결합구조를 제안한다. 모노폴은 저주파 대역에서 동작하고 DR 은 고주파 대역에서 동작하며 모노폴이 DR 에 전계 결합에 의하여 급전기로서 작동한다. 실린더형 DR에서 광대역 동작을 위해서 아래쪽에 직사각 구조로 식각이 이루어진다. 안테나의 크기는 DR 의 내경, 외경 및 높이가 5.8 mm, 11.6 mm 및 6.0 mm 의 크기이며 10 dB 대역폭은 4.7-18.2 GHz 범위의 대역폭을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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