고차모드를 고려하여 단순확장관을 해석한 많은 선행연구가 이루어 졌고, 이러한 연구는 모드적합법, 속도포텐셜법, 유한요소법으로 분류할 수 있다. 이들 중 모드적합법은 동심관형확장관을 해석하는 데 유용하다. 일반적으로 입·출구의 단면적이 중간확장관의 단면적보다 작으므로 입·출구에 고려하는 고차모드의 개수는 중간확장관에 고려하는 고차모드의 개수보다 작을 수 있다. 그러나 모드적합법은 입·출구와 중간확장관에 같은 개수의 고차모드를 사용하여야 한다. 그래서 입·출구에 불필요한 고차모드를 포함하게 되어 계산시간을 늘이는 결과를 초래한다. 본 논문에서는 입구, 중간확장관 그리고 출구에 각각 임의의 고차모드의 개수를 선택할 수 있는 새로운 방법을 제시하였다. 그리고 이 방법의 정확성을 검증하기 위하여 전통적인 모드적합법, 유한요소법과 비교하였고, 이 새로운 방법이 계산시간을 줄일 수 있다는 것을 보였다.
본 논문은 Ku대역 모노펄스 위성추적을 위한 동축구조 도파관 고차모드 커플러를 제안하였다. 제안된 고차모드 커플러는 이동체 탑재용 위성추적시스템에 적용 가능하도록 소형/경량화를 위하여 동축구조의 도파관을 이용하였다. 기본모드 신호 추출을 위해 내측 원형도파관을 이용하였고, 고차모드 신호 추출을 위해 외측 원형도파관에 내어진 4개의 슬롯과 스텝 구조의 직사각형 도파관을 이용하였다. 제안된 고차모드 커플러의 모의실험 결과는 반사손실 및 삽입손실이 약 250 MHz의 대역폭(12.75~13.00 GHz)을 만족하며, 모노펄스 추적에 적용 가능한 기본모드 패턴 및 고차모드 패턴이 만족스럽게 생성된 결과를 확인하였다. 제안된 Ku대역 동축구조 도파관 고차모드 커플러는 고속 정밀추적이 요구되는 모노펄스 위성추적시스템에 이용될 것으로 기대된다.
본 논문에서는, 마이크로스트립 회로의 패키징에서 고차모드 전파를 억제할 수 있는 유도성 격벽구조를 설계한다. 마이크로파 패키징은 회로를 외부의 물리적, 전기적 환경으로부터 격리$.$보호하기 위해 필요한 반면에, 동작 주파수가 증가함에 따라 하우징에 의한 고차모드가 발생하는 문제점을 내포하고 있다. 즉, 특성임피던스 및 실효유전율에 대한 영향을 줄이기 위해서는 패키징 크기가 가능한 커야 하지만, 패키징을 통과할 수 있는 고차모드의 차단 주파수를 높이기 위해서는 패키징 크기가 가능한 작아야 한다. 본 논문에서 제안된 유도성 격벽 패키지는 기존의 용량성 격벽 패키지에 비하여 고차모드 전력전달 억제계수$({S_21})$가 30㏈ 더 개선되었으며, 고차모드의 전달을 효과적으로 억제함으로써, 송수신 모듈과 같은 마이크로파 시스템 패키지화(SysteminaPackage) 설계에 유용하게 활용될 수 있다.
어븀 첨가된 고리형 광섬유 레이저를 제작하여 외부 조절기를 적용하지 않은 수동형 모드로킹을 구현하였다. 모드로킹 현상은 단일 모드로킹 과정과 이중 모드로킹 과정이 관측되었고 분산천이 광섬유의 길이를 변화시켜 65 fs의 시간폭을 갖는 초단 펄스를 얻었다. 한편 고차조화모드로킹과 Q스위치된 고차조화 모드로킹도 구현하였는데, 연속파 고차조화 모드로킹은 17차까지 구현하였으며, 펌프 전력의 감소가 연속파 고차 조화 모드로킹에서 Q스위치된 고차조화 모드로킹으로 변화시키며 이러한 과정이 편광조절기에 의해서도 이루어 졌다 이러한 일련의 초단 펄스열의 연구는 광통신용 신호원으로 개발에 중요한 역할을 한다.
본 논문에서는 2차원 유한차분 시간영역 방법을 사용하여 균일 평변 전송선로의 고차 모드 주파수 분산 특성을 해석하였다. 전자계 스펙트럼의 크기만을 사용하는 기존 방볍과는 달리, 퓨리에 계수의 크기 및 위상 특성을 동시에 사용함으로써, 다른 공진모드에 비하여 스펙트럼의 크기가 상대적으로 착을 경우에도 모드 식 별이 용이하도록 하였다. 수치해석 결과, 20 GHz 이내에서 스트립 선로에서는 고차 모드가 몇 개 발생되지 않았지만, 접지된 coplanar waveguide에서는 상당히 많은 고차 모드가 발생되며, 특히, 첫 번째 고차 모드가 기본 모드에 매우 근접해 았었다 이와 같이, 기본 모드와 고차 모드가 매우 근접하여 있는 경우 또는 고차 모드가 매우 많이 발생되는 평변형 전송선로의 해석에 본 연구에서 해석 방볍이 효과적으로 적용될 수 있다.
본 논문에서는 고속 데이터 전송을 위한 고차 모드 신호의 양호한 위성 전송에 요구되는 수신 단말기의 저잡음 증폭 주파수 변환기의 위상 잡음 특성을 해석한다. 위상 잡음은 낮은 데이터 전송뿐만 아니라 고속 데이터 전송을 위한 고차 모드 신호 전송에 심각한 영향을 미치며, 전송 링크 주파수가 증가함에 따라 위상 잡음이 증가하여 고속 데이터 전송에 요구되는 고차 모드와 높은 주파수 사용으로 인한 전송 열화 성능은 증가한다. 따라서, 높은 주파수 영역을 갖는 고차 모드 수신 단말기의 저잡음 증폭 주파수 변환기의 위상 잡음은 전송 성능에 지배적인 영향을 가지므로, 저잡음 증폭 주파수 변환기 위상 잡음에 대한 가용 전송 모드를 해석하고 가용 서비스 적용 방법을 제시한다.
선박, 잠수함이 추진하면 수중구조물 후류에 와류가 발생하고 이에 따른 와류기인 구조진동이 유발된다. 최근 선박, 잠수함의 고속화 및 대형화 추세에 따라 고차모드에서 유발되는 와류기인 진동 및 피로파괴에 대한 중요성이 강조되고 있다. 고속 유속환경의 와류는 저속 유속환경 대비 큰 진동을 유발하므로 이에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 수중날개 고차모드에서 유발되는 와류기인 진동을 예측하기 위한 하이브리드 유체구조연성 해석 방법론을 제시하였다. 고차모드를 고려한 하이브리드 유체구조연성 해석을 수행하여 와류기인 진동을 도출하고 실험결과와 비교함으로써 방법론을 검증하였다. 최종적으로 와류기인 진동으로부터 도출된 최대 von Mises 응력을 노르웨이 선급에서 제시한 S-N 선도에 적용함으로써 고차모드 유체구조연성 해석의 효용성을 확인하였다. 고차모드를 고려하여 와류기인 진동응답을 도출할 경우 유체구조연성에 의한 락인(Lock-in) 특성을 확인하였으며 고려하지 않은 경우 대비 진동응답과 최대 von Mises 응력에서 10배 이상의 차이를 보였다. 향후에는 외팔보 경계조건 및 형상에 대한 확장연구가 필요하다.
본 논문에서는 고차모드 시간영역 유한차분법(FDTD)을 이용하여 원통형 메타물질 Slab의 주파수 영역 특성을 정확하게 구하는 방법을 연구하였다. 메타물질의 해석방법에는 분산매질 FDTD방정식이 가장 광범위하게 사용되는데 주파수 분산특성을 갖는 유전율과 투자율 모델을 가정하기 때문에, 주파수 응답특성을 구하기 위해서는 주파수 영역에서 차분방정 식을 전개해야 한다. 본 논문에서는 고차모드 FDTD 방법을 유도하여 기존의 분산매질 FDTD 방법과 비교하여 유전체물질에서는 동일한 결과를 얻을 수 있지만 메타물질 해석에서는 오차가 발생을 한다는 것을 확인하였다. 원통형 메타물질 Slab을 해석하기 위해서 고차모드 FDTD 방법을 이용하면 계산오차를 줄일 수 있고 정확한 주파수 특성을 얻을 수 있다. 본 논문에서 제안한 방법을 사용하면 메타물질을 이용한 다양한 회로구조에 대하여 정 확한 주파수 특성을 얻을 수 있다.
본 논문은 무인기용 Ku 대역 위성추적 안테나 시스템의 다중모드 모노펄스 추적 시스템을 위한 소형구조 도파관 고차모드 커플러를 설계, 제작 및 성능시험을 수행하였다. 제안된 고차모드 커플러는 이동형 탑재용 위성추적 안테나 시스템에 적용이 가능하도록 장착성을 감안, 동축 구조의 도파관 구조를 이용하였다. 또한 제안된 커플러를 이용하여 출력된 추적 오차 신호의 패턴을 측정하고 설계된 주파수 대역내에서 적정한 추적 오차가 도출됨을 확인하였다. 제안된 커플러 구조는 향후 정밀추적이 요구되는 다중모드 모노펄스 위성추적시스템에 이용될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 유한요소법을 사용하여 불균일 손실터널내의 전자파 전파특성을 해석하고 있다. 해석 방법으로서는 무손실 도파관내에 유전체를 삽입시킨 도파관 필터의 해석방법을 확장하여 손실터널내의 전자파 전파문제를 해석하고 있다. 수치해석의 결과, 손실터널내에서 일어나는 전자파의 감쇠는 손실벽면의 매질정수와 폭에 따라 크게 영향올 받는다는 것올 알 수 있었다. 또한, 모드간의 직교생으로부터 기본모드와 고차모드를 분리하여 고차모드의 발생정도와 모드에 따른 전따특성도 검토하고 있다. 해석결과의 타당성올 확인하기 위해 제작된 손실터널의 전파특성의 실험결과를 이론치와도 비교 검토하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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