본 논문에서는 십자형 평판 모노폴 안테나에 L자형 슬릿을 두어 이중공진 및 삼진공진 등 다중 공진 특성이 발생하는 새로운 형태의 안테나 구조를 제안하였다. 십자형 평판 모노폴 안테나 구조에서 다중공진 특성이 발생하도록 하기 위해서는 평판 모노폴 안테나의 높이와 길이를 원하는 공진 주파수에 맞추고, 안테나 표면에 L자형 슬릿을 두어 슬릿의 길이와 슬릿의 개수에 따라 공진 주파수를 여러 개 발생시킨다. 본 논문에서 제안하는 안테나의 장점은 L자형 슬릿의 길이와 개수에 의해 쉽게 특정 주파수 대역에서 다중공진이 발생하도록 설계 가능하다는 것이다. 또한, 공진이 발생하는 주파수에서 모두 무지향성의 방사패턴과 함께 일정 수준 이상의 고이득을 가져 차량용 등 이동체용 안테나에 적합하다.
본 논문에서는 종래의 전파모드 영전압 스위칭 다중공진형 콘버터의 문제점을 극복하기 위하여 전파모드 영전압 다중공진형 콘버터의 스위칭 조건 개선방법을 제안한다. 기존의 전파모드 영전압 다중공진형 콘버터는 능동스위치의 기생커패시턴스에 저장된 에너지로 인한 턴-온 손실이 있다. 그러므로 종래의 손실을 제거시키기 위하여 역전류 저지 다이오드와 병렬로 작은 커패시터를 첨가한 개선된 전파모드 영전압 스위칭 다중공진형 콘버터를 제안하였다. 개선된 스위칭 조건은 Buck형 영전압 스위칭 다중공진형 콘버터에 적용하였으며 실험 결과 이 개선된 콘버터는 능동 스위치의 실질적인 영전압 스위칭이 이루어졌으며 능동 스위치의 턴-온 손실을 제거할 수 있었다.
다중공진 파력발전체는 파랑의 공진현상을 복합적으로 이용하여 실해역의 평상파 내습시에도 파랑을 증폭시켜 효율적인 발전이 가능하다. 공진에 의해 파랑이 증폭될수록 다중공진 파력발전체의 발전 효율이 증가하며, 발전 효율이 최대가 될 수 있도록 공진부의 형상 최적화가 필요하다. 다중공진 파력 발전체는 항만 공진부와 수로 공진부에서 파랑을 증폭시키며, 본 연구에서는 수로 공진부의 길이, 위치 등 다양한 조건에서 CFD 수치실험을 수행하여 조건 별 상관성을 분석하고 수로 공진부의 최적 형상을 도출하였다.
다중모드 간섭기를 이용한 반도체 이중사각형 링 공진기에서의 단일 파장 모드 발진특성을 관찰하였다. 실험에 사용된 공진기의 에피택시는 발진 중심파장이 $1.55{\mu}m$인 InGaAsP-InP 다중양자우물 구조를 활성층으로 사용하여 제작되었다. 공진기의 구조는 다중모드 간섭기를 결합기로 이용한 이중사각형 링 공진기이며 발진특성을 측정하였다. 여러 가지 구조 변수를 즉 공진기의 구조 및 크기, 다중모드 간섭기의 길이를 변화시키며 실험을 진행하였다. 실험 결과 다양한 크기와 구성에서 단일파장모드선택 특성이 잘 나타남을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 변형된 전계-결합 유도-용량성(ELC; electric field-coupled inductive-capacitive) 공진기와 다중 슬롯 공진기를 이용한 소형 4-비트 chipless RFID(radio frequency identification) 태그를 제안하였다. 변형된 ELC 공진기는 기존의 ELC 공진기에서 인터디지털-커패시터 구조를 사용하여 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 피크 주파수를 낮추었다. 다중 슬롯 공진기는 거꾸로 된 U-모양의 도체에 길이가 다른 3개의 슬롯을 에칭하여 설계하였다. 변형된 ELC 공진기의 RCS 공진 피크 주파수는 3.216 GHz로 설계하였고, 다중 슬롯 공진기는 각각 4.122 GHz, 4.64 GHz, 5.304 GHz로 설계하였다. 제안된 소형 4-비트 태그를 두께 0.8 mm의 50 mm×20 mm 크기의 RF-301 기판에 제작하였다. 실험 결과, 제작된 4-비트 chipless RFID 태그의 공진 피크 주파수는 3.285 GHz, 4.09 GHz, 4.63 GHz, 5.31 GHz로 0.78% ~ 2.16% 범위의 오차를 나타내며 시뮬레이션 결과와 유사하게 측정되었다.
본 연구는 다중주파수에 공진하는 안테나에 관한 것으로서, 유전체기판 상에 루프안테나용 동박패턴을 복합적으로 폴딩하여 기본주파수 이외 고 차주파수를 동시에 공진하는 안테나에 관한 것이다. 복합폴딩기법을 통하여 안테나 면적을 줄이는 동시에 폴딩된 루프들의 상호결합 현상을 이용하여 고차모드 공진을 야기하여 다중주파수에 공진이 되게 하는 특징을 가지고 있다. 기본공진주파수를 공진하는 루프안테나의 크기를 줄이기 위하여 루프안테나의 패턴에 폴딩을 수차례 가하여 면적을 줄이면서, 폴딩 루프사이의 결합계수를 조절하여 면적이 좁은 유전체기판 상에 다중주파수를 공진하는 안테나를 제작할 수가 있게 되었다. 실제작에서 크기 $30mm{\times}9mm$ 이하의 사이즈에, 두께 20um 이하의 박막의 유전체기판에 CDMA850 휴대폰대역 및 GPS, DCS, PCS, WCDMA 등의 주파수에 동시에 공진하는 안테나를 구현하여 게인 0dBi 이상 방사효율 50% 이상의 안테나를 구현할 수가 있어, 복수개의 주파수를 사용하는 스마트폰이나 소형 멀티미디어단말기에 유용하게 사용할 수가 있다.
본 논문에서는 다중공진회로를 이용한 고효율 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 하프브리지 전력구조이며 컨버터의 고효율화를 위해 2개의 인덕터(LL)와 1개의 커패시터(C)로 구성된 다중공진회로를 이용한다. 이 다중공진회로는 동작모드에 따라, 각각의 공진주파수를 가진 직렬회로 형태의 공진회로를 각각 형성한다. 본 논문에서는 먼저, 동작모드와 정상상태 기본파 근사 모델링에 의해 제안한 컨버터의 동작원리를 설명한다. 그다음 이에 근거하여 제안한 컨버터의 설계예시를 보인다. 그리고 설계된 회로 파라미터에 의해 제작된 프로토타입 컨버터의 실험결과를 통하여 제안한 컨버터의 고효율 DC-DC 전력변환 동작특성을 입증한다.
본 논문에서는 제한된 웨이퍼 공간을 효율적으로 사용하기 위해서, 여파기의 크기를 소형화시키고 스커트 특성을 향상시킨 다중 결합 선로 공진기를 제안하였다. 다중 결합 선로 공진기는 반 파장 개방 선로를 여러 번 구부린 형태로서 공진기의 크기를 소형화시키고, 각 선로의 상호 인덕턴스 성분에 의해서 공진기와 공진기 사이의 결합력을 감소시킬 수 있었다. 다중 결합 선로 공진기를 이용하여 공진기 사이 거리에 따른 결합 계수와 급전 위치에 따른 external Q를 구해서 12폴 여파기를 설계하였다. 중심 주파수 1.79 GHz, 3 dB 대역폭 7.62 MHz로 제작된 고온초전도 여파기는 통과 대역의 아래쪽에서 70 dB/MHz, 위쪽에서 41 dB/MHz의 가파른 스커트 특성을 보이고 있다.
본 논문에서는 CPW급전을 이용한 직사격형 슬롯안테나를 설계 방법에 대해 기술하였다. CPW 급전을 이용한 슬롯안테나는 간단한 구조를 가지고, 능동소자에 집적이 용이하다. 논문에 제시한 안테나는 다중 공진을 이용하여 광대역을 실현하고자 안테나의 구성을 내부패치안테나와 외부패치안테나 두 부분으로 하였다. 또한 안테나의 파라미터 변화와 내부패치 안테나의 위치 및 크기를 변화함으로써 다중공진안테나의 특성을 확인하였다. 제시된 안테나의 각각의 공진주파수 실험 결과치는 1,9GHz, 2.8GHz, 3,5GHz, 4,9GHz로 측정되었다. 각각의 공진주파수의 방사패턴에서 네 번째 공진주파수의 방사패턴이 TM11모드로 나타나므로 실제 제시한 직사각형 슬롯안테나는 3중공진주파수로 나타나는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 광집적회로를 구성하기 위해서 InP 기판위에 아주 작은 다중모드 간섭기를 결합기로 사용하고, 직사각형 링 공진기 내부는 전반사 거울로 구성된 필터를 제작하여 그 특성을 측정 분석하였다. 최적의 다중모드 간섭기의 길이와 폭은 110 ${\mu}m$와 9 ${\mu}m$로 하여 빛이 광 도파로를 따라 진행할 때 링으로 결합되는 파워를 높였다. 링 공진기 내부의 광도파로와 전반사 거울에서의 손실을 보상하기 위해서 링 공진기 내부에 길이가 120 ${\mu}m$인 반도체 광 증폭기를 집적하였다. 측정된 공진기의 FSR는 대략 2 nm (244 GHz)이고 소광비는 13 dB이다. 또한 곡선 피팅에 의해서 파워 결합력은 대략 42%를 얻을 수 있었다. 이러한 조건에서 임계 결합을 얻기 위해서는 2.4 dB의 공진기 내부 손실이 요구된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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