비냉각 적외선 검출소자는 빛이 전혀 없는 환경에서도 사물을 감지하는 열상장비의 핵심소자이다. 마이크로볼로미터 적외선 검출기는 상온에서 동작하며, 온도안정화를 위해 TEC를 장착하여 진공패키지로 조립된다. 패키지는 진공을 유지할 수 있도록 일반적으로 메탈로 제작되며, 단가 감소 및 생산성 증대를 위해 wafer level packaging 방법을 이용한다. 마이크로볼로미터의 특성은 패키지의 진공 변화에 매우 민감하다. 센서의 감도를 증가시키기 위해서는 진공환경을 유지해야 한다. 볼로미터 소자의 특성은 상압에서 열전도는 기판과 멤브레인 사이의 에어갭을 통해 열손실을 야기하므로 센서의 반응도가 현저히 줄어든다. 에어갭이 1 um 정도 되더라도 그 사이에 존재하는 열전도가 가능하므로 진공을 유지하여 열고립 상태를 증대시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 소자의 동작시 압력, 즉 진공도가 볼로미터 소자의 반응도 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 마이크로볼로미터 소자는 $2{\times}8$ 어레이 형태로 제작하였으며, metal pad를 각 단위셀에 배치하였으며, 공통전극으로 한 개의 metal pad를 넣어 설계하였다. 흡수체로써 VOx를 사용하였으며, 열 고립구조를 위해 2.5 um 공명 흡수층의 floating 구조로 멤브레인을 형성하였다. 진공패키지는 메탈패키지를 제작하여 볼로미터 칩을 TEC 위에 장착하였으며, 신호의 감지를 위해 가변저항을 매칭시켰다. 반응도는 신호 대 잡음 값을 획득하여 소자에 도달하는 적외선 에너지에 대해 반응하는 값을 계산에 의해 얻어내는 것이다. 픽셀 크기는 $50{\times}50$ um이며, 패키지 조립 공정 후 온도변화에 따른 저항 측정을 통해 TCR 값을 얻었다. 이때 TCR은 약 -2.5%/K으로 나타났다. $2{\times}8$의 4개 단위소자에 대해 측정한 값은 균일하게 TCR 값이 나타났다. 광반응 특성은 볼로미터 단위소자에 대해서 먼저 고진공(5e-6 torr) 하에서 측정하였으며, 반응도는 25,000 V/W의 값을 나타내었고, 탐지도는 약 2e+8 $cmHz_{1/2}$/W로 나타났다. 패키지의 압력 조절을 위해 TMP 및 로터리 펌프를 이용하여 100 torr에서 1e-4 torr의 범위에서 압력조절 밸브를 이용하여 질소가스의 압력으로 진공도를 변화시켰다. 적외선 반응신호는 압력이 증가함에 따라 감소하였으며, 2e-1 torr의 압력에서 신호의 크기가 감소하기 시작하여 5 torr에서 반응도의 1/2 값을 나타냄을 알 수 있었다. 30 torr 이상에서는 신호가 잡음값 과거의 동일하여 신호대 잡음비가 1로 나타남을 알 수 있었다. 또한 진공도 변화에 대해, 흑체온도에 따른 반응도 및 탐지도의 특성을 조사한 결과를 발표한다. 반응도의 증가를 위해 진공도는 진공도는 1e-2 torr 이하의 압력을 유지해야 함을 본 실험을 통해 알 수 있었다.
본 연구에서는 중심주파수 2.64GHz로 중앙 대각선에 슬롯을 갖는 마이크로스트립 패치 안테나를 패치의 크기, 슬롯의 길이 및 폭 등의 파라미터를 변환하며 시뮬레이션을 한 후, 각각의 파라미터에 따른 영향을 연구하고 최적화된 형태의 안테나를 특성을 연구하였다. 설계된 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 설계 분석하기 위해 Ansoft사의 HFSS(High Frequency Structural Simulator)을 사용하여 설계된 안테나의 특성을 검토 및 분석하였다.
본 논문에서는 4포트 마이크로스트립 인터커넥트에 대한 새로운 등가모델을 제시하였다. 제시된 방법에서는 마이크로스트립 인터커넥트 중 선로의 방향이 변하는 부분에서 등가회로 파라미터인 커페시터 성분을 모델화하여 최적화 과정을 통해 값을 추출하였고, 시뮬레이션 결과와 측정치를 비교함으로써 등가회로모델의 유효성을 확인하였다.
본 논문에서는 3차원 천이를 이용한 마이크로스트립 패치 안테나를 사용하여 PCS주파수 대역에서 VSWR 1.3 이하의 광대역 특성을 갖는 안테나를 제안한다. 실험적으로 안테나 설계 파라미터들의 변화에 따른 임피던스의 변화를 측정하여 원하는 특성을 만족하는 안테나 파라미터를 구하고, 서로 수직한 편파 특성을 갖는 두개의 안테나를 사용하여 편파 다이버시티 배열 안테나를 제작하여 PCS 기지국 안테나로의 응용 가능성을 검토한다.
본 논문에서는 마이크로 컴퓨터를 이용하여 3상 및 2상 브러시리스 직류전동기의 파라미터를 동정하는 시스템을 개발하였다. 3상 및 2상 브러시리스 직류전동기의 역기전력파형으로부터 역기전력 관계수식을 구하였다. 그리고 직류 서어브 전동기에서 적용된 Pasek의 조건식이 3상 및 2상 브러시리스 직류전동기에 있어서도 성립함을 입증하여 파라미터의 산출이 가능함을 밝혔다. 전기자전역곡선상의 잡음성분으로 인한 오차를 제거하기 위해 디지털 평균법을 적용하였고, 파라미터 산출절차와 알고리즘을 프로그램함으로써 파라미터의 측정을 완전 자동화하였다. 그리고 제안된 방법으로 산출된 파라미터가 참 파라미터인가를 확인하기 위해, 관계식에 대입하여 얻어진 계산된 전류곡선과 디지털 평균된 전류곡선을 비교한 결과, 잘 일치하였다.
본 논문에서는 적응 알고리즘을 마이크로컴퓨터에 의하여 실현하고 그것을 열교환기에 응용하였으며 실험결과 검토하엿다. 실험을 위하여 제작된 열교환기는 비최소위상 시스템으로 판정되었으며 직접 수확적으로 모형화하는 데에는 많은 어려움이 있었다. 따라서 PID제어방법 등 다른 고전적인 제어 방법들을 사용하려면 실험을 통한 많은 시행착오를 거쳐 시스템의 파라미터 값들을 결정해야하고 시스템의 파라미터 값들이 변화할 경우 좋은 성능을 보장하지 못한다. 이런 어려움을 극복하고 제어기의 성능을 향상시키기 위해 비최소상위 시스템에 적용할 수 있는 두 가지 적응제어 방식을 선택하여 열교환기에 응용하여 보았다. 아울러 적응제어 방식의 성능을 종래의 PID제어기에 의한 결과와 비교하여 보았다.이러한 연구의 최종적인 목적은 산업플랜트에 손쉽게 적용될 수 있는 제어기를 마이크로프로세서를 사용하여 구성하는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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