본 논문에서는 Hilbert 커브 프랙탈 구조를 이용하고 안테나 밑면에 부분 접지면을 추가하여 910MHz에서 공진하는 UHF 대역 RFID 리더 안테나를 제안하였다. 안테나의 입력임피던스는 안테나를 구성하는 선로 편의 길이와 폭을 변화시키고 경유 홀의 위치를 이동시켜 $ 50\Omega$을 갖는 급전선과 정합시켰다. 또한 안테나의 이득과 지향성은 부분 접지면의 크기를 변화시키고 선로 편을 추가하여 향상시켰다. 제작된 안테나의 크기는 $68mm\times68mm$, 임피던스 대역폭(VSWR<2)은 $882\sim942MHz$이고 반사손실과 이득특성은 910MHz에서 -18.2dB, 5.3dBi를 갖는다.
접지면과 높이가 같은 원형 패치 안테나의 복사 특성을 모드 매칭 방법을 이용하여 계산하는 방법을 제시했다. 원형 패치는 동축 케이블로 중심부에 급전이 되어 disk-loaded 모노폴 형태의 안테나 형태를 갖고 있으나 돌출부가 없다. 패치와 동축 케이블 및 접지면의 각 영역을 고유함수로 전개하고, 일반화된 산란 행렬과 적분변환을 이용하여 입력 임피던스, 복사 패턴 계산이 가능함을 보였다. 제시된 방법은 패치 안테나와 필터와 매칭 부분이 함께 있는 경우의 특성 예측에도 쓰일 수 있는 방법이다.
본 논문에서는 이중층의 패치와 제거된 접지면을 이용하여 광대역 평판형 역 F 안테나(PIFA)를 설계하였다. 제안된 안테나는 급전부를 공유하게 한 이중 층 패치의 슬릿을 통해 공진점을 조절하였고 접지면을 부분 제거하여 임피던스 정합을 개선하였다. 대역폭은 VSWR 2 이하 기준 1,492 MHz(BW: 67.7 %, 1,457${\sim}$2,949 MHz)와 VSWR 2.5 이 하 기준 1,170 MHz(BW: 21 %, 4,970${\sim}$6,140 MHz)를 얻었다. 이는 DCS 1800, DCS1900, UMTS (W-CDMA), WiBro, WLAN(IEEE 802.11b), Satellite DMB, WLAN (IEEE802.11a) 총 7개의 무선 통신 서비스를 만족한다. 방사 패턴은 전 방향에서 신호의 송수신이 가능하였고 대역 내에서 주파수별 서로 유사한 형태를 가졌다.
고전압 기기의 절연물 내부에서 부분방전 현상이 발생되면 절연파괴로 진전된다. 회전기기가 운전중인 상태에서 on-line 부분방전시험은 고정자 권선의 절연상태를 검사, 평가 할 수 있는 중요한 수단으로서 이러한 부분방전시험을 통하여 회전기기 시스템의 사고예방을 위한 진단을 할 수 있다. 부분방전 펄스는 10MHz $\sim$ 1GHz의 대역폭을 갖는 것으로 알려져 있으며, 이러한 고주파 대역의 전자파 에너지의 효과적인 검출을 위한 센서 중 하나로 웨이브가이드 구조의 고주파 검출센서가 존재한다. 기존의 전자기적 에너지를 검출하는 SSC (Stator Slot Coupler)센서를 한쪽 포트를 가지는 마이크로스트립센서 형태로 사용할 경우 접지면이 도체전체로 씌워져 있고 임피던스 정합을 위한 50옴의 칩저항이 신호라인과 접지사이 루프를 형성하여 기기 운전시 기기의 성능에 영향을 미칠 수 있는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 보완하기 위해서 본 논문에서는 회전기내 부분방전 펄스의 전자기적 에너지를 검출할 수 있는 2선 평행 전송선로 라인을 응용한 부분방전 검출 센서를 제안하였고 시뮬레이션을 통해 성능을 입증하였다. 제안된 센서의 성능을 입증하기 위하여 2선 평행 전송선로 타입의 센서와 기존의 SSC (Stator Slot Coupler) 센서를 약간 변형시킨 마이크로 스트립 센서를 고정자 슬롯의 Wedge 부착한 후 두 센서 비교 분석하였다. 결과적으로 제안된 센서는 기존 SSC 타입의 마이크로스트립 센서에 비하여 더 간단한 형상을 가지며 운전 중 기기의 성능에 영향을 덜 미치는 효과를 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 두 스파이럴을 평면상에서 동위상으로 급전하여 원형편파의 전방향성 코니컬 빔을 가지는 접지면에 원형 슬롯이 있는 마이크로스트립 스파이럴 안테나를 제안하였다. 기존에 제시된 동위상으로 급전하는 방법은 복잡도가 높고 수직으로 급전해야 하는 문제가 있지만 제안된 구조는 스파이럴의 외각 부분에서 급전선의 길이만 동일하게 하여 간단히 동위상으로 급전할 수 있다. 원형 슬롯의 반지름이 23 mm일 때 5 GHz에서 6.5 GHz까지는 $\theta$ 방향으로 약 40$^{\circ}$로 최대복사가 일어나고 9 GHz에서 11 GHz까지는 약 58$^{\circ}$의 방향으로 최대 복사가 일어나는 코니컬 빔을 얻을 수 있다.
휴대폰 안테나로부터의 전자파 인체영향을 저감시키기 위해, 접지면으로 작용하는 휴대폰 본체표면에 부분적으로 페라이트 재질을 부가하여 인체두부 방향으로의 복사 전기장세기를 저감시켰다. 페라이트의 재질특성(유전율, 투자율, 도전율)이 주어졌을 때, 구조(두께, 부가부위)의 변화에 따른 영향을 모노폴안테나 모형에 적용함으로써 1.7 GHz 대역 PCS 휴대폰 설계시 인체영향을 최소화할 수 있는 방향을 제시할 수 있었다. 해석방법으로는 물질의 유전을 및 도전율, 투자율 특성을 고려한 FDTD 수치해석 방법을 사용하였다.
아날로그 및 디지털 시스템에서 인쇄회로기판에 있는 전송선들의 상호 결합은 장비의 성능을 저하시킬 수 있다. 이 논문에서는 전송선들 사이에 추가로 전송선을 삽입하고 비아 홀을 통해 접지면에 직접 연결시킨 비아펜스의 영향을 해석하기 위한 방법을 제안하였다. 이 방법은 전송선 부분을 위한 회로 개념과 비아 홀 부분을 위한 임피던스 모델링으로 이루어졌고 각 부분을 ABCD 파라미터로 나타내어 직렬 연결하였다. 마지막으로 이 방법에 의한 시뮬레이션 결과를 측정 결과와 비교하여 방법의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 스피드론 프랙탈(Spidron fractal)을 이용하여 원형 편파를 발생시키는 마이크로스트립 슬롯 안테나를 설계하였다. 설계된 안테나의 접지면에는 직각삼각형 7개가 연속적으로 붙어있는 형태의 슬롯이 형성되어 있다. 이 슬롯은 원형 편파 발생을 위한 구조이고, 설계된 안테나는 단일 급전 구조로 원형 편파를 발생시킨다. 설계된 안테나의 이득을 높이기 위해, 마이크로스트립 급전 라인의 아랫 부분에 반사판을 배치하였다. 시뮬레이션을 이용하여 첫 번째 삼각형의 높이, 빗변과 높이 사이의 각도, 마이크로스트립 급전 라인의 위치, 기판과 반사판 사이의 간격 등을 조절하였고, 최적화 설계하였다. 제안된 안테나는 Taconic사의 RF-35 기판을 사용하여 제작하였다. 제작된 안테나의 크기는 $40{\times}40{\times}18.6mm^3$이고, 반사판은 접지면으로부터 18.6 mm 아래에 위치한다. 측정된 안테나의 이득은 4.3 GHz에서 6.7 dBi이고, -10 dB 반사계수 대역폭은 41 %, 3 dB 축비 대역폭은 7.4%이다.
본 논문에서는 단일 평면 구조를 가지는 CPW 급전 부채꼴형 UWB 안테나를 제안하였다. 방사 소자와 접지면이 마주 하는 부분은 지수 함수적으로 테이퍼 된 슬롯 형태를 이루도록 설계되었으며, 사각형 보우타이 구조 다이폴 안테나를 변형하여 다중 공진 모드를 형성하도록 함으로써 임피던스 대역폭을 확장시켜 $3.1\sim10.6GHz$ 에서 2 이하의 VSWR을 만족하는 특성을 구현하였다. 측정 결과 UWB 시스템 전 대역에서 -10 dB 이하의 반사손실을 만족하며, XZ 평면(Theta, $Phi=90^{\circ}$)에서 $40.1\sim89.9^{\circ}$의 반전력 빔 폭과 전 대역에서 $0.9\sim3.1dB$의 최대 이득을 나타내었다. 제안된 안테나는 기판 뒷면에 접지면이 없는 CPW 급전 구조를 사용하여 제작이 용이하고, 소형화가 가능하다.
Bow-tie 마이크로스트립 패치형태로 초광대역 안테나를 설계 제작하였다. 보다 광대역화된 특성을 얻기 위해 급전구조 변화와 반원형태의 기생페치를 추가하였다. 제작된 안테나는 입력단자 부분의 접지면을 전제하고 VSWR${\leq}$2를 기준으로, 슬롯형태가 아닌 패치형태로도 2.3GHz${\sim}$5.5GHz까지 대역폭비 2.4 : 1의 초광대역 특성을 나타냈다. 또한, 수평 단면 패턴에 대하여 넓은 주범을 가지며, 전 대역에서 안정된 방사패턴을 유지 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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