낮은 고도로 접근하는 고속 표적을 탐지 및 추적하기 위해 사용하는 K 대역의 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이다의 송수신기 설계 방법을 제안한다. 송신기는 레이다 유효 반사 면적(RCS : Radar Cross Section)이 작은 표적의 추적 및 넓은 송신 안테나 빔 폭으로 인해 고출력이 요구되며, 수신기의 경우는 인터페로메타 방법을 이용하여 표적을 추적하기 위해 다채널 수신기가 요구된다. 송신기는 고출력 송신 증폭기와 도파관 스위치 및 주파수 상향 변환 기판으로 구성된다. 수신기는 5 채널 수신기, 중간 주파수 상향 및 하향 변환 모듈, X 대역 국부 발진기 및 파형 발생 모듈로 세분화 할 수 있다. 제안한 구조를 제작하기 전에 모델링 및 시뮬레이션 방법을 통해 여러 파라메타를 측정함으로써 가능성을 입증한다. 그리고 제안한 송수신기를 산업용 부품을 사용하여 제작하고 성능 파라메타를 측정하였다. 그 결과, 송신기 출력은 39.64 dBm, 수신기 이득은 29.1 dB이며, 그 외 모든 설계 요구 조건을 만족함을 입증하였다.
본 논문에서는 위성 데이터 통신을 위해 격벽 구조형 원형 편파기와 결합된 넓은 빔 폭을 갖는 시컨트 패턴 안테나를 설계하였다. 방사 패턴을 형성하기 위하여 전류 분포와 공간인자 사이의 푸리에 변환 관계를 이용하였고, 원형 대칭인 개구 형태를 이용하여 설계를 용이하게 하였다. 설계한 방사체를 격벽 구조형 원형 편파기와 결합하여 최적화 과정을 수행하였으며, 설계된 방사 패턴, 축비, 반사 손실 특성이 안테나의 목표 성능에 적합함을 확인하였다.
본 논문에서는 중성 입자 빔 장치용 아크 전원장치를 제안하였다. 제안된 아크 전원장치는 저전압, 대전류의 특성을 가지고 있기 때문에 이를 고려하여 전력변환기가 설계되어야 하고, 시스템이 안정성이 보장되어야지만 사용할 수 있다. 따라서 본 시스템에서는 288kW급 아크 전원장치를 설계하고 실험을 통하여 검증하였다.
본 논문에서는 초고출력 안테나 시스템의 급전용 다중 모드 혼 안테나를 제안한다. 제안된 초고출력용 급전 혼 안테나는 모드 변환기와 연결되며, 전원부와 반사판 안테나의 사이에 위치한다. 초고출력 시스템의 경우 급전 안테나의 spillover를 고려한 -25 dB 빔 폭이 반사판 안테나의 크기를 결정하므로 반사판 안테나의 소형화를 위해 -25 dB 빔 폭을 줄인 급전용 다중 모드 혼 안테나를 설계 및 제작하였다. 그 결과 제안된 다중 모드 혼 안테나를 이용한 급전 시스템의 이득은 27 dBi이며 반사 손실은 10 GHz에서 -22 dB 이하의 값이 측정되었다. 또한 -25 dB 범 폭은 수직 평면과 수평 평면에서 각각 $20.24^{\circ}$와 $28.92^{\circ}$로 측정되었고 이는 기존의 혼 안테나를 이용한 급전 시스템의 빔 폭보다 약 $10^{\circ}$가량 작은 값으로, 제안된 혼 안테나는 초고출력 안테나 시스템 소형화에 적합한 형태임을 확인하였다.
매개하향변환과정에서 발생한 640 nm와 660 nm 파장을 갖는 광자쌍의 진동수 얽힘상태를 이용하여 양자간섭실험을 수행하였다. 두 광자의 파장에 대응하는 각진동수가 각각 $\omega$$_1$과 $\omega$$_2$인 광자쌍을 간섭계의 출구에 놓인 두 검출기로 서로 다른 진동수의 광자들을 동시계수할 때, 광의 결맞음 시간이내에서 두 광자가 빔분할기에 도달하는 시간 간격의 변화 $\delta$$\tau$에 따라 동시계수가 변하는 간섭무늬를 관측하였다.
태양으로부터 날아오는 고에너지 하전 입자들은 인공위성이나 지구의 통신장비에 심각한 고장을 일으킬 수 있다. 이런 사고를 방지하기 위해서는 사전에 태양풍의 물리량을 알아내는 것이 중요하다. 이를 위해 inter planetary scintillation 현상을 이용하여 태양풍의 운동을 예보하는 시스템을 전파연구소와 협력하여 개발할 예정이다. 그 첫 단계로 이 시스템보다 작은 규모의 시제품을 만들어 동작을 입증하고자 한다. 이 시제품은 각각 16개의 다이폴 안테나로 구성된 타일 3개로 이루어져 있다. 다이폴 안테나들의 중심주파수는 350MHz이고, 대역폭은 약10MHz이다. 48개의 다이폴 안테나들의 총 집광면적은 약 30m2이고, 타일 내의 다이폴 안테나들을 나선형으로 배열해 grating lobe의 크기를 감소시켰다. 각 안테나에서 나오는 신호는 저 잡음의 LNA를 이용해 증폭하여 beam former로 인가된다. Beam former는 안테나에서 나오는 신호의 위상을 조절하고 합쳐서 약 15도 크기의 빔을 만들고 전자적으로 천체를 추적한다. Beam former에서 나온 신호는 수신기에서 저주파의 신호로 변환되는데, 국부발진기를 조절하여 radio frequency interference에 능동적으로 대처할 수 있도록 하였다. 수신기에서 나오는 아날로그 신호는 digitizer를 최대 107sps의 빠르기로 2바이트의 디지털 신호로 전환된다. Labview 프로그램을 사용하여 3개의 타일에서 나온 신호를 합성해서 태양 근처의 전파원을 추적하도록 하였다.
최근 표적의 고속화와 저표적강도화 추세에 따라 표적 탐지의 정확성이 요구되고 있다. 본 연구는 이에 부합하여 표적 운동 해석, 표적 분류, 소나 성능 예측 모델의 개발에 필수적인 표적 산란 잔향 신호의 주파수 및 시간별 특성의 파악과 그러한 특성을 포함한 표적 신호 시뮬레이션에 목적을 두고 있다. 표적 신호 시뮬레이션에는 음향 변환자 배열의 음원 준위와 빔패턴으로 구성되는 음원모델, 전달 손실 예측부인 환경모델, 복합 표적에 의한 신호의 신장 및 표적 강도와 음원과 표적의 상대운동을 표현하는 도플러 현상이 고려된 표적모델, 수신기의 감도 및 빔패턴과 각 채널의 시간이 고려된 수신 모델 등 주요한 4부분의 모델이 필요하다. 개발된 MOST(MOving Spread Target) 신호합성기는 환경모델을 제외한 3가지 모델로 구성 되어 있으며, 음원과 표적의 운동에 의한 신호 특성 시뮬레이션 등의 기능을 갖추고 있어, 소나 운용 체계 개발의 한 단계인 HILS(Hardware In the Loop Simulation)와 표적 상태 추정을 위한 신호 특성 분석 및 앞에서 언급한 각종 모델에서 신호 발생 장치로 이용될 수 있다.
홀로그램 기록 매질의 성능이 이상적이라 가정할 때, 각다중이나 회전다중 또는 그 두 가지를 모두 사용하는 경우에 있어서, 디스크형 홀로그래픽 메모리에서의 면적 저장 밀도를 산출하여 비교하였다. 이때 면적 저장 밀도는 신호빔에 사용되는 Fourier 변환 렌즈의 f 수(초점거리/직경, $F/#_2$)와 각다중을 위한 기준빔의 입사각 범위(또는 이 각 범위에 대응하는 등가적인 f수, $F/#_1$)에 크게 의존된다. Fourier 면 홀로그램을 기록할 경우, 면적 저장밀도는 공간 광 변조기의 픽셀 크기에는 큰 영향을 받지 않지만, 영상면 홀로그램을 기록할 경우, 이 픽셀 크기에 직접적으로 영향을 받는다. 일반적으로 높은 면적 저장 밀도는 얻기 위해서는 영상면보다 Fourier 면(또는, 적어도 Fourier면 근처)에서 홀로그램을 기록하는 것이 유리하다. 또 저장 매질의 두께가 대략 $500\mu\ extrm{m}$이하일 때에는 각다중보다 회전다중 방식이 더 높은 면적 저장 밀도를 주었다. 그러나, 저장매질의 두께와 관계없이 면적 저장밀도를 더욱 높이기 위해서는, 각다중과 회전다중 방식을 복합적으로 사용할 필요가 있음을 알 수 있었다.
사람들이 실내공간에서 소비하는 시간이 증가함에 따라, 실내공간을 대상으로 하는 서비스들에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 실내공간정보 서비스를 제공하기 위해서는 실내공간정보를 구축하는 것이 우선적으로 이루어져야 하며 본 연구에서는 기 구축되어 있는 BIM (Building Information Management) 데이터로부터 실내공간정보 국제표준 데이터인 IndoorGML을 생성하는 방법을 제안하였는데 대표적인 BIM 데이터 자료인 IFC (Industry Foundation Class) 데이터를 IndoorGML로 변환하기 위하여 IFC 객체들의 특성을 조사하고, IndoorGML로 변환이 필요한 객체들을 선별하였으며 실내공간의 표현과 내부통행에 제약을 주는 객체로 구분하였다. 또한 개발된 변환도구를 이용하여 빔서버(BIMserver) 깃헙(github)에서 제공하는 데이터 셋 일부와 서울시립대학교 21세기관 IFC모델을 IndoorGML의 PrimalSpaceFeatures 데이터로 구축하는 실험을 수행하였다. 각각의 IFC 데이터를 IndoorGML로 변환한 결과 기하정보를 손실 없이 IndoorGML문서가 생성되었으며, IndoorGML이 가지고 있는 특징인 NavigableBoundary가 정확하게 생성되는 결과를 보였다. 추후, 다양한 형태의 IfcStair 객체를 변환하는 방법에 대한 추가적인 연구가 필요하며, 프라이멀 스페이스(PrimalSpace) 데이터를 이용하여 듀얼 스페이스(DualSpace) 데이터인 MultiLayeredGraph를 자동 생성하는 방법에 대한 개발이 필요하다.
Lambertian 산란 특성을 갖는 난반사체를 적용하고 1kW의 출력을 갖는 고출력 레이저 다이오드를 여기광원으로 이용하여 고출력 Nd:YAG 레이저를 제작하였다. 지름이 5mm인 레이저봉을 사용하고 짧은 공진기를 구성하여 연속발진시켰을 때 약 500W의 고출력을 얻을 수 있었고 이때 기울기 효율은 49% 광변환효율 46.7%로 매우 높은 효율을 얻었다. 지름이 6mm인 레이저봉을 사용하였을때에는 LD여기광의 흡수 분포가 불균일해져서 광변환효율은 감소하였다. 발생한 레이저빔의 빔질인자(Beam Quality Factor) M$^2$는 약 70 정도로 관측되었으며 이는 측정된 열렌즈 초점거리로부터 계산된 빔질인자보다 약간 작은 값으로 여기광의 흡수 분포가 매우 균일함을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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