• 한국전자파학회논문지
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• 제30권6호
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• pp.467-478
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• 2019

본 논문에서는 전자전용 재밍 송신기에 사용하기 위해서 개발된 광대역 평면형 능동위상배열 안테나 시스템의 설계 및 제작 그리고 측정 결과를 소개한다. 설계된 시스템은 $45^{\circ}$ slant 광대역 복사소자를 $8{\times}8$ 삼각 배열 구조로 배치하고, 광대역 GaN 반도체 고출력 증폭기와 GaAs 다기능집적회로(MFC)를 적용한 64개의 송신 채널을 구성하여 개발하였다. GaAs다기능집적회로는 광대역에서 빔 편이 현상을 피하기 위한 실시간 지연소자, 디지털 감쇠기 그리고 GaAs 구동증폭기를 포함하고 있어서 송신 빔 조향을 할 수 있으며, 시스템의 전자적 빔 조향 범위는 방위각/고각 방향으로 각각 ${\pm}45^{\circ}/{\pm}25^{\circ}$ 범위에서 가능하다. 개발된 시스템의 송신 빔 패턴 성능을 확인하기 위해 근접 전계 시험 시설을 이용하였다. 전자전용 송신 시스템 빔 패턴 측정 결과, 시스템의 유효방사출력은 목표성능(P) 대비 최대 9.8 dB 이상을 만족하였고, 방위각/고각 방향으로 각각 ${\pm}45^{\circ}/{\pm}25^{\circ}$ 빔 조향 결과 요구성능에 만족함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제23권3호
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• pp.206-213
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• 2004

본 논문에서는 수중에서 빠른 속도로 기동하는 표적 환경에 적합한 조향각 오차 보정기법을 제안한다. 기존의 협대역 조향각 오차 보정기법에서는 다수의 시간 데이터 단편을 이용한 반면, 제안한 기법은 하나의 시간 데이터 단편에서 다수의 주파수 성분들로부터 모드 공분산행렬을 구성하고, 이를 이용하여 얻어진 광대역 MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) 빔출력을 최대화시키는 조향각 오차를 추정함으로써 짧은 관측시간 내에 정확한 표적의 방위각을 추정할 수 있다. 모의신호와 실제 해상 실험 데이터를 이용하여 제안한 기법의 성능을 기존의 기법과 비교, 분석하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.11-17
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• 2017

본 논문에서는 밀리미터파 5세대 이동통신을 위한 28GHz 대역 8-방향 스위치 빔포밍 안테나 시스템을 설계하였다. 전체 시스템은 $8{\times}8$ 버틀러 매트릭스와 8 배열 안테나로 구성되어있다. $8{\times}8$ 버틀러 매트릭스의 입력 단을 스위칭 하여 얻은 8개의 출력을 배열 안테나에 인가하여 총 8 방향의 빔을 생성할 수 있다. 배열 안테나 입력의 위상 간격 변화에 따라 배열지수(Array Factor)를 계산하여 빔의 방향성을 계산할 수 있다. 5G 시스템 목표인 ${\pm}40^{\circ}$의 조향 범위를 만족시키기 위한 안테나 간격은 $0.65{\lambda}$이다. 빔 조향 시뮬레이션 결과 버틀러 매트릭스 입력단에 따라 ${\pm}6^{\circ}$, ${\pm}17^{\circ}$, ${\pm}28^{\circ}$, ${\pm}40^{\circ}$의 총 8개의 방사 방향을 갖으며, 시스템의 전체 사이즈는 $55.8{\times}51.1mm^2$이다. 또한, 마이크로스트립 선로에 의한 기생 방사 효과를 확인하여 스트립라인 구조의 버틀러 매트릭스로 구현하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권3호
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• pp.207-216
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• 1999

일반적인 하나 또는 두개의 압전소자를 사용하는 트랜스듀서에 비하여 다수의 압전소자를 사용하는 어레이 트랜스듀서는 각 압전소자에 가해지는 펄스의 지연시간을 제어함으로써 초음파 빔을 임의의 지점에 집속시킬 수 있고 기계적 구동없이 임의의 방향으로 조향시켜 실시간 주사를 할 수 있는 장점이 있다. 페이즈드 어레이 트랜스듀서의 설계조건은 압전소자의 수. 압전소자의 크기 그리고 압전소자 사이 간격 등 여러가지가 있으며, 본 연구에서는 그 중에서 압전소자수의 변화에 따른 초음파 빔의 특성을 호이겐스의 원리를 이용한 수평횡파의 시뮬레이션을 통하여 평가하였다. 그 결과 초음파 빔은 조향각이 증가 할수륵 음압이 감소하며, 초음파 빔 특성도 점차적으로 분산됨을 알 수 있었고 또한, 초점거리가 증가할수록 초점에서의 집속효과는 감소하고, 압전소자의 수가 증가되면 집속효과는 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.934-940
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• 2011

본 논문에서는 이중 루프(double loops)를 이용한 새로운 재구성(reconfigurable) 빔 조향 (beam steering) 안테나를 제안하였다. 이중 루프 안테나는 내부 루프(inner loop)에 의한 동상(in-phase)의 빔과 외부 루프(outer loop)에 의한 이상(out-of-phase)의 빔이 중첩된 빔(superposed beam)을 가진다. 또한, 이중 루프 안테나는 내부 루프와 외부 루프를 연결하는 두 개의 가상 스위치(artificial switch)를 사용하여, 가상 스위치 동작(on/off)에 따라 동일한 안테나에서 서로 다른 세 가지 경우(Case 1, Case 2, Case 3)의 빔 방향(beam direction)을 가진다. 안테나의 동작 주파수는 14.5 GHz이며, Case 1에서의 최대 빔 방향은 ${\phi}_{max}=0^{\circ}$, ${\theta}_{max}=0^{\circ}$이고, Case 2와 Case 3에서의 최대 빔 방향은 각각 ${\phi}_{max}=230^{\circ}$, ${\theta}_{max}=40^{\circ}$와 ${\phi}_{max}=130^{\circ}$, ${\theta}_{max}=40^{\circ}$이다. 각 경우의 최대 이득(peak gain)은 6.5 dBi(Case 1), 7.6 dBi(Case 2), 7.8 dBi(Case 3) 값을 가지며, 각각의 반전력 빔 폭(HPBW)은 $86{\sim}104^{\circ}$이며, 3가지 빔에 의한 전체반전력 빔 폭(HPBW)은 $160^{\circ}$이다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권3호
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• pp.194-201
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• 2014

본 논문에서는 TRM(Transmitter-Receiver Module)을 사용하여 각 안테나에 펄스의 위상을 조정함으로써 빔 패턴 각도를 조정하여 다중 경로 환경에서의 성능저하를 향상시킬 수 있다. 다중 경로 환경에서 성능저하를 향상시키는 임펄스 신호를 왜곡 없이 송 수신하는 빔 스캐닝 시스템(Beam Scanning System)을 설계 및 제작 하였다. 빔 스캐닝 시스템은 안테나 종단 부분에서 신호가 왜곡 없이 송 수신이 가능하여 하며 타 시스템에 영향을 미치지 않아야 한다. 또한 빔 조향을 통하여 표적에 대한 감지 능력도 있어야 한다. 설계한 빔 스캐닝 안테나의 분산특성은 충실도(Fidelity)를 사용하여 분석을 하고 조향과 레이더 해상도(Radar Resolution) 성능은 $1cm{\times}1cm$ 표적의 크기를 사용하여 그 성능을 확인한다. 빔 스캐닝 배열 안테나를 제작하기 위해 IR-UWB(Impulse Radio)용 비발디 안테나(Vivaldi Antenna), 삼중대역 윌킨슨 전력 분배기(Tri-Band Wilkinson power divider), TRM(Transmitter-Receiver Module), 송 수신 모듈(TRM)을 컨트롤 할 수 있는 컨트롤 보드 및 GUI 설계를 하였다. 본 연구를 통해 개발된 UWB 빔 스캐닝 시스템은 빔 패턴 각도를 조정하여 다중 경로 환경에서의 성능저하를 향상시킬 수 있으며, 네트워크 분석기를 이용한 시간영역 분석기술은 안테나 설계 시 안테나의 특성을 정확히 분석을 할 수 있고 손쉽게 빔 폭을 확인 할 수가 있다. 설계한 빔 스캐닝 시스템은 레이더 응용 분야인 지표투과 레이더, 벽 투과 레이더, 의료영상 레이더, 탐색 및 구조 레이더, 비파괴 탐상 레이더 및 무선통신 시스템에 사용 적용이 가능하다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.107-113
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• 2016

본 논문에서는 5.9 GHz에서 동작하는 광대역의 Butler Matrix에 기반한 차량 간 통신(V2X)용 안테나의 설계법이 제시된다. V2X가, 교통 시스템의 지능화, 모바일 통신 기능의 다각화, 주파수 자원의 포화문제 해소, 신호 송수신의 효율성을 극대화를 위한 빔 형성 및 빔 조향 안테나를 필요로 함에 따라, 부피가 크지 않으면서 요구사항을 충족할 수 있는 Butler Matrix 급전부와 그에 연결된 방사체를 구현한다. 기본적인 Butler Matrix를 구성하는 협대역 부품들과 방사체가 먼저 설계된 다음, 안테나 시스템의 차량 장착시에 발생될 주파수 천이에 대해 영향을 크게 받지 않기 위한 광대역용 Butler matrix의 구성품들이 설계된다. 협대역과 광대역 구조들의 성능들이 서로 비교되어, 빔 형성 및 빔 조향의 공통된 성능을 보이는 동시에, 주파수 영역에서 대역폭 관점에서의 차별성이 도시된다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권6호
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• pp.228-236
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• 2014

견인 선배열 소나는 해양이라는 유체에서 작동하기 때문에 그 형상이 왜곡되고, 특히 견인 함정이 회전하는 경우 형상이 심하게 변형된다. 이러한 경우 선배열이 갖는 빔 패턴 형성은 제한되며, 이로 인한 신호 대 잡음비 등의 성능 저하를 야기한다. 본 논문에서는 2단 최소자승법에 기초한 개선된 2단 최소자승법 알고리즘을 제안하였으며, 해양에서 운용되는 선배열의 형상을 변침각도로 모델링하여 알고리즘을 적용하였다. 변침각도와 주엽의 위치를 변경하면서, 알고리즘별 조향 빔의 신호 대 잡음비를 분석하였다. 그 결과 제안한 알고리즘이 다른 알고리즘보다 2dB 정도 성능이 향상되었으며, 비교적 일정한 빔 패턴을 형성하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권11호
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• pp.828-833
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• 2018

일반적으로 반사파 및 공진이 위상 왜곡에 영향을 준다고 많이 알려져 있지만, 그 두 가지 이유 이외에 안테나 임피던스 변화에 따라서도 위상 지연을 왜곡시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 본 논문에서는 상호 결합 영향을 모두 고려한 안테나 임피던스 $Z_A$에 따른 위상 지연 오차를 분석하고, 이에 따른 빔조향 특성을 확인하였다. 안테나 임피던스에 대한 반사손실의 최대값($RL_{max}$)이 -10 dB와 -7 dB일 때 모든 주파수에서 각각 $0.051{\lambda}$에 해당하는 $18.5^{\circ}$와 $0.074{\lambda}$에 해당하는 $26.5^{\circ}$의 최대 위상 지연 오차가 발생하는 것을 확인하였다. 8개의 선형 배열 안테나를 통해 몬테 카를로 시뮬레이션을 진행한 결과, $18.5^{\circ}$와 $26.5^{\circ}$의 균등 분포 위상 오차를 갖는 상황에서 각각 $0{\sim}30^{\circ}$의 빔조향을 했을 때 목표 빔조향각과 해당 위상 오차에 의해 틀어져서 관측되는 조향각 사이의 RMS 오차는 $0.19{\sim}0.4^{\circ}$이고, 표준편차는 $0.14{\sim}0.33^{\circ}$이다. 이때 사이드 로브 레벨은 -12.8 dB의 이론치로부터 위상 오차에 의해 0.74~1.21 dB 만큼 증가하고 사이드 로브 레벨 증가량의 표준 편차는 0.31~0.51 dB를 갖는다. 이를 스파이럴 안테나 8개 배열 구조를 설계하여 검증하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.1410-1415
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• 2008

본 논문에서는 단일면 야기 다이폴 급전 소자와 리액턴스가 장하된 인접한 두 기생 다이폴 소자를 이용한 UNII 대역에서 동작하는 소형 빔 조향 평면형 다이폴 배열 안테나를 제안한다. 제작된 안테나는 기생 소자의 리액턴스를 전자적으로 변화시킴으로써 UNII 대역에서($5.725{\sim}5.825\;GHz$) 다이폴 수직면 $-100^{\circ}$에서 $100^{\circ}$ 범위에서 $3.3{\sim}4.3\;dB$ 이득 특성을 갖고, -10 dB 이하 반사 손실 대역폭은 $5.4{\sim}5.9\;GHz$로 UNII대역을 포함함을 측정을 통해 확인하였다.