선형 배열 안테나의 구조가 배열 안테나의 중심을 기준으로 대칭 구조인 점을 이용하여 효율적으로 배열 안테나의 빔 주사각에 따른 방사패턴을 계산할 수 있는 mirror AEP (active element pattern) 방법을 제안한다. Mirror AEP 방법은 AEP 방법과 비교하여 배열 안테나의 방사패턴을 계산하기 위하여 필요한 full-wave 전산모의를 이용하여 구하는 소자의 AEP 수를 약반으로 줄일 수 있기 때문에 계산 시간을 약 반으로 줄일 수 있다. 배열 안테나를 구성하는 단위 안테나 소자의 방사패턴이 대칭인 경우에는 mirror AEP 방법으로 계산한 방사패턴과 full-wave 전산모의를 이용하여 구한 방사패턴과의 차이가 넓은 빔 주사각 범위에서 매우 작았다.
본 논문에서는 선형 위상 배열 안테나 패턴 합성 문제에서, 주 빔 패턴 양쪽에 임의로 설정한 비대칭 sidelobe 레벨(SLL)들을 만족시키는 안테나 소자 가중치들을 계산하는 방법을 새로이 제안한다. 소자 가중치들을 배열인자로부터 직접 최적화하는 기존의 방법들과는 달리, 이 방법은 배열 인자를 표현하는 Schelkunoff 다항식에 내재된 복소근의 최적 섭동에 기본을 둔다. 제안한 방법으로부터 여러 개의 jammer들의 방향으로 다중 nulling도 가능하며, 이는 각 jamming 방향에 대응하는 복소근들만의 독립적인 섭동에 의해 이루어진다. 따라서 해 공간차원의 적절한 감소에 의해 수치적 절차가 간소화될 수 있다. 또한 배열 소자들의 복소 가중치들은 최적 섭동된 복소근들을 Schelkunoff 다항식에 대입함으로써 쉽게 계산된다. 몇 가지 예를 들어 검토하고, 도출된 가중치들을 배열 인자 방정식에 대입함으로써 타당성을 수치적으로 검증한다.
계산 생물학이나 문자열 연구 분야에 다양하게 웅용되는 패턴 탐색 문제에 접미사 트리와 접미사 배열과 같은 인덱스 자료구조가 널리 사용되어 왔다. 접미사 트리를 이용한 패턴 탐색이 접미사 배열을 이용한 탐색보다 시간 복잡도 관점에서 더 빠른 것으로 알려져 왔다. 즉, 상수 크기의 알파벳에 대해 패턴 P를 길이 n인 텍스트에서 탐색하기 위해 접미사 트리는 O(${\mid}P{\mid}$)시간이 필요한 반면 접미사 배열은 O(${\mid}P{\mid}+ logn$) 시간이 필요하다. 본 논문에서는 상수 크기 알파벳에 대해 접미사 배열을 이용한 선형시간 탐색 알고리즘을 제시한다. 본 알고리즘은 일반적인 알파벳 $\Sigma$에 대해서는 O(${\mid}P{\mid}log{\mid}{\Sigma$)시간이 필요하다.
본 논문에서는 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 이용하여 이중대역 다이폴 배열(dipole array) 안테나의 설계 및 최적화 문제에 대해서 고찰하였다. 다이폴로 구성된 이중대역, 개구면 공유형 선형 배열은 4 GHz와 9.5 GHz에서 동작하도록 설계하였다. 또한, 다이폴의 전류 분포는 모멘트 기법(method of moment)을 이용하여 계산되었으며, 계산 과정에서 다이폴 간 상호 결합(mutual coupling)을 고려하였다. 두 공진 주파수 대역에서 낮은 부엽 준위를 도출하기 위해서 비주기 다이폴 배열 설계에 유전 알고리즘을 적용하였고, 최적 설계된 이중대역 다이폴 배열 안테나는 4 GHz와 9.5 GHz에서 각각 -15.7 dB, -17 dB로 낮은 PSL 특성을 나타내었다. 또한, 이 결과를 상용 시뮬레이션 결과와 비교 분석하였다.
본 논문에서는 서로 다른 길이의 광섬유 지연선로를 광 2${\times}$2 MEMS 스위치로 선택하여 위상 배열 안테나의 각 안테나 소자에 급전되는 RF 신호의 위상을 고속으로 제어할 수 있는 광 실시간 지연선로의 구조를 제안하였다. RF 신호의 주사 방향이 8개인 10 GHz 선형 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로를 구현하였으며, 실험 결과 최대 시간 지연 오차가 0.2 ps이하, 즉 최대 주사 각 오차 0.84$^{\circ}$로 측정되었다. 또한 제안된 실시간 지연선로에 의해 구동되는 8개의 마이크로 스트립 패치 안테나 소자로 구성된 10 GHz용 선형 위상배열 안테나를 설계하였고, 시뮬레이션을 이용하여 이 안테나의 방사 패턴을 분석하였다.
모노펄스 추적 알고리즘은 대국의 송신 신호를 기반으로 대국의 위치를 추정하는 추적 알고리즘이다. 모노펄스 추적 알고리즘에 의한 추정 위치는 안테나의 합 및 차 신호 패턴에 의한 모노펄스 비율 곡선(MR-C; Monopulse Ratio curve)을 기반으로 산출된다. 따라서 MR-C의 선형 구간에 비례하여 높은 정확도의 추정 위치를 산출할 수 있는 범위가 증가하게 된다. 본 논문에서는 능동위상배열안테나가 적용된 추적 안테나 시스템에 있어, 능동위상배열안테나의 빔 형성 기법을 적용하여 MR-C의 선형 구간을 확장하는 방법을 제안하였다. 동일한 안테나 시스템을 기반으로 모의실험을 수행한 결과, 제안된 기법의 적용 유/무에 따라 MR-C의 선형 구간이 약 2배 정도 차이가 남을 확인하였다.
위상 배열 안테나는 다수개의 안테나 소자를 선형 혹은 평면(격자형 혹은 원형)으로 배열하여 각 소자에 대한 위상을 전자적으로 제어하여, 안테나의 기계적인 회전 없이 빔의 신속한 지향이 가능하다는 장점이 있다. 평면 배열 안테나는 주로 격자형 배열과 원형 배열을 사용하는데, 원형 배열이 구조적 특성상 격자형에 비해 높은 분해능을 가진다. 그러나 많은 요소를 사용하는 원형 배열의 경우 전체 배열의 반지름이 증가되어, 제한된 면적에서는 반지름이 각기 다른 다수개의 원형 배열을 가지는 동심원 배열(CCA : Concentric Circular Array or CRA : Concentirc Ring Array)을 사용하게 된다. 본 논문에서는 동심원 배열 안테나를 적용한 적응 빔형성 위성 시스템에서의 도래각 추정기를 소개하고 성능분석 결과를 제시한다. 또한, 원형 배열 안테나를 적용한 경우와의 성능을 비교/분석한다.
현재 복부용 초음파 진단장치에 가장 일반적으로 사용되고 있는 3.5 ㎒의 굴곡형 선형배열 (curved linear array) 탐촉자가 인체 중에 만드는 과도음장을 체계적으로 해석함으로써, 음장의 측면에서 보다 우수한 초음파 영상이 기대되는 탐촉자의 설계 파라메터를 도출하고자 시도하였다. 음장해석에 있어서는 방사파형을 일정하게 가정한 상태에서 탐촉자 요소의 크기, 곡률 반경, 개구내 압전소자에 대한 구동신호의 진폭 가중치 적용 등의 파라메터를 음장 형성의 지배적인 요소로서 고려하였다. 시뮬레이션의 결과, 탐촉자의 곡률 반경 및 개구높이를 줄이고 해밍 (Hamming) 창 형태의 진폭 가중치 적용을 실시함으로써 기존의 전형적인 탐촉자보다 부엽 (side lobe)의 영향이 적은 우수한 초음파 빔을 형성하는 새로운 탐촉자의 설계 파라메터가 얻어졌다.
본 논문에서는 선형배열을 이용하여 음향을 측정하기 위한 새로운 빔형성 알고리듬을 제안한다. 제안 알고리듬은, FIR 필터 설계기법에 의해 가중상수 및 원하는 빔패턴을 설정하고 이를 초기치로 사용하여 원하는 빔패턴과의 오차가 최소가 되도록 가중상수를 최적화시킨다. 전 주파수에서의 지향지수 균일성 유지를 위해 옥타브대역을 부대역으로 세분하고 의사역행렬에 의해 전달행렬을 정방행렬화하여 각 부대역별로 최적화를 수행한다. 시뮬레이션 결과 제안 알고리듬이 선형배열에서 음향측정에 적합한 빔패턴 및 지향지수를 형성시켜 음향측정에 유용함을 확인하였다.
31개의 마이크로폰이 34mm 간격으로 선형배열된 음향영상장치용 전자 렌즈를 제작하였다. 마이크로폰을 이용한 음향센서의 공진주파수는 20kHz이고, 16개의 마이크로폰은 수평으로 나머지 15개의 마이크로폰은 수직으로 배치되어 있어서, 음원의 2차원적인 각도를 알아낼 수 있고 음원의 운동을 실시간으로 추적할 수 있다. 이산 푸리어변환할때 ㅈ나타나는 aliasing 문제 때문에 제작된 렌즈의 최대 관찰가능각도는 15도로 제한된다. 또한 촛점을 맞추기 위해 직각위상 검파방법을 이용하였다. 무향실에서 PC를 이용하여 음향렌즈를 실험하였으며 음향영상이론과 일치하는 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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