본 논문은 Ku-대역 위성 통신에서 배열 안테나의 하나의 단일 안테나로 사용 가능한 송/수신 겸용 구조의 마이크로스트립 패치 배열 안테나에 관한 것이다. 본 논문에 제시된 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 단일소자인 하나의 마이크로스트립 패치 안테나는 고이득과 광대역 특성을 구현하기 위하여 한 개의 방사패치와 두 개의 기생패치로 구성된 삼중 적층 구조 형태로 설계하였다. 이러한 단일 패치 안테나 소자는 고이득의 특성을 얻기 위하여 $1{\times}8$ 배열 구조로 배열하였으며, 안테나 크기 및 급전 손실을 고려하여 직렬과 병렬 급전을 혼합하여 급전 회로를 설계하였다. 제안된 삼중 적층 송/수신 겸용 배열 안테나는 무궁화 3호 위성과의 방송 및 통신 송수신을 위해 송신 주파수대역($14.0{\sim}14.5GHz$)은 수직편파, 수신 주파수대역($11.1{\sim}12.75GHz$)은 수평편파로 설계하였다. 설계한 안테나의 타당성을 검증하기 위하여 삼중 적층 구조의 마이크로스트립 패치 안테나를 실제 제작 및 측정하였다. 그 결과 송/수신 대역 내에서 배열 안테나 이득은 $17{\sim}18dBi$이고, 임피던스 대역폭은 전대역에서 10% 이상의 결과를 보이며, 교차편파 레벨은 -25 dB 이하, 부엽레벨은 -9.4 dB 이하의 양호한 결과를 보였다.
본 논문에서는 캐스코드 결합 HBT의 이미터와 베이스단에 인덕터를 설치하여 저잡음과 고이득 특성을 동시에 나타내는 MMIC-LNA 증폭기를 설계하였다. 제작된 MMIC 증폭단은 3mA, 2.7V의 바이어스 조건에서 이득은 3.7GHz에서 약 19dB, 잡음지수는 2.7dB를 보였으며, 35dBc의 이미지시호 제거 특성을 보였다. 저 잡음과 고 이득 특성을 갖는 캐스코드 MMIC 증폭단을 이용하여 마이크로파 수신기의 전단부의 설계가 가능함을 보였으며 이미지 제거 필터의 성능을 만족시키기 위하여 능동필터와 함께 설계할 경우 RF 수신 전단부의 완전한 MMIC 설계가 가능함을 알 수 있었다.
본 논문에서는 Ka대역에서 무궁화 5호와 통신이 가능한 지상 단말 안테나를 설계하였다. 선정한 안테나는 반사판 형상으로 주요 구성품은 높은 이득과 효율을 갖는 이중 옵셋 그레고리안 타입의 반사판과 낮은 부엽을 갖는 코러게이트 혼, 원형편파 생성을 위한 주름형 편파기와 송수신 신호 분리를 위한 직교 모드 변환기로 구성된다. 설계 안테나는 위성과의 통신을 위하여 Ka대역에서 송신 LHCP 이득 45.7dBi 이상, 수신 RHCP 이득 42.0dBi 이상으로 구현하였고, 주편파와 교차편파의 부엽준위는 국제통신연합에서 고정 위성 업무에 대해 권고하는 ITU-R S. 580-6와 731-1을 만족하도록 설계하였다. 마지막으로 축비 성능은 MIL-STD-188-164A에서 권고하는 송신 1.0dB, 수신 1.5dB 이하로 설계하였다.
본 논문에서는 추적식 태양광 발전 시스템에 응용하기 위한 태양 위치 측정용 전파 센서 수신기의 설계, 제작 및 성능 실험에 관한 과정 및 결과를 소개한다. 먼저, 전파 센서에 대한 요구 성능인 ${\pm}5^{\circ}$ 이내의 위치 측정 오차 범위를 만족시키기 위한 수신기의 사양을 구하였고, 이를 토대로 수신기를 설계하였다. 설계된 수신기의 시스템 이득 및 잡음 지수의 budget 분석을 통해 설계의 적절성을 점검하였으며, 이 결과를 활용하여 수신 주파수 5.1 GHz, 대역폭 104 MHz로 69 dB의 시스템 이득과 0.46 K 이내의 수신 감도를 갖는 고이득, 고감도 광대역 수신기를 제작하였다. 제작된 수신기와 표준 혼 안테나로 구성된 전파 센서로 흐린 날 실제 태양을 대상으로 실험한 결과, ${\pm}4^{\circ}$ 이내의 오차 범위로 태양의 위치를 실시간으로 측정하는데 성공하여 요구 성능이 만족되었음을 검증하였다.
본 논문은 수면의 기름 유출 유무, 유출된 기름의 분포 및 확산에 관한 정보를 실시간 원격으로 수집할 수있는 마이크로파 라디오미터의 개발에 관한 연구 내용을 기술한다. 먼저 수면에 유출된 두께 0~4 mm 범위의 기름층을 0.2 mm 이내의 오차로 원격 측정이 가능한 마이크로파 라디오미터의 개발 목표 성능을 달성하기 위해 요구되는 목표 사양을 도출하였으며, 이를 토대로 라디오미터 수신기를 설계하였다. 설계된 수신기의 시스템 이득과 잡음 지수의 budget 분석을 통해 설계의 적절성을 점검하였으며, 이 결과를 활용하여 수신 주파수 10.65 GHz, 대역폭 58 MHz로 47.3 dB의 시스템 이득과 0.46 K 이내의 수신 감도를 갖는 고이득, 고감도 수신기를 제작하였다. 제작된 수신기와 표준 혼 안테나로 구성된 마이크로파 라디오미터로 실제 수면 유막을 대상으로 실험한 결과, 0.13 mm 이내의 오차로 0~5 mm 범위의 유막 두께를 측정하는데 성공하여 목표 성능이 만족함을 검증하였다.
본 논문에서는 4개의 송신 안테나에서 full rate를 달성할 수 있는 준직교 QOSTF-OFDM(quasi-orthogonal space-time-frequency block coded orthogonal frequency division multiplexing)기법을 제안한다. 제안된 방식은 full rate를 달성할 수 있지만 full diversity를 달성할 수 없기 때문에 수신기에서 diversity손실을 보상하기 위해 DAC-ZF(diversity advantage collection with zero forcing)수신 기법을 사용한다. 동일한 주파수 효율을 가진다는 가정하에서 제안된 방식은 full rate을 달성할 수 없는 다른 선형 직교 시공간 기법과 비교할 때 full rate를 달성할 수 있기 때문에 저 레벨(low level) 변조 기법을 적용함으로써 변조 이득(modulation advantage)을 얻을 수 있다. 모의 실험 결과 제안된 방식은 변조 이득과 collected 다이버시티 이득으로 인해 다른 직교 방식과 비교하여 더 높 BER성능을 얻을 수 있다.
본 논문에서는 나로우주센터에서 운용 중인 원격자료수신장비의 G/T에 대한 시뮬레이션 활용 계산 결과와 측정 방법 2개에 대하여 분석하였다. 안테나 이득과 잡음 온도는 ICARA와 Antenna Noise Temperature Calculator를 이용하여 계산하였다. 시스템 G/T는 안테나 이득/잡음돈도와 LNA 이득/잡음온도, 케이블 손실을 반영하여 산출하였다. 첫 번째 G/T 측정 방법은 Y팩터 측정법으로 LNA 입력단에 안테나와 50ohm 터미네이션을 각각 연결했을 때의 신호 레벨 차이값을 LNA 열잡음 온도와 비교하여 G/T를 산출하는 방법이다. 두 번째 방법은 태양과 최저 레벨 지점을 바라보았을 때의 잡음 레벨 값 차이를 비교하여 G/T를 구하는 Solar Calibration 측정법이다. 마지막으로 G/T 계산결과와 두 측정법 비교를 통해 정확성을 검토하고 이로부터 안테나 성능, 운용환경에 따른 최적 측정법을 제시하였다.
본 논문에서는 Ku-대역 소형 도플러 레이다용 수신부를 설계 및 제작하였다. 제작된 수신부는 총 5개의 수신 경로를 갖는 초고주파수신기와 중간주파수신기로 구성된다. 초고주파수신기의 초단에는 송신 누설 신호로부터 보호하기 위한 리미터가 적용되었으며, 최대 입력전력은 2 W이상이 되도록 설계 되었다. 중간주파수신기는 모드 선택 스위치를 통해 광대역 경로와 협대역 경로를 선택할 수 있게 설계하였다. 제안된 수신부는 이득 68 dB, 잡음지수 3.7 dB, 리미터 회복시간 93 ns가 측정되었다. 본 논문에서 제시한 수신부를 이용하여 Ku-대역 소형 도플러 레이다에 바로 적용이 가능할 것으로 예상한다.
와이브로(Wibro) 또는 WiFI 망에서 동일한 멀티캐스트 그룹에 속한 이동 단말기들은 동일한 MBS(멀티캐스트/브로드캐스트 방송 서비스) 콘텐츠를 수신한다. 동일한 MBS 존 내의 기지국(RAS: Radio Access Station) 들이 MBS 콘텐츠 소스로부터 수신된 MBS 콘텐츠에 대한 전송 시간을 동기화할 수 있도록 기지국들은 전송 동기화 정보와 신뢰성 있는 데이터 패킷 수신을 동기 시간을 결정하기 이전에 보장받을 수 있어야 한다. 만약에 동일한 MBS 존에 속하는 다수의 기지국 중에 전송 동기화 정보를 수신하지 못하거나 패킷 데이터 일부 또는 전부를 수신하지 못한다면, 동기 전송 시간을 결정하기 전에 이미 손실된 정보와 패킷 데이터를 이동 단말기로 전송하게 됨으로써 이동 단말기가 MBS 콘텐츠를 수신하면서 동일 MBS 존 내의 다른 기지국으로 핸드오버하게 되면 MBS 콘텐츠에 대한 끊김없는 수신을 보장할 수 없을 뿐만 아니라 매크로 다이버시티(macro diversity) 이득을 얻기 위한 동일한 MBS 존에서 이동 단말기들에게 전송되는 MBS 콘텐츠들의 동기를 보장 할 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 동기 전송 시간을 결정하기 앞서서 다수의 RAS가 전송 동기화 정보와 신뢰성 있는 패킷 데이터 콘텐츠 수신을 보장받을 수 있는 장치를 보완한 멀티캐스트/브로드캐스트 서비스 데이터 전송 동기화 방법을 제안한다.
다수의 MD 태그들로부터 발신된 메시지들 사이의 충돌을 빠르게 해소하는 일은 대규모 RFID 시스템의 성능을 결정짓는 중요한 문제이다. 본 논문에서는 충돌방지 (anti-collision) 알고리즘의 성능 향상을 위하여 다중 패킷 수신 (multi-packet reception) 기법을 사용할 것을 제안한다. 다중 패킷 수신 기법을 통해서 RFID 판독기는 동시에 전송된 다수의 태그를 충돌없이 수신 할 수 있다. 대표적인 충돌방지기법인 이진 트리 분리 (binary-tree-splitting) 알고리즘과 슬롯 알로하 (Slotted-Aloha) 알고리즘에 다중 패킷 수신 기법을 적용했을 경우의 성능향상을 분석하는 모델을 제안하고 제안된 분석모델의 정확성을 시뮬레이션을 통해서 비교 검증한다. 다중 패킷 수신기법 적용 시 큰 폭의 성능향상이 있음을 보이고, 다중 패킷 수신 기법의 이득을 최대화하기 위해서는 RFID 판독기 안테나 디자인과 수신 신호 분리 기술이 중요함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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