본 논문에서는 대역 저지 특성을 갖는 휴대 단말기용 초소형 UWB 안테나를 제안하였다. 안테나를 소형화하면서 광대역 특성을 얻기 위해 안테나의 방사체와 밑면 및 옆면의 그라운드 간격을 조절하였다. 안테나의 POB 뒷면으로 방사체를 연장하여 안테나 소형화를 구현하였으며, 안테나의 급전부를 tapered feeding structure로 변환하여 매칭 특성을 향상시켰다. 제안된 안테나의 주어진 공간은 $14{\times}14\;mm^2$로 설계되었으며, 안테나의 방사체 크기는 $10{\times}7\;mm^2$의 크기를 갖는다. 제안된 안테나는 VSWR<2 기준으로 저주파 UWB 대역인 $3.15{\times}4.75\;GHz$와 고주파 UWB 대역인 $7.2{\sim}10.2\;GHz$를 모두 커버하고, 5.8 GHz 대역에서는 대역 저지 특성을 갖도록 하였다. 상용화된 케이스에 장착하여 측정된 반사 손실 역시 유사한 특성이 나타남을 확인하였다. 측정된 이득은 케이스를 고려하지 않는 경우, 최대 5.85 dEi의 높은 이득 값을 나타내었으며, 케이스를 고려하더라도 $-2{\sim}-3\;dBi$의 최대 이득 값이 유지됨을 확인하였다.
본 논문에서는 CMOS 공정을 사용한 밀리미터파 대역 온-칩 다이폴 안테나의 최적화된 설계를 제안한다. CMOS 공정을 사용한 안테나에서 가장 큰 단점은 기판의 높은 유전율과 손실로 인하여 공기 중 방사 효율이 낮다는 것이다. 이를 극복하기 위한 방법으로 공기 중의 방사 영역 증가와 안테나와 반사체의 거리 최적화가 필요하다. 80 GHz에서 16.5 %의 효율과 22.3 %의 대역폭을 가지는 다이폴 안테나의 최종 설계에서 공기 중 방사 영역을 넓히기 위한 방법으로 기판 각도, 칩 가장자리-다이폴 사이 거리를 변화시켰으며, 안테나와 반사체 사이의 거리를 최적화하기 위한 방법으로 기판 두께와 안테나-접지면 사이 거리를 조절하며, 설계 환경이 안테나의 효율에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다.
본 논문에서는 위성 통신 송, 수신 겸용 단일 마이크로스트립 안테나를 설계, 해석, 제작, 측정하였다. 송,수신 주파수 대역은 각각 14.0~l4.5 GHz, 11.7~12.75 GHz이며, 각각 수직, 수평 편파를 사용한다. 제안된 단일안테나 구조는 수신 대역에 대하여 마이크로스트립 직접 급전, 송신 대역에 대하여 개구면 결합 스트립 라인 급전 방법을 사용하였으며, 높은 이득과 수신 광대역 특성을 위하여 적층된 방사 소자를 사용하였다. 본 연구에서의 단일 소자의 해 석으로 finite difference time domain(FDTD) 방법과 method of moment(MOM)에 의한 방법을 비교하였으며, 유한한 구조와 두 접지면간의 불완전성 등이 해석에 고려되므로 FDTD 방법이 보다 정확함을 알 수 있었다. 제안된 구조는 2차원 구조로의 일반적 확장이 용이하며 송, 수신 8$\times$4 배열에 대하여 수신, 송신-10 dB, -14 dB 이하의 반사계수와 18.6~20.2 dBi, 송신 20.7~21.3 dBi의 이득값을 가져 각각 43~51%, 52~57 %의 방사효율을 가져, 스트립라인 급전에 의해 송신 대역에서 불요방사 수준을 낮출 수 있었다.
본 논문에서는 구형 유전체 위에 있는 구형 패치의 전파 특성으로서 공진 특성과 방사 특성을 분석하였다. 공진 주파수와 Q를 계산하여 특정 모드의 공진 특성을 해석하였으며, 원거리에서의 전기장을 계산하여 방사 특성을 해석하였다. 구형 유전체의 해석을 위해 스펙트럴 영역 해석법(spectral domain analysis method)를 적용하였으며, Vector Legendre transform pair와 Galerkin's method를 이용하여 스펙트럴 영역으로 변환한 후 대수식으로 정리하여 효율적인 계산을 할 수 있었으며, 이를 통해 구형 패치의 반지름이나 곡률, 유전체의 특성이 구형 패치의 특성에 미치는 영향을 해석하였다.
본 연구에서는 전기 자동차용 DC/DC converter 회로의 전도성/복사성 방사 분석 결과를 제시하고 있다. 일반적으로 사용되는 MPQ4433 칩을 이용한 전력 변환회로의 EMI 특성을 개선하기 위해 주파수 확산 회로를 적용하였다. TLV3201칩을 사용한 주파수 확산 회로가 설계되어 전력변환 회로에 적용되었다. EMI 시뮬레이션을 통해 최적의 PCB 제작되었으며, 제작된 회로를 이용하여 원거리 방사, 근거리 전도 및 복사 방출에 대한 시뮬레이션과 측정 결과가 제시되었다. 전도 및 방사 방출은 CISPR 25의 표준화 된 시험 절차에 따라 측정되었으며 주파수 확산이 적용된 경우에 EMI 특성이 약 20% 개선되는 결과를 얻었다. 본 연구에서 제안 된 주파수 확산을 이용한 EMI 저감 기술은 자동차용 전력 컨버터 모듈의 설계에 처음 적용되었으며 향후 EMI 개선에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.
본 논문에서는 수직 모노폴 방사 패턴을 갖는 인체표면 간 통신을 위한 평면형 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 3개의 split-ring 구조를 사용하여 모노폴과 같은 표면지향성 방사특성을 가지며, 인체착용 환경을 고려하여 저자세를 갖도록 설계하였다. 제안된 안테나는 5.8 GHz ISM 대역(5.725~5.875 GHz)에서 $0.29{\lambda}_0{\times}0.29{\lambda}_0{\times}0.008{\lambda}_0$의 크기를 갖는다. 인체의 영향을 고려하기 위해 2/3 근육-등가 반고체형 모의인체를 제작 및 사용하였으며, 제안된 안테나는 반고체형 모의인체 위에서 280 MHz(5.68~5.96 GHz)의 10-dB 반사손실 대역폭을 갖고, 1.96 dBi의 최대 이득을 갖는다.
본 논문에서 pes 이동통신 전화기에 의해 인체 두부에 유기되는 SAR의 19 펑균과 109 평균의 검출과 비교 분석을 하였다. 이동통신 전화기의 안테나로 기존의 모노폴 안테나와 명변형 구조인 PIF A(Planar Inverted F A An tenna)를 채택하였다. 두 안테나는 1.8 GHz 부근의 주파수 대역에서 공진이 이루어지게 설계하였고, 인체두 부를 1.5 mm의 공간 이산간격으로 표본화한 후 $30^{\circ}$ 전방으로 기울어진 모텔로 구성하였다. 19 및 109 평균의 첨두 SAR을 검출한 결과 기존의 모노폴이 탑재된 출력 320 mW인 pes 이동통신 전화기에 의해 각각 약 1.4W/kg,0.7W/kg이 검출되었고 PIFA가 탑재된 pes 이동통신 전화기에서는 1.1434 W/kg, 0.4866 W/kg 으로 나타났다. 평면형 구조의 안테나는 등방성 방사패턴을 나타내는 모노폴 안테나에 비해 인체 외부방향으로 지향성 방사 패턴을 나타내어 인체 두부에 유기되는 SAR이 낮은 값으로 나타났으며 안테나의 방사 효율은 모노폴 안테나의 5 53 %에 비해 62.6 %로 높아졌다.
본 논문에서는 저궤도 위성용 TT&C 안테나로 사용하기 위한 광대역 원형 편파 턴스타일 안테나를 제안한다. 턴스타일 안테나는 신호를 자유 공간으로 방사하기 위한 다이폴 방사부와 원형 편파 발생을 위한 서로 90도 위상차를 가지는 두 신호를 공급하는 전력분배기부로 구성된다. 다이폴 방사부는 발사 및 우주 궤도의 극한 환경에서도 견딜 수 있는 견고한 구조로 고안을 하였으며, 전력분배기부는 광대역 특성을 가지면서 주파수에 대해 평탄한 90도 위상차를 공급할 수 있도록 설계하였다. 제안된 안테나는 저궤도 위성용 TT&C 상 하향 링크를 동시에 만족할 수 있는 광대역 특성을 가지며, 전천후 임무 수행이 가능한 넓은 빔 폭과 개선된 원형 편파 축비 특성을 보인다.
본 논문에서는 epsilon negative(ENG) 영차 공진과 $TM_{010}$-모드를 결합하여 넓은 대역폭을 갖고, 지향성 방사 패턴을 갖는 하이브리드 안테나를 제안한다. ENG 영차 공진을 얻기 위해 버섯 구조를 이용하였고, $TM_{010}$ 모드를 얻기 위해 패치 안테나를 이용하였다. 이 두 개의 안테나 사이에 갭을 주어 하나의 동축 선로 급전 구조로 두 개의 안테나를 결합하였다. ENG ZOR 주파수는 4 GHz, $TM_{010}$의 주파수는 3.9 GHz로 설계하였다. 두 주파수가 근접해 있기 때문에 이중 공진을 형성할 수 있고, 따라서 대역폭을 확장시킬 수가 있다. ENG ZOR 안테나는 전방향성의 방사 패턴을 갖지만, ENG ZOR 주파수와 $TM_{010}$의 주파수가 매우 근접해 있기 때문에 전방향성의 방사 패턴의 널 부분을 $TM_{010}$ 모드 방사가 보상해줄 수 있어 제안된 안테나는 지향성 방사 패턴을 갖는다. 제안된 안테나는 버섯 구조의 단위 셀을 각각 4개, 3개, 2개로 줄여나가면서 3가지 종류로 설계하여 특성을 분석하였다. 각각의 제안된 안테나는 비대역폭 $4.29{\sim}4.95 %$, 이득 3.16~5.57 dBi, 효율 62.4~94.2 %의 특성을 가지고 있다.
최근 전자산업과 전파통신산업의 발달에 따라 불요전자파에 의한 전자파장해가 심각한 수 준에 이르게 되었다. 그 결과 국 . 내외 전자파환경은 나날이 악화되고 있으며, 이로 인한 사 회적 문제가 점차 증가되고 있는 실정이다. 이에 대한 대책으로 CISPR(Comite Internationale S Special des Perturbations Radioelectrique), FCC (Federal Communications Commissions) A ANSI(Amercian National Standards Institute) 둥이 주축이 되어 국제 규정이 제정되어 각종 전자기기들에 대해 방사(EMI) 및 내성(EMS)의 규제가 강화되고 있다. 그러나 국제규정이 요구하는(30 MHz - 18 GHz) 주파수 범위에서의 EMIjEMS 측정을 하기 위해 광대역(Broad-band) 전파무향실(Anechoic Chamber)이 필요하지만1 기존의 Ferrite T Tile 또는 그리드형 전파홉수체는 20 dB 이상 전파를 홉수할 수 잇는 주파수 대역이 30 M MHz - 400 MHz 또는 780 MHz에 불과하기 때문에 상기의 조건을 만족하는 전파무향실 을 구성하기에는 곤란한 실정이다. 본 논문에서는 국제 규격을 만족하는 전파무향실을 위한 광대역 전파홉수체를 개발하기 위해, 다충형으로 구성하고, 전파흡수체의 형상을 변화시켜 등가재료정수법을 사용하여 설계하고 그 특성을 평가함을 그 목적으로 하였다. 따라서 본 논문에서는 본 연구실에서 기폰에 제안한바 있는, 금속판 위에 타일형 페라이 트 충, 그 위에 원추절단형 페라이트 층과 원통형 페라이트 층을 적층시칸 형상의 전파홉수 체는 30 MHz - 6 GHz 정도까지 커버할 수 있으나, 1 GHz 부근의 주파수 대에서 16 dB 정도의 홉수능 밖에 가지지 못하였다. 이를 개선하기 위해, 금속판 위에 타일형 페라이트 층 을 형성하고 그 위에 원통형 페라이트 충, 원추절단형 페라이트 충I 원통형 페라이트 충, 타 원형 페라이트 충을 형성한 새로운 형태의 전파홉수체를 제안하였다. 본 논문에 제안한 새로운 형태의 전파흡수체의 시물레이션 결과 30 MHz - 20 GHz의 주파수 범위에서 전반적으로 25 dB이상의 전파흡수능을 가짐을 확인하였으며/ 특히 기폰에 제안한 전파홉수체와 비교하면,1GHz 부끈에서의 전파홉수능을 10 dB 이상 개선하였다. 나아가서/ 실재로 제작한 전파흡수체의 측정된 주파수특성이 시율레이션에 의한 이론치와 3 30 MHz - 6 GHz의 범위에서 잘 일치함을 확인하였다. 또한y 전파 홉수체의 전체 높이는 2 27 mm 밖에 되지 않으므로 본 연구에서 제안한 전파 홉수체를 사용할 경우 전파무향실의 유 효공간 확보에 매우 유리한 이점을 가진다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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