본 논문에서는 X-대역(8~12 GHz) 응용을 위한 광대역 전파 흡수체를 제안하였다. 제안된 흡수체 unit cell 구조는 슬롯과 슬릿을 포함하는 공진기, 뒷면의 도체판, $8.5{\times}8.5{\times}0.5mm^3$의 크기를 갖는 Taconic RF-30(${\varepsilon}_r=3$, $tan{\delta}=0.0014$) 기판으로 이루어져 있다. 제안된 흡수체는 9.83 GHz와 10.37 GHz에서 공진이 발생하는 이중 공진 특성을 갖는다. 제안된 흡수체 구조의 동작 원리를 검증하기 위하여 각각의 공진주파수에서 unit cell 구조의 표면 전류 분포를 분석하였다. 제안된 흡수체의 성능을 확인하기 위하여 $20{\times}20$개의 unit cell 배열 시제품을 제작하였다. 측정 결과, 최대 흡수율을 갖는 지점에서 모두 99 % 이상의 흡수율이 측정되었으며, 측정된 full-width at half-maximum(FWHM) 대역폭은 1.1 GHz(9.51~10.61 GHz)이다.
본 논문에서는 기존의 WCDMA 댁내형 중계기 안테나의 격리도를 개선하기 위해 안테나에 적용할 메타 구조 기반의 흡수체를 제안하였다. 제안된 흡수체는 Double Split Ring Resonators(DSRRs) 구조와 Complementary Spiral(CS) 구조로 구성하였다. 메타 구조 기반의 흡수체의 크기는 $9.6mm{\times}9.6mm{\times}1.2mm$이며, 2.2875 GHz에서 약 94 %의 흡수율을 가진다. 제안된 흡수체를 기존의 WCDMA 댁내형 중계기 안테나에 적용한 결과, 85 dB 이상의 격리도 특성을 가지며, 기존의 안테나보다 10 dB 이상 개선하였다. VSWR 특성은 WCDMA 대역 1.92 GHz에서 2.17 GHz 사이에서 2 이하이며, 방사 특성은 E-plane, H-plane 각각 $60^{\circ}{\pm}10^{\circ}$을 가지며, 이득은 6 dBi 이상을 가진다. 제안된 흡수체를 적용한 안테나의 크기는 $90mm{\times}90mm{\times}44.8mm$이다.
본 논문에서는 유연성 기판을 이용한 새로운 광대역 메타물질 구조의 흡수체를 제안하였다. 제안된 메타 물질 구조의 단위 셀은 유연성 있는 폴리이미드 기판 위의 동일 평면상에 놓여진 ELC 공진기와 cut-wire 구조로 이루어졌으며, 설계 주파수 대역 밖에서 레이더 단면적(RCS) 값을 감소시키기 위하여 제안된 구조의 금속 패턴 층은 입사 전자파의 진행 방향과 평행하게 놓았다. 총 $33{\times}45$개의 단위 셀들의 배열로 이루어진 흡수체 시작품을 제작하고, 측정한 결과, 주파수 9.06 및 15.0 GHz에서 각각 92 % 및 93 % 이상의 최대 흡수율과 75 %의 full-width at half-maximum 대역폭을 나타내었다. 제안된 금속 접지 판이 없는 메타물질 구조는 마이크로파 주파수대 광대역 흡수체로 곡면 구조에도 응용이 가능하다.
전자 및 전파통신기술의 급속한 발전에 따라 인류는 정보통신의 커다란 혜택을 누릴 수 있게 되었다. 그러나 전자파환경은 보다 복잡해지고, 그만큼 제어하가 어려워졌다. 이에 따라 ANSI, FCC, CISPR(국제무선장해규제기구) 등과 같은 국제기구에서는 다양한 전자파환경의 제어 및 대책을 수립해 오고 있다. 본 논문에서는 전파흡수체의 현황과 미래의 스마트 흡수체, 나아가서 방열 기능을 가지는 전파흡수체의 설계 방법을 제안한다. 설계한 전파흡수체는 2 GHz~2.45 GHz에서 20 dB 이상의 흡수능을 발휘하며, 개구의 크기, 간격 및 두께는 각각 6 mm, 9 mm, and 6.5 mm로 하였다. 이 스마트 전파흡수체는 다양한 전자, 통신, 제어, 전파 시스템의 회로 및 부품 보호용 소재로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
연소 배가스에서 NOx 제거시 분자 분해를 위하여 Microwave Energy를 이용했다. 이는 전자파를 흡수하는 고체물질에 전자파를 조사할 때 내부로 부터 가열이 이루어지는 특성과 전파의 진동에 의한 분자내 쌍극자가 진동하는 현상을 이용하여 분자결합이 깨지는 현상을 응용한 것이다. 전자파흡수체로서 Calcined Char를 사용했으며, 표준가스로는 NO 574 ppm을 2$\ell$/min으로 통과시키면서 2450 MHz의 전자파를 조사했을 경우 95 % 이상 분해 제거가 가능했다. 보다 낮은 농도의 연소배가스에 대해서는 거의 완전한 제거가 가능하므로 대기환경오염방지에 일조할 것으로 기대된다.
본 논문에서는 안테나의 PIMD 측정에 있어 신뢰성과 재현성에 관한 문제점을 검토하였으며, 향후 새로운 구조의 Anechoic Chamber의 필요성에 관해 기술하였다. 패치 안테나를 일반적인 안테나용 Chamber에서 PIMD를 측정한 결과 재현성에 있어 문제점이 있음을 확인하였으며, 그 원인이 피라미드 구조의 흡수체에 있음을 실험을 통해 확인하였다.
Sheet형 전파흡수체를 제작하여 Mn-Zn페라이트의 입자크기에 따른 전파흡수능의 관계를 조사하였다. 입자 크기가 증가함에 따라 정합주파수는 낮은 쪽으로 이동하였으며, 정합주파수에서 전파흡수능은 감소하였다. 하지만 휴대폰의 사용주파수인 0.8 ㎓와 1.8 ㎓에서는 입자의 크기가 큰 것으로 구성되어 있는 전파흡수체자 작은 입자로 구성되어 있는 전파흡수체보다 우수한 전파흡수능을 나타내었다. 따라서 휴대폰용 전파흡수체를 Mn-Zn 페라이트 파우더로 제작할 경우에는 입자의 크기가 큰 것이 바람직하다고 생각된다.
본 논문에서는 자성 금속재료인 센더스트(Sendust)를 이용하여 2.4 GHz ISM 대역의 전자파 노이즈 억제를 목적으로 하는 EMI/EMC 대책용 전파흡수체를 설계 제작하였다. CPE (Chlorinated Ploy-ethylene)를 바인더로 하여 압착 Sendust와의 조성비 별로 전파흡수체 샘플을 제작하였고, 이를 분석하여 최적의 조성비를 탐색하였다. 그 결과 최적의 조성비는 Flaked Sendust : CPE = 72.5 : 27.5 wt.%로 밝혀졌다. 전파 흡수체 샘플로부터 도출된 재료정수를 이용하여 두께의 변화에 따른 전파흡수능의 변화를 시뮬레이션 하였으며, 그 결과를 토대로 제작한 전파흡수체의 전파흡수능과 시뮬레이션 결과치가 잘 일치하는 것을 확인하였다. 이 경우, 중심주파수 2.4 GHz에서 5.4 dB의 전파흡수능을 보였으며, 이때 전파흡수체의 정합두께는 0.6 mm로서 종래의 전파흡수체에 비해 초박형이어서 실용성이 높고 고성능화됨을 알았다. 본 논문에 제시한 초박형화 전파흡수체는 전자회로 및 회로부품으로부터 방사되는 전자파를 억제하거나 효율적으로 흡수하여 정보통신기술의 발전에 기여할 것으로 기대된다.
본 논문에서는 메타물질 흡수체를 사용한 새로운 에탄올 농도 검출 센서를 제안한다. 메타물질 흡수체는 분할고리십 자공진기(SRCR: Split Ring Cross Resonator) 구조와 미세유체 채널로 구성되어 있다. SRCR 구조는 capacitive 간극 부근의 실효 유전율에 민감하게 반응하는 LC 공진을 발생시킨다. 미세유체 채널은 마이크로 리터 단위의 극미량 액체를 사용하여 유전체 기판의 실효 유전율을 변화시킬 수 있다. 본 연구에서 제안한 미세유체 메타물질 흡수체는 미세유체 채널에 주입된 에탄올의 농도에 따른 전기적 특성을 감지하여 그 농도를 검출할 수 있다. 제안된 흡수체는 도파관 측정법을 사용하여 측정하였고, 미세유체 채널에 각기 다른 농도의 에탄올이 흐를 때 공진 주파수가 이동하는 것을 확인하였다. 또한, 시뮬레이션과 측정 결과 사이에 높은 일치율을 보인다.
최근 저자통신기술의 발달은 인간의 생활을 윤택하게 해주는 반면, 전자파 발생요인의 증가와 함께 심화되고 있는 전자파장해에 대한 대책이 사회적으로 큰 관심을 끌고 있다. 전자파 장해 및 내성 측정을 위한 전파암실용 전파흡수체가을 충분히 만족시키기 위해서는, 주파수 대역이 30 MHz~1,000 MHz에서 20 dB 이상의 전파흡수능이 요구되고 있으며, 앞으로 30 MHz에서 5,000 MHz 이상으로 주파수 대역이 확장될 전망이다. 본 논문에서는 위와 같은 요구조건을 만족하는 페라이트 기둥형 돌기부를 가지는 전파흡수체를 제안하고 이를 등가재료정수법에 의하여 광대역 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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