본 논문에서는 임펄스 유사 신호 복사를 위한 안테나 설계 방법에 대하여 기술하였다. 임펄스 유사 신호의 스펙트럼은 수GHz의 대역을 가지는 파형으로 안테나의 설계도 광대역에 걸쳐 동작할 수 있도록 설계됨과 동시에 근거리 임펄스 레이더 응용에 활용되기 위해서는 시영역에서의 복사 펄스를 반영한 설계가 필요하다. 시영역에서의 복사 펄스 특성을 반영한 비발디 안테나를 설계하였고 안테나의 특성을 주파수 영역 및 시영역에서 검증하였다. 설계된 안테나는 약 1.8GHz에서 10GHz 이상의 광대역을 거쳐 동작함을 확인할 수 있으며 안테나의 입력임피던스는 1GHz 이후부터 10GHz까지 광대역에 걸쳐 100 Ω에 유사한 값으로 안정적으로 수렴함을 측정 및 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다. 전방향으로 복사되는 파형의 특성을 시영역에서 30도 간격으로 확인하였으며 안테나로부터 복사되는 파형은 지향성을 가짐을 확인하였다. 본 연구의 결과는 근거리 탐지 응용분야와 같은 지표투과레이더 설계에 활용 가능할 것으로 보인다.
본 논문에서는 광속에 비하여 대단히 작은 진도의 운동매질내에서 도형 루우프 안테나의 array에 대한 방사 특성 및 전류분포를 고찰하였다. 즉 운동매질내의 무형 루우프 안테나 array 상태에서 전류에 대한 적분방정식을 유도차고 이 적분방정식의 해로서 courier경수형식의 전류를 구하였다. 이 전류와 운동매질내에서의 Dayadic Green 함수로부터 전자계식을 구하고, 이들 식을 2개소자로 이루어진 강형 루우프 안테나 array에 적용하여 수치계산을 한 다음, 이를 정지매질의 경우와 비교검토한 결과 전계패턴이 운동매질내에서 매질속도와 반대방향으로 확대되고, 매질속도와 같은 방향으로는 축소되며 지향성이 편위됨을 볼 수 있었다. 이와 같은 변화의 정도는 매질속도가 클수록, 또 루우프의 반경이 클수록 현저하였다.
임의의 필드 분포를 갖는 단일 페치 안테나를 평면 배열하고 각 소자에 공급되는 급전 신호의 크기와 위상을 유전자 알고리즘으로 최적화하여, 여러 방향의 지향성과 널을 갖는 다중 빔 복사 패턴의 합성 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 유효성을 확인하기 위해서, $2{\times}2$ 평면 배열 안테나를 제작하고 원거리 복사 패턴의 계산 결과와 측정 결과를 비교하여 동일한 특성을 확인하였으며, 다중 빔 복사 패턴의 합성은 $8{\times}8$ 배열 안테나 시스템을 이용하여, 시뮬레이션을 통해서 각 소자의 급전 신호의 크기와 위상을 최적화하였다.
에너지 보존 법칙과 스넬(Snell)의 법칙 및 경로 길이에 의한 동위상의 조건으로부터 수정곡면 캐서그레인 안테나 반사판의 단면을 설계하였다. 원형 개구면에서 균일 개구면 위상을 갖도록 개구면의 수직 및 수평 급전분포 함수에 따른 동위상 조건을 만족하는 3차원 반사판 곡면의 프로파일을 구하였다. 직경 55 ${\lambda}_0$의 크기를 갖는 Ku 밴드용 수정 곡면 캐서그레인 안테나 반사판을 물리광학에 의한 시뮬레이션 결과, 36.4 dB, 33.9 dB의 부엽 레벨을 AZ 및 EL 방향에 대해서 각각 얻을 수 있었으며, 이전 안테나와 비교하여 10 %의 지향성 개선효과가 있었다.
본 논문에서는 LMS와 CMA 알고리즘에 의한 적응 배열안테나의 training 원리와 제어방법을 기술하고 수렴특성, 지향성 패턴의 적응성, SINR 및 신호파의 재현 특성을 비교 분석한다. LMS와 CMA 적응 안테나 원리를 적용한 선형 $\lambda$/4 간격 4소자 배열안테나에 $\pi$/4 QPSK 신호파를 인가했을때 정상상태에서 SINR가 각각 13.8[dB]와 12.8[dB]로써 CMA에 비하여 LMS가 우수한 SINR와 빠른 수렴특성을 보였으며 간섭파의 방향에 적응하여 강한 영점을 잘 형성하는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 기존의 밀리미터파 안테나 시스템의 기능을 개선하기 위한 새로운 접근법을 제시한다. 장치의 주어진 기하학적 구조 및 고정된 전기적 특성에 적합한 메타물질 표면을 설계함으로써, RF 제품의 방사 필드들의 지향성 및 더 높은 이득을 갖도록 한다. 단일 패치에 대해 주기적 메타물질을 사용하는 다른 설계와 달리, 비주기적 메타표면은 2개의 패치를 처리할 수 있다. 24GHz-라디오 링크에서 더 높은 수신 신호 강도 및 더 긴 RF 경로에 대해, 비주기적 메타표면은 방사 필드들을 10 dB 향상시킨다.
패치와 접지면 사이에 삽입된 핀 배열을 가지는 패치안테나 (핀 배열 패치안테나)를 제작하고 특성을 측정하였다. 핀 배열 패치안테나가 일반적인 패치 안테나와 비교하여 E-평면의 수평방향으로 방사는 약 10 dB 이상 억제되고 H-평면의 수평방향으로 방사도 약 4 dB 이상 억제됨을 볼 수 있었다. 또한 전방으로의 방사는 증가하고 후방으로의 방사는 감소하여 안테나의 지향성이 향상됨을 볼 수 있었다. Half-power beamwidth가 E-평면 과 H-평면 모두에서 대폭 작아져 방사패턴 특성이 향상됨을 볼 수 있었다. 핀 배열 패치안테나에 삽입하는 핀 반경을 증가시키면 공진 주파수가 증가함을 볼 수 있었다. 또한 기판의 특성에 따라 수평방향으로의 방사억제 효과가 최대가 되는 최적 핀 반경 값이 존재함을 볼 수 있었다.
본 논문에서는 기생 패치를 이용하여 위성 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 와 ITS (Intelligent Transport System) 서비스를 동시에 수신할 수 있는 이중 대역 안테나의 구조를 제안하고, 실제 제작을 통하여 성능을 확인하였다. 제작한 이중 모드 안테나는 위성 DMB 수신안테나와 ITS 수신안테나가 각각 약 380 MHz 와 600 MHz 의 -10 dB 대역폭을 갖고, 최소 반사 손실은 약 -27 dB 와 -17 dB 로 측정되었으며, 이는 시뮬레이션 결과와 잘 일치하였다. 위성 DMB 수신안테나의 경우, 중심 주파수 2.6 GHz 에서 수평면에서는 무지향성을 갖고 수직면에서는 ${\theta}$ 가 $45^{\circ}$일 때 최대 이득 약 4.2 dBi 를 갖는 원추형 방사 패턴을 가졌다. ITS 수신안테나의 경우에는 중심 주파수 5.8 GHz 에서 ${\theta}$가 $0^{\circ}$일 때 최대 이득 약 6.4 dBi를 갖는 지향성 방사 패턴을 가졌다.
본 논문은 충분한 대역폭과 이득을 갖는 5.8 GHz 대역의 무선 LAN용 십자형 개구 결합 마이크로스트립 원형 편파 $2\times2$배열 안테나를 설계 제작하였다. 설계한 안테나는 정사각형 패치를 사용하고 직렬 형태의 급전 선로위에 $\lambda_g$/4 위상차가 나는 곳에 슬롯이 위치하게 하여 전류 방향이 최대 최소가 반복되게 하여 원형 편파를 발생시키게 된다. 기존의 십자형 슬롯 안테나 구조를 수정하여 두 개의 슬롯이 직각으로 교차하는 부분을 없애고 분리된 4개의 슬롯으로 안테나를 설계함으로써 후방 방사를 줄이고 배열을 통해 안테나의 지향성도 개선할 수 있다. 측정된 $2\times2$ 배열 안테나의 대역폭은 5.67~5.95 GHz로 나타났으며, 최대 방사 이득은 10.59 dBi를 얻었다.
본 논문에서는 Hilbert 커브 프랙탈 구조를 이용하고 안테나 밑면에 부분 접지면을 추가하여 910MHz에서 공진하는 UHF 대역 RFID 리더 안테나를 제안하였다. 안테나의 입력임피던스는 안테나를 구성하는 선로 편의 길이와 폭을 변화시키고 경유 홀의 위치를 이동시켜 $ 50\Omega$을 갖는 급전선과 정합시켰다. 또한 안테나의 이득과 지향성은 부분 접지면의 크기를 변화시키고 선로 편을 추가하여 향상시켰다. 제작된 안테나의 크기는 $68mm\times68mm$, 임피던스 대역폭(VSWR<2)은 $882\sim942MHz$이고 반사손실과 이득특성은 910MHz에서 -18.2dB, 5.3dBi를 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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