본 논문은 비선형 소자 탐지기용 광대역 스파이럴 안테나의 설계를 제안한 것이다. 방사면 위의 스파이럴 소자뿐만 아니라 방사면 중심부에 위치한 방사 소자인 타원형 패치가 스파이럴 안테나의 광대역화를 위하여 설계되었다. 또한, 그라운드면 위에 스파이럴 슬릿을 삽입함으로써 다중 공진을 일으키는 안테나 그라운드 구조가 제안되었다. 제안된 안테나의 높은 지향성과 고이득을 실현하기 위해, Fr4-epoxy로 만든 캐비티 벽과 금속캡이 설계에 고려되었다. 그 결과, 금속 캡을 가진 안테나의 계산된 이득은 금속 캡이 없는 안테나의 이득과 비교하여 약 3 dBi 개선되었으며, -z축 방향으로의 측정된 주 빔 지향성도 계산 결과와 잘 일치하였다. 설계 주파수 대역에서 측정된 축비도 -z축을 기준으로 ${\pm}45^{\circ}$의 범위에서 원편파를 만족하였으며, 예상과 잘 일치하였다.
본 논문에서는 높은 지향성을 갖는 방향성 결합기의 특성을 연구하였다. 방향성 결합기는 이동통신 기지국의 송신단에서 신호의 크기나 주파수 혹은 안테나에서의 반사 등을 확인하기 위해 사용된다. 높은 지향성을 갖는 방향성 결합기를 개발하기 위해 시뮬레이션을 통해 특성을 분석하였고 이를 바탕으로 방향성 결합기를 제작 분석하였다. 제작된 결합기는 약 31dB 정도의 높은 지향성 특성을 보였다.
배터리를 기반으로 동작하는 무선센서네트워크 환경에서는 전력이 가장 중요한 자원이다. 본고는 무선센서네트워크 환경에서 무선전력전송을 이용하여 센서 네트워크의 생명(Network Life Time)을 최대화하는 네트워크 환경을 제안하였다. 또한 전력을 전송하는 각 소스가 네트워크 생명을 최대화하기 위해 스케줄링을 결정짓는 메트릭을 제시하였다. 제안 모델은 지향성 안테나가 가지는 전송 범위의 구역을 나누고 각 영역에 대해서 그 영역의 전력 수급, 배터리 소모량, 구역의 면적당 센서 수를 이용하여 효과적으로 전력을 전달할 수 있는 메트릭을 도출하였다.
무선 센서 네트워크 라우팅 프로토콜에서의 경로탐색에서 중복 브로드캐스트 메시지에 의한 비용이 증가되고, 많은 노드들이 동시에 통신을 시도하기 때문에 많은 충돌이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 Directed Diffusion 라우팅 방법에 지향성 안테나를 도입하여 채널 이용율을 높여 통신에서의 충돌을 줄이고 네트워크 구성 및 유지 시 사용될 flooding의 범위와 노드간의 통신시 불필요한 방향으로의 통신을 최소화하여 중복되는 브로드캐스트 메시지 수를 줄일 수 있는 라우팅 방법을 제안한다.
본 논문은 높은 지향성을 갖는 방향성 결합기 설계에 관한 연구이다. 이동통신 기지국의 송신단에서는 신호의 크기나 주파수 혹은 안테나에서의 반사등을 확인하기 위해 방향성 결합기를 사용한다 즉. 통신에 간섭을 줄여 에러 발생을 막고 원활한 통신 성능 시험을 하기 위해서는 높은 지향성이 요구된다. 지금까지 높은 지향성을 얻기 위한 많은 구조가 제시되었고, 지향성과 관련한 분석과 연구가 있었다. 그러나 현재 지향성은 일반적으로 20㏈정도가 구현되고 있으며. 40㏈이상과 같은 높은 지향성을 구현하는데 어려움이 있다. [1] 따라서 본 논문에서는 40㏈와 같은 높은 지향성을 구현하기 위하여 스트립선로 구조로 시도하였으며, 50$\Omega$ 전송선과 만나는 접합부분의 밴드에서 야기되는 불연속으로 인한 리액턴스 성분을 줄이기 위하여 케패시턴스 성분을 추가하였다. 여기에서는 케패시턴스 성분을 대신하여 접지면을 추가한 새로운 구조의 방향성결합기를 제안하고 이를 설계하여 실험하였다 그리고 이 새로운 구조를 이용한 방향성 결합기와 기존의 방향성 결합기와의 지향성 측정 실험(시뮬레이션) 결과 값을 비교 검토하였다. 실험에 사용한 측정 주파수의 중심주파수는 2.05㎓(IMT-2000용)로 하였으며 $\pm$50MHz의 범위를 갖도록 실험하였다. 실험(시뮬레이션) 결과 약 43㏈ 정도의 높은 지향성을 보였으며 기존 방향성 결합기의 지향성(약 20㏈)보다 약 23㏈ 개선을 구현하였다.
본논문은 철도의 무선통신의 링크거리 확보를 위하여 아테나의 이득을 높이는 방법을 제시한다. 안테나의 이득을 높이기 위한 방법으로 안테나 상면에 유전체층을 사용하며 유전체 상면에서 전계의 위상이 동일하도록 거리에 따른 유효유전율이 다른 구조를 사용하였다. 원하는 유효유전율을 얻기 위하여 유전체에 구멍을 뚫은 구조를 사용하였으며, 시뮬레이션 결과 안테나의 이득이 향상되는 것을 확인하였다. 동작주파수 5.8GHz에 대해서 유전체층이 없는 패치안테나의 경우 이득이 4.66dB이며 제안한 유전체층이 있는 경우 이득이 9.36으로 기존의 안테나보다 4.5dB 개선을 하였다.
본 연구에서는 수평면에 대해서 양방향성을 갖고 접지면을 향해서 주빔이 25$^{\circ}$의 기울기로 지향하도록 설계된 대칭 SSAIP(Strip, Air, Inverted Patch) 구조의 슬롯 결합 back-to-back 마이크로스트립 위생배열 안테나를 설계, 제작하였다. 이 구조의 안테나는 2-섹터 셀 사이트에서 기지국 또는 중계기의 지향성 안테나에 적용할 수 있으며, 도로 환경에 따라 지향각 25$^{\circ}$를 기준으로 약 $\pm$$10^{\circ}$정도 빔을 틸트할 수 있도록 위상기와 결합된다. 안테나는 공동모델을 이용하여 해석하고 앙상블로 설계한다. IMT-2000의 상.하향 링크 주파수 범위인 1.885~2.2GHz에서 안테나를 측정한 결과 임피던스 대역폭은 약 21%이였으며, $\pm$37$^{\circ}$의 지향각 오차를 보였다.
무선 및 이동 통신에 있어 2.4 GHz 대역은 허가 없이 사용할 수 있는 ISM (Industrial Scientific Medical) 주파수 밴드로 다양한 무선통신시스템에 사용되고 있다. 그러나 송출 전력을 제한하고 있어 전파환경 등에 의해 통화품질이 저하되는 경우가 많이 발생한다. 이와 같은 통신의 저하 요소를 해결하는 방법중의 하나로는 이득이 높은 안테나의 사용을 들 수 있다. 본 논문은 2.4 GHz 대역에 있어 지향성 이득이 큰 마이크로스트립 안테나를 설계하고, 패치의 배열에 따른 이득의 변화를 제시하여 통신시스템의 용도에 따른 안테나의 적절한 선택기준을 제시한다. 설계한 마이크로스트립 안테나의 특성을 살펴보면 공진주파수 2.45 GHz 에서 입력 임피던스는 약 50 Ω으로 별도의 정합회로가 필요치 않으며, 1개의 패치인 경우 안테나의 이득은 약 6.2 dBi 이고, 패치의 배열에 따라 이득의 증대가 나타났다.
무선 Ad Hoc 네트워크 환경에서 기존 IEEE 802.11 MAC 프로토콜에서 Omni-Directional 안테나를 이용하여 방식으로부터 자원의 활용을 늘이기 위해서 Directional 안테나를 이용한다. Directional 안테나의 사용으로 기존 802.11 MAC 프로토콜에 비해 Spatial reuse가 증가하고, 안테나의 높은 이득과 간섭의 감소, 그리고 전송범위의 증가의 장점을 갖는다. 그러나, Directional 안테나를 이용함으로서 New Hidden Problem, Deafness, 그리고 Capture 등과 같은 문제점이 발생하였다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 파악하고, 이를 해결하는 방안들을 분석하고 각 해결방안들에 대한 성능을 비교평가한다.
대한원격탐사학회 2000년도 춘계 학술대회 논문집 통권 3호 Proceedings of the 2000 KSRS Spring Meeting
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pp.125-130
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2000
본 논문에서는 2 안테나 합성 개구 마이크로파 방사계에 있어서 최적의 출력 지향 특성을 얻기 위한 안테나 구성방법에 관하여 검토하였다. 지향 특성이 서로 다른 4 종류의 안테나를 이용한 4가지 구성법의 각각에 있어서 출력의 지향성을 수치계산으로 구하여 주 빔폭, 부 로브의 레벨 및 위치 등을 서로 비교 고찰함과 동시에 그 원인에 대해서도 분석하였다. 개구면의 전류분포가 균일한 안테나로 구성한 경우가 다른 3 종류의 경우보다 아주 우수한 지향 특성을 나타내었다. 특히 부 로브 레벨 및 빔 효율 면에서 현저한 차가 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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