본 논문은 MWO(Microwave Oven)의 동작 주파수로 사용되는 2.45 GHz 대역에서, 전자파 잔향실 내의 전기장특성 향상 및 시험 공간 확장에 관한 연구이다. 잔향실 내부에서의 전자기장 균일성을 확보하기 위하여, Sch-roeder 방식의 Quadratic Residue 확산기(diffuser)를 사용하였고, 전자기장 분포 해석을 위해 FDTD(Finite Difference Time Domain) 수치 해석 방식을 이용하였다. 잔향실 내부의 확산기는 도체로만 설계된 것(Type 1)과 유전체 및 도체를 같이 사용한 것(Type 2, 3)으로 설계하였다. 해석 결과 유전체를 사용한 확산기는, 유전체 없는 확산기의 전기장 특성을 유지하면서 확산기의 물리적 크기를 줄일 수 있었고, 특히 Type 3 확산기에서는 동일한 물리적 공간에 더 많은 주기의 확산기를 설계할 수 있어, 시험 공간 확장, 잔향실의 편파 특성, 편차 및 공차등의 성능이 가장 좋은 것을 확인하였다.
본 논문에서는 기존외 야기-우다 안테나 배열이론을 마이크로스트립 안테나에 접목시킨 X밴드용 다이폴 급전 평면배열 안테나를 설계하고 제작하였다. 그리고 넓은 대역폭을 갖는 무선통신 시스팀에 쉽게 적용시킬수 있는 다이폴 급전 평면배열 안테나의 설계 절차에 대하여 기술하였다. 또한 FDTD 수치해석법을 이용하여 안테나의 복사특성, 반사손실과 대역폭을 개선시켰으며 제작을 통해 평면형 안테나 해석의 타당성을 입증하였다. 제작한 결과, 10GHz의 중심주파수에서 안테나의 이득은 4.9dBi이고 대역폭은 약 40%, 전후방비는 16dB, E면과 H면의 반 전력 빔폭은 각각 117°와 156°이다. VSWR<2를 기준으로 했을 때, 7.4GHz∼11.88GHZ의 주파수 범위에서 측정결과와 이론적인 결과가 비교적 잘 일치하였다.
본 논문에서는 T-모양의 마이크로스트립 급전 구조는 슬롯의 폭 변화에도 임피던스 정합이 쉽게 이룰 수 있는 방법을 제시하였다. 그리고 슬롯 안테나의 대역폭은 슬롯 폭에 비례하여 확장되는 특성을 얻었다. 여기서 제시한 급전 구조는 방사저항이 낮은 값으로 일정하게 유지되어 슬롯 폭과 거의 무관한 좋은 특성을 얻었다. 그리고 FDTD법을 사용하여 T-모양 급전선으로 여기된 슬롯 안테나를 모델링하여 파의 진행 과정과 전계분포를 시간영 역에서 각각 계산하였다. 그리고 FDTD법올 사용하여 얻은 값들을 Fourier 변환하여 최적화된 슬롯 안테나의 반사손실, 입력 임피던스, 복사 패턴을 주파수 영역에서 계산하였다. 이러한 결과로부터 최적의 안테나를 셜계 및 제작하였고, 슬롯폭이 16mm일때 약 35% 정도의 우수한 대역폭올 얻었으며, 이 계산값들은 측정치들과 비교적 잘 일치하는 특성을 얻었다.
본 논문에서는 CRD(Cubical Residue Diffuser)를 이용하여 전자파 잔향실 내의 전기장 균일도를 향상시키고, 잔향실 내의 전기장 균일도가 최적화되는 CRD 면적비를 연구하였다. $1\sim3$ GHz 주파수 대역에서 Schroeder 방식의 CRD를 설계하였고, 전자파 잔향실 내의 전기장 분포 해석을 위해 FDTD(Finite Difference Time Domain) 수치해석이 이루어졌다. 해석결과 2 GHz에서 CRD의 면적이 잔향실 한쪽 내벽의 약 $40\sim80%$일 경우 전기장 강도 표준 편차가 낮고 균일하게 분포되었으며, 40 % 이하, 또는 80 % 이상의 면적에서는 표준 편차가 높게 나타났다. 특히 가장 나쁜 경우와 비교하여 44%일 때 전기장 균일도가 1 dB 향상됨을 알 수 있었다.
본 논문에서는 UV 나노임프린트 공정으로 제작한 나노 콘 형태의 구조물 위에 은 나노 입자를 증착하여 광증폭용 구조 형태를 제작하고자 하였다. 은 나노 입자의 증착은 하부 기판 표면의 젖음 특성에 따른 액적의 증발 거동을 이용하였으며, 기판 하부 열에너지의 차이에 따라서 액적 중심부부터 가장자리까지 증착 형태가 변화함을 확인하였다. 제작한 구조 형태와 유사한 구조를 시간영역 유한차분(FDTD)법을 통해 광 특성을 예측하여, 최종적으로 제작한 구조의 은나노 입자 부근에 에너지가 집중되는 결과를 확인하였다.
전자기 공진 현상을 이용한 무선전력전송 시스템에 대한 조사량 평가 시 전기장의 고려 여부를 검토하였다. 인체로 인가되는 전기장과 자기장의 상대적인 크기가 조사량 평가 시에 중요한 지표가 되기 때문에, 이를 검토하기 위해 자기 다이폴 인근의 다양한 전자기장의 크기를 갖는 곳에 구형의 간이 인체 모델을 위치시키고, 구 모델 내부로 유도되는 전기장의 값을 이론과 수치해석을 통하여 구하고 비교하였다. 그 결과, 전기장을 무시할 수 없는 영역이 존재함을 확인하였으며, 이는 무선전력전송의 조사량 평가 시 외부 전기장에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다.
Feed horn polarizer나 F.R.R.S(Fraday Rotation Rotary Switch)에 비해 소형이고 GaAs MESFET소자 스위칭으로 좌수와 우수 원형편파의 선택적 수신이 가능한 이중편파 마이크로스트립 안테나를 설계하였다. 원형편과 마이크로스트립 안테나의 공진 주파수, 입력 임피던스, 빔 패턴 등은 FDTD 방법을 이용하여 정확하게 계산하였으며, 급전 회로의 GaAs MESFET 증폭기 스위칭 회로가 ON 상태일 경우의 증폭기 이득을 포함한 안테나 이득은 16.6dB 이고, OFF 상태일 경우의 격리 특성은 -24dB로 나타남을 실험으로 확인하였다. 또한, 제작된 이중편과 마이크로스트립 안테나의 3dB 이하 축비는 11.813GHz에서 30 이하로 나타났다.
Quantitative analysis of optical scattering intensities from a Au nanoparticle with a diameter of 100 nm, which is effected by the localized surface plasmon resonance (LSPR), were numerically carried out by using a dark-field detection scheme on prism basal plane for two different beam incident modes of reflectance (R-mode) and transmittance (T-mode). Two-dimensional finite difference time domain (FDTD) algorithm was adopted, and its applicabilibility was verified by comparing the simulation results with the theoretical ones. Simulation results of the scattered light intensities from a Au nanoparticle revealed that the scattered intensity of the T-mode was much stronger than that of R-mode. Comparison of the calculated results with the theoretical intensity distribution on the prism showed that the scattered intensity is marimized when the evanescent field, which is generated from the interface of prism and air at TIR angle, is coupled with Au nanoparticle.
본 논문에서는 이중 T자 모형의 공진 주파수 이동이 용이한 마이크로스트립 안테나와 새로운 구조를 제안하고 제작 였다. 안테나 구조는 스터브 안테나구조를 응용한 광 대역 이중 T자형 마이크로스트립 안테나이며 CPW급전 방식을 사용하였다. 이중 스터브간의 거리를 조절하여 주파수 제어가 용이한 광 대역 소형 안테나의 특성을 해석 및 측정하였다. 새로운 안테나는 450MHz의 대역폭을 얻었으며, IMT2000(1.8~2.25GHz) 대역에 이용할 수 있는 안테나이다. 안테나구조의 각각 파라미터를 FDTD 알고리즘을 이용하여 해석하였다.
본 논문에서는 무한히 넓은 백 플레인의 사각형 개구를 관통하는 길이가 다른 평행 2선 전송 선로에 대하여 백 플레인의 존재가 전송 선로에 미치는 영향을 검토하였다. 이론 해석에는 FDTD법을 사용하였으며, 길이가 다른 구조를 가지게 하는 부가 선로의 길이와 전송 선로의 간격 변화에 따른 반사 손실 및 삽입 손실 특성을 계산하여 백 플레인이 전송 선로에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과, 전송 선로의 간격이 좁은 경우에는 부하 측의 전송 선로가 안테나처럼 동작하여 삽입 이득 특성이 나타나고, 부가 선로의 길이가 길어지면 백 플레인에 의한 삽입 손실 특성이 현저히 나타남을 확인할 수 있었다. 반사 손실을 측정하고 수치 계산 결과와 비교하여 이론 해석의 타당성도 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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