임의 모양을 갖는 마이크로스트립 안테나의 해석에 역점을 두었다. 마이크로스트립 안테나의 가장 일반적이고 정확한 해석법은 주파수 영역에서 정의되는 전계적분방정식을 이용하는 것이다. 본 논문에서는 전계적분방정식을 수정한 MPIE(Mixed potential integral equation)를 이용하여 공간영역에서 해를 구하였다. 이 방법은 스칼라와 벡터 포텐셜과 관련된 Green함수를 다층매질 이론에 의해 계산하고 Sommerfeld 적분방정식에 의해 표현한다. 또한 적분방정식은 rooftop 부분기저함수를 이용한 모멘트법을 이용하여 해를 구하였다. 따라서 임의의 모양의 마이로스트립 안테나를 임의의 주파수와 임의의 기판상에서 해석할 수 있다. 구형 마이크로스트립 안테나와 L자형 마이크로스트립 안테나의 수치 결과를 실험치와 비 교하였다.
MPIE 수치해석적 기법과 초고주파대 CAD 소프트웨 어 인 EEsof를 활용하여 2단 23 GHz대 저잡음 증폭기를 설계하였다 이 회로는 먼저 EEsof를 이용하여 기초 설계를 하고 MPIE 기볍에 의해 수정과 상세 해석을 실시 하는 방법으로 하였다. 입.출력단의 정합 부분은 평행 결합 여파기 형태로 하였는데 이는 임피던스 정합과 DC 차단을 동시에 실시할 수 있을 뿐만 아니라 불연속 부분이 적고 설계시 해석의 오차가 적은 장점을 가지고 있다. FET칩은 접지 급속 변에서 직접 부착하였다. 제작된 증폭기는 이득이 콘넥터 손실 1.8 dB를 고려하지 않은 상태에서 15.2 dB, 잡음지수가 2.7 dB를 나타냈다. 이와 같은 결과는 본 논문에서 사용한 설계 기법과 정합 기술이 20 GHz대 이상의 회로설계 및 제작에 적합하다고 할 수 있다.
슬롯 개구를 통해 평향평판 도파관 내부를 결합되어지는 전자파 펄스(EMP)의 과도 응답을 해석하기 위한 방법을 제안하였다. 개구의 미지 등가 면 자기전류밀도에 대한 혼합 포텐셜 적분 방정식(MPIE)을 세웠고 평행평판 도파관 영역에서의 백터 및 스칼라 포텐셜 그린함수를 개선된 북소영상법을 사용하였을 때 closed form 그림함수를 사용한 결과를 계산시간을 현저히 줄일 수 있었고 본 논문이 제안한 방법의 타당성을 확인하기 위해 기존 방법의 해석결과와 비교해 보았을때 본 논문의 해석결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.
The 23GHz 1-state LNA was designed by using MPIE numerical analysis and conventional design EEsof softwares. The circuit was designed using conventional tools but analyzed and modified by using numerical MPIE tools. he matching sections was designed with parallel coupled filter-type, which gives impedance matching and DC blocking and has small discontinuities. THe FET chip is directly attached to the graound metal. The designed LNA gives 5.8dB gain and 2.5dB noise figure withoug considering the loss and impedance shift of connectors that degenerate the gain and noise figure considerably. this results gives very promising characteristics for our design process and matching schemes and fabrication technologies.
실수축 상의 적분 방법에 의한 정확한 closed-form 그린함수를 이용하여 코플래너 도파로의 불연속에 대한 공간영역 full-wave 해석을 하였다. MPIE(Mixed Potential Integral Equation)를 풀기 위한 수치계산 방법으로는 삼각형 요소를 이용한 갤러킨 방법을 사용하였다. 경계면에서 삼각형 요소상의 기저함수로는 선형함수를 사용하였으며, 관측점과 전원점이 일치하는 특이점 근방의 적분 계산을 위해 면적분을 선적분 형태로 바꾸어 피적분 함수의 특이점이 사라지도록 하는 해석적인 방법을 사용하였다. 실수축 적분방법에 의한 그린함수를 이용함으로써 불연속에 대한 정확한 특성을 구하였다.
본 논문에서는 23 GHz 국간(Point-to-point) 통신용 Push-Push발진기를 Split Ring 공진기(Split Ring Resonator)를 사용하여 설계, 제작하였다. Split Ring 공진기(SRR)는 둥가회로를 이용한 이론적인 해석 및 MPIE(Mixed Potential Integral Equation)수칙해석 툴을 이용 해석하였다. 이 해석된 결과를 사용하여 전송 모드로 마이크로 스트립 라인과 결합된 SRR를 분석하였다. 제작된 발진기은 23 GHz에서 출력 전력은 4dBm, 기본 주파수 및 3차 고조파 억제는 - 20 dBc, - 34 dBc의 특성과 발진주파수에서 1 MHz offset에서 -109 d dEc/Hz의 SSB위상잡음 및 1.4%의 변환 효율을 나타내었다. 이 실험결과는 이론 및 시뮬레이션 결과와 일치함을 알 수 있다.
본 논문에서는 FMM(Fast Multipole Method)을 적용하여 평면형 다층 구조인 마이크로스트립 프랙탈 안테나 구조에 대한 고속 해석을 구현하였다. 우선 FMM 알고리즘에 이용되는 적분식인 MPIE(Mixed Potential Integral Equation)을 풀기 위해서 실수축 적 분 방법(RAIM: Real-Axis Integration Method)으로부터 정확한 공간 영역 그린함수를 구한다. 구해진 그린함수를 MoM(Method of Moment)을 이용하여 계산할 경우, 연산과 메모리 요구량 $O(N^2)$이 소요되는데, 이를 거대 구조의 해석에 대해 적용할 때나 높은 정확성을 위한 셀(미지수 N) 수의 증가하는 경우 계산량이 기하급수적으로 증가하여 구조 해석에 문제가 된다. FMM은 이와 같은 연산과 메모리 요구량의 문제점을 해결하기 위하여 개발되었다. FMM은 그린함수의 가법 정리(addition theorem)를 이용하여 행렬-벡터 곱의 복잡성을 줄여 연산과 메모리 요구량을 $O(N^{1.5})$으로 줄인다. 시어핀스키(Sierpinski) 프랙탈 안테나의 구조에 대해 MoM과 FMM를 적용, 상용 툴과 계산 결과의 정확성, 계산 시 메모리 크기, 해석 시간 등을 비교하여 효율성을 보여주었다.
무한 도체평판에 있는 슬롯과 무한히 긴 가는 도선간의 전자기적인 결합문제를 MPIE(mixed potential integ gral equation)와 세분된 기저함수를 사용하는 2차원 모벤트법으로 해석하였다. 또한 폭이 좁은 슬롯의 경우에 타당한 중심표현법(center -representation)을 이용하여 동가회로를 구하였다. TM 편파된 평면파가 슬롯에 임의의 각으로 입사하는 경우에 슬롯에서의 등가자기전류와 도선에 유도된 전류를 구하였다. 그리고 도선과 무한 도체평판으로 구성된 전송선로에 전류를 인가할 때, 슬롯에 의한 전송선로의 반사계수 및 투과계수를 구하고 실험치와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다.
A 23GHz 1-stage LNA was designed by using new topology of coupled line type with EEsof softwares and modified by using MPIE numerical analysis. The parallel coupled filter-type matching sections give impedance matching and DC blocking simultaneously, and have small discontinuities. This matching scheme has simple structure in the design process and give small error. The EFT chip was directly attached to the ground metal. The designed LAN gives 6.2dB gain and 2.5dB noise figure without considering the loss of connectors. Through these results, it was verified that our design process, matching schemes and fabrication technologies was valied for developing 20GHz-band LNA.
In this paper, the designed and fabrication of a K-band push-push oscillator using miniaturized hairpin resonator have been presented. One experimenal oscillator has been designed and fabricated for K-band point-to-point operation. the miniaturized harpin resonator has been analyzed theoretically and simulated by MPIE(Mixed Potential Integral Equation) method. With this results, the analysis of hairpin resonator which coupled microstrip line has been carried out with transmission-mode using this results. an optimized output matching network for the suppression of the fundamental and the 3rd order harmonic was acquired by using a nonlinear analysis method. The fabricated oscillator shows the output power of -2.28dBm, the fundamental frequency suppression of -19dBc, the 3rd order harmonic suppressionof -24dBc and 0.33 percent effiiency at 22.8GHz. The experimental outputs are in good agreement with the theoretical and simulated results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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