최근 대용량, 초고속 통신 서비스의 비중이 높아짐에 따라 배열 안테나를 사용하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 시스템의 활용이 중요하게 평가되고 있다. 하지만 기존의 MIMO 시스템은 다수의 안테나를 사용하기 때문에 안테나의 개수만큼 RF(Radio Frequency) 체인이 요구되며, 이로 인해 복잡도와 전력 소모가 크다는 단점을 가진다. 이러한 기존 MIMO 시스템의 단점을 해결하기 위해서 단일 능동 소자와 다수의 기생 소자를 이용하는 방식의 ESPAR(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator) 안테나를 사용하는 빔 공간 MIMO 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. ESPAR 안테나를 사용하는 빔 공간 MIMO 시스템은 단일 RF 체인으로 구성되어 있기 때문에 기존 MIMO 시스템의 단점을 해결할 수 있다. 본 논문에서는 시스템의 보안성을 향상시키기 위해 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식의 ESPAR 안테나를 사용하는 빔 공간 MIMO 시스템에 비예측성, 비주기성, 구현의 용이성, 민감한 초기조건 등의 특징을 가지고 있는 카오스 통신 알고리즘을 적용하여 QPSK 변조 방식의 ESPAR 안테나를 사용하는 카오스 빔 공간 MIMO 시스템을 구성하고 성능을 평가한다.
본 논문에서는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 공정을 이용한 K/Ka 대역(20~21 GHz/30~31 GHz) 위성통신 송수신 겸용 L형태의 광대역 원형편파 안테나를 제안하였다. 이 안테나는 상대 유전율이 5.2인 LTCC 공정을 이용하여 제작되었으며 적층형 구조로서 다른 RF 회로와 집적화가 가능하다. 또한 LTCC을 이용하였으므로 가벼우면서 다른 RF 회로와의 집적화를 통해 손실을 줄일 수 있고, 전체적으로 시스템 크기를 줄일 수 있다. 본 논문에서 사용한 안테나는 모노폴 안테나의 구부러진 L형태의 간단한 구조로서 LTCC 공정상에서의 구현을 쉽게 하고 손실을 최소화할 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 자동요금 징수 시스템(ETCS : Electronic Toll Collection System)의 RSE와 OBU 간의 RF link설계와 도로의 폭과 진행 방향 길이에서 적절한 통신 영역을 얻기 위해 요구되는 안테나의 빔 패턴 특성을 분석하였다. 이 과정은 능동형 DSRC를 기반으로 하는 ITS 서비스의 시스템 요구 규격을 결정하기 앞서 수행되어져야 하며, ETCS 기지국 설계 및 구축에서 가장 기본적이고 중요한 기술적 분석을 위하여 고찰하였다.
A 1-MW vacuum feedthrough for the KSTAR ICRF antenna is fabricated and high power RF test is performed. It is designed to have two alumina $(Al_2O_3)$ ceramic cylinders and O-ring seal instead of a brazed seal for good mechanical and thermal strength, which is important in long pulse or steady state operation. For cooling of the ceramics, dry air is circulated in a space between the two cylinders and the outer conductor. Independent cooling water channels are installed to cool the inner conductor of the feedthrough. RF high voltage test is performed using two kinds of ceramics with the purities of 99.7% and 97%. Stable operation is possible with the RF voltage of 30 kVp at long pulse of 300 sec without any severe damage.
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.
When GPS (global positioning system) is used as synchronous signal in CDMA digital cellular base station system and high speed digital synchronous communication network, antenna cable length is increased, comparing with other GPS application such as positioning or car navigation. In this paper, it is proposed that a type of new GPS antenna system including RF stage for reduction of cable loss in case of long cable.The antenna system with TMPA(truncated-corners microstrip patch antenna) is designed and fabricated because GPS signal has RHCP (right-hand circular polarization), consequently antenna size can be made small size. LNA (low noise amplifier) is designed by using HEMT(high electron mobility transistor)which has lower noise figurae and better AGC characteristics at low voltage than GaAs FET, and we equiped mixer, in GPS antenna unit, which converts from 1575.42MHz to 75.42MHz. As result of comparing between typical system and proposed system when cable length is 60m, 63dB, 55dB and 25dB gain are obtained for RG-316/U, RG-58C/U and RG-213/U, and better characteristics are achieved than typical system as far as cable length is longer.
본 논문에서는 RF 에너지 충전 시스템 기능이 가능한 이중대역 RFID 태그 안테나(Tag antenna)를 제안한다. 제안된 안테나는 UHF 대역과 Microwave 대역에서 각각 수동형과 능동형의 RFID 태그 안테나로 동작을 한다. 또한 능동형으로 동작하는 Microwave 대역 RFID 태그의 제한된 배터리 용량을 보충하기 위하여 수동형 태그로 동작하는 UHF 대역의 RFID 태그를 위한 RF 신호를 충전 회로에 적용 가능한 이중대역 RFID 태그 안테나의 특징을 가진다. 제안된 안테나는 UHF 대역 (917~923.5 MHz)과 Microwave 대역 (2.4~2.45 GHz)에서 동작을 위한 $50{\Omega}$의 단일급전이 이용된 다이폴(Dipole) 구조와 미앤더(Meander) 기생 소자들을 이용한 ${\lambda}/2$ 다이폴과 $1{\lambda}$ 다이폴로 각각 동작하는 이중대역 안테나의 특징을 가진다. 다이폴 구조는 Microwave 대역에서 동작을 하며, 다이폴 구조에 추가된 미앤더 기생 소자와 함께 UHF 대역에서 동작을 한다. 즉, Microwave 대역에 대하여 동작하는 다이폴 구조는 UHF 대역에서 동작을 위한 기생 소자들의 간접급전의 역할을 한다. 제작된 안테나는 UHF 대역의 917~923.5 MHz와 Microwave 대역의 2.4~2.45 GHz의 대역에 대하여 VSWR 2:1 이하를 만족하며, 또한 전방향적인 방사패턴 (Omni-directional radiation pattern)을 가진다. 안테나의 효율은 UHF 대역에서 45 % 이상, Microwave 대역에서 70 % 이상이며, 각각의 대역에서 0.18 dBi, 2.8 dBi 이상의 최대 이득을 가진다.
본 고에서는 차세대 무선통신용 초소형 단말기 구현에서 RF 시스템의 성능 개선에 크게 기여하게 될 RF 집적형 안테나 기술 현황과 향후 발전 방향이 제시된다. 고성능을 유지하면서 초소형 RF 전치단을 실현하기 위한 능동소자와 안테나가 결합하여 복합 기능을 하는 능동 집적 안테나(AIA, Active Integrated Antenna) 기술 현황, RF 시스템 단일 패키지(RF-SOP, System On Package) 형태에 집적 가능한 안테나 및 미래의 꿈인 RF 시스템 단일 칩 (RF-SOC, System On Chip)을 향한 단일 칩 안테나 (AOC, antenna on chip) 기술 동향 등이 기술된다.
대용량, 초고속 통신으로 인해 MIMO 시스템에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 하지만 MIMO 시스템은 다수의 배열 안테나를 사용하기 때문에 다수의 RF 체인이 존재한다. 이로 인해 복잡도와 전력 소모가 증가하고, 안테나의 소형화가 불가능하다는 단점을 가진다. 이런 단점을 극복하기 위해 ESPAR 안테나를 사용하는 Beamspace MIMO 기술이 제안되었다. ESPAR 안테나를 사용하는 빔 공간 MIMO 시스템은 단일 능동 소자와 다수의 기생 소자로 구성되어 있기 때문에, 단일 RF 체인으로 구성되어 있기 때문에 복잡도와 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 ESPAR 안테나를 사용하는 QPSK 변조 방식의 빔 공간 MIMO 시스템에 보안성 향상을 위해 최초로 카오스 통신 알고리즘을 적용시킨다. 이 시스템을 카오스 빔 공간 MIMO 시스템이라고 정의하고, 통신 성능을 평가한다. 또한, ESPAR 안테나는 기생 소자의 리액턴스를 조절하여 리액턴스 셋을 생성함으로써 QPSK 심볼을 만들고, 이를 이용한 통신 성능을 평가한다.
본 논문에서는 이동통신 기기에서 ESD(ElectroStatic Discharge) 보호소자로 흔히 사용되는 TVS(Transient Voltage Suppressor) diode로 야기되는 잡음 신호가 안테나 무선감도 저하에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 다양한 기능을 가진 스마트폰의 경우, 좁은 실장 공간으로 인해 스피커가 안테나 영역 근처에 존재할 수 있고, 스피커로 유입되는 ESD로부터 오디오 증폭기를 보호하기 위한 TVS가 안테나 GND로 사용되어지는 영역에 위치할 수 있다. 스피커를 구동시키는 class-D 증폭기에서 발생하는 디지털 오디오 신호와 안테나에서 커플링되어 스피커로 전달되어진 CDMA(Code Division Multiple Access) RF(Radio Frequency) 통신 신호가 TVS에 의해 믹싱되고, 안테나의 GND로 누설되어 안테나 무선감도를 저하시키는 현상에 대해 실험적 분석후 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 이를 통해 비선형적인 ESD 보호소자가 신호의 원치 않는 결합통로가 되는 문제를 사전에 차단할 수 있을 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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