본 논문에서 60 ㎓ 대역용 도파관 급전 radial line slot array (RLSA) 안테나를 설계, 제작하였다. Ewald합 기법과 Shanks 변환을 이용한 효율적인 수치해석으로 RLSA 설계에 필수적인 슬롯을 통한 결합 특성을 계산하였고, 또한 기존의 급전 방식과는 달리 구형 도파관-radial line 변화구조를 이용한 구형 도파관 급전 구조를 사용하였다. 직경 10cm의 크기로 제작된 원형 안테나의 측정 결과 60 ㎓에서 31 ㏈i 의 이득과 38%의 효율을 나타내었다.
도파관과 매칭구조를 이용하여 X-band에서 고효율 결합특성을 갖는 방사형 결합기를 설계 및 제작하였다. 특히 소형으로 제작하기 위해서 도파관 하나에 포트를 2개 매칭할 수 있는 이중 도파관-동축 변환 구조를 적용하였다. 이러한 구조를 적용하면 일반적인 동축-도파관 방사형 결합기보다 소형 제작이 가능해진다. X-band 대역인 9.2-10GHz 에서 측정결과 반사손실 -18.408dB 이하, 출력삽입손실 0.206dB 이하의 결과값을 얻었고 또한 출력결합효율은 95.37% 이상의 높은 값을 얻을 수 있었다. 향후 밀리미터파 대역에서 고출력 송신기용 결합부에 활용 가능할 것으로 기대된다. 특히 크기와 무게를 줄임으로서 활용범위가 더 늘어날 것으로 기대된다.
본 논문에서는 무궁화 3호 위성방송을 수신하기 위한 3종류의 배열 안테나가 제작되었다. 먼저 무궁화 3호 위성을 수신하기 위한 설계규격을 결정하였다. 두 번째로 위성 수신을 위한 다양한 종류의 안테나 중 radial waveguide의 특성을 이용한 안테나의 특성과 장점을 알아보았다. 세 번째로 3 종류의 안테나의 설계 방법을 연구하고, 각각의 특성을 고찰한 다음 설계규격을 만족하는 안테나를 제작, 측정하였다. 마지막으로 기존 parabola 안테나와 마이크로스트립 배열 안테나와 비교하여 제한된 크기에서 최대의 이득과 효율을 나타내는 안테나에 대해 결론을 내렸다.
본 논문에서는 밀리미터파 모듈 응용을 위하여 광대역 마이크로스트립-대-웨이브가이드 (WR12) 천이기가 제시된다. 대역폭의 개선을 위하여 radial 마이크로 스트립 electrical-probe가 저 손실 유기 유전체 기판 위에 설계되었다. 제안된 천이기의 삽입 및 반사손실에 대한 설계 및 측정된 특성을 나타내었다. 측정을 위한 케이블 아답터와 웨이브가이드 천이기의 손실을 고려하면, 제안된 천이기의 천이 손실이 70 및 80 GHz에서 각각 -1.88 및 -2.01 dB로 분석되었다. 제안된 천이기의 -10 dB 반사 손실 대역폭은 67GHz 에서 95 GHz로 약 26 GHz이다. 최신의 연구결과와 비교해서 대역폭에서 8.3 % 개선되었다.
본 논문에서는 위성을 이용한 디지털 위성방송 시스템에 적용하기 위한 고효율 평면안테나를 설계 및 제작하였다. 전통적인 접시형 안테나에 비하여 높은 개구효율, 용11한 설치 및 미려한 외관 등의 장점을 가지고 있는 평면 안테나를 설계하였다. 안테나 소자의 설계에는 마이크로스트립을 이용한 Annular Ring 공진기를 이용하였으며, 방사형 도파관을 이용한 급전구조를 채택하였다. 또한 수신신호를 중간주파 신호로 변환하기 위한 LNB를 안테나의 뒷면에 설치함으로써 전송손실의 최소화를 꾀하였다. 제작된 안테나는 직경 35cm, 이득은 31.8dBi 이며 개구효율은 약 $80\%$이다.
In this paper, the analysis and design of a spirally slotted array antenna with high efficiency are presented. Electric fields in the slots are calculated by electromagnetic fields in the upper waveguide and radiation field equations are derived. Slots are arrayed spirally on the upper circular plate of twofold radial waveguide. In order to suppress grating lobes from the array, a slow wave structure is inserted in the upper waveguide. This antenna is characterized by a good circular polarization, high efficiency of 75 percent and grating lobes below -34dB.
DBS(Direct Broadcast Satellite) 수신용 radial-line slot antenna(RLSA)의 설계를 위한 슬롯을 통한 결합 특성을 해석하였다. RLSA에서 이미 제안된, narrow wall이 주기 경계 조건(periodic boundary condition)을 만족시키고 wide wall에 슬롯이 주기적으로 배열되어 있는 구형 도파관 모델을 이용하였다. 자장 적분 방정식과 필요한 그린 함수를 유도하여 모멘트 법으로 풀었다. 이때 수치 해석의 효율을 극대화하고 그린 함수에 의한 특이점 문제를 해결하기 위해 entire domain 기저 함수와 sub-domain 기저 함수를 모두 사용하였다. 한편 그린 함수를 빠르게 계산하기 위한 가속화 방법으로 구형 도파관 영역은 Ewald합 기법을, 반공간 영역은 Shanks 변환을 이용하였다. 시뮬레이션 결과로부터 RLSA의 설계에 이용되는 다양한 변수들이 결합에 미치는 영향을 예측할 수 있었다.
본 논문에서는 기판 집적 도파관(Substrate Integrated Waveguide: SIW) 기술을 이용한 위성통신용 전력 분배기를 제안하였다. 출력 구형 도파관의 크기를 변화시키지 않고, 가이딩 포스트의 위치를 조절하여 등분 비등분의 전력 분배 비율을 조절하였다. 또한, 방사형 도파관의 기본적인 특성과 입력부, 전력 분배의 과정을 자세히 설명하였다. 방사형 도파관의 신호 여기 방법으로 전류 프로브를 사용하여 동축 케이블로 구현하였으며, 출력부는 마이크로스트립 선로를 천이 구조를 이용하여 SMA 커넥터를 이용하였다. 설계된 4분기 전력 분배기는 등분/비등분으로 동작할 수 있으며, 설계 결과를 시뮬레이션과 제작으로 검증하였다. 등분/비등분 전력 분배기의 측정된 결과는 VSWR 2:1을 기준 대역특이 약 2.1 GHz와 3 GHz이다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제12권3호
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pp.216-222
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2012
This paper presents a single-pole eight-throw switch, based on an eight-way power divider, using substrate integrate waveguide(SIW) technology. Eight sectorial-lines are formed by inserting radial slot-lines on the top plate of SIW power divider. Each sectorial-line can be controlled independently with high level of isolation. The switching is accomplished by altering the capacitance of the varactor on the line, which causes different input impedances to be seen at a central probe to each sectorial line. The proposed structure works as a switching circuit and an eight-way power divider depending on the bias condition. The change in resonant frequency and input impedance are estimated by adapting a tapered transmission line model. The detailed design, fabrication, and measurement are discussed.
본 논문에서는 고출력 저손실의 도파관 공간결합 구조를 제안하였다. 제안하는 공간결합구조는 각 포트의 중심에서 원형 도파관을 통해 결합하는 방식으로 구현 하였다. 특히 도파관의 모드 중 전송 선로 손실이 가장 적은 TE01모드를 이용하여 저 손실을 구현하고, 새로운 모드 변환 방식을 적용하여 소형화를 이루었다. 또한 전계 분석을 통해 새로운 모드 변환 구조의 절연 파괴 전압을 계산하여 고출력에 적합함을 확인하였다. 최종 8-way 도파관 공간 결합기를 설계, 제작하여 삽입 손실은 0.4dB 이하 결합효율 97% 이상의 결과를 얻어 평면 결합 방식 대비 전기적 성능이 매우 우수함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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