본 논문에서는 고이득 이중 반사경 안테나(DTA: Dual Reflector Antenna)의 성능 향상을 위한 최적설계 기법으로 유전 알고리즘(GA: Genetic Algorithm)을 적용하였다. 또한, 최적설계과정에서 반복해석에 요구되는 계산 시간을 줄이고자 ADE 안테나의 각 반사경의 표면전류분포 계산에 반복적 물리광학법(IPO: Iterative Physical Optics)을 이용하였다. 물리광학법 적용시 음영지역에 대한 고려 및 다중반사에 의한 영향을 MFIE(Magnetic Field Integral Equation) 기반의 반복적인 계산을 통해서 해의 정확도를 향상시켰다. 또한, 설계변수의 축소 및 제작 가능한 부드러운 곡면 형성을 위하여 베지어 곡선을 적용하였다. 이럴 경우, 베지어 곡선의 제어점이 설계변수로 설정이 된다. 최적설계를 위한 목적함수로 HPBW(Half Power Beam Width), FNBW(First Null Beam Width), SLL(Side Lobe Level) 등을 고려하였으며, 설계 및 해석의 결과를 기존의 상용 해석프로그램과 비교하였다.
본 논문에서는 Ka-band에서 동작하는 스칼라 급전 혼을 가진 카셋그레인 안테나를 개발하였다. 카셋그레인 안테나의 효과적인 EM 시뮬레이션을 위해 계산된 급전 혼의 근거리장을 표면 등가 이론을 이용하여 카셋그레인의 등가 전원으로 사용하였다. 급전 혼은 $HE_{11}$ 모드로 동작하는 주름 원형 혼 안테나를 사용하였으며, 카셋그레인의 주 부경 각도 및 급전 중심점을 안테나 효율이 최대가 되도록 설계하였다. 제안된 급전 혼 안테나는 33 GHz에서 19 dBi 이득을 보이며, 부엽의 크기는 -25dB 이하, $20^{\circ}$의 반전력 빔 폭을 가졌다. 카셋그레인 안테나는 33GHz에서 41 dBi 이득을 가져 60%의 안테나 효율을 보이며 부엽기 크기는 -20dB 이하, $1.2^{\circ}$의 반전력 빔 폭을 보였다.
본 논문에서는 위성 통신에 이용될 수 있는 X-band원형 편파 마이크로스트립 $12\times12$배열 안테나를 설계하였다. 복사체는 대형배열에 적합한 개구면 결합형 마이크로스트립 환형 안테나를 사용하였으며, broadside 방향의 빔을 형성시키기 위해 소자간 간격은 $0.7\lambda_0$로 하였다. 또한 높은 이득과 좋은 원형 편파 특성을 위해 직-병렬 구조으1 sequential array 형태의 급전구조를 사용하였다. 제작된 안테나는 본 교의 compact range에서 측정하였 다 그 칠파 10,3 GHz에서 27.88 dB의 directivity에 대해 25.55 dB의 높은 gam을 가지며 이로써 60 %의 높은 효율을 가짐을 확인했다 또한 1.74 dB의 axial ratio와 - 13 dB의 side-lobe-level 특성을 가졌다. 그리고 VSWR 2 기준으로 볼 때 약 43 %의 넓은 반사 계수 대역폭플 가지며,16 %의 axial ratio 대역폭을 가짐을 알 수 있었다.
ITU-R 결의 122는 47/48GHz 대역에서 위성 우주국 수신기와의 주파수 공유를 위해 HAPS 지상국에 대한 전력 제한에 대한 연구를 요구하고 있으며, ITU-R 권고 SF.1481-1에서는 FSS 시스템과의 주파수 공유를 위해 HAPS 지상국의 안테나 방사 패턴의 사이드 로브 특성을 개선하도록 권고하고 있다. 이에 본 논문에서는 HAPS 및 GSO FSS 서비스 커버리지간 비현실적인 이격거리를 줄이면서 결의 122에서 요구하고 있는 HAPS 지상국에 대한 전력 제한 및 권고 SF.1481-1의 지상국 안테나 사이드 로브 개선 등을 고려한 지상국의 최대 허용 off-axis e.i.r.p. 레벨을 제안함으로서 HAPS 지상국과 FSS 위성 수신기간의 주파수 공유의 가능성을 보인다.
A doppler log is the typical device which can measure the ship's speed over the ground directly, by means of doppler effect of the underwater ultrasonic wave, which involves the error due to the sea bottom inclination, the trim and the incorrect transducer installation etc. The present doppler log adopts a single transducer, faced in the direction of themain beam, and therefore it is unable to correct the beam direction to eliminate the above mentioned error. Moreover, the frequencyis also limitted in a comparatively high range for getting a sharp beam with single transducer, and the speed over the ground can not be detectable at the deep sea, for an instance, over 200 meters. This paper describes a theoretical consideration for the doppler log error and an analysis by a computer on the observed speed data by a full size model ship. The result is verified that the most of doppler log error is caused by the ultrasonic beam angle of transducer. To eliminate the doppler log error due to the incorrect transducer installation and also to sharpen the beam for lower frequency range to expand measurable sea depth, this paper proposes a method of controlling the directivity adopting a linear transducer array and of controlling the directivity by the control of exciting current, and investigates by the computer simulation and make experiment with magnetostrictive ferrite transducer of 28, 50 and 75KHz. The experimental results are shown well coincide with the measured ones, and they are revealed that in case where the transducer interval is greater than 1 wavelength, the effective control of the beam direction is hardly performed with keeping adequate beam width and side lobe level. It is concluded that 6-elements array with inter element space of a half wavelength can make comparatively sharp beam and low side lobe level. The results obtained here will contribute very much to the improvement of the performance of doppler log.
본 논문에서는 Ka-대역 위상배열안테나의 배열소자 개수 및 빔 조향 범위에 따른 빔 패턴 성능 분석을 수행하였다. Ka-대역의 전기적 길이 특성으로 인해 배열구조 설계 시 배열 소자간의 거리가 짧아져 동일한 개구면 적용 시 배열 소자의 개수가 증가하게 된다. 배열 간격을 넓혀서 배열소자의 개수를 줄이면, 빔 패턴의 가시 영역에 주빔과 동일한 크기의 그레이팅 로브가 발생하게 된다. 배열소자의 개수가 최소화되어야 하는 시스템에 적용되어야 할 경우 배열소자의 개수를 72% 줄이며 빔폭 및 부엽준위 등의 성능 열화를 최소화 할 수 있는 최적화 방안에 대하여 분석을 수행하였다.
본 논문에서는 28 GHz와 38 GHz의5G 단말용 안테나 타입별 반사손실, 방사패턴 등의 성능을 고려하여 단일안테나를 설계하고, 안테나 소자를 반 파장 간격으로 배열하여 5G 단말용 배열안테나를 설계하였고 성능을 분석하였다. 밀리미터파 대역 통신에서는 기존의 마이크로파 대역에서와는 달리 송수신 간의 높은 경로손실이 발생한다. 5G 밀리미터파 단말용 배열안테나 설계에서는 안테나의 이득, 대역폭뿐만 아니라, 안테나 소자 간 격리도, side-lobe level(SLL) 등의 안테나 성능이 추가적으로 고려되어야 한다. 28GHz와 39GHz에서 제안하는 안테나 이득이 각각 약 13.5dBi 와 11.3dBi, 반사손실도 -18.4 dB과 -20 dB 이하의 측정 결과로부터 설계의 타당함을 입증하였고, 밀리미터파 대역 응용으로서도 적합함을 보였다.
본 논문에서는 Chebyshev 다항식을 이용해서 차량용 근거리 레이다에서 사용하는 70GHz 대역 배열안테나를 최적 설계하였다. SRR(: Short Range Radar)에서는 근거리 내에 물표를 검출하면서 높은 FoV(: Field of View)를 확보하기 위한 빔폭과 낮은 SLL(: Side lobe level)을 가져야 한다. 최적 설계된 안테나는 76~81GHz에서 동작하며 안테나의 크기를 소형으로 하기 위해 12개의 패치를 직렬로 배열하여 구성하였고, 78GHz에서 SLL - 10dB이하, 안테나의 이득 15.4dB를 만족하고 빔폭 112.5o, 입력반사계수 -10dB이하의 성능을 갖는다. 본 논문에서는 Chebyshev 다항식을 이용해서 SRR을 위한 안테나의 설계를 진행하고 이를 기반으로 MRR과 LRR에 사용될 안테나 구조 설계를 위한 최적 설계법을 제시한다.
The most satisfactory split-beam transducer for fish sizing maintains a wide bearing angle region for correct fish tracking without interference from side lobes and lower sensitivity to fish echoes outside of the main lobe region to correctly measure the angular location of free-swimming fishes in the sound beam. To evaluate the performance of an experimentally developed 50 kHz split-beam transducer, the angular location of a target was derived from the electrical phase difference between the resultant signals for the pair of transducer quadrants in the horizontal and vertical planes consisting of 32 transducer elements. The electrical phase difference was calculated by cross-spectral density analysis for the signals from the pair of receiving transducer quadrants, and the directivity correction factor for a developed split-beam transducer was estimated as the fourth-order polynomial of the off-axis beam angle for the angular location of the target. The experimental results demonstrate that the distance between the acoustic centers for the pair of receiving transducer quadrants can be controlled to less than one wavelength by optimization with amplitude-weighting transformers, and a smaller center spacing provides a range of greater angular location for tracking of a fish target. In particular, a side lobe level of -25.2 dB and an intercenter spacing of $0.96\lambda$($\lambda$= wavelength) obtained in this study suggest that the angular location of fish targets distributing within a range of approximately ${\pm}28^{\circ}$ without interference from side lobes can be measured.
본 논문에서는 슬롯의 깊이를 변화시켜 X-밴드에서 동작하는 1.4m길이의 도파관 슬롯배열 안테나를 설계하였다. 54개의 슬롯배열이 모델링되어 CST로 시뮬레이션 되었으며 부엽레벨은 주어진 주파수 범위에서 효과적으로 억압되었다. 안테나의 측정 결과 이득은 21.8dB, 최대 부엽레벨은 -31dB, 반전력빔폭은 $2.0^{\circ}$의 결과를 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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