• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.231-238
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• 2019

본 논문에서는 단위 전력증폭기를 여러 개 결합하여 높은 출력을 얻을 때 결합 손실을 최소화하여 증폭기의 효율을 높이는 방법에 대해 연구하였다. 구체적으로는 도파관과 cavity 구조로 되어있는 공간결합기를 이용한 Ka 대역 공간결합증폭기를 제안하였다. 제작된 공간결합증폭기는 Ka 대역 20W급의 SSPA로서 GaN bare die를 이용하여 설계된 5W급의 단위 증폭모듈 8EA를 적용하였다. 그리고 Hybrid Radial 구조의 8-way 공간분배기와 공간결합기를 이용하여 단위증폭모듈을 결합하였다. 제작된 공간결합기의 출력 결합손실은 약 0.334dB이며 약 92.6%의 효율을 얻었다. 본 논문의 공간결합증폭기는 최대포화출력 10W, 전력부가효율 15%이상을 목표로 개발하였으며, 측정결과 최대포화출력 30W와 전력부가효율19%의 결과값을 얻었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.286-297
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• 2017

본 논문에서는 10개 단일 증폭기를 공간 결합하여 6~18 GHz의 광대역에서 동작하는 50 W급 공간 결합 고출력 전력 증폭기를 연구하였다. 동축형 공간 결합기는 안티-포달 안테나와 같은 원리로 동작하는 핀라인-마이크로스트립 라인 변환기로 이루어져 있으며, 이 변환기는 6~18 GHz의 광대역 특성을 갖도록 설계되었다. 그러므로 공간 결합기 설계에서 가장 중요한 부분은 PCB로 구현되는 핀라인-마이크로스트립 라인 변환기의 형상이며, 이는 Klopfensein의 최적 임피던스 Taper에 근거하여 설계한다. 또한, 10개로 구성된 단일 증폭기의 공간 결합 효율을 최대화 하기 위해 증폭 기간의 이득과 위상차를 각각 제어할 수 있는 CMOS 기반의 MFC(Multi-Function Core) MMIC와 10 W급 이상의 GaN 기반 종단 PA MMIC를 직접 개발하여 단일 증폭기에 내장하였다. 제작된 공간 결합 고출력 전력증폭기는 6~18 GHz의 거의 전대역에서 50 W 이상의 양호한 출력 특성을 보여준다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.77-82
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• 2017

밀리미터파 대역으로 주파수가 높아짐에 따라 도파관의 단면이 수 밀리미터 이내로서 작아져서 공간결합 전력증폭기를 구현하기에 공간적으로 어려움을 겪게 된다. 본 논문에서는 혼 안테나 원리로 도파관의 폭을 확장하여 이 문제를 극복하고자하였다. 60GHz ISM 대역(57-64GHz)의 공간결합 전력 증폭기에 활용하기 위한 확장된 구형 도파관을 설계하고 확장된 도파관 내에 공간결합을 위한 안티포달 변환기를 설치하여 공간결합 전력 증폭기로서의 특성을 분석하였다. WR15 표준 구형 도파관과의 호환을 위해 WR15 도파관에서 H면 부채꼴 혼 안테나 원리를 이용하여 도파관 폭(a)을 7mm로 확장하여 3개의 백투백 구조의 안티포달 변환기 슬롯을 설치하였다. 설계한 공간결합 전력 증폭기는 사용하고자 하는 대역(57-64GHz)에서 반사손실은 -22.4dB이하이고 삽입손실은 0.53dB 이하로서 매우 양호한 특성을 나타냈다. 한편, 도파관의 폭을 확장함에 따라 WR15 대역폭 내에 $TE_{10}$ 모드 외에도 $TE_{20}$, $TE_{30}$ 모드 등 추가적인 모드들이 발생하게 되었고 이로 인해 대역폭을 제한하여 도파관의 폭 확장을 제한하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.21-26
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• 2016

본 논문에서는 5세대 이동통신 시스템의 백홀에 적용하기 위한 60GHz 세계적 비면허 대역(56-64GHz)에서 동작하는 공간 결합 전력 증폭기의 새로운 구조를 제안하였다. 제안한 구조는 변환기의 구조가 콤팩트하여 도파관의 단면의 크기가 수mm ${\times}$ 수mm 정도로 매우 작아지는 밀리미터파 주파수 대역에서 앤티포달 핀라인 변환기를 구현하기에 적합하고, 접지면이 바디메탈에 접촉될 수 있어 효율적인 방열 특성을 갖는다. 한편, HFSS 시뮬레이션 결과 기존 구조에 비해 반사손실은 1.27dB 만큼 개선되었고 삽입손실은 -1.65dB로 거의 같은 특성을 보여 이러한 장점에도 불구하고 성능의 저하는 없음을 알 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.19-26
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• 2021

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.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제10권5호
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• pp.79-86
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• 2011

본 논문에서는 S-대역에서 동작하는 동축선로 도파관 형태의 공간 결합기 구조를 제안하였다. 제안된 결합기는 동축 선로 도파관, 임피던스 변환기, 핀라인-마이크로스트립 변환기로 구성되어 있다. 동축선로 도파관은 구형 도파관과는 달리 균일한 전자기장 분포를 얻을 수가 있기 때문에 전력을 균일하게 공급할 수 있는 장점을 가진다. 핀라인-마이크로스트립 변환기는 Antipodal 안테나를 이용하여 설계 하였으며, 소반사(small reflection) 이론을 적용하여 낮은 반사계수를 얻었다. Back-to-back으로 연결된 공간 결합기를 측정한 결과 최대 95%의 결합 효율을 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권6A호
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• pp.677-682
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• 2004

본 논문에서는 C-band의 중심 주파수인 6 GHz 대역을 중심으로 광대역 공간 전력 합성기를 설계, 제작하여 그 특성을 고찰하였다. 제안된 공간 전력 합성기는 광대역 특성을 갖는 입ㆍ출력 안테나에 평면형 다이폴 안테나를 사용함으로서 기존의 공간 전력 합성기의 대역폭의 제한을 극복하였고 입ㆍ출력 안테나의 편파를 교차편파가 되도록 사용하였기 때문에 입력단과 출력단의 격러도를 높여서 공간 전력 합성기의 안정성을 향상 시켰다. 설계된 입력부와 출력부 안테나의 대역폭은 각각 24.8%와 23%의 대역폭을 얻었다. 제작한 4${\times}$l 공간 전력 합성기는 6 GHz에서 24.04 dB의 유효 등방성 이득(EIPG), 17% 이상의 이득 대역폭, 68.69%의 전력 합성 효율을 얻었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.35-43
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• 2022

본 논문에서는 10W급 MMIC를 결합하여 20W급으로 상향시킨 단위 전력 증폭기를 8-way 공간결합기와 결합하여 100W급 SSPA를 제작하는 연구를 진행하였다. SSPA는 TWTA에 비해 상대적으로 낮은 단일 소자의 출력으로 높은 출력을 충족하기 위해 저손실, 고효율의 결합 기술을 필요로 한다. 본 논문에서 설계 및 제작된 SSPA는 20dB 이상의 반사 손실과 94% 이상의 우수한 결합효율을 갖는 8-way 공간결합기에 20W급 고출력증폭모듈 8대를 장착하여 100W급 SSPA로 제작되었다. -10dBm 인가시 20kHz 20%에서 112.2~169.8W, 400kHz 40%에서 125.9~173.8W, 800kHz 40%에서 117.5~162.2W로 나타나 PRF 3가지 조건에서 모두 이득 60dB 이상과 100W 이상의 성능을 보였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2002년도 추계공동학술대회논문집
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• pp.169-174
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• 2002

방향구속 전력최소화법(Directionally Constrained Minimization of Power : DCMP)과 제로포싱방법(Zero Forcing : ZF)은 어레이 안테나에 수신된 신호들로부터 채널응답 백터인 Spatial Signature를 추정하고, 이를 이용하여 최적웨이트(Optimal Weight)를 결정함으로써 어레이 출력SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 향상시킬 수 있는 알고리즘들로 알려져 있다. 본 논문에서는 이 동국 주변에서 다중산란된 수신신호들이 어레이 안테나에 수신되는 환경에서 DCMP와 ZF방법의 성능을 분석하였다. 이를 위하여 ESPRIT를 이용하여 수신신호들의 도래각(Direction of Arrival: DOA)과 확산각도(Angular Spread: AS)를 추정하여 Spatial Signature를 구한 후, 그 결과치를 이용하여 DCMP와 ZF방법으로 어레이 출력신호를 합성하였다. 모의 실험을 통하여 어레이 출력 SINR 성능을 평가하고 이론저거 성능결과와 비교하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.25-32
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• 2021

본 논문에서는 비교적 구현이 쉽고, 최종 결합 포트의 전송 선로 길이를 짧게 구현할 수 있는 모드 변환기에 대해 제안하고, 8-way 공간 결합기에 적용하여 제작 및 시험을 하였다. 제안하는 모드 변환기는 그라운드와 연결되어 있는 Doorknob 형태의 원형 디스크에서 변환된 신호를 원형 도파관 내에서 개방을 시켜 TM₀₁ 모드로 변환이 이루어진다. 8-way 도파관 공간 결합기는 H-평면에서 입력된 8개의 신호를 중심의 원형 도파관에서 결합이 이루어지고, 최종 결합 모드는 TM₀₁이 되도록 설계를 하였다. 시험 결과는 삽입손실 0.4dB 이하, 결합효율 95%이상의 우수한 성능을 확인하였다. 또한 전계 분석을 통해 새로운 모드 변환 구조의 절연 파괴 전압 및 방전 임계전력을 계산하여 고출력에 적합함을 확인하였다. 본 연구를 통해 확인된 결과는 향후 고출력 고효율 SSPA에 다방면으로 적용이 가능할 것으로 기대된다.