UWB시스템은 수 GHz의 넓은 대역폭을 이용해 적은 전력으로도 높은 전송률을 낼 수 있도록 하는 차세대 이동 통신시스템이다. 여기에 Cognitive Radio 기술을 이용하면 위성통신시스템에 간섭을 주지 않고 서로 공존하여 주파수를 효과적으로 사용할 수 있는데, 위성통신수신기의 수동적인 특성 대문에 적용이 힘들다. 따라서 이 논문에서는 수동적인 위성통신기의 Local Oscillator에 증폭기와 안테나를 연결하여 LO 신호를 방사시키고 UWB터미널은 Energy Detection을 이용하여 위성통신수신기에서 방사된 LO신호를 감지하는 구조를 제안한다. 또한 제안한 구조에 대한 시뮬레이션을 통해 UWB시스템과 위성통신시스템의 공존 가능성을 확인한다.
본 논문에서는 UWB(ultra wideband) 무선통신 응용을 위해 3GHz의 광대역 무지향성 마이크로스트립 패치 배열 안테나를 구현하였다. $7.2{\sim}10.2GHz$의 광대역의 밴드를 만족시키기 위해 다중공진 안테나가 설계되었고, 각 공진주파수는 600MHz의 간격을 가지고 7.5, 8.1, 8.7, 9.3, 그리고 9.9GHz의 5개 중심주파수로 분리하였고 광대역 특성을 위해, 각 중심주파수에서 U-slot 안테나가 각각 설계되었다. 설계된 5개의 U-slot 안테나는 3GHz의 대역폭의 다중공진을 위해 병렬로 연결되었고, 임피던스 정합 과정은 7.5GHz 패치안테나와 8.1GHz 패치안테나의 중심주파수인 7.8GHz를 적용하여 전송 선로를 구한 후 같은 방법으로 전송 선로 임피던스 정합을 하여 광대역 매칭 회로가 되도록 설계하였다. 안테나 제작에 이용된 PCB 기판의 비유전율, 기판높이, 손실은 각각 ${\epsilon}_r= 4.8,\;h=0.6$ 그리고 손살탄젠트는 0.0009였다. 제작된 안테나의 방사패턴과 이득은 5개의 중심주파수에서 $1.46{\sim}4.08dBi$의 이득을 나타내었다.
본 논문은 다양하게 적용 가능한 슬리브 구조를 갖는 모노폴 안테나 자료를 정리한 것이다. 슬리브 모노폴 안테나는 광대역 특성을 갖고 다주파수용으로 사용된다. 슬리브 모노폴 안테나는 복사기(radiator)인 수직 도체부분과 동축 케이블과 같은 구조를 갖는 슬리브(sleeve)로 구성되어져 있다. 슬리브는 복사기와 개방 스터브 동작을 한다. 슬리브 길이는 안테나 전체 길이의 1/3~2/3로 되어야 한다. 슬리브 구조를 갖는 모노폴 안테나는 차량용 와이퍼 안테나에 적용 가능하다. 더불어, 로딩 코일을 이용한 광대역 슬리브 안테나, ISM 밴드용 광대역 프린티드 슬리브 모노폴 안테나, 갭 슬리브와 이중 슬리브, 하프 커팅을 이용한 UWB 평면형 모노폴 안테나에 적용한 사례를 구조와 광대역 측면에서 정리 분석하였다.
In this paper, we proposed a new ultra wide-band(UWB) antenna for UWB communication applications. The proposed antenna is composed of a rectangular plate having two steps, single slot on plate and partial ground plane. This antennas operated from 3.2 to 13 GHz. Details of the proposed antenna design and measured results are presented discussed.
In this paper, a compact planar ultra wideband (UWB, 3.1~10.6GHz) multiple-input multiple-output (MIMO) antenna is proposed. This antenna consists of two monopole planar UWB antennas and T-shaped stub decoupling between two antennas. The T-shaped stub improve the isolation characteristic at the wide band. The evolution strategy(ES) algorithm is employed to optimized design. As a result, optimized antenna has a return loss less than -10dB and the isolation less than -15dB from 3.1GHz to 10.6GHz. During the optimization process, the antenna gain is enhanced at lower band and the envelope correlation coefficient(ECC) is lower than 0.003.
고속 데이터 전송을 위하여, 송수신단에 다중 안테나를 사용함으로써 독립적인 페이딩 채널을 다수개 형성하여 다이버시티 이득과 코딩 이득을 동시에 얻는 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 아직 UWB(Ultra Wide Band) 시스템과의 간섭에 대한 분석은 이루어지고 있지 않다. 이에 본 논문에서는 공간 다이버시티 특성을 가진 블록 코드를 OFDM 시스템에 적용하여, MIMO-OFDM 수신기에 인접한 UWB 기기로부터 SFBC(Space Frequency Block Code)-OFDM 시스템과 SFTC(Space Frequency Trellis Code)-OFDM 시스템에 .미치는 간섭 영향을 MIMO 채널 환경에서 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 SFTC-OFDM 시스템이 MB(Multi Band)-OFDM UWB 간섭에 대해 SFBC-OFDM 시스템보다 더 강인한 성능을 보여주었다.
본 논문에서는 2PAM(binary pulse-antipodal modulation) DS(direct-sequence) UWB(ultra-wideband) 시스템을 V-BLAST(vertical bell lab layered space-time) 구조를 사용하는 MIMO(multiple input multiple output) 시스템에 적용하여 실내 무선 채널 환경에서 고속 데이터 전송률을 달성하고자 한다. 이러한 2PAM DS UWB MIMO 시스템의 BER 성능과 송수신 안테나의 차원과의 관계가 논의된다. 또한, UWB-MIMO 시스템의 수신기에서는 ZF(zero-forcing), ZF-OSIC(ordered successive interference cancellation), MMSE(minimum-mean-square-error), MMSE-OSIC, ML(maximum likelihood)과 같은 다양한 MIMO(multiple input multiple output)와 같은 다양한 MIMO 검출기법이 비교, 분석된다.
본 논문은 초광대역 임펄스를 이용한 지반탐사 영상레이더 시스템 (Ground Penetrating Image Radar; GPIR) 설계에서 수직심도의 해상도를 높이기 위한 시간영역 관점에서의 최적화 설계방법을 제시하였다. 시스템의 핵심 부분인 임펄스 발생원 및 초광대역 안테나에 대하여 시간영역에서의 해석 기법을 제시하였고, 시뮬레이션에 의해 최적 설계 파라미터를 설정하였다. 특히, 임펄스 신호의 파형을 정형화하여 임펄스 신호의 스펙트럼 효율을 높였으며, 초광대역 안테나로는 U자형 평판형 다이폴 안테나를 사용하였다. 제안된 안테나는 반사체를 사용하여 외부 잡음을 차단하였고, 지중과의 신호 결합을 개선하였다. 또한 시스템의 성능을 열화시키는 안테나에 의한 떨림을 제거하기 위해, 저항을 사용하였고, 송수신 안테나는 시간영역 시뮬레이션을 통하여 최적화 하였다. 지중 매질의 영상화를 위해 마이그레이션을 기법을 사용하였으며, 지면의 영향 등에 의한 수신된 펄스의 왜곡 현상은 시간영역에서의 잡음 및 신호 왜곡 저감 기법을 사용하여 성능을 개선하였다. 최적화된 설계 방법의 평가를 위하여, 지중 매설물 탐지용 레이더 시제품을 개발하였고, 성능 시험을 위한 시험장을 활용하였다. 측정 결과 수직 심도는 이론적 인 해 상도만큼 우수한 성능을 보였다.
제안된 UWB 원형 패치 안테나는 FCC에서 규정한 3.1 ~ 10.6 GHz 대역에서 25% 이상의 상대적 대역폭을 갖도록 유도하였다. 안테나는 일반적인 마이크로스트립 라인과 선형적으로 임피던스가 변하는 마이크로스트립 라인의 두 가지 구조를 통해 광대역 특성을 유도하였다. 최종 제안된 안테나는 Ansys사의 HFSS를 화용하여 유전율 4.7, 손실 탄젠트 0.02, 두께 1.6 mm를 갖는 FR4_epoxy 기판에 설계되었다. 안테나 분석을 위하여 주파수 영역에서의 반사손실, VSWR, 방사패턴 및 이득을 시뮬레이션을 하였다. 분석한 결과 2.28 ~ 13.35 GHz 대역에서 -10 dB 반사손실 및 $VSWR{\leq}2$를 만족하여 약 11.89 GHz의 대역폭을 보였으며, 방사패턴은 전 대역에서 모두 무지향성의 특성을 보였다. 안테나의 이득은 2 ~ 8 GHz 대역에서 점차적으로 증가하여 8 GHz에서 7.92 dBi의 가장 큰 이득의 특성을 보였으며, 9 ~ 12 GHz 대역에서 점차적으로 이득이 감소하는 특성을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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