본 논문에서는 근접전계 시험을 수행하여 Ka 대역 밀리미터파 탐색기용 도파관 광벽 슬롯 배열 안테나의 성능 검증을 수행하였다. 슬롯 배열 안테나의 측정은 원전계, 근접전계 시험을 모두 수행하고 비교하여 밀리미터파 대역의 근접전계 시험의 유효성을 확인하였다. 검증을 수행한 슬롯 배열 안테나의 빔폭 및 부엽 준위를 포함한 빔 패턴 특성이 동일함을 확인하였다. 방위각, 고각 빔패턴의 부엽준위 차이는 1dB 이내로 검증되었다. 추가로 back-projection 기법을 활용하여 근접전계 데이터를 가공한 후 안테나 개구면의 분포를 새롭게 추출하여 배열 안테나 성능 분석을 수행하는 방법에 대하여 소개하였다.
본 논문에서는 도파관 슬롯 배열 안테나의 요소로서 구형 도파관 광벽에 위치하고 이중 리지가 장하된 끝이 둥근 소형 슬롯을 제안하였다. 리지 치수를 적절히 조절하면 원하는 주파수에서 슬롯의 공진을 얻을 수 있다. 제안된 슬롯의 공진 길이는 공진 주파수에서 약 $0.26{\lambda}_0$(자유 공간 파장)이다. 제안된 공진 슬롯은 소형이고, 작은 공진 컨덕턴스 그리고 짧으면서도 안정된 공진 길이 등의 장점을 가진다. 부가적으로 슬롯을 도파관 슬롯 배열에 적용할 때 각 슬롯의 특성들이 인접한 슬롯에 의해서 영향을 적게 받는다. 부엽 준위 -20 dB를 가지는 $4{\times}1$ 도파관 슬롯 배열 안테나를 설계, 제작한 후 실험하였다. 측정결과들이 시뮬레이션 결과들과 잘 일치하고, 주파수 9.41 GHz에서 부엽 준위 -15.9 dB, E-평면 반치각 $110.2^{\circ}$, H-평면 반치각 $21.2^{\circ}$이다.
A narrow slot in the broad wall of a rectangular waveguide is analysed using a Spatial Network Method[1] which takes account of the waveguide wall thickness. In essence, SNM is used to solve arbitrary shape and materials constant, derived from maxwell's equations to find the tangential electric fields on the upper and lower surfaces of the slot. In this paper, applying to the offset and length[2] which yield a zero equivalent shunt susceptance, analysing single and 4 array slot antenna. The current of the transient analysis shows each the times. Analysed result of SNM is verified by the method of moment and HFSS.
A narrow slot in the broad wall of a rectangular waveguide is analysed using a Spatial Network Method[1] which takes account of the waveguide wall thickness. In essence, SNM is used to solve arbitrary shape and materials constant, derived from maxwell's equations to find the tangential electric fields on the upper and lower surfaces of the slot. In this paper, applying to the offset and length[2] which yield a zero equivalent shunt susceptance, analysing single and 4 array slot antenna. The current of the transient analysis shows each the times. Analysed result of SNM is verified by the method of moment and HFSS.
본 논문에서는 도파관 슬롯 결합 마이크로스트림 안테나를 마이크로스트림 안테나의 개선된 급전 구조로서 제안하고 해석을 수행하였다. 해석 과정에서 스트립과 슬롯 사이의 유전체 기판의 존재가 충분히 고려되었따. 안테나 특성 파악을 위해 스트립의 전류 분포와 슬롯의 자류 분포를 알아내기 위한 수치해석 방법으로 모멘트법과 공간 주파수 영역법이 사용되었다. 해석 결과, 제안된 구조는 개선된 특성과 대량 생산의 용이함으로 인하여 배열 안테나의 설계시 우수한 단위요소로 쓰일 수 있음을 확인하였다.
본 논문은 고 용량, Gbps급 데이터 전송을 만족하는 무선 백-홀 시스템에 적용하기 위한 도파관 개구 결합 급전 구조 안테나에 관한 내용으로 V-대역인 57GHz~66GHz 주파수 대역에서 사용 할 공동-급전 구조를 갖는 $32{\times}32$ 도파관 슬롯 서브-배열 안테나를 설계, 제작 하였다. 안테나 구성은 적층 형태로 되어있으며, 각각 복사 부(외부 홈과 슬롯, 캐비티), 개구 결합 부, 급전 부로 이루어져 있다. 안테나 설계는 3차원 유한 요소 법(FEM)을 기반으로 하는 HFSS를 이용 하였고, 안테나 제작은 알루미늄 재질로 정밀도 높은 밀링 머신을 사용하여 각 층을 가공 한 후 은(Ag)-도금 과정을 거쳐 조립하였다. 측정을 통해서 안테나의 특성을 분석한 결과 목표했던 적용 주파수 대역에서의 반사 손실은 전반적으로 -12dB이하 손실 특성을 나타냈으며, VSWR < 2.0기준으로 약 16 %에 달하는 광 대역 주파수 특성을 보였다. 측정된 안테나 복사패턴의 1차 부엽 레벨은 -12.3 dB미만 이고, 3 dB 빔 폭은 약 $1.85^{\circ}$ 로 좁은 빔 폭을 갖는다. 또한, 안테나 이득은 평균 38.5 dBi이상, 효율은 약 90% 이상으로 높은 효율을 얻었다.
Tschebyscheff 배열 방법에 의한 중앙급전식 구형도파관 공진형 슬롯배열 안테나의 설계방법을 제시한다. 도파관슬롯의 어드미턴스는 슬롯간의 상호결합 작용을 고려하여 실험 및 이론적 방법으로 구한다. 주파수 9.4GHz에서 동작하는 길이 1.8피이트의 공진형 슬롯배열 안테나를 설계제작하였다. 실험결과는 이득 25.5dB. 부엽준위 최대-22dB 및 반치각 $3.6^{circ}$로서 매우좋은 특성을 나타내었다.
The waveguide slotted active phased array radar is characterized in that the beam is tilt in a specific direction when the feeding position of the antenna is not in the center of the antenna. If the beam deflection phenomenon is not properly compensated, error bias is generated in the target information collected by the radar, and the target accuracy is lowered. In this paper, we describe a technique to compensate the error of the target information that is collected in the active phased array radar of the waveguide slot type instead of the center of the antenna.
In this paper, a series-fed microstrip array antenna utilized a sub-array with a waveguide slot feeding is presented. This sub-array can reduce the feed loss compared with a full microstrip feed network. The sub-array has been designed both for a broad reflection bandwidth and a flat gain bandwidth from 40.5 GHz to 43.5 GHz. The $24{\times}24$ array antenna has been implemented with the maximum gain of 32.4 dBi.
본 논문에서는 BMWS(Broadband Multimedia Wireless System)용 370개 슬롯 배열 안테나를 설계 및 제작하여, 그 특성을 측정하였다. 동작 주파수(40.5 GHz~43.5 GHz)의 특성상 안테나의 급전 손실이 크기 때문에 혼과 평행판 도파관(parallel-plate waveguide)으로 이루어진 단순한 형태의 급전 구조를 제안하였다. 제안된 급전 구조는 급전상의 효율성을 높일 수 있고, 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 제작된 안테나의 경우 설계 주파수 에서 이득이 25.8 dBi를 나타내었으며 H-면의 경우 부엽 레벨은 -18 dB로 억제되었고, 3$^{\circ}$의 좁은 3 ㏈ 빔폭을 나타내었다. 안테나의 비대칭적인 구조 때문에 H-면의 경우 3 ㏈ 빔폰은 17$^{\circ}$로 나타났으며 이 때 부엽 레벨은 -27 ㏈ 이하로 억제되었다. 실험을 통해 얻은 결과는 모의 실험의 결과와 잘 일치하였다. 본 논문에서 제안한 슬롯 배열 안테나를 전력 분배기로 평행하게 결합시킴으로써 안테나의 비대칭 구조를 극복하여 H-면의 넓은 3 ㏈ 빔폭을 개선시킬 수 있을 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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