본 논문에서는 W-대역 초소형 레이다용 송수신모듈을 설계 및 제작하였다. 제안하는 광대역 마이크로스트립-도파관 전이구조를 이용하여 설계 및 제작 오차를 줄였으며, 전이구조 당 1 dB 이하의 삽입손실 및 제작의 신뢰성을 제공하였다. 이중편파 모노펄스 특성을 가지는 초소형 레이다에 직접 적용하기 위해 28 dBm의 높은 출력을 가지는 한 채널의 송신모듈을 설계 및 제작하였다. 또한 13.5 dB의 낮은 잡음지수 및 최대 17 dBm의 높은 입력 P1dB를 가지는 6채널의 수신모듈을 개발하였다. 본 논문에서 제시한 W-대역 송수신모듈을 이용하여 초소형 레이다에 적용하여 이중 편파 모노펄스 신호를 바로 처리 가능하리라 예상된다.
본 논문에서는 널리 알려진 슬롯 라인-마이크로스트립 변환을 이용하여 Ka-band에서 동작하는 도파관 형태의 전력 결합기를 제안하였다. 입력이 구형 도파관이고 출력이 마이크로스트립인 전력 분배기는 구형 도파관-슬롯라인 변환, 슬롯라인-마이크로스트립 변환, 그리고, 임피던스 정합회로 등으로 구성되어 있다. 2-way 전력 결합기는 두개의 슬롯라인-마이크로스트립 변환을, 4-way는 2-way 전력 결합기 2개와 sloltline tee junction을 이용하여 개발되었다. 3차원 유한 요소법을 이용하여 제안된 구조를 수치 해석하여 최적의 특성이 나오도록 설계하였고, 손실이 작은 수정 기판을 사용하여 제작하였다. Back-to-back으로 연결된 전력 결합기를 측정한 결과, 공진 주파수를 제외하면, 2-way 전력 분배기는 25.7∼29.8 GHz에서 삽입손실은 1.0 dB 이하, 반사손실은 15 dB 이상이었고, 4-way의 경우는 26∼28.2GHz에서 삽입손실이 1.0 dB 이하, 반사손실이 15 dB 이상의 우수한 특성을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 C-대역 위성 통신용 20 W급 주파수 상향 변환기(BUC: Block Up Converter)를 소형화하기 위한 설계 방안을 제안하고, 이에 따른 제작 및 측정 결과를 제시하였다. 개발된 주파수 상향 변환기는 모뎀의 신호를 입력받아 적절한 주파수 필터링과 신호 세기 조절 및 전력 증폭 기능을 수행하며, 중간 주파수 회로, 국부 발진기 및 주파수 혼합기, 구동 증폭기, 전력 증폭기, 도파관 회로 및 전원 모듈의 6개 블럭으로 구성된다. 본 논문에서는 BUC를 소형화하기 위하여 개별 블럭을 각각 제작하여 케이블 등으로 연결하는 대신, 하나의 하우징 내에서 집적화하여 제작함으로써, $21{\times}14{\times}11cm^3$의 크기만을 가지도록 하였다. 특히 가장 큰 면적을 차지하는 도파관 필터 및 마이크로스트립-도파관 변환기를 하우징에 직접 제작하여 크기를 축소시켰다. 또한 Elliptic 필터를 포함한 다양한 마이크로스트립 필터를 설계하여 스퓨리어스 및 하모닉 규격을 만족시켰다. 제작된 주파수 상향 변환기는 43.7 dBm의 출력, 65 dB 이상의 이득, ${\pm}1.84$의 이득 평탄도, -35.7 dBc의 IMD3, -105 dBc의 하모닉 값을 가지는 우수한 특성을 나타내었다.
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.
본 논문에서는 안테나 근역장 측정의 광대역성을 위해 이중리지 도파관 프로브를 설계하고 제작한 결과를 보여주고 있다. 광대역 임피던스 정합을 위해 구형 도파관내에 테이퍼 리지와 도파관 천이기를 사용하였다. 본 프로브는 정재파비 3.0이하에서 약 123%(4.17:1)정도의 광대역 특성을 가지고 있으며 방사이득은 $5.7\sim14.3dBi$ 였다. 본 프로브의 성능은 측정을 통하여 검증하였으며 그 결과가 양호함을 알 수 있었다.
We propose a method for increasing the bandwidth of a substrate-integrated-waveguide (SIW) cavity-backed antenna with taper-based micro-strip SIW transition feeding. For radio transmission, a circular slot is etched on top of the SIW cavity. For optimal antenna design, the slot is etched slightly away from the cavity center to generate circularly polarized waves. Simulations show a wide axial ratio bandwidth of 7.860% between 11.02 GHz and 11.806 GHz. Experimental results confirm a similar wide axial ratio bandwidth of 4.9% between 10.8 GHz and 11.35 GHz. An SIW feed from an inductive window excites the radiating circular slot, resulting in a simulated wide impedance range of 1.548 GHz (10.338 GHz-11.886 GHz) and bandwidth of 13.93%. Experimental results show a wide impedance of 2.08 GHz (10.2 GHz-12.08 GHz) and bandwidth of 18.84%. The SIW cavity-backed antenna creates a unidirectional pattern, leading to gains of 6.61 dBi and 7.594 dBi in simulations and experiments, respectively. The proposed antenna was fabricated on a Rogers RT/Duroid 5880 substrate, and the reflection coefficient, radiation patterns, and gains were tested and compared using a computer simulator. The developed broadband antenna seems suitable for X-band applications.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제9권3호
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pp.146-151
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2009
This paper presents a low-loss broadband balun that uses a coplanar waveguide-to-slotline field transformation. It operates over a very wide frequency range and is of compact size since it does not depend on a resonant structure. To analyse imbalance, the coplanar wavelength(CPW) input ground is connected to the CPW output ground through various capacitors to introduce common-mode impedances. As the common-mode impedance increased the imbalance became significantly higher at the higher-frequency band compared with the lower-frequency band. The bias-circuit approach is used to improve the operation bandwidth of the lower-frequency band. The measured results show a passband of 200 MHz to 2 GHz, an insertion loss of less than 0.75 dB, and a size of $20{\times}14\;mm$. The amplitude imbalance is approximately 0.3 dB and the phase imbalance is less than $6^{\circ}$ over the entire operational range.
In this letter, a novel antenna with a miniaturized aperture is proposed. The substrate including a split-ring resonator array is inserted into a size-reduced open-ended waveguide. For a low return loss and high radiation efficiency, the ring arrangement is optimized, and a stepped transition using H-plane discontinuity is proposed. The proposed antenna achieves a 70% aperture reduction compared to a conventional standard waveguide antenna of WR-187 (47.6 mm${\times}$22.2 mm). The return loss drops significantly at three frequencies, and a reasonable gain is achieved. The aperture-miniaturized antenna can be used in many antenna applications such as near-field measurement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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