유전체 코팅된 유한한 두께의 주기적인 슬롯을 갖는 명행명판 도파관으로부터 누설파 안테나를 H-편파 경 우에 대하여 해석하였다. 이러한 구조에 대해 슬롯영역의 전자계는 명행평판 도파관의 TM 모드의 합으로 전 개하고 그 외의 모든 영역의 전자계는 역퓨리에 변환을 이용하여 파수영역 형태로 표현되어진다. 경계조건을 적용하여 선형동차 방정식을 유도한다. 슬롯 폭과 슬롯 두께, 유전체층 두께, 슬롯 개수의 영향이 위상 상수. 누설 상수 및 복사패턴 등과 같은 복사 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 유한한 슬롯 개수의 결과와 무한 구조의 결과와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다.
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.
학부생들이 쉽게 사용할 수 있는 기법인 반복 그린 함수 방법(IGFM)을 이용하여 복잡한 전자파 도파관스텁 구조를 이론적으로 엄밀하게 해석한다. lGFM은 그린 함수 접근법과 영역 반복법을 이용한다. IGFM의 간단한 공식화를 위해 단순한 수학 방정식만을 사용한 물리적인 반복 메커니즘을 이용한다. 전형적인 전자파 도파관 구조인 평행판 E평면 T접합 스텁에 대한 산란 특성을 IGFM 관점에서 이론적으로 공식화한다. 수치해석 결과를 주파수에 대한 반사와 투과 전력 관점에서 보인다.
학부생들이 쉽게 사용할 수 있는 기법인 반복 그린함수 방법(IGFM)을 이용하여 복잡한 전자파 도파관 구조를 이론적으로 해석한다. IGFM은 그린함수와 반복법을 이용한다. IGFM의 간단한 공식화를 위해 단순한 수학 방정식만을 사용한 물리적인 메커니즘을 이용한다. 전형적인 전자파 도파관 구조인 평행판 E평면 T접합에 대한 산란 특성을 IGFM 관점에서 이론적으로 공식화한다. 수치해석 결과를 주파수에 대한 반사와 투과 전력 관점에서 보인다. 우세모드 해를 유도하고 그 결과를 고차모드에 의한 해와 비교한다.
본 연구에서는 유전체슬랩으로 덮혀 있고 단락 종단된 평행평판 도파관의 좁은 슬릿을 통한 유전체슬랩 위의 도체스트립과의 전자기적인 결합을 평행평판 도파관에 TEM파가 입사되는 경우에 대하여 고려하였다. 슬릿의 전계와 도체스트립에 유기된 전류를 미지수로 하는 결합적분방정식을 유도하고 모멘트방법을 이용하여 풀었다. 그 결과로부터 슬릿의 폭이 매우 좁음에도 불구하고 도체스트립의 폭과 위치를 적절히 택하면 입사전력의 대부분이 도파관 외부로 결합될 수 있음을 관찰하였다. 또한 도체스트립과 도파관의 윗면이 캐비티를 구성하는 경우와 도체스트립이 기생소자 역할을 하는 경우에 있어서 관찰되는 두 가지 복사현상들 간의 차이점에 대하여 논의하였다.
본 논문에서는 평행판 도파관 내에서 동작하는 X-대역 4-비트($22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$, $90^{\circ}$, $180^{\circ}$ BIT) 다이오드 위상변위기의 설계 개념 및 구현 방법에 관하여 기술한다. 이를 위하여 $11.25^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$ 유전체 위상 변위 레이어에 대한 CST사의 MWS(MicroWave Studio)와 Agilent사의 ADS(Advanced Design System) 시뮬레이션 결과를 제시하고, 측정 결과와 비교한다. 시뮬레이션 결과는 각각 $0.6^{\circ}$, $0.7^{\circ}$, $3.5^{\circ}$의 위상 오차가 발생하며, 측정 결과는 $0.6^{\circ}$, $2^{\circ}$, $5.5^{\circ}$의 위상 오차가 발생함을 알 수 있다 또한, 이들을 바탕으로 $22.5^{\circ}$ BIT와 $45^{\circ}$ BIT 위상변위기에 대한 시뮬레이션 결과를 비교, 제시함으로써 4-비트 위상변위기의 설계 개념 및 구현 방법의 타당성을 입증한다.
평행평판의 원면에 위치한 슬릿을 통하여, 슬릿의 바로 윗 부분에 도체 스트립이 있을 때 일어나는 전자기적 결합 현상에 대하여 살펴보았다. 슬릿의 폭이 파장에 비하여 매우 작을 때와 매우 클 때의 두 경우로 나누어서 기술하였다. 슬릿의 폭이 좁은 경우는 기존의 개구결합(aperture-coupled) 마이크로스트립 안테나에 해당되며 슬릿의 폭이 넓은 경우는 기존의 proximity-coupled 마이르로스트립 안테나에 해당된다. 본 연구의 결과는 기존의 마이크로스트립 안테나의 급전구조와 기존의 마이크로스트립 누설파 안테나의 급전구조 설계에 도움을 줄 것으로 생각된다.
Radiation admittance of the rectangular microstrip antenna is calculated by using equivalent ${\pi}$-network parameters of the slit in the wall of the parallel plate waveguide filled with homogeneous dielectric. Using equivalent transmission line model, return loss is calculated and compared with experimental result. Calculated values for the return loss show good agreement with experimental values.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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