• 한국전자파학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.62-75
• /
• 2007

본 논문은 단위 방사 소자의 이득을 증가시키기 위한 성형 빔 안테나에 관한 것이다. 제안하는 안테나 구조는 크게 여기 소자와 다층 원형 도체 배열 구조로 구성된다. 광대역에 걸쳐 전자파 전력이 다층 원형 도체 배열로 방사하기 위한 여기 소자로 스택 마이크로스트립 패치 소자가 사용되었으며, 고이득 빔 성형을 위한 지향 소자의 역할을 담당하는 다층 원형 도체 배열 소자들은 여기 소자 위에 주기적으로 유한하게 적층되었다. 제안하는 안테나가 고이득 특성을 얻기 위해서는 여기 소자와 다층 원형 도체 배열 소자들 간의 효율적인 전력 결합이 이루어져야 하며, 이를 위해 주어진 설계 규격에 따라 여기 소자 및 다층 원형 도체 배열 소자들의 설계 변수들은 함께 최적화되어야 한다. 본 연구에서는 고이득 성형 빔 안테나는 $9.6{\sim}10.4\;GHz$ 주파수 대역 및 선형 편파 조건하에서 최적화 설계되었으며, 또한 안테나의 다층 원형 도체 배열 소자들을 구현하는 2가지 방법 즉, 얇은 유전체 필름을 이용하는 방법과 유전체 폼을 이용하는 방법들도 제안되었다. 특히, 유전체 필름을 이용하는 안테나에 대해서는 컴퓨터 시뮬레이션 과정을 통해, 원형 도체 배열 소자들의 적층 수에 따른 안테나의 전기적인 성능 변화들을 보여주었다. 유전체 필름(Type 1)과 유전체 폼(Type 2)을 이용한 2종류의 안테나 시제품들을 제작하였으며, 얇은 유전체 필름을 이용한 안테나 시제품에 대해선 시뮬레이션 된 전기적 성능 결과와 비교를 위해 원형 도체 배열 적층 수에 따른 안테나의 전기적인 성능 변화들을 실험하였다. 측정된 이득 성능은 시뮬레이션 이득 성능과 거의 유사한 결과를 보여주었으며, 원형 도체 적층 수에 따라 안테나 이득 변화는 주기성을 보였다. 10 GHz 중심 주파수에서 측정된 Type 1 안테나의 전기적 성능은 원형 도체 배열을 10개 적층(disk10)하였을 때, 15.65 dBi의 최대 안테나 이득과 11.4 dB 이상의 입력 반사 손실 성능을 보여 주었으며, 다층 원형 도체 배열 구조에 의해 약 5 dB의 이득 향상 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 원형 도체를 12개 적층하였을 때, 외곽 유전체 링 효과에 의해 Type 1 안테나는 Type 2 안테나보다 상대적으로 약 1.35 dB 만큼 이득이 더 높았으며, 각 안테나의 3 dB 빔 폭은 각각 약 $28^{\circ}$와 $36^{\circ}$로 측정되었다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제16권3호
• /
• pp.169-181
• /
• 2016

This work presents a new method for enhancing the performance of a dual band Planer Inverted-F Antenna (PIFA) and its lumped equivalent circuit formulation. The performance of a PIFA in terms of return loss, bandwidth, gain, and efficiency is improved with the addition of the proposed open stub in the radiating element of the PIFA without disturbing the operating resonance frequencies of the antenna. In specific cases, various simulated and fabricated PIFA models illustrate that the return loss, bandwidth, gain, and efficiency values of antennas with longer optimum open stub lengths can be enhanced up to 4.6 dB, 17%, 1.8 dBi, and 12.4% respectively, when compared with models that do not have open stubs. The proposed open stub is small and does not interfere with the surrounding active modules; therefore, this method is extremely attractive from a practical implementation point of view. The second presented work is a simple procedure for the development of a lumped equivalent circuit model of a dual band PIFA using the rational approximation of its frequency domain response. In this method, the PIFA's measured frequency response is approximated to a rational function using a vector fitting technique and then electrical circuit parameters are extracted from it. The measured results show good agreement with the electrical circuit results. A correlation study between circuit elements and physical open stub lengths in various antenna models is also discussed in detail; this information could be useful for the enhancement of the performance of a PIFA as well as for its systematic design. The computed radiated power obtained using the electrical model is in agreement with the radiated power results obtained through the full wave electromagnetic simulations of the antenna models. The presented approach offers the advantage of saving computation time for full wave EM simulations. In addition, the electrical circuit depicting almost perfect characteristics for return loss and radiated power can be shared with antenna users without sharing the actual antenna structure in cases involving confidentiality limitations.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.417-426
• /
• 2010

본 논문에서는 근접 거리에서 평면파를 생성할 수 있는 도파관 배열 안테나의 급전부로 활용이 가능한 6-way 전력 분배기에 대하여 기술하고 있다. 원형으로 배치된 방사 소자를 급전하기 위하여 분배기의 중앙에 SMA 커넥터의 입력 단자가 존재하고, 분배기를 둘러싼 원형의 주변에 도파관 형태의 출력 단자가 존재한다. 본 논문은 분배기의 반사 손실을 낮추기 위하여 유도성 포스트를 활용하는 방법을 제안한다. 급전 핀의 높이, 유도성 포스트의 지름, 급전 핀과 유도성 포스트간의 간격에 대한 파라미터 분석을 수행하여 최적의 분배기를 설계하였다. 모의실험과 실제 측정을 수행한 결과, 약 -40 dB의 낮은 반사 손실을 가진다. 6개의 출력 단자의 계산 및 측정된 투과량은 각각 -7.78 dB와 -8.06 dB로써, 동진폭 및 동위상의 전력 분배가 이루어짐을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 분배기는 다수 개의 출력 단자를 갖는 분배기로 손쉽게 확장이 가능하므로 다양한 형태의 배열 안테나의 급전 구조로 활용될 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.323-333
• /
• 2007

본 논문에서는 구형 빔 패턴을 효율적으로 형성하기 위한 새로운 MDAS-DR 안테나 구조를 제안하였다. 안테나 구조는 크게 스택 마이크로스트립 패치 여기 소자, 다층 원형 도체 배열 소자들과 그 주위를 에워싸고 있는 유전체 링으로 구성된다. 다층 원형 도체 배열 구조는 스택 마이크로스트립 패치 여기 소자에 의해 방사 전력을 공급 받아 그 주변의 유전체 링과의 전기적 상호 결합 작용에 의해 원거리에서 구형 빔 방사 패턴을 형성할 수 있다. 유전체 링 구조의 설계 변수는 다층 원형 도체 배열 구조의 설계 변수와 더불어 구형 빔 패턴 형성에 중요한 설계 변수들로서 구형 빔 안테나를 위해 12개의 다층 원형 도체 배열과 유전율이 2.05인 테프론 유전체가 사용되었다. 제안된 안테나 구조의 유효성을 검증하기 위하여 10 GHz 대역$(9.6\sim10.4\;GHz)$에서 동작하는 안테 나를 설계하였으며, 시뮬레이션에는 삼차원 안테나 구조 해석에 적합한 상용 CST Microwave $Studio^{TM}$ 시뮬레이터가 사용되었다. 또한, 안테나 시제품을 제작한 후 무반사실 안테나 챔버에서 전기적 특성들을 측정하였다. 구형 빔 패턴 형성을 갖는 안테나 시제품의 측정 결과들은 시뮬레이션 결과들과 잘 일치하였으며, 측정 결과들로부터 MDAS-DR 안테나의 10 GHz에서의 측정 이득은 11.18 dBi이었으며, 최소한 8.0 % 대역 폭 내에서 약 $40^{\circ}$의 양호한 구형 빔 패턴을 형성함을 확인할 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제21권12호
• /
• pp.1380-1393
• /
• 2010

본 논문에서는 T/R(Transmit/Receive) 모듈을 이용한 항공기용 평면형 능동 전자주사식 위상 배열(AESA) 레이더 프로토 타입을 설계, 제작 및 시험하였다. LIG넥스원은 항공기용 레이더 개발에 필요한 핵심 기술 확보를 목적으로 AESA 레이더 프로토 타입을 개발하였다. 본 프로토 타입은 복사 소자 배열, 다수의 T/R 모듈, RF 급전기, 전원 분배, 빔 조향기, 아날로그/디지털 변환기(ADC)를 가지는 소형화된 수신기 및 액냉식 냉각과 지지 구조체로 구성되어 있다. 안테나 장치는 590 mm 직경에, 536개의 능동 소자를 배열할 수 있는 크기를 가진다. 각 T/R 모듈들은 삼각 배열을 적용하여 $14.7\;mm{\times}19.5\;mm$ 간격으로 배치하였다. 송신 최대 듀티 운용시 2,310 W의 전력이 입력되며, 발열은 1,554 W를 발산하게 된다. AESA 레이더 프로토 타입은 근접 전계 챔버에서 시험하였고, 그 결과 정확하고 유연한 제어에 의한 빔 조향과 빔 형성을 제공하는 빔 패턴을 확인할 수 있었다.