본 논문에서는 S-밴드에서 하나의 급전 회로로 4개의 편파(수직 편파, 수평 편파, 좌선회 편파, 우선회 편파)를 선택적으로 사용할 수 있는 다중 편파 재구성 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 십자 슬롯과 원형 슬롯을 포함하는 정사각형 형태의 마이크로스트립 패치와 4개의 PIN 다이오드로 구성되어 있으며, 커플링을 통한 급전 방식을 이용한다. 각각의 PIN 다이오드에는 직류 전압을 인가하기 위한 바이어스 단이 있으며, 직류 전압의 인가에 따른 다이오드 ON / OFF 동작으로 편파를 재구성할 수 있다. 제작된 안테나는 수직 편파(3.17~3.21 GHz), 수평 편파(3.16~3.20 GHz), 좌선회 편파(3.08~3.19 GHz), 우선회 편파(3.10~3.20 GHz)에서 VSWR 2:1을 만족하며, 선형 편파에서는 20 dB 이상의 교차 편파 및 5 dBi 이상의 이득 특성을 갖고, 원형편파에서는 50 MHz 이상의 3 dB 축비 특성을 나타낸다.
본 논문에서는 미앤더 스트립라인을 이용한X-대역 광대역 편파 변환기 설계 및 최적화 문제에 대해서 고찰하였다. 편파 변환기에 입사되는 편파를 수직, 수평 성분으로 분리하고 각 편파별로 등가 전송선 모델(transmission line model)을 사용하여 교차 편파 억제율과 편파 변환율을 계산하였다. 또한, 최적화된 파라미터 도출을 위해 유전 알고리즘과 particle swarm optimization에 기반한 하이브리드 알고리즘의 성능을 평가하고 설계에 적용하였다. 최적화된 편파 변환기는 X-대역(8.45$\sim$11.38 GHz)에서 -25 dB 이하의 편파 억제 성능을 보여주고 있으며, 편파 변환 손실은 0.2 dB 이하로 계산되었다. 또한, 이 결과를 상용 시뮬레이션 수치와 비교 분석하였다.
본 논문에서는 3D Ray Tracing 편파특성 예측 시뮬레이터를 개발하고 초고속 옥내 무선환경에서의 원형편파 우수성을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 제안된 3D Ray Tracing 기법을 이용하여 시뮬레이션 한 결과 기수회의 반사파가 수신기에서 수신되지 않는 원형판파의 특성 때문에 다중경로 페이딩을 현저히 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 옥내 가시거리(LOS) 및 비가시거리(NLOS) 환경에서의 원형편파를 이용한 페이딩 경감효과는 수직 및 수평견파나 편파다이버시티보다 우수함을 알 수 있었고, DS-CDMA 시스템을 이용한 경우에 있어서도 원형편파가 보다 우수한 BER 성능을 나타냄을 확인하였다.
본 논문은 UHF RFID 시스템을 위해 편파를 선택할 수 있는 리더 안테나를 설계 및 구현하였다. 제안된 리더 안테나는 두 개의 급전부를 가지는 마이크로 스트립 패치 안테나와 두 개의 SPDT 스위치와 하나의 SP4T 스위치와 3dB hybrid coupler로 구성되어 있다. 각각의 스위치 전압을 조절하여 수직 방향의 선형 편파와 수평방향의 선형 편파, 좌수 원형 편파와 우수 원형 편파를 선택할 수 있다. 제안된 안테나는 902MHz ~ 928MHz 대역에서 VSWR 2:1을 만족하고 원형 편파로 선택되었을 때 AR (Axial Ratio)은 3dB 이하로 측정되었다. 또한 사용 환경 및 태그의 편파 방향에 적합한 편파를 선택할 수 있기 때문에 PLF (Polarization Loss Factor)를 최소화 할 수 있고 태그의 인식거리를 확장 시킬 수 있다.
본 논문에서는 혼 안테나를 위한 원형 편파가 발생 가능한 동축-도파관 변환 구조를 제안한다. 제안된 장치는 동축 선로에서 원형 도파관으로 모드를 변환하기 위한 변환 구조와 원형 도파관에서 원형 편파를 발생시키기 위한 편파기 기능을 동시에 가진다. 제안된 구조는 동축 선로에서 원형 도파관으로 $TE_{11}$ 모드의 신호를 전달하기 위한 수직 동축 내심과 백숏 사이에 수직 전계를 수평 전계로 바꾸는 편파 비틈 구조를 두어 원형 편파를 발생시킨다. 이러한 장치는 원형 편파 혼 안테나 이전에 위치해 시스템을 단순화 시킬 수 있는 장점을 가진다. 제안된 원형 편파 발생이 가능한 동축-도파관 변환 구조는 X-대역($8.0{\sim}8.5$ GHz)에서 동작하게 설계하였다.
본 논문에서는 433MHz에서 동작하는 RFID 리더용 직교형 안테나에 관하여 기술하였다 본 이중편파 안테나는 1x2 서브어레이를 기본으로 하여 급전회로망의 위상을 동위상 또는 반대 위상을 갖도록하여 2개 안테나의 방사체에서의 상대적인 전류 분포를 제어하여 빔 패턴에서 편파를 수직 및 수평으로 복사가 가능토록 하였다 단일 안테나는 역-에프형 구조를 이용하였으며 위상차에 따른 단락점에서부터 개방점 까지의 전류의 변화가 궁극적으로 수직 및 수평 편파가 제어되도록 하였다 이중입력에 대한 안테나의 이득은 수직 및 수평 편파에 대하여 2.7 및 0.4 dBi를 나타내었으며, 포트간 아이솔레이션은 25dB 이하의 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 수평 편파를 원형 편파로 변환시키기는 평행평판 도파관 격자 구조의 편파 변환기를 제안하였다. 편파 변환기의 설계는 입사파가 평면파이고 무한 주기 구조라는 가정하에 적분방정식을 이용한 모멘트법과 Floquet 이론을 적용하여, X-밴드에서 최적화된 평판 격자간의 간격 및 전파 진행방향으로의 길이를 결정하였다. 설계를 통해 제작된 편파 변환기를 모델로 하여 유한 주기 구조와 근거리장에 대한 해석을 MATLAB을 이용해 계산하고, 근거리장 배치 하에서 측정된 결과와 비교하여 근거리장 해석에 대한 타당성을 검증하였다. 설계에서의 가정에 대한 오차를 분석하여 개선된 특성을 갖는 편파 변환기의 수정된 설계값을 제시하였다.
본 논문은 UHF RFID 시스템을 위해 편파를 선택할 수 있는 리더 안테나를 설계 및 구현하였다. 제안된 리더 안테나는 두 개의 급전부를 가지는 마이크로 스트립 패치 안테나와 두 개의 SPDT 스위치와 하나의 SP4T 스위치와 3dB hybrid coupler로 구성되어 있다. 각각의 스위치 전압을 조절하여 수직 방향의 선형 편파와 수평 방향의 선형 편파, 좌수 원형 편파와 우수 원형 편파를 선택할 수 있다. 제안된 안테나는 902MHz~928MHz 대역에서 VSWR 2:1 기준으로 UHF RFID 주파수 대역인 902MHz~928MHz를 만족한다. 안테나의 최고이득은 X-Y Plane을 기준으로 선형 편파가 선택되어질 때 7.71dBi, 7.55dBi 로 측정되었고 원형 편파가 선택되어질 때 7.31dBic, 7.81dBic 로 측정되었다. 또한 원형 편파(LHCP, RHCP)가 선택 되어질 때 축비는 각각 2.01~2.83dB, 2.02~2.60dB로 측정되었고 이는 3dB 이하의 축비를 만족한다.
본 논문은 우주용 X-대역 능동 위상 배열 레이더를 위한 T/R 모듈에 대하여 기술한다. T/R 모듈은 위상 배열 안테나의 전자적 빔 조향을 가능하게 하는 송수신 RF 반도체 소자가 집적된 모듈이며 SAR 탑재체의 핵심 부품이다. 기존의 T/R 모듈은 수평 편파 또는 수직 편파 신호를 스위치에 의해 선택적으로 수신할 수 있었다. 그러나 현재 기술적 흐름은 수평 편파와 수직 편파 신호를 동시에 수신하는 것이다. 따라서 이중 편파 동시 수신 T/R 모듈에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 차세대 SAR 탑재체를 위한 선행 연구로서 능동 위상 배열 레이더 T/R 모듈의 기술 개발 동향과 이중 수신 T/R 모듈의 예비 설계 결과를 정리하였다.
본 논문은 직교편파로 동작하는 이중대역의 동작주파수를 변환하는 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 서로 수직한 급전부와 1개의 PIN 다이오드가 집적된 형태의 H 모양의 슬롯이 구비된 방사체로 구성된다. PIN 다이오드의 상태에 따라 H 모양 슬롯의 기하학적 모양이 변함을 이용하여, 수평편파를 제공하는 주파수는 고정된 상태로, 수직편파로 동작하는 주파수를 변환할 수 있다. 제작된 안테나는 PIN 다이오드의 인가전압에 따라 직교편파를 제공하는 1.80 GHz와 2.06 GHz의 이중대역이 2.06 GHz에서 2.43 GHz로 원활하게 변환됨을 측정실험을 통해 검증하였다. PIN 다이오드 상태 별로 각각 측정된 반사계수, 안테나 이득 및 원거리 방사패턴은 이론적인 분석과 잘 일치되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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