• 한국전자파학회논문지
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• 제23권10호
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• pp.1128-1136
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• 2012

본 연구에서는 기존의 기계적 조향 방식에 의한 이동 통신 서비스 음영 지역 문제점을 개선하기 위해서 배열 안테나 빔 패턴의 null-steering 기법에 기반한 전기적 빔 조향 장치를 연구하였다. 특히, 하향 $-10^{\circ}{\sim}0^{\circ}$ 이내에서 빔 조향이 가변될 수 있도록 기지국 안테나 수직 빔 패턴의 $-30^{\circ}{\sim}0^{\circ}$ 범위에 존재하는 null을 제거하여 하향 방향에서 전파 음영을 개선하였다. 이때 안테나의 요구 사양은 하향 조향각 조절 범위 내에서 14.5 dBi의 이득과 부엽 세기는 -18 dB 이하로 억제되어야 한다. 또한, 편파의 격리도는 30 dB 이상을 나타내어야 한다. 본 연구의 타당성을 보이기 위해 W-CDMA용 기지국 안테나 및 빔 조향 장치를 설계 제작하여 그 유용성을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권5호
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• pp.485-493
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• 2019

파라메트릭 어레이란 매질의 비선형성을 이용하여 작은 크기의 방사판에서 고지향성 저주파음을 발생시키는 현상을 말한다. 이러한 파라메트릭 어레이의 유용성을 높이기 위해 저주파 음향 빔 조향 연구가 진행 되고 있으며, PD(Product Directivity) 모델을 이용하여 빔 조향 현상이 간편하게 예측되고 있다. 그러나 PD 모델은 준선형 조건에서 가우시안 음원만 적용이 가능하며, 저주파 음향 빔 폭의 예측 정확성이 떨어진다. 본 논문에서는 PD 모델의 한계를 극복할 수 있는 파라메트릭 어레이의 빔 조향 특성 예측 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 파라메트릭 어레이 현상 예측에 널리 사용되는 KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuzentsov) 방정식의 수치 해석 알고리즘을 개선하였다. 그리고 전기적 조향 조건을 적용하여 빔 조향 특성을 계산, 실험 결과와 비교 하였다. 그 결과 개선된 알고리즘을 이용하면 준선형 조건에 해당되지 않는 파라메트릭 어레이 음원에서도 저주파 빔 조향 특성 예측이 가능함을 확인하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.13-17
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• 2017

본 논문에서는 본 논문에서는 GPS 주파수 블록 중 L1블록인 1.575GHz에서 동작하는 GPS 수신 안테나를 설계하였다. 기존 GPS 수신 안테나는 고정 광역빔으로 차량이나 탑재체에서 이동할 경우 빔의 적응성이 다소 떨어지는 단점을 보인다. 이를 보완하기 위하여 안테나의 이득을 높이고 전기적 위상을 조절해 빔을 조향할 수 있도록 하여 빔의 적응성이 생기도록 하였다. 설계한 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나로서 방사소자를 배열형태로 확장하여 이득을 높이고 이에 CRLH 위상변위기를 결합하여 각 방사소자에 위상차 급전이 가능하도록 하였다. 또한 제시된 CRLH 위상변위기는 단일 모델에서 가변 C의 조정으로 여러 가지 위상출력이 가능하도록 설계하여 버랙터 다이오드와 결합시 실시간으로 빔을 조정할 수 있어 항 재밍 기능도 갖출 수 있음을 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권8호
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• pp.1110-1116
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• 2021

본 논문에서는 스텔스 무인기의 낮은 RCS를 확보하기 위한 컨포멀 형태의 Ku대역 데이터링크 안테나를 제안한다. 전기적 빔조향 기능을 갖는 위상배열안테나로 FDD 통신방식을 위해 송신부와 수신부를 각각 설계 및 제작하였다. 각각의 안테나는 12*12 평면 형태의 배열안테나로 설계하였으며 단위소자의 위상제어를 통해 Uni-directional 패턴과 Bi-directional 패턴을 형성할 수 있는 기능을 갖고 있다. 빔조향 범위는 theta 방향으로 최대 60도까지, phi 방향으로는 360도까지 빔조향이 가능하도록 설계하였다. 제작 및 측정 결과 컨포멀 형태의 레이돔은 낮은 투과손실을 갖고 있으며, 시스템 성능을 포함하여 요구 규격을 충족하였다. 스텔스 무인기 탑재에 대한 타당성을 확인하였으며, 향후 baseband 장치의 연동 및 디지털 빔조향 기능으로의 변환 등 추가 연구의 방향성을 제시한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.168-173
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• 2008

본 논문에서는 능동 위상 배열 레이다 시스템에 적용 가능한 송수신 모듈을 설계/제작/측정하였다. 송수신 모듈은 능동 위상 배열 시스템에서 배열의 빔 합성으로 TWTA와 유사한 고출력을 획득하면서 TWTA 같은 중앙 집중식 송신기보다 신뢰성이 높고 기계적 빔 조향보다 기민하게 빔 조향을 가능하게 하는 핵심 구성품이다. 제안된 송수신 모듈은 물리적으로 Brick구조이며, 전기적으로 common leg 구조로 구성되어 있다. 또한, 소형화를 위해 하나의 유전체 기판 위에 MCM(Multi Chip Module) 형태로 제작되었으며, 실제 군용 레이다 시스템에 적용 가능한 사양을 선정하여 측정하였고, 측정 결과를 통하여 송수신 모듈의 최적화 설계를 위해 고려해야 하는 사항들을 검토하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.626-631
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• 2020

본 논문에서는 컨포멀 어레이(Conformal Array) 빔 합성 기법에 관한 연구를 수행하였다. 일반적인 선형 배열에서의 빔 조향에 따른 성능 열화 없이 빔 조향을 수행할 수 있는 컨포멀 어레이는 다양한 레이다 시스템에 적용되고 있다. 평면형 선형 배열에서의 빔 합성 기법과 달리 컨포멀 배열은 곡면상에 복사소자가 위치하므로 복사소자별로 파면(Wave Front)까지의 위상을 보상해 주어야 한다. 또한 복사소자별 옵셋 각도(Offset Angle)를 계산하여 실제 q빔 합성 시 적용함으로서 정확한 빔 패턴을 예측할 수 있었다. 본 논문에서는 위상 보상 및 옵셋 각도를 계산하여 빔 패턴 합성 시 적용한 후 빔 패턴 비교를 수행하였으며, 수학적인 분석을 통해 성능을 비교하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.141-147
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• 2019

본 논문에서는 Ka-대역 위상배열안테나의 배열소자 개수 및 빔 조향 범위에 따른 빔 패턴 성능 분석을 수행하였다. Ka-대역의 전기적 길이 특성으로 인해 배열구조 설계 시 배열 소자간의 거리가 짧아져 동일한 개구면 적용 시 배열 소자의 개수가 증가하게 된다. 배열 간격을 넓혀서 배열소자의 개수를 줄이면, 빔 패턴의 가시 영역에 주빔과 동일한 크기의 그레이팅 로브가 발생하게 된다. 배열소자의 개수가 최소화되어야 하는 시스템에 적용되어야 할 경우 배열소자의 개수를 72% 줄이며 빔폭 및 부엽준위 등의 성능 열화를 최소화 할 수 있는 최적화 방안에 대하여 분석을 수행하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1061-1070
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• 2009

본 논문에서는 전기적으로 크기가 큰 능동 위상 배열 안테나에서 발생하는 빔-편이(beam-squint)현상을 해결할 수 있는 시간 지연기를 설계 및 제작하고, 측정 결과를 고찰한다. 시간 지연기는 4-bit 스위치로 제어되는 마이크로스트립 라인으로 설계되었으며, 시간 지연 구조의 손실을 보상해 주기 위해 송수신 경로에 MMIC 증폭기 모듈을 추가하였다. 시간 지연기의 측정을 통해 지연 상태별 이득 및 위상, P1dB, 수신 잡음 지수 등의 전기적 성능 규격을 만족함을 확인하였다. 또한, 제작된 시간 지연기의 성능 검증을 위해 측정 결과를 광대역 능동위상 배열 안테나에 적용하여 빔 패턴 보정 효과를 확인하였다. X 밴드 대역에서 800 MHz 대역차를 갖는 675.8 mm 크기의 안테나에 대해 빔 편이 현상을 보정해 본 결과 ${\pm}0.1^{\circ}$이던 주파수에 따른 조향각 오차가 ${\pm}0.1^{\circ}$ 이내로 줄어드는 효과를 확인하였으며, 향후 광대역 능동 위상 배열 안테나 시스템에 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.2417-2424
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• 2016

항공기용 능동위상배열레이다와 같이 한정된 플랫폼에 장착되는 레이다에 사용하는 부품은 소형/경량화 특성이 매우 중요하다. 또한 최근의 능동위상배열레이다는 목표물의 탐지/추적이 가능한 다목적 레이다로 사용하기 위해 수천 개의 송수신모듈이 안테나의 배열형태로 개발되며, 여기에 적용하기 위한 송수신모듈 크기와 무게는 전체 레이다를 설계하는데 중요한 요소이다. 본 논문에서는 국산화 개발된 10W급 RF MEMS 스위치를 이용하여 소형 송수신 모듈을 개발하였고, 기존에 순환기(Circulator)를 사용한 것보다 회로 면적을 약 86.5% 수준으로 줄였다. 개발된 송수신모듈은 주요 전기적 요구 성능을 만족했을 뿐만 아니라, MIL-STD의 환경시험을 통과하여 군수 부품으로 적합함을 확인하였다. 송수신모듈에 적용된 MEMS 스위치는 적응형 수신기 (Adaptive Tunable Receiver), 재구성 가능한 스마트 능동위상배열안테나(Reconfigurable smart active antenna), 광대역 빔조향 안테나 등에도 적용할 수 있다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.245-254
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• 2022

본 논문에서는 항 재밍 GPS 안테나의 설계 최적화에 관하여 연구하였다. 이를 위해 항 재밍 성능 분석 기준 및 방법을 제시하였다. 제시된 방법을 적용하기 위한 안테나 시스템의 구조는 7개의 방사소자가 배열된 구조이다. 여기서 6개 방사소자는 원형 등각 배열되었으며, 나머지 1개 방사소자는 원형 중앙에 배치하였다. 제시된 기준 및 방법을 기반으로 상기 안테나를 최적화 하였으며, 최적화된 안테나의 설계 요소(원형 배열의 반지름)의 전기적 길이는 0.48 λ이다. 모의실험 결과, 주 빔의 조향각도(θ, ϕ)가 (0°, 0°)인 경우, 항 재밍을 위한 패턴 널 형성 범위(θ 기준)가 57°부터 90°가 됨을 확인하였다.