• 한국전자파학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.348-356
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• 2014

기존의 ITU-R 모델은 강우 환경이 다른 국내 측정치와 편차가 크고, 실효 경로 길이가 주파수와 무관함에도 주파수의 함수로 되어 있으며, 강우셀의 물리적 특성이 반영되지 않은 경험 모델이라는 단점이 있다. 본 논문에서는 강우셀 개념을 이용한 실효 경로 길이 모델에 대한 이론 모델을 제안하고, 측정 데이터를 이용하여 제안 모델의 타당성을 검증하였다. 강우셀 파라미터의 통계적 특성 분석을 위하여 한국 기상청의 기상레이더 측정 데이터(CAPPI)를 분석하고, 한국전자통신연구원에서 측정한 천리안 비콘 수신 데이터를 이용하여 보정계수를 도입함으로써 측정치와 잘 일치하는 물리적 이론 모델을 도출하였다. 도출된 실효 경로 길이 모델의 검증을 위하여 국방과학연구소의 연구비 지원을 받아 충남대학교에서 측정한 무궁화 5호(Ka 대역) 위성 비콘신호 측정 데이터를 사용하여 비교하였으며, 제안한 실효 경로 길이 모델과 측정데이터가 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.394-402
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• 2013

본 논문은 GaN(Gallium Nitride) HEMT(High Electron Mobility Transistor)를 이용한 S대역 레이더용 전력증폭기 설계하고 제작된 스위칭 모드 전력증폭기의 ruggedness 시험에 관련된 내용을 기술하였다. 고효율 특성을 위해 전력증폭기를 Class-F로 설계하였으며, 측정을 위한 입력 신호는 $100{\mu}s$의 pulse width 및 10 %의 duty cycle인 pulse 신호를 사용하였다. 제작된 Class-F 전력증폭기의 중심 주파수에서 측정한 결과, 8.7 dB의 전력 이득과 42 dBm의 출력 전력, 54.2 %의 전력 부가 효율(PAE) 및 62.6 %의 드레인 효율이 측정되었다. 또한, 전력증폭기의 신뢰성 시험의 일환으로 Ruggedness 시험을 위한 실험 구성을 제안하고, VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 변화시켜 출력 전력과 효율을 측정하였다. 설계된 전력증폭기가 VSWR 변화에 따라 출력 전력 32.6~41.1 dBm까지 변화하고, 드레인 효율은 23.4~63 %까지 변하는 특성을 얻을 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1183-1189
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• 2014

본 논문에서는 손실판(resistive sheet) 방식을 사용하여 풀잎이나 나뭇잎의 후방 산란 레이더 단면적(RCS: Radar Cross Section)을 계산하고, 이 모델의 정확성을 검증하여, 손실판 모델을 적용하여 계산 가능한 잎의 두께를 제시한다. 이를 위해 잎을 손실 있는 유전체 판으로 가정하고, 이 유전체 판을 resistive sheet(손실판)으로 대체한 후에 판의 두께, 유전율, 주파수에 따른 resistivity를 계산한 후에, PO(Physical Optics) 방식을 이용하여 다양한 크기와 두께 조건에서 RCS를 계산하였고, 이 계산 결과를 상용 시뮬레이터를 사용한 FEM(Finite Element Method) 방식의 수치해석 계산 결과와 비교하였다. 이 비교 결과에 의하면 유전체 판의 두께가 커질수록 오차가 증가하였으며, 예를 들어, 주파수 9.6 GHz에서 유전율이 21.4+9.7i이고, 잎 두께가 1.2 mm일 때 0.1 dB의 오차가 발생하였고, 3 mm일 때 3.74 dB의 오차가 발생하였다. 또한, 유전율이 높아질수록 이 모델 사용 가능한 최대 두께가 증가하는 경향을 보였다. 이 연구는 원격탐사 연구에서 수많은 잎이 분포되어 있을 때에 그 잎들의 산란 특성을 산란모델을 이용하여 계산하는 데에 유용하게 사용될 것이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권10호
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• pp.1204-1211
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• 2012

본 연구에서는 위성 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템 검 보정을 위한 기반기술 습득을 위해 수행된 X-밴드 대역 능동전파반사기를 이용한 실제 위성 SAR 방사 패턴 측정 및 분석에 관한 연구 결과를 선보인다. 실험에 사용된 자체 설계/제작된 능동전파반사기는 최대 63.1 dBsm의 레이더 단면적(RCS: Radar Cross Section)을 가지며, 외부 수신 장치를 이용한 수신 기능을 포함한다. 위성 SAR 시스템의 방사 패턴 측정 정확도를 높이기 위해 동일한 운용 모드의 위성 SAR(COSMO-SkyMed 2/3호, hh-편파, strip-map himage mode, 해상도 3 m) 시스템을 이용하였으며, 이때, SAR 영상 데이터 내 능동전파반사기의 RCS 크기 분석을 병행하여 측정 결과의 신뢰도를 교차분석하였다. 수신된 신호로부터 추출된 위성 SAR 시스템의 방위각 방향 방사 패턴 특성은 각각 HPBW(half-power beamwidth) $0.352^{\circ}$, FNBW(first-null beamwidth) $0.691^{\circ}$, PSLR(peak to side lobe ratio) 11.17 dB이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.76-79
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• 2016

본 논문에서는 ETRI에서 개발된 50 W GaN-on-SiC HEMT 소자를 이용하여 X-band에서 동작하는 50 W 펄스 전력증폭기의 개발 결과를 정리하였다. 제작된 50 W GaN HEMT 소자는 $0.25{\mu}m$의 게이트 길이를 갖고, 총 게이트 폭은 12 mm인 소자이다. 펄스 전력증폭기는 9.2~9.5 GHz 주파수 대역에서 50 W의 출력전력과 6 dB의 전력이득 특성을 나타내었다. 전력소자의 전력밀도는 4.16 W/mm이다. 제작된 GaN-on-SiC HEMT 소자와 전력증폭기는 X-대역 레이더 시스템 등 다양한 응용분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권9호
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• pp.1079-1086
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• 2012

본 논문에서는 반도체형 전력 증폭기의 바이어스를 개선하기 위하여 순차 제어 회로와 펄스 폭 가변 회로를 적용한 X-대역 60 W 고효율 전력 증폭 모듈을 설계하였다. 순차 제어 회로는 전력 증폭 모듈을 구성하는 각 증폭단의 GaAs FET의 드레인 전원을 순차적으로 스위칭하도록 회로를 구성하였다. 드레인 바이어스 전원의 펄스 폭을 RF 입력 신호의 펄스 폭보다 넓게 하여 전력 증폭 모듈의 입력 신호가 있을 때만 스위칭 회로를 순차적으로 구동시킴으로써 전력 증폭 모듈의 열화에 따른 출력 신호의 왜곡과 효율을 향상시킬 수 있다. 60 W 전력 증폭 모듈은 고출력 GaAs FET를 이용하여 전치 증폭단, 구동 증폭단과 주전력 증폭단으로 구성하였으며, 주전력 증폭단은 전력결합기를 이용한 평형증폭기 구조로 구현하였다. 설계된 전력 증폭 모듈은 9.2~9.6 GHz에서 듀티사이클 10 %로 동작시켰을 때 50 dB의 전력 이득, 펄스 주기 1 msec, 펄스 폭 100 us, 출력 전력 60 W에서 동작함에 따라 펄스-SSPA 형태로 반도체 펄스 압축 레이더 등에 적용할 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.389-398
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• 2011

본 논문에서는 Ka 대역 위상 배열 레이더용 송수신(T/R: Transmit/Receive) 모듈의 설계 및 제작을 보였다. Ka 대역 송수신 모듈 구성 시 Ka 대역의 특수성을 고려하여 5비트(bit) 위상천이기와 5 비트 30 dB 디지털 가변감쇠기를 송수신 공통으로 사용하였으며, 서큘레이터는 T/R 모듈 외부에 부착되는 형태로 구성하였다. 단위 안테나 당 송신 출력은 1 W 이상 잡음 지수는 8 dB 미만으로 설정하였으며, 설계된 T/R 모듈의 RF부의 크기는 $5\;mm{\times}4\;mm{\times}57\;mm$로 소형화를 달성하였다. 설계된 T/R 모듈을 구현하기 위하여 T/R 모듈에 소요되는 개별 MMIC 검증 후 단위 T/R 모듈을 검증하는 방법을 사용하였다. 제작된 T/R 모듈은 설계 시 예측한 바와 같이 단위 T/R 모듈의 입력 5 dBm에서 출력 30 dBm 이상을 보였으며, 수신부는 잡음 지수 8 dB 미만, 이득 20 dB 이상을 얻었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.664-670
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• 2014

일반적으로 메타물질의 성질은 무한히 배열된 단위 셀 구조로 해석한다. 그러나 실제 응용 구조의 설계/구현 과정에서 메타물질은 유한하게 배열할 수밖에 없고, 유한 배열의 효과를 해석하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 유한한 대형 배열 메타물질 구조의 산란 특성을 full-wave 해석 없이 계산하기 위한 방법을 제안하였다. 제안한 모델은 다음과 같다. TM 편파에 대해 유한히 배열한 메타물질 구조의 표면 전류와 무한 배열 표면 전류 비를 4차 다항식으로 근사하였다. 다항식의 계수를 금속 패치의 물리적 길이에 대한 함수로 계산하여, 임의의 I-모양 메타물질이 균일하게 배열된 유한 배열 구조의 전류 분포를 쉽게 계산할 수 있다. 그리고 제안된 전류 분포 모델을 기반으로 예측한 표면 전류를 통해 유한한 메타물질 배열 구조의 산란파를 계산하였다. 또, 제안한 모델을 이용하여 계산한 레이더 반사 단면적(Radar Cross Section: RCS)을 측정 결과와 비교함으로써 제안한 모델의 정확도를 실험적으로 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.761-768
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• 2010

본 논문에서는 주파수 체배 방식을 이용하여 고해상도 영상 레이더의 광대역 파형 생성을 위한 효율적인 기법에 대한 연구를 수행하였다. 또한 직교 변조기와 주파수 체배기를 사용한 첩 변조 파형의 대역폭 확장시 발생되는 3차 혼변조 성분에 의한 스펙트럴 재성장에 대한 근본적인 원인을 분석하였다. 또한 직교 변조기의 진폭 및 위상 불균형 오차에 대한 요구 조건을 시뮬레이션을 통하여 정의하였다. 이와 같은 해석을 통하여 임펄스 응답 특성인 거리 방향 해상도, PSLR(Peak Sidelobe Ratio) 및 ISLR(Integrated Sidelobe Ratio) 특성이 악화되는 것을 최소화시킬 수 있었다. 주파수 체배기와 메모리 맵 방식을 사용한 광대역 파형 발생장치가 제작되었으며, 진폭과 위상 오차를 최소화시킴으로써 생성된 SAR 파형의 부엽에서 발생되는 스펙트럴 재성장 성분을 최소화 시키는 보상 기법이 제시되었다. 직교 변조기의 I 및 Q 채널간의 불균형 특성을 조절함으로써, 반송파 레벨을 －28.7 dBm에서 －53.4 dBm으로 억압할 수 있었으며, S-대역에서 150 MHz 대역폭의 첩 변조 파형을 X-대역에서 600 MHz 대역폭으로 성공적으로 확장시켰다. 또한 부엽에서 발생한 스펙트럴 재성장 성분들을 대략 8~9 dB 정도 줄일 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.182.1-182.1
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• 2016

전자빔의 운동에너지를 변화시켜 전자기장을 발생시키는 진공튜브 장치는 기본적으로 전자빔 발생부인 전자총을 핵심 구성부로 사용한다. 이러한 전자총을 이용하는 진공튜브로는 핵융합을 위해 플라즈마 가열용의 RF를 발생시키는 자이로트론 튜브와 방사광 가속기에서 전자를 가속시키는데 이용되는 클라이스트론 튜브 등이 있으며, 군사적으로는 레이더를 비롯하여 유도미상일에 들어가는 탐색기, 전투기에서 사용되는 송수신용 마이크로파 발생장치 등의 핵심부품인 진행파관 진공튜브 등이 있다. 이러한 응용분야에서는 기본적으로 고출력의 전자파를 필요로 하기 때문에 반도체를 이용한 장치로는 그 성능을 구현할 수 없다. 따라서 열음극을 사용하는 전자총을 기반으로 한 다양한 형태의 진공튜브 장치가 주로 이용되고 있다. 현재 고출력 마이크로파 진공튜브용 열음극 전자총은 대부분 외국에서 수입하고 있는데 그 이유는 전자총의 핵심 부품인 열음극 캐소드를 국내에서 개발하지 못하였기 때문이다. 하지만 본 연구에서는 텅스텐 기반의 함침형 열음극 캐소드를 국내에서 자체 개발하는데 성공하였다. 전통적으로 미국에서 개발해온 함침형 열음극 캐소드는 텅스텐 소결체에 기공을 학보하고 여기에 Ba을 중심으로 한 알칼리성 물질들을 일정비율로 혼합하여 함침한 것으로 일함수 2.1~2.3 eV 수준의 물성을 갖는다. 이에 따라 방출할 수 있는 전류의 양은 운용 온도 $1000^{\circ}C$ 정도에서 전류밀도로 대략 수 $A/cm^2$ 수준이다. 본 연구에서 개발한 캐소드는 S-type으로 알려진 것으로 BaO : CaO : $Al_2O_3$ = 4 : 1 : 1 비율로 함침되었다. 고진공장치에서 전류측정 결과 $1040^{\circ}C$에서 $10.6A/cm^2$의 전류밀도를 기록하였으며 이에 대하여 Richardson-Dushman equation으로 계산하였을 때, 약 1.9 eV의 일함수를 갖는 것을 알 수 있었다. 이는 현재 많은 응용분야에서 사용하고 있으며 함침형 캐소드에 Os이나 Ir 등의 물질을 코팅하여 일함수를 낮추고 전류밀도를 향상시킨 M-type 캐소드의 결과와 유사한 수준이다.