• 제목/요약/키워드: 3D EM simulation

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GaN-HEMT를 이용한 X-대역 이단 전력증폭기 설계 (Design of Two-Stage X-Band Power Amplifier Using GaN-HEMT)

  • 이우석;이휘섭;박승국;임원섭;한재경;박광근;양영구
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제27권1호
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    • pp.20-26
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    • 2016
  • 본 논문에서는 GaN-HEMT를 이용하여 X-대역에서 동작하는 이단으로 구성된 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 높은 전력 이득을 얻기 위해 간단한 구조의 중간 단 정합 네트워크를 통해 이단으로 구성하였다. 3D EM 시뮬레이션을 통하여 본드와이어 인덕턴스와 기생 캐패시턴스를 예측하였다. 본드와이어 인덕턴스를 줄임으로써 정합 네트워크의 Q(quality-factor)를 최소화하여 대역 특성을 향상시켰다. 제작된 전력증폭기는 40 V의 동작 전압을 인가하였으며, 8.1~8.5 GHz에서 16 dB 이상의 전력 이득, 42.5 dBm 이상의 출력 전력, 35 % 이상의 효율 특성을 나타냈다.

콘크리트 구조물의 결함발견을 위한 3차원 초단파 영상처리기법의 개발 (3D Microwave Imaging Technology for Damage Detection of Concrete Structures)

  • 김유진;김용곤
    • 한국안전학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.98-104
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    • 2003
  • Various nondestructive evaluation (NDE) techniques have been studied to locate steel rebars of dowel, and to detect invisible damage such as voids and cracks inside concrete and debonding between rebars and concrete caused by corrosions and earthquakes. In this study, the aurhors developed 3-dimensional (3D) electromagnetic (EM) imaging technology to detect such damage and to identify exact location of steel rebars of dowel. The authors have developed sub-surface two-dimensional (2D) imaging technique using tomographic antenna array in previous works. In this study, extending the earlier analytical and experimental works on 2D image reconstruction, a 3D microwave imaging system using tomographic antenna array was developed, and multi-frequency technique was applied to improve quality of the reconstructed image and to reduce background noises. This paper presents the analytical expressions of numerical focusing procedures for 3D image reconstruction and numerical simulation to study the resolution of the system and the effectiveness of multi-frequency technique. Also, the design of 4?4 antenna array with switching devices is introduced as a preliminary study for the final design of whole array.

고조파 억제용 고온초전도 평면형 11-극 저역통과 필터의 제작 (Planar type high-$T_{c}$ Superconductor 11-pole Lowpass Filter for Suppression of Harmonics)

  • 강광용;김철수;곽민환
    • 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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    • 한국초전도저온공학회 2002년도 학술대회 논문집
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    • pp.159-162
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    • 2002
  • The eleventh-order coupled line lowpass filter(LPF) was designed to suppress harmonics and spurious signals. The microstrip type LPF was fabricated using a high-$T_{c}$ superconductor(HTS) $YBa_{2}$$Cu_{3}$$O_{7-x}$(YBCO) thin film with the $CeO_{2}$ buffer layer which was deposited on the sapphire ($Al_{2}O_{3}$) substrate of 30 x 30 $mm^{2}$. The coupled-line type LPF was designed for 1.2 GHz of cutoff frequency with 0.01 dB of ripple level at passband. The fabricated HTS LPF shows excellent attenuation characteristics in stopband of 1.2~9.5GHz (7-attenuation poles in the stopband), and shows low insertion loss (0.2 dB) and return loss (17.1 dB) in the pass- band. These measured results match well with those obtained by the EM simulation. This clearly demonstrates that the HTS LPF can suppress harmonics and spurious signals effectively.

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영상레이더(SAR)용 3차원 산란점 점구름 표적모델의 교량 지역에 대한 적용 (SAR(Synthetic Aperture Radar) 3-Dimensional Scatterers Point Cloud Target Model and Experiments on Bridge Area)

  • 박종후 ;박상철
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제32권3호
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    • pp.1-8
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    • 2023
  • 영상레이더(SAR)에서 인공표적에 대한 모델링은 주로 3차원 CAD(Computer Aided Design) 모델의 면(face) 및 모서리(edge)에서 반사되는 레이더 신호를 광선추적(ray-tracing) 방식으로 시뮬레이션하고 있고, 지구 표면의 클러터(clutter)에 대한 모델링은 영상레이더 이미지 자체에 대한 통계학적(statistical) 분석을 통해 분포(distribution) 특성이 유사한 종류들을 구분하는 방식을 사용하고 있다. 본 논문에서는 지상의 인공표적 및 지표면의 배경 클러터를 3차원 점구름(point cloud) 산란점(scatterer point) 모델로 만들고 두 개의 모델이 통합된 상황에서 계산적(computational)인 신호처리 과정을 통해 영상 레이더 이미지를 생성하였으며, 이것을 실제 차량탑재형 영상레이더 시스템의 스트립맵(stripmap) 이미지 생성 결과 및 전자기적(EM) 모델링 또는 통계학적 분포 모델을 사용하여 분석한 결과와 유사한 지 비교해 보았다. 모델링 대상은 지상의 인공표적인 교량(다리)을 선정 했는데, 그 이유는 교량의 경유 주변에 수면과 지면이 같이 존재하는 특성이 있고 또한 군사용 및 민간용 활용에서 모두 관심이 많은 표적이기 때문이다.

회로 파라미터 추출을 통한 1-D RLH-TL의 방사 효과 분석 (Modeling of Radiation Effects for 1-D RLH-TL Using Extraction of Circuit Parameters)

  • 최창호;이범선
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.214-222
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    • 2008
  • 일반적으로 손실이 없는 우형 전송선 모델에 직렬 커패시터와 병렬 인덕터를 삽입하여 만든 우좌형 전송 선로에 손실을 고려한 등가 회로를 제안한다. 제안된 식을 이용하면 원하는 주파수에서의 위상 조절이 가능하며, 단위 셀을 점차 늘려갈수록 발생하는 방사율에 대한 조정 역시 용이하게 된다. 단위 셀의 구조의 증가는 안테나의 배열과 같으며, 이러한 배열 구조에서는 균등한 방사가 요구된다. 따라서 방사율의 조정을 위한 식은 일반적인 마이크로스트립 기판에 제작된 평면 안테나에 비해 소형화된 안테나를 구성하는데 적용될 수 있다. 그리고 회로 시뮬레이션과 EM 시뮬레이션 사이에서 발생하는 방사율에 대한 편차는 수정된 식을 적용하면 부합된 결과를 얻을 수 있으므로 간단한 방사 구조의 설계시 간편하게 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

A Millimeter-Wave LC Cross-Coupled VCO for 60 GHz WP AN Application in a 0.13-μm Si RF CMOS Technology

  • Kim, Nam-Hyung;Lee, Seung-Yong;Rieh, Jae-Sung
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • 제8권4호
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    • pp.295-301
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    • 2008
  • Recently, the demand on mm-wave (millimeter-wave) applications has increased dramatically. While circuits operating in the mm-wave frequency band have been traditionally implemented in III-V or SiGe technologies, recent advances in Si MOSFET operation speed enabled mm-wave circuits realized in a Si CMOS technology. In this work, a 58 GHz CMOS LC cross-coupled VCO (Voltage Controlled Oscillator) was fabricated in a $0.13-{\mu}m$ Si RF CMOS technology. In the course of the circuit design, active device models were modified for improved accuracy in the mm-wave range and EM (electromagnetic) simulation was heavily employed for passive device performance predicttion and interconnection parasitic extraction. The measured operating frequency ranged from 56.5 to 58.5 GHz with a tuning voltage swept from 0 to 2.3 V. The minimum phase noise of -96 dBc/Hz at 5 MHz offset was achieved. The output power varied around -20 dBm over the measured tuning range. The circuit drew current (including buffer current) of 10 mA from 1.5 V supply voltage. The FOM (Figure-Of-Merit) was estimated to be -165.5 dBc/Hz.

군 지연 특성을 개선한 5G 이동통신 중계기용 캐비티 필터의 설계 (The Design of Cavity Filter to enhance the Group Delay characteristics for 5G Mobile Communication Repeater)

  • 유수형;진덕호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제26권7호
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    • pp.1032-1039
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    • 2022
  • 이동통신 중계기에 사용하는 SAW(Surface Acoustic Wave) 방식의 대역통과필터를 대체할 수 있는 5G 이동통신 중계기용 군 지연 특성이 개선된 크로스 커플링 등화기 구조를 결합한 캐비티 대역통과필터를 설계하고 이를 구현하였다. 3D EM 시뮬레이션 툴 (HFSS)을 이용하여 공진 주파수, 공진기 간 결합 계수와 공진기 사이 외부 품질 계수를 계산하였고, 이를 바탕으로 메탈 캐비티 구조로 주파수대역 3500MHz~3600MHz, 대역폭 97.85MHz로 대역 양쪽 가장자리 주파수(edge)단에서 20dB 이상의 감쇄 특성을 가지도록 12차 대역 통과 필터를 제작 하였다. 설계 제작한 대역통과필터는 5G 이동통신 표준에 요구하는 군 지연 시간 조건과 인-밴드, 아웃-밴드 주파수 응답을 만족하였다.

Design of Multipactor-free S-band Duplexer Using New Test Method for Space Applications

  • Choi, Seung-Woon;Kim, Day-Young;Kwon, Ki-Ho;Won, Young-Jin;Lee, Yun-Ki
    • Journal of electromagnetic engineering and science
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    • 제6권4호
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    • pp.217-221
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    • 2006
  • Multipactor-free S-band duplexer based on inter-digital cavity type filter is proposed and demonstrated by in-house mulitpactor test facility for satellite RF components. Multipactor sensitivity of designed duplexer is analyzed by checking it out the maximum field accumulated region inside duplexer and calculating the electric field intensities at each resonator using 3D EM simulation in order to restrict the minimum gap distance as 2.5 mm which handles 43.13 dBm RF input power. Multipactor threshold was finally detected at 44 dBm in experiment for pulse mode test. The developed multipactor test method is cost effective, simple structure and gives a good agreement compared with the previous high cost MP test methodologies.

Design of the SMD Isolator for IMT-2000 handset

  • 김진섭;윤종남
    • 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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    • 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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    • pp.218-220
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    • 2003
  • In this paper, tile SMD isolator for IMT-2000 handset is designed, fabricated and analyzed. We have designed the SMD isolator using EM Simulation tool. Electrical results have improved in comparison with a conventional model. It provides an insertion loss of 0.3 dB at 1.95GHz and an isolation of 21.5 dB or more over a frequency range of 1.92 through 1.99 GHz. The size of the isolator is $4\times4\times1.8mm^3$.

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위상 잡음을 개선한 CMOS VCO의 설계 및 제작 (The Design and Fabrication of Reduced Phase Noise CMOS VCO)

  • 김종성;이한영
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제18권5호
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    • pp.539-546
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    • 2007
  • 본 논문에서는 온-칩 스파이럴 인덕터 해석에 대한 3차원 전자장 시뮬레이션 방법을 제시하였으며, 이 방법은 정확히 예측 가능한 CMOS VCO를 설계하는데 적용될 수 있음을 보였다. VCO는 CMOS 0.25 um 표준 공정을 이용하여 LC-공진형으로 구현하였으며, 공진기의 스파이럴 인덕터는 실리콘 기판과의 사이에 그라운드 패턴을 삽입한 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 각각 VCO를 구현하여 인덕터의 Q값 개선에 의해 VCO의 위상 잡음이 어느 정도 개선되는지를 검증하였다. 제작된 VCO는 2.5 V 제어 전압에서 3.094 GHz, -12.15 dBm 출력을 가지며, LC 공진에 사용된 단일 인덕터의 Q는 그라운드 패턴을 삽입한 경우 3 GHz에서 8% 정도 개선됨을 시뮬레이션을 통해 검증하였으며, 이로 인한 위상 잡음은 3 MHz 오프셋 주파수에서 9 dB 개선되어짐을 실험을 통해 확인하였다.