• ETRI Journal
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• 제42권1호
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• pp.7-16
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• 2020

Assuming omnidirectional antenna reception, the ITU-R recently developed a new propagation model on building entry loss (BEL) for 5G millimeter-wave frequency sharing and compatibility studies, which is a simplified outdoor-to-indoor path loss model. Considering the utilization of high-gain narrow-beamwidth beamforming, the omnidirectional-based ITU-R BEL model may not be appropriate to predict propagation characteristics for directional beamforming scenarios. This paper studies the effects of beamwidth on the ITU-R BEL model. This study is based on field measurements collected with four different beamwidth antennas: omnidirectional, 10° horn, 30° horn, and 60° horn. The measurement campaigns were conducted at two types of building sites: traditional and thermally efficient buildings. These sites, as well as the measurement scenarios, were carefully chosen to comply with the ITU-R BEL measurement guidelines and the ITU-R building types. We observed the importance of accurate beam alignment from the BEL variation range. We were able to quantify the beamwidth dependency by fitting to a model that is inversely proportional to the beamwidth.

• ETRI Journal
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• 제40권1호
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• pp.26-38
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• 2018

To overcome considerable path loss in millimeter-wave propagation, high-gain directional beamforming is considered to be a key enabling technology for outdoor 5G mobile networks. Associated with beamforming, this paper investigates propagation power loss characteristics in two aspects. The first is beamwidth effects. Owing to the multipath receiving nature of mobile environments, it is expected that a narrower beamwidth antenna will capture fewer multipath signals, while increasing directivity gain. If we normalize the directivity gain, this narrow-beamwidth reception incurs an additional power loss compared to omnidirectional-antenna power reception. With measurement data collected in an urban area at 28 GHz and 38 GHz, we illustrate the amount of these additional propagation losses as a function of the half-power beamwidth. Secondly, we investigate power losses due to steering beam misalignment, as well as the measurement data. The results show that a small angle misalignment can cause a large power loss. Considering that most standard documents provide omnidirectional antenna path loss characteristics, these results are expected to contribute to mmWave mobile system designs.

• 한국음향학회지
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• 제23권8호
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• pp.570-575
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• 2004

수중음향 시스템에서는 빔형성 (Beamforming) 기법을 이용하여 목표물로부터 신호를 수신하고 이에 대한 정보를 얻어 낼 수 있는데, 이러한 빔형성에 있어서는 주엽 (Mainlobe)의 빔폭 (Beamwidth)과 부엽 (Sidelobe)의 크기 (Level)를 설계자가 목표하는 값에 최적화 시킬 수 있는 방법을 찾는 것이 무엇보다도 중요하다. 최근 연구된 빔형성 기법의 대표적인 결과 중 하나로는 Philip의 가중함수 방법을 들 수 있다. 이러한 Philip의 방법은 목표 주엽폭과 부엽 준위를 정하고 이를 적응필터 설계방식과 유사하게 적응시켜 나가는 과정을 이용한다. 그러나 이 방법은 주엽폭과 부엽 준위 간의 상관관계로 인해서 원하는 부엽준위에 다다르지 못하거나 결과값을 얻는데 상당한 시간이 소요되는 경우가 자주 발생하게 되는데, 이러한 단점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 부엽 준위에 미치지 못하는 일부에 대하여 부분 최적화를 하여 비교적 쉽게 설계요건을 만족시키는 새로운 알고리듬을 제안하고자 한다 제안된 알고리듬은 설계자의 의도에 따라 주엽의 빔폭과 부엽의 크기를 쉽게 조절이 가능하며 기존의 방법에 비해 계산량이 감소됨을 실험을 통해 알수 있을것이다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.1267-1270
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• 1998

This paper analyzes the characteristics of wide-band one-shot beam formed by using all sensors of array at once, as variation of weighting width. Gaussian function is applied to each sensor as a role of weighting. As the results of the simulation for nested linear array having 17 sensors for each octave, as the width goes wider the directivity index(DI) becomes lower but more even and the variation of beamwidth becomes smaller. It is confirmed, therefore, that weighting width is carefully decided in consideration of DI level, DI stability and the beamwidth.

• 한국음향학회지
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• 제34권4호
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• pp.264-273
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• 2015

본 논문에서는 의료용 초음파 트랜스듀서의 방사 빔 형상의 개선에 관하여 연구하였다. 빔 형상의 개선을 위하여 분할전극과 다초점 렌즈를 포함하는 새로운 트랜스듀서 구조를 고안하였다. 먼저 선형 음원에 대해 유한요소 해석을 통해 빔 형상을 분석한 후, 부엽의 크기, 집속구간 및 빔폭 등의 성능들을 동시에 고려하여 고안된 구조의 최적설계를 수행하였다. 이때 집속구간과 최소 빔폭의 비율을 성능지수로 사용하여 고안된 구조의 최적치수를 도출하였다. 그 결과 부엽의 크기가 -20.2 dB로 작고, 최소 빔폭이 2.04 mm이고 깊이 30 mm부터 160 mm까지 좁고 일정한 빔폭을 가지도록 빔 형상이 개선되었다. 나아가, 고안된 구조를 가지도록 트랜스듀서 시편을 제작하고 빔 패턴을 측정하여 해석 결과와 비교함으로써, 고안된 트랜스듀서 구조의 타당성을 검증하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권4호
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• pp.922-937
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• 2024

Maritime activities are on the rise, there is a growing demand for high-quality communication services that can cover larger areas. However, the transmission of high data rates to maritime users is challenging due to path loss from land base stations, which limits the transmission power. To overcome this challenge, researchers have been exploring the use of buoys in a marine environment as relays for communication technology. This paper proposes a simulation-based approach to investigate the impact of various beamwidths on communication performance when using a buoy as a relay. The objective is to determine the optimal beamwidth that yields the highest data rate for the target location. The approach is based on an offshore wave model where the direction of the buoy changes according to the height of the wave. The study investigates the performance of the relay in the downlink situation using receive beamforming, and the capacity at the user in the three-hop situation is verified using an amplify-and-forward (AF) relay that uses transmit beamforming to the user. The simulation results suggest that the beamwidth of the relay should be adjusted according to the wave conditions to optimize the data rate and relay position that satisfies a data rate superior to the direct path to the target position. Using a buoy as a relay can be a promising solution for enhancing maritime communications, and the simulation-based approach proposed in this paper can provide insights into how to optimize beamwidth for effective communication system design and implementation. In conclusion, the study results suggest that the use of buoys as relays for maritime communication is a feasible solution for expanding coverage and enhancing communication quality. The proposed simulation-based approach provides a useful tool for identifying relay beamwidths for achieving higher data rates in different wave conditions. These findings have significant implications for the design and deployment of communication systems in maritime environments.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권8호
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• pp.693-700
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• 2016

본 논문에서는 구성 안테나의 수신 영역을 빔 폭 내로 한정하고, 각도 측정 모호성이 없는 선형간섭계 안테나 설계를 위한 수식을 제안하였다. 수식을 이용하여 구성 안테나 간격과 각도 모호성과의 관계를 설명하고, 선형간섭계 설계를 위한 운용주파수, 각도 정확도, 빔폭, 측정 확률을 계산하여 고각과 방위각 측정을 위한 총 5개의 구성 안테나로 이루어진 선형간섭계 안테나를 설계, 제작, 측정한 결과를 제시하였다. 각도 측정 정확도는 방위각, 고각 각각 $0.01^{\circ}$, $0.016^{\circ}$ 이며, 계측 값의 99 % 이상이 모호성 없이 정확히 측정되었다. 이로써 제안한 수식과 설계 과정이 유효함을 확인할 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제30권6호
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• pp.498-506
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• 2019

본 논문에서는 ESA 레이다의 성능을 향상시키기 위하여, 간섭이 예상되는 PRF를 회피하여 효과적으로 PRF(Pulse Repetition Frequency)를 설계하는 방법을 제시하고 있다. 본 논문에서 제안하는 기법은 기존의 기법에서 고려하던 송신신호 및 직하방신호(nadir)와의 간섭 이외에 빔폭과의 간섭을 새롭게 고려하고 있으며, 특히 ESA 레이다의 조향각 변화에 따른 빔 넓어짐 효과를 고려함으로써, 기존의 방법에서 회피할 수 없었던 부적절한 PRF를 회피하여 ESA 레이다의 파형설계가 가능하다. 시뮬레이션 결과를 통해 본 논문에서 제시하는 PRF 설계 기법이 기존의 방법에서 회피할 수 없었던 ESA 레이다의 간섭들을 회피하여 PRF가 설계가 가능함을 정량적 및 정성적으로 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제45권11호
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• pp.45-54
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• 2008

본 논문에서는 particle swarm optimization (PSO)을 사용하여 가장 낮은 SLL같을 갖거나 가장 좁은 빔폭을 가지는 비균일 급전, 비균등 간격의 선형 어레이를 설계하였다. 어레이 소자의 급전 크기와 급전 소자간의 간격을 조절하기 위해 변수로 지정하였다. 두 가지 변수를 동시에 무작위로 조절하여 빔패턴을 최적화하였다. 빔패턴의 널 포인트를 기준으로 나누어 각각의 사이드로브에 가중치를 부여함으로써 적합도 함수의 성능을 향상시켰고, 이를 이용하여 최적의 빔패턴을 얻을 수 있었다. 이 때, 가중치 값과 빔패턴을 나누는 각은 여러 번의 시도를 통해 얻을 수 있었다. SLL 뿐만 아니라 빔폭까지 고려하기 위해 fitness function에 추가적인 항목 ${\beta}{\times}BW$을 첨가하였다. 이로써, 가장 낮은 SLL값을 갖거나 가장 좁은 빔폭을 갖는 빔패턴을 갖는 어레이를 설계하였다. 10개의 어레이 소자를 이용하여 최적화 하였을 때, 전자는 -43dB의 SLL값과 $32.2^{\circ}$의 빔폭을 가졌고, 후자는 -26dB의 SLL값과 $24.2^{\circ}$의 빔폭을 가졌다.

• 한국전자파학회:학술대회논문집
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• 한국전자파학회 2002년도 종합학술발표회 논문집 Vol.12 No.1
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• pp.263-267
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• 2002

For driver's convenience, the ACC (Adaptive Cruise Control) requires a system which controls the vehicle to keep the distance among the automobiles constant. This paper describes the microstrip array antennas designed to operate at 24 GHz, and used as a direction indicator of moving vehicles. $8{\times}2$ transmit away antenna with wide beamwidth, $8{\times}4$ receive center array antenna, and two $8{\times}8$ receive array antennas with narrow beamwidth were designed. The measured result shows that the designed array antennas arc suitable fur detecting 3 directions of the vehicle when the scan angle is within the restricted area.