본 논문에서는 정찰포탄의 활공날개에 적용할 수 있는 새로운 평판형 무지향성 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 무지향성 방사패턴을 얻기 위하여 얇은 기판에 7개의 정육각형 공진기를 준원형을 배열한 구조를 가지고 있다. 안테나 기판의 하단부에 그물망 형태로 이루어진 접지선 구조를 적용하여, 안테나의 공진주파수와 임피던스 대역폭에 관한 연구를 수행하였다. 그물망 형태의 접지선 구조의 유효성을 검증하기 위하여, 접지선의 선폭을 이론적으로 분석하여 상대 대역폭, Q-factor 및 안테나 이득을 만족시키기 위한 최적화 기법을 수행하였다. 제안한 안테나는 모의실험결과와 유사한 측정결과를 보임으로써, 무지향성 방사패턴이 잘 형성됨을 시연하였다. 마지막으로 제작한 안테나 시제품은 5.77 GHz를 중심으로 약 5.65%의 상대대역폭에 해당하는 326 MHz의 동작대역폭을 확인하였으며, 공진주파수 5.84 GHz에서 5.49 dBi의 안테나 이득을 확인하였다.
SOTM(satellite communication on the move)는 이동 중 위성통신을 하기 위한 장치이다. 차량이나 무인항공기 외부에 장착하는 물체의 크기 및 중량 제한으로 SOTM 용 안테나의 소형화가 필요하며, 이를 위하여 마이크로스트립, 도파관, 어레이 안테나 등 다양한 형태의 안테나에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 안테나들은 구조적으로 편파 조정이 어렵다는 문제점이 있어 본 논문에서는 파라볼라 안테나 형태를 사용하여 연구를 진행하였으며, 안테나의 소형화를 위하여 일반적인 원형 형태의 파라볼라 안테나의 반사면을 상하로 잘라 크기 및 높이를 감소시켰다. 그로 인하여 입사된 전자파를 받아들일 수 있는 반사면의 면적이 줄어들어 이득의 저하 및 Spill-over로 인한 G/T지수의 감소로 수신안테나의 성능이 저하하게 되며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 부 반사면의 형태를 변형하여 안테나의 면적대비 효율 및 이득을 향상시킬 수 있는 형태로 설계하였다.
현재 사용 중인 이동 통신 시스템에서는 주파수 효율을 높이기 위한 주요한 방법으로 다중 입출력 송수신 (multiple-input multiple-output; MIMO) 전송 기술을 사용하고 있다. MIMO 전송 시 채널의 추정을 통한 정확한 빔포밍의 수행은 수신 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비 (signal-to-interference-plus-noise ratio; SINR) 증가와 시스템의 성능 향상에 기여하며, 따라서 빔포밍 벡터와 이를 정의하는 코드북 설계에 관한 논의는 매우 중요하다. 본 논문에서는 균일 원형 배열 (uniform circular array; UCA) 구조 환경에 적합한 코드북을 제안하기 위해 인접 안테나 간 채널의 위상 차이를 통계적으로 분석한 후, 확률 밀도 함수의 분포에서 나타난 위상의 이동 정도를 보상하기 위해 새로운 매개 변수를 추가하는 방법을 사용한다. 제안 코드북은 공간채널모델 환경에서 성능 평가를 진행하여 기존의 LTE (long term evolution) Release 8과 Release 10에서 제시한 표준 코드북 대비 큰 폭의 성능 이득을 보임을 확인한다.
본 논문에서는 위성 통신에 이용될 수 있는 X-band원형 편파 마이크로스트립 $12\times12$배열 안테나를 설계하였다. 복사체는 대형배열에 적합한 개구면 결합형 마이크로스트립 환형 안테나를 사용하였으며, broadside 방향의 빔을 형성시키기 위해 소자간 간격은 $0.7\lambda_0$로 하였다. 또한 높은 이득과 좋은 원형 편파 특성을 위해 직-병렬 구조으1 sequential array 형태의 급전구조를 사용하였다. 제작된 안테나는 본 교의 compact range에서 측정하였 다 그 칠파 10,3 GHz에서 27.88 dB의 directivity에 대해 25.55 dB의 높은 gam을 가지며 이로써 60 %의 높은 효율을 가짐을 확인했다 또한 1.74 dB의 axial ratio와 - 13 dB의 side-lobe-level 특성을 가졌다. 그리고 VSWR 2 기준으로 볼 때 약 43 %의 넓은 반사 계수 대역폭플 가지며,16 %의 axial ratio 대역폭을 가짐을 알 수 있었다.
본 논문에서는 근거리에서 심박동, 호흡, 맥박 등 인체 신호를 효율적으로 검출할 수 있는 소출력 안테나 특성에 대하여 분석하였다. 이러한 환경에서 안테나는 펄스 신호를 사용하므로 광대역에서 임피던스가 주파수에 안정적인 특성이 요구된다. 이러한 요구 특성은 이득과 trade-off 관계가 있으나 본 논문에서는 근거리에서 사용하므로 방향성 및 이득을 높이기 위한 어레이 형태는 고려하지 않았다. 일반적으로 이러한 요구 사항을 만족하는 안테나는 주파수 독립(Frequency Independent) 안테나로 분류된다. 스파이럴(spiral), 시뉴어스(sinuous), 대수 주기(log-periodic) 안테나 등이 해당되며 소형으로 구현될 수 있다. 본 논문에서는 중심 주파수가 5 GHz인 UWB 펄스 트랜시버에 원형 패치 안테나와 시뉴어스 안테나를 접속하고 시험한 결과를 분석해서 기술하였다.
도래각 추정 알고리즘의 분해능은 배열 안테나 개구면의 크기에 비례한다. 따라서 인접한 코히런트 신호를 개구면이 작은 배열 안테나를 이용하여 분해하는 것은 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 논문에서는 가상 확장 배열 안테나에 대한 공간 스펙트럼들의 특성을 이용하여 분해능을 향상시키는 방안을 제시하였다. SNR이 -10 dB에서 0 dB를 갖는 코히런트 신호가 원형 배열 안테나에 입사할 경우를 시뮬레이션한 결과, 표준 DML 알고리즘은 입사 신호를 전혀 분해할 수 없었으나, 제안한 DML 알고리즘은 100 % 분해 가능함을 확인하였다.
5G 이동통신시스템에서 요구되는 높은 주파수 효율을 달성하기 위해서는 대규모 다중 입출력 송수신(Massive Multiple-Input Multiple-Output: Massive MIMO) 기술의 활용이 필수적이며, 원소 수의 증가에 따라 다양한 형태의 어레이 형상이 사용될 수 있다. 본 논문에서는 균일 원형 어레이(Uniform Circular Array: UCA)를 사용하는 다중 사용자 MIMO 전송 시 활용 가능한 빔 형성 알고리듬을 제시하며, 빔 간 상관도를 활용하여 준 직교적인 빔 인덱스 쌍을 바탕으로 사용자간 간섭을 최소화하여 얻어지는 성능 이득을 평가한다.
본 논문에서는 이중공진 및 광대역, 고이득의 특성을 갖는 적층된 원형-디스크 마이크로스트립 1×4 배열 안테나를 차세대 이동통신인 IMT-2000시스템(상향링크: 1.885 GHz∼2.025 GHz, 하향링크: 2.11 GHz∼2.2 GHz)기지국에서 응용할 수 있도록 설계 제작 및 실험하였다. 실험결과 상향:l.885 GHz, 하향:2.178 GHz로 원하는 주파수대에서 정확히 이중 공진하고, 궤환 손실은 -30.19dB, -24.99dB로 나타났으며 VSWR은 각각 1.06, 1.43, 그리고 VSWR<2 에서의 대역폭 402 MHz, -3dB 빔 폭은 1.88 GHz에서( αE :16.8。, αH : 69。), 2.178 GHz에서(αE:15.2。, αH:51.5。)를 갖고, 이득은 사용 하고자 하는 주파수 전반에 거쳐 약 13.7 dBi∼15.21 dBi의 이득을 얻었다.
본 논문에서는 Dual Band Microstrip Patch 안테나를 제작하였다. 성능 측정을 위해서 슬릿의 위치에 따른 특성을 Ansoft사의 HFSS를 이용하여 시뮬레이션하였고, 이를 바탕으로 GSM과 DCS 주파수 대역을 동시에 만족 시키는 원형 패치 안테나를 인셋(inset) 급전 방식을 이용하여 원하는 중심 주파수에서 공진이 일어나도록 설계 하였다. 그 결과 슬릿과 패치의 간격이 0.5mm, 슬릿의 폭은 1mm, 각도는 $98^{\circ}$일 때 가장 좋은 특성과 각각의 중심주파수에서 $S_{11}$이 -6.85dB, -9.691dB인 결과를 얻을 수 있었다.
본 논문은 원형배열 안테나를 사용하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서 코드북을 이용한 다중 섹터 빔 형성시 섹터간 SIR 향상 빔 선택 알고리즘을 제안한다. 제안된 빔 선택 알고리즘은 피드백 되는 코드북 인덱스 조합에 따라 상호간 SIR을 향상시키는 빔 선택방법과 QoS를 보장하는 방법에 관한 내용이다. 전산 모의 실험을 통해 노드들이 섹터경계에 있을 경우 제안한 방법이 기존의 코드북 선택 방법보다 SIR이 4.42dB 우수함을 보였다. QoS를 위해 PF를 적용할 경우 기존보다 SIR이 1.70dB만큼 향상됨을 보였고 사용자간 QoS도 만족시킴을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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