본 논문에서는 밀리피터파 대역의 응용에 적용될 수 있는 새로운 형태의 로트맨 렌즈를 제시하였다. 본 논문에서 새로이 제시하는 유전판 로트맨 렌즈는 도체손실과 포트간 상호간섭(mutual coupling)을 감소시킬 수 있는 특성을 지니고 있으며 밀리미터 대역에서 구현이 보다 용이한 구조이다. 기존의 렌즈가 도체 평판 구조인데 반해 제안된 렌즈는 유전판과 슬롯으로 구성되어 있으며 TE$_{0}$모드로 구동한다. 중심주파수 15 GHz에서 9개의 빔 포트와 9개의 배열포트로 구성된 렌즈를 9개의 TSA(Tapered Slot Antenna) 배열과 더불어 설계 및 제작하였다. 측정결과에 따르면 빔폭은 13 GHz에서 약 15$^{\circ}$이며 효율은 약 34 %를 나타냈으며 포트간 상호간섭은 주파수가 상승함에 따라 점진적으로 감소함을 관찰할 수 있었다. 밀리미터 파 대 역에서 제작 및 측정 장비의 부족으로 인해 설계주파수를 15 GHz로 크게 낮추었음에도 불구하고 효율은 평행 도체판 구조의 렌즈와 대등한 값을 얻었다. 향후 밀리미터파 대역에서 고유전율 막(high dielectric thin film) 형태로 제작된다면 도체 손실파 상호간섭을 크게 감소시킬 것이 기대된다.
본 논문에서는 LTE/WWAN 이동 통신 단말기 응용을 위해 커플드 급전된 모노폴 안테나를 제안하였다. 이 안테나는 모노폴, 커플링 스트립, 급전 패드, 스터브, 단락 스트립으로 구성되어 있다. 모노폴의 기본 공진과 급전 패드와 커플링 스트립 사이에서 발생하는 커플링에 의한 공진이 결합하여 LTE700(698~787 MHz), GSM-850(824~894 MHz), GSM900(890~960 MHz) 대역을 포함한다. 스터브의 공진은 모노폴의 고조파 성분과 결합하여 GSM1800(1,710~1,880 MHz), GSM1900(1,850~1,990 MHz), UMTS(1,920~2,170 MHz) 대역을 포함한다. 그러므로 제안된 안테나는 LTE700, GSM850, GSM900, GSM1800, GSM1900, UMTS 대역을 포함하는 육중 대역 이동 통신 단말기를 위한 안테나로써 적용이 가능하다. 동작 대역 내에서 방사 패턴은 안정적이고 전방향성이며, 안테나 이득은 적당하다.
It is well known that electromagnetic (EM) waves are mode converted to electrostatic (ES) waves in inhomogeneous plasmas. We examine this issue in a three-dimensional multi-fluid numerical model. First, we derive a set of coupled linear wave equations when a one-dimensional inhomogeneous density profile is assumed in a cold and collisionless plasma. The massive ions are considered as fixed because we are interested in high frequency waves in plasmas. It is shown that the EM mode satisfies the 0th order modified Bessel equation near the resonant region where the frequency matches the local electron plasma frequency. It is expected that the EM waves are coupled and damped to the ES waves owing to the logarithmic singular behavior at such resonances. Second, we numerically test the same case in a 3-D multi-fluid model. An impulsive input is assumed to excite EM waves in the inhomogeneous 3-D box model. The wave spectra of electric and magnetic fields are presented and compared with the analytical results. Our results suggest that the EM energy is irreversibly converted into the ES energy wherever the resonant condition is satisfied. Finally we discuss how the mode conversion appears in both electric and magnetic fields by analyzing time histories of each component. We also compare our results with MHD wave coupling. It is numerically confirmed in this study that the coupling of EM and ES waves is similar to that of compressional and transverse MHD waves.
본 논문에서는 메타 구조 Broadside Coupled 나선형 공진기(BC-DSRs)를 이용하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성을 줄이기 위한 새로운 구조를 제안하였다. 이러한 특성 실현을 위하여 연속된 나선형 구조를 신호면과 그라운드 면에 각각 적용하였다. 일반적인 전압 제어 발진기와 비교하였을 때, 본 논문에서 제안한 VCO는 더 큰 결합 계수를 가지며, 이로 인하여 얻을 수 있는 더 높은 Q값을 통하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 줄일 수 있다. 1.8 V의 공급 전력을 갖는 전압 제어 발진기는 주파수 조절 범위, $5.749{\sim}5.853\;GHz$에서 $-121{\sim}-117.16\;dBc$/Hz @ 100 kHz의 위상 잡음 특성을 갖는다. 또한 전압 제어 발진기의 Figure Of Merit(FOM)은 동일한 주파수 조절 범위에서 $-198.45{\sim}-194.77\;dBc$/Hz @ 100 kHz의 특성을 보였다.
열쇠 관리용 철재 캐비닛 안에 장착되는 UHF 대역의 열쇠고리형 소형 태그 안테나를 설계 제작하였다. 열쇠 고리형 태그 안테나는 인접한 태그 안테나, 열쇠고리의 금속 부분, 그리고 캐비닛 등과의 상호 간섭 작용을 고려하여 소형으로($66\;mm{\times}6\;mm$) 제작하였다. 제작된 태그 안테나는 T-matching 방법을 사용하여 정합하였고, 미엔더(Meander) 형태를 이용하여 크기를 줄여서 유전체(FR-4) 기판을 사용하여 제작하였다. 먼저 인접한 태그 안테나들과의 상호 간섭을 감안하여 태그 안테나를 설계하였고, 캐비닛의 철재 근처에 장착되는 태그 안테나용으로 또 다른 설계를 제안하였다. 인접한 태그 안테나들의 개수를 변화시켜가며 태그 안테나의 특성과 인식 거리에 미치는 영향을 분석하고 측정하였다. 그 결과 캐비닛에 장착되는 총 360개의 태그 안테나를 모두 인식할 수 있었다.
본 논문에서 적층 미엔더 라인 구조를 이용한 GPS/PCS/위성 DMB 무선 단말기용 소형 칩 안테나를 설계하였다. 제작된 안테나의 크기는 $12.52mm\times19.95mm\times1.05mm$이다. 제안된 안테나는 GPS, PCS, 위 성 DMB 미엔더라인으로 구성되어 있으며 주파수 비(FR: Frequency Ratio)와 반사 계수를 개선하기 위하여 각각의 미엔더 라인의 배열 및 비아를 통하여 커플링(Coupling)을 조절하여 제작된 안테나는 삼중 대역을 구현하였다. 공진 주파수는 1.696 GHz, 1.888 GHz, 2.680 GHz이며 임피던스 대역폭은 150 MHz, 120 MHz, 60 MHz를 나타내었다. 공진 주파수에서 최대 이득은 0.08 dBi, 1.70 dBi, -1.27 dBi를 나타내었다.
본 논문은 tpo로이 제안된 안테나 소형화 기법을 이용하여 비교적 높은 이득과 광대역 특성을 지닌 마이크로 스트립 패치 안테나 (microstri patch antenna)를 개구 결합성 급전구조 (aperture coupled feed)를 이용하여 셀룰러 대역의 (824~894MHz) 중계기용으로 설계 및 제작되었다. 새로이 제안된 방법에서는 안테나의 크기를 줄이기 위하여 구형 마이크로스트립 패치 아테나의 TM01 모드의 전계분포를 이용하여 전계분포가 가장 큰 패치의 가장자리 아랫부분에 공진 패치의 길이 방향으로 유전체를 상빙하여 안테나의 크기를 효율적으로 줄이고 유전율이 높아짐으로써 발생되는 안테나의 이득 감소를 최소화 시킴과 동시에 소형 경량의 안테나를 쉽게 제작할수 있도록 설계 제작하였다. 또한 under-coupling 기법과 정합회로를 사용하여 셀룰러대역의 전대역에서 제작할 수 있도록 제작하였다. 또한 under-coupling 기법과 정합회로를 사용하여 셀룰러대역의 전 대역에서 VSWR이 1,5:1 이하가 되도록 설계하였다. 안테나 설계 툴 (Tool)은 Agilent Technologies사의 HFSS를 사용하였다.
본 논문에서는 높은 지향성을 갖는 1∼3단까지의 마이크로스트립 방향성 결합기 구조를 제시하였다. 마이크로스트립 구조의 우, 기모드의 위상차에 의한 지향성 특성이 저하되는 구조적인 문제점을 개선하고자 결합선로의 입출력단에 위상 보상용 커패시턴스를 구현해 주어 격리특성을 개선하였다. 용량성 보상은 결합선로의 보조선로에 형성해준 개방 스터브를 이용하여 구현되었다. 따라서 개방 스터브에 의한 삽입손실의 증가, 입사전력제어에 영향을 받지 않는다. 위상 보상용 커패시터는 평면형으로 구현되어 제작이 편리하고 재현성이 우수하며 다른 소자와 연계가 쉬워 집적화를 가능하게 한다. 제작된 1∼3단 방향성 결합기는 마이크로스트립 구조임에도 불구하고 각각 30 ㏈, 27 ㏈, 25 ㏈의 높은 지향성을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 삼중 $TE_{01{\delta}}$ 모드를 가지는 세라믹 유전체 공진기와 새로운 결합 네트워크를 이용한 대역 통과 여파기를 제안한다. 원통형 유전체 공진기의 삼중 공진 모드를 이해하고, 모드 간 결합분석을 통해 900 MHz 대역의 대역 통과여파기의 설계를 보인다. 유전체 공진기의 높은 품질계수와 제어 가능한 3개의 전송 영점을 통해 우수한 삽입 손실과 감쇄 특성을 얻을 수 있으며 기존 단일 모드 유전체 공진기를 이용한 여파기와 비교하여 60 %의 소형화를 달성하였다. 제안된 대역 통과 여파기 및 설계방법은 회로 해석 및 3차원 모의실험과 측정을 통하여 설계목표와 비교 분석되어 그 타당성을 증명하였다.
전기전도도가 높은 구리선 도파로에 THz 전자기파의 결합은 THz 유선방식의 전파에 있어 테라파의 크기 및 주파수 특성을 결정짓는 중요한 요인 중의 하나이다. 본 연구에서는 직경 $480{\mu}m$, 길이 23 cm의 구리선 도파로에 테라파를 전파시켜 1 THz 주파수 범위를 가진 THz 펄스를 측정하였다. 도파로와 transmitter chip 또는 receiver chip 사이의 공극 간격을 최대 $275{\mu}m$까지 확대하여 송신부와 수신부의 결합 특성을 접촉상태와 비교 분석하였다. 실험결과 송신부의 결합민감도가 수신부보다 약 3배 이상 높게 나타났으며 수신부에서 도파로와 receiver사이의 공극을 통하여 테라파가 공기 중으로 전파됨을 알 수 있었다. 또한 구리선 도파로에 pin hole를 위치시켜 pin hole의 직경에 따른 테라파의 변화를 연구하였으며 대부분의 THz field는 구리선 표면에 분포됨을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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