슬롯 개구를 통해 평향평판 도파관 내부를 결합되어지는 전자파 펄스(EMP)의 과도 응답을 해석하기 위한 방법을 제안하였다. 개구의 미지 등가 면 자기전류밀도에 대한 혼합 포텐셜 적분 방정식(MPIE)을 세웠고 평행평판 도파관 영역에서의 백터 및 스칼라 포텐셜 그린함수를 개선된 북소영상법을 사용하였을 때 closed form 그림함수를 사용한 결과를 계산시간을 현저히 줄일 수 있었고 본 논문이 제안한 방법의 타당성을 확인하기 위해 기존 방법의 해석결과와 비교해 보았을때 본 논문의 해석결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.
In this paper, a numerical method for analyzing coupling between high-altitude electromagnetic pulse (HEMP) as external field and a shielded twisted pair (STP) cable is proposed, which is based on an expanded chain matrix. Load responses of electromagnetic (EM) field excitation in uniform transmission line (TL) are solved by Baum-Liu-Tesche (BLT) equations in frequency domain, however, it is difficult to apply BLT equations to solve load responses of STP cable because the iteratively changing configuration of each twisted pairs are involved in cable. To avoid this problem and decrease memory and CPU time, we proposed the expanded chain matrix modeling method that is calculated using ABCD parameters, and applied multi-conductor transmission line (MTL) theory to consider the EMP coupling effectiveness of each twisted pairs. The results implemented by the proposed method are presented and compared with those obtained by the finite-difference time domain (FDTD) method as a kind of 3D full wave analysis.
고고도 핵폭발로 인해 고고도 전자기 펄스(HEMP)가 발생한다. 본 논문에서는 Bell 연구소와 IEC 61000-2-9 기준에 제시된 HEMP 파형이 해군 함정의 복사성 결합 통로와 전도성 결합 통로를 통해 입사할 때 침투하는 침투 전계 특성을 비교 검토하였다. 또한, 두 가지 종류의 결합에 대한 효과를 분석하고, 방호 대책을 제시하였다. 시뮬레이션 결과, IEC 61000-2-9 기준이 Bell 연구소의 기준보다 저주파수 대역을 제외하고 침투전계가 크므로 좀 더 엄격한 기준으로 볼 수 있고, 따라서 IEC 61000-2-9의 기준을 해군내 HEMP 기준으로 제시하였다. 최종적으로 HEMP 방호 대책으로 차폐 코팅, 허니컴 통풍구, TVS 소자 등을 이용하여 미국방부 기준에 부합하는 것을 확인하였다.
Magnesium and magnesium alloys, the lightest structural materials, have been received plenty of global attention recently. These alloys could be applied in various fields, especially the electronics industry, because of their excellent electromagnetic interference shielding. However, the welding technique of magnesium alloys has not been established. This study is related to the welding of AZ31B magnesium alloy by a short-pulsed a Nd:YAG laser. Two types of pulse waves, square pulse and variable pulse, were used to control weld defects. Results show that the crack and porosity, generated in the weld, had not been controlled by general square pulse. But through the application of variable pulse, the defects could be prevented and the good weld zone was obtained.
본 논문에서는 UWB 대역에서 최적 임펄스 신호 전송을 위한 테이퍼 슬롯 안테나(Tapered Slot Antenna: TSA) 설계에 대해 연구하였다. UWB 대역에서 동작하는 TSA는 end-fire 특성을 갖는 광대역 안테나로, 펄스 전송을 위한 IR-UWB(Impulse Radio Ultra-Wide Band) 시스템에 적합하다. 지향성 특성을 갖는 테이퍼 슬롯 안테나는 UWB 대역에서 손실이 적고, 임펄스 전송시 최소 에러를 가져야 한다. 전송되는 펄스 왜곡을 최소로 하기 위해 테이퍼 슬롯 안테나 급전부를 구성하는 광대역 임피던스 변환기와 microstrip/slotline 천이부 설계에 대해 연구하였으며, 설계된 테이퍼 슬롯 안테나에 대한 펄스 충실도는 전자기파에 대한 시간 영역 분석이 가능한 CST를 이용한 FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 시뮬레이션과 펄스 상관식 유도를 통해 계산하였으며, 제작된 안테나에 대해 두 안테나를 0.5 미터 이격시킨 두 안테나 사이에서 약 93.89 % 정도의 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 chirp Z-변환 알고리즘을 유도를 통해, 나노초 이하의 펄스 신호에 대해 zoom-in 기능을 부여함으로써 펄스 신호에 대한 왜곡, 지연 및 분산 특성 등의 분석이 가능하다.
펄스 체이싱을 이용한 바이스태틱 레이더는 탐지 영역을 효과적으로 스캔하기 위해 수신 빔을 이용하여 송신 펄스를 추적함으로써 표적을 탐지한다. 수신 빔을 이용한 펄스 추적시 펄스-펄스간 빔 포인팅 오차에 의해 수신 펄스의 타이밍 오차와 신호 세기의 변화가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 수신 빔 포인팅 오차에 의해 발생된 에러가 MTI 필터의 성능을 제한할 수 있음을 제안하였고, 바이스태틱 구조만의 고유한 특성인 기하학적 요소와 MTI 성능의 관계식을 유도하였다. 시뮬레이션을 통해 수신 빔 조향 오차에 의한 개선 성능 제한을 고찰하였고, 수신 빔의 조향 오차를 0.5도 이하로 유지함으로써 성능 개선에 기여할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 펄스 체이싱 스캔 방식을 이용한 바이스태틱 MTI 레이더 시스템에서 시스템 불안정 요인들을 식별하고 MTI 개선 성능에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 펄스 체이싱 스캔 방법은 송신 펄스 단위로 제한된 영역을 탐지하는 스캔 방법이며, MTI 필터는 작은 수의 펄스를 이용하여 클러터와 같은 간섭으로부터 표적을 분리할 수 있는 신호 처리 방법이다. 이상적인 MTI 신호 처리 과정은 클러터 자체의 특성에 의해서 클러터 감쇄 및 시스템 개선 성능이 제한되나, 제안된 바이스태틱 레이더 구조에서 MTI 성능은 펄스 체이싱 스캔 동안 수신빔 조향 오차에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, 바이스태틱 수신기에서 시간 동기 오차, COHO의 위상 오차 및 주파수/위상 동기 오차로부터 야기된 다른 시스템 불안정 요소들을 정의하고, 시스템 성능 개선에 미치는 영향들을 분석하였다.
본 논문은 운방전에 의해서 방사된 전자계 펄스의 특징과 통계에 관한 것으로 LabVIEW 기반의 시변성 자계측정시스템을 구성하였다. 이 자계측정시스템의 주파수대역은 $300[Hz}{\sim}1[MHz]$이고, 응답감도는 2.78[mV/nT]이며, 검출된 자계 파형의 기록에는 수직해상도와 최대기록시간이 각각 12비트와 100[ms]인 데이터취득시스템이 적용하였다. 운방전에 의해서 발생한 전자계 펄스는 파두부분에 하나 또는 둘 이상의 빠른 펄스가 중첩된 양방성 파형으로 나타났다. 운방전의 평균지속시간은 약 $1.05{\pm}0.32[ms]$이었으며, 평균 8개의 양방성 펄스가 발생하였다.
최근 서울 경기를 비롯한 전국에서 국지성 집중호우, 태풍 등 악천후 관련 자연재해가 증가함에 따라 이에 대한 방재 및 물관리 대책이 필요한 실정이다. 이러한 수재해를 관측하기 위해 사용되는 우량계는 지상의 강우를 연속적·직접적으로 측정할 수 있는 장점이 있는 반면, 우량계 미설치 영역에 대한 공간적인 강우 분포를 정확하게 제공할 수 없다. 이러한 문제를 해결하고자 강수의 공간분포를 측정할 수 있는 전자파 기반 센서인 전파강수계(EWRG, Electromagnetic Wave Rain Gauge)를 개발하였다. 본 논문에서는 전파강수계의 FPGA 기반 신호처리 설계 방법을 제안한다. 전파강수계의 신호처리는 크게 LFM 파형의 ADC 및 DDC와 펄스압축, 상관 계수 및 강수 파라미터 산정으로 설계하였다. 본 연구를 통해 LFM 파형과 펄스압축 신호를 이론적으로 분석하였으며, 전파강수계 신호처리 설계를 위해서 FPGA 기반의 신호처리 설계 및 검증을 수행하였다.
송신 전력이 비교적 높은 5 dBm인 광 펄스를 최적 펌프 전력 조건 하에서의 MSSI(Mid-Span Spectral Inversion) 보상 기법을 통해 전송할 때 다양한 주파수 첩(chirp)을 갖는 광 펄스의 전송 거리가 어느 정도 개선되는지를 다양한 전송 속도와 분산 계수에 따라 살펴보았고, 광 펄스의 주파수 첩과 Kerr효과에 의한 위상 변화의 상호 관계가 다양한 비트율에서의 광섬유 분산 계수 변화에 따라 MSSI 보상에 어떠한 영향을 주는 지를 시뮬레이션을 통해 분석해 보았다. 우선 광 펄스가 광섬유를 전파하면서 겪게 되는 자기 위상 변조에 의한 위상 변화가 광 변조 과정에서 인가된 광 펄스의 초기 첩에 의한 위상 변화와 어우러져 상쇄되는 정도가 광섬유의 분산 계수 값에 따라 달라지게 되어 MSSI 기법을 통해 광 펄스가 보상되는 정도에도 변화가 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 동일한 보상 특성을 얻을 수 있는 비트율에 따른 분산 천이 광섬유의 분산 계수 값은 전송비트율 증가 비율을 k라고 하면 2$^{k}$ 의 관계로 줄어들어야 하는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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