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.
H 섹터 혼 안테나는 일정한 빔 커버리지를 가지면서 빔 조향을 하는 광대역 위상 배열 송신기의 복사 소자로 유용하다. 본 논문에서는 상호 결합을 이용하여 3:1 주파수 대역과 ${\pm}60^{\circ}$의 빔 조향 범위를 갖는 광대역 E-면 H 섹터 혼 위상 배열 안테나를 설계하였다. 주자계면에서 반전력 빔 폭이 $30{\sim}50^{\circ}$을 갖는 H 섹터 혼 안테나를 설계하였다. 도파관 시뮬레이터를 이용하여 상호 결합을 포함하는 능동 반사 계수를 계산하였고, 광대역 주파수 범위에서 상호 결합에 의하여 능동 반사 특성이 개선되었다. 이러한 결과를 이용하여 $8{\times}1$ H 섹터 혼 위상 배열안테나를 제작하였다. 주자계면에서의 반전력 빔 폭과 능동 반사 계수의 측정 결과는 시뮬레이션 결과와 잘 일치하였다. 빔 조향된 복사 빔들의 첨두치 패턴은 능동 소자 패턴과 잘 일치하였다. 3:1 주파수 대역과 빔 조향 범위에서 능동 반사 계수는 대부분 0.3 이하로 측정되었다.
본 논문에서는 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 이용하여 이중대역 다이폴 배열(dipole array) 안테나의 설계 및 최적화 문제에 대해서 고찰하였다. 다이폴로 구성된 이중대역, 개구면 공유형 선형 배열은 4 GHz와 9.5 GHz에서 동작하도록 설계하였다. 또한, 다이폴의 전류 분포는 모멘트 기법(method of moment)을 이용하여 계산되었으며, 계산 과정에서 다이폴 간 상호 결합(mutual coupling)을 고려하였다. 두 공진 주파수 대역에서 낮은 부엽 준위를 도출하기 위해서 비주기 다이폴 배열 설계에 유전 알고리즘을 적용하였고, 최적 설계된 이중대역 다이폴 배열 안테나는 4 GHz와 9.5 GHz에서 각각 -15.7 dB, -17 dB로 낮은 PSL 특성을 나타내었다. 또한, 이 결과를 상용 시뮬레이션 결과와 비교 분석하였다.
지자기수직탐사(GDS; Geomagnetic Depth Sounding)에서의 차이 지시자(difference arrow)의 유용성을 조사하기 위하여 3차원 MT(Magneto-Telluric)모델링을 수행하였다. 본 연구에서는 3차원 전도체와 해양의 공간적 위치 및 전도체의 크기에 따른 차이 지시자의 특성을 조사하였다. 전도체가 지표에 존재할 때 본 연구에서 사용된 모델의 경우 사용된 주기가 장주기(40분 이상)거나 해양과의 거리가 멀어지면(150 km 이상) 상호결합이 무시할 정도로 약해 차이 지시자가 유의미하였다. 그러나 전도체가 심부에 매몰된 경우 차이 지시자의 유용성은 그 크기에 의존적이며 전도체가 충분히 큰 경우 상호결합이 장주기까지 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 확인하였다. 또한 수직적으로 확장된 전도체의 경우 전 주기에서 상호결합이 강화되어 장주기에서도 차이 지시자의 유용성을 확신할 수 없었다. 따라서 획득된 유도 지시자로부터 해양처럼 이미 알고 있는 전도체의 효과를 제거하기 위해서는 전도체 간의 상호 결합에 대한 정보가 요구되며 유용성이 확인된 차이 지시자는 물리적 지지를 바탕으로 지하 구조에 대한 정보를 제공할 것이다.
This paper investigates the design of multi-winding coupled inductor for minimum inductor current ripple in rapid traction battery charger systems. Based on the general circuit model of multi-winding coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -(1/n-1), i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the steady-state duty ratio operating point approaches 1/n, 2/n, … or (n1)/n. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the steady-state duty ratio operating point approaches either zero or one.
This paper investigates the design of coupled inductor for minimum inductor current ripple in rapid traction battery charger systems. Based on the general circuit model of coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -1, i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the steady-state duty ratio operating point approaches 0.5. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the steady-state duty ratio operating point approaches either zero or one. Coupled inductors having optimal coupling factor can minimize the ripple current of inductor and battery current resulting in a reliable and efficient operation of battery chargers.
Recent microwave IC's reach to the extent of high operating frequencies at which bonding wires limit their performance as dominant parasitic components. Double bonding wires separated by an internal angle have been firstly characterized using the Method of Moments with the incorporation of the ohmic resistance calculated by the phenomenological loss equivalence method. For a 30$^{\circ}$ internal angle, the calculated total reactance is 45% less than that of a single bonding wire due to the negative mutual coupling effect. The radiation effect has been observed decreasing the mutual inductance, whereas for parallel bonding wires it greatly increases the mutual inductance. This calculation results can be widely used for designing and packaging of high frequency and high density MMIC's and OEIC's.
The ground resistance has been used as a method of estimating the capability of counterpoise. When transient currents blow through a ground electrode, it is reasonable to evaluate the performance of ground electrode system as a ground impedance instead of ground resistance. However, the measurement method of ground impedance for counterpoise is not clearly presented. This paper describes the measurement method of ground impedance considering the earth mutual resistances and AC mutual coupling. When we measure the ground impedance, the error due to earth mutual resistances depends on the distance between the auxiliary electrodes and the electrode under test. The measurement accuracy of high frequency ground impedance is mainly influenced by the location of the current electrode and the potential electrode.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제16권3호
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pp.194-197
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2016
An eight-element compact low-profile multi-input multi-output (MIMO) antenna is proposed for wireless local area network (WLAN) mobile applications. The proposed antenna consists of eight inverted-F antennas with an isolation-enhanced structure. By inserting the isolation-enhanced structure between the antenna elements, the slot and capacitor pair generates additional resonant frequency and decreases mutual coupling between the antenna elements. The overall size of the proposed antenna is only $33mm{\times}33mm$, which is integrated into an area of just $0.5{\lambda}{\times}0.5{\lambda}$. The proposed antenna meets 5-GHz WLAN standards with an operation bandwidth of 4.86 - 5.27 GHz and achieves an isolation of approximately 30 dB at 5 GHz. The simulated and measured results for the proposed antenna are presented and compared.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제18권3호
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pp.175-181
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2018
The array patterns of a patch array antenna were calculated using an active element pattern (AEP) method that considers ground edge effects. The classical equivalent radiation model of the patch antenna, which is characterized by two radiating slots, was adopted, and the AEPs that include mutual coupling were precisely calculated using full-wave simulated S-parameters. To improve the accuracy of the calculation, the edge diffraction of a ground plane was incorporated into AEP using the uniform geometrical theory of diffraction. The array patterns were then calculated on the basis of the computed AEPs. The array patterns obtained through the conventional AEP approach and the AEP method that takes ground edge effects into account were compared with the findings derived through full-wave simulations conducted using a High Frequency Structure Simulator (HFSS) and FEKO software. Results showed that the array patterns calculated using the proposed AEP method are more accurate than those derived using the conventional AEP technique, especially under a small number of array elements or under increased steering angles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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