저손실, 전자기 완전차폐, 고전력 특성을 갖는 기판집적 도파관(SIW)을 이용하여 X-band $8{\times}16$ 이중편파 능동 위상배열안테나 시스템을 구현하였다. 16-way SIW 전력분배 네트워크의 측정된 순수 삽입손실(0.65 dB)은 마이크로스트립 경우보다 1 dB 감소하였으며, SIW 부배열($1{\times}16$) 안테나 소자의 측정된 방사효율(73 %)은 약 2배(3 dB) 향상되었다. 이러한 SIW를 이용한 분배손실과 방사효율의 상당한 개선은 능동 위상 배열안테나 시스템에서 고전력 증폭기의 최대출력(P1 dB)을 저감하고, 총 전력소모를 약 30 % 절감할 것이다. SIW 기반으로 제작된 X-band $8{\times}16$ 이중편파 능동 위상 배열안테나 시스템을 이론적인 제어벡터만을 생성하여 0도, 5도, 9도, 18도의 정밀한(최대편차 2도) 빔 조향을 측정하였으며, 열주기/진공 시험에서 우주환경 적합성을 확인하였다. 고효율 SIW 배열안테나 시스템은 고성능 레이더는 물론 차세대 무선통신(5G)을 위한 Massive MIMO와 다양한 밀리미터파 통신시스템(60 GHz WPAN, 77 GHz 자동차 레이더, 초고속 디지털 전송시스템 등)에 매우 유용할 것으로 기대한다.
과학적 목적으로 탑재되는 자력계(magnetometer)는 지구 근접 우주환경을 관측하는데 있어서 필수적인 탑재 체이다. 우주환경의 직접적인 전자기적 변화는 자기장과 전기장의 측정으로 알 수 있다. 실제 관측에 있어서 전기장의 관측은 기술적으로 어렵지만 자기장은 비교적 관측이 용이하다. 따라서 자기장을 측정하는 자력계는 과학위성의 기본적인 탑재 체들의 하나로 인식되어왔다. 본 연구에서는 1998년 7월경에 발사 예정인 우리별 3호의 과학 탑재체인 fluxgate 자력계를 개발한 결과를 보고한다. 우리별 1, 2호에 탑재된 자력계는 단순히 위성의 자세 제어를 위해 제작되었으나, 우리별 3호에서는 자세 제어뿐만 아니라 우주과학 적인 측정을 위한 자력계가 탑재될 예정이다. 우리별 3호는 1998년 7월경에 발사 예정이며 고도는 720km, 궤도는 원형 태양 동기 궤도, 무게는 약 100kg, 전력은 최대 150W이다. 그리고 과학 탑재 체로는 우주복사영향 측정기(Radiation Effect Microelectronics), 고 에너지 입자 검출기 (High Energy Particle Telescope), 정밀 자력계(Scientific Magnetometer), 전자 온도 측정기(Electron Temperature Probe)가 있다. 우리별 3호에 탑재 예정인 정밀 자력계는 기본적으로 우리별 1, 2호에 탑재된 자력계의 회로를 추가 보정 하여 넓은 우주 공간에서 일어나는 자기장 변화 현상을 관측하기에 적절한 분해능인 5nT를 기준으로 개발하였다. 일본의 자력계 전문 회사인 Tierra Tecnica사에서 자력계의 보정(calibration)과 잡음 레벨 시험(noise level test)을 수행하였다.
위성 탑재체의 자체개발 능력을 확보하기 위한 노력의 일환으로 탑재체의 전자파특성이 다른 시스템의 성능에 영향을 주는지와 다른 시스템에 의해 탑재체의 성능이 영향을 받는지를 확인하는 전자파환경시험을 통한 탑재체 시스템의 설계검증을 수행하였다. 기술인증모델(EQM) 통신방송위성(CBS) 탑재체를 대상으로 복사 및 전도 잡음의 분석과 측정을 통하여 시스템 규격의 만족 여부를 확인하였고, 외부 잡음성분에 의한 성능변화를 이론적인 방법과 측정을 통해 검증하여 탑재체의 감응도가 전체 성능에 미치는 영향을 확인하였다. 이러한 분석과 시험을 통해 우주환경에서 운용가능한 수준의 EMC 성능을 확인하고 도파관설계 및 조립방법의 개선을 통해 위성 탑재체의 신뢰성과 안전성을 극대화시킬 수 있다.
M-ary DPSK는 대역 효율이 우수한 디지탈 변조 기법이고, 최큰에는 이용 가능한 무선 대역폭이 제한된 이동 위성통신 시스댐 분야의 응용에서 관심이 모아지고 있다. 동기 검파 방식은 잡음 환경에서 우수한 오류 성능을 제공하지만 페이딩 환경에서는 낀 포착 시간을 필요로 한다.본 논문에서는 라이시안 페이딩과 쉐도우 라이시안 페이딩 채널에서 다중 차동 궤환 검파 기법을 사용한 M-ary DPSK 신호의 오류 성능을 분석하였다. 다중 차동 궤환 검파 기법은 일반적인 차동 수신기의 복잡도를 증가시켜서 차동 수신과 동기 수선 사이의 성능 차이를 줄일 수 있는 효율적인 기법이다. 다중 심볼 최대 우도 검파 기법과 비교할 때 다중 차동 궤환 검파 기법은 H/W 구현상에서 매우 간단한 구조를 갖는다. 특히 이 기법은 잡음과 빠른 페이딩 채널 사이에서 시간과 공간에서 변할 수 있는 육상 이동위성 채널에 적용할 수 있다.
실제 레이다가 운용되는 환경에서 발생되는 클러터는 비균질성(heterogeneous)의 특성을 갖는 동시에 바이스태틱 레이다나 모노스태틱 non-sidelooking 레이다 구조인 경우는 클러터의 비정상성(nonstationary) 특성도 갖는다. 이러한 특성에 의해서 클러터 신호를 추정하는데 필요한 IID(Independent Identically Distributed) secondary 데이터 개수에 제약이 따르므로 클러터 억제 성능이 저하된다. 본 논문에서는 바이스태틱 레이다 환경에서 Cell under test에 대한 사전정보만을 이용하여 클러터 신호를 추정함으로써 secondary 데이터 없이 클러터를 억제하는 알고리즘을 제시한다. 바이스태틱 클러터의 angle-Doppler 스펙트럼 상에서 구조 분석을 통해 사전정보로 부터 클러터를 추정하는 것이 가능함을 보이고, 고유치 해석에 의해 클러터 억제 과정을 제시한다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 제시하는 클러터 억제 알고리즘의 성능을 보인다.
셀룰러 이동통신의 주요 성능 열화 요인으로 작용하는 셀 간 간섭을 제어하기 위하여, 인접한 셀 간에 주파수 자원을 선택적으로 할당하는 주파수 재사용 기법을 활용할 수 있다. 기존의 주파수 재사용 패턴에 대한 연구는 주로 2차원 공간에 제한되어 있었기 때문에, 도심 지역의 사무용 빌딩과 같이 사용자가 밀집된 지역에 설치된 펨토셀에 적용하기 위해서는 3차원 공간에서의 주파수 재사용 방식에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 3차원 공간에서 사용 가능한 주파수 패턴들을 제안하고, 각 패턴별 성능을 채널 용량 측면에서 분석한다. 특히, LTE-Advanced 시스템의 요소 반송파 결합 기술을 고려시 제안 방식의 적용을 통해 보다 유연한 3차원 주파수 재사용 패턴을 생성할 수 있음을 보이고, 시뮬레이션을 통해 제안 방식의 성능을 평가한다.
본 논문은 Four-wired 안테나를 이용하여 EMI/EMC 실험을 할 수 있는 안테나를 설계, 제작하였다. 일반 TEM-cell과 비교하여 이번 논문에서 설계, 제작하는 안테나의 특징은 무반향실에 broadband balun, Four-wired 안테나와 Loading resistances을 쉽게 설치하여, E-field polarization을 선택 할 수 있다는 점이다. 그리고 공간의 제약없이 기존의 무반향실을 이용하여 적은 비용으로 EMI/EMC 실험 환경을 구축할 수 있다. 제작된 안테나는 S, C 및 X-band에서 EMI/EMC 실험을 할 수 있는 가로, 세로, 높이 모두 약 10 cm 정도의 크기를 갖는 quiet zone을 얻을 수 있었다.
전개형 솔리드 안테나에서 패널 전개 시 발생할 수 있는 구조적인 오차가 안테나 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 위성에서 활용되는 전개형 안테나는 지상에서 접힌 상태로 발사되어 우주 공간에서 펼쳐지며, 전개 시 발생할 수 있는 오차의 형태를 분류하여 각각의 경우에 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 패널 하나에만 전개 오차가 있을 때는 불완전 전개 패널에 해당하는 쪽에서 안테나 성능의 열화가 발생하였다. 패널 전개 오차가 코사인 함수의 형태로 분포한다고 가정하여 오차의 크기와 오차 형태에 따른 영향을 계산하고 분석하였다. 안테나 패널 오차가 균일한 경우에는 오차크기에 비례하여 이득이 감소하고, 패턴은 대칭이다. 코사인 1 또는 3주기의 패널 오차에 대해서는 주엽의 기울어짐이 나타나며, 코사인 2 또는 4주기의 패널 오차에 대해서는 패턴은 대칭이며, 이득이 감소한다.
본 논문에서는 수중 환경에서 자기공진기반 무선전력전송 특성을 분석하고, 수중 무선전력전송에 적합한 등가모델을 제시한다. 제안하는 수중 무선전력전송 등가모델은 자유공간 무선전력전송 T 등가모델을 확장하여 매질에 따른 전자기장 감쇠를 반영한 저항, 공진주파수 변화 및 상호인덕턴스 변화를 반영한 커패시터 및 인덕터를 포함한다. 전송매질인물의 염도에 따른 S 파라미터를 기반으로 제안한 등가모델의 변수를 추출하는 방법을 제시하였다. 제안하는 모델을 검증하기 위하여 6.78 MHz 수중 무선전력전송 시스템을 구축하고, 모델의 전력전송효율 계산 값과 측정값을 비교하였으며, 그 결과 제안하는 모델은 평균 3 % 이내 오차로 특성변화를 예측함을 확인하였다.
In this paper, the electromagnetic effects on the discontinuity structures of the frequency selective radome in manufacturing process based on the X-band were analyzed. In order to fabricate a curved radome using a planar frequency selective surface structure, it is assumed that gaps, slanted gaps, pattern damage, and pattern misalignment between FSS patterns, which are discontinuous elements that can occur at the joint surface of the FSS panel. FSS specimens including continuous elements were fabricated and the frequency transmission characteristics were measured in a free space measurement environment. From the measurement results, resonance frequency shift, transmission performance degradation, and bandwidth variations were found to be the largest when the damaged pattern was bonded to the junction of FSS panels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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