• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.24 no.6
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• pp.99-109
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• 2009

현재 주목을 받고 있는 테라헤르츠 대역의 주파수를 이용한 무선통신시스템 응용기술 동향에 대하여 기술한다. 테라헤르츠 대역은 전자파 스펙트럼에서 밀리미터파 대역과 원적외선 대역의 중간에 위치하는 100GHz~10THz 사이의 주파수이다. 현재 시점에서 10년 이내에 약 15Gbps의 데이터 속도가 필요할 것으로 판단되며, 10Gbps 이상의 전송속도를 실현하기 위해서는 기존의 밀리미터파에서 사용하는 주파수 대역폭 보다 더 넓은 대역폭이 필요하며, 이 대역폭을 얻기 위해서는 테라헤르츠 주파수 대역으로 자연적으로 옮겨가지 않을 수 없다. 본 고에서는 테라헤르츠 대역의 전파 특성, 가용 주파수 대역과 무선통신시스템 응용을 위한 옥내 채널 모델, 테라헤르츠 무선통신시스템 연구동향, RF 송수신기 핵심부품 및 MMIC 기술개발 동향을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.300.2-300.2
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• 2014

테라헤르쯔(terahertz : THz)파는 0.1~10 THz 의 범위로 적외선과 방송파 사이에 광대역 주파수 스펙트럼을 차지하고 있으며 직진성, 투과성, 그리고 낮은 에너지(meV)를 가지고 있어 비 파괴적이고 무해한 장점을 지니고 있다. Ti:sapphire laser와 같은 femto-pulse source 등이 많은 발전이 되어 현재 많은 연구와 발전이 이루어지고 있다. femto-pulse source를 이용한 THz 응용에서는 높은 저항, 큰 전자이동도, 그리고 아주 짧은 전하수명의 기판을 요구하는데 저온에서 성장한(low-temperature grown : LT) InGaAs는 격자 내에 Gallium 자리에 Arsenic이 치환 하면서 AsGa antisite가 발생하여 전하수명을 짧아지는 것을 응용하여 가장 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 보다 높은 저항을 얻기 위하여 molecular beam epitaxy를 이용하여 semi-insulating InP:Fe 기판위에 격자 정합된 LT-InGaAs:Be/InAlAs multi quantum well (MQW)를 well과 barrier를 가각 $10{\mu}m$ 씩 100주기 성장을 하였고 Ti와 Au를 각각 30, $200{\mu}m$로 dipole antenna를 제작 하였다. 이 때 Ti:sapphire femto-pulse laser (30 fs/90 MHz)를 excitation source로 사용하였을 때 9000 pA로 LT-InGaAs epilayer (180 pA)보다 50배 이상 큰 전류 신호를 얻을 수 있었다. THz 발생과 검출을 초소형, 초경량, 고효율로 하기 위해서는 fiber-optic를 이용해야 하는데 이때 분산과 산란 손실이 가장 적은 1550 nm 대역에서 많은 연구가 이루어 졌다. 780, 1560 nm의 mode-locking laser (90 fs/100 MHz)를 사용하여 현재 많이 이용되고 있는 Ti:sapphire femto-pulse laser와 비교하여 THz 특성 변화를 확인하는 연구를 진행 하고 있다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.20 no.9
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• pp.868-882
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• 2009

In this paper, channel model and wireless link performance analysis for the short-range wireless communication system applications in the terahertz frequency which is currently interested in many countries will be described. In order to realize high data rates above 10 Gbps, the more wide bandwidths will be required than the currently available bandwidths of millimeter-wave frequencies, therefore, the carrier frequencies will be pushed to THz range to obtain larger bandwidths. From the THz atmospheric propagation characteristics based on ITU-R P.676-7, the available bandwidths were calculated to be 68, 48 and 45 GHz at the center frequencies of 220, 300 and 350 GHz, respectively. With these larger bandwidths, it was shown from the simulation that higher data rate above 10 Gbps can be achieved using lower order modulation schemes which have spectral efficiency of below 1. The indoor propagation delay spread characteristics were analyzed using a simplified PDP model with respect to building materials. The RMS delay spread was calculated to be 9.23 ns in a room size of $6\;m(L){\times}5\;m(W){\times}2.5\;m(H)$ for the concrete plaster with TE polarization, which is a similar result of below 10 ns from the Ray-Tracing simulation in the reference paper. The indoor wireless link performance analysis results showed that receiver sensitivity was $-56{\sim}-46\;dBm$ over bandwidth of $5{\sim}50\;GHz$ and antenna gain was calculated to be $26.6{\sim}31.6\;dBi$ at link distance of 10m under the BPSK modulation scheme. The maximum achievable data rates were estimated to be 30, 16 and 12 Gbps at the carrier frequencies of 220, 300 and 350 GHz, respectively, under the A WGN and LOS conditions, where it was assumed that the output power of the transmitter is -15 dBm and link distance of 1 m with BER of $10^{-12}$. If the output power of transmitter is increased, the more higher data rate can be achieved than the above results.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.20-21
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• 2000

헤르츠가 최초로 무선통신의 가능성을 보인 이후 인류는 수 킬로헤르츠 (kHz)의 주파수를 이용하기 시작하여 메가헤르츠 (MHz) 대역에서 라디오, 텔레비젼, 음성 통신 등의 엄청난 기술적 발전으로 문명에 기여해 왔다. 이 MHz 대역이 포화하기 시작하자 더 높은 주파수의 기술을 연구하여 개인 휴대통신, 위성통신 등에 기가헤르츠 (GHz) 대역을 활용하였다. 반면에 빛이라 불리는 매우 높은 주파수의 전자기파는 뢴트겐이 X-ray를 투시 촬영기에 이용한 이래 광통신 등이 발명되어 가시광선에서 적외선까지 더 낮은 주파수 쪽으로 발전·활용되어 왔다. 이러한 광파와 마이크로 전자기파 사이의 테라헤르츠 (THz)주파수 대역 (또는 원적외선 영역 혹은 T-ray라 불림)은 많은 잠재적인 응용분야에도 불구하고 용이한 신호원의 부재로 기초적인 연구도 미비한 상태이다 (그림1 참조). (중략)

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.39 no.10
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• pp.9-15
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• 2002

We propose a new transit time device to extend the operating frequency to submillimeter-wave(extreme infrared) ranges by utilizing velocity overshoot effects in the drift region. We name it a velocity overshoot transit time (OVTT) diode. This device adopts fast heterostructure tunneling as injection mechanism and a short drift region to optimize the velocity overshoot effects. To enhance dc-to-RF conversion efficiencym the drift region is designed with a bandgap grading method. Simulation results demonstrate that a VOTT diode can be operated at THz ranges.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2000.11c
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• pp.581-582
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• 2000

본 논문에서는 적외선과 같이 주파수가 Tera Hz 영역인 극초고주파에서 사용할 수 있는 Horn형 안테나의 제조를 위한 독창적인 방법을 제시하고 실험적인 검증을 하였다. 파장이 $10{\mu}m$ 부근인 전자기파에 대응될 수 있는 안테나의 구조에 대한 시뮬레이션을 하였으며 이를 기준으로 안테나 어레이를 제조하기 위한 기초실험을 하였다. 기존에 사용되던 LIGA-like 공정과는 대조적으로 Columnar illumination 방법을 사용하였으며 $300{\mu}m$ 두께의 SU-8에 대하여 수직벽을 제조할 수 있었고 기판 위치에 일정한 각도를 줌으로서 경사면을 갖는 구조를 제조하였으며 기판을 회전시킴으로서 원뿔형의 Horn형 안테나 어레이를 제조할 수 있는 방안을 제시하였다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.29 no.6
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• pp.407-410
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• 2018

As the operating frequency of an electromagnetic wave increases, the maximum output and wavelength of the wave decreases, so that the size of the circuit cannot be reduced. As a result, the fabrication of a circuit with high power (of the order of or greater than kW range) and terahertz wave frequency band is limited, due to the problem of circuit size, to the order of ${\mu}m$ to mm. In order to overcome these limitations, we propose a source design technique for 0.1 THz~0.3 GW level with cylindrical shape (diameter ~2.4 cm). Modeling and computational simulations were performed to optimize the design of the high-power electromagnetic sources based on Cherenkov radiation generation technology using the principle of plasma wakefield acceleration with ponderomotive force and artificial dielectrics. An effective design guideline has been proposed to facilitate the fabrication of high-power terahertz wave vacuum devices of large diameter that are less restricted in circuit size through objective verification.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• spring
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• pp.211-214
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• 2000

본 논문은 전자파 장해 및 복사내성 측정의 대용 시험시설로 활용될 수 있는 전자파 잔향실의 전자기장 특성에 관하여 연구하였다. 전자파 잔향실 내부 균일성을 확보하기 위하여, 음향효과의 극대화를 위해 인간의 가청 주파수대인 16-20,000Hz 범위, 음속(340 m/sec)에 적용하여 활용되고 있는 Shroeder Quadratic Residue Diffuser를 무선 주파수 대역 30 KHz -3 THz인 범위로 확장, 3가지 형태의 Diffuser를 설계하여 잔향실 내부에 적용하였다. FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 수치해석 방식을 이용하여 잔향실 내부의 필드 특성을 조사한 결과 Diffuser를 부착한 3 가지 형태 모두 치대 tolerance $\pm$3dB 이내의 필드 균일도를 나타내었으며, Type 3, 대칭형 구조의 Diffuser 형태가 효율이 가장 우수하다는 결과를 나타내었다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.17 no.2
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• pp.191-197
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• 2006

We analyze the self-pulsation(SP) characteristics due to mode beating of two modes emitted in a multi-section complex-coupled (CC) DFB laser composed of two DFB sections and a phase control section between them. SP frequency due to mode beating of the two modes is determined by the difference of grating periods in the two CC DFB regions. As the difference of grating periods in the two CC DFB regions increases, the SP frequency increases from very low frequency to the THz region. In the case of a mode which is not located in the stop band of the other DFB region, the mode propagates into the other DFB region without a high reflection, so that output powers emitted in a multi-section CC DFB laser have high modulation indexes due to the large interaction between the two modes.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.38 no.1
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• pp.73.1-73.1
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• 2013

전파자료처리를 위한 전파분광기는 전파망원경으로 얻어진 우주전파자료를 최종 처리하는 장비이다. 현재, 전파관측에서는 우주의 미세구조를 밝혀내기 위해 관측자료의 대량화와 고속화가 진행되고 있는데, 이러한 초고속 대용량 자료를 처리하기 위해서 FPGA나 ASIC 등으로 구성된 하드웨어 기반의 전파분광기를 주로 사용하고 있다. 그러나, 하드웨어 기반의 전파분광기는 개발에 시일이 많이 소요되고 고가이며 수정 변경이 쉽지 않다. 한편, 관측자료는 더 대량화되고 고속처리가 필요한 추세로 가고 있다. 이러한 한계를 극복할 수 있는 방법 중 하나가 고속 계산 플랫폼을 기반으로 구현되는 소프트웨어 전파분광기이다. 미국, EU, 일본 등은 이러한 전파분광기 개발을 이미 진행하고 있다. 특히, THz 대역에서 관측시스템 개발을 이제 막 시작하는 우리나라로서는 경쟁력을 갖추려면 외국의 기술의존성을 탈피하고 첨단의 초고속 관측자료처리 기술을 확보해야 한다. 이를 위해 국내의 우수한 IT기술을 전파관측기술에 활용하여 단계적으로 기술을 발전시킬 필요가 있다. 본 연구는 고속 계산 플랫폼을 기반으로 구현되는 소프트웨어 광대역 전파분광기의 기술개발에 관한 것으로 전파관측에 적용할 수 있는 x-엔진 개발과 기술 결합에 중점을 두고자 한다. 이에 소프트웨어 광대역 전파분광기의 기본 설계 및 향후 계획을 소개한다.