International journal of advanced smart convergence
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제11권4호
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pp.41-46
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2022
This study is a Ku-band array antenna for the manufacture of low-orbit satellite communication terminals, designed to have miniaturization, high gain, and wide beam width. The transmission of low-orbit satellite communication has a right-rotating circularly polarized wave, and the reception has a left-rotating circularly polarized wave. The 4×8 array antenna was separated for transmission and reception, and it was combined with the RF circuit part of the transmitter and receiver, and was terminated in the form of a waveguide for RF signal impedance matching in the form of a transition from the microstrip line to the waveguide. The 30° beam width of the receiver maximum gain of 19 dBi and the 29° beam width of the transmitter maximum gain of 18 dBi are shown. Through this antenna configuration, the system was configured to suit the low-orbit satellite transmission/reception characteristics.
본 논문에서는 200 GHz 대역의 시스템에 응용이 가능한 구형도파관 전송선로와 평면 구조인 마이크로스트립 전송선로 구조의 부품들의 상호 신호전달을 위해 프로브 구조의 변환기를 설계하였다. 설계된 변환기는 프로브, 임피던스 변화를 위한 테이퍼구조와 마이크로스트립 구조의 전송선로로 구성된다. Ansoft사의 HFSS 시뮬레이션 툴을 이용하여 프로브의 크기 및 테이퍼의 길이를 변경하여 주파수 특성 변화를 확인하였으며 최적화하였다. 변환기는 특성 검증을 위해 back-to-back 구조로 설계되었으며, 시뮬레이션 결과 186 GHz ~ 210 GHz의 대역폭을 갖으며 전 대역에서 - 0.81 dB 이하의 삽입손실과 -10 dB 이상의 반사손실을 확인하였다.
본 연구를 통하여 60 GHz근방의 V-band에서 도파관과 MMIC 집적을 위한 도파관-CPW변환 구조가 개발되었다. 수치 해석과 반복적인 실험을 통하여 두 가지 형태의 변환 구조를 제작하였으며, 손실이 적은 수정 기판을 이용하여 광대역 및 저손실 특성을 갖도록 설계하였다 개발된 변환 구조는 재현성이 뛰어나고, 금속 가공의 정밀도가 특성을 크게 변화시키지 않아 기존의 커넥터보다 저 비용으로 제작이 가능하였다. 본 연구를 통해 제안된 두 가지 형태의 도파관-CPW 변환 구조를 back-to-back으로 연결하여 특정한 결과 공진 구간을 제외하고 두 구조 모두 $53\~60 GHz$에서 삽입 손실은 1.9 dB 이하, 반사 손실은 14 dB 이상의 특성을 보였다.
본 논문에서는 위성 통신 대역에서 사용할 수 있는 기판 집적형 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide) 공진기에 관하여 논의된다. 기판 집적형 도파관은 기판에 비아 홀을 삽입하여 근사적으로 도파관을 구현한 것으로써 다른 회로와 집적화 시킬 수 있다는 장점을 지닌다. 측정을 위해 설계된 back-to-back 트랜지션은 18 GHz 에서 0.4 dB의 삽입 손실을 갖는다. 또한, 측정된 기판 집적형 도파관을 이용한 공진기의 Q 값은 back-to-back 트랜지션을 포함하였을 때 222를 나타낸다. 이러한 높은 Q 값을 갖는 기판 집적형 도파관을 이용한 공진기는 필터, 발진기, 전압 제어 발진기 등에 이용될 수 있다.
본 논문에서는 두 장의 기판을 이용하여 접힌 기판 집적형 도파관 구조의 활용을 위한 트랜지션이 제안되었고, 이러한 FSIW 구조는 간단한 대역통과 필터로 응용되었다. FSIW 구조는 SIW 구조와 유사한 특성을 가지며 도파관의 장축을 반으로 줄일 수 있다는 장점이 있다. FSIW 구조의 트랜지션은 접지에 연결된 ${\lambda}g/4$ 선로를 이용하여 설계되었고, FSIW 구조의 대역통과 필터는 5단의 타원함수 특성을 갖는 저역통과 필터를 FSIW 구조의 입출력부에 연결하여 설계하였다. 제작된 FSIW 구조의 대역통과 필터는 중심주파수 5.75 GHz, 대역폭 33.2%를 가졌고, 중심주파수에서 삽입 손실과 반사 손실은 각각 0.63dB와 19.1dB를 가졌다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제2권2호
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pp.105-111
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2002
New high-performance Ka-band waveguide-to-microstrip transitions for millimeter-wave transceiver applications have been developed and characterized. These transitions are probe-type, but the dielectric material completely covers the whole waveguide aperture, thus providing moisture-barrier and robustness in the probe section. The new probe transitions are also designed to be less sensitive to fabrication tolerances. Further performance enhancements have been obtained by placing vias around the waveguide aperture. Also, the resonance phenomena associated with waveguide wall-penetration have been identified. The developed probe transitions provide insertion loss less than 0.4 dB over entire Ka-band frequencies, but can be optimized for narrowband applications with insertion loss less than 0.2 dB.
A filtering power divider based on air-filled substrate-integrated waveguide (AFSIW) technology is proposed in this study. The AFSIW structure is used in the proposed filtering power divider for substantially reducing the transmission losses. This structure occupies a large area because of the use of air as a dielectric instead of typical dielectric materials. A filtering power divider provides power division and frequency selectivity simultaneously in a single device. The proposed filtering power divider comprises three AFSIW cavities. The filtering function is achieved using symmetrical inductive posts. The input and output ports of the proposed circuit are realized by directly connecting coaxial lines to the AFSIW cavities. This transition from the coaxial line to the AFSIW cavity eliminates the additional transitions, such as AFSIW-SIW and SIW-conductor-backed coplanar waveguide, applied in existing AFSIW circuits. The proposed power divider with a second-order bandpass filtering response is fabricated and measured at 5.5 GHz. The measurement results show that this circuit has a minimum insertion loss of 1 dB, 3-dB fractional bandwidth of 11.2%, and return loss exceeding 11 dB.
본 논문에서 60 ㎓ 대역용 도파관 급전 radial line slot array (RLSA) 안테나를 설계, 제작하였다. Ewald합 기법과 Shanks 변환을 이용한 효율적인 수치해석으로 RLSA 설계에 필수적인 슬롯을 통한 결합 특성을 계산하였고, 또한 기존의 급전 방식과는 달리 구형 도파관-radial line 변화구조를 이용한 구형 도파관 급전 구조를 사용하였다. 직경 10cm의 크기로 제작된 원형 안테나의 측정 결과 60 ㎓에서 31 ㏈i 의 이득과 38%의 효율을 나타내었다.
본 논문에서는 K-커넥터를 사용하지 않고 다수의 전력증폭기를 WR-28 도파관에서 전력 합성하기 위해 마이크로스트립 전송 선로를 도파관으로 직접 변환하는 2가지 형태의 개방형 E-평면 프로브를 최적 설계하고, 이를 활용한 변환기를 제작, 평가하였다. 중심 주파수 35 GHz에서 ${\pm}500MHz$의 대역폭을 가지며, 0.1 dB의 삽입 손실과 20 dB 이상의 반사 손실을 목표로 변환기 설계가 진행되었으며, 제작 시 발생할 수 있는 지그 가공 및 조립오차에 대한 특성도 3차원 전자기 시뮬레이션을 통해 고려하였다. 16 mm와 26.57 mm의 마이크로스트립 선로를 가지는 back-to-back 변환기 구조를 제작하였으며, 35 GHz에서 변환기 당 약 0.1 dB의 우수한 삽입 손실을 얻었고, Ka 대역 전체 주파수 영역에서 평균 0.2 dB의 삽입 손실 특성을 보였다. 반사 손실의 경우, back-to-back 구조가 Ka 대역에서 15 dB 이상의 특성을 보여 변환기 자체로는 20 dB 이상의 값을 가지는 것으로 파악되었다.
Design methods are presented for a broadband corrugated horn antenna operating X/Ku band (7.25-14.5 CHz). The corrugated horn consists of a circular waveguide taper, a mode converter, a waveguide-to-horn transition, and a hem section. Methods of design are presented for each section. The designed antenna shows excellent characteristics over the entire operating frequency range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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