본 논문에서는 체계적인 설계법을 통해 다중 빔 형성을 위한 빔 분배기의 설계를 소개한다. 본 연구의 목표는 산란하는 마이크로파를 다중 방향으로 진행하는 빔으로 변환시키는 빔 분배기를 설계하는 것이다. 기존의 이론 기반 접근법으로는 불특정 방향으로의 다중 빔 분배가 어렵다. 그러므로 본 연구에서는 기존의 이론 기반 접근법인 변환광학 이론이 아닌 체계적인 설계 방법인 페이즈 필드 설계법을 통해 최적의 빔 분배기 구조를 설계하였다. 목적함수는 각 방향으로 특정 지점의 전기장 세기의 표준값을 최대화로 설정하였다. 섬 형상의 구조를 피하고 하나의 연결된 구조를 얻기 위해 증강된 라그랑지안을 사용하여 체적 제약조건을 설정하였다. 목표 주파수는 X-band의 주파수 대역의 10GHz이다. 설계된 최적 형상의 빔 분배기는 다중 빔 형성 성능을 잘 보였고, 목표 영역에 전달되는 전기 에너지는 증가하였다. 또한 설계가 유효한 주파수 대역을 평가하기 위해 X-band 대역에 대해 주파수 대역 성능 평가를 수행하였다.
본 논문에서는 다중벽 탄소나노튜브가 첨가된 평직 유리섬유/에폭시 복합재료를 제작하여 전자기적 특성을 고찰하였다. 제작된 복합재료의 미세구조를 관찰하여 재료 내에 MWNT가 유리섬유 얀들의 계면과 모재과잉영역에 주로 분포되어 있음을 관찰하였다. 유전율은 X-band (8.2-12.4 GHz) 주파수 영역에서 측정되었으며, MWNT의 무게비가 증가할수록 증가하며 주파수에 대해서는 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있었다 측정된 유전율을 이용하여 두께에 따른 탄소나노튜브가 첨가된 복합재료로 이루어진 전자파 흡수 구조의 반사손실 특성을 살펴보았으며, 제작된 복합재료를 이용하여 10dB 흡수 대역이 X-band전역이며 두께는 3.3mm인 흡수체를 구현할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 고성능 레이다를 위한 저잡음, 고안정 성능을 보유한 새로운 구조의 주파수합성기를 설계 및 제작 하였다. 날로 발전하는 스텔스 기능과 고해상도의 SAR 영상을 확보하기 위해서는 높은 주파수 순도와 초저잡음 특성이 요구되고 있으며, 이를 만족하기 위하여 본 연구에서는 DAS, DDS의 장점을 합성한 새로운 하이브리드 주파수합성기를 개발하였으며, 시험을 통하여 그 성능을 확인하였다. 개발된 주파수 합성기는 X대역에서 10% 이상의 운용대역폭을 보유하고 있으며, 1usec 이하의 빠른 주파수변환속도를 보유하고 있다. 또한, X대역 주파수에서 10kHz 옵셋 주파수에서 -136dBc/Hz의 우수한 위상잡음을 보유하고 있다. 이는 기존 X대역 레이다용 주파수합성기보다 10dB 이상 개선된 성능이다. 또한, 개발된 하이브리드 주파수합성기에서 생성되는 주파수를 이용하여 L대역과 C대역에서도 활용이 가능하며, 추후 국내 AESA 레이다뿐만 아니라 고해상도 SAR레이다 그리고 고성능 지상레이다에 적용하여 성능개선이 가능하다.
본 논문에서는 radar detector에 사용 가능한 국부 발진단용 소형화된 L 모양 shorted pin patch를 제안하였다. Shorted pin patch는 일반적인 구형 patch가 가지는 open-open 공진 형태가 아닌 short-open 공진 형태를 가지고 작동한다. L모양의 shorted pin 배열은 기본 모드(X-band), $2^{nd}\;and\;3^{rd}$ 모드에서 ${\lambda}/4$ 및 $3{\lambda}/4$의 공진 구조를 가지게 되어 일반적인 구정 patch보다 소형화가 가능하다 최적화된 L 모양 소정 shorted pin patch는 국부 발진단의 발진 주파수 대역(X, K and Ka band)에서 공진이 일어나 향상된 반사 손실을 가지게 되고, 이에 따라 기존 대비 향상된 radar detector의 감도는 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
본 논문은 GaAs MESFET를 이용하여 X-band 레이더용 국부발진기를 설계 및 제작하였다. GaAs MESFET는 매우 낮은 저잡음특성과 높은 전자이동도를 가지기 때문에 초고주파용 저잡음 발진기에 적합하다. 본 논문의 발진기 설계 방법은 RF 공진기를 사용하지 않고 능동소자의 부성저항 특성과 임피던스 정합법에 의해 이루어진다. 따라서 RF 공진기가 차지하는 면적을 줄일 수 있고 MMIC화가 가능하여 발진기의 크기를 소형화할 수 있는 장점이 있다. 설계된 발진기는 중심주파수 10.545 GHz에서 출력 2.30 dBm을 나타낸다.
This paper presents a design methodology for magnetically tunable X-band E-plane type waveguide filters. The proposed design is based on using of quarter wavelength transmission line for compensating the negative length transmission line of end K-inverters of E-plane type waveguide filters. The derived formulae are applied for initial design and the correction method is also provided for final design by considering the frequency dependent characteristic of K-inverters. The analysis results of E-plane pype waveguide structure loaded with ferrite slab are obtained using the edge based finite element method including higher order mode effecets. It is shown that the unilateral finline E-plane type waveguide filter as well as the bilateral finline E-plane type waveguide filter achieves the the manetically tunable characteristic. The X-band experimantal results for bilateral and unilateral finline E-plane type waveguide filters agree well with the simulated data.
본 연구에서는 복합 ferroxplana 전파흠수체의 X-band에서의 재료정수와 전파흡수특성과의 상관관계를 규명하였다. Ferroxplana 분말과 지지재인 고무와의 함량비(F/R)가 증가함에 따라 ${\mu}_{r}'$은 감소하며, ${\mu}_{r}"$은 증가하였다. 전파흡수체의 두께가 증가함에 따라 최대반사감쇠량이 얻어지는 주파수 가 낮은쪽으로 이동하였으며, 흡수체의 두께가 2.6mm인 경우에는 대역폭이 우수하였고, 두께가 3.2mm인 경우에는 반사감쇠량이 우수하였다. 복합 ferroxplana 전파흡수체의 재료 정수를 광대역화에 요구되는 전파흡수체의 재료정수영역에 적용하여 전파흡수특성을 정량적으로 도출하였으며 이러한 재료 정수영역의 설정은 광대역 ferrite 전파흡수체의 설계지침으로 활용이 가능하다.
본 논문은 1.7 GHz 주파수 대역에서 HD 비디오를 무선으로 송수신하는 2T-2R(2 Transmitter-2 Receiver) 시스템을 설계 및 구현하였다. 해당 시스템은 HDL로 설계한 LTE-TDD 송수신 모뎀을 USRP RIO에 내장된 Xilinx Kintex-7칩에 구현하여 USRP RIO를 베이스밴드로 사용하였으며, USRP RIO에서 송수신되는 신호는 자체 설계한 1.7 GHz RF송수신 모듈로 업 다운 변환을 수행한 후 자체 설계한 2x9 서브 배열 안테나를 통해 최종적으로 HD 비디오 데이터를 통신하게 된다. USRP RIO와 Host PC의 통신방식은 데이터 송수신시 발생되는 지연을 최소화하기 위해 PCI express(Peripheral Component Intercon nect express)x4를 사용하였다. 구현한 시스템은 EVM 32 dBc의 기본 성능을 보였으며, 실험환경 내 어디서든 HD 비디오를 성공적으로 송수신하였다. 본 논문에서 제안하는 내용은 6 GHz 이하의 차세대 5G 이동통신 시스템뿐만 아니라 추후 밀리미터 대역을 사용하는 광대역 5G 이동통신 시스템으로의 활용이 가능하다.
In this paper, we demonstrated a power amplifier monolithic microwave integrated circuit (MMIC) for X-band radar applications. It utilizes commercial $0.25{\mu}m$ GaN-based high electron mobility transistor (HEMT) technology and delivers more than 20 W of output power. The developed GaN-based power amplifier MMIC has small signal gain of over 22 dB and saturated output power of over 43.3 dBm (21.38 W) in a pulse operation mode with pulse width of $200{\mu}s$ and duty cycle of 4% over the entire band of 9 to 10 GHz. The chip dimensions are $3.5mm{\times}2.3mm$, generating the output power density of $2.71W/mm^2$. Its power added efficiency (PAE) is 42.6-50.7% in the frequency bandwidth from 9 to 10 GHz. The developed GaN-based power amplifier MMIC is expected to be applied in a variety of X-band radar applications.
A design methodology for front ends of a Direct Broadcasting satellite (DBS) Receiver for X-band was reported by utilizing Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC) technology. The frequency converter including a three-stage low-noise amplifier, a image frequency rejection filter, and a mixer and buffer amplifier was designed by a Home-made CAD program. The results of computer simulation using the CAD program showed that overall gain was over 36.63dB, and noise figure below 2.55dB, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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