• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
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• pp.559-562
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• 1997

In this paper, we propose the method that reduce the grating lobe in the ultrasound synthetic focusing images. synthetic focusing images have more larger and closer grating lobe than conventional phased array images and more lower signal to noise ratio. so, we represent the method that reduce the grating lobe by using multi element receive focusing. experimental results are showed that the proposed multi element receiving method reduce the grating lobe and increase the signal to noise ratio.

• 한국음향학회지
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• 제41권5호
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• pp.525-533
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• 2022

초음파 영상 시스템의 수신 집속 과정에서, 채널 데이터를 2차원 푸리에 변환하여 부엽과 격자엽을 억제하는 방법을 제안하였다. 영상점에서 온 신호를 집속하면 모든 채널의 신호는 같은 위상을 가지는 직류로 나타난다. 그러나 영상점 밖에서 오는 신호를 집속하면 입사각에 따라서 다른 공간 주파수를 가지는 채널 신호로 나타난다. 따라서 집속 후의 채널 신호를 2차원 푸리에변환을 하면 입사각을 가지는 신호를 주파수 영역에서 효과적으로 분리할 수 있다. 수신 집속 지연 시간이 인가된 시간-채널 데이터를 2차원 푸리에변환을 하여 주파수 영역에서 직류 성분과 그 밖의 주파수 성분으로 분리하고, 두 값의 비율을 이용하여 가중치를 정의하였다. 초음파 영상에 가중치를 곱함으로써 부엽과 격자엽을 억제하였다. 64채널 선형 어레이에서 5 MHz의 주파수의 초음파 영상을 계산하였다. 초음파 영상에서 나타나는 격자엽은 제안한 방법을 적용하여 완전히 제거되었다. 또한 부엽이 줄어들어 측방향 해상도가 크게 증가되었다. 인체모사 영상의 시뮬레이션에서 대조도가 증가하여 병변의 진단에 도움을 줄 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권4호
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• pp.972-981
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• 2000

The phased array transducer has two distinct advantages. One is rapid scanning comparing with the conventional mechanical or manual scanning system. Therefore, output image is represented in real-time. The other is the dynamic focusing and the dynamic steering of ultrasonic beam. Only the delay times that are controlled electrically are used to focus and to steer beam without any lenses or wedges. In this study, the profile of the ultrasonic beam for the phased array transducer has been simulated in the Huygens principle with varying the inter-element spacing of the linear phased array transducer. From the result of this study, it was found that the ultrasonic beam spread wider as the inter-element spacing was decreased. However, the focusing effect was improved, even when the number of the element was not big. In addition, there was grating lobes that are constructed when the inter-element spacing is more than half wavelength. However, this grating lobe has lower amplitude than the main lobe.

• 한국음향학회지
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• 제35권6호
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• pp.452-465
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• 2016

본 연구에서는 의료 치료용으로 고강도 집속 초음파를 발생시킬 수 있는 오목한 환상형 배열 트랜스듀서의 구조를 최적설계하였다. 트랜스듀서는 곡률반경으로 40 mm를 가지는 여러 개의 동심원 채널로 이루어진 위상배열 구조이다. 구조 설계를 위해 트랜스듀서의 음장을 해석할 수 있는 이론식을 유도하였으며, 이론식 계산 결과의 타당성을 유한요소해석 결과와 비교함으로써 검증하였다. 배열 트랜스듀서의 기하학적 초점 이외 지점에서의 동적 집속 가능 유무도 함께 확인하였다. 또한 음장 내 원하지 않는 지점에 발생하는 그레이팅 로브의 레벨은 트랜스듀서의 채널수와 주파수와의 관계를 이용하여 개선될 수 있음을 확인하였다. 따라서 정점으로부터 특정 범위 내에 주엽이 존재하면서 그레이팅 로브를 포함한 최대 부엽의 크기를 체계적으로 줄일 수 있도록 트랜스듀서 구조를 최적 설계하였다. 설계된 구조는 모든 집속 지점에서 목표를 만족하는 성능을 보였다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권2호
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• pp.101-109
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• 2014

In this paper, four apodization functions are proposed for silicon-on-insulator (SOI) strip waveguides with sidewall-corrugated gratings. The effects of apodization functions on the full width at half maximum (FWHM), the side-lobe level, and the reflectivity of the reflection spectrum are studied using the coupled-mode theory (CMT) and the transfer-matrix method (TMM). The results show that applying proposed apodization functions creates very good filtering characteristics. Among investigated apodized waveguides, the apodization functions of Polynomial and z-power have the best performance in reducing side-lobes, where the side-lobe oscillations are entirely removed. Four functions are also used for precise adjustment of the bandwidth. Simulation results show that the minimum and maximum values of the FWHM are 0.74 nm and 8.48 nm respectively. In some investigated functions, changing the apodization parameters decreases the reflectivity which is compensated by increasing the grating length.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권2호
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• pp.46-55
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• 2002

광도파로열 격자(AWG :Arrayed Waveguide Grating) 파장 필터는 전광 네트웍(All Optical Network)을 실현하는 매우 중요한 핵심 소자 중에 하나이다. 광도파로열 격자 파장 필터와 같은 광도파 소자를 해석 및 설계시 수학적인 해석이 필요하며, 가장 대표적인 방법은 BPM(Beam Propagation Method)이다. 본 논문에서는 Paraxial BPM과 Wide Angle BPM을 InP/InGaAsP/InP 광도파로열 격자 파장 필터 해석에 적용시켜 정화도의 차이를 고찰해 보았다. WA-BPM을 구현하기 위하여 저차의 Pade Approximant를 적용하였다. 광도파로열 격자 파장 필터의 SLL(Side Lobe Level)과 삽입손실(Insertion Loss)을 비교하여 분석하였다. 광도파로열 격자 파장 필터를 정확하게 해석 및 설계하기 위해서는 고차의 WA-BPM을 사용해야 함을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.806-812
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• 2000

본 논문에서는 한 파장보다 큰 배열안테나에 대하여 이론적으로 고찰하였고, 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이러한 배열안테나의 그레이팅 로브를 이용하여 예리한 반-전력빔폭(HPBW)을 갖도록 하였다. 배열안테나의 배열간격을 적절히 설정함으로써 반-전력빔폭 뿐만 아니라 사이드로브레벨(SLL)까지도 조절할수 있었다. 이를 위해 4개의 혼 안테나로 배열안테나를 구현하였으며, 방사패턴은 9GHz에서 측정하여 제시한 방법의 타당성을 입증하였다. 이때 배열안테나를 구성하는 각각의 혼은 64.3$\times$82.5$\textrm{mm}^2$의 크기와 27$^{\circ}$의 반-전력빔폭을 갖는 것을 사용하였다. 그레이팅 로브를 이용하기 위해 안테나 사이의 배열간격을 1파장보다 크게 하므로서 가시영역에서 그레이팅 로브가 발생하게 하였다. 배열간격을 2.5λ, 2.7λ와 3.0λ로 변화시켜가면서 반-전력빔폭을 측정한 결과 각각 4.3$^{\circ}$, 3.3$^{\circ}$그리고 1.7$^{\circ}$를 얻을 수 있었으므로 반-전력빔폭이 확연히 줄어들었으며 예리한 반-전력빔폭을 얻을수 있었다. 그러므로 좁은 반-전력빔폭을 갖는 안테나를 설계하는데 유용하게 이용할 수 있을 것이다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권10호
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• pp.21-25
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• 2014

패브리 패롯형 공진기 안테나의 스캔특성에 대하여 공진기내에 위치하는 $4{\times}1$ thinned 배열 급전에 대하여 분석하였다. FPC 배열 안테나는 높은 이득과 낮은 부엽 레벨을 갖는다. 그러나 스캔각도는 유사 구조의 패치 배열 안테나보다 약 14-17% 작은 값을 나타낸다. 이는 FPC 구조에서 존재하는 상호 커플링 특성 때문이다. 개방형 배열과는 달리 FPC 배열 구조는 1.0 파장 간격이상의 요소간의 거리에서도 그레이팅 로브가 생성되지 않는 장점을 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제33권3호
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• pp.200-209
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• 2014

본 논문에서는 평면파 합성 송신집속 방법의 모델을 제시하고 수학적 해석을 통해 그 특성을 분석하였으며 일반적인 구형파 기반의 집속 방법과 비교하였다. 이를 통하여 평면파를 이용한 합성 송신집속 방법은 거리에 따라 주엽의 폭이 변하지 않는 비회절 빔을 발생함을 확인하였다. 또한 그레이팅 로브의 발생을 억제하며 원하는 주엽 폭을 얻기 위한 평면파 합성 방법, 그리고 비회절 특성이 유지되는 영역을 효과적으로 확장시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 제안된 방법과 해석결과들을 컴퓨터 모의실험을 통해 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권1호
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• pp.11-21
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• 2022

본 연구에서는 자율주행차의 라이다 센서용 광위상배열(optical phased array, OPA)에서 우수한 신호 품질을 얻을 수 있는 방법에 대해 조사하였다. OPA를 구성하는 광 안테나가 주기적으로 배치되어 있는 경우에는 grating lobe의 형성으로 인해 빔 조향의 범위가 제한된다. 광 안테나가 비주기적으로 배치된 OPA에서는 한 개의 main lobe만 형성되어 넓은 조향 범위가 가능하지만 side lobe에 의한 잡음의 영향으로 신호 품질이 저하된다. 본 논문에서는 이러한 비주기적인 OPA에서 발생하는 잡음을 최소화하고 신호 품질을 향상시키기 위한 최적화 연구를 수행한 결과를 보고한다. 최적화를 위한 목적 함수로는 side-lobe level (SLL)을 이용하였고, SLL이 가장 낮은 안테나 배열을 구하기 위한 최적화 기법으로는 입자 군집 최적화(particle-swarm optimization, PSO), 유전 알고리즘(genetic algorithm, GA), 패턴 검색 알고리즘(pattern-search algorithm, PSA) 등을 적용하였다. 128 채널의 광 안테나 배치로 이루어진 비주기적 OPA에서 위 3가지 최적화 기법을 적용하여 결과를 비교하였다. 전반적으로 PSO와 GA는 서로 유사한 최적화 결과를 보였고, PSA는 이와는 약간 차별적인 특성을 보였다. 최적화가 이루어진 각도가 45도보다 작을 때에는 최적화 각도가 작을수록 모든 조향 각도에서의 평균적인 SLL 값이 증가하는 경향을 보였지만, 최적화가 이루어진 각도가 45도 이상일 경우에는 최적화 알고리즘에 관계없이 -13 dB 이하의 평균 SLL 값을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 비주기적인 OPA에서 고품질의 신호를 얻기 위한 최적의 안테나 배열을 구하는 데 있어서 PSO, GA, PSA의 최적화 알고리즘이 유용하게 활용될 수 있음을 보였다.