본 논문은 도파관 구조를 이용한 W-대역 밀리미터파 탐색기용 광대역 모노펄스 비교기 설계를 제안한다. 제안하는 구조의 핵심 아이디어는 $90^{\circ}$ 하이브리드에 자기보상 위상천이기를 결합하여 광대역 $180^{\circ}$ 하이브리드를 구현하는 것이다. 일반적인 위상천이기는 협대역 특성을 가지므로 다수의 위상천이기가 사용될 경우, 안테나를 포함한 전체 시스템의 운용 대역폭을 제한하는 단점이 있다. 제안하는 비교기는 광대역 특성을 가지는 자기보상 위상천이기를 사용하므로 이러한 문제를 완화시킬 수 있다. 설계된 비교기는 도파관 구조를 이용하여 손실 특성이 우수하다. 또한, 포트간 크기 및 위상 응답에서 광대역 특성을 보인다.
정사각형 혼 안테나의 개구면을 $3{\times}3$의 도체 격자로 분할하여 이득을 개선하였다. 개구면상의 균일한 필드 분포를 얻기 위해서, 중앙과 가장자리의 격자에 두께가 서로 다른 유전체 판을 삽입하여 위상을 보상하였다. 12.5GHz 대역의 혼 안테나를 설계하여 FDTD 방법으로 개구면의 필드 분포를 해석하였고, 이로부터 복사 패턴을 계산하였다. 실제 측정한 결과, 격자형 개구면을 갖는 안테나의 이득은 18 dBi로 일반적인 혼에 비해 이득이 약 2 dB 개선됨을 확인하였다.
능동위상배열안테나는 정밀한 빔의 형성과 성능 확인을 위해 근접전계 수신시험이 요구된다. 그에 따른 근접전계 수신시험을 통해 모노펄스 기능을 활용하기 위한 보상값을 획득하게 된다. 하지만, 많은 주파수 채널을 사용하는 레이다의 경우 많은 시간과 노력이 요구된다. 효율적인 레이다 개발과 생산을 위해서는 선택적으로 주파수 채널을 선정하고, 그 측정값을 기준으로 측정하지 않은 주파수 채널의 보상값을 보간법을 통해 예측하여 획득할 수 있다. 이와 같은 방법으로 보상값의 위상각 정보를 획득할 경우, 합, 차 채널간의 위상변화량을 확인할 필요성이 있다. 위상의 측정은 랩핑으로 인하여 비선형 현상이 나타날 수 있기 때문이다. 일반적인 레이다의 경우, 합, 차 채널의 전기적 길이가 유사하게 설계되지만, 특정 목적으로 전기적 길이 차이가 발생할 경우, 랩핑 현상으로 인해 보간법의 오류를 발생할 수 있다. 본 논문에서는 전기적 길이 차이에 의해 발생되는 보간법의 오류를 확인하고, 하나의 주파수 선택 방안을 제시한다.
An airborne-based Direction-Finding System is developed for the application of ELINT and ES(Electronic Support). The system takes the phase-comparison technology, and has the configuration of multi-based antenna array for the solution of ambiguity due to the increased Direction-Finding resolution. This thesis describes the design of optimized distances among antennas, the electrical characteristics, the method of compensation, the direction-finding accuracy, and et. al. under the condition of the airborne-based environment.
본 논문은 상관형 위상비교(correlative interferometer) 방향탐지 장치의 정확도 분석용 시뮬레이터 설계에 대하여 기술하였다. 상관형 위상비교 방향탐지는 잡음에 강인하므로 안테나 설치가 복잡한 항공기나 함정 등에서 많이 사용되며 방향탐지 정확도가 매우 높다. 또한 전파가 특정 방위각에서 입사될 때 잡음이 없는 환경에서 계산한 위상차와 잡음이 있는 실제 환경에서 측정한 위상차를 융합하여 상관계수가 가장 큰 값을 전파의 방위각으로 추정하는 방식이다. 시뮬레이터는 전파의 주파수, 방탐장치 안테나 수, 안테나 좌표, 전파의 송신신호 세기, 수신기의 대역폭, 이득, 플랫폼(platform)의 전파간섭 등을 입력으로 받아서 0-360도 방위각과 0-60도 고각에 대한 방향탐지 정확도를 계산한다. 시뮬레이터는 실제 환경에서 발생할 수 있는 요소를 대부분 반영하였으므로 방향탐지 오차 분석이 0.5도 이하로 정확하고 함정과 항공기의 방탐장치 설계에 잘 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 광대역 지향성 방사패턴을 가지는 자연에서 영감을 얻은 새싹 모양 안테나를 제안한다. 모션감지 센서 응용을 위해 넓은 빔폭을 가지는 새싹 모양의 기울어진 방사체를 설계하였다. 확장된 잘려진 접지면을 반사기로 작용하도록 하여 지향성 방사패턴을 가지도록 하였다. 평형 방사체를 급전하기 위하여 우수한 진폭 및 위상 평형도를 가지는 광대역 발룬을 활용하였다. 제안된 안테나는 8.5에서 14.5 GHz의 넓은 주파수 대역폭과 넓은 빔폭을 가졌으며, 방사 효율은 90% 정도이었다. 측정된 이득은 4에서 5dBi이며, 전후방비는 10~20dB이었다. 제안된 안테나는 광대역 넓은 빔폭과 지향성 방사패턴을 요구하는 이미징 센서, 위상 배열 시스템 및 레이더 등에 활용될 수 있음을 보였다.
본 논문은 CDMA2000 1X 신호 환경에서 동작하는 스마트 안테나 기지국의 각 안테나 소자에서 수신된 독립적인 신호를 이용하여 다이버시티 이득을 얻는 액세스 채널 복조기를 구현하고 구현된 복조기의 성능을 분석한다. 제안된 액세스 채널 복조기는 4개의 핑거를 지원하는 탐색기와 왈쉬 복조기 그리고 복조 제어기로 구성되고, 이들은 Alters사의 백만 게이트급 FPGA인 APEX EP20K1000EBC652와 TI사의 TMS320C6203으로 구현되었다. 제안된 액세스채널 복조기는 스마트 안테나 기지국이 최적의 웨이트 벡터를 얻을 수 없는 액세스 상태에서 데이터 복조 성능을 증가시키는 것이다. 본 논문에서는 실증시험을 통해서 위상 다이버시티 기법이 적용된 액세스채널 복조기의 성능이 기존의 액세스채널 복조기보다 우수함을 액세스 프로브 검출 확률, 액세스 실패 확률, 왈쉬 복조기에서의 $E_{b/}$$N_{o}$ 항목에서 확인하였다.다.
본 논문은 차량 탑재형 DBS 수신 시스템에 적용하기 위하여 Galerkin 모멘트법을 이용한 유도성 벽을 가진 16 포트 급전 도파관 어레이에 대해 기술하고 있다. 먼저, π분기 한 단의 전자계 해석 및 설계의 타당성을 입증하기 위해, π분기 한 단을 DBS 밴드에서 설계 ·제작하였다. π분기 한 단에 대한 측정결과는 이론치와는 잘 일치하였다. 이 설계법을 토대로 WR-90 표준 도파관을 이용한 어레이 설계를 행하였다. 그러나 WR-90 표준 도파관의 경우, π분기 한 단의 폭이 관내파장보다 커져서 8 포트 어레이에 대해 2.3 dB의 진폭차와 62도의 위상차를 보였으며 반사손실 -20 dB 이하의 대역폭도 약 220 ㎒ DBS의 대역폭을 만족시키지 못했다. 이를 해결하기 위하여 π분기 한 단의 폭이 관내파장과 같은 크기를 갖도록 하는 설계법을 제안하였다. 이 설계법에 의해 8 포트 어레이의 경우, 진폭차를 1 dB 이내로, 위상차를 13도 이내로 줄일 수 있었으며, 대역폭도 700 ㎒로 광대역화 할 수 있었다. 또한 16 포트 도파관 어레이의 크기를 WR-90 표준 도파관 어레이에 비해 약 10 cm 정도 줄이는 효과를 얻었다. 제작한 16 포트 급전 도파관 어레이를 이용하여 안테나의 이득을 측정한 결과, DBS 대역에서 24 dBi 이상의 고이득을 실현할 수 있었다.
This work presents the design, fabrication and microwave performance of distributed analog phase shifter (DAPS) fabricated on $(Ba,\;Sr)TiO_3$ (BST) thin films for X-band applications. Ferroelectric BST thin films were deposited on MgO substrates by pulsed laser deposition. The DAPS consists of high impedance coplanar waveguide (CPW) and periodically loaded tunable BST interdigitated capacitors (IDC). In order to reduce the insertion loss of DAPS and to remove the alteration of unloaded CPW properties according to an applied dc bias voltage, BST layer under transmission lines were removed by photolithography and RF-ion milling. The measured results are in good agreement with the simulated results at the frequencies of interest. The measured differential phase shift based on BST thin films was $24^{\circ}$ and the insertion loss decreased from 1.1 dB to 0.7 dB with increasing the bias voltage from 0 to 40V at 10 GHz.
현재 사용 중인 이동 통신 시스템에서는 주파수 효율을 높이기 위한 주요한 방법으로 다중 입출력 송수신 (multiple-input multiple-output; MIMO) 전송 기술을 사용하고 있다. MIMO 전송 시 채널의 추정을 통한 정확한 빔포밍의 수행은 수신 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비 (signal-to-interference-plus-noise ratio; SINR) 증가와 시스템의 성능 향상에 기여하며, 따라서 빔포밍 벡터와 이를 정의하는 코드북 설계에 관한 논의는 매우 중요하다. 본 논문에서는 균일 원형 배열 (uniform circular array; UCA) 구조 환경에 적합한 코드북을 제안하기 위해 인접 안테나 간 채널의 위상 차이를 통계적으로 분석한 후, 확률 밀도 함수의 분포에서 나타난 위상의 이동 정도를 보상하기 위해 새로운 매개 변수를 추가하는 방법을 사용한다. 제안 코드북은 공간채널모델 환경에서 성능 평가를 진행하여 기존의 LTE (long term evolution) Release 8과 Release 10에서 제시한 표준 코드북 대비 큰 폭의 성능 이득을 보임을 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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