수동 밀리미터파 보안 검색 시스템 개발

윤진섭(Jin-Seob Yoon),정경권(Kyung Kwon Jung),채연식(Yeon-Sik Chae) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.7

본 논문에서 설계 및 제작된 보안 검색 시스템은 물체 및 사람으로부터 방사된 에너지를 수신하여 이미지화 하는 시스템이다. 제안한 보안 검색 시스템은 다채널 수신을 위한 집적화된 어레이 안테나를 적용하였으며, 16개의 4단 저잡음 증폭기와 디텍터, CCD/IR 카메라와 반사판 그리고 밀리미터파 렌즈로 구성된다. 본 시스템은 공기 중의 열잡음 신호를 감지해야 하므로, 높은 수신감도와 넓은 대역폭이 요구된다. 시스템에 사용된 저잡음 증폭기 모듈의 이득특성은 82GHz~102GHz의 대역에서 65.8dB의 평균 이득특성을 가진다. 또한 증폭기 모듈로부터 입력된 열잡음 신호를 DC 전압 값으로 나타낼 수 있는 검출기를 제작하였다. 제작된 검출기는 제로-바이어스 쇼트키 다이오드를 사용하여 물체에서 방사된 밀리미터파 신호를 DC 출력 전압으로 변환하는 방사 분석 센서이다. 제작된 검출기의 특성은 0dBm 입력전력에서 350~400mV/mW, 검출 가능 입력 전력 범위는 -10~13dBm으로 우수한 성능을 보였다. 제작된 보안 검색 시스템은 은닉된 금속 재질의 물체뿐만 아니라, 플라스틱 등으로 이루어진 물체들도 검색이 가능하다. The designed and fabricated millimeter-wave security screening system receives radiation energy from an object and a human body. The imaging system consist of sixteen array antennas, sixteen four-stage LNAs, sixteen detectors, an infrared camera, a CCD camera, reflector, and a focusing lens. This system requires high sensitivity and wide bandwidth to detect the input thermal noise. The LNA module of the system has been measured to have 65.8 dB in average linear gain and 82 GHz~102 GHz in bandwidth to enhance the sensitivity for thermal noise, and to receive it over a wide bandwidth. The detector is used for direct current (DC) output translation of millimeter-wave signals with a zero bias Schottky diode. The lens and front-end of the millimeter-wave sensor are important in the system to detect the input thermal noise signal. The frequency range in the receiving sensitivity of the detectors was 350 to 400 mV/mW at 0 dBm (1 mW) input power. The developed W-band imaging system is effective for detecting and identifying concealed objects such as metal or plastic.

NO. 1A 교환기의 집중과금처리방식(CAMA) 구현

최윤수(Yoon-Su Choi),송재호(Jae-Ho Song),윤진섭(Jin-Seob Yoon),이명재(Myung-Jae Lee) 대한전자공학회 1997 대한전자공학회 학술대회 Vol.1997 No.6

200 ㎓ 대역 프로브 구조의 구형도파관-마이크로스트립 변환기 설계

이상진(Sang-Jin Lee),백태종(Tae-Jong Baek),고동식(Dong-Sik Ko),한민(Min Han),최석규(Seok-Gyu Choi),김정일(Jung-Il Kim),김근주(Geun-Ju Kim),전석기(Seok-Gy Jeon),윤진섭(Jin-Seob Yoon),이진구(Jin-Koo Rhee) 大韓電子工學會 2012 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.49 No.4

본 논문에서는 200 ㎓ 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 ㎓ ~ 210 ㎓의 대역폭을 갖으며 전 대역에서 -0.81 ㏈ 이하의 삽입손실과 -10 ㏈ 이상의 반사손실을 확인하였다. We have designed the waveguide to microstrip transition using a probe structure for the center frequency of 200 ㎓ transceiver. The waveguide to microstrip transition is composed of probe, taper and microstrip transmission line. For design of the transition, we simulated the lengths and width of the probe and the taper to optimize the center frequency and the bandwidth using HFSS simulation tool from Ansoft. The transition is designed back-to-back structure. From the simulation results, the transition exhibits that insertion loss is below -0.81 ㏈ and the return loss less than -10 ㏈ in range of 186 ~ 210 ㎓.

근거리 수동 밀리미터파 이미징 시스템을 이용한 영상 측정과 영상처리

정경권(Kyung Kwon Jung),윤진섭(Jin-Seob Yoon),채연식(Yeon-Sik Chae) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.8

본 논문에서는 근접한 거리의 수동 밀리미터파 이미징 시스템을 설계하고 테스트하였다. 제안한 수동 밀리미터파 이미징 시스템은 안테나와 저잡음 증폭기, 다이오드 검출기로 구성된 94GHz 밀리미터파 이미징 센서와 2축 직교 로봇, 데이터 수집장치, 이미징 프로그램으로 구성된 제어 장치로 되어있다. 금속 공구나 IC 카드, 플라스틱 등의 물체에 대해서 영상을 측정하고, 2축 직교 로봇은 래스터 스캔을 통해서 2차원 영상을 얻을 수 있다. 60초 이내로 20×20 픽셀의 영상을 얻어서 출력하고, 후처리를 위해서 영상을 저장한다. 측정 영상의 해상도 개선을 위해서 여러 가지 보간법을 적용하여 성능을 확인하였다. In this paper, we designed and tested of the passive millimeter-wave imaging system in near range. The proposed passive millimeter-wave imaging system consists two parts. The first part is a 94 GHz band millimeter imaging sensor which is coupled to an antenna, two LNAs, and a diode detector. The second part is a control unit. The control unit is consists of the 2-axes Cartesian robot, the data acquisition (DAQ), and imaging program. The 2-axes Cartesian robot should be able to scan a 2-D image of the metalic tools, IC card and plastic objects, with a raster scanning method. The passive millimeter-wave image of 20×20 pixels is acquired within less than 60s, and is immediately displayed and stored for post processing. In order to improve the image quality, interpolation methods are applied.

마이크로 머시닝 기술을 이용한 새로운 구조의 100 ㎓ DMR bandpass Filter의 설계 및 제작

백태종(Tae Jong Baek),이상진(Sang Jin Lee),한민(Min Han),임병옥(Byeong Ok Lim),윤진섭(Jin Seob Yoon),이진구(Jin Koo Rhee) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.44 No.12

본 논문에서는 MMIC 응용을 위한 dielectric-supported air-gapped microstrip line (DAML) 구조를 이용하여 dual-mode stepped impedance 링 공진기를 설계 제작하였다. 링 공진기는 표면 마이크로머시닝 기술을 이용하여 만들어졌다. DAML ring resonator는 다층구조로써 공기중에 위치한 신호선과 MMIC 응용에 적합하도록 CPW가 한 평면에 구성되 있으며 DAML-CPW 트랜지션이 자유로운게 특징이다. DAML 링 공진기는 10 ㎛ 높이로 GaAs 기판 으로부터 띄어져 있다. 대역통과 여파기는 dual-mode 공진을 하며 stepped impedance 이용한 구조이다. 측정결과로 중심주파수 97 ㎓에서 감쇠특성은 15㏈, 삽입손실은 2.65 ㏈를 보였으며, 상대 대역폭은 12 %를 나타냈다. 이같은 구조의 대역통과 여파기는 MMIC 와의 직접화에 유리하다. In this paper, we proposed the dual-mode stepped impedance ring resonator bandpass filter for MMIC (Microwave Monolithic Integrated Circuit) applications using the dielectric-supported air-gapped microstrip line (DAML). The ring resonator fabricated by surface micromachining technology. This filter consists of a DAML resonator layer and a CPW feed line. The DAML ring resonator is elevated with 10 ㎛ height from GaAs substrate surface. This bandpass filter is 1?λg type stepped impedance ring resonator including dual-mode resonance. From the measurements, we obtained attenuation of over 15 ㏈ and insertion loss of 2.65 ㏈ at the center frequency of 97 ㎓. Relative bandwidth is about 12 % at 97 ㎓. Furthermore, the proposed bandpass filter is useful to integrate with conventional MMICs.

MHEMT를 이용한 광대역 특성의 밀리미터파 Cascode 증폭기 연구

백용현(Yong-Hyun Baek),이상진(Sang-Jin Lee),백태종(Tae-Jong Baek),최석규(Seok-Gyu Choi),윤진섭(Jin-Seob Yoon),이진구(Jin-Koo Rhee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.4

본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 광대역 특성을 갖는 MHEMT (Metamorphic High Electron Mobility Transistor)cascode 증폭기를 설계 및 제작하였다. Cascode 증폭기 제작을 위해 먼저 0.1 ㎛ InGaAs/InAlAs/GaAs MHEMT를 설계 및 제작하였다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도가 670 mA/㎜이고, 최대 전달컨덕턴스(gm)는 688 mS/㎜이며, 주파수 특성으로 전류이득 차단 주파수(fT)는 139 ㎓, 최대 공진 주파수(fmax)는 266 ㎓의 특성을 나타내었다. 설계된 cascode 증폭기는 회로의 발진을 막기 위해서 저항과 캐패시터를 co㎜om gate 소자의 드레인에 병렬로 연결하였다. Cascode 증폭기는 CPW (Coplanar Waveguide) 전송선로를 이용하여 광대역 특성을 얻을 수 있도록 정합회로를 설계하였다. 설계된 증폭기는 본 실험실에서 개발된 MHEMT ㎜IC 공정을 이용해 제작되었다. 제작된 cascode 증폭기의 측정결과, 3 ㏈ 대역폭이 20.76~71.13 ㎓로 50.37 ㎓의 넓은 대역 특성을 얻었으며, 대역내에서 평균 7.07 ㏈ 및 30 ㎓에서 최대 10.3 ㏈의 S21 이득 특성을 나타내었다. In this paper, millimeter-wave broadband MHEMT (Metamorphic High Electron Mobility Transistor) cascode amplifiers were designed and fabricated. The 0.1 ㎛ InGaAs/InAlAs/GaAs MHEMT was fabricated for cascode amplifiers. The DC characteristics of MHEMT are 670 mA/㎜ of drain current density, 688 mS/mm of maximum transconductance. The current gain cut-off frequency(fT) is 139 ㎓ and the maximum oscillation frequency(fmax) is 266 ㎓. To prevent oscillation of the designed cascode amplifiers, a parallel resistor and capacitor were connected to the drain of common gate device. By using the CPW (Coplanar Waveguide) transmission line, the cascode amplifier was designed and matched for the broadband characteristics. The designed amplifier was fabricated by the MHEMT MMIC process that was developed through this research. As the results of measurement, the amplifier was obtained 3 ㏈ bandwidth of 50.37 ㎓ between 20.76 to 71.13 ㎓. Also, this amplifier represents the S21 gain with the average 7.07 ㏈ gain in bandwidth and the maximum gain of 10.3 ㏈ at 30 ㎓.

댐 안전 모니터링 고도화 기술

류세환(Ryu, Se Hwan),박지민(Park, Ji Min),윤진섭(Yoon, Jin Seob) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

밀리미터파 수동 이미징 시스템 연구 Ⅲ

정민규(Min-Kyoo Jung),채연식(Yeon-Sik Chae),김순구(Soon-Koo Kim),윤진섭(Jin-Seob Yoon),미즈노 코지(Mizuno Koji),이진구(Jin-Koo Rhee) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.3

이차원 이미징 배열소자를 갖는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 제작하였다. 이 이미징 시스템을 제작하기 위하여 하나의 기판에 페르미테이퍼 슬롯 안테나, 발룬, 저잡음 증폭기, 검파기가 집적되어 있는 이미징 배열 소자를 개발하였다. 또한 2×2의 이미징 배열소자가 배열된 시스템으로 사람의 밀리미터파 수동 이미지를 얻었다. 현재 실시간 35㎓ 밀리미터파 수동 이미지 시스템 개발을 위한 이차원 배열 소자를 개발 중에 있다. 제작된 이차원 이미징 배열소자를 갖는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 바탕으로 밀리미터파 실시간 영상을 취득할 수 있는 밀리미터파 수동 이미징 시스템의 실현을 기대할 수 있게 되었다. We have developed a passive millimeter wave (PMMW) imaging system with two-dimensional imaging arrays. For the imaging system, we achieved the single-substrate imaging-array element which include all necessary component such as Fermi tapered slot antenna (TSA), a balun, LNA's and a detector circuit on it. Two-dimensional arrays for real-time imaging at the 35 ㎓ band are currently under development. We will be able to make an advanced PMMW image system based on our system with the 2×2 imaging array in the near future.

기존의 MHEMT와 InP 합성 채널 MHEMT의 소자의 항복 특성 분석 및 비교 연구

최석규(Seok Gyu Choi),백용현(Yong-Hyun Baek),한민(Min Han),방석호(Seok Ho Bang),윤진섭(Jin Seob Yoon),이진구(Jin Koo Rhee) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.44 No.12

본 논문에서 기존에 사용하고 있는 metamorphic high electron transistor (MHEMT)의 채널에 InP를 추가하여 제작 하였다. InP는 In0.53Ga0.47As와 비교하여 낮은 충돌 이온화 계수를 가지고 있다. 그런 특성을 MHEMT의 문제점 중의 하나인 낮은 항복전압의 개선에 이용하였다. 우리는 기존의 MHEMT와 InP 합성 채널 MHEMT의 항복 특성과 주파수 특성을 비교 하였다. 본 논문에서 InP 합성 채널 MHEMT의 on-state와 off-state 항복전압이 각각 2.4와 5.7 V가 측정 되었고 또한 cut-off 주파수와 maximum oscillation 주파수는 각각 160 ㎓와 230 ㎓가 측정 되었다. 위의 결과는 InP 합성 채널 MHEMT가 밀리미터파 대역의 전력용 소자에 이용되는데 큰 장점을 갖는 소자임을 알 수 있다. In this study, we have performed the channel modification of the conventional MHEMT (metamorphic high electron mobility transistor) to improve the breakdown characteristics. The Modified channel consists of the InxGa1-xAs channel and the InP sub channel instead of the InxGa1-xAs channel. Since InP has the lower impact ionization coefficient in comparison with In0.53Ga0.47As, we have adopted the InP-composite channel in the modified MHEMT. We have investigated the breakdown mechanism and the RF characteristics for the conventional and the InP- composite channel MHEMTs. From the measurement results, we have obtained the enhanced on and off-state breakdown voltages of 2.4 and 5.7 V, respectively. Also, the increased RF characteristics have brought about the decreased output conductance for the InP-composite channel MHEMT. The cut-off frequency (fT) and the maximum oscillation frequency (fmax) for the InP-composite channel MHEMT were 160 ㎓ and 230 ㎓, respectively. It has been shown that the InP-composite channel MHEMT has the potential applications for the millimeter wave power device.