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함정용 다기능 AESA 레이더 시스템을 위한 고전압·고효율 DC-DC 전원모듈 개발
정민길,이원영,김상근,김수태,권영수,Chong, Min-Kil,Lee, Won-Young,Kim, Sang-Keun,Kim, Su-Tae,Kwon, Simon 한국군사과학기술학회 2021 한국군사과학기술학회지 Vol.24 No.1
For conventional AESA radars, DC-DC power modules using 300 Vdc have low efficiency, high volume, heavy weight, and high price, which have problems in modularity with T/R module groups. In this paper, to improve these problems, we propose a distributed DC-DC power module with high-voltage 800 Vdc and high-efficiency Step-down Converter. In particular, power requirements for modern and future marine weapons systems and sensors are rapidly evolving into high-energy and high-voltage power systems. The power distribution of the next generation Navy AESA radar antenna is under development with 1000 Vdc. In this paper, the proposed highvoltage, high-efficiency DC-DC power modules increase space(size), weight, power and cooling(SWaP-C) margins, reduce integration costs/risk, and reduce maintenance costs. Reduced system weight and higher reliability are achieved in navy and ground AESA systems. In addition, the proposed architecture will be easier to scale with larger shipboard radars and applicable to other platforms.
자코비안 선형화 및 입-출력 궤환 선형화에 기반한 자기 부상 시스템의 스위칭 제어
정민길(Min-Gil Jeong),최호림(Ho-Lim Choi) 대한전기학회 2015 전기학회논문지 Vol.64 No.4
Electromagnetic levitation system(EMLS) is one of the well known nonlinear systems. Often, it is not easy to control an EMLS due to its high nonlinearity. In this paper, we first apply two linearization method(jacobian and input-output feedback linearization) to design two feedback controllers for an EMLS. Then, by observing the advantages of each controller, we design a switching control algorithm which engage two controllers depending on the position of the steel ball in order to achieve the improved performance over each controller. The validity of our switching control approach is verified via both simulation and actual experimental results.
항공기용 평면형 능동 전자주사식 위상 배열(AESA) 레이더 프로토 타입 개발
정민길(Min-Kil Chong),김동윤(Dong-Yoon Kim),김상근(Sang-Keun Kim),전상미(Sang-Mi Chon),나형기(Hyung-Gi Na) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.12
본 논문에서는 T/R(Transmit/Receive) 모듈을 이용한 항공기용 평면형 능동 전자주사식 위상 배열(AESA) 레이더 프로토 타입을 설계, 제작 및 시험하였다. LIG넥스원은 항공기용 레이더 개발에 필요한 핵심 기술 확보를 목적으로 AESA 레이더 프로토 타입을 개발하였다. 본 프로토 타입은 복사 소자 배열, 다수의 T/R 모듈, RF 급전기, 전원 분배, 빔 조향기, 아날로그/디지털 변환기(ADC)를 가지는 소형화된 수신기 및 액냉식 냉각과 지지 구조체로 구성되어 있다. 안테나 장치는 590 ㎜ 직경에, 536개의 능동 소자를 배열할 수 있는 크기를 가진다. 각 T/R 모듈들은 삼각 배열을 적용하여 14.7 ㎜×19.5 ㎜ 간격으로 배치하였다. 송신 최대 듀티 운용시 2,310 W의 전력이 입력되며, 발열은 1,554 W를 발산하게 된다. AESA 레이더 프로토 타입은 근접 전계 챔버에서 시험하였고, 그 결과 정확하고 유연한 제어에 의한 빔 조향과 빔 형성을 제공하는 빔 패턴을 확인할 수 있었다. This paper presents a design, fabrication and the test results of planar active electronically scanned array(AESA) radar prototype for airborne fighter applications using transmit/receive(T/R) module hybrid technology. LIG Nex1 developed a AESA radar prototype to obtain key technologies for airborne fighter’s radar. The AESA radar prototype consists of a radiating array, T/R modules, a RF manifold, distributed power supplies, beam controllers, compact receivers with ADC(Analog-to-Digital Converter), a liquid-cooling unit, and an appropriate structure. The AESA antenna has a 590 mm-diameter, active-element area capable of containing 536 T/R modules. Each module is located to provide a triangle grid with 14.7 ㎜×19.5 ㎜ spacing among T/R modules. The array dissipates 1,554 watts, with a DC input of 2,310 watts when operated at the maximum transmit duty factor. The AESA radar prototype was tested on near-field chamber and the results become equal in expected beam pattern, providing the accurate and flexible control of antenna beam steering and beam shaping.
레이더용 X-대역 63 Watt Pulsed SSPA 개발
정민길(Min-Kil Chong),나형기(Hyung-Gi Na) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.3
본 논문에서는 소형 하이브리드 HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuits)를 사용하여 레이더용 X-대역 63 watt 펄스 구동형(pulsed) SSPA(Solid State Power Amplifier)를 개발하였다. Pulsed SSPA는 전원공급기와 초단증폭기, 구동증폭기, 고출력을 위한 최종단 증폭기의 3단의 증폭기로 구성되어 있다. 70도의 고온에서도 듀티 1.2 %이고, 짧은 펄스 폭에서 63 watts 이상의 출력을 얻었다. 제작된 모듈은 동작대역 내에서 포화 상태의 이득 37 ㏈ 성능을 보였다. 입출력 정재파비는 1.5:1 미만을 만족하였다. 이 모듈은 +28 Vdc로 동작되고 400 ㎃ 전력소모를 가진다. 본 논문에서 개발한 SSPA는 고속으로 동작하는 펄스 도플러 레이더에 적용할 수 있다. In this paper, we developed the X-band 63 watt pulsed SSPA(Solid State Power Amplifier) by using HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuits). The pulsed SSPA consists of power supply and 3-stage amplifier modules : pre- amplifier stage, driver-amplifier stage, final-amplifier stage. The developed pulsed SSPA provides more than 63 watts of output power with a short pulse width and the duty cycle of up to 1.2 % at 70 ℃. The fabricated module offers great than 37 ㏈ of saturated gain across the operating band. Input and output VSWR is <1.5:1. This module has an average current of 400 ㎃ typical and operates at a +28 Vdc supply. The developed SSPA in this paper can apply to pulsed Doppler radar with high speed operation.
정민길,이문수 慶尙大學校 工科大學 自動化및컴퓨터應用技術硏究所 1995 自動化 및 컴퓨터應用技術 Vol.2 No.1
A series-fed microstrip array antenna of beamwidth 5°× 5°, squint angle 80°and SLL-15dB below is designed. Series-fed arrays are formed by interconnecting all the elements by high-impedance transmission lines and feeding the power at the first element and it is a traveling-wave antenna which is terminated with a matched load. Radiation patterns and impedance matching of the antenna are analyzed by Ensemble 3.0, which is a popular software package for designing printed antennas and arrays. The squint angle can be controlled by the spacing between the elements. Dolph Tschebyscheff and Taylor current distribution in the array are used for the purpose of comparisons. The major advantages of series-fed array antennas are that feed arrangement is compact and the losses associated with the feeding network are less than those of a corporate feed type. The antennas are fabricated on the RT/Duroid Laminates of 62mil thickness. The experimental results are very close to the specifications to be designed.
능동 위상 배열 SAR 안테나를 위한 X-대역 송수신 모듈의 설계 및 제작
정민길(Min-Kil Chong),김상근(Sang-Keun Kim),나형기(Hyung-Gi Na),이종환(Jong-Hwan Lee),이동우(Dong-Woo Yi),백승훈(Seung-Hun Baik) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.10
본 논문에서는 능동 위상 배열 안테나를 가지는 SAR(Synthetic Aperture Radar)용 X-대역 T/R(Transmit/Receive) 모듈을 설계, 제작하였다. T/R 모듈은 X-대역에서 800 ㎒ 이상 대역폭을 가지며 이중 편파 운용이 가능하다. 송신 출력 7 W 이상에 잡음지수 3.9 ㏈ 이하를 가진다. 위상과 이득은 6비트 위상변위기와 6비트 디지털 감쇠기에 의해 각각 제어된다. 게다가 제작된 T/R 모듈은 방향성 결합기와 전력분배기로 연결되는 성능 점검/보정 포트를 가진다. LTCC 다층 기판을 사용하여 고직접화 T/R 모듈이 가능하게 하였다. 모든 동작 주파수 대역에서 수신시 RMS 이득 오차는 최대 0.8 ㏈ 이하이고, 송/수신시 RMS 위상 오차는 최대 4° 이하로 측정되었고, 또한 시험 결과 T/R 모듈은 요구되는 전기적인 성능을 만족하였다. 이 구조는 능동 위상 배열 SAR용 안테나에 적용될 수 있음을 확인하였다. In this paper, a X-Band T/R-module for SAR(Synthetic Aperture Radar) systems based on active phased array antennas is designed and fabricated. The T/R modules have a bandwidth of more than 800 ㎒ centered at X-Band and support dual, switched polarizations. The output power of the module is 7 watts over a wide bandwidth. The noise figure is as low as 3.9 ㏈. Phase and amplitude are controlled by a 6-bit phase shifter and a 6-bit digital attenuator, respectively. Further the fabricated T/R module has test and calibration port with directional coupler and power divider. Highly integrated T/R module is achieved by using LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) multiple layer substrate. RMS gain error is less than 0.8 ㏈ max. in Rx mode, and RMS phase error is less than 4° max. in Rx/Tx phase under all operating frequency band, or the T/R module meet the required electrical performance in test. This structure can be applied to active phase array SAR Antennas.
코일 저항의 불확실성을 가지는 자기 부상 시스템의 강인 제어
정민길(Min-Gil Jeong),최호림(Ho-Lim Choi) 대한전기학회 2015 전기학회논문지 Vol.64 No.7
Electromagnetic levitation system(EMLS) is one of the well known nonlinear systems due to its high degree of nonlinearities. Moreover, when there are uncertain parameters in EMLS, it is not easy to have an accurate control of EMLS. In this paper, we first apply a standard input-output feedback linearzing controller to EMLS and investigate the possible control error caused by uncertain coil resistor. Then, as a remedy, we design and apply a robust controller using Lyapunov redesign technique to deal with this uncertain coil resistor in the system. The validity of our robust controller is verified via system analysis and experimental results.