고온초전도 헤어핀 콤 여파기의 급전 구조에 관한 연구

윤석순,박익모,민병철,최영환,문승현,이승민,오병두,Yun, Seok-Sun,Park, Ik-Mo,Min, Byoung-Chul,Choi, Young-Hwan,Moon, Seung-Hyun,Lee, Seung-Min,Oh, Byung-Du 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.12

직접 결합과 사이 결합을 이용하여 신호를 인가하는 두 가지 경우의 마이크로스트립 헤어핀 콤 여파기를 직경 50 mm, 두께 0.5 mm인 하나의 $LaAlO_3$ 기판 위에 양면 증착한 YBCO 박막을 이용하여 설계 제작하였다. 두 가지 헤어핀 콤 여파기 모두 중심 주파수가 1.773 GHz 이였고, 대역폭이 12 MHz 이었으며, 통과 대역에서 최소 삽입 손실이 0.5 dB 이었고, 저지 대역에서는 매우 강한 반사 손실 특성을 지니고 있었다. 직접 결합 헤어핀 콤 여파기는 통과 대역 아래쪽과 위쪽에 감쇠 폴이 생겼으나, 사이 결합 헤어핀 콤 여파기는 통과 대역 아래쪽에서만 감쇠 폴이 존재하였다. 따라서 직접 결합 헤어핀 콤 여파기가 사이 결합 헤어핀 콤 여파기에 비해서 더 좋은 스커트 특성을 보여주었다. We have designed and fabricated direct-and gap-coupled microstrip hairpin-comb filters by patterning double-sided YBCO films on a single 50-mm-diameter, 0.5-mm-thick $LaAlO_3$ wafer. Both filters have a center frequency at 1.773 GHz, 12 MHz bandwidth, 0.5 dB minimum insertion loss in the passband, and very strong out-of- band rejection. Due to two attenuation poles below and above the passband, the direct-coupled hairpin-comb filter showed a better skirt characteristic than the gapcoupled hairpin-comb filter which had only one attenuation pole below the passband.

스파이럴 라인을 이용한 마이크로스크립 원형 슬롯 안테나

김명기,박익모,Kim, Myoung-Ki,Park, Ik-Mo 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.38 No.5

본 논문에서는 스파이럴 형태의 급전선을 갖는 마이크로스트립 원형 슬롯 안테나를 제안하였다. 이 구조는 편심 스파이럴 안테나를 평면적으로 구현한 것으로서, 주빔이 안테나 평면에 수직한 방향을 향하지 않고 기울어져 있으며 주빔의 방향으로 원형 편파를 갖는다. 또한 주빔의 방향이 주파수 변화에 따라서 ${\theta }$ 와 ${\phi }$ 방향으로 일정하게 변하므로 동작 대역 내에서 주빔의 방향을 예측할 수 있다는 장점이 있다. EM 시뮬레이션을 통하여 설계변수에 따른 안테나의 특성변화를 고찰하였으며 최적의 설계방법을 제시하였다. 최적화 된 구조는 1 octave 이상의 주파수 대역에서 주빔 방향으로 3 dB이하의 축비를 가진다. A novel microstrip circular slot antenna fed by a spiral line is presented in this paper. This antenna is a planar equivalent structure of an eccentric spiral antenna generates a circularly-polarized wave. We have investigated the input impedance and radiation characteristics of this antenna by using an EM (electromagnetic) simulator, and obtained a design method [or optimum structure. The main characteristic of the antenna is that the main beam direction is off-normal to the antenna plane and moves linearly into ${\theta }$ and ${\phi }$ direction as the frequency increases. This feature allows one to predict the main beam direction easily for a given operating frequency. This antenna has axial ratio lower than 3 dB in the direction of main beam over one octave bandwidth.

높은 출력의 THz 포토믹서를 위한 네잎클로버 형태의 안테나

우인상,박익모,임한조,한해욱,주홍,Woo, In-Sang,Nguyen, Truong Khang,Park, Ik-Mo,Lim, Han-Jo,Han, Hae-Wook,Chu, Hong 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.5

To improve the output power of a photomixer as a THz source, we propose a four-leaf clover-shaped antenna structure which is composed of a highly resonant radiation element and a stable DC feed element. The resonance characteristics of the proposed structure were investigated on a half-infinite substrate first as a simplified radiation environment in order to save the computation time. Based on the antenna characteristics on a half-infinite substrate, the antenna structure was designed to have a maximum total efficiency and a maximum directivity on an extended hemispherical lens. In comparison with a full-wavelength dipole, an input resistance of this structure increased six fold and this characteristic significantly improved the mismatch efficiency between a photomixer and an antenna. THz output power from this structure is expected to increase by 2.7 times as compared to a full-wavelength dipole case. 테라헤르츠 광원인 포토믹서의 출력을 향상시키기 위하여 강한 공진의 복사부와 안정적인 DC 급전부로 구성된 네잎클로버 형태의 새로운 안테나구조를 제안하였다. 먼저 복사환경을 단순화시킨 무한기판 위에서 제안한 안테나구조의 공진특성을 살펴보았고, 이를 바탕으로 제안한 구조가 확장형 반구렌즈 위에서 최대의 전체효율과 지향성을 지니도록 설계하였다. 기존의 전파장다이폴안테나와 비교한 결과, 제안한 구조는 공진주파수에서 6배 이상의 높은 입력임피던스 특성을 가짐으로써 포토믹서와의 부정합효율을 크게 개선시켰으며, 이로 인해 테라헤르츠 출력이 전파장 다이폴의 경우보다 2.7배 높게 예상되었다.

높은 입력 임피던스를 가지는 테라헤르츠 Yagi-Uda 안테나

한경호,박익모,한해욱,Han, Kyung-Ho,Nguyen, Troung Khang,Park, Ik-Mo,Han, Hae-Wook 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.2

본 논문에서는 높은 입력 임피던스를 가지는 테라헤르츠 Yagi-Uda 안테나를 제안하였다. 제안된 Yagi-Uda 안테나는 두께가 얇은 기판 위에 설계하여 기판의 비유전율에 의한 안테나의 임피던스 저하를 줄이고 Yagi-Uda 안테나 고유의 복사패턴을 가지도록 하였다. 전 파장 길이를 가지는 U-형태의 다이폴을 driver로 사용하여 공진주파수에서 $4,400{\Omega}$ 정도의 높은 입력저항을 얻을 수 있었다. 따라서 제안된 Yagi-Uda 안테나는 기존의 테라헤르츠 안테나들에 비하여 증가된 테라헤르츠파 출력을 얻을 수 있다. In this paper, a THz Yagi-Uda antenna with high input impedance is designed. By placing the antenna on a thin substrate, end-fire radiation patterns with high antenna impedance can be obtained even when the substrate has high relative dielectric constant. The proposed Yagi-Uda antenna has high input resistance of approximately $4,400{\Omega}$ at the resonance frequency which is obtained by using a U-shaped dipole as a driver element. It is expected that the Yagi-Uda antenna on a thin substrate can achieve much higher terahertz output power than the conventional THz antennas.

개선된 Wheeler Cap 방식을 이용한 안테나 효율 측정

조치현,추호성,박익모,강진섭,Cho Chi-Hyun,Choo Ho-Sung,Park Ik-Mo,Kang Jin-Seob 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.4

기존의 Wheeler cap 방법은 안테나의 등가회로가 간단한 직렬 또는 병렬 RLC 회로로 나타날 경우 동작 주파수 부근에서 안테나의 효율을 정확하게 계산할 수 있지만, 안테나의 등가회로가 복잡한 형태로 나타날 경우에는 적용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 기존 Wheeler cap 효율 측정 방법의 적용 조건과 그로 인하여 발생되는 문제점을 살펴보고, 고차회로를 기반으로 개선된 Wheeler cap 효율 측정방법을 제안하였다. 제안된 방법은 안테나의 동작원리가 복잡하더라도 넓은 주파수 범위에서 비교적 정확하게 안테나의 효율을 계산할 수 있다. 복잡한 손실구조를 가지는 몇 가지 안테나들의 효율을 개선된 방식을 이용하여 측정하고, 시뮬레이션 결과와 비교 검토하여 제안된 방법을 검증하였다. The conventional Wheeler cap method can extract the reliable efficiency of the antenna when the antenna operates as a simple series or parallel RLC circuit model. This method, however, may give an unreliable efficiency when the antenna under test has a complicated operating principle. In this paper, we revisit the conventional Wheeler cap method and propose a modified Wheeler cap method basedon the high-order circuit model. The proposed method can provide an accurate efficiency even for the antenna with a more complicated operating principle. Then we calculate efficiencies of other antennas with different operating principles and compare the results with the simulations.

다각 다단 구조 헬릭스 안테나 설계

주재율,추호성,박익모,오이석,Choo Jae-Yul,Choo Ho-Sung,Park Ik-Mo,Oh Yi-Sok 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.3

본 논문에서는 새로운 구조의 헬리컬 안테나를 UHF 대역 RFID 리더용 안테나로 제안하였다. 제안된 헬리컬 안테나는 안테나의 선로가 다각 구조의 외부단에서 내부단으로 감겨 들어가는 형태를 가져 복사 이득과 복사 패턴의 조절이 용이하고, 감긴 선로의 수평 회전각과 수직 회전각을 조절하여 양질의 원형 편파를 복사할 수 있다. 세부적인 안테나 설계 변수는 Pareto 유전자 알고리즘을 사용하여 RFID 리더 특성에 적합하도록 최적화 시켰다. 최적화된 RFID 리더 안테나들 중 2단 구조의 표본 안테나를 선별하여 유연한 유전체인 종이 위에 스트립 선로로 제작하였으며, 제작된 안테나의 측정간을 시뮬레이션 결과와 비교, 분석하였다. 제작된 안테나는 kr=3.2의 크기를 가지며 21.4 %의 반사 손실 대역폭, 31.9 %의 원형 편파 대역폭, 약 $5.5m^2$의 인식 영역 특성을 보였다. 안테나 선로의 전류 분포와 선로 구조의 민감도를 조사한 결과, 급전 부위 근처에서 선로가 $0.25{\lambda}$ 정합기로 동작하게 되어 광대역의 정합 특성을 가지며, 꺾이는 스트립 선로 구조는 최적의 진행파를 형성하여 양질의 원형 편파를 발생시키는 것을 확인하였다. In this letter, we propose a novel printed helix antenna for RFID reader in UHF band. The printed strip line of the antenna is first wound up outside a polygonal shaped layer and then the winding continues on an inner layer to control the overall gain and the radiation pattern. In addition, the winding pitch angles on each layer have either negative or positive values resulting in the broad CP bandwidth. The detail structure of the antenna was optimized using Pareto genetic algorithm(GA), so as to obtain excellent performances for RFID reader antennas. The optimized two-layered polygonal helix was fabricated on the cardboard of a flexible substrate and the performances were measured and compared with the simulations. The fabricated antenna was made up of copper tape which can adhere to a flexible cardboard and had 21.4 % matching bandwidth, 31.9 % CP bandwidth, readable range of $5.5m^2$ with kr=3.2. Also based on the current distribution of the strip line of the antenna and sensitivity of the antenna bents points, we confirmed that the antenna has the quarter-wave transformer near the feed for the broad matching bandwidth and radiates the traveling wave for the broad CP bandwidth using the bent strip line.

유전자 알고리즘을 사용한 안테나 고차 변압 회로 구성과 변압 회로를 사용한 Wheeler Cap 효율 측정법

조치현,추호성,박익모,강진섭,Cho Chi-Hyun,Choo Ho-Sung,Park Ik-Mo,Kang Jin-Seob 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.8

일반적으로 소형 안테나의 효율 측정에는 Wheeler cap 측정법이 많이 사용되지만 이 방법은 안테나의 동작 원리가 복잡할 경우 정확한 효율을 측정할 수 없는 단점이 있다. 그러나 고차 회로를 이용하여 안테나의 입력 임피던스를 정확히 나타낼 수 있으면 보다 정확한 안테나의 효율 측정이 가능하다. 본 논문에서는 변압기 회로를 이용하여 보다 쉽게 고차 회로를 구성할 수 있는 고차 회로 모델 구성법과 이를 최적화하는데 소요되는 시간단축과 정확성 향상을 위한 각 소자 값들의 효과적인 초기 값 설정 방법을 제안하였다. 고차 회로 모델의 각 소자 값들을 최적화하기 위해 유전자 알고리즘을 이용하였으며, 제안된 방법을 수동형 RFID 태그 안테나의 효율 측정을 통해 검증하였다. Generally, the Wheeler cap method is used to measure the efficiency of small antennas. This method often gives an unreliable efficiency when the antenna has a complicated operating principle. However, if the high-order circuit model which more closely represents the input impedance of the antenna is used in Wheeler cap method, then more accurate efficiency can be achieved. In this paper, we propose a novel method that can build the high-order circuit model using transformer circuits with the genetic algorithm(GA). To efficiently reduce the searching space in the GA and improve the convergence of the GA process, we suggest a novel scheme that finds appropriate initial values. Finally we verify the proposed method by measuring the efficiency of some passive RFID tag antennas.

UHF 대역 RFID 리더용 Crooked Wire 안테나 설계

주재율,추호성,박익모,오이석,Choo Jae-Yul,Choo Ho-Sung,Park Ik-Mo,Oh Yi-Sok 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.5

This paper reports the design of RFID reader antennas working in UHF band. The reader antennas were designed using a Pareto Genetic Algorithm(Pareto GA). Antennas were optimized to have circular polarization(CP) with less than 3 dB axial ratio, impedance matching with less than VSWR=2 within the frequency range of UHF, an adequate readable range, a restricted size(kr<2.22) considering the practical condition. After Pareto GA optimization, we selected and built the most suitable antenna design and compared the measured results to the simulations. Operating principle of the antenna was explained by investigating the amplitude and the phase of the induced current on the antenna body. We also researched the stability of the antenna with respect to the manufacturing error and studied the critical design parameters by applying the random error method on the antenna bent points. 본 논문에서는 Pareto 유전자 알고리즘을 이용한 최적화기법을 적용하여 UHF 대역 내에서 동작하는 crooked wire 형태의 RFID 리더 안테나를 설계하였다. 최적화 과정은 안테나의 제한된 크기, 반사 손실 대역폭(VSWR<2), 원형 편파 대역폭(Axial Ratio<3 dB), 인식 영역이 실제 조건과 인식 영역에 부합하도록 수행하였다 최적화된 안테나들 중 표본 안테나를 제작하였으며, 리더 안테나 특성을 측정하여 시뮬레이션 결과와 비교 및 검증하였다. 안테나 동작원리를 안테나 선로에 유기된 전류를 분석하여 설명하였으며, 안테나의 구조적 민감도와 주요 설계 변수(critical design parameters)를 찾기 위해 랜덤 에러(random error) 방식을 안테나 본체의 선로가 꺾이는 부분에 적용한 후, 안테나 구조와 원형 편파 대역폭 및 안테나 반사 손실 대역폭 사이의 관계를 정량화 하였다.

WDM 시스템에 적합한 광결정 대역 통과 필터 설계

박동수,김상인,박익모,임한조,Park, Dong-Soo,Kim, Sang-In,Park, Ik-Mo,Lim, Han-Jo 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.3

본 논문에서는 2차원 광결정 공진기의 결합을 통해 WDM시스템에 적합한 특성을 가지는 공진 필터를 설계하였다. 공진기간의 결합에 있어서 고려해야 할 요소를 시영역에서의 모드 결합이론(coupling modes in time)을 적용하여 이론적으로 분석하였으며, 전자회로 등가화를 이용하여 쉽게 그 요소를 결정할 수 있음을 보였다. 공진기 결합에 있어서 공진기 간의 간격에 따른 위상천이에 대해서 외부감쇄에 의한 Q-factor를 조정함으로써 보상할 수 있음을 확인하였고, 2차원 광결정 점결함 공진기를 이용하여 500GHz의 대역폭을 가지며 통과대역에서 0.5 dB 리플을 가지는 3차 Chebyshev 대역 통과 필터를 설계하였다. We have designed photonic crystal based bandpass filters whose characteristics are suitable for WDM communication system. The filters consist of coupled point defect resonators in two-dimensional photonic crystal. The frequency response of coupled resonators has been analyzed by the coupling of modes in time, from which the design parameters for the coupled resonator filters have been extracted. For the appropriate choice of the design parameters, each resonator is treated as a lumped L-C resonance circuit, and from the analogy between the equivalent circuit and the standard L-C filter circuits, the design parameters are simply determined from the table for general filter circuit design. Based on the determined design parameters, a photonic crystal based filter has been designed and its performance has been calculated using the finite-difference time-domain method. The designed filter shows a pass band of 50GHz and 0.5 dB in-band ripple, which is suitable for typical WDM communication systems with 100GHz channel spacing.

다중 결합 선로 공진기를 이용한 고온초전도 마이크로스트립 여파기의 설계

박희찬,윤석순,박익모,김태일,김상균,민병철,장정필,이행선,최영환,오병두,Park, Hee-Chan,Yun, Seok-Sun,Park, Ik-Mo,Kim, Tae-Il,Kim, Sang-Kyoon,Min, Byoung-Chul,Jang, Jeong-Pil,Lee, Haeng-Seon,Choi, Young-Hwan,Oh, Byung-Du 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.38 No.5

본 논문에서는 제한된 웨이퍼 공간을 효율적으로 사용하기 위해서, 여파기의 크기를 소형화시키고 스커트 특성을 향상시킨 다중 결합 선로 공진기를 제안하였다. 다중 결합 선로 공진기는 반 파장 개방 선로를 여러 번 구부린 형태로서 공진기의 크기를 소형화시키고, 각 선로의 상호 인덕턴스 성분에 의해서 공진기와 공진기 사이의 결합력을 감소시킬 수 있었다. 다중 결합 선로 공진기를 이용하여 공진기 사이 거리에 따른 결합 계수와 급전 위치에 따른 external Q를 구해서 12폴 여파기를 설계하였다. 중심 주파수 1.79 GHz, 3 dB 대역폭 7.62 MHz로 제작된 고온초전도 여파기는 통과 대역의 아래쪽에서 70 dB/MHz, 위쪽에서 41 dB/MHz의 가파른 스커트 특성을 보이고 있다. A very compact narrowband high-temperature superconducting microstrip filter using multiple coupled line resonators is designed and fabricated to effectively use the limited space of the wafer. The fabricated 12 pole filter has a center frequency of 1.79 GHz and a 3dB bandwidth of 7.63 MHz(0.43% fractional bandwidth). The filter also shows sharp skirt characteristics of 71 dB/MHz and 41dB/MHz blow and above the passband, respectively, and has an insertion loss of less than 0.5dB and a return loss of more than 15dB in the passband.