역지향성 능동배열 안테나용 2-Port 주파수 혼합기의 설계

전중창,김태수,김현덕,Chun Joong-Chang,Kim Tae-Soo,Kim Hyun-Deok 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.2

In this paper, we have developed a frequency mixer which can be used as a microwave phase conjugator in the retrodirective array antenna. The retrodirective array, which can reflect the incident wave retrodirertively back to the source direction without any priori information, requires phase conjugators to achieve the phase change of 180 degrees for the incoming signal. frequency mixers can efficiently serve as phase conjugators. The circuit topology is of the 2-port structure to avoid the complexity of LO and Rf signal combination and matching circuits, using a pseudomorphic HEU device. The operating frequencies are 4.0 CHz, 2.01 CHz, and 1.99 CHz for LO, RF, and If signals, respectively. Conversion loss is measured to be -ldB and 1-dB compression point -l5 dBm at the LO power of -10 dBm. 본 논문에서는 역지향성 능동배열 안테나용 2-포트 주파수 혼합기를 설계 제작하였다. 역지향성 안테나는 임의의 방향에서 입사하는 전파를 그 방향으로 되돌려 복사시키는 안테나 배열 시스템으로서, 반사파가 입사 반대방향으로 파면(wave front)을 갖도록 하기 위해서는 입사신호의 위상을 180도 천이 시키는 공액 위상변위기가 필요하다. 역지향성 배열에서 공액 위상변위기는 주파수 혼합기로 구현할 수 있다. 2-포트 주파수 혼합기는, 일반적인 3-포트 구조와 달리, RF/IF 신호를 동일 포트에서 사용함으로써 입력단의 신호 결합회로를 사용하지 않아도 되며, 임피던스 정합이 용이하다는 장점을 갖는다. 회로 제작을 위한 비선형소자로 p-HEMT가 사용되었으며, -10 dBm의 LO 전력을 인가하였을 때, 변환손실 -1 dB와 RF 전력 -15 dBm의 1-dB 억압점(compression point)이 측정되었다.

복사 모드 해석에 의한 사각형 평면 모노폴 안테나의 대역폭 예측

전중창,심재륜,김태수,Chun, Joong-Chang,Shim, Jae-Ruen,Kim, Tae-Soo 한국정보전자통신기술학회 2015 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.8 No.1

본 논문에서는 광대역 사각형 평면 모노폴 안테나의 복사 모드를 해석함으로써 사각형 평면 모노폴이 광대역 특성을 갖는 원리를 규명하고 대역폭 예측 공식을 제시한다. 사각형 평면 모노폴 안테나는, 설계와 제작이 용이한 장점으로 인하여, 기존의 원통 실린더형 모노폴을 대체하여 UWB(Ultra Wide Band) 및 다중 밴드용 안테나로서 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 설계에 있어서 실린더형 모노폴의 설계 원리를 준용하고 있으며, 광대역이 실현되는 원리의 규명과 상측 대역의 주파수 범위를 예측할 수 있는 공식이 아직 발표되어 있지 않다. 본 연구에서 사각형 평면 모노폴은 주파수에 따라 상이한 이중 복사 모드를 가짐으로써 광대역 특성이 구현됨을 보였으며, 각 모드의 형성 원리에 근거하여 대역폭을 예측할 수 있는 공식을 제시하였다. 주파수 범위 예측 공식을 기존에 발표된 제작 결과에 적용하여 10 % 이내의 정확도가 얻어짐을 확인하였다. In this paper, we have illuminated the radiation modes of rectangular planar antennas to interpret the nature of the wideband characteristic upon which formulas for bandwidth prediction are presented. Rectangular planar antennas are being investigated by many researchers in virtue of relatively simple design and fabrication procedures to replace the cylindrical monopoles. But the design principle for rectangular planar antennas is still based on that of cylindrical monopoles, and the nature of the wideband characteristic and the formula to estimate the upper band frequency are not analyzed yet. In this research, we have shown the patterns of the radiation modes explaining the wideband characteristic and also proposed the upper band frequency with minor modification for the lower band frequency formula based on mode formation principles. Finally we have confirmed the validity of our results, within 10 % accuracy, by the application to some published results.

능동 역지향성 배열 안테나용 공액 위상변위기

전중창,정덕수,이병로,탁한호,Chun Joong-Chang,Jeung Deuk-Soo,Lee Byung-Rho,Tack Han-Ho 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.2

본 논문에서는 능동 역지향성 배열 안테나용의 마이크로파 공액 위상변위기에 관한 새로운 구조를 제안하였다. 본 논문에서 제안된 공액 위상변위기는 Single-Balanced 혼합기를 응용한 것으로, 일반적인 혼합기와 달리, LO 및 RF 신호의 결합과 임피던스 매칭의 복잡성을 줄이기 위해서 2-포트 구조를 채택하였으며, 병렬 연결된 두 개의 Single-Ended 혼합기에 180도 위상반전 회로를 삽입하여, 공액 위상변위기 설계에서 가장 큰 문제가 되는 IF 출력단의 RF 누설성분을 억제하였다. 동작 주파수는 LO 4 GHz, RF 2.01 GHz, IF 1.99 GHz이다. 제작된 공액 위상변위기는 9 dBm의 LO전력에서 변환손실은 -7 dB, 1-dB 억압점 15 dBm의 특성을 보인다. 공액 위상 변위기의 가장 중요한 파라미터인 RF/IF 격리도는 25 dB에 달한다. In this paper, we have developed a new type of the microwave phase conjugator for the active retrodirective antenna array. The circuit topology is consisted of a 2-port structure to avoid the complexity of LO and RF signal combination and matching, using the cascade connection of two single-ended mixers. The operating frequencies are 4.0 GHz, 2.01 GHz and 1.99 GHz for LO, RF, and IF, respectively. Conversion loss is measured to be -7 dB and 1-dB compression point 15 dBm with the LO power of 9 dBm. For the most important parameter, the isolation between RE leakage and IF signal is as high as 25 dB.

LS 밴드용 역지향성 능동배열 안테나 설계

전중창,Chun Joong-Chang 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.1

본 논문에서는 2 GHz LS 대역에서 동작하는 역지향성 능동배열 안테나가 설계 제작되었다. 역지향성 안테나는 임의의 방향에서 입사하는 전파를 그 방향으로 되돌려 복사시키는 안테나 배열 시스템으로서, 반사파가 입사 반대 방향으로 파면(wave front)을 갖도록 하기 위한 공액 위상변위기가 포함된 능동 안테나 배열로 구성된다. 본 연구에서는 RF/IF 신호포트와 LO 포트로 이루어진 2-포트 게이트 HEMT 혼합기와 1/4파장 모노폴 안테나 배열($1{\times}4$)을 사용하여 역지향성 능동배열 안테나를 구현하였다. 제작된 배열 안테나의 역지향 특성을 실험 측정하고, 이론적 예측치와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. 모노폴 안테나 배열은 구조가 간단하여 제작이 용이한 장점을 가지며, 본 연구결과는 무선 이동통신, 무선 실내 LAN 및 RFID등의 기지국 및 트랜스폰더 장치에 직접 적용 가능하다. In this paper, we have developed a retrodirective active array operating in the 2 GHz LS band. The retrodirective array has the property of redirecting any electromagnetic wave back to the incoming direction without any priory informations. The system is integrated with phase conjugators and antenna array. Microwave phase conjugators can be implemented by microwave mixers. In this research, 2-port gate mixers using pHEMT and $1{\times}4$ monopole array have been used to achieve the retrodirectivity. The measured results have been compared with the theoretical prediction, and it has been shown that there exists a reasonable agreement between them. The monopole array can be used easily in many areas for simplicity and cost-effective property, and the retrodirective array developed in this research can be applied directly in the base station facilities for the wireless mobile communications. indoor wireless LAN and RFID transponders.

슬롯 장하에 의한 UHF 대역 평면 안테나의 소형화 설계

전중창,이동현,김태수,김현덕,Chun, Joong-Chang,Lee, Dong-Hyun,Kim, Tae-Soo,Kim, Hyun-Deok 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.6

평면 안테나는 막대형 모노폴 안테나에 비하여 돌출부위가 없으므로 옥외 계측자동화시설의 데이터 전송에 효과적으로 사용될 수 있다. 그러나 UHF 대역에서는 크기로 인하여 평면 안테나의 사용이 상당히 제한되고 있다. 본 논문에서는 400MHz UHF 대역의 ISM 밴드를 사용하는 AMR (Automatic Meter Reading) 시스템에 적용할 수 있는 평면 안테나의 소형화 설계를 연구하였다. 평면 안테나는 FR-4 기판의 마이크로스트립 패치 구조이며, 소형화는 패치에 슬롯을 장하하여 설계되었다. 먼저 직사각형 슬롯을 사용하여 슬롯이 안테나 소형화에 미치는 영향을 파악한 후 보다 복잡한 형태의 슬롯을 적용하여 UHF 대역에서 37.9% 크기가 감소된 안테나를 제작하였다. 제작된 안테나는 야외 설치를 위한 안테나 보호용으로 표면에 에폭시 코팅 처리가 이루어졌으며, 공진 주파수 변화에 대한 에폭시 코팅의 영향도 분석되었다. Planar antennas are very efficient for the use of the out-door data transmission applications due to their low-profile characteristics. But the size of the antenna in UHF band blocks the practical usage. In this paper, a miniaturized planar antenna is investigated for the application of AMR system in UHF band. The designed antenna is fabricated in the form of the microstrip patch on the FR-4 substrate. The miniaturization is achieved by slot-loading on the patch. First, effects of simple slots on the size reduction are analyzed, followed by the design using more complex slots resulting in the reduction ratio of 37.9% in 425.6 MHz and bandwidth of 3.8 MHz. The effort of epoxy coating for the protection is also investigated.

2D-FDTD 방법을 이용한 마이크로스트립 선로의 특성 해석

전중창(Joong Chang Chun),이진홍(Jin Hong Yi),박위상(Wee Sang Park) 대한전자공학회 1993 대한전자공학회 학술대회 Vol.1993 No.7

V-밴드 밀리미터파 대역의 실내 통신환경 분석을 위한 경로손실 예측 소프트웨어 개발

전중창(Chun, Joong-Chang) 한국정보전자통신기술학회 2008 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.1 No.1

본 논문에서는, 기하광학 기법을 적용하여 60GHz 대역의 밀리미터파 실내통신환경에서 전파손실 파라미터를 예측할 수 있는 GUI 기반의 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 전기영상법과 광선 추적기법의 두 가지 모듈로 구성되어 있으며, 각각 UTD 이론이 적용되었다. 전기영상법을 사용한 일(一)자형 복도 구조와 광선 추적기법을 적용한 T자형 복도 구조에 대한 결과를 제시하였다. 시물레이션 결과 데이터는 기존 논문에서 발표된 측정 데이터와 비교 검증하였으며, 전파손실에 대한 비교결과가 매우 잘 일치 하였다. In this paper, we have developed a propagation loss prediction software with GUI (Graphic User Interface) functions, based on the geometrical ray optics model, which can predict radio parameters for the deployment of wireless indoor network. The program has two numerical modules consisted with electrical image and ray launching methods to implement UTD theory. The simulated results are compared with reported data measured in the foreign building environments for office and '一' type corridor, and measured and simulated results for the propagation loss agree with each other quite well. Simulation results for '一' type corridor and 'T' type corridor propagation environment are shown for reference.

구배행렬법에 의한 광대역 복소 유전율 및 투자율 측정

전중창(Joong Chang Chun),박위상(We Sang Park) 대한전자공학회 1992 대한전자공학회 학술대회 Vol.1992 No.6

VCO 비선형 보상 알고리듬을 적용한 근거리 측정용 FMCW 레이더 개발

전중창(Joong Chang Chun),이현수(Hyun Soo Lee),손종윤(Jong Yoon Sohn),김태수(Tae Soo Kim) 한국산업정보학회 2014 한국산업정보학회논문지 Vol.19 No.1

본 논문에서는 근거리 측정용의 주파수변조 연속파(FMCW : Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더를 설계 제작하였다. FMCW 레이더의 구조에서는 전압제어 발진기 (VCO : Voltage-Controlled Oscillator)의 비선형성에 의한 오차를 제거하는 것이 관건이며, 본 연구에서는 제작된 레이더는 X-Band(9.55~10.25GHz) 마이크로파를 사용하여, 30m 범위에서 3% 이내의 정밀도를 실현하였으며, 차량 충돌방지 및 탐사 로봇 등의 전방 감시 레이더에 응용될 수 있다. In this paper, we have implemented an FMCW radar for a near distance measurement. In the structure of the FMCW radar, it is a key problem to solve the VCO nonlinearity. In this work, we have adopted a VCO nonlinearity compensation algorithm using the spectrum correlation of beat signals. The radar experimented in this work uses an X-band (9.55~10.25GHz) microwave signal, and realized precision of 3% in the range of 30m. The prototype can be applied to the front surveillance radar such as in vehicle anti-collision and probing robot mission.

마이크로파 거리계의 VCO 비선형성에 의한 시스템 특성 분석 및 개선 방안 연구

전중창(Joong-Chang Chun),김정목(Jeong-Mok Kim),임종수(Jong-Soo Lim) 대한전자공학회 1998 대한전자공학회 학술대회 Vol.1998 No.11