Hybrid Particle Swarm Optimization 기법을 적용한 X-대역 광대역 편파 변환기 설계

황금철(Keum Cheol Hwang) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.4

본 논문에서는 미앤더 스트립라인을 이용한 X-대역 광대역 편파 변환기 설계 및 최적화 문제에 대해서 고찰하였다. 편파 변환기에 입사되는 편파를 수직, 수평 성분으로 분리하고 각 편파별로 등가 전송선 모델(transmission line model)을 사용하여 교차 편파 억제율과 편파 변환율을 계산하였다. 또한, 최적화된 파라미터 도출을 위해 유전 알고리즘과 particle swarm optimization에 기반한 하이브리드 알고리즘의 성능을 평가하고 설계에 적용하였다. 최적화된 편파 변환기는 X-대역(8.45~11.38 ㎓)에서 -25 ㏈ 이하의 편파 억제 성능을 보여주고 있으며, 편파 변환 손실은 0.2 ㏈ 이하로 계산되었다. 또한, 이 결과를 상용 시뮬레이션 수치와 비교 분석하였다. Design and optimization of a broadband meander-line twist reflector was performed for X-band application. Based on the equivalent transmission line model, the polarization twist performance was evaluated. Genetic analysis, particles swarm, and hybrid swarm optimizations were employed to obtain the optimized geometrical parameters. The optimized design exhibits low cross-polarization level below -25 ㏈ between 8.45 and 11.38 ㎓. The polarization twist loss was below 0.2 ㏈. Comparison between computed and simulated results was also discussed.

X-Band 모노펄스 추적 레이더를 위한 광대역 도파관 Magic-T 최적화 설계

황금철(Keum Cheol Hwang) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.10

본 논문에서는 광대역 X-Band 추적 레이더의 모노펄스 비교기(comparator)에 적용 가능한 도파관 magic-T 설계 및 최적화 문제에 대해서 고찰하였다. 다층으로 구성된 도체 실린더(cylinder)를 이용하여 기존의 X-Band magic-T에 비해 광대역의 임피던스 정합을 구현하였다. 최적화된 파라미터 도출을 위해 유전 알고리즘과 particle swarm optimization을 결합한 하이브리드 최적화 알고리즘을 설계에 적용하였으며, 최적 설계된 도파관 magic-T는 모든 도파관 포트에 대해, 최소 12 % 이상의 대역폭에서 -20 ㏈ 이하의 반사 특성을 나타내었다. 전력 분배손실은 0.2 ㏈ 이하이며 전력 분배 편차 또한 0.1 ㏈ 이하로 우수한 특성을 보여주었다. 또한 측정된 결과는 시뮬레이션 결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다. 마지막으로, 적층 실린더의 차수를 증가시켜 5단 및 7단 적층된 구조에 대한 대역폭 성능도 분석하였다. Design and optimization of a broadband waveguide magic-T was performed for X-Band tracking radars. A multistepped conducting cylinder was used to enhance the bandwidth performance of the conventional waveguide magic-Ts. Particles swarm optimization in conjunction with genetic algorithm was employed to obtain the optimized geometrical parameters. The optimized design exhibits low reflection coefficient below -20 ㏈ at all waveguide ports with frequency bandwidth of 12 %. The transmission loss and difference are within 0.2 ㏈ and 0.1 ㏈, respectively. Measured results are also shown to be in good agreement with the simulated results. Finally, the bandwidth performances for five and seven-stepped conducting cylinders are also investigated.

광대역 원형편파 스피드론 프랙탈 유전체 공진기 시퀀셜 로테이션 배열 안테나

황동휘(Hwang Dong Hyee),임홍준(Lim Hong Jun),황금철(Hwang Keum Cheol) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.2

본 논문은 새로운 형상의 광대역 원형편파 스피드론 프랙탈 유전체 공진기 시퀀셜 로테이션 배열 안테나를 제안한다. 원형편파 특성을 갖는 단일 스피드론 프랙탈 유전체 공진기 안테나와 시퀀셜 로테이션 급전 네트워크를 각각 설계하고 결합하여 광대역 원형편파 스피드론 프랙탈 유전체 공진기 시퀀셜 로테이션 배열 안테나를 설계 및 제작하였다. 제안된 안테나의 3 dB 축비 대역폭은 29.18%(2.02-2.71 GHz)로 넓은 대역폭 특성을 갖고 있고, 3 dB 축비 대역폭 내에서 최대 이득은 12.66 dBic 로 고이득 특성을 보였다.

부분방전 진단용 UHF cavity-backed 스파이럴 안테나

김한별,김진혁,황금철,신재호,Kim, Han Byul,Kim, Jin Hyuk,Hwang, Keum Cheol,Shin, Jae Ho 대한전자공학회 2012 전자공학회논문지 Vol.50 No.8

본 논문에서는 부분방전 진단용 UHF 광대역 cavity-backed 스파이럴 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 두 개의 Archimedean 스파이럴 암 (arm) 패턴, 캐비티 (cavity), 그리고 급전용 tapered 발룬 (balun)으로 구성되어 있다. 제안된 스파이럴 안테나의 동작 대역은 0.3-1.5 GHz 이고, 두 개의 스파이럴 암은 마이크로스트립 tapered 발룬 구조를 통하여 급전된다. 후면에는 이득을 향상시키기 위하여 캐비티를 부착하였다. CST사의 Microwave Studio를 이용하여 제안된 안테나의 설계 및 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 설계된 안테나의 제작 및 측정을 통하여 성능을 검증하였다. 제작된 안테나는 측정된 모든 주파수에서 +z축 방향으로 지향성이 나타났고, 최대이득은 9.92 dBi 이다. In this paper, a UHF cavity-backed spiral antenna for partial discharge diagnosis is proposed. The proposed antenna consists of two-arm Archimedean spiral, a cavity, and a balun for feeding. The spiral antenna is designed for 0.3-1.5 GHz operating frequency. Two spiral arms of the proposed antenna are fed by a microstrip tapered-balun. In order to enhance the gain, the cavity is located in the back side of the spiral pattern. The proposed antenna is designed and simulated using CST Microwave Studio. The designed antenna is also fabricated and tested to validate performance. The measured radiation patterns are directional to the +z-axis and measured peak gain is 9.92 dBi.

무선 USB 동글을 위한 내장형 광대역 안테나

김진혁(Jin Hyuk KIM),황금철(Keum Cheol HWANG) 대한전기학회 2011 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.7

위성 통신을 위한 개구면 공유형 이중 대역 다중 편파 안테나 설계

이종선(Lee Jong Seon),황금철(Hwang Keum Cheol) 한국통신학회 2022 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.11

무선 USB 동글 장치를 위한 프린트형 미앤더 모노폴 안테나

정성재(Seong-Jae Jeong),황금철(Keum-Cheol Hwang),신재호(Jae-Ho Shin) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.10

본 논문에서는 이동 통신 기기에 적합하고 다중 대역을 지원하는 무선 USB 동글(dongle)용 내장형 안테나를 제안하였다. 제안된 무선 USB 동글용 안테나는 프린트형 미앤더 모노폴 안테나를 사용하여 이중 광대역 특성을 구현하였고, 50-Ω 동축 케이블을 이용하여 급전하였다. 안테나는 두께가 1 ㎜, 비유전율이 4.6인 FR-4 기판위에 설계되었고, 전체 크기는 10×50 ㎟로 내장형 안테나에 적합하다. 제작된 안테나는 측정 결과, VSWR<2 기준으로 2.3~2.7 ㎓, 5.15~5.825 ㎓의 이중 대역을 만족시킨다. 따라서 제안된 안테나는 WiBro, Bluetooth/ISM, WLAN, S-DMB, WiMAX의 대역을 만족하는 무선 USB 동글용 안테나로 유용하게 활용될 수 있을것이라 사료된다. In this paper, a novel printed meander monopole antenna is proposed for wireless USB dongle applications. Dual-wideband resonance is obtained by utilizing a printed meander monopole radiator. The proposed antenna was fabricated on a thin FR-4 substrate with a thickness of 1 ㎜ and a dielectric constant of 4.6. The antenna is fed by a 50 Ω coaxial cable. This novel USB dongle antenna measures only 10×50 ㎟. The measured results demonstrates that the antenna supports WiBro, Bluetooth/ISM, WLAN, S-DMB, and WiMAX service bands.

반사판이 있는 스피드론 프랙탈 원형 편파 안테나

김한별(Han-Byul Kim),황금철(Keum-Cheol Hwang),신재호(Jae-Ho Shin) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.10

본 논문에서는 스피드론 프랙탈(Spidron fractal)을 이용하여 원형 편파를 발생시키는 마이크로스트립 슬롯 안테나를 설계하였다. 설계된 안테나의 접지면에는 직각삼각형 7개가 연속적으로 붙어있는 형태의 슬롯이 형성되어 있다. 이 슬롯은 원형 편파 발생을 위한 구조이고, 설계된 안테나는 단일 급전 구조로 원형 편파를 발생시킨다. 설계된 안테나의 이득을 높이기 위해, 마이크로스트립 급전 라인의 아랫 부분에 반사판을 배치하였다. 시뮬레이션을 이용하여 첫 번째 삼각형의 높이, 빗변과 높이 사이의 각도, 마이크로스트립 급전 라인의 위치, 기판과 반사판 사이의 간격 등을 조절하였고, 최적화 설계하였다. 제안된 안테나는 Taconic사의 RF-35 기판을 사용하여 제작하였다. 제작된 안테나의 크기는 40×40×18.6 ㎣이고, 반사판은 접지면으로부터 18.6 ㎜ 아래에 위치한다. 측정된 안테나의 이득은 4.3 ㎓에서 6.7 ㏈i이고, ?10 ㏈ 반사계수 대역폭은 41 %, 3 ㏈ 축비 대역폭은 7.4%이다. In this paper, design of a microstrip-fed, Spidron fractal-shaped slot antenna with circular polarization is represented. The ground plane of the designed antenna has a slot that comprises seven right-angled triangle next to each other in a low. A reflector is placed at the bottom on microstrip feeding line to enhance the antenna gain. The optimized design was conducted by varying a length of the first right-angled triangle, location of feeding line, space between a substrate and a reflector. The proposed antenna was fabricated on a Taconic-RF35 substrate. The entire dimension of the fabricated antenna is 40×40×18.6 ㎣ and the reflector is 18.6 ㎜ away from the ground plane. The measured gain of the fabricated antenna is 6.7 ㏈i at 4.3 ㎓. The measured bandwidths of ?10 ㏈ reflection and 3 ㏈ axial ratio are 41 % and 7.4 %, respectively.

Cyclic Difference Set을 이용한 Interleaved Thinned 평면 배열 설계

권지나(Gina Kwon),황금철(Keum Cheol Hwang),박준영(Joon-Young Park),김선주(Seon-Joo Kim),김동환(Dong-Hwan Kim) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.12

본 논문에서는 다기능 레이더에 적용 가능한 interleaved thinned 평면 배열 설계 기법을 제안하였다. 제안된 interleaved 평면 배열은 낮은 부엽 준위를 도출하기 위해 cyclic difference set(DS)이 적용된 비주기 부배열로 구성되었다. DS를 이용한 thinned 평면 부배열의 부엽 준위는 DS 파라미터에 의해 예측 가능하므로 부배열 설계에 자기상관 계수(autocorrelation coefficient)가 비슷한 DS와 complementary DS를 적용함으로써 서로 유사한 부엽 준위 특성을 구현하였다. 또한, 두 부배열의 최적 PSL(Peak Sidelobe Level)을 도출하기 위해서 interleaved 평면 배열 설계에 DS의 특성인 cyclic shift를 적용하였다. 최적화된 배열 안테나의 두 부배열은 각각 ?12.47 ㏈와 ?10.34 ㏈로 낮은 PSL 특성을 나타내었다. In this paper, an analytical technique is proposed for the design of interleaved thinned planar array with well-behaved and predictable sidelobes. The interleaved arrays are composed of thinned planar subarrays based on cyclic difference sets(DSs). Becauce sidelobes of thinned planar subarrays based on DS are predictable by DS parameters, the subarrays exhibit very similar sidelobe levels by utilizing DS and complementary DS with similar autocorrelations each other. The combinatorial method also allows the design of interleaved placements with simultaneously optimum peak sidelobe levels(PSLs) of subarrays using cyclic shift-a property of DSs. The optimized PSLs of the interleaved array are ?12.47 ㏈ and ?10.34 ㏈.

밀리미터파 대역 응용을 위한 직렬 급전 마이크로스트립 배열 안테나 설계

김진혁(Jin-Hyuk Kim),황금철(Keum-Cheol Hwang),신재호(Jae-Ho Shin) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.12

본 논문에서는 밀리미터파 대역 응용을 위해 직렬 급전 마이크로스트립 배열 안테나를 이용하여 합 및 차 패턴을 구현하였으며, 안테나는 첨예한 빔 패턴을 가지면서도 부엽 레벨(SLL)이 ?20 ㏈가 되도록 설계 및 제작하였다. 등간격의 직렬 급전 배열 안테나를 전송 선로 등가 회로 모델로 해석하였으며, Taylor 및 Bayliss 분포를 적용하여 합/차 패턴을 생성할 수 있는 급전 여기 전류 분포를 구하였다. 또한, 패치를 잇는 연결선의 길이를 적절히 조절하여 최적화된 복사 패턴을 구현하였다. 35 ㎓ 밀리미터파 대역에서 시뮬레이션 및 실험 결과를 서로 비교함으로써 설계한 안테나의 타당성을 입증하였다. In this paper, design of series-fed microstrip antennas with sum and difference patterns is presented for millimeterwave applications. The antenna was designed to exhibit high-gain and low side-lobe level(SLL) below ?20 ㏈. A conventional transmission-line model, Taylor and Bayliss distributions were employed to determine current distribution for sum and difference patterns. Moreover, connecting lines between microstrip patches were tuned to achieve an optimized design. The measurement was also performed to validate the designed antennas.