V/UHF대역 소형다이폴 원형배열 능동안테나 설계

고지환,이철수,김강욱,조영기,Ko, Ji-Hwan,Lee, Cheol-Soo,Kim, Kang-Uk,Cho, Young-Ki 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.1

V/UHF대 방향 탐지(DF)용에 적용하기 위하여 9개의 다이폴 소자로 구성된 원형배열 안테나를 연구하였다. 배열 안테나의 전체 크기를 줄이기 위하여 소자는 top-hat 다이폴 형태를 이용하였다. 20-1,300Mhz인 매우 넓은 주파수 범위에서 동작하기 위하여 각 다이폴 소자의 팔(arm)의 중간에 pin diode를 삽입하였다. 이런 형태의 다이폴을 이용하므로 pin diode의 on/off에 따라 다이폴의 실효 길이를 증감할 수 있다. 능동 배열 안테나는 평형 푸시풀 증폭기와 직접 연결되게 설계하므로 수신 감도를 개선할 뿐만 아니라 발룬 역할을 하였다. 그리고 능동 배열 안테나를 설계 및 제작하였고, 측정 결과를 계산 결과와 비교하여 제시하였다. For the application to the direction finding(DF) antenna for V/UHF bands, circular active array composed of 9 dipole element has been investigate. For miniaturization of the overall size array, the element has been chosen to be of the top-hat dipole type. For the broadband operation over 20-1300MHz, some number of pin diodes have been inserted in each arms of each dipole element. By employing this type of each element dipole, the effective dipole length can be increased or decreased according as the inserted pin diodes is on or off. The active array antenna has been design to be directly connected to the balanced push full amplifier such that the amplifier may play a role as a balloon and may improve the sensitivity as a receiver as well. The active array antenna has been designed and fabricated. Some experimental results have been presented in comparison with simulated results.

리지가 장하된 소형 원형 개구의 공진 투과에 관한 연구

고지환(Ji-Hwan Ko),조영기(Young-Ki Cho),여준호(Junho Yeo),이종익(Jong-Ig Lee) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.6

본 논문에서는 파장에 비해 작은 원형 개구를 통한 전자파 투과를 고려하였다. 무한 도체판의 개구에 대해 수직으로 평면파가 입사될 때 투과 문제를 모멘트 방법으로 풀었다. 투과된 전력과 개구로부터의 복사 패턴에 대한 결과들로부터 파장에 비해 작은 원형 개구, 리지가 장하된 원형 개구 및 반 파장 슬롯의 투과 특성을 비교하였다. 그리고 이론 연구의 타당성을 검증하기 위해 FPCB상에 제작된 개구의 투과 특성을 실험하였으며, 그 결과 시뮬레이션 결과들과 잘 일치함을 관찰하였다. In this paper, the electromagnetic wave transmission through a ridge-loaded small circular aperture is considered. The transmission problem when a plane wave is normally incident on the aperture in an infinite conducting plane is solved by a method of moments(MoM). From the results for the transmitted power and the patterns of radiation from the aperture, the transmission characteristics of a small sub-wavelength circular aperture, a ridge-loaded circular aperture, and a half wavelength slot are compared. In addition, the theoretical study is verified through the experiments for the apertures fabricated on an Flexible Printed Circuit Board(FPCB), which shows fairly good agreements with the simulated results.

소형 공진 개구의 2차원 주기적 배열에 의한 전자파 산란

고지환(Ji-Hwan Ko),이종익(Jong-Ig Lee),조영기(Young-Ki Cho) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.3

공진되는 개구와 비공진 개구로 구성되는 두 가지 형태의 FSS 구조에 대해 전부 투과되는 응답을 비교 연구하였다. 입사파가 전부 투과할 때 공진 개구의 FSS 구조는 파장 λ 대 배열 주기 T 의 비에 대해 비공진 개구의 FSS인 경우보다 더 큰 비를 가짐을 알 수 있었고, 또한 동작 주파수는 공진 구조를 이용함에 의해 상당히 낮출 수 있다. 이러한 물리적 상황은 현재 물리학 분야에서 널리 연구되고 있는 공진형의 특이한 광투과 현상과 유사한 성질을 지닌다고 사료된다. Comparative study on the total transmission(zero reflection) has been done between two FSS structures which are composed of the resonant aperture and the nonresonant aperture. It has been found that, the FSS of the resonant aperture has much larger ratio λ /T of wavelength λ to array periodicity T than that of the FSS of the nonresonant aperture for the total transmission(or zero reflection). Also the operating frequency can be made to be significantly reduced by using such a resonant structure. This physical situation is thought to be similar to that of EOT(Extraordinary Optical Transmission) phenomenon, in optics area.

C-형태와 H-형태의 소형 개구에 의한 공진 투과 및 C-형태 개구 간의 상호 결합 효과

고지환(Ji-Hwan Ko),조영기(Young-Ki Cho) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.12

무한 도체 평면에 H-형태와 C-형태의 소형 개구가 놓여져 있는 경우에 평면파가 입사될 때 투과 효율의 척도인 투과 단면적의 특성을 분석하였다. 동일한 개구 면적에서 C-형태 개구가 H-형태 개구보다 더욱 큰 투과 단면적이 나타남을 알 수 있었다. 두 개의 C-형태 개구가 인접해 놓여 있을 때 투과 단면적의 특성 관점에서 상호결합 효과를 연구하는데 보다 관심을 두었고, 투과 단면적이 더욱 증대된다는 관점을 두고 두 개의 C-형태 개구가 x축으로 놓여있는 평행 배열 구조와 C-형태 개구가 y축으로 놓여있는 동일선상 배열 구조를 조사하였다. Transmission cross section characteristics as a measure of transmission efficiency has been analyzed numerically for the H-shaped and C-shaped small apertures in the infinite conducting plane when illuminated by a plane wave. It has been found that C-shaped aperture has the larger transmission cross section than that of H-shaped aperture under the condition of the same perforated aperture area. Main attention has been focused on studying the mutual coupling effect between two C-shaped apertures on the transmission cross section characteristic. Parallel configuration which is composed of two C-shaped apertures arranged along the x-axis and collinear configuration which is composed of two C-shaped arrayed along the y-axis have been investigated from the viewpoint of enhanced transmission cross section characteristics.

고 투과 효율과 소형 빔 스팟 면적을 갖는 근접장 마이크로웨이브 도파관 탐침의 설계

고지환(Ji-Hwan Ko),조영기(Young-Ki Cho) 한국전자파학회 2015 한국전자파학회논문지 Vol.26 No.12

본 연구에서는 높은 투과 효율은 유지하면서 스팟 면적을 보다 획기적으로 줄일 수 있도록 가느다란 두 개의 짧은 도체 봉이 리지(H-형태) 개구의 중심에 부착된 근접장 마이크로웨이브 주사 탐침 구조를 제안하였다. 여기서 두 개의 짧은 도체 봉은 H-형태 개구를 통과하는 투과 전자파 에너지를 집속하게 하여, 고 해상도를 위해 스팟 면적을 극히 작게 줄어들게 하는데 중요한 역할을 한다. 제안된 이론의 타당성을 확인하기 위해 모의실험 결과에 따라 근접장 도파관 탐침을 제작하고, 반사손실을 측정하여 계산결과와 비교적 일치된 결과를 얻었다. In this article, we propose a near field microwave scanning probe structure in which two short conducting rods are attached to the center of the ridged(H-type) aperture, thereby reducing significantly the beam spot area while maintaining the high transmission efficiency through the output coupling H-type(ridged) aperture. Here the two short parallel conducting rods seem to play an important role of concentrating the transmitted electromagnetic energy through the H-type aperture and so reducing the beam area for high resolution. For validation of the proposed theory, the near field waveguide probe is fabricated according to the simulated results and its return loss characteristics versus frequencies are measured. The comparison between theory and experiment is seen to be in good agreements.

H-형태 소형 개구를 갖는 도파관 탐침의 등가회로 해석

고지환(Ji-Hwan Ko),조영기(Young-Ki Cho) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.12

근접장 마이크로파 현미경의 핵심 부품인 H-형태 소형 개구를 가진 도파관 탐침에 대해 등가회로를 표현하고 해석하였다. 파장에 비해 작은 사각형 또는 원형의 소형 개구는 유도성 성분인데, 여기에 리지 구조를 부착하는 것은 용량성성분을 연결하여 이로 인해 투과 공진을 일으키는 것으로 볼 수 있다. 이러한 해석을 입증하기 위해 리지가 있는 소형 개구에서 용량 성분에 해당되는 리지 부분을 분리하여 대략 반파장 떨어진 지점에 세워 두고 구한 등가회로적 표현에 의한 계산 결과와 전자파 해석에 의한 계산 결과와 비교하여 거의 일치된 모습을 확인하였다. 또한, 도파관 탐침을 제작 하여 반사손실을 측정하고, 계산 결과의 정확성을 확인하여 이론의 타당성을 검증하였다. Equivalent circuits for the waveguide probe with H-shaped small aperture, as a key ingredient of near field microwave microscope, is described along with a working principle of the probe. Small rectangular or circular aperture in comparison with the wavelength behaves like the inductive element. So adding the ridged structure (corresponding to capacitive component) to the small aperture allows the transmission resonance to occur. For verification, we represents the equivalent circuit descriptions for the two types, ridged aperture and cavity types. The values of obtained by use of the equivalent circuit approaches are compared with those obtained by use of the available numerical software. The results are also experimentally verified.

Ka 광대역 직교모드변환기 설계

고지환(Ko Ji Hwan),엄만석(Uhm Manseok),염인복(Yom Inbok) 한국통신학회 2013 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.6

H-형태 소형 개구를 가진 직사각형 도파관 탐침의 공진 투과

고지환(Ji-Hwan Ko),조영기(Young-Ki Cho) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.12

근접장 마이크로파 현미경에 사용되는 도파관 탐침 구조에 대해 기존의 폭이 좁은 사각형 개구를 대신하여 H-형태 개구 구조를 제안하였고, 두 구조의 성능 평가지표로서 투과 효율과 스팟 크기를 비교 분석하였다. 비교결과로 투과 효율은 비슷하였지만, 스팟 크기 면에서는 H-형태 개구 구조가 훨씬 작아서 해상도 측면에서 개선된 형태의 탐침 구조로 사용될 수 있음을 확인하였다. 이런 H-형태 개구의 이점을 이용하면 광 정보 저장, 나노리소그래픽, 나노 현미경과 같은 근접장 광학 장치가 상당히 성능 개선될 것이다. 또한, 도파관 탐침에 공진기가 부착된 구조에서 투과 효율이 향상됨을 확인하였다. As a microwave near field probe for near field scanning optical microscope(NSOM) system, H-shaped(ridge type) small aperture is proposed and its performances from the viewpoints of the transmission efficiency(transmission cross section) and spatial confinement(beam spot size) are compared with those of the previous narrow rectangular aperture type. While the transmission efficiencies are comparable to each other for the two structures, the transmitted beam spot size for the proposed H-shaped aperture is much smaller than that for the previous rectangular aperture. This strong point of the H-shaped aperture is expected to significantly improve near-field optical applications such as optical data storage, nanolithography and nanomicroscopy. It is also observed that the transmission efficiency can be improved if the coupling aperture is implemented in the type of the transmission cavity.

마이크로파대역에서 손실 있는 접지 도체층과 결합된 주기적인 개구배열 구조에 근거한 전자기파의 흡수 현상

고지환(Ji-Hwan Ko),조영기(Young-Ki Cho) 한국전자파학회 2020 한국전자파학회논문지 Vol.31 No.12

마이크로파대역에서 손실 있는 접지 도체층과 결합된 주기적인 개구배열구조를 모멘트법을 이용하여 해석하고, 이러한 구조가 흡수현상을 구현할 수 있음을 보였다. 단위 개구가 직사각형인 경우와 직사각 루프인 경우의 두 가지 구조를 다루었고, 본 논문의 해석 방법의 타당성을 확인하기 위하여 단위 개구가 직사각형인 경우의 반사특성에 대한 수치해석 결과를 기존의 상용 소프트웨어인 HFSS와 CST MWS의 결과와 비교하였다. 또한 손실있는 평면 도체에 의한 산란을 다룰 때 기존의 상용 소프트웨어를 사용한 결과와 비교하여 손실있는 도체의 두께가 충분히 클 때 정확히 동일한 해를 주는 방법을 살펴보았다. 특히 기존의 손실있는 FSS 스크린과 무손실 접지평면의 조합으로 구성된 구조와 비교하여 본 논문의 구조인 무손실 FSS 스크린과 손실 접지평면의 조합으로 구성된 구조가 레이다 흡수 물질(RAM: radar absorbing material)의 두께 소형화 측면에서 떨어지지 않음을 단일개구 구조가 직사각형 루프인 경우에 대하여 살펴보았다. 또한 흡미롭게도 본 논문의 구조가 기존 포토볼태익(photovoltaic) 소자의 근간 구조와 본질적으로 동일함을 지적하였다. A periodic aperture array structure combined with a lossy ground conducting layer was analyzed using the method of moments and was shown to produce near-perfect absorption. Rectangular aperture and rectangular loop aperture geometries were considered as examples of a unit cell of aperture. The numerical results for the reflection coefficient for the case where the unit cell of the aperture was rectangular were compared with those obtained by using commercially available software, such as HFSS and CST MWS, to validate the analysis method. A method for solving the scattering problem using a planar lossy conductor was also considered. The accuracy of the solution provided by this method was better than or comparable to that of the commercially available software for an arbitrary thick conductor. In particular, the present structure composed of a combination of lossless FSS and lossy ground was observed to be useful in comparison with the previous structure composed of a combination of lossy FSS and perfect conducting ground from the viewpoint of the thickness minimization of the radar absorbing material in the case of a rectangular loop aperture. Notably, the present structure is the same as the basic architecture of photovoltaic devices.

A Study on the Coupling of a Flanged Parallel-Plate Waveguide to a Nearby Conducting Strip from the Viewpoint of Near-Field Scanning Microscopy

이종익,고지환,조영기,Lee, Jong-Ig,Ko, Ji-Hwan,Cho, Young-Ki The Korea Institute of Information and Commucation 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.11

본 논문에서는 플랜지된 평행평판도파관으로 급전된 슬릿과 이에 평행하고 근접하는 도체 스트립과의 전자기적인 결합문제를 단순화된 근접주사현미 경의 관점에서 연구하였다. 슬릿의 등가어드미턴스, 슬릿근처 도파관 내부 및 외부의 무효전력, TEM파 전압반사계수의 크기 및 위상 등의 변화결과로부터 플랜지된 평행평판도파관의 특성을 조사하였다. 제안된 구조의 근접주사현미경으로서의 성능을 다양한 구조적인 파라미터들(도파관 높이, 슬릿의 폭, 스트립의 폭, 슬릿과 스트립 간격, 슬릿 폭과 도파관 높이의 비)이 TEM파 전압반사계수의 크기와 위상에 미치는 영향을 관찰하여 점검하였다. 슬릿으로부터 스트립의 변위에 따른 전압반사계수의 변화결과로부터 도파관의 높이가 작을 때 보다 높은 주사해상도를 얻을 수 있음과 반사계수의 크기 변화에 비해 위상변화가 훨씬 민감함을 확인하였다. In this paper, the problem of electromagnetic coupling between a slit fed by a flanged parallel-plate waveguide (FPPW) and a nearby conducting strip parallel to the slit is studied as a simplified problem for a near-field scanning microscopy (NSM). The characteristics of the FPPW are investigated from the results for the variations of the equivalent slit admittance, the reactive powers near the slit inside and outside the FPPW, the magnitude and phase of the voltage reflection coefficient of the TEM wave. The performance of the proposed apparatus as an NSM is tested by examining the effects of various geometrical parameters such as guide height, slit width, strip width, distance between slit and strip, and the ratio of slit width to guide height on the magnitude and phase of the voltage reflection coefficient of the TEM wave. From the results for the voltage reflection coefficient against the strip offset from the slit, it is found that a slit in the FPPW with smaller guide height gives higher scanning resolution and the phase variation is more sensitive than the magnitude variation.