Evaluation of dynamic materials characteristics of aerospace and armour materials using high-temperature Hopkinson bar test

Kwon Jun-Beom(권준범) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.6

DBS(Doppler Beam Sharpening) 영상에서 표적 탐지 방안

공영주(Young-Joo Kong),권준범(Jun-Beom Kwon),김홍락(Hong-Rak Kim),우선걸(Seon-Keol Woo) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.5

DBS 알고리즘은 레이다가 방위각 해상도 성능을 향상시키는 방안이다. DBS 영상에는 레이다의 탐색영역 정보를 포함하기 때문에 탐지하고자 하는 표적외에도 다양한 클러터 성분이 존재한다. DBS 영상에서 원하는 표적을 탐지/추적하기 위해서는 표적과 클러터 성분을 식별할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 DBS 영상에서 표적을 식별하기 위하여 영상크기와 지형 정보(DTED)를 이용하는 방안을 서술한다. 형태연산(morphological) 필터, 체인코드를 이용하여 영상의 크기정보를 획득하고 클러터 성분을 배제하였고, DTED와 정합하여 표적을 결정한다. DBS(Doppler Beam Sharpening) algorithm is a way to improve azimuth resolution performance in radar. Since DBS image includes the is information about the search area of radar, various clutter components exist besides the target to be detected. To detect and track the desired target in a DBS image, it must be able to identify a target and the clutter components. In this paper, we describe how to use image size and terrain information(DTED) to identify the target in a DBS image. By using morphological filter and chain code, it acquires image size and excludes the clutter components. By matching with DTED, we determine target.

십자형 모노펄스 축을 적용한 밀리미터파 탐색기용 도파관 광벽 슬롯 배열 안테나 조립체 연구

정채현,백종균,이국주,박창현,권준범,Jung, Chae-Hyun,Baek, Jong-Gyun,Lee, Kook-Joo,Park, Chang-Hyun,Kwon, Jun-Beom 한국인터넷방송통신학회 2017 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.17 No.5

본 논문에서는 2축 십자형 모노펄스 축을 가지는 Ka 대역 밀리미터파 탐색기용 안테나를 설계하였고, 진공 브레이징 기법으로 제작 후 측정을 통해 성능을 검증하였다. 또한, Ka 대역 도파관 순환기 설계 및 제작하여 순환기가 포함된 안테나 조립체 단위에서도 성능을 확인하였다. 안테나의 복사부는 Elliot 설계방법에 최적화 알고리즘을 적용하여 최적의 슬롯 길이 및 오프셋 값을 설계하였으며, 급전부는 십자형 모노펄스 축을 구현하기 위해 접힌 구조의 도파관을 적용하여 S-parameter 특성을 최적화 하였다. 설계된 안테나 조립체는 제작 및 전자파측정을 통해 33.3 dBi 이득, $3.5^{\circ}{\pm}0.5^{\circ}$ 빔폭, -23 dB 이하 부엽준위 특성을 확인하였으며, 본 결과는 설계 결과와 유사함을 확인하였다. In this paper, an antenna having 2-axes cross monopulse for Ka band millimeter-wave seeker is designed and antenna performance is verified through vacuum-brazing method for fabrication and measurement. Also, by designing and manufacturing a waveguide circulator the antenna including the circulator is measured. Radiating part of the antenna takes optimized slot lengths and offsets from Elliot's array synthesis procedure using the generic algorithm and feeding part for cross monopulse axes uses the folded waveguide to optimize the S-parameter result. Based on this method, the antenna has 33.3 dBi gain, $3.5^{\circ}{\pm}0.5^{\circ}$ beamwidth, below -23 dB SLL through fabricating and measuring. It is found that antenna characteristics is similar to design results.

크랙 기반 고감도 인장 센서 개발 및 항공기용 복합재 변형 감지 응용

정영(Young Jung),권준범(Jun-beom Kwon) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.11

밀리미터파 추적 레이더용 전원공급기 개발

이동주,최진규,주지한,권준범,변영진,Lee, Dongju,Choi, Jinkyu,Joo, Ji-Han,Kwon, Jun-Beom,Byun, Young-Jin 한국인터넷방송통신학회 2021 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.21 No.4

밀리미터파 추적 레이더는 다양한 환경조건에서 운용 가능해야하므로 기존의 추적 레이더에 비해 동등 이상의 연산능력 및 소형화를 요구한다. 본 논문에서는 밀리미터파 추적 레이더에 적용하기 위한 소형 전원공급기 설계 및 구현방안에 대해 기술한다. FPGA/DSP 등 디지털회로의 저전압/고전류 및 전압 정밀도 요구사항 충족을 위해 Point of Load (POL) 컨버터를 적용하였으며, 전력밀도를 향상시키고 시스템 효율을 개선할 수 있다. 부하가 크지 않은 출력전압에는 LDO (Low Dropout) 등을 적용하여 최대 출력 375 W, 출력 전원 8종의 단일 입력-다중 출력 전원공급기를 개발하였다. 최대 부하 조건에서 전압정밀도 <±2 %, 잡음레벨 <50 mVpp 특성을 확인하였다. Millimeter-wave tracking radars should be operated in various environmental restrictions, thus they demand more computing power and smaller size compared to conventional tracking radars. This paper presents the design and implementation of the compact power supply for millimeter-wave tracking radar applications. To meet requirements of low voltage/high current and voltage accuracy for FPGA/DSP digital circuits, Point of Load (POL) converters are used in order to enhance power density and system efficiency. LDO (Low Dropout) is applied for the output voltage under the light load condition, then the single-input-multi-output power supply with max power of 375 W and 8 outputs is developed. The proposed power supply achieves output voltage accuracy of ±2 % and noise level of <50 mVpp % under full load conditions.

Ka-대역 추적 레이더용 전원공급기 개발

이동주,안세환,주지한,권준범,서미희,Lee, Dongju,An, Se-Hwan,Joo, Ji-Han,Kwon, Jun-Beom,Seo, Mihui 한국인터넷방송통신학회 2022 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.22 No.5

밀리미터파 추적 레이더는 다양한 환경조건에서 운용하므로 입력전압의 큰 변동에도 안정적인 출력전원을 공급하는 전원공급기가 필요하며, 송수신기에 고품질의 전원공급을 위해 낮은 잡음레벨 특성을 가져야 한다. 본 논문에서는 Ka-대역 추적 레이더에 적용하기 위한 최대 출력 727 W급의 소형 전원공급기 설계 및 구현방안에 대해 기술한다. 전압안정도 및 효율 요구사항을 충족하기 위해 buck 타입의 DC-DC 컨버터의 윗면이 전원공급기의 커버와 맞닿게 배치하여 방열효율을 극대화하였다. 최대 부하 조건에서 시스템 효율 88.4 %, 전압정밀도 ±2 %, 잡음레벨은 전압값의 1 % 이내임을 확인하였다.

밀리미터파대역(Ka-대역)소형 레이더용 고 전력 저 손실 2축 도파관 로터리 조인트 연구

정채현,성종현,백종균,이국주,박창현,권준범,Jung, Chae-Hyun,Sung, Jong-Hyun,Baek, Jong-Gyun,Lee, Kook-Joo,Park, Chang-Hyun,Kwon, Jun-Beom 한국인터넷방송통신학회 2018 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.18 No.1

본 논문에서는 고 전력 저 손실 특성을 가지는 소형 레이더용 Ka-대역 밀리미터파 2축 도파관 로터리 조인트 설계 및 제작하였다. 전기적 성능은 상온 S-parameter 시험, 고 전력 시험, 운용 온도 시험을 통해 검증하였다. 로터리 조인트는 기능적으로 구형 도파관에서 원형 도파관으로 변환하는 모드 변환기 구조 및 회전 부분의 초크 구조로 구성된다. 본 구조는 고정된 송신기와 2축으로 회전하는 안테나를 최소 손실을 가지도록 전기적 연결 및 경량화를 고려하여 설계하였다. 설계된 로터리 조인트는 중심 주파수 Fc 기준 ${\pm}500MHz$의 대역에서 VSWR 1.5:1 이하 반사 손실, -2.0 dB 이상 삽입 손실 특성을 가지며, 측정 결과는 설계 결과와 유사함을 확인하였다. In this paper, dual axes waveguide rotary joint, which operates at high power and has low loss characteristic, is designed and fabricated for a Ka-band millimeter-wave small radar. Its electrical performance is verified through the S-parameter at room temperature, high power and operation temperature test. Rotary joint functionally consists of the mode converter transforming rectangular waveguide into circular waveguide and the choke at the rotation part. At the configuration design, linking a fixed transmitter to an antenna rotating dual axes electrically for minimum loss and light weight body are considered. In Fc(center frequency)${\pm}500MHz$, the designed rotary joint has VSWR 1.5:1 below return loss, -2.0 dB above insertion loss. It is found that rotary joint characteristics is similar to design results.

Ka 대역 고출력 저손실 도파관 결합기 설계 및 제작

김효철,조흥래,이주흔,이덕재,안세환,이만희,주지한,권준범,정해창,김소수,Kim, Hyo-Chul,Cho, Heung-Rae,Lee, Ju-Heun,Lee, Deok-Jae,An, Se-Hwan,Lee, Man-Hee,Joo, Ji-Han,Kwon, Jun-Beom,Jeong, Hae-Chang,Kim, So-Su 한국인터넷방송통신학회 2021 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.21 No.3

초고주파 대역에서 TWTA(Traveling Wave Tube Amplifier)를 대체하기 위한 증폭기 연구가 활발히 이루어지고 있다. 반도체형 소자를 결합하여 높은 출력을 얻는 SSPA(Solid State Power Amplifier)의 경우 상대적으로 낮은 단일 소자의 출력으로 요구 출력을 충족하기 위해서는 저손실, 고효율의 결합 기술이 필요하다. 본 논문을 통해 8-way 도파관 결합기를 설계, 제작하여 20dB 이상의 반사 손실과 85% 이상의 결합 효율을 확인하였다. 전계 분석을 통해 결합기 내부의 임계 전력을 계산하여 안정적인 Power Rating을 확보하였고 전력 모니터링을 위한 커플러를 내장하여 소형화 및 경량화를 이루었다. The research of amplifier have been actively conducted to replace the Traveling Wave Tube Amplifier (TWTA) in the mmWave. For Solid State Power Amplifiers (SSPA), which combine semiconductor-type devices to obtain high output, Low-loss, high-efficiency combination techniques are required to meet the required output as the output of a single relatively low device is relatively low. In this paper, we design and produce an 8-way waveguide combiner and a reflective loss of more than 20dB and a binding efficiency of 85% or more were identified. Field analysis calculates the critical power inside the combiner. It secured stable Power Ratings and built-in coupler for power monitoring to achieve miniaturization and light weight.

‘제어모멘트자이로’의 질량불균형 보정

이종국(Jong-Kuk Lee),송태성(Tae-Seong Song),강정민(Jeong-Min Kang),송덕기(Deok-Ki Song),권준범(Jun-Beom Kwon),서중보(Joong-Bo Seo),오화석(Hwa-Suk Oh),전동익(Dong-Ik Cheon),홍영곤(Young-Gon Hong),이준용(Jun-Yong Lee) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.11

‘제어모멘트자이로’ 내 모멘텀 휠의 속도가 커지게 되면 질량 불균형으로 인해 발생하는 의도하지 않은 힘과 토크가 증가하게 된다. 그리고 이러한 힘과 토크는 위성을 통해 촬영된 SAR 영상의 떨림을 유발하기 때문에 최소화하여야 한다. 본 논문에서는 ‘제어모멘트자이로’ 내 모멘텀 휠의 질량불균형(정적질량불균형과 커플질량불균형)의 보상에 대해서 기술하였다. 우선 M&S를 통해 질량불균형의 발생에 따른 질량중심점에서 발생하는 힘과 토크의 발생을 예측하였다. 두 번째로는 힘과 토크의 측정 지점을 회전 중심에서 이격하였을 때, 질량불균형에 따른 힘과 토크의 발생을 예측하였다. 세 번째로는 질량불균형으로 인해 발생하는 힘과 토크를 측정하기 위한 장치 구성에 대해 기술하였으며, 네 번째로는 실제 구동하는 모멘텀 휠에 지정된 질량을 추가하였을 때, 힘과 토크의 변화량을 M&S와 비교하여 기술하였다. 그리고 마지막으로 이러한 분석을 바탕으로 24Nm급 ‘제어모멘트자이로’를 대기모드로 구동하였을 때의 보정 전과 후의 힘과 토크 변화를 기술하였다. Raising the speed of the momentum wheel in the CMG increases the unintended force and torque caused by mass imbalance. This unintended force and torque should be minimized to get the better quality of satellite SAR image because they lead to the vibration of the output image. This paper shows the works on compensating the static imbalance and couple mass imbalance in the CMG wheel. First, the force and torque at the center of mass generated by the mass imbalance were predicted through M&S analysis. Second, the force and torque were estimated similarly through the M&S analysis when the measurement point was moved from the rotation center. Third, the measurement configuration for the force and torque by the mass imbalance was described. Fourth, the change of the force and torque by adding the specified mass to the momentum wheel was observed after comparing the measurements with the results of the M&S. And finally, the effect of the compensation was analyzed by comparing the force and torque before and after the correction while 24Nm class CMG was running in the standby mode.

대형 토크 제어모멘트자이로의 제어로직 설계 및 실험

이종국(Jong-Kuk Lee),송태성(Tae-Seong Song),강정민(Jeong-Min Kang),송덕기(Deok-Ki Song),권준범(Jun-Beom Kwon),서중보(Joong-Bo Seo),오화석(Hwa-Suk Oh),전동익(Dong-Ik Cheon),박상섭(Sang-Sup Park),이준용(Jun-Yong Lee) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.4

본 논문에서는 제어모멘트자이로 내 짐벌과 모멘텀 휠의 제어로직에 대해 기술하였다. 우선 소모전력과 안정도(이득여유, 위상여유)를 고려하여 모멘텀 휠의 제어로직을 설계하였다. 두 번째로는 진동흡수장치의 공진과 안정도를 고려하여 짐벌의 제어로직을 설계하였다. 세 번째로는 제어 모멘트자이로에서 발생하는 힘과 토크를 측정하기 위한 장치 구성에 대해 기술하였으며, 네 번째로는 모멘텀 휠과 짐벌의 주파수응답 및 시간응답 시험 결과를 나타내었다. 그리고 마지막으로 제어 모멘트자이로를 통해 발생한 힘과 토크를 실험적으로 측정하여 나타내었다. This paper presents the control logic for the momentum wheel and gimbals in the CMG system. First, the design of the control logic for the momentum wheel is described in consideration of the power consumption and stability. Second, the design of the control logic for the gimbals considering the resonance of the vibration absorber and stability is explained. Third, the measurement configuration for the force and torque generated by the CMG is described. Fourth, the results of the frequency and time response test of the momentum wheel and gimbals are shown. Last, the measurements of the force and the torque generated through the CMG are explained.