HF 대역 송수신을 위한 항공기용 글라스 안테나 설계

변강일(Gangil Byun),김영기(Younggi Kim),추호성(Hosung Choo) 대한전자공학회 2010 대한전자공학회 학술대회 Vol.2010 No.6

항공기용 양면 인쇄형 글래스 안테나 설계

변강일(Gangil Byun),한원근(Wone Keun Han),추호성(Hosung Choo) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.2

본 논문에서는 커플링 급전 구조를 가지는 항공기용 양면 인쇄형 글래스 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 한 개의 급전 선로와 다중 루프 형상의 방사 소자로 구성되며, 조종석 좌측 창문의 서로 다른 면에 위치하여 제한된 면적을 효율적으로 사용하도록 하였다. 제안된 안테나는 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화 하였으며, 최적화된 안테나를 1/10 크기의 KUH-Surion에 장착하여 안테나 성능을 측정하였다. 최적화된 안테나는 해당 대역의 중심 주파수에서 33 %의 반전력 대역폭을 가지며, 평균 ?3.49 ㏈i의 전면 방향 복사 이득을 갖는다. 제안된 글래스 안테나의 수신 성능을 평가하기 위해 반경 200 ㎞에서의 수신 전력을 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 현재 항공기용 FM 안테나로 사용 중인 pole 안테나와 비슷한 ?60 ㏈m의 최소 수신 전력을 유지하는 것을 확인하였다. In this paper, we propose a double-faced window printed antenna for aircraft applications. The proposed antenna structure consists of a feeding line and a multi-loop radiator located on different sides of the window to use the limited given-area effectively. The proposed antenna is optimized by the genetic algorithm in conjunction with the FEKO EM simulator. The optimized antenna is built and installed on a 1/10 sized KUH-Surion mock-up and antenna performances such as the reflection coefficient and the radiation patterns are measured. The optimized antenna shows a half power matching bandwidth of about 33 % at 60 ㎒ and an average bore-sight gain of about ?3.49 ㏈i. To verify the reception capability of the optimized antenna, we simulated the received power according to a flight scenario. The result confirms that the optimized antenna shows a minimum received power level above ?60 ㏈m at a range of 200 ㎞, which is similar to the pole antenna that is currently used as a FM voice antenna for KUH-Surion.

단층 간접급전구조를 이용한 이중대역 GPS 안테나 설계

허준(Jun Hur),변강일(Gangil Byun),추호성(Hosung Choo),계영철(Youngchul Kay) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.9

본 논문에서는 배열 개별소자의 격리도 특성과 설계 복잡도 개선을 위한 단층 간접급전구조 이중대역 GPS 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 중앙의 급전패치와 외곽의 이중루프로 구성되며, 이중루프는 급전패치로부터 생성된 전자기장에 의해 전류가 유기된다. 제안된 급전구조는 이중루프 사이에 강한 근접장을 밀집시키므로 소형 배열안테나의 소자간 격리도 특성을 개선할 수 있다. 이러한 특성을 확인하기 위해 일반적인 상용 안테나와 자계분포 및 격리도 특성을 비교하였으며, 근접영역에서의 자계세기 및 격리도가 상용 안테나에 비해 각각 평균 3 ㏈, 2 ㏈ 개선되어 소형 CRPA 배열안테나에 적합함을 확인하였다. In this paper, we propose a dual-band GPS antenna using a single-layer coupled-feed structure for improvement of isolation and design complexity. The proposed antenna consists of a central feed patch and outer dual loops, and the loops are electromagnetically fed by the feed patch to induce currents. This feeding network can improve the isolation between antenna elements arranged in small arrays because the magnetic field strength near the antenna is minimized by confining the fields around the dual loops. The isolation characteristics of the proposed antenna are compared with those of the conventional multi-layer patch antenna, and the average field strength and the isolation are improved by 3 ㏈ and 2 ㏈, respectively, which verifies that the antenna is suitable for small CRPA arrays.

이중 대역 GPS 배열 안테나 설계

김희영(Heeyoung Kim),변강일(Gangil Byun),손석보(Seok Bo Son),추호성(Hosung Choo) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.7

본 논문에서는 하이브리드 급전 구조를 가지는 이중 대역 GPS 패치 안테나를 설계하였다. 설계된 개별 안테나는 GPS 배열 안테나로 사용되며, 배열에서 개별 안테나의 방향을 조절하여 패턴 왜곡 및 간섭을 최소화하였다. 제안된 안테나는 GPS L₁(1.5754 GHz), L₂(1.2276 GHz) 대역에서 각각 공진하는 2개의 방사 패치를 가지고 있으며, 광대역 및 원형 편파 특성을 구현하기 위해 칩 커플러를 이용한 2-포트 급전 방법을 사용하였다. 설계된 개별 안테나를 각각의 장착 위치에서 네 방향(ø=0°,ø=90°,ø=180°,ø=270°)으로 돌려가며 중앙 안테나와 가장 적은 패턴 왜곡과 간섭을 가지는 방향으로 안테나를 장착하였다. 배열 안테나 측정 결과, 중앙 안테나의 전면 방향 이득은 L₁과 L₂대역에서 0.3 dBic, ?1.0 dBic, 측면 안테나의 전면 방향 이득은 L₁과 L₂ 대역에서 1.6 dBic, 1.0 dBic를 가지며, 이를 통해 제안된 배열 안테나가 이중 대역 GPS 배열 안테나로 사용 가능함을 확인하였다. In this paper, we propose a design of dual-band patch antennas for Global Positioning System(GPS) applications, and the designed antenna is used as an individual element of GPS arrays. A low distortion and a high isolation of the array are achieved by adjusting rotating angles of each array element. The antenna consists of two radiating patches that operate in the GPS L₁ and L₂ bands, and the two ports feeding network with a hybrid chip coupler is adopted to achieve a broad circular polarization(CP) bandwidth. The rotating angles of each antenna element are varied with four directions(ø=0°, ø=90°, ø=180°, ø=270°) in order to minimize the pattern distortion and maximize the isolation among array elements. The measurement shows bore-sight gains of 0.3 dBic(L₁) and ?1.0 dBic(L₂) for the center element. Bore-sight gains of 1.6 dBic(L₁) and 1.0 dBic(L₂) are observed for the edge element. This results demonstrate that the proposed antenna is suitable for GPS array applications.

Coplanar Waveguide를 활용한 Z-wave대역 Printed Inverted-F 안테나 설계

강승석(Kang Seung Seok),변강일(Byun Gangil),황대선(Hwang Dae Sun),추호성(Choo Hosung) 한국통신학회 2017 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.1

VHF-UHF 대역 블레이드 안테나의 성능 평가 및 분석

고주석(Jooseoc Go),변강일(Gangil Byun),김기출(Kichul Kim),주증민(Jeungmin Ju),추호성(Hosung Choo) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.10

본 논문에서는 항공기 안테나로 사용되는 블레이드 안테나의 성능 평가를 위한 항공기 블레이드 안테나의 평가 프로세스를 제안하였다. 평가 프로세스에 사용된 다수의 평가 항목들은 항공기의 비행 시 안정된 통신을 위한 필수 성능 요소들을 고려하여 결정하였다. 제안된 성능 평가 프로세스는 먼저 블레이드 안테나의 그라운드를 설정하고, 정합 성능을 평가하였다. 또한, 항공 시나리오를 고려하여 주 통신 영역을 제한하고, 주파수 대역별 요구되는 최소 복사 이득을 도출하였다. 최종적으로 제안된 성능 평가 프로세스는 실제 항공기에 운용 되는 상용 블레이드 안테나에 적용하였으며, 평가 프로세스의 결과를 바탕으로 항공기 적용 적합도를 도출하였다. In this paper, we propose a performance evaluation process of aircraft blade antennas. The process consists of various sub-processes that should be considered for a stable communication link with the base station. The process begins with the settlement of the ground shape and size to evaluate the impedance matching characteristics of a stand-alone antenna. Next, the main communications area of the antenna is determined by considering a flight scenario, and then the minimum gain requirements of the antenna are derived in the operating frequency band. Finally, the proposed evaluation process is applied for a commercial aircraft blade antenna. The results demonstrate that the proposed process is suitable to be adopted for the evaluation of aircraft blade antennas.

스마트 키 인식 거리 예측을 위한 차량 LF 안테나의 Near-Field 분석

김희영(Heeyoung Kim),변강일(Gangil Byun),성재용(Jaeyong Seong),정한길(Hankil Jung),추호성(Hosung Choo) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.7

본 논문에서는 스마트 키의 정확한 인식 거리 예측을 위한 차량 LF 안테나의 근접 자계 분석 방법을 제안하였다. 모델링된 LF 안테나는 폴리에틸렌으로 절연 코팅이 된 전도성 도선이 페라이트 코어를 감고 있는 형상을 가지며, 상용 차량의 범퍼 프레임 내부에 장착되어 동작한다. 스마트 키의 최대 인식 거리는 범퍼에 장착된 LF 안테나의 근접 방사 패턴을 고려하여 총 9개의 방위각에서 측정하였으며, 각 방향에서 측정된 최대 인식 거리에서 스펙트럼 분석기를 이용하여 수신 파워를 측정하였다. 측정 결과, 차량에 장착된 LF 안테나를 기준으로 1.38m부터 1.53 m 사이의 인식 거리를 가지며, 그때의 수신 파워는 ?83.6 dBmW부터 ?75.0 dBmW 사이의 레벨을 가진다. 측정과 동일한 조건으로 전자파 해석을 진행하여 예측된 근접 필드와 측정된 인식 거리 및 수신 전력을 분석하였으며, 그 결과 전자파 해석을 통해 스마트 키 인식 거리 예측 및 근접 필드 분석이 가능함을 확인하였다. In this paper, we propose a method of near-field analysis for vehicle LF antennas in order to estimate the accurate reading range of a smart key. The LF antenna consists of a ferrite core and a conducting wire which is coated with polyethylene for insulation, and it is mounted at the rear bumper frame of a commercial vehicle. The reading range of a smart key is measured at nine azimuthal directions distributed around the rear bumper, and then, the received power at each maximum reading range is measured by using a spectrum analyzer. The measurement shows that the maximum reading range exists between 1.38 m and 1.53 m, and the radiated power is between ?83.6 dBmW and ?75.0 dBmW. We further conducted EM simulation to estimate the reading range and the received power under the same condition that we applied for the measurement. The results demonstrate that an accurate reading range and received power can be achieved by simulation.

Meander 구조를 활용한 Z-wave대역 소형 회로 집적형 안테나 설계

임태흥(Lim Tae Heung),변강일(Byun Gangil),하태웅(Ha Tae Woong),추호성(Choo Hosung) 한국통신학회 2017 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.1

EM 시뮬레이션 툴을 이용한 Time-Modulated Array 방탐 성능 분석

임태흥(Lim Tae Heung),변강일(Byun Gangil),장병준(Jang Byung Jun),추호성(Choo Hosung) 한국통신학회 2017 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.1

열린 도파관을 이용한 배열안테나의 전자파 해석 등가 모델링 기법

이동은(Dongeun Lee),변강일(Gangil Byun),추호성(Hosung Choo) 한국전자파학회 2015 한국전자파학회논문지 Vol.26 No.6

본 논문에서는 대형 구조체에 장착된 안테나의 효율적인 성능예측을 위하여, 열린 도파관을 이용한 배열안테나 해석 등가 모델링 기법을 제안하였다. 등가 모델을 구현하기 위하여 우선 배열 안테나의 개별 소자를 열린 도파관 형상으로 설계하였으며, 도파관의 깊이, 도파관의 개구면 넓이, 그라운드의 크기를 조절하여 원하는 개별 소자의 방사패턴의 도출이 가능하도록 하였다. 개발된 개별 소자를 두 가지 타입의 배열안테나의 등가 모델링에 적용하였다. 등가모델을 이용하여 도출된 안테나의 성능을 원본 안테나의 해석 성능과 비교하였으며, 최대이득은 0.2 dB, 반전력 빔폭은 1° 이내의 오차를 보여, 등가모델을 이용한 원본 안테나의 성능 모사가 가능함을 확인하였다. 또한, 제안된 등가모델을 간단한 항공기 형상에 장착하여 전자파 해석을 수행하였으며, 원본 안테나를 탑재한 해석 결과와 비교하였고, 그 결과 시뮬레이션 필요 해석 자원 및 해석 시간이 60 % 이상 감소하는 것을 확인하였다. In this paper, we propose an equivalent model of array antennas that use open-ended waveguides for effective EM simulation. We first investigate an individual element that consists of an open-ended waveguide and square ground plane. The waveguide length, aperture size, and ground size of the individual element are adjusted to give a similar radiation pattern to that of the individual element of the original antenna. We then apply the designed equivalent model to two different types of array antennas, such as a microstrip patch array and a waveguide array antenna. Comparison of the simulation results using the equivalent model with the results obtained with the original antenna reveals a difference in gain of less than 0.2 dB and a difference in half power beam width(HPBW) of less than 1°. The designed equivalent model is then mounted on a simple aircraft, and the simulation results are again compared to results from the original antenna. We find a 60 % reduction in simulation resources and time when compared with the original antenna model.