X-밴드 위상 배열 안테나를 위한 WDM 광 실시간 지연선로

정병민,신종덕,김부균,Jung, Byung-Min,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.2

In this paper, we propose a WDM optical true time-delay (OTTD) beam former for phased way antenna (PAA) systems. It is composed of a delay lines matrix and a multiwavelength source with discrete DFB laser diodes. The building block of a delay lines matrix is a $2\times2$ optical MEMS switch with proper fiber-optic delay line connected between cross ports. A $4\times3$ matrix using four DFB lasers has been fabricated with unit time-delay difference of 12 ps. Maximum time-delay error was measured to be -1.74 ps and +1.14 ps at a radiation angle of $46.05^{\circ}$, corresponding to error range of $-2.87^{\circ}\sim+1.88^{\circ}$. By measuring time-delays at six different RF frequencies from 5- to 10-GHz, we verified the true time-delay characteristic of our OTTD. 본 논문에서는 여러 개의 DFB LD로 구성된 다파장 광원을 이용하여 선형 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna; PAA)를 위한 WDM 광 실시간 지연선로(Optical True Time-Delay; OTTD) 빔 성형기를 제안하였다. X-밴드용 3-비트 선형 PAA 구동을 위해, 4개의 DFB LD로 이루어진 다파장 광원과 단위 시간 지연이 12 ps인 광섬유 지연선로 행렬로 구성된 WDM-OTTD를 구현하여 모든 방사각에서 시간 지연을 측정하였다. 최대 시간지연 오차는 인접 안테나 소자간 시간지연이 36 ps인 경우에 -1.74 ps와 +1.14 ps로 나타나, 방사각 오차는 주 빔의 방향이 $46.05^{\circ}$일 때 $-2.87^{\circ}\sim+1.88^{\circ}$이내가 될 것으로 예상된다. 5-GHz부터 10-GHz까지 6개의 서로 다른 RF 주파수에 대하여 시간지연 특성을 조사한 결과, 모든 주파수에서 동일한 시간 지연이 발생되는 것을 확인하였다.

편광에 관계없이 매우 높은 소멸비와 짧은 길이를 가지는 수직 방향성 결합기 스위치

정병민,김부균,Jung Byung-Min,Kim Boo-Gyoun 한국광학회 2004 한국광학회지 Vol.15 No.6

편광에 무관한 결합길이를 가지는 double-sided deep-ridge (DSDR) 도파관 구조의 수직 방향성 결합기를 이용하여 대칭형 구조를 가지는 스위칭 동작 유도 영역과 비대칭형 구조를 가지는 소멸비 향상 영역으로 구성된 수직 방향성 결합기 스위치를 제안하였다. 이러한 구조를 이용하여 짧은 길이를 가지며 편광에 관계없이 크로스 상태와 바 상태에서 모두 30 dB 이상의 소멸비를 가지는 스위치를 설계하는 방법과 설계 예를 제시하였다. We propose a novel vertical directional coupler switch using a vertical directional coupler with polarization independent coupling lengths employing the doublesided deep-ridge waveguide structure. This switch is composed of a switching operation induced section with symmetric structures and an extinction ratio enhanced section with asymmetric structures. We present design methods and examples for this switch with very short lengths and very high extinction ratios larger than 30 dB for both TE and TM modes in cases of both cross and bar states.

2차원 X-밴드 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로

정병민,김성철,신종덕,김부균,Jung, Byung-Min,Kim, Sung-Chul,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.3

본 논문에서는 크로스(CROSS) 포트에 광섬유 지연선로가 연결된 $2\times2$ 광 스위치들로 구성된 광섬유 지연선로 행렬과 다파장 광원을 이용한 2차원 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna; PAA)용 광 실시간 지연선로(True Time-Delay ; TTD)의 구조를 제안하였고, 파장 의존형 광 TTD와 파장 비의존형 광 TTD를 결합하여 10-GHz 2차원 PAA용 2-비트$\times$4-비트 광 TTD를 제작하였다. 단위 시간 지연 차이가 각각 ${\Delta}T=12ps$와 $\Delta\tau=6ps$인 파장 의존형 광 TTD와 파장 비의존형 광 TTD의 모든 주사각에 대해서 시간지연을 측정하였다. 파장 의존형 광 TTD의 시간 지연 오차는 지터에 의해 최대 2.8 ps가 발생하였으며, 파장 비의존형 광 TTD의 경우에는 ${\pm}0.8ps$이하의 오차가 나타났다. 제안된 2차원 PAA용 광 TTD의 구조는 1차원 선형 PAA보다 높은 이득을 얻을 수 있고, 다파장 광원을 사용하므로 광 파워 및 파장의 안정성을 확보할 수 있으며, 전기적 스위치 제어기를 이용하여 $2\times2$ 광 스위치 행렬을 열(column) 단위로 절체하기 때문에 주사 빔 제어 속도가 빠르고 구동이 간단한 장점을 갖고 있다. In this paper, an optical true time-delay (TTD) for two-dimensional (2-D) phased array antennas (PAAs), composed of a multi-wavelength optical source and a fiber optic delay line matrix consisting of $2\times2$ optical switches with optical fiber connected between cross ports, has been proposed. A 2-bit $\times4-bit$ optical TTD for 10-GHz 2-D PAAs has been implemented by cascading a wavelength dependent TTD (WD-TTD) and a wavelength independent TTD (WI-TTD). The unit time delay for WD-TTD and WI-TTD have been chosen as ${\Delta}T=12ps$ and $\Delta\tau=6ps$, respectively. Time delay have been measured at all radiation angles. The maximum delay error for WD-TTD was measured to be 3 ps due to jitter incurred from gain switching. For the case of WI-TTD, error was within ${\pm}\;1\;ps$. The proposed optical TTD for a 2-D PAA has the following advantages: 1) higher gain compared to one-dimensional linear PAAs, 2) stabilization of optical power and wavelength by using a multi-wavelength optical source, and 3) fast beam scan and simple operation due to electronic control of the $2\times2$ optical switches matrix on a column-by-column basis.

FBG 프리즘과 광섬유 지연선로 행렬을 이용한 평면 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로

정병민,신종덕,김부군,Jung, Byung-Min,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.1

본 논문에서는 FBG 프리즘을 이용한 파장 의존형 광 실시간 지연선로(wavelength-dependent optical true time-delay; WDOTTD) 와 2${\times}$2 광 스위치의 크로스 포트에 각기 다른 길이의 광섬유 지연선로를 연결한 광섬유 지연선로 행렬인 파장 비의존형 광 실시간 지연선로(wavelength-independent optical true time-delay; WIOTTD)로 구성된 평면 위상 배열 안테나용 OTTD 구조를 제안하였다. 최대 시간 지연 차이가 810 ps인 WDOTTD와 $\pm$50 ps인 WIOTTD를 직렬 연결하여 10-GHz, 2비트${\times}$4비트 2차원 OTTD를 제작하였고, 모든 주사각에 대해서 시간지연과 삽입손실을 측정하였다. 광섬유 지연선로 행렬을 이용한 4-비트 WIOTTD의 시간 지연 측정오차는 $\pm$1 ps이하로 나타났다. 또한, 제안된 광 TTD의 성능을 분석하기 위하여, 8${\times}$8 마이크로스트립 안테나 소자들로 구성된 10-GHz 평면 PAA의 방사 패턴을 시뮬레이션으로 측정하고 분석하였다. In this paper, we proposed an optical true time-delay (TTD) for planar phased array antennas (PAAs), which is composed of a wavelength-dependent optical true time delay (WDOTTD) followed by a wavelength-independent optical true time delay (WIOTTD). The WDOTTD is a fiber Bragg gratings (FBGs) Prism and the WDOTTD is a fiber delay-lines matrix of which each component consists of a certain length of fiber connected to cross-ports of a 2${\times}$2 MEMS switch. A 10-GHz 2-bit${\times}$4-bit two-dimensional optical TTD has been fabricated by cascading a WDOTTD with a maximum time delay of 810 ps to a WIOTTD of $\pm$50 ps. Time delay and insertion loss for each radiation angle have been measured. Time delay error for the WIOTTD has been measured to be less than $\pm$1 ps. We have also designed a two-dimensional 10-GHz PAA composed of 8${\times}$8 microstrip patch antenna elements driven by the proposed TTD. The radiation patterns of this PAA have been obtained by simulation and analyzed.

펄스 유도 방식의 금속탐지기 코일 설계

정병민(Byung-Min Jung),장유신(Yu-Shin Chang),한승훈(Seung-Hoon Han) 한국전자파학회 2015 한국전자파학회논문지 Vol.26 No.4

펄스 유도(Pulse Induction) 방식의 금속 탐지기 코일 설계에 대하여 살펴보았다. 0.3 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜의 직경을 갖는 도선과 30 ㎝×30 ㎝ 및 35 ㎝×35 ㎝ 크기의 유전체 탐지판을 이용하여 탐지 코일을 제작하였고, 코일 크기와 코일 감은 수 등의 파라미터 변화에 따른 코일 시정수 및 코일 전류 등의 특성을 살펴보았다. 도선의 직경, 코일 크기 및 코일 감은 수 변화에 따른 코일의 인덕턴스, 저항 및 시정수 값에 대하여 계산 결과와 측정 결과를 비교 분석하였다. 또한, 입력 펄스폭 변화에 따른 탐지 코일의 전류 변화에 대하여 계산 결과와 측정 결과를 비교 분석함으로써 펄스 유도방식의 금속탐지기 코일 설계에 대하여 논하였다. A coil design of pulse induction metal detectors has been described. The search coil was demonstrated by using the wire with the diameter of 0.3 ㎜, 0.5 ㎜ and 1.0 ㎜ and the dielectric plate with the 30 ㎝×30 ㎝ and 35 ㎝×35 ㎝, the time constant and the currents of the coil as the variation of the coil size and the number of coil turns was characterized. The coil parameters like the resistance, the inductance and the time constants as the variation of the diameter of the wire, the coil size and the number of coil turns were compared and analysed through the calculation and the measurement. In addition, investigating the coil currents as the variation of the input pulse width, the coil design of pulse induction metal detectors has been discussed.

차량용 지뢰탐지장치의 수신 신호처리

정병민(Byung-Min Jung),신수범(Beom-Su Shin),장유신(YuShin Chang),양동원(DongWon Yang) 한국컴퓨터정보학회 2016 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.21 No.10

In this paper, the confirmation method of target detection for the vehicle mounted metal detector (MD) has been described. The vehicle mounted MD with the arrayed 6 coils to detect the width of 2.4 m was demonstrated. It is important and necessary to inform the location of the objects detected by the MD. The confirmation method of target detection was verified by using the MD GUI and the analysis of the receive signal processing. The receive signal processing is performed by comparing the threshold and the difference of the signal calibrated at initial location and the signal detected at present location.

마이크로웨이브 포토닉 시스템에서의 잡음과 지터에 관한 연구

정병민(Byung-Min Jung),이승훈(Seung-Hun Lee),장유신(YuShin Chang) 한국전기전자학회 2021 전기전자학회논문지 Vol.25 No.2

위상배열 레이다를 위한 마이크로웨이브 포토닉 (MWP) 시스템을 구현할 경우, 송수신되는 빔의 정확도를 위해서 잡음 및 시간 지연 오차는 최소화 되어야 한다. MWP 시스템에서의 시간 지연 오차는 신호의 잡음에 의해 발생하고 timing jitter에 기인한다. 본 논문에서는 위상배열 레이다를 위한 MWP 시스템에서의 잡음 및 timing jitter에 대하여 분석하였고 광 증폭기의 이득변화에 따른 잡음 및 timing jitter 변화를 실험을 통해 검증하였다. 광 증폭기에 의한 신호의 증폭율과 잡음의 증폭율이 동일할 때까지 신호를 증폭하면 timing jitter는 감소하고 신호의 SNR은 증가하는 것을 확인하였다. In case implementation of microwave photonic (MWP) systems for phased array radars (PARs), noise and time delay error should be minimized to obtain accurate beam direction. Time delay error in MWP systems is generated from signal noise and timing jitter. In this paper, noise and timing jitter in MWP systems for PAR is researched, also according to the amplification of an erbium-doped fiber amplifier, noise and timing jitter variation is verified by an experiment. Timing jitter is decreased and SNR is increased if we amplify the signal by using an erbium-doped fiber amplifier, up to the amplification rate of signal and noise is similar.

수직 방향성 결합기 스위치의 안쪽 클래딩 두께에 따른 특성 변화에 대한 연구

정병민(Byung-Min Jung),조성찬(Sung-Chan Cho),김부균(Boo-Gyoun Kim) 대한전자공학회 2001 대한전자공학회 학술대회 Vol.2001 No.6

광 실시간 지연선로 행렬을 이용하는 마이크로웨이브 포토닉 필터

정병민(Byung-Min Jung) 한국전자파학회 2015 한국전자파학회논문지 Vol.26 No.2

본 논문에서는 밴드 패스 필터 및 노치 필터로의 용도 변환이 가능하고, 대역폭 변화가 용이한 새로운 구조의 MWP 필터를 제안하였다. 인접 채널의 단위 시간지연 차이가 50 ps인 4×2 광섬유 지연선로 행렬로 구성된 MWP 필터를 제작하였고, 각 채널의 시간 지연 및 MWP 필터의 주파수 응답 등의 특성을 측정하였다. RF 변조 광 신호의 시간 지연 차이와 계수를 변화시킴으로써 20 ㎓와 6.67 ㎓의 FSR 변화 특성을 확인하였다. Microwave Photonic(MWP) filters capable of use a bandpass filter or a notch filter with large bandwidth have been proposed. 4-lines×2-bit fiber-optic delay lines with a unit time-delay difference of 50 ps were experimentally realized. By changing the time-delay difference and the coefficients of microwave-modulated optical signals, the bandpass and notch filters were implemented and characterized.

자성센서 기반 지뢰탐지기를 위한 신호처리

신범수,양동원,정병민,Shin, Beom-Su,Yang, DongWon,Jung, Byung-Min 한국전기전자학회 2018 전기전자학회논문지 Vol.22 No.3

This paper proposes an algorithm for signal processing which is used in pulse induction metal mine detectors. The detection power can be obtained from magnetic variation on the search coil. The calibration data should be made when there is no target because the detection power is difference between with and without a target. And it is also updated periodically because of surrounding various noises. Lastly, we keep a watch on the signal slope to identify exact position and signal power of mine detection. 본 논문은 자성센서 기반 지뢰탐지기를 개발하는 과정에서 필요한 신호처리 알고리즘을 제안한다. 탐지신호의 세기는 탐지 코일에 수신된 자기장의 변화량을 이용하여 얻는다. 표적이 없을 때 대비 표적이 있을 때의 상대적인 신호세기를 계산하기 때문에 표적이 없는 상태에서 calibration data를 만든다. 자기장은 장비 자체의 전기적인 잡음 또는 주변 환경의 영향을 받으므로 calibration을 지속적으로 수행하고 갱신하는 것이 중요하다. 마지막으로 표적에 의해 발생하는 신호크기의 변화량, 즉 단위 시간 당 그래프의 기울기 값이 일정 수준 이상 도달하는지 감시하여 정확한 탐지지점과 신호크기를 판별한다.