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광대역 항재밍 소형 GPS 안테나용 비 포스터 정합회로
하상규(Sang-Gyu Ha),정경영(Kyung-Young Jung) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.12
위성항법시스템은 민간 및 군수 분야에서 널리 사용되고 있는 유용한 시스템이다. 그러나 지구 상공 2만 km 이상 원거리 송신 신호로 인한 수신 감도 미약으로, 위성항법시스템의 신호는 항재밍 공격에 취약하다. 본 논문에서는 항재밍 소형 GPS 배열안테나 설계를 위한 선행 연구로 전기적으로 초소형인 GPS 안테나 소자를 효율적으로 정합하는 비 포스터 정합회로에 대한 연구를 수행하였다. 전기적으로 소형인 GPS 안테나는 높은 품질계수로 인해 방사 이득이 낮고, 광대역 정합이 어렵다. 이를 해결하기 위해 소형 GPS 안테나용 비 포스터 정합회로(non-Foster matching circuit)를 설계하였다. Linvill의 교차 결합쌍 트랜지스터로 구성된 네거티브 임피던스 변환기 회로를 제작하였으며, 시간 영역에서 안정도 검증을 통해 안정성을 확인하였다. 비 포스터 정합회로를 이용한 소형 GPS 안테나 무반사실 측정결과, 전면방향이득이 17 dB 이상 개선됨을 확인하였다. Global Positioning System(GPS) is a useful system used in both civilian and military applications. However, the signal of GPS is susceptible to jamming attacks due to low receive sensitivity, since the signals come from the satellite located at over 20,000 km above the earth. In this paper, we have conducted a preceding research on a non-Foster matching circuit that efficiently matches an electrically ultra-small GPS antenna. Electrically Small Antennas(ESAs) are inefficient radiators and are difficult to match in wideband due to extremely high quality factor. In order to match small GPS antenna in wideband, a non-Foster matching circuit for a small GPS antenna was designed. A negative impedance converter circuit consisting of Linvill"s cross-coupled pair transistors was fabricated and its stability was verified by the time-domain stability analysis. In addition, anechoic chamber measurements show that the non-Foster matching circuit for small GPS antenna can lead bore-sight gain improvement by more than 17 dB.
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하상규(Sang-Gyu Ha),정경영(Kyung-Young Jung) 한국전자파학회 2020 한국전자파학회논문지 Vol.31 No.3
본 논문에서는 인체와 전자기파의 상호작용을 해석하기 위한 인체 분산 FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 모델링에 대해 검토한다. 주파수에 따라 전기적 특성이 변하는 78개의 인체조직 분산 특성을 표현하는 Debye 모델, Lorentz 모델, Cole-Cole 모델, Davidson-Cole 모델, Havriliak-Negami 모델, 2차 복소분수함수 모델, 4차 복소분수함수 모델에 대해 논의하고, 분산 모델을 FDTD 알고리즘에 적용하는 방법을 검토한다. 또한, 인체의 기하학적 구조를 모델링하기 위한 방법으로 Virtual Family Tool의 인체팬텀과 미디어 기법에 대해 논의한다. Herein, we review the dispersive finite-difference time-domain(FDTD) modeling of the human body for analyzing its interaction with electromagnetic waves. We discuss the dispersive modeling of 78 human tissues using the Debye model, Lorentz model, Cole-Cole model, Davidson-Cole model, Havriliak-Negami model, two-pole complex rational function(CRF) model, and four-pole CRF model. Subsequently, we review a method that applies the dispersion model to the FDTD algorithm. Moreover, we discuss the computational human phantom of the Virtual Family tool and the media method for the geometric structure of the human body.
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하상규(Sang-Gyu Ha),조제훈(Jeahoon Cho),김형동(Hyeongdong Kim),최재훈(Jaehoon Choi),정경영(Kyung-Young Jung) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.1
본 논문에서는 인체의 전자파 해석을 위해 유한 차분 시간 영역법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain)에 적합한 분산 모델링을 제안한다. 주파수에 따라 전기적 특성이 변하는 인체의 분산 특성을 정확하고 효율적으로 모델링을 하기 위해 상대 유전율을 2차 복소수 분수 함수식(QCRF: Quadratic Complex Rational Function)으로 표현하였다. WLSM(Weight Least Square Method) 기반의 복소수 커브 피팅법을 적용하여 인체 조직에 대한 QCRF 계수들을 추출하였으며, QCRF 분산 모델을 FDTD에 적용하는 방법을 논의하였다. 본 논문에서 제안한 QCRF 기반의 인체 분산 모델이 Gabriel의 측정 데이터와 일치하며, FDTD 적용시 Cole-Cole 분산 모델보다 계산 효율이 뛰어남을 확인하였다. 단일 주파수와 광대역 주파수 신호를 입력원으로 한 모의 실험을 통하여 QCRF 기반의 FDTD 분산 알고리즘의 검증 및 분석을 마무리하였다. We propose a dispersive finite-difference time domain(FDTD) algorithm suitable for the electromagnetic analysis of the human body. In this work, the dispersion relation of the human body is modeled by a quadratic complex rational function(QCRF), which leads to an accurate and efficient FDTD algorithm. Coefficients(involved in QCRF) for various human tissues are extracted by applying a weighted least square method(WLSM), referred to as the complex-curve fitting technique. We also presents the FDTD formulation for the QCRF-based dispersive model in detail. The QCRFbased dispersive model is significantly accurate and its FDTD implementation is more efficient than the counterpart of the Cole-Cole model. Numerical examples are used to show the validity of the proposed FDTD algorithm.
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FDTD 방법을 이용한 간단한 건물 구조의 광대역 차폐 효과에 관한 연구
조제훈(Jeahoon Cho),하상규(Sang-Gyu Ha),박성민(Sungmin Park),추광욱(Kwanguk Chu),주세훈(Saehoon Ju),김형동(Hyeongdong Kim),정경영(Kyung-Young Jung) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.7
본 논문은 유한 차분 시간 영역(FDTD: Finite-Difference Time-Domain)법을 이용하여 간단한 건물 구조의 광대역 복사성 펄스 결합에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 건물을 콘크리트와 유리로 구성하였으며, 각 물질의 전기적 특성을 수치적으로 모델링하였다. 본 논문에서는 본 연구팀에서 개발한 분산 FDTD 알고리즘을 이용하여 건물의 전자파 특성 해석을 수행하고, 건물 구조에 따른 차폐 효과를 50 MHz~1 GHz 대역에서 분석하였다. We perform a wideband radiated pulse coupling analysis of simple building structures using the finite-deference time-domain(FDTD) method. Toward this purpose, the building structures composed of concrete and window materials are assumed and we numerically model the electrical properties of each material. In this work, we apply a dispersive FDTD algorithm for the electromagnetic analysis of building structures and investigate their shielding effectiveness in the frequency range of 50 MHz to 1 GHz.
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