Study on the Electromagnetic Wave Propagation In the Parallel-Plate Waveguide with the Metamaterial ENZ Tunnel Embedded

강승택,Kahng, Sung-Tek The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.2

본 논문에서는 초고주파 수동 부품의 전송 구조 내부에 전자기파의 차단 현상을 유발하는 불연속이 존재할 때 metamaterial을 이용하여 전파 특성에 변화를 유도할 수 있는 방법을 논의하고 원리를 규명한다. 특히 평행 평판 도파관 내부에 전파가 되지 않을 정도로 협소한 단면을 가진 영역의 매질이 ENZ(Epsilon Near Zero)의 metamaterial로 바뀔 때 전자기파가 진행되는, 이른바 터널링(tunneling) 조건(혹은 관통 효과)을 찾고 전자기학적 관점과 회로 관점으로 설명할 것이다. 전송선 이론에 불연속 구조는 물론 매질 변화를 고려한 평행 평판 도파관의 해석 결과를 다른 기법의 결과와 비교하여 타당성을 보이고, 이에 바탕을 두어 관통 효과 특성을 산란계수와 임피던스로 도시한다. This paper discusses how to change the electromagnetic waves' property in the cut-off causing discontinuity existing in the guiding structure of the RF passive component by using the metamaterial and elaborates on its principle. Particularly, we find and explain, from the viewpoint of electromagnetics and circuit theories, the so-called tunneling condition that when the segment with an extremely narrow cross-section leading to blockage in the parallel-plate waveguide is given the ENZ(Epsilon Near Zero) for its filling material, the wave starts to propagate through the segment. The analysis method as a transmission-line theory taking the discontinuity and material change into consideration is shown valid through the comparison with other methods for analyzing parallel-plate waveguides, and provides the illustration of the S-parameters and impedance describing the characteristics of the tunneling.

A Study on the Radiated Emission from the DC Power-Bus for the PCB

강승택,Kahng, Sung-Tek The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.2

PCB에서의 전자파 간섭원으로 DC power-bus의 공진이 자주 지목된다. 이것은 결국, 전도성 또는 전파 방사의 형태로, 하나 또는 인접한 시스템에서 디지털 SI를 저하시키게 된다. 따라서 PCB의 방사 문제를 파악하는 것은 중요하므로, 본 논문은 DC power-bus 공진 모드에 대한 방사를 면밀히 살펴본다. 엄밀한 주파수 영역 해석법을 이용하여 임피던스와 방사 전계를 구하고, 이는 물리와 전자파 해석 모의시험에 의해 타당성이 검토된다. The DC power-bus' resonance is frequently attributed to EMI sources in the PCBs. Subsequently, it will ruin the digital signal integrity within one system or between adjacent systems in the form of conducted or radiated emission. Hence, since it is of importance to examine the PCB's emission, this paper sheds a light on the radiated emission from the power-bus with regards to its resonance modes. A full-wave analysis method is used to calculate the impedance and radiated electric fields and is validated by physics and an EM analysis tool.

GHz-대역폭(6 GHz~18 GHz) 선형 등화기의 설계 및 구현

강승택,주정호,문원규,Kahng, Sung-Tek,Ju, Jeong-Ho,Moon, Won-Gyu 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.2

본 논문에서는 $6{\sim}18$ GHz의 넓은 대역에서 진폭 선형성을 얻기 위해, 인접 전송선-스터브 블록 간에 저항이 삽입된, 마이크로스트립형의 선형 진폭 등화기가 구현된다. 선형성과 반사 손실 특성을 만족하도록 저항과 스터브의 값들이 변화하며, 적합한 수치를 찾으면서 설계가 이뤄진다. 실험치는 본 구현 결과는 $6{\sim}18$ GHz에서 요구되는 약 9 dB의 선형도와 약 10 dB 이하의 반사 손실이 얻어지고, 설계 기법의 타당함을 보인다. In this paper, a microstripline-type linear amplitude equalizer is implemented to achieve the linearity of the slope of the amplitude over $6{\sim}18$ GHz with resistors inserted between their immediate pairs of a TX-line and a stub. The values of resistors and stubs are explored to have the optimal linear slope and return loss performance. Experiments reveal the slope of around 9 dB variation and return loss of less than 10 dB desired over $6{\sim}18$ GHz and validate the design methodology.

Correlated Effects of Decoupling Capacitors and Vias Loaded in the PCB Power-Bus

강승택,Kahng, Sung-Tek The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.2

본 논문은 결합제거용 커패시터가 금속선을 포함한 타 집중 소자들과 함께 장하될 경우 PCB power-bus에 미치는 영향을 살펴본다. 향상된 PCB EMC 대책을 준비하는 일환으로 장하된 PCB power-bus 다양한 경우에 대해 전자장과 임피던스가 엄밀하게 계산되고 결과 분석이 이뤄진다. This paper investigates how the PCB power-bus sturcture's characteristics are influenced by the loading of decoupling capacitors in conjunction to other lumped elements including vias. The fields and impedance profiles are rigously evaluated and analyzed on various cases loaded with the above components and their effects will be given to bring better PCB EMC countermeasurs.

새로운 SRR 구조를 이용한 다중대역 MIMO 안테나 시스템의 성능 향상을 위한 불요결합 억제법 연구

이진일(Jin-Il Lee),강승택(Sung-Tek Kahng),금대건(Dae-Gun Keum) 융복합지식학회 2013 융복합지식학회논문지 Vol.1 No.2

MIMO 안테나 시스템, 단말기, 혹은 중계기에서 채널 간 잡음과 그로 인한 간섭은 낮을수록 좋다. 본 논문에서는 4G 통신에서의 단말기 혹은 중계기 성능향상을 위한 LTE 대역 2.4GHz에 대한 PCS 대역 1.7GHz의 불필요 유입을 차단하는 구조를 설계하고자 한다. MIMO 시스템의 경우 다이버시티 이득 (Diversity Gain)을 얻을 수 있지만 근접해 있는 안테나 간 상관계수가 높아지면 안테나 성능에 영향을 미칠 수 있다. 이를 피하기 위해 안테나 사이에 격리도를 높여줄 수 있는 구조를 삽입하여 안테나를 좀 더 독립적으로 동작시킬 수 있다. 이러한 격리구조와는 별도로, 시스템 내부의 다른 채널로부터의 잡음 간섭은 제안하는 새로운 SRR로써 유도하여 억제 시킬 수 있다. 본 논문에서는 불요 신호를 억제하는 SRR의 물리적 길이를 줄임과 동시에 전기적인 길이를 연장시켜 제한된 면적에서 낮은 주파수의 잡음을 억제시키는 효과를 얻었다. In the MIMO Antenna system, cell phones or repeaters, the noise and interference between channels should be minimized. In this paper, we designed a structure which blocks the noise from PCS band(1.7GHz) into LTE band(2.4GHz) improving the performance of the repeaters or cell phones at 4G communication. If the correlation of the neighboring antennas increases, it can affect the antenna performances in spite of the better diversity gain at the MIMO system. To avoid this, the antennas should be less interactive with each other via the structures which improve the isolation between the adjacent antennas. Different from this approach, the noise from the other channel in the internal system can be suppressed using the proposed novel SRR. In this paper, we obtained the effect of suppressing the noise at a lower frequency with a limited geometry by shortening the physical size but lengthening the electrical size of the SRR.

V2X LTE 통신용 MIMO 안테나 격리도 향상 설계

장경남(Kyeong-Nam Jang),강승택(Sung-Tek Kahng) 융복합지식학회 2013 융복합지식학회논문지 Vol.1 No.2

최근 차량간, 혹은 차량내 운전자의 안전에 대한 사용자의 요구사항이 증가되고 있다. 이에 본 논문에서는 차량간 충돌 방지를 위한 LTE대역과 ITS대역 700MHz에서 동작하는 V2X(Vehicle to Infrastructure/Vehicle) 네트워킹용 MIMO 안테나를 설계하고자 한다. 제안된 안테나의 경우 유전체에 프린팅 되어있는 3개의 모노폴 안테나로 중앙에 V2X용 안테나와 바깥쪽 2개의 LTE용 안테나로 구성되어있다. MIMO 안테나의 경우 다이버시티 이득(Diversity Gain)을 얻을수 있지만 근접해 있는 안테나간에 결합(Correlation)이 높아지면 잡음이 증가하여 안테나 성능에 영향을 미칠수 있다. 이러한 경우 각 안테나 사이에 격리도를 높여줄수 있는 구조를 삽입하여 각각 안테나간의 격리(Isolation)을 높여주어 각각의 안테나가 좀더 독립적으로 사용되어 질 수 있다. MIMO안테나의 특성과 격리구조의 특성을 합쳐 가까운 거리에서도 높은 격리도 특성을 보이겠다. Recently, the need on drivers’ safety has increased. Especially, this is seen in regard to vehicular communication with V2X.(Vehicle to Infrastructure/Vehicle) In this paper, a MIMO Antenna for the ITS band working in a V2X network and the LTE band for anti-collision between vehicles is proposed. The proposed antenna is composed of an antenna for two outer LTE V2X antennas with a monopole antenna at their center, and they are realized as printed radiators in the dielectric. It is possible that noise increases in the diversity antenna system as the antennas mutually interact in an unwanted manner. For closely placed MIMO antennas, their correlation degrade the performance of the system. The degradation is mitigated by inserting a structure between the antennas for high isolation. It improves the design.

낮은 상관계수를 갖는 계단형 구조의 소형 광대역 MIMO 안테나

강경석(Kyung-Seok Kahng),강승택(Sung-Tek Kahng) 융복합지식학회 2013 융복합지식학회논문지 Vol.1 No.2

본 논문은 LTE대역 통신을 위한 낮은 상관계수와 광대역 특성을 갖는 계단형 구조의 소형 MIMO 안테나를 제안한다. 제안된 안테나의 공진기는 그 폭이 점차 증가하는 계단형 구조를 갖음으로서 기존의 PIFA 구조와 비교시에 대역폭을 100% 이상 증가시킬 수 있었다. 그때의 대역폭은 550MHz를 얻을 수 있었고, 안테나의 크기는 16.5mm x 9.7mm로 작은 크기를 갖는다. MIMO안테나로 설계시 두 안테나 사이에 평면형 머쉬룸 형태의 결합제거 구조를 설계하여 요구되는 격리도 특성을 충족시켰다. 또한 설계된 MIMO 안테나는 테스트모듈의 상단 중앙에 위치시켜 최적의 결과를 얻을 수 있었다. 설계는 상용 시간영역 전자장 해석기를 이용하여 증명하였고, 최종 설계된 안테나는 공진주파수 2.8GHz를 기준으로 LTE 대역내 -10dB 이하의 낮은 삽입손실을 보였으며 격리도 특성은 20dB 이상, 방사효율은 90% 이상, 최대 이득은 4.3dB 를 갖는다. This paper proposes a novel compact MIMO antenna which has miniaturized radiators and the low correlation coefficient and a wideband, working for the LTE mobile communication. Each of the proposed radiators has a shape of staircase and the bandwidth has increased by 100% than the conventional PIFA. The bandwidth is 550 MHz and the areas of the radiators are 16.5mm ⅹ 9.7mm, which plays the key role in their placement on the top center of the realistic handheld device and low correlation coefficient. The design has been carried out to have resonance in a 2.8 GHz. All the simulation is performed by the commercial full-wave time-domain in EM solver and the fabricated MIMO antenna has return loss less than -10 dB in the LTE band, isolation higher than 20 dB and efficiency more than 90% and is proved by using CST MWS

무선전력전송효율을 높이기 위한 자성매질이 결합된 소형 공진기의 설계

양인규(In-Kyu Yang),강승택(Sung-Tek Kahng) 융복합지식학회 2013 융복합지식학회논문지 Vol.1 No.2

본 논문에서는 무선전력전송을 위한 자성매질 결합 소형 공진기를 설계하였다. 본 논문에서 제시한 설계법에 따라 13.56MHz에서 동작하는 직경 200mm의 송신 코일과 수신코일사이에 자성매질인 페라이트(Ferrite)와 헥사페라이트(Hexa Ferrite)를 배치하여 무선전력전송 시스템을 구성하였다. 정확도가 높은 EM시뮬레이션을 통해 13.56MHz 대역에서의 무선전력전송효율을 확인하였으며, 확인 결과 전달율은 기본구조에서 ?4.79dB인 것이 페라이트와 헥사페라이트를 삽입한 구조에서는 -0.5dB로 향상되었다. In this paper, we designed a magnetic material-combined compact resonator for wireless power transfer. Following the design approach, we placed the ferrite and hexa ferrite between the tranmission and reception coils operating at 13.56MHz, and diameter of coils is 200mm. Through the full-wave EM simulation, we confirmed the wireless power transfer efficiency at 13.56MHz, where the transmission ratio changes from ?4.79dB with the conventional set up to ?0.5dB with ferrite combined with hexa ferrite.

수동소자를 이용한 마이크로스트립 구조의 등가회로 모델링에 관한 연구

백 현(Hyun Paek),김군태(Kun-Tae Kim),권소현(So-Hyun Kwon),강승택(Sung-Tek Kahng),김형석(Hyeong-Seok Kim) 대한전기학회 2008 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.7

Study of equivalent circuit modeling for microstrip structure using passive component

백현(Hyun Paek),김군태(Kun-Tae Kim),권소현(So-Hyun Kwon),강승택(Sung-Tek Kahng),김형석(Hyeong-Seok Kim) 대한전기학회 2008 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.7(초록집)