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광대역 컨포멀 위상 배열 안테나의 빔형성 열화 보상 알고리즘
윤호준(Ho-Joon Yoon),이강인(Kang-In Lee),남상욱(Sang-Wook Nam),정용식(Young-Seek Chung),윤영중(Young-Joong Yoon) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.6
본 논문은 광대역 컨포멀 위상배열 안테나 빔형성 시 발생하는 조향오차를 보상하고, 목적하는 빔형성을 위한 알고리즘을 제안한다. 광대역 빔 조향을 위하여 본 연구에서는 TTD(True Time Delay) 방식을 채택하였으며, 긴 시간의 지연을 위하여 기판 회로상에 구현을 하였다. 빔 조향 오차의 원인은 배열 안테나 소자간의 상호간섭, 지연회로 기판의 분산 특성 및 디지털 제어에 의한 quantization 오차 등이 있다. 본 논문에서 TTD 회로의 분산 및 quantization 오차는 절대적인 지연시간보다 배열소자간의 상대적인 지연시간 차이를 최적화 하는 방향으로 분산 및 quantization 오차의 영향을 최소화 하였다. 제안된 조향오차 보상기법을 2~4 ㎓ 대역의 컨포멀 위상배열 구조에 적용하여 측정값과 비교하여 그 타당성을 검증하였다. In this paper, we propose an algorithm for the wideband beamforming in a conformal phased array antenna by compensating the errors. For the wideband beamforming, we used the True Time Delay(TTD), which was fabricated on the RF circuit board to obtain long delay lines. Beamforming errors in the conformal array antenna are the mutual coupling between the array elements, the dispersive error in the TTD circuit, and the quantization error by the digital control. We apply the compensation algorithm to the conformal phased array antenna of wideband 2~4 ㎓, and verify the usefulness by comparing the results with the experiment results.
초고출력 안테나 시스템 급전용 다중 모드 혼 안테나 설계에 관한 연구
이상흔,윤영중,이병무,소준호,Lee Sang-Heun,Yoon Young-Joong,Lee Byoung-Moo,So Joon-Ho 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.5
In this paper, a multimode feed horn antenna is suggested for a high power microwave(HPM) antenna system. The proposed HPM feed horn antenna which is connected with a mode converter is located between source and reflector antenna. A multimode feed horn antenna which has reduced -25 dB beamwidth is designed and fabricated for miniaturization of reflector antenna because -25 dB beamwidth which is determined by considering spillover of feed horn antenna decides a size of reflector in case of HPM. As a result, feed system which uses the multimode feed horn antenna has high gain about 27 dBi and return loss is less than -22 dB at 10 GHz. The measured -25 dB beamwidths of the radiation pattern at vertical, horizontal-plane equal to $20.24^{\circ},\;28.92^{\circ}$ which is less than about $10^{\circ}$ beamwidth of conventional feed system. Thus the suggested feed hem antenna is suitable to feed horn for miniaturization of HPM antenna system. 본 논문에서는 초고출력 안테나 시스템의 급전용 다중 모드 혼 안테나를 제안한다. 제안된 초고출력용 급전 혼 안테나는 모드 변환기와 연결되며, 전원부와 반사판 안테나의 사이에 위치한다. 초고출력 시스템의 경우 급전 안테나의 spillover를 고려한 -25 dB 빔 폭이 반사판 안테나의 크기를 결정하므로 반사판 안테나의 소형화를 위해 -25 dB 빔 폭을 줄인 급전용 다중 모드 혼 안테나를 설계 및 제작하였다. 그 결과 제안된 다중 모드 혼 안테나를 이용한 급전 시스템의 이득은 27 dBi이며 반사 손실은 10 GHz에서 -22 dB 이하의 값이 측정되었다. 또한 -25 dB 범 폭은 수직 평면과 수평 평면에서 각각 $20.24^{\circ}$와 $28.92^{\circ}$로 측정되었고 이는 기존의 혼 안테나를 이용한 급전 시스템의 빔 폭보다 약 $10^{\circ}$가량 작은 값으로, 제안된 혼 안테나는 초고출력 안테나 시스템 소형화에 적합한 형태임을 확인하였다.
소형화된 다이폴 안테나 배열 구조를 이용한 고온 온열 치료 전자기파 방사체
김기준(Ki Joon Kim),최우철(Woo Cheol Choi),최재훈(Jaehoon Choi),윤영중(Young Joong Yoon) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.2
본 논문에서는 소형화된 대칭형 다이폴 안테나와 이를 이용한 배열 구조를 제안하였다. 제안된 안테나 배열 구조는 표재성 암 치료를 위한 고온 온열 치료의 전자기파 방사체에 사용된다. 소형화된 다이폴 안테나는 가온 균일성 향상을 위하여 양 갈래 다이폴과 정합 구조가 대칭형으로 설계되었고 이를 이용하여 2×2 배열 구조가 제작 및 측정되었다. 제작된 배열 구조는 전자파 흡수율과 생체열 방정식에 의하여 모의 실험되고, 다중 채널 온도계를 사용하여 30분 및 60분 간의 온도 분포가 측정되었다. 그 결과, 다이폴 안테나에 각각 2 W의 전력을 공급하였을 때 2.7도와 3.3도의 온도가 상승하였다. 측정 환경에서의 모의 실험 결과와 측정 결과가 일관성을 보였으며, 실제 치료 환경을 가정한 모의 실험을 통하여 실제 의료 기기 활용에 많은 도움이 될 것으로 기대된다. The compact dipole antenna elements and array structure is proposed. The array structure is designed for applicator in regional hyperthermia treatment to enhance the uniformity of the heat distribution which makes the treatment effective and prevents overheating. The compact dipole is designed with branched dipole and matching network to have small size and symmetric shape. The temperature simulation with specific absorption rate(SAR) and bio-heat equation is performed to have heat distribution. The applicator is designed, fabricated, and measured with multi-channel thermo-meter in 30 and 60 minutes. The simulation and measurement results showed agreement and the simulation in body circumstance has proper temperature result for hyperthermia therapy.
기생 루프 구조를 이용한 휴대 단말기용 다중 대역 초소형 루프 안테나에 관한 연구
이상흔(Sang Heun Lee),김기준(Ki Joon Kim),정종호(Jong Ho Jung),윤영중(Young Joong Yoon),김병남(Byoung-Nam Kim) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.6
본 논문에서는 기생 루프 구조를 이용한 휴대 단말기용 5중 대역 초소형 루프 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 급전 모노폴, 기생 루프 구조를 가진 방사 루프 안테나, 추가 방사 소자로 구성되며, 매우 얇은 연성기판으로 제작된 안테나는 40 ㎜×11 ㎜×3 ㎜ 크기의 유전체 캐리어에 장착된다. 제안된 안테나의 대역폭은 저대역에서 402 ㎒(773~1,175 ㎒)이고, 고대역에서 583 ㎒(1,622~2,205 ㎒)이다. 그 결과, 제안된 안테나는 VSWR 3:1 기준으로 GSM850, GSM900, DCS1800, PCS1,900, WCDMA 대역을 모두 만족함을 확인할 수 있었고, 방사 패턴, 이득, 효율 측면에서 휴대용 단말기에 적용되기에 적합한 성능을 얻었다. 따라서 제안된 안테나는 초소형 다중 대역 휴대 단말기의 응용 분야에 적합할 것으로 판단된다. In this paper, the small loop antenna with a parasitic loop structure for penta-band mobile phone application is proposed. This antenna is composed of a feed monopole, a radiating loop antenna with a parasitic loop structure and an additional radiating element. The antenna is printed on the very thin flexible substrate to mount on the dielectric carrier with a volume of 40 ㎜×11 ㎜×3 ㎜. The bandwidth of the proposed antenna is 402 ㎒(773~1,175 ㎒) for low band and 583 ㎒(1,622~2,205 ㎒) for high band. As a result, the proposed antenna covers the five bands of GSM850, GSM900, DCS1800, PCS1,900 and WCDMA for a 3:1 VSWR. Moreover, the radiation pattern, gain and efficiency are appropriate for mobile handset. Therefore, this antenna is suitable for small sized multi-band mobile handset applications.
E/H 평면 방사 패턴 대칭성 향상을 위해 개구면이 변형된 원형 이중 모드 혼 안테나
김재식(Jae Sik Kim),윤지환(Ji Hwan Yoon),윤영중(Young Joong Yoon),이우상(Woo-Sang Lee),소준호(Joon-Ho So) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.5
본 논문에서는 개구면이 큰 기존 원형 이중 모드 혼의 E/H 평면 방사 패턴 대칭성 향상을 위한 변형된 개구면을 갖는 원형 이중 모드 혼을 제안한다. 제안된 안테나는 급전부, 모드 발생부, 위상정합부로 구성되며, 이 중위상정합부의 원형 개구면은 E/H 평면의 방사 패턴 대칭성 향상을 위해 타원형 혹은 직사각형으로 변이된 형상을 갖는다. 제안된 안테나와 기존 원형 이중 모드 혼의 성능 비교를 위해 15 ㎓에서 동작하는 기존 원형 이중모드 혼과 직사각형 개구면을 갖는 원형 이중 모드 혼을 제작하고 분석하였다. 측정 결과, f/d 비가 1인 반사판 안테나의 최대 개구 효율을 위한 급전 혼의 빔 폭인 ?11 ㏈ 빔 폭(53°) 내에서 기존 원형 이중 모드 혼의 경우 3.394 ㏈의 E/H 평면 방사 패턴 차이를 갖는 반면, 제안된 안테나는 오직 0.539 ㏈ 차이를 가진다. In this paper, a circular dual mode horn with modified aperture is proposed to improve a E/H-plane radiation pattern symmetry of a conventional oversized circular dual mode horn. The proposed antenna consists of a feeding section, a mode generation section and a phase matching section which has aperture shape transition from circle to ellipse or rectangle to improve a E/H-plane radiation pattern symmetry. To compare the performances between the proposed antenna and the convenional circular dual mode horn, the conventional circular dual mode horn and the proposed circular dual mode horn with rectangular aperture are fabricated and researched at 15 ㎓. The measured results show that the conventional circular dual mode horn has 3.394 ㏈ difference while the proposed antenna has only 0.539 ㏈ difference between E and H-plane radiation patterns within the ?11 ㏈ beamwidth(53°) which is required beamwidth of the feed horn for the maximum aperture efficiency where f/d ratio of reflector antenna is 1.