W-대역 탐색기용 이중편파 모노펄스 카세그레인 안테나 설계

이국주(Kook Joo Lee),정채현(Chae-Hyun Jung),백종균(Jong-Gyun Baek),박창현(Chang-Hyun Park),남상욱(Sangwook Nam) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.3

본 논문에서는 이중편파 수신이 가능한 W-대역 밀리미터파 탐색기용 모노펄스 카세그레인 안테나를 제안하고, 제작 및 측정을 통하여 안테나의 특성을 검증하였다. 이중편파 모노펄스 카세그레인 안테나는 주/부 반사경, 이중편파 수신이 가능한 급전혼 및 모노펄스 비교기로 구성된다. 제안된 급전혼은 모노펄스 신호를 생성하기 위해 2×2 배열의 정사각형 도파관 급전부를 가지며, 이중편파에 수신을 위해 90도 회전대칭 구조로 설계되었다. 측정을 통해 합 채널 및 차 채널에 대해서 수직 및 수평의 이중편파에서 유사한 방사패턴 성능을 확인했다. 중심 주파수에서 합 채널의 이득은 수직편파에서 35.1 ㏈i, 수평편파에서 35.6 ㏈i로 편파간 이득차는 0.5 ㏈i였으며, 부엽준위는 —21.6 ㏈ 이하였다. In this paper, dual-polarized monopulse cassegrain antenna for W-band millimeter-wave seeker was proposed and the performances were verified by the measured results of the fabricated antenna. Dual-polarized monopulse Cassegrain antenna consists of main/subreflector, dual-polarized feed horn and monopulse comparator. The proposed feed horn has 2×2 array square waveguide feeding structure to make monopulse signals and it was designed using 90 degree rotational symmetric structure to receive dual-polarized signals. At the sum and difference channel, the measured vertical and horizontal polarization radiation pattern were similar. Measurement gains are 35.1 ㏈i for v-pol. and 35.6 ㏈i for h-pol. at the center frequency with 0.5dBi difference between each polarization and the side lobe level is below —21.6 ㏈.

이중공진을 사용한 적층기판용 광대역 안테나 설계

이국주(Kook Joo Lee),장미선(Mei Shan Zhang),이정언(Jung Aun Lee),한명우(Myeong Woo Han),김문일(Moonil Kim) 대한전기학회 2011 전기학회논문지 Vol.60 No.2

In this paper, bandwidth enhanced design of dielectric resonator antenna fabricated in multi-layer substrate is introduced. The proposed dielectric resonator antenna is operating with fundamental TE101 mode and higher-order TM111 mode. Each resonance frequency is dependent on resonator dimensions. As increasing the height of radiating aperture, the higher-order TM111 mode resonance frequency approach the fundamental TE101 mode resonance frequency and the antenna bandwidth increase by double resonance. Three different aperture height size antennas that operated at 7㎓ are fabricated in FR4 multi-layer substrate. Measured 10 ㏈ matching bandwidth is 8 percent for single resonace antenna and 18 percent for double resonance antenna.

민감도가 향상된 링 형태의 비 침습식 혈당 센서

이기혁,이국주,이동호,김문일,박길홍,Lee, Ki-Hyuck,Lee, Kook-Joo,Lee, Dong-Ho,Kim, Moon-Il,Park, Gil-Hong 한국전기전자학회 2007 전기전자학회논문지 Vol.11 No.4

루프 공진기 구조를 가지는 비침습식 혈당 센서 구조를 제작하여 혈당 측정을 위한 민감도 측정을 하였다. 0%와 20%의 글루코스 용액의 전기적 특성을 확인하고, 25mm${\sim}$170mm의 지름을 가지는 링 구조를 이용하여 식염수 중 글루코스 농도에 따른 반사 손실의 차이를 측정하였다. 링 형태 프로브가 혈액과 같은 인체 내부의 물질을 측정하는데 종단 개방 프로브에 비해 유리한 특성을 가지며, 측정 주파수 중 가장 낮은 285MHz에서 S11이 0.94의 차이를 보여, 저주파일수록 민감도가 향상됨을 알 수 있었다. A novel sensitive and non-invasive ring-type glucose probe was designed and measured. The magnitude and phase of return loss change with different concentration of the glucose solution inside the loop structure. Ring type probe is more advantageous than open ended probe to measure electrical characteristics under the skin. The maximum difference of return loss was 0.94 for the concentration difference of 0% and 20% at 285MHz and more sensitive in low frequency.

십자형 모노펄스 축을 적용한 밀리미터파 탐색기용 도파관 광벽 슬롯 배열 안테나 조립체 연구

정채현,백종균,이국주,박창현,권준범,Jung, Chae-Hyun,Baek, Jong-Gyun,Lee, Kook-Joo,Park, Chang-Hyun,Kwon, Jun-Beom 한국인터넷방송통신학회 2017 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.17 No.5

본 논문에서는 2축 십자형 모노펄스 축을 가지는 Ka 대역 밀리미터파 탐색기용 안테나를 설계하였고, 진공 브레이징 기법으로 제작 후 측정을 통해 성능을 검증하였다. 또한, Ka 대역 도파관 순환기 설계 및 제작하여 순환기가 포함된 안테나 조립체 단위에서도 성능을 확인하였다. 안테나의 복사부는 Elliot 설계방법에 최적화 알고리즘을 적용하여 최적의 슬롯 길이 및 오프셋 값을 설계하였으며, 급전부는 십자형 모노펄스 축을 구현하기 위해 접힌 구조의 도파관을 적용하여 S-parameter 특성을 최적화 하였다. 설계된 안테나 조립체는 제작 및 전자파측정을 통해 33.3 dBi 이득, $3.5^{\circ}{\pm}0.5^{\circ}$ 빔폭, -23 dB 이하 부엽준위 특성을 확인하였으며, 본 결과는 설계 결과와 유사함을 확인하였다. In this paper, an antenna having 2-axes cross monopulse for Ka band millimeter-wave seeker is designed and antenna performance is verified through vacuum-brazing method for fabrication and measurement. Also, by designing and manufacturing a waveguide circulator the antenna including the circulator is measured. Radiating part of the antenna takes optimized slot lengths and offsets from Elliot's array synthesis procedure using the generic algorithm and feeding part for cross monopulse axes uses the folded waveguide to optimize the S-parameter result. Based on this method, the antenna has 33.3 dBi gain, $3.5^{\circ}{\pm}0.5^{\circ}$ beamwidth, below -23 dB SLL through fabricating and measuring. It is found that antenna characteristics is similar to design results.

밀리미터파대역(Ka-대역)소형 레이더용 고 전력 저 손실 2축 도파관 로터리 조인트 연구

정채현,성종현,백종균,이국주,박창현,권준범,Jung, Chae-Hyun,Sung, Jong-Hyun,Baek, Jong-Gyun,Lee, Kook-Joo,Park, Chang-Hyun,Kwon, Jun-Beom 한국인터넷방송통신학회 2018 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.18 No.1

본 논문에서는 고 전력 저 손실 특성을 가지는 소형 레이더용 Ka-대역 밀리미터파 2축 도파관 로터리 조인트 설계 및 제작하였다. 전기적 성능은 상온 S-parameter 시험, 고 전력 시험, 운용 온도 시험을 통해 검증하였다. 로터리 조인트는 기능적으로 구형 도파관에서 원형 도파관으로 변환하는 모드 변환기 구조 및 회전 부분의 초크 구조로 구성된다. 본 구조는 고정된 송신기와 2축으로 회전하는 안테나를 최소 손실을 가지도록 전기적 연결 및 경량화를 고려하여 설계하였다. 설계된 로터리 조인트는 중심 주파수 Fc 기준 ${\pm}500MHz$의 대역에서 VSWR 1.5:1 이하 반사 손실, -2.0 dB 이상 삽입 손실 특성을 가지며, 측정 결과는 설계 결과와 유사함을 확인하였다. In this paper, dual axes waveguide rotary joint, which operates at high power and has low loss characteristic, is designed and fabricated for a Ka-band millimeter-wave small radar. Its electrical performance is verified through the S-parameter at room temperature, high power and operation temperature test. Rotary joint functionally consists of the mode converter transforming rectangular waveguide into circular waveguide and the choke at the rotation part. At the configuration design, linking a fixed transmitter to an antenna rotating dual axes electrically for minimum loss and light weight body are considered. In Fc(center frequency)${\pm}500MHz$, the designed rotary joint has VSWR 1.5:1 below return loss, -2.0 dB above insertion loss. It is found that rotary joint characteristics is similar to design results.

130 nm CMOS 공통 게이트 증폭기를 이용한 60 GHz 양방향 능동 위상변화기

현주영(Ju Young Hyun),이국주(Kook Joo Lee) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.11

본 논문에서는 기존 CMOS 수동 스위치를 사용한 switched - line 타입 위상변화기의 수동 스위치를 공통게이트 증폭기(양방향 증폭기)로 대체한 60 GHz CMOS 양방향 능동 위상변화기를 제안한다. 양방향 능동 위상변화기는 양방향 증폭기 블록과 수동 delay line 네트워크 블록으로 구성된다. 양방향 증폭기 블록은 순방향과 역방향의 특성이 같도록 설계하기 위해 공통 게이트 증폭기(CGA) 구조가 적합하며, 입력단과 출력단의 매칭은 대칭으로 이루어진다. 또한, 통합 바이어스 회로를 이용하여 1개의 바이어스 전압(VDS)만으로도 증폭의 방향(순방향, 역방향)과 크기를 조절할 수 있도록 구성하였다. 수동 delay line 네트워크 블록은 마이크로스트립 라인으로 구성 하였다. 동부 하이텍 1P8M 130-nm CMOS 공정을 이용하여 90도, 180도 1-bit 양방향 능동 위상변화기를 각각 설계하였고, 시뮬레이션 결과 60 GHz에서 평균 -3 dB의 삽입 손실을 얻었으며, 각각 90도 180도의 위상차를 얻었다. In this paper, a 60 GHz bidirectional active phase shifter with 130 nm CMOS is presented by replacing CMOS passive switchs in switched-line type phase shifter with Common Gate Amplifier(bidirectional amplifier). Bidirectional active phase shifter is composed of bidirectional amplifier blocks and passive delay line network blocks. The suitable topology of bidirectional amplifier block is CGA(Common Gate Amplifier) topology and matching circuits of input and output are symmetrical due to design same characteristic of it"s forward and reverse way. The direction(forward and reverse way) and amplitude of amplification can be controlled by only one bias voltage(VDS) using combination bias circuit. And passive delay line network blocks are composed of microstrip line. An 1-bit phase shifter is fabricated by Dongbu HiTek 1P8M 130-nm CMOS technology and simulation results present -3 dB average insertion loss and respectively 90 degree and 180 degree phase shift at 60 GHz.

밀리미터파 대역의 CMOS On-chip 안테나 특성 향상 방안 연구

임승균(Lim Seung Gyun),이국주(Lee Kook Joo),김문일(Kim Moonil) 한국통신학회 2009 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.6

저전압 MEMS 스위치를 적용한 휴대단말기의 인체효과 보상회로 설계

김왕진(Kim, Wang-Jin),이국주(Lee, Kook-Joo),박용희(Park, Yong-Hee),김문일(Kim, Moon-Il) 한국전기전자학회 2009 전기전자학회논문지 Vol.13 No.3

인체효과로 인해 발생된 안테나 성능의 저하를 보상하기 위하여 외부 보상회로를 설계하였다. 두 가지의 보상회로의 구조를 비교하여 스위치 스트레스를 최소화할 수 있는 구조를 선택하였다. 이후 선택된 보상 회로를 이용하여 저전압에서 사용할 수 있는 MEMS 스위치를 제공받아 FET스위치와 비교하고, 이 스위치를 휴대용 단말기에 적용하여 실험하였다. 이때 안테나로부터의 반사파를 감지하는 회로를 추가하여 인체효과 발생 시 자동적으로 보상회로가 동작되도록 프로그램 하여 데모시스템을 구축하였다. 이 시스템을 이용하여 인체효과 발생으로 인한 안테나의 성능을 보상회로를 동작시킴으로써 방사전력이 2.5dB 향상되는 것을 확인하였다. In this paper, the external matching circuits were designed in order to compensate the efficiency which decreases by human body effect in the internal antenna phone. Comparing the two types of matching circuit, we selected the structure to minimize the switch stress. RF MEMS switch using low voltage was compared with FET switch and measured the performance in the handset. Here, the detection circuit which can couple th reflection power from antenna was added in the handset and we set up the demonstration system that can compensate the loss of hand effect automatically. In this system, when hand effect occurred, the radiation power increased 2.5dB by operation the matching circuit.

65nm CMOS 스위칭-증폭기를 이용한 60GHz 능동위상변화기 설계

최승호(Choi, Seung-Ho),이국주(Lee, Kook-Joo),최정환(Choi, Jung-Han),김문일(Kim, Moon-Il) 한국전기전자학회 2010 전기전자학회논문지 Vol.14 No.3

기존의 수동 스위치를 사용한 스위치-라인 타입 위상변화기의 수동 스위치를 스위칭 증폭기로 대체한 60GHz CMOS 능동위상변화기를 소개하였다. 능동스위치 위상변화기는 능동스위치 블록과 수동 딜레이 네트워크 블록 구성되며, 기존의 vector-sum 위상변화기와 비교해 간단한 회로 구성이 가능하다. 능동스위치 블록은 On-Off state에 따라 다르게 요구되는 입출력 저항을 고려하여 설계하였고, 수동 딜레이 네트워크 블록은 회로의 크기를 최소화하기 위하여 일반적인 microstrip line 대신 lumped 인덕터와 커패시터를 사용하여 구성하였다. TSMC 65nm CMOS 공정을 이용하여 1-bit 위상변화기를 제작 및 측정하였으며, 그 결과 65GHz에서 평균 -4.0dB 의 삽입손실과 120도의 위상차를 얻었다. A 60GHz active phase shifter with 65nm CMOS is presented by replacing passive switches in switched-line type phase shifter with active ones. Active-switch phase shifter is composed of active-switch blocks and passive delay network blocks. The active-switch phase shifter design is compact compare with the conventional vector-sum phase shifter. Active-switch blocks are designed to accomplish required input and output impedances whose requirements are different whether the switch is on or off. And passive delay network blocks are composed of lumped L,C instead of normal microstrip line to reduce the size of the circuit. An 1-bit phase shifter is fabricated by TSMC 65nm CMOS technology and measurement results present -4dB average insertion loss and 120 degree phase shift at 65GHz.

패치 안테나와 유전체 캐비티 안테나의 대역폭 및 효율 분석

김민욱(Min Uk Kim),이국주(Kook Joo Lee),김문일(Moonil Kim) 한국통신학회 2011 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.2