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유전자 알고리즘을 이용한 광대역 TEM 혼 안테나 설계
나영선,추호성,이주광,강진섭,Na, Young-Sun,Choo, Ho-Sung,Lee, Joo-Gwang,Kang, Jin-Seob 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.4
본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 시간 영역 측정에 사용할 광대역 TEM 혼 안테나를 개발하였다. 안테나 개발에 고려된 설계 목표로는 $2{\sim}10\;GHz$의 주파수 영역에서 -10 dB 이하(VSWR<2)의 입력단 반사 손실과, 대역폭 내에서 높은 복사 이득 그리고 낮은 이득 편차이다. 또한 TEM 혼 안테나의 전체 크기를 줄이며 휴대가 용이하도록 하기 위해 안테나 본체와 급전부를 연결할 광대역의 balun을 설계하였다. 제작된 TEM 혼 안테나의 주파수 영역 측정 결과 $2{\sim}10\;GHz$에서 -10 dB 반사 손실을 만족하며, 기존의 삼각 플레이트 형태의 TEM 혼 안테나와 비교하였을 때 그 부피가 80 % 감소하였다. 안테나의 broadside 이득 값은 $2{\sim}10\;GHz$ 대역에서 12 dBi 기준으로 이득 편차가 6 dB 이하를 만족한다. 안테나의 시간 영역 측정 결과 group delay의 변화폭은 0.4 ns 이하를 만족하며, 펄스 측정시 송신과 수신 신호의 상승 시간은 각각 58.5 ps와 66.5 ps로 대략 10 % 이내의 변화를 보였다. In this paper, we propose a broadband TEM horn antenna optimized using a genetic algorithm. The characteristics required for the TEM horn are the broad matching bandwidth from 2 GHz to 10 GHz and high gain in broadside with a small gain deviation within that bandwidth. In addition, a broadband balun is designed to improve the portability and to reduce the total size of the antenna. The measured return loss of the proposed TEM horn with the broadband balun is less than -10 dB(VSWR<2) from 2 GHz to 10 GHz. Compared to a conventional triangular type TEM horn, the proposed antenna shows about 80 % reduced volume and gives the broadside gain about 12 dBi with a gain deviation less than 6 dB from 2 GHz to 10 GHz. The time domain measurement shows less than 0.4 ns group delay and the pulse measurement using the transmitting signal with the rising time of 58.5 ps shows the received pulse with the rising time of 66.5 ps, which is less than 10 % rising time variation.
개선된 Wheeler Cap 방식을 이용한 안테나 효율 측정
조치현,추호성,박익모,강진섭,Cho Chi-Hyun,Choo Ho-Sung,Park Ik-Mo,Kang Jin-Seob 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.4
기존의 Wheeler cap 방법은 안테나의 등가회로가 간단한 직렬 또는 병렬 RLC 회로로 나타날 경우 동작 주파수 부근에서 안테나의 효율을 정확하게 계산할 수 있지만, 안테나의 등가회로가 복잡한 형태로 나타날 경우에는 적용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 기존 Wheeler cap 효율 측정 방법의 적용 조건과 그로 인하여 발생되는 문제점을 살펴보고, 고차회로를 기반으로 개선된 Wheeler cap 효율 측정방법을 제안하였다. 제안된 방법은 안테나의 동작원리가 복잡하더라도 넓은 주파수 범위에서 비교적 정확하게 안테나의 효율을 계산할 수 있다. 복잡한 손실구조를 가지는 몇 가지 안테나들의 효율을 개선된 방식을 이용하여 측정하고, 시뮬레이션 결과와 비교 검토하여 제안된 방법을 검증하였다. The conventional Wheeler cap method can extract the reliable efficiency of the antenna when the antenna operates as a simple series or parallel RLC circuit model. This method, however, may give an unreliable efficiency when the antenna under test has a complicated operating principle. In this paper, we revisit the conventional Wheeler cap method and propose a modified Wheeler cap method basedon the high-order circuit model. The proposed method can provide an accurate efficiency even for the antenna with a more complicated operating principle. Then we calculate efficiencies of other antennas with different operating principles and compare the results with the simulations.
부착면 표면물질에 의한 성능 왜곡을 최소화한 이중 선로의 비대칭 다이폴 형태 태그 안테나 설계
김도균,추호성,Kim, Do-Kyun,Choo, Ho-Sung 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.4
본 논문에서는 부착될 물질이 가지는 전기적 특성에 의한 성능 변화가 적은 이중 선로의 비대칭 다이폴 형태 RFID 용도 태그 안테나(Asymmetric Dual-arm Dipole Antenna: ADDA)를 제안하였다. 제안된 태그 안테나는 상용 의료 폐기물 수거용 플라스틱 밀폐 용기(${\varepsilon}_r=1.7,\;tan\;{\delta}=0.002$)에 부착하여도 안테나의 동작 특성 변화가 적도록 설계되었다. 안테나의 세부적인 설계변수는 자유공간과 인식 대상 물체에 부착시 우수한 인식거리 성능을 나타내도록 Pareto 유전자 알고리즘을 사용하여 최적화하였다. 최적화 태그 안테나는 $100\;mm{\times}50\;mm$의 크기를 가지며, 3.7 %의 반사 손실 대역폭($S_{11}$< -10 dB)을 가지고 80 %의 복사효율을 나타내었다. 인식 거리 측정 결과, 자유공간에서 정면 방향(broadside) 5.3 m, 의료 폐기물 수거용 플라스틱 밀폐 용기에 부착시 최대 5.5 m의 인식거리 성능을 가지는 것을 확인하였다. In this paper we proposed the tag antenna with a low performance distortion from an attached surface material using the asymmetric dual-arm dipole antenna(ADDA) structure. The tag is designed to exhibit low performance changes when the tag is attached on a target object(the medical litter receptacle, ${\varepsilon}_r=1.7,\;tan\;{\delta}=0.002$). Detail design parameters for the proposed antenna are optimized to maintain a good readable range in free-space as well as on a target object. The size of the optimized antenna is $100\;mm{\times}50\;mm$. The antenna shows the matching bandwidth($S_{11}$< -10 dB) of 3.7 % and the radiation efficiency of 80 % at the operating frequency. Finally we confirmed the readable range of the tag antenna by measurement and it shows about 5.3 m in free space and 5.5 m on the target object.