Schroeder 확산기를 이용한 전자파 잔향실내의 필드 균일도 향상 및 최적화에 관한 연구

김정훈,이중근,Kim, Jung-Hoon,Rhee, Joong-Geun 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.4

This paper presents an improvement of field uniformity in a reverberation chamber with QRDs(Quadratic Residue Diffuser) and also shows the optimal dimension of the QRDs. The QRD is designed for $1{\sim}3\;GHz$ frequency band and the FDTD(finite-Difference Time-Domain) method is used to analyze the field characteristics. At 2 GHz, the standard deviation of test volume in the reverberation chamber is the smallest when the QRD has $30{\sim}60\;%$ coverage of one side of the reverberation chamber and the field uniformity is worsened when the coverage of the QRD is either below 20 % or above 70 % of the area of the side wall. Particularly, the standard deviation of test volume in the reverberation chamber with 30 % coverage of QRD is improved by 1.53 dB compared to that of the reference chamber with no QRDs. 본 논문에서는 Schroeder 방식의 QRD(Quadratic Residue Diffuser)를 사용하여 전자파 잔향실 내부의 필드 균일도를 향상시키고, 전자파 잔향실 내벽 전체 면적 대비 QRD가 차지하는 면적비를 변화시키면서 필드 균일도를 향상시키는 최적의 면적비에 대하여 연구하였다. $1{\sim}3\;GHz$의 주파수 대역에서 QRD를 설계하였고, 전자파 잔향실의 전계 특성 및 필드 균일도 향상을 조사하기 위해 FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 방법의 수치 해석이 이루어졌다. 2 GHz에서 QRD 크기가 잔향실 한쪽 내벽의 약 $30{\sim}60\;%$일 경우 표준 편차가 가장 작았으며, 20 % 이하, 70 % 이상에서는 점차로 필드 균일도가 나빠짐을 알 수 있었다. 특히 QRD의 면적이 30 %일 때와 적용되지 않은 경우를 비교한 결과, 전자의 경우 표준 편차가 후자의 경우에 비하여 1.53 dB가 향상되는 것을 확인하였다.

이중 대역 확산기를 이용한 전자파 잔향실 시험 주파수 대역 확장 및 전자기장 균일도 향상에 관한 연구

임욱채,이중근,Lim Wook-Chae,Rhee Joong-Geun 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.1

본 논문은 전자파 장해 및 복사 내성 측정의 대용 시험 시설로서 활용될 수 있는 전자파 잔향실의 전자기장 특성에 관한 연구이다. 잔향실 내에는 서로 다른 두 주파수 대역에서도 사용 가능한 이중 대역 확산기(diffuser)가 적용되었고, 이중 대역 확산기는 서로 다른 단일 대 역 Schroeder 방식의 QRD(Quadratic Residue Diffuser)로 합성되었다. 잔향실 내부의 전자기장 분포 해석을 위해서는 FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 수치 해석 방식이 이용되었다. 잔향실에 사용된 이중 대역 확산기는 단일 대역 확산기에 비해 시험할 수 있는 주파수 대역 확장 뿐 아니라, 잔향실의 전자기장 균일도, 편파 특성, 전력 효율 및 공차 등의 성능을 향상시켰다. 따라서 이중 대역 확산기를 사용한 잔향실이 단일 대역 확산기를 사용한 잔향실보다 효율적인 시험시설로서 활용될 수 있음을 확인하였다. This paper presents the characteristics of electromagnetic field uniformity in a reverberation chamber that can be used alternatively for the analysis, test and evaluation of electromagnetic interference and immunity. The dual-band diffuser, which can be used at two different frequency bands in a reverberation chamber, is applied, and it is made of two different single-band Schroeder's Quadratic Residue Diffusers. The FDTD method is used to analyze the field characteristics. Compared with single-band diffuser, the dual-band diffuser shows the improvement in not only expansion of test frequency band but also in characteristics of the field uniformity, polarity, power efficiency, and tolerance. Therefore, the reverberation chamber with the dual-band diffuser is a better facility, for the analysis and measurement of electromagnetic interference and immunity, than the reverberation chamber with a single-band diffuser.

2D 확산기를 이용한 전자파 잔향실 내의 필드 분포 특성

양욱,이중근,Yang Wook,Rhee Joong-Geun 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.4

Schroeder 방식의 1 Dimension QRD(quadratic Residue Diffuser)를 사용하여 잔향실 내부에서의 필드 균일성이 향상됨을 밝힌 연구는 이미 수 차례 발표된 바 있다. 본 연구에서는 $2.3\;\cal{GHz}\~3\;\cal{GHz}$대역에서, 전자파 잔향실의 전자기장 특성 및 필드의 균일도 향상을 위해 잔향실 내에 Schroeder 방식의 CRD(Cubical Residue Diffuser)가 설계 및 적용되었고 필드 분포 해석을 위해 FDTD(Finite-Difffrence Time-Domain) 방법의 수치해석이 이루어졌다. 잔향실 내부의 확산기는 cubical residue algorithm과 2D 배열을 사용함으로써 더욱더 random한 형태를 이루었으며 결과적으로 CRD를 사용함으로써 잔향실 내에서의 편파 특성, 표준 편차 및 tolerance 등의 성능이 좋아지는 것을 확인하였다. 또한 2D CRD의 경우, 전력 효율도 높아짐을 알 수 있었다. Papers on improvement of electromagnetic field uniformity in a reverberation chamber with 1D Quadratic Residue Diffuser of Schroeder method has been published several times. In this paper, to obtain improved electromagnetic field characteristics and field uniformity in a reverberation chamber, cubical residue diffuser sets of Schroeder type are designed for a chamber in $2.3\;\cal{GHz}\~3\;\cal{GHz}$. The FDTD(Finite-Difference Time-Domain) technique is used to analyze the field characteristics in a chamber. Cubical residue algorithm and 2D arrangement show more randomness than the previous study results. The characteristics of tolerance, polarity, deviations, as well as power efficency, are improved with cubical residue diffuser sets in a chamber.

차량용 오디오/AV수신기의 방송 수신 전파환경 측정, 분석과 재현 프로그램 개발

이기섭,이중근,Lee Ki-Seob,Rhee Joong-Geun 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.3

차량에 장착된 AV수신기의 성능에 영향을 주는 전파환경의 측정, 분석과 재현 기능을 통합한 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 GPS(Global Positioning System)를 이용한 "위치별 전계 측정프로그램", "선택 대역 전계 측정프로그램"과 DB화된 데이터를 이용한 "전파환경 재현 프로그램"의 독립적인 부분들로 구성하였다. 또한 측정 및 분석, 재현 시스템의 설정방법을 제시하였다. 이러한 연구결과는AV시스템의 수신 이상 현상의 원인을 정확히 밝혀내는데 도움이 될 것이며, 동일한 현상을 현장이 아닌 전자파 무반사실내의 시뮬레이션 시스템 상에서 확인하고, 이상 현상에 대한 대응방안을 찾을 수 있게 될 것이다. This paper introduces a program by which one can perform measurement, analysis, and simulation of electro-magnetic environment which affects on vehicular AV receivers. An integrated system of EM environment collected, GPS(Global Positioning System) informations, and developed simulation program can be an important evaluating tool for the analysis of automobile AV receivers.

유전체로 충진된 확산기를 이용한 전자파 잔향실 내의 전자기장 균일도 향상 연구

김혜광,이중근,임욱채,Kim Hye-Kwang,Rhee Joong-Geun,Lim Wook-Chae 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.12

본 논문은 MWO(Microwave Oven)의 동작 주파수로 사용되는 2.45 GHz 대역에서, 전자파 잔향실 내의 전기장특성 향상 및 시험 공간 확장에 관한 연구이다. 잔향실 내부에서의 전자기장 균일성을 확보하기 위하여, Sch-roeder 방식의 Quadratic Residue 확산기(diffuser)를 사용하였고, 전자기장 분포 해석을 위해 FDTD(Finite Difference Time Domain) 수치 해석 방식을 이용하였다. 잔향실 내부의 확산기는 도체로만 설계된 것(Type 1)과 유전체 및 도체를 같이 사용한 것(Type 2, 3)으로 설계하였다. 해석 결과 유전체를 사용한 확산기는, 유전체 없는 확산기의 전기장 특성을 유지하면서 확산기의 물리적 크기를 줄일 수 있었고, 특히 Type 3 확산기에서는 동일한 물리적 공간에 더 많은 주기의 확산기를 설계할 수 있어, 시험 공간 확장, 잔향실의 편파 특성, 편차 및 공차등의 성능이 가장 좋은 것을 확인하였다. Analysis on the field uniformity inside of a reverberation chamber was done at 2.45 GHz which is an operating frequency of MWO(Microwave Oven). The Schroeder's Quadratic Residue Diffuser was designed for the chamber, and 3 different types of diffusers have been investigated using the finite-difference time-domain(FDTD) method for the field characteristics of each type. Type 2 and 3 diffusers were filled with dielectric material, and the size of these could be designed smaller than Type 1, without degradation of field characteristic. Type 3 diffuser shows better results among the three types of diffusers in view of increased test region and better field uniformity.

경사진 QRD를 이용한 전자파 잔향실 내 전자기장 균일도 향상을 위한 연구

이병준,김혜광,이중근,Lee, Byoung-Jun,Kim, Hye-Kwang,Rhee, Joong-Geun 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.6

Schroeder 방식의 QRD(quadratic Residue Diffuser) 구조에서 더욱 진화한 경사진 QRD를 사용하여 전자파 잔향실(reverberation chamber) 내의 전자기장 균일도를 향상시켰다. FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 수치 해석방식을 이용하여 $2{\sim}3GHz$ 대역에서의 전자파 잔향실 내의 전자기장의 분포를 해석하였다. QRD 경사 각도의 조절과 경사 방향을 전환하여 전자파 잔향실 내부의 시험 공간에서의 E_x,\;E_y,\;E_z$ 샘플의 표준편차 및 공차가 각각 0.3 dB, 2.5 dB 향상되고 전체적으로 전자기장 분포의 균일성이 확보되었다. The field uniformity inside the reverberation chamber has been improved using sets of quadratic residue diffuser (QRD). The electromagnetic field inside the reverberation chamber with the dimension of $100{\times}80{\times}80cm$ has been analyzed by the finite-difference time-domain(FDTD) method. The calculated fields in a $40{\times}30{\times}30cm$ test volume have been sampled to obtain a standard deviation and field uniformity. Results show that the standard deviation of the calculated field and uniformity have been improved by varying angles and orientation of the inclined surfaces of the QRDs installed inside the reverberation chamber.

다중 유전체로 구성된 평탄형 Diffuser가 부착된 잔향실 내의 전자기장 분포에 관한 연구

김영렬,김혜광,이중근,Kim, Young-Ryoul,Kim, Hye-Kwang,Rhee, Joong-Geun 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.5

본 논문은 전자파 장해 및 복사 내성 측정의 대용 시험 시설로서 활용될 수 있는, 다중 유전체로 구성된 평탄형 QRD(Quadratic Residue Diffuser)를 사용한 전자파 잔향실에 대한 연구이다. 잔향실은 $2.5{\sim}3$ GHz 대역에서 사용 가능하도록 설계되었으며, 기존 QRD의 특성을, 다양한 유전체를 이용하여 낮은 평탄형 구조물로 구현하였고, 이를 적용한 전자파 잔향실 내부에서의 전자기장 특성 변화 및 시험 공간 확장에 관해서 비교 분석하였다. 잔향실 내부의 전자기장 분포 해석을 위해서 FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 수치 해석 방식을 이용하였다. 잔향실 내에 새로 제안된 확산기를 사용하면, 기존 확산기에 비해 물리적인 크기가 줄어들 뿐만 아니라 전자기장 균일도, 편파 특성 및 공차 등의 성능이 비슷하거나 우수해짐을 확인하였다. 따라서 다중 유전체로 구성된 평탄형 확산기를 사용한 잔향실이 기존의 QRD를 사용한 잔향실에 비해 전자기적 성능 및 공간 활용면에서 우수한 시험시설임을 확인하였다. This paper presents the characteristics of electromagnetic field uniformity in a reverberation chamber with flat diffusers composed of multiple dielectric materials that can be used as an alternative facility for the analysis, test and evaluation of electromagnetic interference and immunity. The field characteristics and the size of the test volume inside the reverberation chamber with the new diffuser of multiple dielectric materials are simulated and analyzed at $2.5{\sim}3$ GHz band. The FDTD method is used to analyze the field characteristics. The field uniformity, polarization characteristics and tolerance are improved by the new diffuser with smaller physical size. The reverberation chamber with flat diffusers composed of multiple dielectric materials shows better electromagnetic performance and larger test volume than normal chamber.

CRD를 이용한 전자파 잔향실 내 전기장 균일도 향상

손용호(Yong-Ho Son),이중근(Joong-Geun Rhee),김정훈(Jung-Hoon Kim) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.12

본 논문에서는 CRD(Cubical Residue Diffuser)를 이용하여 전자파 잔향실 내의 전기장 균일도를 향상시키고, 잔향실 내의 전기장 균일도가 최적화되는 CRD 면적비를 연구하였다. 1 ~ 3 ㎓ 주파수 대역에서 Schroeder 방식의 CRD를 설계하였고, 전자파 잔향실 내의 전기장 분포 해석을 위해 FDTD(Finite Difference Time Domain) 수치해석이 이루어졌다. 해석결과 2 ㎓에서 CRD의 면적이 잔향실 한쪽 내벽의 약 40 ~ 80 %일 경우 전기장 강도 표준 편차가 낮고 균일하게 분포되었으며, 40 % 이하, 또는 80 % 이상의 면적에서는 표준 편차가 높게 나타났다. 특히 가장 나쁜 경우와 비교하여 44%일 때 전기장 균일도가 1 ㏈ 향상됨을 알 수 있었다. This paper presents an improved field uniformity in a reverberation chamber, that can be alternatively used for the analysis and the measurement of electromagnetic interference and immunity, with a designed CRD(Cubical Residue Diffuser) that have various dimensions. The Schroeder type CRD is designed for 1 ~ 3 ㎓ band and the FDTD(Finite Difference Time Domain) method is used to analyze the field characteristics. At 2 ㎓, the standard deviation of test volume in the reverberation chamber is the smallest and has a good field distribution with a CRD of 40 ~ 80 % dimension of one side of the reverberation chamber. The Electric field uniformity gets worse when the dimension of a CRD is either below 40 % or above 80 % of the side wall. The result shows that the standard deviation of the test volume in the reverberation chamber with a CRD of 44 % dimension is improved by 1 ㏈ compared with that of the reverberation chamber with a CRD of 100 % dimension.

U-형 슬랏을 이용한 이중 공진 PIFA 설계

김윤호(Yoon-Ho Kim),이중근(Joong-Geun Rhee),김정훈(Jung-Hun Kim) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.11

본 논문은 2.4 ㎓ 와 5 ㎓ 대역에서 802.11n 규격에 사용가능한 이중 공진 PIFA(Planar Inverted F-Antenna)를 제안하였다. 이중 공진을 위해 2.4 ㎓ 대역에서는 패치, 5 ㎓ 대역에서는 U-형 슬랏을 이용하여 PIFA를 설계하였다. 단락판과 급전핀의 위치, 단락판의 폭, U-형 슬랏의 두께, U-형 슬랏의 위치를 변경시키며 HFSS(High Frequency Structure Simulation)를 이용하여 안테나의 특성변화를 조사하였다. 실제 시제품을 제작하여 측정한 값과 시뮬레이션 값을 비교 분석한 결과, U-형 슬랏의 위치가 급전핀과 멀어질수록, 그 두께가 얇을수록 안테나의 특성이 좋아지는 것을 알 수 있었다. This paper presents the dual resonance PIFA(Planar Inverted F-Antenna) which satisfies the requirements of the 802.11n standard at both 2.4 ㎓ and 5 ㎓ frequency bands. Patch for 2.4 ㎓ and U-Type slot for 5 ㎓ were used for dual resonance, respectively. In this paper, the characteristics of an antenna were investigated by varying locations of short plate and feed point, the width of the short plate, the thickness and the location of U-Type slot. To investigate the characteristics of the PIFA, HFSS(High Frequency Structure Simulation) for the simulation was used. And the measurement results of a fabricated PIFA were compared with the simulated ones. The measurement and simulation results show that good dual resonance characteristics as the thickness of U-type slot decreases and when the location of U-type slot is far from the feed point.

2D CRD 수에 따른 전자파 잔향실 내의 필드 균일성 개선

김진복(Jin-Bok Kim),이중근(Joong-Geun Rhee),김정훈(Jung-Hoon Kim),이유진(Eugene Rhee) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.4

본 논문은 전자파장해 및 복사 내성 측정에 사용되는 전자파 무반사실의 대용 방법으로 사용되는 전자파 잔향실 내의 필드 균일성에 관한 연구이다. 최근 Wireless LAN 이나 DMB 및 휴대 인터넷 사용량의 증가로 인해 전자기파 노이즈가 다른 기기나 장비에 악영향을 미칠 것으로 예상되는 2.3 ㎓ 대역에 초점을 맞추었다. 본 논문에서는 전자파 잔향실 내부의 전계강도 수치해석을 위하여 시간영역 유한 차분법이 사용되었으며, 전자파 잔향실의 특성과 내부 전계강도의 균일성 개선을 위하여 2D CRD의 배치와 개수를 변화시키면서 표준 편차, 공차 특성, 편파 특성을 비교분석하였다. 전자파 잔향실의 두 면에 확산기를 부착하였을 때 확산기를 사용하지 않은 전자파 잔향실에 비하여 표준 편차는 1.98 ㏈, 공차 특성은 3.6 ㏈ 만큼 개선되었다. This paper presents the improvement of the field uniformity in a reverberation chamber which can be substitute an anechoic chamber for the electromagnetic interference (EMI) and immunity test. Nowadays, there are many EMI issues due to the increasing use of wireless local area network (LAN), digital multimedia broadcasting (DMB), and mobile internet. With this reason, this paper studied the field characteristics in a reverberation chamber for 2.3 ㎓ band. In this paper, the finite difference time domain (FDTD) method is used to analyze the field characteristics in a reverberation chamber. To improve the field uniformity in the reverberation chamber, this paper adopted a 2D cubical residue diffuser (CRD) with varying the disposition and number of CRD. For each case, the tolerance and standard deviation of the electric field strength are evaluated.In comparison with the reverberation chamber without any CRD, the reverberation chamber with two CRDs showed improved results; 1.98 ㏈ improvement in standard deviation and 3.6 ㏈ improvement in tolerance.