역지향성 능동배열 안테나용 2-Port 주파수 혼합기의 설계

전중창,김태수,김현덕,Chun Joong-Chang,Kim Tae-Soo,Kim Hyun-Deok 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.2

In this paper, we have developed a frequency mixer which can be used as a microwave phase conjugator in the retrodirective array antenna. The retrodirective array, which can reflect the incident wave retrodirertively back to the source direction without any priori information, requires phase conjugators to achieve the phase change of 180 degrees for the incoming signal. frequency mixers can efficiently serve as phase conjugators. The circuit topology is of the 2-port structure to avoid the complexity of LO and Rf signal combination and matching circuits, using a pseudomorphic HEU device. The operating frequencies are 4.0 CHz, 2.01 CHz, and 1.99 CHz for LO, RF, and If signals, respectively. Conversion loss is measured to be -ldB and 1-dB compression point -l5 dBm at the LO power of -10 dBm. 본 논문에서는 역지향성 능동배열 안테나용 2-포트 주파수 혼합기를 설계 제작하였다. 역지향성 안테나는 임의의 방향에서 입사하는 전파를 그 방향으로 되돌려 복사시키는 안테나 배열 시스템으로서, 반사파가 입사 반대방향으로 파면(wave front)을 갖도록 하기 위해서는 입사신호의 위상을 180도 천이 시키는 공액 위상변위기가 필요하다. 역지향성 배열에서 공액 위상변위기는 주파수 혼합기로 구현할 수 있다. 2-포트 주파수 혼합기는, 일반적인 3-포트 구조와 달리, RF/IF 신호를 동일 포트에서 사용함으로써 입력단의 신호 결합회로를 사용하지 않아도 되며, 임피던스 정합이 용이하다는 장점을 갖는다. 회로 제작을 위한 비선형소자로 p-HEMT가 사용되었으며, -10 dBm의 LO 전력을 인가하였을 때, 변환손실 -1 dB와 RF 전력 -15 dBm의 1-dB 억압점(compression point)이 측정되었다.

LS 밴드용 역지향성 능동배열 안테나 설계

전중창,Chun Joong-Chang 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.1

본 논문에서는 2 GHz LS 대역에서 동작하는 역지향성 능동배열 안테나가 설계 제작되었다. 역지향성 안테나는 임의의 방향에서 입사하는 전파를 그 방향으로 되돌려 복사시키는 안테나 배열 시스템으로서, 반사파가 입사 반대 방향으로 파면(wave front)을 갖도록 하기 위한 공액 위상변위기가 포함된 능동 안테나 배열로 구성된다. 본 연구에서는 RF/IF 신호포트와 LO 포트로 이루어진 2-포트 게이트 HEMT 혼합기와 1/4파장 모노폴 안테나 배열($1{\times}4$)을 사용하여 역지향성 능동배열 안테나를 구현하였다. 제작된 배열 안테나의 역지향 특성을 실험 측정하고, 이론적 예측치와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. 모노폴 안테나 배열은 구조가 간단하여 제작이 용이한 장점을 가지며, 본 연구결과는 무선 이동통신, 무선 실내 LAN 및 RFID등의 기지국 및 트랜스폰더 장치에 직접 적용 가능하다. In this paper, we have developed a retrodirective active array operating in the 2 GHz LS band. The retrodirective array has the property of redirecting any electromagnetic wave back to the incoming direction without any priory informations. The system is integrated with phase conjugators and antenna array. Microwave phase conjugators can be implemented by microwave mixers. In this research, 2-port gate mixers using pHEMT and $1{\times}4$ monopole array have been used to achieve the retrodirectivity. The measured results have been compared with the theoretical prediction, and it has been shown that there exists a reasonable agreement between them. The monopole array can be used easily in many areas for simplicity and cost-effective property, and the retrodirective array developed in this research can be applied directly in the base station facilities for the wireless mobile communications. indoor wireless LAN and RFID transponders.

복사 모드 해석에 의한 사각형 평면 모노폴 안테나의 대역폭 예측

전중창,심재륜,김태수,Chun, Joong-Chang,Shim, Jae-Ruen,Kim, Tae-Soo 한국정보전자통신기술학회 2015 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.8 No.1

본 논문에서는 광대역 사각형 평면 모노폴 안테나의 복사 모드를 해석함으로써 사각형 평면 모노폴이 광대역 특성을 갖는 원리를 규명하고 대역폭 예측 공식을 제시한다. 사각형 평면 모노폴 안테나는, 설계와 제작이 용이한 장점으로 인하여, 기존의 원통 실린더형 모노폴을 대체하여 UWB(Ultra Wide Band) 및 다중 밴드용 안테나로서 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 설계에 있어서 실린더형 모노폴의 설계 원리를 준용하고 있으며, 광대역이 실현되는 원리의 규명과 상측 대역의 주파수 범위를 예측할 수 있는 공식이 아직 발표되어 있지 않다. 본 연구에서 사각형 평면 모노폴은 주파수에 따라 상이한 이중 복사 모드를 가짐으로써 광대역 특성이 구현됨을 보였으며, 각 모드의 형성 원리에 근거하여 대역폭을 예측할 수 있는 공식을 제시하였다. 주파수 범위 예측 공식을 기존에 발표된 제작 결과에 적용하여 10 % 이내의 정확도가 얻어짐을 확인하였다. In this paper, we have illuminated the radiation modes of rectangular planar antennas to interpret the nature of the wideband characteristic upon which formulas for bandwidth prediction are presented. Rectangular planar antennas are being investigated by many researchers in virtue of relatively simple design and fabrication procedures to replace the cylindrical monopoles. But the design principle for rectangular planar antennas is still based on that of cylindrical monopoles, and the nature of the wideband characteristic and the formula to estimate the upper band frequency are not analyzed yet. In this research, we have shown the patterns of the radiation modes explaining the wideband characteristic and also proposed the upper band frequency with minor modification for the lower band frequency formula based on mode formation principles. Finally we have confirmed the validity of our results, within 10 % accuracy, by the application to some published results.

유전체 도파관의 최적 주파수와 두께 ( Optimum Operating Frequency and Thickness of a Symmetric Dielectric Slab Waveguide )

전중창,박위상 대한전자공학회 1990 대한전자공학회 학술대회 Vol.1990 No.5

마이크로스트립 회로 패키징의 고차모드 차폐를 위한 하우징 설계

전중창 한국정보통신학회 2003 한국정보통신학회논문지 Vol.7 No.8

본 논문에서는, 마이크로스트립 회로의 패키징에서 고차모드 전파를 억제할 수 있는 유도성 격벽구조를 설계한다. 마이크로파 패키징은 회로를 외부의 물리적, 전기적 환경으로부터 격리$.$보호하기 위해 필요한 반면에, 동작 주파수가 증가함에 따라 하우징에 의한 고차모드가 발생하는 문제점을 내포하고 있다. 즉, 특성임피던스 및 실효유전율에 대한 영향을 줄이기 위해서는 패키징 크기가 가능한 커야 하지만, 패키징을 통과할 수 있는 고차모드의 차단 주파수를 높이기 위해서는 패키징 크기가 가능한 작아야 한다. 본 논문에서 제안된 유도성 격벽 패키지는 기존의 용량성 격벽 패키지에 비하여 고차모드 전력전달 억제계수$({S_21})$가 30㏈ 더 개선되었으며, 고차모드의 전달을 효과적으로 억제함으로써, 송수신 모듈과 같은 마이크로파 시스템 패키지화(System­in­a­Package) 설계에 유용하게 활용될 수 있다. Packaging structures to block the propagation of higher­order modes in the shielded microstrip lines are designed. Packaging for microwave circuits is necessary, basically, to isolate and protect circuits from outside environments both physically and electrically. The drawback of packaging is the possibility of higher­order mode propagation, similar to waveguide modes, as the operating frequency increases. One of Possible choices for the higher­order mode suppression is to insert diaphragms to the housing structure. The shielding effects of diaphragms are analyzed using an FEM code. Several parameters such as dispersion, mode conversion, and higher­order mode transmission and reflection are analyzed. The effect of higher­order mode suppression is eminent as the depth or width of a diaphragm is increased in the air region of the microstrip line. It is shown that inductive diaphragm structure can lower ${S_21}$ for the second­order mode incidence by 30㏈, comparing with the conventional capacitive diaphragm structure. Packaging structure analyzed in this paper can be applied usefully to the design of the microwave system in a package such as transmit/receive modules.

2차원 유한차분-시간영역 방법을 이용한 평면형 전송선로의 고차 모드 분산 특성 해석

전중창,박위상 한국전자파학회 1999 한국전자파학회논문지 Vol.10 No.6

본 논문에서는 2차원 유한차분 시간영역 방법을 사용하여 균일 평변 전송선로의 고차 모드 주파수 분산 특성을 해석하였다. 전자계 스펙트럼의 크기만을 사용하는 기존 방볍과는 달리, 퓨리에 계수의 크기 및 위상 특성을 동시에 사용함으로써, 다른 공진모드에 비하여 스펙트럼의 크기가 상대적으로 착을 경우에도 모드 식 별이 용이하도록 하였다. 수치해석 결과, 20 GHz 이내에서 스트립 선로에서는 고차 모드가 몇 개 발생되지 않았지만, 접지된 coplanar waveguide에서는 상당히 많은 고차 모드가 발생되며, 특히, 첫 번째 고차 모드가 기본 모드에 매우 근접해 았었다 이와 같이, 기본 모드와 고차 모드가 매우 근접하여 있는 경우 또는 고차 모드가 매우 많이 발생되는 평변형 전송선로의 해석에 본 연구에서 해석 방볍이 효과적으로 적용될 수 있다. In this paper, we have analysed frequency-dispersion characteristics of higher-order modes for uniform planar transmission lines, using the 2-dimensional finite-difference time-domain method. The method presented in this paper uses both informations of amplitude and phase of the electromagnetic spectrum to determine resonant frequencies, while methods previously reported use the magnitude only. This algorithm is very useful when a resonant mode has a relatively small magnitude, where the identification of the resonant mode is quite difficult. Numerical results show that a strip line supports few higher-order modes within the frequency range of 20 GHz, but there occur many higher-order modes in the structure of grounded coplanar waveguide, where resonant frequencies of the first higher-order mode is very close to those of the fundamental mode and there occur lots of very adjacent higher-order modes. As in this example, for the analysis of planar transmission lines which support many resonant modes very close each other, the method presented in this paper can be applied very efficiently.

2D-FDTD 방법에서 모우드 전개에 의한 Discrete Fourier Transform과 그 응용 ( The Discrete Fourier Transform of a Modal Expansion and its Application in the 2D-FDTD Method )

전중창,박위상 대한전자공학회 1994 대한전자공학회 학술대회 Vol.1994 No.5

3차원 유한차분 시간영역 방법을 이용한 마이크로스크립 기판 높이 부연속의 해석

전중창,박위상 에스케이텔레콤 (주) 1995 Telecommunications Review Vol.5 No.4

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능동 역지향성 배열 안테나용 공액 위상변위기

전중창,정덕수,이병로,탁한호,Chun Joong-Chang,Jeung Deuk-Soo,Lee Byung-Rho,Tack Han-Ho 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.2

본 논문에서는 능동 역지향성 배열 안테나용의 마이크로파 공액 위상변위기에 관한 새로운 구조를 제안하였다. 본 논문에서 제안된 공액 위상변위기는 Single-Balanced 혼합기를 응용한 것으로, 일반적인 혼합기와 달리, LO 및 RF 신호의 결합과 임피던스 매칭의 복잡성을 줄이기 위해서 2-포트 구조를 채택하였으며, 병렬 연결된 두 개의 Single-Ended 혼합기에 180도 위상반전 회로를 삽입하여, 공액 위상변위기 설계에서 가장 큰 문제가 되는 IF 출력단의 RF 누설성분을 억제하였다. 동작 주파수는 LO 4 GHz, RF 2.01 GHz, IF 1.99 GHz이다. 제작된 공액 위상변위기는 9 dBm의 LO전력에서 변환손실은 -7 dB, 1-dB 억압점 15 dBm의 특성을 보인다. 공액 위상 변위기의 가장 중요한 파라미터인 RF/IF 격리도는 25 dB에 달한다. In this paper, we have developed a new type of the microwave phase conjugator for the active retrodirective antenna array. The circuit topology is consisted of a 2-port structure to avoid the complexity of LO and RF signal combination and matching, using the cascade connection of two single-ended mixers. The operating frequencies are 4.0 GHz, 2.01 GHz and 1.99 GHz for LO, RF, and IF, respectively. Conversion loss is measured to be -7 dB and 1-dB compression point 15 dBm with the LO power of 9 dBm. For the most important parameter, the isolation between RE leakage and IF signal is as high as 25 dB.

소출력 송수신기용 광대역 안테나 개발

전중창,한수용 진주산업대학교 산업과학기술연구소 2007 산업과학기술연구소보 Vol.- No.14

As the wireless services are popular for convenience, antennas having wider bandwidth are required more often. In this paper, a new type of monopole antenna is invented for multiple band applications. Multiple band property for the proposed antenna is achieved by adjusting the coupling structure of the antenna base. -10 dB impedance bandwidths are 1.74-3.06 GHz and 5.59-10.62 GHz, which can cover various kinds of wireless services, such as PCS(1.75-1.87 GHz), IMT-2000(1.92-2.17 GHz), WiBro(2.3-2.39 GHz), WLAN (2.412-2.483 GHz, 5.725-5.825 GHz), DMB(2.63-2.655 GHz), High-band UWB(7.2-10.2 GHz).