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전기자동차 무선 충전용 스파이럴 인덕터의 해석 및 설계 기법
황인갑 한국정보전자통신기술학회 2019 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.12 No.2
The coils to transmit the electric energy are necessary to charge an electric vehicle wirelessly. There are several types of coils, from basic circular coils to DD-type coils for enhancing the coupling effect between two coils. However, DD-type coils with a good coupling effect between coils have a disadvantage in use because of the structure complexity of the power conversion device of transmitting and receiving side. In this paper, we propose a method to calculate the inductance value and to design the size of the spiral inductor which is convenient to fabricate when the power is transmitted wirelessly by using two coils in free space. Since the bifurcation phenomenon occurs when the XLm value is similar to the load resistance value in the resonator the XLm value was selected to be equal to the minimum load resistance value to minimize this phenomenon, and the inductance value required for the resonator was calculated. In order to realize the calculated inductance value by the spiral inductor, the relationship between the inductance value and the size, the number of turns, the total coil length of a spiral inductor was investigated. In addition, the change of coupling coefficient k according to the horizontal separation of two coils was examined and an appropriate inductor was selected. 전기자동차를 무선으로 충전하기 위하여서는 전기에너지를 전송하기 위한 코일이 꼭 필요하다. 코일의 형태는 기본적인 원형 코일에서부터 두 코일 간의 커플링 효과를 높이기 위한 DD 형상의 코일 등 여러 종류가 있다. 하지만 코일 간 커플링이 좋은 DD 형상의 코일은 송수신 측 전력변환장치의 구조가 복잡해지는 단점이 있어 사용에 제한이 있다. 본 논문에서는 자유공간에서 2개의 코일을 이용하여 무선으로 전력을 전송할 때 제작이 편리한 스파이럴 인덕터의 인덕턴스 값을 계산하고 적절한 크기의 인턱터를 설계하는 방법을 제시하였다. 공진기에서 XLm 값이 부하저항 값과 비슷하여질 때 bifurcation 현상이 나타나므로, 이 현상이 덜 일어나도록 XLm 값을 최소부하저항 값과 같도록 선택하여 공진기에 필요한 인덕턴스 값을 계산하였다. 계산된 인덕턴스 값을 스파이럴 인덕터로 구현하기 위하여 스파이럴 인덕터에서 인덕턴스 값과 인턱터의 크기, 턴 수, 총 코일 길이와의 관계를 알아보았다. 또한, 두 개의 코일의 수평 이격에 따른 결합계수 k 값의 변화를 알아본 후 적절한 인덕터를 선정하였다.
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이중 변환 TV 튜너용 MMIC 전압제어발진기의 설계 제작
황인갑,양전욱,박철순,박형무,김학선,윤경식 대한전자공학회 1996 전자공학회논문지-A Vol.33 No.7
In this paper an MMIC VCO which can be used in a double conversion TV tuner is designed, fabricated and measured. The VCO is designed using the small signal method and fabricated using ETRI GaAs MMIC foundry. The 3x200$\mu$m gate width MESFET with 1$\mu$m gate length is used for an active device and MIM capacitors, spiral inductors, thin film resitors are used as passive elements. The VCO has output power of 10.95dBm at 1955 MHz with 5V bias voltage and 4V tuning voltage. The oscillation frequency change form 1947 MHz to 1964 MHz is obtaine dby an external varactor diode connected to the gate with a tuning voltage from 0 V to 6V.
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소자간 결합효과를 고려한 5.8 GHz ISM 대역 고이득 MMIC 증폭기
황인갑 한국전자파학회 2002 한국전자파학회논문지 Vol.13 No.10
본 논문에서는 ISM대역에서 사용 가능한 5.8 GHz 고이득 증폭기를 MMIC로 설계 제작하였다. 능동소자로는 HEMT를 사용하였으며, 수동소자로는 spiral 인덕터 와 metal insulator metal 커패시터를 이용한 개별소자를 사용하였다. 고이득 증폭기의 안정도를 해결하기 위하여 RC 귀환회로를 사용하였으며 4단 증폭기를 사용하여 31 dB의 이득을 얻었다. 고이득 증폭기이므로 layout 시 수동 소자간의 결합효과에 의한 발진을 방지하기 위하여 소자간의 거리를 가능한 한 멀리하고, 입력단과 출력단 사이에 비아 접지를 두어 소자간의 결합효과를 최소화하였다. A 5.8 GHz high gain MMIC amplifier was designed and fabricated. A HEMT was used as a active device and the spiral inductors and the metal insulator metal capacitors were used as the passive devices. To stabilize the high gain amplifier a RC feedback circuit was used. The amplifier has 4 stage and 31 dB measured gain. To prevent a oscillation by the coupling effects among the passive devices, the distance between the passive devices are made as far as possible. The via grounds were used to reduce the coupling effect between the input stage and the output stage.
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황인갑,김병영 전주대학교 공학기술종합연구소 2000 전주대학교 공학기술종합연구소 학술논문집 Vol.6 No.1
본 연구에서는 주파수 대역이 25.5~27.5GHz인 LMDS(Local Multipoint Distribution Network)에 사용될 수 있는 저잡음 증폭기를 MMIC로 설계 하였다. 증폭기는 3단으로 설계되었으며, 초단은 게이트 핑거 수가 2개~3단은 게이트 핑거 수가 6개인 0.25㎛의 p-HEMT를 이용하여 이득이 20dB이상, 잡음지수가 3dB이하인 저잡음 증폭기를 설계하였다. 초단은 적은 잡음지수를 갖도록 잡음 정합을 이용하였고, 2~3단은 임피던스 정합을 이용하여 넓은 주파수 범위에서 설계 조건을 만족시켰다.
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황인갑 전주대학교 공학기술종합연구소 2003 전주대학교 공학기술종합연구소 학술논문집 Vol.9 No.1
In this paper the inductor coupling effects by an electromagnetic simulation are shown. The inductors are square type spiral inductors and there are two kinds of inductor topologies. One has the same directions of two inductors and the other has opposite direction. The simulations were done by changing the substrate thickness and the space between the inductors The coupling effect becomes weaker as the space increases between the inductors. The different direction topology shows weaker coupling effect than that of the same direction topology. The thick substrate shows stronger coupling effects than the thin substrate for the same spaced inductors.
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LMDS용 Ka 밴드 MMIC 저잡음증폭기의 설계 및 제작
황인갑 한국통신학회 2000 韓國通信學會論文誌 Vol.25 No.7
본 연구에서는 Ka 밴드 대역의 LMDS에 사용될 수 잇는 저잡음증폭기를 MMIC로 설계하고 제작하였다. 능동소자로는 p-HEMT를 사용하였으며, 주파수가 높으므로 저주파 MMIC에서 사용되는 수동 소자인 spiral 인덕터나 MIM 커패시터를 사용하지 못하고 마이크로스트립라인을 이용하여 증폭기를 설계하였다. 증폭기 설계 시 안정도를 해결하고 잡음 지수를 낮추기 위하여 RC 궤환회로와 소스 인덕터를 사용하였으며, 제작된 증폭기는 4단 증폭기로 26.5 GHz에서 이득 27.4dB, 잡음지수 3.46 dB를 얻었다.
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황인갑 전주대학교 공학연구소 1997 전주대학교 공학기술종합연구소 학술논문집 Vol.3 No.1
The specification of double conversion TV tuner for HDTV was studied. Doble conversion method is highly recommended compared to single conversion method because of its high RF selectivity. The problem of unequal channel characteristics caused by the varactor tuned bandpass filter in single conversion method is solved in double conversion method by using fixed frequency bandpass filter at the first intermediate frequency. The first intermediate frequency is calculated by considering the input signal frequencies and up-conversion voltage controlled oscillator frequencies. A block diagram of double conversion HDTV tuner is suggested and the calculated specification of each block using omnisys was also suggested.
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