[논문]동축 케이블 밸런이 부착된 30~1,000 MHz 대역용 EMI 다이폴 안테나의 안테나 인자 특성

주창현; 김기채

초록
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본 논문은 두 개의 다이폴 안테나로 $30{\sim}1,000 MHz$ 대역에서 사용할 수 있는 동축케이블 밸런이 부착된 EMI 다이폴 안테나의 안테나 인자 특성을 검토하고 있다. 이론 해석으로는 안테나에 흐르는 전류 분포에 관한 적분 방정식을 구분 정현 함수를 사용한 Galerkin 의 모멘트 법으로 그 해를 구하여 계산하고 있다. 동축 케이블 밸런이 부착된 EMI 다이폴 안테나의 안테나 인자 표현식은 전력 손실의 개념을 적용하여 유도하였다. 안테나 인자의 검토 결과 2 개의 안테나로 $30{\sim}1,000 MHz$ 대역을 커버할 경우 적절한 안테나 인자를 가지는 EMI 다이폴 안테나를 실현할 수 있는데, 다이폴의 길이를 150 cm로 선택하면 $30{\sim}300 MHz$ 대역에서, 다이폴의 길이를 30 cm로 선택하면 $300{\sim}1,000 MHz$ 대역에서 적절한 안테나 인자를 가지는 EMI 다이폴 안테나를 구성할 수 있음을 확인할 수 있었다. 참조 안테나 법으로 측정한 안테나 인자의 측정치를 이론치와 비교하여 이론 해석의 타당성도 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the characteristics of an antenna factor of two kinds of EMI dipole antennas with a coaxial cable balun used in the frequency range between 30 and 1,000 MHz. The integral equation for unknown current distribution is solved by the Galerkin's method of moments with piecewise sinuso...

This paper presents the characteristics of an antenna factor of two kinds of EMI dipole antennas with a coaxial cable balun used in the frequency range between 30 and 1,000 MHz. The integral equation for unknown current distribution is solved by the Galerkin's method of moments with piecewise sinusoidal functions. An antenna factor for EMI dipole antennas with the coaxial cable balun is derived by using the power loss concepts. We can realize two kinds of EMI dipole antennas with appropriate antenna factors in the frequency range from 30 to 1,000 MHz: 150-cm dipole length($30{\sim}300 MHz$) and 30cm dipole length($300{\sim}1,000 MHz$). To check th ε validity of the theoretical analysis, the complex antenna factor was measured using by reference antenna methods. It is shown that the calculated complex antenna factor is good agreement with experimental results.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

장해 전자파 측정의 자동화를 위해서는 반파장 공진 다이폴 안테나와 상관이 취해지면광대역 안테나의 사용이 허용되며, 일반적으로 20~ 300 MHz 대역에서는 바이코니컬 안테나(biconnical antenna), 200-1, 000 MHz 대역에서는 대수 주기 다이폴 안테나(log periodic dipole antenna)가 사용된다. 본 논문에서는 두 개의 다이폴 안테나로 30~ 1, 000 MHz에서 사용할 수 있는 EMI 다이폴 안테나를 제시하고 안테나 인자의 주파수 특성을 검토하고있다. 일반적으로 다이폴 안테나는 단일 주파수에서사용되고 있으나, 본 논문에서는 간단한 구조로서광대역에 걸쳐 EMI 측정에 사용할 수 있는 다이폴안테나를 제시하였다.
본 논문에서는 두 개의 다이폴 안테나로 30~ 1, 000 MHz에서 사용할 수 있는 EMI 다이폴 안테나를 제시하고 안테나 인자의 주파수 특성을 검토하고있다. 일반적으로 다이폴 안테나는 단일 주파수에서사용되고 있으나, 본 논문에서는 간단한 구조로서광대역에 걸쳐 EMI 측정에 사용할 수 있는 다이폴안테나를 제시하였다. 광대역 특성을 갖는 밸런을실현하기 위해 2개의 동축 케이블로 구성된 밸런(이하, 동축 케이블 밸런)을 구성하여 다이폴 안테나 소자에 부착하였다.

제안 방법

일반적으로 다이폴 안테나는 단일 주파수에서사용되고 있으나, 본 논문에서는 간단한 구조로서광대역에 걸쳐 EMI 측정에 사용할 수 있는 다이폴안테나를 제시하였다. 광대역 특성을 갖는 밸런을실현하기 위해 2개의 동축 케이블로 구성된 밸런(이하, 동축 케이블 밸런)을 구성하여 다이폴 안테나 소자에 부착하였다. 참고문헌 圆에서는 동축 케이블밸런이 부착된 EMI 다이폴 안테나의 복소 안테나인자를 전력 손실의 개념 用을 사용하여 해석하고 있는데, 본 논문에서는 참고문헌 [8] 과 같은 방법으로전력 손실의 개념을 이용하여 안테나 인자의 표현식을 구하고 2개의 다이폴 안테나로 30-1, 000 MHz 대역을 커버할 수 있는 EMI 다이폴 안테나의 안테나 인자 특성을 검토하고 있다.
실제의 안테나를 사용하여 자유공간의 안테나 인자를 측정하기란 매우 어려우므로, 본 논문에서는 이론 해석의 타당성 검증에 대한 실험에 주안점을 두고 15 cm 의 스케 일 모델 안테나를 제작하여 전자파 무향실에서 측정하였다. 실험에 사용한 안테나의 길이는 15 cm이며 특성 임피던스는 50 Q을 사용하였고, 실험은 영남대학교에 설치된 전자파 무향실에서 실시하였다.
광대역 특성을 갖는 밸런을실현하기 위해 2개의 동축 케이블로 구성된 밸런(이하, 동축 케이블 밸런)을 구성하여 다이폴 안테나 소자에 부착하였다. 참고문헌 圆에서는 동축 케이블밸런이 부착된 EMI 다이폴 안테나의 복소 안테나인자를 전력 손실의 개념 用을 사용하여 해석하고 있는데, 본 논문에서는 참고문헌 [8] 과 같은 방법으로전력 손실의 개념을 이용하여 안테나 인자의 표현식을 구하고 2개의 다이폴 안테나로 30-1, 000 MHz 대역을 커버할 수 있는 EMI 다이폴 안테나의 안테나 인자 특성을 검토하고 있다.
구성이 가능함을 확인할 수 있었다. 참조 안테나 법으로 안테나인자를 측정하고 이론치와 비교하여 이론 해석의 타당성도 확인하였다.

대상 데이터

실제의 안테나를 사용하여 자유공간의 안테나 인자를 측정하기란 매우 어려우므로, 본 논문에서는 이론 해석의 타당성 검증에 대한 실험에 주안점을 두고 15 cm 의 스케 일 모델 안테나를 제작하여 전자파 무향실에서 측정하였다. 실험에 사용한 안테나의 길이는 15 cm이며 특성 임피던스는 50 Q을 사용하였고, 실험은 영남대학교에 설치된 전자파 무향실에서 실시하였다. 전자계 발생용 안테나로는 ICU에서 제작한 광대 역 혼 안테나(broadband double-ridged horn antenna, model No.
실험에 사용한 안테나의 길이는 15 cm이며 특성 임피던스는 50 Q을 사용하였고, 실험은 영남대학교에 설치된 전자파 무향실에서 실시하였다. 전자계 발생용 안테나로는 ICU에서 제작한 광대 역 혼 안테나(broadband double-ridged horn antenna, model No. 1CU-MA-04-2, 0.75-6 GHz)< 사용하였으며 참조 안테나법図으로 측정한 안테나 인자의 측정 결과는 그림 6에 나타내었다. 그림 6에서 알 수 있는 것처럼, 안테나 인자의 계산치는 측정치와 잘 일치하고 있다.

데이터처리

이론 해석의 타당성을 확인하기 위하여 참조 안테나 법을 사용한 안테나 인자의 실험 결과와도 비교하였다.

이론/모형

2개의 안테나를 사용하여 30-1, 000 MHz 대역을 커버할 수 있는 EMI 다이폴 안테나를 검토하기 위해 안테나의 반경은 0.007 人보다 작은 반경을 가지는 가는 도선으로 근사하고, 분할 간격은 0.0125 2 로 하여 Galerkin의 모멘트 법을 적용하여 해석하였다. 30-1, 000 MHz 대역을 2개의 대역으로 구분하여, 30-300 MHz 대역에서는 안테나의 길이를 150 cm로 선택하고, 300-1, 000 MHz 대역에서는 안테나 길이를 30 cm로 선택하였다.
이론 해석의 타당성을 확인하기 위해 참조 안테나 법을 사용하여 안테나 인자를 측정하였다. 실제의 안테나를 사용하여 자유공간의 안테나 인자를 측정하기란 매우 어려우므로, 본 논문에서는 이론 해석의 타당성 검증에 대한 실험에 주안점을 두고 15 cm 의 스케 일 모델 안테나를 제작하여 전자파 무향실에서 측정하였다.

성능/효과

2개의 다이폴 안테나로 주파수 대역 30〜1, 000 MHz를 커버하기 위한 동축 케이블 밸런 부착 EM1 다이폴 안테나를 제시하고 안테나인자의 특성을 검토하였다 안테나 인자의 표현식은 전력 손실의 관점에서 도출한 식을 사용하였으며, 이론 해석의 결과, 다이폴 안테나의 길이를 150 cm로 선택하면 30 ~300 MHz에서 사용할 수 있는 EMI 안테나의 구성이 가능하며, 다이폴 안테나의 길이를 30 cm로 선택하면 300〜1, 000 MHz에서 사용할 수 있는 EMI 안테나의 구성이 가능함을 확인할 수 있었다. 참조 안테나 법으로 안테나인자를 측정하고 이론치와 비교하여 이론 해석의 타당성도 확인하였다.
이론 계산 결과, 동축 케이블 밸런이 부착된 2개의 다이폴 안테나로 30-1, 000 MHz의 주파수 대역에서 사용할 수 있는 EMI 안테나를 실현할 수 있음을 확인하였다. 즉, 동축 케이블 밸런이 부착된 150 cm 길이의 다이폴 안테나를 주파수 범위 30〜300 MHz용으로 사용하고, 30 cm 길이의 다이폴 안테나를 300-1, 000 MHz용으로 사용할 수 있으며, 두 개의 다이폴 안테나로 30-1, 000 MHz 대역을 커버할 수 있음을 확인할 수 있었다.
확인하였다. 즉, 동축 케이블 밸런이 부착된 150 cm 길이의 다이폴 안테나를 주파수 범위 30〜300 MHz용으로 사용하고, 30 cm 길이의 다이폴 안테나를 300-1, 000 MHz용으로 사용할 수 있으며, 두 개의 다이폴 안테나로 30-1, 000 MHz 대역을 커버할 수 있음을 확인할 수 있었다.

참고문헌 (9)

CISPR-16 part 1, 'Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods-Part 1, Radio disturbance and immunity measuring apparatus', 1993
ANSI C63.4-1991, 'American national standard methods of measurement of radio-noise emissions from low-voltage electrical and electronic equipment in the range of 9 kHz to 1 GHz', 1991
K. C. Kim, 'EMI dipole antennas with forced resonance by reactance loading for frequencies below 80 MHz', IEICE Trans. on Commun., vol. E85-B, no. 11, pp. 2489-2494, Nov. 2002
I. Sanchez Garcia, A. Rubio Bretones, and R. Gomez Martin, 'Pulse-receiving characteristics of Vdipole antennas with resistive loading', IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. 40, no. 2, pp. 174-176, May 1998

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S. Ishigami, R. Gokita, I. Yokishima, and T. Iwasaki, 'Measurement of fast transient fields in the vicinity of short gap discharge', IEICE Trans. on Commun., vol. E78-B, no. 2, pp. 199-206, Feb. 1995
H. Hosoyama, T. Iwasaki, and S. Ishigami, 'Complex antenna factor of a V-dipole antenna with two coaxial feeders for field measurements', IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. 41, no. 2, pp. 154-158, May 1999

상세보기
W. S. Bennett, 'Properly applied antenna factors', IEEE Trans. Electromag. Compat., vol. EMC-28, no. 1, pp. 2-6, Feb. 1986
C. H. Ju, D. H. Jun, and K. C. Kim, 'Complex antenna factors of emi antenna with coaxial cable balun for measuring electromagnetic fields', JKEES, vol. 5, no. 2, pp. 66-71, Jun. 2005
ANSI C63.5-1988, 'American national standard for radiated emission measurements in electromagnetic interference(EMI) control', 1988

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