선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 제안된 슬롯 도파관 안테나의 설계 방법의 유효성을 살펴보기 위해서, 설계 목표인 부엽 크기를 살펴보았다. 그림 11은 제작된 안테나의 원거리 복사 패턴의 계산값과 측정값을 나타낸 것이다.
제안 방법
- —25 dBc의 부엽 크기를 생성하는 테일러 분포를 갖도록 슬롯 각도를 최적화하였으며, 전체 슬롯의 길이는 0.51 λ0가 되도록 각 슬롯 각도에 따라 도파관의 광벽에 파지는 슬롯의 깊이를 조정하였다.
- 제안된 방법을 이용하여, 원하는 테일러 분포가 나오도록 슬롯 각도를 최적화하였다. 각각의 슬롯 각도를 조정하고 전자계 해석 상용 프로그램을 이용하여 모델링한 후, 슬롯 개구면에서의 접선 성분 필드 분포를 계산하였다. 계산된 접선 성분 필드 분포로부터 각 슬롯에 의한 원거리 복사 패턴을 구하고, 최대 크기 분포를 산출하여 원하는 테일러 분포와 비교하였다.
- 각각의 슬롯 각도를 조정하고 전자계 해석 상용 프로그램을 이용하여 모델링한 후, 슬롯 개구면에서의 접선 성분 필드 분포를 계산하였다. 계산된 접선 성분 필드 분포로부터 각 슬롯에 의한 원거리 복사 패턴을 구하고, 최대 크기 분포를 산출하여 원하는 테일러 분포와 비교하였다.
- 구형 도파관의 협벽에 이중 슬롯을 가진 비공진형 슬롯 도파관 안테나에서 슬롯 각도의 설계는 각 슬롯 개구면 필드로부터 푸리에 변환을 통해서 원거리 복사 패턴을 계산하고, 이 복사 패턴의 최대 크기 비가 원하는 부엽 크기를 갖는 배열 소자의 크기 분포가 되도록 각도를 조정하는 과정으로 진행하였다.
- 따라서 두 도파관의 슬롯이 반대 방향이기 때문에, 동일한 위상을 급전하기 위해서 도파관의 급전부에 길이가 λg/2인 동위상용 도파관을 삽입하였다. 그리고 도파관의 종단부에 도파관 부하를 연결하여 복사되지 않는 에너지가 반사되어 입사파를 왜곡하지 않도록 하였다. 또한 두 도파관 부하의 연결 위치를 λg/4 차이가 나도록 하여, 반사파를 서로 상쇄시킴으로써 반사파에 의한 부엽 크기 증가를 방지하였다.
- 이 때, 근거리장 측정 프로브의 수직 방향 스캔 한계(< 60°)로 인하여, 피측정 안테나의 수직 방향의 복사 패턴을 제한하는 플레어(flare)를 부착하였다. 그리고 레이돔을 슬롯면에 부착하여 안테나의 성능을 측정하였다.
- 그리고 슬롯 도파관 안테나의 동작 주파수를 결정하는 슬롯의 길이는 도파관의 협 벽에 파지는 슬롯의 길이와 양쪽 광벽(broad wall)에 파지는 슬롯의 깊이를 더한 것이 되며, 전체 길이가 0.51λ0가 되도록 슬롯의 각도에 따라 슬롯의 깊이를 조정하였다.
- 그림 1과 같은 구형 도파관의 협벽에 이중 슬롯을 갖는 비공진형 슬롯 도파관 안테나를 본 논문에서 제안한 방법으로 설계하였다.
- 따라서 두 도파관의 슬롯이 반대 방향이기 때문에, 동일한 위상을 급전하기 위해서 도파관의 급전부에 길이가 λg/2인 동위상용 도파관을 삽입하였다.
- 또한 2개의 슬롯 도파관은 서로 반대 방향을 슬롯 각도를 갖기 때문에, 동위상 급전을 위하여, 위쪽의 슬롯 도파관에 λg/2 길이의 동위상용 연장 도파관을 삽입하였다.
- 또한 두 도파관 부하의 연결 위치를 λg/4 차이가 나도록 하여, 반사파를 서로 상쇄시킴으로써 반사파에 의한 부엽 크기 증가를 방지하였다.
- 제안된 설계 방법의 유효성을 확인하기 위해서, 설계된 슬롯 도파관 안테나를 제작하고, 그 특성을 측정하여 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 밀링 머신을 이용하여, 도파관에 설계된 각각의 각도와 깊이에 맞는 94개의 슬롯을 가공하였다. 그림 8은 제작된 슬롯 도파관을 나타낸 것이다.
- 본 논문에서는 슬롯 도파관 안테나의 설계 방법으로 각 슬롯의 개구면 필드로부터 원거리 복사 패턴을 계산하고, 각각의 원거리 복사 패턴의 최대 크기의 분포를 계산하여 원하는 부엽 크기를 만족하는 테일러 분포를 갖도록 설계하는 방법을 제안하였다. 제안된 설계 방법의 유효성을 확인하기 위해서, 구형 도파관의 협벽에 이중 슬롯을 가진 비공진형 슬롯 도파관 안테나에 적용하였으며, 각 슬롯의 각도를 제안된 방법으로 설계하고, 실제 제작하여 복사 패턴의 부엽 크기를 측정하였다.
- 본 논문에서는 일반적인 슬롯 컨덕턴스 추출 방법이 아닌, 전자계 해석 상용 프로그램으로 슬롯 도파관 안테나를 모델링하여 해석하고, 각각의 슬롯 개구면의 필드를 계산하여, 이를 푸리에 변환(Fourier transform)함으로써 각 슬롯에 의한 원전계 복사 패턴을 구하였다[10]. 이러한 각각의 배열 소자에 의한 원전계 복사 패턴의 크기 분포가 원하는 부엽 크기를 갖는 테일러(taylor) 분포가 되게 함으로써, 슬롯도파관 안테나를 설계하는 방법을 제안하였다.
- 설계된 슬롯 도파관 안테나는 실제 제작하여 안테나 복사 패턴을 측정하였다. 반사 손실, 이득, 빔폭, 부엽 크기 등의 안테나 성능을 측정한 결과, 제안된 방법은 슬롯 도파관 안테나의 설계 방법으로 유용한 것으로 판단된다.
- 설계된 안테나는 방위각 방향의 나비 부엽 크기를 줄이기 위해서, 인접한 슬롯과 서로 다른 부호의 각도를 갖는 교번 구조로 배열되어 있으며, 고각 방향으로도 두 개의 도파관도 같은 각도의 슬롯들로 교변 배열되어 고각 방향의 나비 부엽 크기를 줄인다. 따라서 두 도파관의 슬롯이 반대 방향이기 때문에, 동일한 위상을 급전하기 위해서 도파관의 급전부에 길이가 λg/2인 동위상용 도파관을 삽입하였다.
- 슬롯 도파관 안테나의 각 슬롯의 개구면 필드로부터 각각의 원거리 복사 패턴을 구하기 위해서, 전자계 해석 상용 프로그램인 CST사의 MWS를 이용 하여 슬롯 도파관 안테나를 모델링하였다.
- 그림 4와 같이, 초기 각도의 경우에는 모든 슬롯이 동일하게 15°로 설정되었기 때문에, 도파관의 급 전부와 가까운 첫 번째 슬롯에서 가장 큰 에너지가 복사된다. 이 초기 각도로부터, 요구되는 부엽 크기를 생성하는 테일러 분포가 되도록 각각의 슬롯 각도를 조정하여 최적화한다.
- . 이러한 각각의 배열 소자에 의한 원전계 복사 패턴의 크기 분포가 원하는 부엽 크기를 갖는 테일러(taylor) 분포가 되게 함으로써, 슬롯도파관 안테나를 설계하는 방법을 제안하였다.
- 제안된 방법을 이용하여, 원하는 테일러 분포가 나오도록 슬롯 각도를 최적화하였다. 각각의 슬롯 각도를 조정하고 전자계 해석 상용 프로그램을 이용하여 모델링한 후, 슬롯 개구면에서의 접선 성분 필드 분포를 계산하였다.
- 제안된 방법의 유효성을 확인하기 위해서, 구형 도파관의 협벽(narrow wall)에 이중 슬롯을 갖고 슬롯 간의 간격이 λg/2보다 작은 비공진형(non-resonant) 슬롯 도파관 안테나를 설계하였다.
- 본 논문에서는 슬롯 도파관 안테나의 설계 방법으로 각 슬롯의 개구면 필드로부터 원거리 복사 패턴을 계산하고, 각각의 원거리 복사 패턴의 최대 크기의 분포를 계산하여 원하는 부엽 크기를 만족하는 테일러 분포를 갖도록 설계하는 방법을 제안하였다. 제안된 설계 방법의 유효성을 확인하기 위해서, 구형 도파관의 협벽에 이중 슬롯을 가진 비공진형 슬롯 도파관 안테나에 적용하였으며, 각 슬롯의 각도를 제안된 방법으로 설계하고, 실제 제작하여 복사 패턴의 부엽 크기를 측정하였다. 측정 결과, 설계 요구 규격인 —25 dBc의 부엽 크기를 만족하는 것을 확인하였다.
- /2보다 작은 비공진형(non-resonant) 슬롯 도파관 안테나를 설계하였다. 협벽 슬롯 구조는 슬롯의 기울임 각도에 의해 복사되는 에너지가 결정되기 때문에, 요구되는 부엽 크기를 갖는 복사 패턴을 생성하는 크기 분포가 나오도록 각 슬롯의 각도를 조정하였다.
- 협벽 슬롯 구조는 슬롯의 기울임 각도에 의해 복사되는 에너지의 양이 결정되기 때문에, —25 dBc의 부엽 크기를 갖는 복사 패턴을 생성하는 복사 에너지의 크기 분포가 나오도록 각 슬롯의 각도를 조정하였다.
데이터처리
-
4-1 슬롯 도파관 안테나의 제작
제안된 설계 방법의 유효성을 확인하기 위해서, 설계된 슬롯 도파관 안테나를 제작하고, 그 특성을 측정하여 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 밀링 머신을 이용하여, 도파관에 설계된 각각의 각도와 깊이에 맞는 94개의 슬롯을 가공하였다.
이론/모형
- 안테나의 복사 패턴 측정은 근거리장 스캐닝 시스템(near-field scanning system)을 이용하여 근접 전자계를 측정한 후, 원거리 복사 패턴으로 변환하는 방법을 사용하였다. 이 때, 근거리장 측정 프로브의 수직 방향 스캔 한계(< 60°)로 인하여, 피측정 안테나의 수직 방향의 복사 패턴을 제한하는 플레어(flare)를 부착하였다.
성능/효과
- 설계된 슬롯 도파관 안테나는 실제 제작하여 안테나 복사 패턴을 측정하였다. 반사 손실, 이득, 빔폭, 부엽 크기 등의 안테나 성능을 측정한 결과, 제안된 방법은 슬롯 도파관 안테나의 설계 방법으로 유용한 것으로 판단된다.
- 측정 결과, 설계 요구 규격인 —25 dBc의 부엽 크기를 만족하는 것을 확인하였다.
후속연구
- 향후, 다양한 구조의 슬롯 도파관 안테나에 제안된 방법을 적용하고 실험적으로 확인하는 연구가 진행되어야 할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.