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[국내논문] 밀리미터파용 구형 도파관의 단면 치수 변화에 의한 전송 특성
Transmission Characteristics on Dimensional Tolerances of Millimeter-Wave Rectangular Waveguides 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.24 no.7, 2013년, pp.722 - 729  

박경식 (영남대학교 전기공학과) ,  김기채 (영남대학교 전기공학과) ,  강진섭 (한국표준과학연구원 기반표준부 전자파 센터) ,  김정환 (한국표준과학연구원 기반표준부 전자파 센터)

초록
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본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 저손실 전송 선로로 많이 사용되고 있는 구형 도파관의 단면 치수 변화가 전송 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 도파관 내부의 그린 함수를 고유 모드 함수 전개법으로 구하고, 도파관 내부에 포스트를 설치한 구조의 내부 임피던스로부터 반사 계수 표현식을 도출하였으며, 도파관의 단면 치수 변화가 반사 계수에 미치는 영향을 검토하였다. 이론 해석의 타당성을 검증하기 위해 반사 계수를 측정하고, 이론치와 비교하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the influence on the transmission characteristics of dimensional tolerances of rectangular waveguides usually used as a low-loss transmission line in the millimeter-wave band. We derived the Green's functions of the waveguide with eigenfunction expansion method. The reflection co...

Keyword

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문제 정의

  • 본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 저손실 전송선로로 많이 사용되고 있는 구형 도파관의 기하학적 단면 구조 변화에 대한 전송 특성을 검토하였다. 도파관의 단면 구조 변화에 대한 전송 특성의 연구는 Griffin 등에 의해 수행되었으나[3]~[5] 반사 계수 정의 식이 TE10 모드의 특성 임피던스를 사용하고 있으므로 실제 측정으로는 검증할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
  • 도파관의 단면 구조 변화에 대한 전송 특성의 연구는 Griffin 등에 의해 수행되었으나[3]~[5] 반사 계수 정의 식이 TE10 모드의 특성 임피던스를 사용하고 있으므로 실제 측정으로는 검증할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 도파관의 전송 특성을 파악하기 위해 도파관 내부에 포스트를 설치하고, 포스트에서 도파관의 내부를 바라본 임피던스로부터 반사 계수 표현식을 구하여 포스트의 크기와 도파관 단면의 치수 변화에 따른 도파관의 반사 계수 특성을 검토하였다. 이론 해석의 타당성을 검증하기 위해 포스트를 갖는 도파관을 제작하고, 반사 계수를 측정하여 이론치와 비교하였다.
  • 포스트에서 도파관 내부를 바라 본 내부 임피던스가 변하면 포스트에서의 반사 계수가 변하게 된다. 본 논문에서는 도파관의 폭 방향 치수와 높이 방향 치수 변화에 따른 반사 계수의 변화 특성을 검토하였다.
  • 본 논문에서는 그림 4와 그림 5에서 나타낸 4가지의 단면 치수 변화 형태에 대하여 반사 계수 특성을 검토하였다.
  • 본 논문에서는 밀리터리파용 구형 도파관의 단면치수 변화가 전송 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 도파관 내부에 포스트를 설치한 구조의 내부 임피던스를 구하여 반사 계수 표현식을 도출하였으며, 도파관의 단면 치수가 반사 계수에 미치는 영향을 검토하였다.

가설 설정

  • 그림 2에서 포스트의 높이는 h이며, 반경은 d이고, (x′, z′)의 위치에 존재한다. 포스트의 반경은 사용파장에 비교하여 충분히 작고 포스트의 원주 방향으로는 전류가 일정하다고 가정한다. 그림 2의 구조는 도파관 내부에 돌기가 있는 구조로 생각할 수도 있으며, 돌기가 전송 특성에 미치는 영향의 검토에 그대로 이용할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무선 융복합 시스템의 사용 증가는 무엇을 가져와서 주파수 스펙트럼의 확장이 매우 중요하게 만들었는가? 정보화 사회가 가속화됨에 따라 전파의 사용이 늘어나고 있으며, 무선 융복합 시스템의 사용 증가는 전파자원의 한계를 가져오게 되어 주파수 스펙트럼의 확장이 매우 중요하게 되었다. 밀리미터파 대역의 사용은 주파수 자원의 확장에 있어서도 매우 중요하다[1],[2].
주파수 스펙트럼의 확장을 위해 무엇이 매우 중요한가? 정보화 사회가 가속화됨에 따라 전파의 사용이 늘어나고 있으며, 무선 융복합 시스템의 사용 증가는 전파자원의 한계를 가져오게 되어 주파수 스펙트럼의 확장이 매우 중요하게 되었다. 밀리미터파 대역의 사용은 주파수 자원의 확장에 있어서도 매우 중요하다[1],[2].
정보화 사회가 가속화됨에 따라 무엇이 늘어나고 있는가? 정보화 사회가 가속화됨에 따라 전파의 사용이 늘어나고 있으며, 무선 융복합 시스템의 사용 증가는 전파자원의 한계를 가져오게 되어 주파수 스펙트럼의 확장이 매우 중요하게 되었다. 밀리미터파 대역의 사용은 주파수 자원의 확장에 있어서도 매우 중요하다[1],[2].
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참고문헌 (5)

  1. 문주영, 윤상원, "밀리미터파 응용 시스템과 전망", 한국전자파학회지 전자파기술, 19(5), pp. 67-74, 2008년 9월. 

  2. 김기채, "밀리미터파 도파관 특성 연구", 한국표준과학연구원, 2012년 10월. 

  3. E. J. Griffin, T. E. Hodgetts, "Effect on return loss of dimensional tolerances of the aperture of rectangular waveguide", Electronics Letters, Issue 20, pp. 942-943, Sep. 1985. 

  4. A. R. Kerr, "Mismatch caused by waveguide tolerances, corner radii, and flange misalignment", National Radio Astronomy Observatory EDTN 215, Dec. 2009, rev. Jan. 2010. 

  5. D. J. Bannister, E. J. Griffin, and T. E. Hodgetts, "On the dimensional tolerances of rectangular waveguide for reflectometry at millimetric wavelengths", NPL Report DES 95, Sep. 1989. 

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