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유전체층 위의 완전도체띠 격자구조에 의한 TE 산란에 관한 연구
A Study on TE Scattering by a Conductive Strip Grating Over a Dielectric Layer 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.6, 2015년, pp.4158 - 4163  

윤의중 (가천대학교 의용생체공학과)

초록
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본 논문에서는 유전체층 위의 완전도체띠 격자구조에 의한 TE(transverse electric)산란 문제를 전자파 수치해석 방법으로 알려진 FGMM(fourier-Galerkin moment method) 및 PMM(point matching method)을 이용하여 해석하였다. 산란전자계는 Floquet 모드함수의 급수로 전개하였고, 경계조건은 미지의 계수를 구하기 위하여 적용하였으며, 완전도체의 경계조건은 접선성분의 전계와 스트립위에 유도되는 전류와의 관계를 이용하였다. 도체띠의 폭과 주기, 유전층의 비유전율과 두께 및 입사각에 대해 정규화된 기하광학적 반사 및 투과전력을 계산하였다. 전반적으로 유전체층의 비유전율이 증가할수록 기하광학적 정규화된 반사전력이 증가하였다. 본 논문의 정확도를 검증하기 위하여 FGMM의 수치결과들은 PMM을 이용한 수치계산 결과들과 비교하여 매우 잘 일치하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the solutions of TE(transverse electric) scattering problems by a condutive strip grating over a dielectric layer are analyzed by using the FGMM(fourier galerkin moment method) and PMM(point matching method) known as a numerical method of electromagnetic fileld. The scattered electrom...

주제어

#condutive boundary condition   #fourier galerkin moment method   #point matching method   #TE scattering  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 TE 산란 문제의 경우, 유전체층 위에 완전도체띠가 주기적으로 배열되어 있는 구조에 대하여 수치해석 방법인 FGMM을 이용하여 수치해석하여 기하 광학적 반사 및 투과전력을 계산하였고, 수치해석의 타당성을 검증하기 위하여 다른 수치해석 방법인 PMM을 이용하여 수치계산한 결과와 비교하여 거의 일치하여 수치해석의 타당성을 입증하였다. 전반적으로 비유전율이 증가할수록 반사전력이 증가한다는 것을 알 수 있었다.
  • 본 논문에서는 TE 산란문제의 경우에 대해 유전체층 위에 매우 얇은 도체띠가 주기적으로 배열되어 있을 때 수치해석 방법인 FGMM을 이용하여 기하광학적 반사 및 투과전력을 수치계산하고 수치해석의 타당성을 검증하기 위하여 수치해석 방법인 PMM을 이용한 수치계산 결과와 비교하여 본 논문의 타당성을 입증하는 것이 본 논문의 목적이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
TE를 어떻게 해석했는가? 최근에 TE(transverse electric)산란 문제를 취급함에 있어, 접지 유전체층 위의 저항띠에 유도되는 전류밀도를 sine 함수와 cosine 함수로 나누어 홀수 항과 짝수 항으로 구분해서 수치해석하였고[7], 기저함수를 홀수 항과 짝수 항으로 구분하여 처리하는 번거로움을 피하기 위하여 기저함수를 간단한 지수함수를 사용하여 접지된 유전체층 위의 도체띠 격자구조에 대하여 FGMM을 이용하여 수치해석한 바 있다[8]. 또한 유전체층 위의 도체 스트립 격자구조에 대한 TE 산란문제는 단락된 슬롯(slot)에 대해 등가 표면 자계 전류를 이용하여 FGMM 방법을 이용하여 수치해석한 바 있으나[9], 슬롯에 대해 등가자계의 전류밀도를 적용한 수치해석 결과는 TM 산란해석과 동일한 결과를 가진다.
TE 산란 문제에 대해 수치해석 결과는? 본 논문에서는 TE 산란 문제의 경우, 유전체층 위에 완전도체띠가 주기적으로 배열되어 있는 구조에 대하여 수치해석 방법인 FGMM을 이용하여 수치해석하여 기하 광학적 반사 및 투과전력을 계산하였고, 수치해석의 타당성을 검증하기 위하여 다른 수치해석 방법인 PMM을 이용하여 수치계산한 결과와 비교하여 거의 일치하여 수치해석의 타당성을 입증하였다. 전반적으로 비유전율이 증가할수록 반사전력이 증가한다는 것을 알 수 있었다.
유전체 판상의 스트립 회절격자(strip grating)에 의한 산란문제는 어떻게 관심을 갖게되었는가? 유전체 판상의 스트립 회절격자(strip grating)에 의한 산란문제는 광학, 필터, 레이더, 안테나 및 전자기학의 이론 및 응용분야에서 중요시 되었고, 광학에서는 이러한 구조들은 전송회절격자로 널리 이용되어 왔으며, reflector antenna systems, wave polarizers, artificial dielectrics, side lobe suppression angular filter 등 반사나 투과 현상을 취급하기 위해서 여러 연구자들에 의해서 많은 관심을 가져왔다[1-9]. 격자구조에 도체를 사용한 기본 문제로서 Richmond [2]는 자유공간 상에서 스트립에 유도되는 미지의 유도전류를 간단히 Fourier 급수로 전개하여 FGMM(fourier galerkin moment method)을 이용하여 수치해석하였으며, 자유공간 상에서 저항띠(resistive strip)를 가진 경우는 파수영역에서 SGMM (spectral galerkin moment method)을 이용하여 수치해석하였다[3], [4].
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참고문헌 (9)

  1. M. Ando and K. Takei, "Reflection and transmission coefficient of a thin strip grating for antenna application," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.AP-35, No.4, pp.367-371, Mar. 1987. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TAP.1987.1144112 

  2. J. H. Richmond, "On the edge mode in the theory of TM scattering by a strip or strip grating," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-28, pp. 883-887, Sept. 1980. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TAP.1980.1142427 

  3. R. C. Hall and R. Mittra, "Scattering from a periodic array of resistive strips," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-33, pp. 1009-1011, Sept. 1985. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TAP.1985.1143706 

  4. R. C. Hall, R. Mittra, and K. M. Mitzner, "Analysis of multilayered periodic structure using generalized scattering matrix theory," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-36, pp. 511-517, Sept. 1988. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/8.1140 

    상세보기 crossref

  5. H. A. Kalhor, "Electromagnetic scattering by a dielectric slab loaded with a periodic array of strips over a grounded plane," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-36, No. 1, pp. 147-151, Jan. 1988. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/8.1088 

    상세보기 crossref

  6. Y. K. Cho, et al, "Analysis of electromagnetic sacttering by periodic strips on grounded dielectric slab," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Symposium Digest, Vol 1, pp. 511-517, 1995. 

  7. Y. S. Choi and S. I. Yang, "Analysis of the electromagnetic scattering of resistive strip grating with uniform resistivity on a grounded dielectric layer. - H-polarization case," Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, Vol. 31, No. 3A, pp. 321-327, Mar. 2006. 

  8. U. J. Yoon, "Solution of TE scattering by a perfectly conducting strip grating over the grounded two dielectric layers applying fourier-galerkin moment method," Journal of Korea Navigation Institute, Vol. 16, No. 4, pp. 635-640, Aug. 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.12673/jkoni.2012.16.4.635 

    원문보기 상세보기 crossref

  9. S. H. Lee and Y. K. Cho," Solution for TE scattering by a periodic strip grating with a dielectric slab," Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers, Vol. 27, No. 11, pp. 20-24, Nov. 1990. 

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