전자, 통신 기술의 발달로 대부분의 장소에서 전자기기가 존재한다. 자동차, 열차, 항공기 등 다양한 장소에서 전자기기의 활용이 증가된 만큼 고출력 전자기파로 인한 오작동과 하드웨어의 치명적인 손상을 확인할 수 있는 안전성을 연구하는 것이 중요하게 되었다. 구조물 내부에 전자기기 및 여러 센서를 연결하는 케이블은 전자기파에 의한 오작동을 초래할 수 있는 원인 중 하나이기 때문에 전자파 영향에 대한 해석이 필수적이다. 본 논문에서는 상관관계 함수와 전송이론을 이용하여, 전기적으로 큰 공진기 내부에 존재하는 케이블에 유기되는 전류를 계산해 외부 전자기파에 의한 영향을 해석하였다.
전자, 통신 기술의 발달로 대부분의 장소에서 전자기기가 존재한다. 자동차, 열차, 항공기 등 다양한 장소에서 전자기기의 활용이 증가된 만큼 고출력 전자기파로 인한 오작동과 하드웨어의 치명적인 손상을 확인할 수 있는 안전성을 연구하는 것이 중요하게 되었다. 구조물 내부에 전자기기 및 여러 센서를 연결하는 케이블은 전자기파에 의한 오작동을 초래할 수 있는 원인 중 하나이기 때문에 전자파 영향에 대한 해석이 필수적이다. 본 논문에서는 상관관계 함수와 전송이론을 이용하여, 전기적으로 큰 공진기 내부에 존재하는 케이블에 유기되는 전류를 계산해 외부 전자기파에 의한 영향을 해석하였다.
With the help of technical development in the electronic industries, the electronic devices employing the cutting-edged technology are spread in all the area requiring electromagnetic communications. Especially, because of the presence of electronic devices in a variety of research fields like autom...
With the help of technical development in the electronic industries, the electronic devices employing the cutting-edged technology are spread in all the area requiring electromagnetic communications. Especially, because of the presence of electronic devices in a variety of research fields like automotive vehicle, train, and aircraft, the research area such as the malfunction and critical damage of the internal system and microwave devices due to the unexpected radiated high-powered EM effects are very important even for the possible occurrence of human damage. In this paper, the effects of electromagnetic fields into the cable connecting the electronic devices and many sensors inside the target structure is treated because of potential malfunction or hardware disorders. In addition, correlation function and transmission line theory have been employed for the analysis of the induced current on the cable inside an electrically large resonant structure.
With the help of technical development in the electronic industries, the electronic devices employing the cutting-edged technology are spread in all the area requiring electromagnetic communications. Especially, because of the presence of electronic devices in a variety of research fields like automotive vehicle, train, and aircraft, the research area such as the malfunction and critical damage of the internal system and microwave devices due to the unexpected radiated high-powered EM effects are very important even for the possible occurrence of human damage. In this paper, the effects of electromagnetic fields into the cable connecting the electronic devices and many sensors inside the target structure is treated because of potential malfunction or hardware disorders. In addition, correlation function and transmission line theory have been employed for the analysis of the induced current on the cable inside an electrically large resonant structure.
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문제 정의
본 논문에서는 MSRC 내의 전자기파가 케이블에 미치는 영향으로 볼 수 있는 전류를 계산하였다. 대형 구조물 해석과 케이블과 같은 소형 구조물의 해석을 동시에 하기는 현재 상용시뮬레이션으로 쉽지 않다.
제안 방법
하지만 전자기파의 주파수가 높아지거나 구조물의 크기가 커질수록 내부에서 발생하는 문제에 대해서 기존의 수치해석 방법으로 다루기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상관관계 함수(correlation function)로 구한 케이블의 평균결합단면적으로 구조물 내부의 전자기파에 의해 유도되는 전류를 구하고자 한다.
전송선로이론을 기반으로 해석하는 수치해석법은 저주파수에서의 전자기파 영향은 쉽게 해석 가능하지만, 주파수가 높아질수록 내부의 해석이 어려워지기 때문에 상관관계 함수를 이용해 해석하고자 한다. 본 논문의 해석 환경 대상인 그림 1은 MSRC(Mode-Stirred Reverberation Chamber)내에 케이블이 있고, 양 끝에 2개의 부하가 연결되어 있을 때, 임의의 평면파가 케이블로 입사되고 있는 전자파 환경을 나타낸다.
대상 데이터
전송선로이론을 기반으로 해석하는 수치해석법은 저주파수에서의 전자기파 영향은 쉽게 해석 가능하지만, 주파수가 높아질수록 내부의 해석이 어려워지기 때문에 상관관계 함수를 이용해 해석하고자 한다. 본 논문의 해석 환경 대상인 그림 1은 MSRC(Mode-Stirred Reverberation Chamber)내에 케이블이 있고, 양 끝에 2개의 부하가 연결되어 있을 때, 임의의 평면파가 케이블로 입사되고 있는 전자파 환경을 나타낸다.
성능/효과
그림 3의 빨간 선은 상관관계 함수를 이용한 결과이고, 검은 선은 CST 시뮬레이션 결과이다. CST 시뮬레이션에서 모델링한 공진기 구조와 이상적인 MSRC 구조를 반영한 상관관계 함수 결과사이에서 공진기의 크기로 인한 공진점과 저주파 영역의 오차가 존재하지만, 전류의 경향이 200 MHz 이상에서 두 시뮬레이션의 경향이 비슷하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
그림 3은 100 MHz부터 500 MHz까지 전자파가 케이블에 입사했을 때 케이블에 유도되는 전류를 나타낸다. 케이블의 길이가 50 cm일 때, 150 MHz에서 1/4 λ가 되므로 이 부근의 근처에서 전류의 크기가 증가되는 것을 확인할 수 있으며, 마찬가지로 500 MHz로 주파수가 올라갈수록 케이블의 길이가 λ에 가까워져 높은 유도 전류가 생기는 것을 확인할 수 있다. 그림 3의 빨간 선은 상관관계 함수를 이용한 결과이고, 검은 선은 CST 시뮬레이션 결과이다.
후속연구
대형 구조물 해석과 케이블과 같은 소형 구조물의 해석을 동시에 하기는 현재 상용시뮬레이션으로 쉽지 않다. 본 논문에서 제시한 상관관계 함수를 이용한다면 대형 구조물 내의 다양한 케이블에 유기된 전류를 이용하여 각 부하에 생기는 전력을 구할 수 있고, 이 결과는 전자기기의 안정성을 평가하는 방법의 보조 역할로 사용할 수 있음을 제시하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
케이블의 평균결합단면적을 구하기 위한 중요한 방법으로 적용되는 것은?
그림 1과 같은 전자파 환경에서 케이블은 벽에서 짧은 거리로 떨어져 있고, 이 케이블에 입사하는 전기장의 세기를 상관관계 함수로 구할 수 있다. 상관관계 함수는 전송선로 이론으로 케이블의 평균결합단면적을 구하기 위한 중요한 방법으로 적용된다.
전자기파의 주파수가 높아지거나 구조물의 크기가 커질수록 발생하는 문제를 해결하기 위해 본 논문에서 구하고자 하는 것은?
하지만 전자기파의 주파수가 높아지거나 구조물의 크기가 커질수록 내부에서 발생하는 문제에 대해서 기존의 수치해석 방법으로 다루기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상관관계 함수(correlation function)로 구한 케이블의 평균결합단면적으로 구조물 내부의 전자기파에 의해 유도되는 전류를 구하고자 한다.
전자기파로 인해 발생하는 EMC에 대한 EM coupling 분석하는 방법은?
전송선로 이론이 기반인 수치해석 방법으로 전자기파로 인해 발생하는 EMC(Electromagnetic Compatibility)에 대한 EM coupling 분석이 가능해졌다. 하지만 전자기파의 주파수가 높아지거나 구조물의 크기가 커질수록 내부에서 발생하는 문제에 대해서 기존의 수치해석 방법으로 다루기 어렵다.
참고문헌 (7)
D. Hill, Electromagnetic Fields in Cavities: Deterministic and Statistical Theories, IEEE Press, 2009.
I. Junqua, J. P. Parmantier, and P. Degauque, "Field-to-wire coupling in an electrically large cavity: A semianalytic solution", IEEE Trans. EMC, vol. 52, no. 4, pp. 1034-1040, Nov. 2010.
D. A. Hill, "Boundary fields in reverberation chambers", IEEE Trans. EMC, vol. 47, no. 2, pp. 281-288, May 2005.
I. Junqua, F. Issac, and J. -P. Parmantier, "A network formulation of the power balance method for high frequency coupling", Electromagnetics, vol. 25, no. 7, pp. 603-622, Oct. 2005.
B. L. Michielsen, C. Fiachetti, "Covariance operator, green functions and canonical stochastic electromagnetic fields", Radio Science, vol. 40, no. 5, pp 1-12, 2006.
D. A. Hill, "Plane wave integral representation for fields in reverberation chambers", IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 40, no. 3, pp. 209-217, Aug. 1998.
C. Fiachetti, B. Michielsen, "Electromagnetic random field models for analysis of coupling inside mode turned chambers", Electron. Lett., vol. 39, no. 24, Nov. 2003.
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