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패치안테나 성능 향상을 위한 페이즈필드 설계법 기반의 형상 설계
Structural Design based on the Phase Field Design Method to Enhance the Patch Antenna Performance 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.30 no.1, 2017년, pp.17 - 22  

이상엽 (연세대학교 대학원 기계공학과) ,  신현도 (연세대학교 대학원 기계공학과) ,  유정훈 (연세대학교 기계공학과)

초록
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본 연구에서는 페이즈필드 설계법에 기반한 형상최적설계를 통해 개선된 패치안테나 금속 패치 부분의 형상 설계를 진행하였다. 설계 목적은 패치 안테나의 목적 주파수에서의 방사 효율을 최대화 하는 것으로 설정하였고, 이에 따라 목적 함수는 반사손실을 나타내는 S-파라미터 값의 최소화로 정의하였다. 패치형상의 최적화 결과는 페이즈필드 설계법을 이용하여 도출하였고, 최적화 결과의 회색영역을 제거하기 위해서 컷오프 방법을 적용하였다. 더불어 쿼터 정합기의 길이 변화를 통해 성능 개선 과정을 진행하였다. 이를 통해 도출해낸 최종 형상에 대한 해석 결과, 목표 주파수에서의 S-파라미터 값이 -1.14dB에서 -12.73dB로 개선됨을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we designed the metallic reception part of a patch antenna using the phase field design method. The design object function is formulated with the S-parameter value which represent the return loss so that it is targeted to maximize radiation efficiency at a target frequency. The initia...

주제어

#금속구조설계   #패치안테나   #페이즈필드 설계법  

AI 본문요약
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문제 정의

  • , 2010). 본 연구에서는 마이크로파 대역에서의 금속 구조의 변동을 구현하기 위하여, 다음과 같은 sigmoid 함수의 기반의 물성치 정의를 도입하였다.
  • 본 연구에서는 목표 주파수에서의 방사효율 증대를 목적으로 하여 패치안테나의 금속 패치 부분의 형상 설계를 수행하였다. 마이크로파 대역에서 설계변수의 변화에 따라 큰 차이를 나타내는 전기전도도의 값을 효과적으로 정의하고 민감도 계산을 원활하게 수행하기 위하여, sigmoid 함수 기반의 전도도를 정의하였다.
  • 본 연구에서는 페이즈필드 설계법을 이용하여 목표 주파수에서의 패치안테나의 방사 효율을 향상시키는 구조를 제시하고자 하였다. 유한요소법을 이용한 해석과 최적화 과정은 상용패키지인 COMSOL과 Matlab 기반의 프로그래밍을 이용하여 수행되었다.
  • 본 연구의 구조 설계에서는 목적 주파수에서의 방사효율을 최대화 하는 것이 목표로 한다. 일반적으로 방사 효율을 최대화 하는 것은 반사에 따른 손실을 최소화하여 안테나의 수신도를 향상시키는 것을 의미한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
페이즈필드 설계법이란? 페이즈필드 설계법에서는 서로 다른 두 가지 상(phase)을 갖는 설계 영역에서 페이즈필드 함수의 값을 계산하여 경계의 변화를 표현하는 방법이다. 이 설계 영역에서의 에너지 식은 다음과 같이 표시된다.
사각 형상을 가진 패치안테나의 장단점은? , 2012). 일반적으로 많이 사용되는 사각 형상을 가진 패치안테나는 간단한 형상을 가지고 있어 대량 생산에 적합하다는 장점이 있으나, 다른 형태의 안테나에 비하여 상대적으로 낮은 방사 효율과 좁은 대역폭을 지니고 있다. 이를 극복하기 위하여 지금까지 패치안테나에 관련된 많은 연구들이 대역폭의 향상에 초점이 맞춰져 있었다.
패치 형상의 변화를 위한 기존의 구조설계 기법 연구는 무엇이 있는가? 이를 위하여 여러 가지 구조설계 기법이 안테나의 형상 설계에 적용되어 왔다. 유전 알고리즘을 이용한 설계 방법이 그 적용의 편의성으로 널리 사용되어 왔으며(Chelouah et al., 2000, Song et al., 2014), 패치안테나의 유전체 기판 설계에 밀도법(density method) 기반의 위상최적화 방법이 적용된 바 있다(Uchida et al., 2009). 최근 구조 최적화 설계에 활발히 적용되고 있는 페이즈필드 설계법은 전자기파를 이용한 구조설계 분야로도 연구 분야를 확장하고 있다(Byun et al., 2014, Lim et al., 2014).
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참고문헌 (11)

  1. Aage, N., Mortensen, N.A., Sigmund, O. (2010) Topology Optimization of Metallic Devices for Microwave Applications, Int. J. Numer. Meth. Eng., 83(2), pp.228-248. 

  2. Byun, S,. Lee, H.Y., Yoo, J. (2014) Systematic Approach of Nanoparticle Design to Enhance the Broadband Plasmonic Scattering Effect, J. Appl. Phys., 115, pp.184302-1-184302-6. 

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  3. Chelouah, R., Siarry, P. (2000) A Continuous Genetic Algorithm Designed for the Global Optimization of Multimodal Functions, J. Heuristics, 6(2), pp.191-213. 

    crossref

  4. Choi, J.S., Yamada, T., Izui, K., Nishiwaki, S., Yoo, J. (2011) Topology Optimization using a Reaction-diffusion Equation, Comput. Methods Appl. Mech. & Eng., 200(29), pp.2407-2420. 

    상세보기 crossref

  5. Lim, H., Yoo, J., Choi, J.S. (2014) Topological Nano-aperture Configuration by Structural Optimization based on the Phase Field Method, Struct. Multi. Optim., 49, pp.209-224. 

    상세보기 crossref

  6. Matin, M.A., Sayeed, A.I. (2010) A Design Rule for Inset-fed Rectangular Microstrip Patch Antenna, WSEAS Transactions on Communications, 9(1), pp.63-72. 

  7. Song, S.M., Kim, C., Lee, H., Yoo, J. (2014) Patch Antenna Shape Design Using the Genetic Algorithm, Trans. Soc. Inform. Stor. Sys., 10(2), pp.45-49. 

  8. Stutzman, W.L., Thiele, G.A. (2012) Antenna Theory and Design Wiley, John Wiley & Sons, New York. 

  9. Takezawa, A., Nishiwaki, S., Kitamura, M. (2010) Shape and Topology Optimization based on the Phase Field Method and Sensitivity Analysis, J. Comput. Phys., 229, pp.2697-2718. 

    상세보기 crossref

  10. Uchida, N., Nishiwaki, S., Izui, K., Yoshimura, M., Nomura, T., Sato, K. (2009) Simultaneous Shape and Topology Optimization for the Design of Patch Antennas, Proc. 3rd European Conf. Antennas Propag., pp.103-107. 

  11. Yamada, T., Izui, K., Nishiwaki, S., Takezawa, A. (2010) A Topology Optimization Method based on the Level Set Method Incorporating a Fictitious Interface Energy, Comput. Methods Appl. Mech. & Eng., 199, pp.2876-2891. 

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