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무인항공기 밀리미터파 라디오미터 응용을 위한 소형 Q대역 도파관-마이크로스트립 전이구조 설계
Design of Compact Q-Band Waveguide-to-Microstrip Transition for UAV Millimeter-Wave Radiometer Applications 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.4, 2018년, pp.266 - 269  

우동식 (경운대학교 항공정보통신공학과) ,  정종혁 (경운대학교 항공정보통신공학과)

초록
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본 논문에서는 Q 대역에서 사용가능한 무인항공기 라디오미터 응용 소형 도파관-마이크로스트립 전이구조를 제안하였다. 제안된 전이구조는 간단하면서도 소형이며, 쉽게 정합이 되고, 크기와 제작 오차에 덜 민감한 특징을 가진다. E 평면 패치형태를 가지는 제안된 전이구조는 캐비티 장착뿐 아니라, 도파관-마이크로스트립 기판의 정렬오차에도 덜 민감한 것이 특징이다. 주요파라미터의 최적화에는 3차원 시뮬레이터인 ANSYS사의 HFSS를 사용하였다. Back-to-back 구조에 대하여 중심 주파수에서 20 dB 이상의 반사손실과 1 dB 이하의 삽입손실을 가졌으며, 36 GHz에서 42 GHz까지 반사손실 15 dB 이상의 우수한 성능을 가졌다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A compact Q-band waveguide-to-microstrip transition for UAV(Unmanned Aerial Vehicle) radiometer applications is presented. The key features of this transition are simplicity, compactness, easy matching, and lower sensitivity to the dimensions and fabrication tolerances. The simple E-plane patch-type...

주제어

#Waveguide Transition   #Q-Band   #Radiometer   #UAV   #Millimeter-Wave  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 CHAISR에 사용될 수 있는 밀리미터파 라디오미터용 Q대역(33～50 GHz) 저손실 도파관-마이크로스트립 전이구조를 설계하였다. 간단하면서도 소형이면서 크기에 덜 민감한 패치모양의 E 평면 프로브 전이구조를 채택하여 크기 및 제작오차를 줄였다.
  • 본 논문에서는 밀리미터파 무인항공기의 라디오미터에 사용될 수 있는 저손실, 소형 도파관-마이크로스트립 전이구조를 제안하였다. 제안된 전이구조는 오프셋 정합 부를 포함하는 패치형태의 E 평면 프로브 형태이며, 크기와 장착오차에 덜 민감한 것이 특징이다.

가설 설정

  • 18 mm(7 mil) 길이의 오프셋 길이(S)를 설정하여 임피던스 및 필드 정합을 통해 광대역 특성을 가지도록 하였다. 오프셋 시작점은 도파관 벽면과 일치한다. 모의해석에 사용된 시뮬레이터는 ANSYS사의 HFSS를 활용하여 산란계수, 전류분포, 전장 필드분포 등을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
라디오미터의 특징은? 전자파를 발산하지 않고 물체로부터 순수하게 방사되는 에너지를 수신하여 측정하는 라디오미터(radiometer)는 주로 다른 센서로 측정하기 어려운 지구 표면 및 대기의 복사특성을 측정하는데 널리 사용되고 있다. 최근에는 마이크로파뿐 아니라 밀리미터파 대 주파수를 이용하여 지구 대기에 장시간 머무르는 무인항공기를 통한 고해상도 지상관측 라디오미터에 대한 수요가 증가하고 있다.
E 평면 패치형태를 가지는 제안된 전이구조의 특징은? 제안된 전이구조는 간단하면서도 소형이며, 쉽게 정합이 되고, 크기와 제작 오차에 덜 민감한 특징을 가진다. E 평면 패치형태를 가지는 제안된 전이구조는 캐비티 장착뿐 아니라, 도파관-마이크로스트립 기판의 정렬오차에도 덜 민감한 것이 특징이다. 주요파라미터의 최적화에는 3차원 시뮬레이터인 ANSYS사의 HFSS를 사용하였다.
무인항공기 라디오미터 응용 소형 도파관-마이크로스트립 전이구조의 특징은? 본 논문에서는 Q 대역에서 사용가능한 무인항공기 라디오미터 응용 소형 도파관-마이크로스트립 전이구조를 제안하였다. 제안된 전이구조는 간단하면서도 소형이며, 쉽게 정합이 되고, 크기와 제작 오차에 덜 민감한 특징을 가진다. E 평면 패치형태를 가지는 제안된 전이구조는 캐비티 장착뿐 아니라, 도파관-마이크로스트립 기판의 정렬오차에도 덜 민감한 것이 특징이다.
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참고문헌 (6)

  1. N. Skou, Microwave Radiometer Systems: Design and Analysis, Norwood, MA, Artech House, 1989. 

  2. 최규용, Marian Klein, 민승현, 하종철, 조영준, 김기훈, 임은하, "장기체공 무인비행체 탑재용 초소형 초경량 마이크로파 라디오미터 개발," 한국기상학회 학술대회논문집, pp. 250-251, 2015년 10월. 

  3. Y. C. Shih, T. N. Ton, and L. Q. Bui, "Waveguide-to-microstrip transitions for millimeter-wave applications," in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, New York, NY, 1988, vol. 1, pp. 473-475. 

  4. J. S. Izadian, S. M. Izadian, Microwave Transition Design, Norwood, MA, Artech House, 1988. 

  5. Y. Ding, K. Wu, "Substrate integrated waveguide-to- microstrip transition in multilayer substrate," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 12, pp. 2839-2844, Dec. 2007. 

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  6. A. A. Omar, N. I. Dib, "Analysis of slot-coupled transitions from microstrip-to-microstrip and microstrip-to-waveguides," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 45, no. 7, pp. 1127-1132, Jul. 1997. 

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