[논문]중·장파 대역 안테나의 대역폭 및 전송방식 해석

김영완

doi:10.17661/jkiiect.2018.11.4.401

중·장파 대역 안테나의 대역폭 및 전송방식 해석
Analysis of Transmission Mode and Bandwidth for LF and MF Antenna 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.11 no.4, 2018년, pp.401 - 407

김영완 (Department of IT Convergence Communication Engineering, Kunsan National University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 중 장대파 대역 주파수를 사용하는 단축 모노폴 안테나의 전송 대역폭을 해석하고 대역폭에 따른 전송 데이터 용량을 적용한 전송방식을 해석하였다. 아울러 요구 유효방사전력 특성 및 안테나 효율을 고려한 송신 출력 특성을 산출하였다. 전송방식과 송신기 출력 특성 분석을 위하여 중 장대파 대역 안테나 시스템으로 65kHz 대역의 시각정보 전송시스템과 283.5kHz 대역의 위성항법보정시스템을 고려하였으며, 제한된 물리적 안테나 사이트 환경에 설계된 기부 절연형 지선식 안테나를 적용하였다. 적용된 중 장대파 대역 안테나의 방사 특성을 모의 실험하고 안테나 임피던스 특성으로부터 등가회로를 산출하고 안테나 대역폭을 산출하여 모의 실험한 안테나 대역폭과 비교 분석하였다. 아울러, 송신 안테나의 요구 유효방사전력을 위한 중 장대파 대역 송신기 출력 특성을 유도하고, 전송 안테나 대역폭에 따른 중 장대파 대역 전송시스템의 전송방식을 설계하고 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The transmission bandwidth of shorted-monopole antenna in the frequency range of LF and MF was analyzed and the transmission mode considering the permissible data rate dependant on the transmission bandwidth was analyzed in this paper. Based on the required ERP, the output power of transmitter was deduced by considering the antenna efficiency. The analyses are for DGPS and time information transmission system in the frequency range of 283.5kHz and 65kHz respectively. The transmission antenna was modeled as TLM antenna that designed in the limited antenna site. The antenna equivalent circuit and antenna bandwidth were deduced based on the simulation analysis of antenna characteristics. The analyzed antenna bandwidth was compared with the simulated antenna bandwidth. Also the transmission mode for transmitter of LF and MF was proposed by considering the antenna bandwidth.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 위성항법보정시스템 및 시각정보 전송시스템의 유효방사전력을 유지하기 위한 송신기 출력 및 전송데이터 용량에 대한 설계가 필요하다. 본 논문에서는 동일한 구조의 기부 절연형 지선식 안테나를 위성항법보정시스템 및 시각 정보 전송시스템에 적용하여 송신안테나 특성에 따른 유효방사전력 및 대역폭에 따른 전송 데이터 용량을 해석한다. 기부 절연형 지선식 안테나의 주파수에 따른 안테나 임피던스 특성으로부터 안테나 등가회로를 유도하고 안테나 전송 대역폭을 산출한다.
본 논문에서는 중⋅장파 대역 안테나로 사용되는 단축형 모노폴 안테나인 기부 절연형 지선식 안테나의 대역폭 특성을 해석하고 대역폭에 따른 전송방식 특성을 해석하였다.

가설 설정

안테나 대역폭 및 전송방식 해석 모델인 송신안테나의 특성을 분석하기 위하여 안테나 접지는 이상적인 상태로 가정하여 분석한다. 그림 2는 그림 1의 구조를 갖는 TLM 안테나 기본 특성을 모의실험(EZNEC v.

제안 방법

아울러 안테나 효율에 따른 요구 ERP 특성을 갖는 송신기 출력 특성을 산출할 수 있도록 하였다. 본 논문은 위성항법보정시스템 및 시각정보 전송시스템의 안테나 특성에 따른 전송방식을 설계하고 시스템 구성에 적용할 수 있다.
기부 절연형 지선식 안테나의 주파수에 따른 안테나 임피던스 특성으로부터 안테나 등가회로를 유도하고 안테나 전송 대역폭을 산출한다. 분석 안테나 구조의 방사 특성과 안테나 대역폭 특성을 모의 실험하며, 안테나 등가 회로로부터 도출된 안테나 대역폭과 비교 분석한다. 아울러, 송신 안테나의 유효방사전력을 위한 송신기 출력 특성을 유도하고 대역폭 특성에 따른 전송방식을 설계한다.
안테나의 물리적 길이의 한계로 낮은 안테나 대역폭 특성을 가지며, 대역폭에 따른 전송 데이터 용량 및 전송방식을 제안하였다. 아울러 안테나 효율에 따른 요구 ERP 특성을 갖는 송신기 출력 특성을 산출할 수 있도록 하였다. 본 논문은 위성항법보정시스템 및 시각정보 전송시스템의 안테나 특성에 따른 전송방식을 설계하고 시스템 구성에 적용할 수 있다.
분석 안테나 구조의 방사 특성과 안테나 대역폭 특성을 모의 실험하며, 안테나 등가 회로로부터 도출된 안테나 대역폭과 비교 분석한다. 아울러, 송신 안테나의 유효방사전력을 위한 송신기 출력 특성을 유도하고 대역폭 특성에 따른 전송방식을 설계한다. 즉, 안테나 설치 환경에 적합하게 설계된 기부 절연형 지선식 안테나를 적용하여 안테나에서 전송 가능한 MF 대역 위성항법보정 서비스와 LF 대역의 시각정보 전송 서비스에 대한 전송 특성을 해석한다.
5 kHz 대역의 위성항법보정시스템을 고려하였으며, 제한된 물리적 환경에 설계된 기부 절연형 지선식 안테나를 적용하였다. 안테나의 물리적 길이의 한계로 낮은 안테나 대역폭 특성을 가지며, 대역폭에 따른 전송 데이터 용량 및 전송방식을 제안하였다. 아울러 안테나 효율에 따른 요구 ERP 특성을 갖는 송신기 출력 특성을 산출할 수 있도록 하였다.
중·장파 대역 안테나의 대역폭과 전송방식 해석을 위한 기부절연형 지선식 안테나로 방송 안테나 사이트에 설치되는 안테나 설치 환경적 요소를 고려하여 기존 설계된 TLM (Top-Loaded Monopole) 안테나를 적용하였으며, TLM 안테나의 주요 외형은 그림 1과 같다.
중⋅장파대역 안테나 시스템으로 65 kHz 대역의 시각정보 전송시스템과 283.5 kHz 대역의 위성항법보정시스템을 고려하였으며, 제한된 물리적 환경에 설계된 기부 절연형 지선식 안테나를 적용하였다.
아울러, 송신 안테나의 유효방사전력을 위한 송신기 출력 특성을 유도하고 대역폭 특성에 따른 전송방식을 설계한다. 즉, 안테나 설치 환경에 적합하게 설계된 기부 절연형 지선식 안테나를 적용하여 안테나에서 전송 가능한 MF 대역 위성항법보정 서비스와 LF 대역의 시각정보 전송 서비스에 대한 전송 특성을 해석한다.

대상 데이터

안테나의 대역폭을 해석하기 위하여 표 1과 그림 4의 안테나 특성으로부터 그림 5와 같은 TLM 안테나의 등가 회로 모델을 구한다. 안테나 등가회로는 다음 식 (1)을 적용하여 등가회로 소자 값을 구할 수 있다[7].
중·장파 대역 안테나의 대역폭과 전송방식 해석을 위한 기부절연형 지선식 안테나로 방송 안테나 사이트에 설치되는 안테나 설치 환경적 요소를 고려하여 기존 설계된 TLM (Top-Loaded Monopole) 안테나를 적용하였으며, TLM 안테나의 주요 외형은 그림 1과 같다. 해석 모델인 TLM 안테나는 16개 TLE(Top-Loading Element) 를 사용하며, 안테나 높이는 132 m이다. 또한, TLE 높이 및 각도는 각각 52.

성능/효과

41 [Ω/kHz]의 reactance slope 특성을 갖는다. 그리고 안테나의 물리적 길이가 안테나의 전기적 길이 특성으로 접근함에 따라 안테나 대역폭 특성이 향상될 수 있음을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기부 절연형 지선식 안테나의 특성은 무엇인가?	아울러, 안테나 효율이 양호하고 안테나 철탑이 수평 지향성에 미치는 영향이 적은 기부 절연형 지선식 안테나를 사용하고 있다[4-6]. 단축형 모노폴 안테나인 기부 절연형 지선식 안테나는 짧은 전기적 길이 특성으로 인하여 낮은 방사저항 특성과 좁은 영역의 대역폭 특성을 갖는다. 따라서 낮은 방사저항 및 좁은 대역폭 특성으로 인하여 제한적인 유효 방사전력 (ERP:Effective Radiation Power) 및 전송 대역폭 특성을 나타내고 있다.
	DGPS 시스템은 어떤 주파수 대역을 사용하는가?	5~325 kHz 대역 을 사용하여 항법보정 신호를 전송하며, 시각정보 전송시 스템은 65 kHz 대역을 사용하여 전국적인 시각정보 전송 서비스를 제공할 수 있다[2]. LF(Low Frequency) 및 MF (Medium Frequency) 주파수 대역을 사용하는 위성 항법보정시스템 및 시각정보전송 시스템은 지표파 전파모드를 갖는다[3]. LF와 MF 대역의 중⋅장파대역 송신 안테나는 안테나의 물리적 한계로 인하여 주로 짧은 전기적 길이(L<< λ/4)를 갖는 단축형 모노폴 안테나를 사용한다.
	LF와 MF 대역의 중⋅장파대역 송신 안테나는 어떤 안테나를 주로 사용하는가?	LF(Low Frequency) 및 MF (Medium Frequency) 주파수 대역을 사용하는 위성 항법보정시스템 및 시각정보전송 시스템은 지표파 전파모드를 갖는다[3]. LF와 MF 대역의 중⋅장파대역 송신 안테나는 안테나의 물리적 한계로 인하여 주로 짧은 전기적 길이(L<< λ/4)를 갖는 단축형 모노폴 안테나를 사용한다. 아울러, 안테나 효율이 양호하고 안테나 철탑이 수평 지향성에 미치는 영향이 적은 기부 절연형 지선식 안테나를 사용하고 있다[4-6].

참고문헌 (8)

Y. W. Kim, "Analysis and measurement of service area of ocean-based DGPS reference station in Korea", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 18, no. 6, pp. 1255-1261, June. 2014.

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S. Y Lee, Y. S. Choi, S. W. Hwang and S. J. Lee, "Design of Field Strength Prediction Platform for Long-wave based Time Broadcasting", in Proceeding of the ICS 2014 Information and Control Symposium, pp. 5-6, 2014.
S. Rotheram, "Ground-wave propagation. Part 2: Theory for medium and long distances and reference propagation curves," IEE Proceedings F - Communications, Radar and Signal Processing, vol. 128, no. 5, pp. 285-295, Oct. 1981.

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S. G. Na, S. W. Lee and Y. W. Kim, "Modeling and Design of Medium-wave DGPS Monopole Antenna", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 18, no. 4, pp. 797-804, Apr. 2014.

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K. N. Kim, H. K. Mok, H. Y. G and S. W. Nam, "Co-Location and Analysis of an eLoran Transmitting Antenna in an MF Transmitting Site", The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 27, no. 12, pp. 1053-1058, Dec. 2016.

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Y. W. Kim, "Propagation Analysis of DGPS Antenna for Radial Ground and Obstacle", Journal of information and communication convergence engineering, vol. 9, no. 4, pp. 363-368, Oct. 2011.

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H. J. Choi, K. J. Choi, J. Heo and Y. K. Kim "The Analysis of Sleeve Monople Antenna by Lumped-Element Equivalent Circuit", The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 9, no. 1, pp. 34-42, Feb. 1998.
V. Trainotti and L. A. Dorado, "Short Low- and Medium-Frequency Antenna Performance", IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 47, no. 5, pp. 66-90, Oct. 2005.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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