[논문]밀리미터파(W대역) 안테나 측정을 위한 원-전계 측정 시스템 설계 및 검증

백종균; 황인준; 조치현; 주정명; 주지한; 박종국; 김재식; 김소수

doi:10.7236/jiibc.2022.22.2.43

밀리미터파(W대역) 안테나 측정을 위한 원-전계 측정 시스템 설계 및 검증
Design and Verification of Far-field measurement system for W-band Millimeter-wave Antenna 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.22 no.2, 2022년, pp.43 - 50

백종균 (LIG넥스원(주)) , 황인준 (한국표준과학연구원) , 조치현 (한국표준과학연구원) , 주정명 (LIG넥스원(주)) , 주지한 (LIG넥스원(주)) , 박종국 (LIG넥스원(주)) , 김재식 (국방과학연구소) , 김소수 (국방과학연구소)

초록
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본 논문에서는 밀리미터파 W대역에서 동작하는 안테나 성능 측정을 위한 원-전계 측정 시스템을 설계하고 검증하였다. 안테나 성능 시험은 안테나의 종류, 측정 항목, 측정 환경 및 기간 등에 따라 측정 시스템을 선택해야 한다. 근접 전계 측정은 안테나가 다중 채널을 가지거나 다양한 빔을 가지고 있을 경우, 측정 항목이 증가하기 때문에 많은 시간이 소요된다. 이러한 안테나는 원-전계 측정을 통해 측정 시간을 단축 할 수 있고 필요한 측정 항목만 측정이 가능하다. 따라서 본 연구는 원-전계 측정 시스템을 고출력 레이저를 이용하여 정밀한 정렬을 확보하고 이중 증폭기 시스템을 적용하여 측정 정확도를 향상하였다. 설계된 시스템은 무반향 챔버 내 구축하였으며 검증된 근접 전계 측정 시스템과 비교하여 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we designed and verified a Far-field measurement system for measuring the performance of an antenna operating in millimeter wave(W-band). For the antenna test, a measurement system should be selected according to the type of antenna, measurement items, measurement environment and period, etc. In the case of near-field measurement, it takes a lot of time because the number of measurement items increases when the antenna has multiple channels or various beams. Such an antenna can reduce the measurement time through Far-field measurement, and only necessary measurement items can be measured. Therefore, this study secured precise alignment of the far-field measurement system using a high-power laser and improved the measurement accuracy by applying a double amplifier system. The designed system was built in the anechoic chamber and verified by comparison with the verified Near-field measurement system.

주제어

표/그림 (16)

그림 그림 1. 이중 증폭기 측정 시스템 구조 Fig. 1. Balanced Amplifier measurement system
그림 그림 2. 단일 및 이중 증폭기 시스템 구성도 Fig. 2. Single and Balanced Amplifier measurement system
그림 그림 3. 증폭기 적용에 따른 측정 시스템 위상표준편차 Fig. 3. Measurement system phase standard deviation according to amplifier application
그림 그림 4. W대역 VNA Extender 위상 정학도 확인 시험 Fig. 4. W-Band VNA Extender Phase Accuracy Verification Test
그림 그림 5. 14시간 관측된 위상 정학도 확인 시험 결과 Fig. 5. 14-hour observed phase accuracy verification test result
그림 그림 6 positioner 성능 측정 Fig. 6. Positioner performance measurement
그림 그림 7. positioner 성능 측정 결과 Fig. 7. Positioner performance measurement results
그림 그림 8. 어댑터 적용 전 로터리 조인트 측정 결과 Fig. 8. Rotary joint measurement results before adapter application
그림 그림 9. 어댑터 적용 전/후 로터리 조인트 측정 결과 Fig. 9. Rotary joint measurement results before/after adapter application
그림 그림 10. 고출력 레이저를 이용한 정렬 방안 Fig. 10. Alignment method using high-power laser
그림 그림 11. 원-전계 측정 시스템 안테나 성능 시험 Fig. 11. Far-field measurement system antenna performance test
그림 그림 12. 근전전계 측정 시스템 안테나 성능 시험 Fig. 12. Near-field measurement system antenna performance test
그림 그림 13. W대역 표준 혼 안테나 방사패턴 측정 결과 비교(H-plane) Fig. 13. Comparison of measurement results of standard horn antenna radiation pattern(H-plane)
그림 그림 14. W대역 표준 혼 안테나 방사패턴 측정 결과 비교(E-plane) Fig. 14. Comparison of measurement results of standard horn antenna radiation pattern(E-plane)
그림 그림 15. 합 채널 안테나 방사패턴 측정 결과 비교 Fig. 15. Comparison of measurement results of sum channel antenna radiation pattern(±45deg)
그림 그림 16. 차 채널 안테나 방사패턴 측정 결과 비교 Fig. 16. Comparison of measurement results of del channel antenna radiation pattern(±45deg)

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