[논문]전자파 잔향실의 교반기 매개변수에 따른 전계 균일도 향상 방안

김광용; 홍주일; 한승문; 두진석; 허창수; 이기택

전자파 잔향실의 교반기 매개변수에 따른 전계 균일도 향상 방안
Improvement Scheme of Field Uniformity of Stirrer Parameter in Reverberation Chamber 원문보기

김광용 (인하대학교) , 홍주일 (인하대학교) , 한승문 (인하대학교) , 두진석 (인하대학교) , 허창수 (인하대학교) , 이기택 (한국전기연구원)

Reverberation chamber have become a common tool in radiated susceptibility and emission testing of electronic equipment. In a reverberation chamber, internal electromagnetic fields are mixed by metallic stirrer. Due to elimination of Polarization characteristic in reverberation chamber, electromagnetic wave reached to EUT all aspect angle. Hence, Field distribution in overmode reverberation chamber can be presented by chi-square distribution. Field uniformity in reverberation chamber have to satisfy standard deviation below 3dB and is influenced by mechanical stirrer. This paper investigates relationship between change of stirrer parameter and field uniformity in reverberation chamber.

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문제 정의

필드가 균일하다는 것은 모든 방향에서 동일한 크기의 에너지가 수신된다는 의미이며, 필드가 균일하다면 EUT를 실험하기 위한 시험가능 체적 내의 임의의 위치에서 측정한 전계값이 시험가능 체적 전체를 대표할 수 있다[4]. 이 논문에서는 교반기의 매개변수 변화에 의해 전자파 잔향실 내부의 전계 균일도가 어떻게 변화하며 어떠한 경향을 가지고 있는지에 대하여 연구하였다.

제안 방법

교반기 높이가 동일할 때와 교반기 반사판 수가 동일한 경우에 대해 반사판 사이의 각을 매개변수로 하여 각각 30°, 45°, 60°로 변화시켜 실험하였다.
송신 안테나는 IEC 61000-4-21에 의해 시험가능 체적으로 전자파가 직접 입사되지 않도록 챔버 벽을 향하도록 하였다. 교반기를 회전시키기 위해 전압 조절로 간단히 회전 속도를 변화시킬 수 있는 40 W DC 모터를 사용하였으며, 모터에 인가되는 전압을 조절할 수 있도록 DC Supply를 사용하였다.
46 GHz의 협대역을 가지는 최대 출력 1 kW의 마그네트론을 사용하였다. 송신 안테나는 IEC 61000-4-21에 의해 시험가능 체적으로 전자파가 직접 입사되지 않도록 챔버 벽을 향하도록 하였다. 교반기를 회전시키기 위해 전압 조절로 간단히 회전 속도를 변화시킬 수 있는 40 W DC 모터를 사용하였으며, 모터에 인가되는 전압을 조절할 수 있도록 DC Supply를 사용하였다.
실험에 사용한 주파수는 2.46 GHz로 10 fs를 초과하기 때문에 에 따라 3개의 등방성 전계 프로브를 사용하여 3개의 위치에 대한 x, y, z축 전계강도를 측정하였으며 측정된 9개의 데이터를 바탕으로 전계 균일도를 구하였다.
전자파 잔향실 내부의 전계 균일도를 측정하기 위하여 등방성 전계 프로브를 사용하였다. 전계 프로브는 시험가능 체적의 꼭지점에 설치되며, 전계 프로브의 측정 위치 수는 IEC 61000-4-21에서 <표 1>과 같이 정의하고 있다.

대상 데이터

30m(H) 이며, 내벽은 높은 도전율을 가지는 구리로 구성하였다. 교반기는 알루미늄 판으로 제작하였다. 실험 구성은 <그림 1>과 같다.
실험에 사용된 챔버의 최저 사용가능 주파수는 245.797 MHz 이며, 본 실험에서는 최저 사용가능 주파수의 λ/4인 30.5 cm보다 긴 40 cm을 이격시켜 시험가능 체적을 결정하였다.
전자파 잔향실의 크기는 3.60m(L) × 2.40m(W) × 2.30m(H) 이며, 내벽은 높은 도전율을 가지는 구리로 구성하였다.
전자파를 인가하기 위한 소스는 2.46 GHz의 협대역을 가지는 최대 출력 1 kW의 마그네트론을 사용하였다. 송신 안테나는 IEC 61000-4-21에 의해 시험가능 체적으로 전자파가 직접 입사되지 않도록 챔버 벽을 향하도록 하였다.

성능/효과

실험 결과에 따르면 교반기의 변화에 따라 일정한 경향성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 교반기를 삽입하였을 경우 편파 정보가 소실되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 교반기 형태의 특성에 의해 2개의 교반기 매개변수가 동시에 변화하여 위 실험의 결과로는 전계 균일도에 가장 큰 영향을 미치는 매개변수를 확정짓지 못하는 문제점이 발생하였다.
반사판의 수가 동일한 경우에는 반사판의 각이 45°일 때 가장 좋은 전계 균일도를 나타내는 것을 알 수 있었다.
전자파 잔향실의 전계 균일도를 향상시키기 위해 사용되는 교반기는그 형태의 변화에 따라 잔향실 내부의 전계 균일도를 변화시킨다. 실험 결과에 따르면 교반기의 변화에 따라 일정한 경향성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 교반기를 삽입하였을 경우 편파 정보가 소실되는 것을 확인할 수 있었다.
전자파 잔향실에서 교반기의 매개변수 변화에 따른 전계 균일도 변화는 , 와 같으며, 교반기가 삽입된 전자파 잔향실의 전계 균일도가 빈 챔버의 전계 균일도에 비해 약 1～2dB 상승하였고 평균 전계강도 역시 빈 챔버에 비해 약 1～2dB 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
교반기의 매개변수 변화에 따른 x, y, z축 전계강도는 <그림 2>, <그림 4>와 같다. 전자파 잔향실의 경우 빈 챔버에 비해 x축 및 y축의 전계 균일도가 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 교반기가 없는 경우에는 전자파 발생원의 편파 정보가 소실되지 않고 남아있기 때문에 상대적으로 z축의 전계강도가 우세하게 나타나지만 교반기를 삽입한 경우에는 교반기에 의한 전자파의 산란 때문에 편파 특성이 사라지고 이로 인해 x, y축 방향의 편파가 증가하는 것으로 보인다.

후속연구

교반기의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 교반기 매개변수를 결정하기 위하여 현재 추가적인 실험을 수행중이며, 차후 교반기의 회전 속도가 전자파 잔향실의 전계 분포에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 실험을 수행할 계획이다.

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