초록 ▼

본 연구에서는 도파관 구조에 대한 장 해석 기법 확립과 이를 이용한 도파관 불연속 구조의 등가회로 파라미터를 추출하고, 필터 합성설계이론을 적용하여 도파관형 대역통과 필터 설계방법을 확립한다. 새로운 구조의 도파관형 대역통과 필터 구조를 제안하고 제안된 구조에 대한 해석 기법 및 설계방법을 확립한다. 또한 본 연구에서 확립된 도파관 구조 해석 방법과 대역통과 필터 설계방법으로 LMDS, BWLL등과 같은 20GHz∼30GHz대 통신 시스템에 적용하기 위한 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서의 도파관형 대역통과 필터를 E-평면형, 인덕

본 연구에서는 도파관 구조에 대한 장 해석 기법 확립과 이를 이용한 도파관 불연속 구조의 등가회로 파라미터를 추출하고, 필터 합성설계이론을 적용하여 도파관형 대역통과 필터 설계방법을 확립한다. 새로운 구조의 도파관형 대역통과 필터 구조를 제안하고 제안된 구조에 대한 해석 기법 및 설계방법을 확립한다. 또한 본 연구에서 확립된 도파관 구조 해석 방법과 대역통과 필터 설계방법으로 LMDS, BWLL등과 같은 20GHz∼30GHz대 통신 시스템에 적용하기 위한 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서의 도파관형 대역통과 필터를 E-평면형, 인덕티브 창 구조, 비대칭 H-평면형 구조, 그리고 결합선로구조를 갖는 형태로 설계하고, 제작, 측정한다. 또한 도파관 구조 해석 방법과 대역통과 필터 설계방법을 통합한 다양한 도파관 불연속 구조를 갖는 대역통과 필터 설계 및 해석용 상용 CAD 프로그램을 개발한다. 본 연구에서는 도파관형 대역통과 필터의 핵심 구조인 다양한 도파관 불연속 구조에 대하여 FEM, 모드 정합법에 이은 GSM방법과 같은 장 해석 과정을 거쳐 도파관 불연속 구조에 대한 전기적인 등가회로 및 등가 파라미터를 추출하는 방법을 확립하고, 이러한 장 해석 방법에 근거한 도파관 구조 해석용 CAD 프로그램을 개발하였다. 또한 도파관 소자를 이용한 대역통과 필터 설계에 매우 유용한 반파장 분포정수 저역통과 여파기이론 및 결합선로 여파기이론을 도파관형 대역통과 여파기 설계로 확장한 필터 합성설계이론을 정립하고 이를 이용하여 도파관형 대역통과 필터 설계방법을 확립하였다. 본 연구에서 확립된 도파관 구조 해석 방법과 대역통과 필터 설계방법을 통합한 다양한 도파관 불연속 구조를 갖는 대역통과 필터 설계 및 해석용 상용 CAD 프로그램을 개발하였다. 개발된 CAD 프로그램을 이용하여 20GHz∼30GHz대 통신 시스템에 적용하기 위한 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서의 도파관형 대역통과 필터를 E-평면형, 인덕티브 창 구조, 비대칭 H-평면형 구조, 그리고 결합선로구조를 갖는 형태로 설계하고, 밀링 가공에 의해 정밀 제작, 측정하였다. 본 연구에서는다양한 도파관 구조에 대한 장 해석 방법을 확립하였으며, 다양한 구조의 도파관 대역통과 필터 설계 방법을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 도파관 구조의 해석방법과 도파관 대역통과 필터 설계방법을 기초로 하여 사용자 중심의 도파관 대역통과 필터 해서 및 설계용 CAD 프로그램을 개발하였다. 개발된 CAD 프로그램의 유용성을 입증하기 위하여 LMDS 및 BWLL, 그리고 국내에서 운용중인 마이크로파 중계기용 도파관 대역통과 필터를 본 연구에서 개발한 CAD 프로그램을 사용하여 설계하였다. 설계된 도파관 대역통과 필터를 제작하여 그 특성을 측정하였고, 측정한 결과를 본 연구에서 개발한 CAD 프로그램으로 시뮬레이션한 결과와 비교하였다. 또한 새로운 구조의 도파관 대역통과 필터 구조와 제안한 필터에 대한 설계방법을 제시하고, 실제 제작을 통하여 제한한 필터 구조와 설계방법의 타당성을 입증하였다.

Abstract ▼

In this study, extraction of equivalent circuit parameters for waveguide discontinuity, such as inductive window and E-plane structure, and waveguide bandpass filter design methods are developed by using the EM analysis methods and the filter synthesis design theory. A novel waveguide bandpass filte

In this study, extraction of equivalent circuit parameters for waveguide discontinuity, such as inductive window and E-plane structure, and waveguide bandpass filter design methods are developed by using the EM analysis methods and the filter synthesis design theory. A novel waveguide bandpass filter configuration are proposed to improve the performance and to resolve the restriction of a conventional waveguide bandpass filter. Furthermore, the design method for the proposed waveguide bandpass filter is developed. By employing the analysis and design methods for waveguide bandpass filter developed in this study, an efficient CAD program is developed to provide effectiveness and convenience in analyzing and designing a waveguide bandpass filter. In this study, EM analysis methods for waveguide structures are developed to extract the equivalent circuit parameters for waveguide discontinuity by adopting the FEM(Finite element method), variational analysis method, and GSM (Generalized scattering matrix) method combined with mode match method. Furthermore, design methods for a waveguide bandpass filter are developed by using the filter synthesis design theory, which is based on the half-wave distributed prototype lowpass filter and parallel coupled-line filter theory. By employing the analysis and design methods for waveguide bandpass filter developed in this study, an efficient CAD program is developed to provide effectiveness and convenience in analyzing and designing a waveguide bandpass filter. Several kinds of waveguide bandpass filters for LMDS, BWLL, and microwave repeater systems are designed by using the developed CAD program in this study. In this study, various EM analysis methods for waveguide structures have been developed to extract the equivalent circuit parameters for waveguide discontinuity by adopting the 2-D FEM, variational analysis method, and GSM method combined with mode match method. Accurate and effective design methods for a waveguide bandpass filter have been developed by using the filter synthesis design theory, which is based on the half-wave distributed prototype lowpass filter and parallel coupled-line filter theory. By employing the analysis and design methods for waveguide bandpass filter developed in this study, an efficient CAD program has been developed to provide effectiveness and convenience in analyzing and designing a waveguide bandpass filter. Several kinds of waveguide bandpass filters for LMDS, BWLL, and microwave repeater systems have been developed by using the presented CAD program in this study.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• II. 연구결과 요약문...5
• 1. 국문요약문...5
• 2. 영문요약문...6
• III. 연구내용...7
• 1. 서론...7
• 2. 도파관 불연속 구조의 해석...9
• 2-1. 벡터유한요소법을 이용한 도파관 구조의 해석...9
• 2-1-1. 지배방정식과 벡터유한요소 정식...9
• 2-1-2. 2차 형상함수 적용...10
• 2-1-3. 적용 사례...12
• 2-2. 모드 정합법 및 변분해석법에 의한 도파관 불연속 구조의 해석...15
• 2-2-1. 단일 E-평면 불연속 구조의 도파관...15
• 2-2-2. 단일 E-평면구조의 등가회로...16
• 2-2-3. 단일 E-평면구조의 전자계 해석...16
• 2-2-4. 개구면 전계의 시함수...18
• 2-2-5. 정규화 입력 어드미턴스의 계산...19
• 2-3. 일반화된 산란행렬 방법에 의한 도파관 불연속 구조의 해석...21
• 3. 도파관형 대역통과 필터 설계...25
• 3-1. 대역통과 여파기의 설계이론...25
• 3-1-1. 여파기의 설계이론...25
• 3-1-2. 도파관형 대역통과 여파기의 등가회로...25
• 3-2. 임피던스 K-인버터의 구현...30
• 3-2-1. 인버터의 정의...30
• 3-2-2. 인버터의 종류...31
• 3-2-3. 임피던스 K-인버터의 구현...33
• 4. 도파관 대역통과 필터 설계 및 해석용 CAD 프로그램...34
• 4-1. 도파관형 대역통과 필터의 주파수 특성의 계산...34
• 4-2. 도파관형 대역통과 필터 설계용 CAD 프로그램...37