초록 ▼

본 과제에서는 밀리미터파 대역용 유전체소재의 개발, 30GHz 대역에서의 유전체소재 특성평가시스템 구축 그리고 NRD 도파로형의 공진기 및 커플러의 설계와 제작을 수행하였다.
유전체소재는 $Li_2CO_3를 소결조제로 첨가한 MgAl_2O_4를$기본계로 선택하여 여기에 특성조제로 $Mg_2SnO_4를 소량 첨가한$ $Mg(Al_2-%Mg_xSn_x)O_4의$세라믹 유전체 조성물과 그 제조공정조건을 개발하였으며, 이 소재의 특성평가를 위해 Bethe's small hol

본 과제에서는 밀리미터파 대역용 유전체소재의 개발, 30GHz 대역에서의 유전체소재 특성평가시스템 구축 그리고 NRD 도파로형의 공진기 및 커플러의 설계와 제작을 수행하였다.
유전체소재는 $Li_2CO_3를 소결조제로 첨가한 MgAl_2O_4를$기본계로 선택하여 여기에 특성조제로 $Mg_2SnO_4를 소량 첨가한$ $Mg(Al_2-%Mg_xSn_x)O_4의$세라믹 유전체 조성물과 그 제조공정조건을 개발하였으며, 이 소재의 특성평가를 위해 Bethe's small hole coupling을 이용한 원형공동공진기를 설계/제작하여 밀리미터파 대역에서의 유전특성을 측정하였다. 그 결과 $Mg(Al_{2-2x}Mg_xSn_x)O_4의$세라믹 유전체 소재(조성 x = 0.05~0.10) 는 Ka 대역에서 120,000GHz의 $Q{\times}f_0$, 8.1의 유전상수 ${\epsilon}_r를$ 가지는 것을 확인하였고 따라서 밀리미터파 대역에서 활용할 수 있음을 확인하였다.
위의 결과물에 대한 기술검증을 위해 90${\cric}$의 곡률과 45mm의 곡률반경을 가지는 두 개의 NRD 도파로로 구성된 3dB 커플러를 설계/제작하였고, 37.5~38.5GHz 대역에서 약 1.2dB의 손질을 가지는 NRD형 커플러를 구현할 수 있었다.

Abstract ▼

A. Development of Dielectric Materials with Low Dielectric Loss $(Q{\times}f_0{\ge}lOO,OOOGHz)$ for 30GHz Range
* Basic study on the dielectric properties of $MgTiO_3 and MgAl_2O_4$
* Study on the fabrication processing of low loss dielectric ceramics
* Study on the

A. Development of Dielectric Materials with Low Dielectric Loss $(Q{\times}f_0{\ge}lOO,OOOGHz)$ for 30GHz Range
* Basic study on the dielectric properties of $MgTiO_3 and MgAl_2O_4$
* Study on the fabrication processing of low loss dielectric ceramics
* Study on the dielectric properties of low permittivity$({\epsilon}_r{\le}15)$ materials
* Enhancement of dielectric and sintering characteristics by addition of subsidiary composition
B. Establishment of Dielctric Properties Evaluation System in 30GHz Range
* Establishment of waveguide type evaluation system in 30GHz range
- Extract of variables for dielectric properties evaluation in the millimeter wave range
- Optimal evaluation method using the waveguide resonators
- Establishment of properties evaluation system in 30GHz range
C. Development of RF Components Technology for the High Speed Information Communication in 30GHz Range
* NRD Waveguide Design Technology
- Analysis of the dispersive characteristics of NRD waveguide
- Analysos of propagation loss of various modes
- Study on the radiation signals due to the waveguide discontinuity
* Design of NRD Resonator and Coupler
- Study on the mode coupling technique of NRD waveguide
- Development of NRD waveguide resonators in 30GHz range
- Development of NRD waveguide rcouplers in 30GHz range

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...9
• CONTENTS...15
• 목차...16
• 그림 목차...17
• 표목차...19
• 제1장 서론...20
• 제2장 국내외 기술개발 현황...23
• 1절 무선통신 발전 전망...23
• 2절 밀리미터파 무선통신용 부품의 기술 개발 현황...25
• 3절 마이크로파/밀리미터파용 세라믹 유전체 기술개발 현황...27
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과...32
• 1절 밀리미터파용 유전체 수재개발 연구...32
• 1. $Al_2O_3를 첨가한 MgTiO_3$ 유전체의 유전특성...34
• 2. 부조성$(Li_2CO_3)을 첨가한 MgTiO_3-CaTiO_3$계 유전체의 유전특성...42
• 3. 스피넬$(MgAl_2O_4)$계 유전체의 유전특성...51
• 4. Zn을 치환한 $(Mg_{1-x}Zn_x)Al_2O_4$계 유전체의 유전특성...64
• 5. $Mg_2SnO_4$를 치환한 스피넬계 유전체의 유전특성...70
• 2절 유전체 소재의 유전특성 측정/평가 방법 연구...77
• 1. 원형공동공진기의 측정원리...77
• 2. Behte's Small Hole Coupling 이론...79
• 3. 제안된 원형 공동공진기의 구조...85
• 4. 모드챠트에 의한 공진모드 판별...85
• 5. 원형공동공진기의 제작...87
• 6. 시뮬레이션 및 측정 결과...90
• 3절 NRD형 공진기 설계 연구...95
• 1. NRD 도파로의 기본 원리...95
• 2. NRD 도파로를 이용한 NRD 공진기 설계...100
• 3. NRD 공진기의 제작 및 측정...106
• 4절 NRD형 커플러 설계 연구...108
• 1. NRD 도파로의 곡률손실 해석...108
• 2. 커플러 시뮬레이션...113
• 3. 제작 및 측정...115
• 제4장 결론...117
• 제5장 참고문헌...120