초록 ▼

본 과제에서는 푸리에 변환과 모드 정합법을 이용하여 요철 도파관 전파 복사 특성의 해석적인 해를 얻고, 그 해를 바탕으로 설계 S/W를 개발하며, 최적화된 설계 지수를 도출하여 요철 원통형 도파관을 설계, 제작하고자 한다.
본 과제에서는 요철 도파관의 분산 관계, 원통형 도파관과 요철 원통형 도파관의 접합, 끝이 열린 요철 도파관의 복사 특성을 연구하였다. 분산 관계는 기존에 사용된 방법들보다 더 낮은 차수의 행렬을 사용하여 정확하게 구하였다. 원통형 도파관과 요철 원통형 도파관의 접합에서의 산란 해석은 모드 함수 전개 방법을

본 과제에서는 푸리에 변환과 모드 정합법을 이용하여 요철 도파관 전파 복사 특성의 해석적인 해를 얻고, 그 해를 바탕으로 설계 S/W를 개발하며, 최적화된 설계 지수를 도출하여 요철 원통형 도파관을 설계, 제작하고자 한다.
본 과제에서는 요철 도파관의 분산 관계, 원통형 도파관과 요철 원통형 도파관의 접합, 끝이 열린 요철 도파관의 복사 특성을 연구하였다. 분산 관계는 기존에 사용된 방법들보다 더 낮은 차수의 행렬을 사용하여 정확하게 구하였다. 원통형 도파관과 요철 원통형 도파관의 접합에서의 산란 해석은 모드 함수 전개 방법을 사용하였으며, 모드 변환기와 도파관 필터로의 응용에 대해서도 알아보았다. 끝이 열린 요철 도파관의 복사 특성은 중첩의 원리와 모드 정합법을 사용하여 연구하였다. 정립된 이론을 바탕으로 설계 S/W를 개발하고, 산란 전파 특성(반사 계수, 복사 필드, co-pol/cross-pol 비, sidelobe level 등)과 관련된 수치 계산을 수행하였다. 최적화
설계 파라미터 도출하고, 전파특성이 향상된 horn 형태의 요철 구조를 제안하였다.
설계 파라미터를 근거로 요철 도파관을 제작하여 복사 특성을 측정하였다. 측정 결과와 이론치를 비교 분석하여 이론의 한계점을 고찰하고 제작된 요철 구조의 실제응용가능성을 검토하였다.
본 과제에서 유도한 해석적인 해는 위성 통신용 접시 안테나 급전부의 정교한 해석 및 설계에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 여러 다른 구조의 안테나를 해석하는데 이용할 수 있다. 또한 여러 응용 분야에서 사용되고 있는 소형화된 위성용 안테나에 대한 기초 연구의 발판이 될 것으로 본다. Electron beam device인 gyrotron 및 TWT 설계의 중요한 핵심기술인 요철 원통형 도파관 전파 특성의 이해도 본 연구를 통하여 확보할 수 있다. 또한, 본 해석 방법은 모드 변환기나 원통형 도파관 급전부와 연결된 요철 도파관의 복사 특성 해석에도 유용하다.
푸리에 변환과 모드 정합법은 그 정확도나 계산 속도 면에서 매우 우수하다. 푸리에 변환과 모드 정합법의 요철 도파관에 대한 응용은 본 연구 책임자가 처음 제안하는 개념으로 요철 도파관의 정확한 특성을 가지는 해를 얻을 수 있다. 따라서 새롭고 독창적인 요철 도파관의 구조 제안이 가능하다.
독창적인 이론은 논문으로서 학술지(예 IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique)에 발표하였으며 확보된 새로운 요철 구조는 특허 등록 또는 안테나 제작 업체와 협력하여 기술 이전이 가능하다.

Abstract ▼

We analyze a radiation characteristic of a corrugated cylindrical waveguide by using the Fourier transform and mode matching technique. We obtain the design software, optimize the design parameters, and manufacture the corrugated waveguide.
On corrugated waveguide, we consider three topics, dispe

We analyze a radiation characteristic of a corrugated cylindrical waveguide by using the Fourier transform and mode matching technique. We obtain the design software, optimize the design parameters, and manufacture the corrugated waveguide.
On corrugated waveguide, we consider three topics, dispersion relations, circular to corrugated waveguide junctions, and radiation property of the open-ended corrugated guide. Dispersion relations are been obtained with arbitrary accuracy using lower order matrices than those used in previous studies. Scattering analysis of the circular to
corrugated waveguide junctions are treated with the modal equivalent magnetic currents methods, and then applications for mode converters and waveguide filters are considered.
The radiation properties of the open-ended guide is investigated by extending one dimensional mode matching techniques to two dimensional technique using the principle
of superposition. Based on the developed theory, we obtain the design software and evaluate the numerical characteristics-return loss, radiation field, co-pol/cross-pol ratio, sidelobe level. We optimize the design parameters and propose a novel corrugation structure of horn type with improved radiation characteristics. We manufacture the corrugated waveguide, measure its radiation behavior, compare with theoretical results. We consider the applicability of our
theory to practical corrugated waveguides.
Our theoretical approach enables us to obtain a analysis and design skill for a feed of horn antenna used in satellite communications and miniaturized satellite antennas. We also understand the radiation characteristic of the corrugated circular waveguide, whick is a fundamental structure consisting of gyrotron or travelling-wave-tube(TWT) which
are basically electron beam devices. It is possible to analyze the radiation properties of the corrugated waveguide connected with a mode converter and smooth-walled circular
waveguide feed, too.
The Fourier transform and mode matching technique is an accurate and numerically efficient method. We first applied this method to the analysis of a corrugated circular waveguide in order to obtain a rigorous solution. Thus, it is possible to propose a novel structure of corrugations.
We have published a few papers based on our theory in the international journals. It is possible to apply for a patent for our novel corrugation structure and realize the technology transfer to the domestic antenna manufacturers.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...8
• 2.1. 연구방법 ...8
• 2.2. 요철 도파관 해석 이론 확보 ...8
• 2.3. S/W 구축 및 설계 ...34
• 2.4. 제작 및 측정 ...53
• 3. 결과 및 고찰 ...66
• 4. 결론 ...67
• 5. 인용문헌 ...68