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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 우종명
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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본 논문에서는 VHF대역의 소형화된 무지향성 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 이를 위해 섭동효과를 이용한 λ/4 마이크로스트립 안테나의 소형화 개념과 절차 및 그 특성에 대해 기술하였으며, 제안된 안테나를 GBAS의 VDB(중심주파수 : 118MHz) 시스템에 적용하고자 하였다.
제 2 장에서는 마이크로스트립 안테나의 기본 형태인 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나의 특성에 대해 기술하였다. 전송선 모델을 통해 안테나를 해석하고 이를 이용하여 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하였다. 또한, 안테나의 방사패턴을 해석하기 위해 공진기 모델을 도입하였으며, 이론적으로 설계된 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나의 방사패턴 결과와 시뮬레이션 방사패턴 결과를 비교하였다.
제 3 장에서는 무지향성 방사패턴이 형성되도록 접지면이 축소된 λ/4 폴디드 마이크로스트립 안테나를 설계하고 그 특성에 대해 기술 하였다.
제 4 장에서는 λ/4 폴디드 마이크로스트립 안테나를 소형화 하기 위해 섭동효과를 이용하였다. 이를 위해 안테나 방사소자의 개구면의 체적변화를 주기 위해 개구 종단에서 안쪽으로 ‘?’자 형태로 접혀 들어가는 2중 폴디드를 제안하였고, 2중 폴디드를 통한 안테나 섭동효과에 따른 주파수 하향 특성을 확인 하였다.
제 5 장에서는 실제 GBAS의 VDB 시스템용으로 활용이 되었을 때 강풍 등 외부환경변화에 대한 영향을 줄이기위해 GBAS용 3중 폴디드 무지향성 마이크로스트립 안테나를 설계하였고, 측정 결과를 분석하였다. 제안된 안테나는 설계주파수 118MHz에서 258mm(ℓ, 0.1λ) × 214.6mm(h, 0.08λ) × 360mm(w, 0.14λ) 크기로 제작되었으며 기준이 되는 λ/4 마이크로스트립 안테나 대비 64.2% 소형화율을 달성하여 GBAS에서의 활용 가능성을 높였다. 제작된 GBAS용 3중 폴디드 무지향성 마이크로스트립 안테나 측정값은 시뮬레이션 결과와 유사한 결과를 나타내었고 시뮬레이션과 측정값은 118MHz에서 각각 -28.3dB, -13.91dB, -10dB 대역폭은 각각 1.9MHz(1.61%), 1.5 MHz(1.27%)를 나타내었다. 방사패턴은 yz-plane(E-plane), xy-plane(H-plane)에서 무지향성을 갖는 방사패턴을 형성하였고, null 점이 없는 무지향성에 가까운 패턴 특성을 얻었다. 최종 제안된 3중 폴디드 안테나는 -10dB 대역폭과, 평균 이득에서 다소 성능의 열화가 발생되었으나, 기준대비 높은 소형화율과 yz-plane, xy-plane에서무지향성 방사패턴을 나타내고 있어 본 논문에서 설계 및 제작한 소형화된 3중 폴디드 마이크로스트립 안테나는 1개의 안테나로 GBAS의 VDB 시스템용 안테나로 활용 가능함을 확인할 수 있었다.
또한, VHF대역의 소형화된 무지향성 안테나는 GBAS의 VDB용 뿐만 아니라 해상통신용 무선 전화장치(156MHz∼162MHz) 선박탑재용 안테나, 전차 탑재형 Low-VHF(40MHz) 방향탐지 안테나 등 무지향성 방사패턴이 필요하며, 소형화된 안테나가 필요한 다양한 분야에서 적용 가능할 것으로 사료된다.
제 2 장에서는 마이크로스트립 안테나의 기본 형태인 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나의 특성에 대해 기술하였다. 전송선 모델을 통해 안테나를 해석하고 이를 이용하여 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하였다. 또한, 안테나의 방사패턴을 해석하기 위해 공진기 모델을 도입하였으며, 이론적으로 설계된 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나의 방사패턴 결과와 시뮬레이션 방사패턴 결과를 비교하였다.
제 3 장에서는 무지향성 방사패턴이 형성되도록 접지면이 축소된 λ/4 폴디드 마이크로스트립 안테나를 설계하고 그 특성에 대해 기술 하였다.
제 4 장에서는 λ/4 폴디드 마이크로스트립 안테나를 소형화 하기 위해 섭동효과를 이용하였다. 이를 위해 안테나 방사소자의 개구면의 체적변화를 주기 위해 개구 종단에서 안쪽으로 ‘?’자 형태로 접혀 들어가는 2중 폴디드를 제안하였고, 2중 폴디드를 통한 안테나 섭동효과에 따른 주파수 하향 특성을 확인 하였다.
제 5 장에서는 실제 GBAS의 VDB 시스템용으로 활용이 되었을 때 강풍 등 외부환경변화에 대한 영향을 줄이기위해 GBAS용 3중 폴디드 무지향성 마이크로스트립 안테나를 설계하였고, 측정 결과를 분석하였다. 제안된 안테나는 설계주파수 118MHz에서 258mm(ℓ, 0.1λ) × 214.6mm(h, 0.08λ) × 360mm(w, 0.14λ) 크기로 제작되었으며 기준이 되는 λ/4 마이크로스트립 안테나 대비 64.2% 소형화율을 달성하여 GBAS에서의 활용 가능성을 높였다. 제작된 GBAS용 3중 폴디드 무지향성 마이크로스트립 안테나 측정값은 시뮬레이션 결과와 유사한 결과를 나타내었고 시뮬레이션과 측정값은 118MHz에서 각각 -28.3dB, -13.91dB, -10dB 대역폭은 각각 1.9MHz(1.61%), 1.5 MHz(1.27%)를 나타내었다. 방사패턴은 yz-plane(E-plane), xy-plane(H-plane)에서 무지향성을 갖는 방사패턴을 형성하였고, null 점이 없는 무지향성에 가까운 패턴 특성을 얻었다. 최종 제안된 3중 폴디드 안테나는 -10dB 대역폭과, 평균 이득에서 다소 성능의 열화가 발생되었으나, 기준대비 높은 소형화율과 yz-plane, xy-plane에서무지향성 방사패턴을 나타내고 있어 본 논문에서 설계 및 제작한 소형화된 3중 폴디드 마이크로스트립 안테나는 1개의 안테나로 GBAS의 VDB 시스템용 안테나로 활용 가능함을 확인할 수 있었다.
또한, VHF대역의 소형화된 무지향성 안테나는 GBAS의 VDB용 뿐만 아니라 해상통신용 무선 전화장치(156MHz∼162MHz) 선박탑재용 안테나, 전차 탑재형 Low-VHF(40MHz) 방향탐지 안테나 등 무지향성 방사패턴이 필요하며, 소형화된 안테나가 필요한 다양한 분야에서 적용 가능할 것으로 사료된다.
목차
제 1 장 서 론 11-1 연구 배경 11-2 연구의 필요성 51-3 연구의 목적 61-4 논문 구성 6참고 문헌 7제 2 장 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나 82-1 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나 설계 92-2 λ/2 마이크로스트립 패치 안테나 설계 및 특성 152-3 요약 18참고 문헌 19제 3 장 λ/4 무지향성 폴디드 마이크로스트립 안테나 203-1 λ/4 무지향성 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나 설계 203-2 λ/4 무지향성 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나 방사패턴 해석 233-3 λ/4 무지향성 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나 설계 및 특성 263-4 요약 32참고 문헌 34제 4 장 λ/4 무지향성 폴디드 마이크로스트립 안테나 소형화 354-1 섭동법 이론 354-2 섭동효과를 이용한 방사 개구 체적변화에 따른 안테나 특성 374-2-1 방사 개구 폴디드에 의한 안테나 특성 394-2-2 방사 개구 2중 폴디드에 의한 안테나 특성 424-3 요약 51참고 문헌 52제 5 장 3중 폴디드 구조를 적용한 GBAS용 무지향성 마이크로스트립 안테나 545-1 3중 폴디드 무지향성 마이크로스트립 안테나 소형화 절차 및 구조 555-2 최종 제작된 안테나 구조 및 형상 595-3 최종 제작된 안테나의 특성 615-3-1 최종 제작된 안테나 특성측정 615-3-2 최종 제작된 안테나의 특성 비교 635-4 최종 제작된 안테나의 소형화에 따른 비교 665-5 요약 68참고 문헌 70제 6 장 결 론 71ABSTRACT 74
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