저 시-비 리-동 조건 경허락 2.0 한민

는 아래 조건 르는 경 에 한하여 게

l 저 물 복제, 포, 전송, 전시, 공연 송할 수 습니다.

l 차적 저 물 성할 수 습니다.

다 과 같 조건 라야 합니다:

l 하는, 저 물 나 포 경 , 저 물에 적 허락조건 확하게 나타내어야 합니다.

l 저 터 허가를 러한 조건들 적 지 않습니다.

저 에 른 리는 내 에 하여 향 지 않습니다.

것 허락규약(Legal Code) 해하 쉽게 약한 것 니다.

Disclaimer

저 시. 하는 원저 를 시하여야 합니다.

비 리. 하는 저 물 리 적 할 수 없습니다.

동 조건 경허락. 하가 저 물 개 , 형 또는 가공했 경에는, 저 물과 동 한 허락조건하에서만 포할 수 습니다.

공학석사학 논문

60GHz이 원편 피드 설계

Designofa60GHzDualCircularly-PolarizedFeed

충 북 학 교 학 원

기․ 자․정보․컴퓨터학부 통신공학 공

임 주

2015년 2월

공학석사학 논문

60GHz이 원편 피드 설계

Designofa60GHzDualCircularly-PolarizedFeed

지도교수 안 병 철

기․ 자․정보․컴퓨터학부 통신공학 공

임 주

이 논문을 공학석사학 논문으로 제출함.

2015년 2월

본 논문을 임주 의 공학석사학 논문으로 인정함.

심 사 원 장 안 재 형 (인)

심 사 원 안 병 철 (인)

심 사 원 방 재 훈 (인)

충 북 학 교 학 원

2015년 2월

-i-

차 례

Abstract··························································································································ⅱ

ListofFigures·············································································································ⅲ

ListofTables···············································································································ⅴ

Ⅰ.서 론 ····················································································································1

Ⅱ.피드 설계 ···········································································································2

2.1피드설계 규격····································································································2

2.2 피드 설계····································································································3

2.3유 체 안테나 설계··················································································4

2.4격막편 기 설계·····························································································15

2.5도 분기구조 설계···················································································21

2.6최 설계 결과································································································25

Ⅲ.제작 측정 ····································································································29

3.1피드 제작···········································································································29

3.2피드 측정···········································································································31

Ⅳ.결 론 ··············································································································36

참고문헌··························································································································37

-ii-

Designofa60GHzDualCircularly-PolarizedFeed

Joo-YoungLim

RadioandCommunicationsEng.Track

Dept.ofElectrical,Electronics,InformationandComputerEng.

GraduateSchoolofChungbukNationalUniversity,CheongjuCity,Korea

SupervisedbyProf.Ahn,Bierng-Chearl

Abstract

Thisthesispresentsadualcircularly-polarizedfeedoperatingat60GHz

forreflectorsusedinpoint-to-pointcommunicationlinks.Thefeedconsists

ofadielectric-rodradiator,asquarewaveguide,aseptum polarizeranda

bent rectangular waveguide transition.The dielectric rod radiator is

optimallydesignedforspecifiedbeamwidthandlow reflection.Theseptum

polarizerisoptimizedforlow reflection,highisolationandlow axialratio

over57-64GHz.Finallythewaveguideregionintheseptum polarizeris

transformedintoastandardWR-12waveguideusing bendandlinearly

taperedtransition.The feedhasbeenfabricatedandtestedtoverifythe

design. Measurements show that the fabricated feed has excellent

characteristicssuitableforusewithhighlyefficientreflectorantennas.

*AthesisforthedegreeofMasterinFebruary2015

-iii-

ListofFigures

그림 2.160GHz 피드 구조···················································································3

그림 2.2유 체 로드가 장하된 유 체 안테나 형상·······································4

그림 2.3사각 혼 내부 유 체 로드···········································································5

그림 2.4유 체 C1길이변화에 따른 이득패턴 ··············································6

그림 2.5유 체 C1직경변화에 따른 이득패턴················································7

그림 2.6유 체 C2길이변화에 따른 이득패턴 ··············································8

그림 2.7유 체 C2직경변화에 따른 이득패턴 ··············································9

그림 2.8유 체 C2변화에 따른 반사계수 ····················································10

그림 2.9유 체 C3,C4,C5변화에 따른 반사계수·······································11

그림 2.10 피드의 혼 구조에 따른 이득 패턴···············································12

그림 2.11 피드의 주요 설계 치수·····································································12

그림 2.12 피드의 반사계수·················································································13

그림 2.13 피드의 계산 결과···············································································14

그림 2.1460GHz 역 격막 편 기의 형상 포트인가 치·························15

그림 2.15격막편 기 벽 두께 변화에 따른 반사계수·········································16

그림 2.16격막편 기 스텝에 따른 반사계수·························································17

그림 2.17격막편 기 스텝에 따른 분리도·····························································18

그림 2.18격막편 기 스텝에 따른 축비·································································18

그림 2.19설계된 격막편 기의 반사계수·······························································18

-iv-

그림 2.20설계된 격막편 기의 분리도···································································18

그림 2.21설계된 격막편 기의 삽입손실·······························································19

그림 2.22설계된 격막편 기의 삽입 상·······························································19

그림 2.23설계된 격막편 기의 축비·······································································20

그림 2.2460GHz 역 격막편 기의 최 설계 치수·········································20

그림 2.25도 분기구조·························································································21

그림 2.26도 분기구조의 반사계수···································································22

그림 2.27격막편 기를 포함한 도 분기구조·················································23

그림 2.28도 출력포트의 반사계수···································································24

그림 2.29격막 편 기를 포함한 도 분기구조의 포트간 달계수···········24

그림 2.30최종 설계한 이 원편 피드·······························································25

그림 2.31이 원편 피드의 반사계수·································································25

그림 2.32이 원편 피드의 우원편 (RHCP)이득패턴·································26

그림 2.33이 원편 피드의 좌원편 (LHCP)이득패턴·································27

그림 2.34 피드의 축비 패턴···············································································28

그림 3.1격막편 기와 도 분기구조가 결합된 피드 제작모델·············29

그림 3.260GHz 역 피드 시제품···································································30

그림 3.2격막 편 기가 포함된 트랜지션·······························································30

그림 3.4 피드 반사계수 격리도 측정결과···············································31

그림 3.5 피드 RHCP이득 패턴········································································32

그림 3.6 피드 반사계수 격리도 측정 모습···············································33

-v-

그림 3.7 피드의 반사계수 격리도 측정결과·············································34

그림 3.8 피드 RHCP이득 패턴········································································35

-vi-

ListofTables

표 1.안테나 설계 규격·································································································2

-1-

I.서 론

리미터 는 역의 주 수 특성을 제공할 뿐만 아니라 원격 탐사 등에 이

용 될 때 여러 가지 장 을 지니고 있어 우주선,유인 무인항공기(UAV),로켓

추진 탄도체,미사일, 성 등에 텔 메트리,추 명령(TT&C)에 폭넓게 사용

되고 있다 [1]. 한 무선통신에 사용되는 주 수 자원이 고갈되는 상황에서

60GHz이상의 주 수 역이 심을 받고 있다.60GHz이상의 리미터 역

(55-66GHz)은 우리나라를 비롯하여 일본,미국,캐나다,호주,유럽 등 비허가

역(unlicensedband)으로 할당되면서 그 활용과 이용에 심이 증 되고 있다.

재 60GHz이상 리미터 역에서의 통신 서비스는 방송통신 계망,WPAN

통신 시스템(57-64GHz),차세 이동통신(LTE) 계망,무선 CCTV통신망 등

다양한 범 로 확 되고 있다.

실제로 다각도에서 양호한 원편 차량용 안테나를 구 하는 것은 비 실

이며 곤란하기 때문에 일반 으로 이 원편 안테나는 원격 측정 지령

(TT&C)을 해 지상 제국에서 사용하고 있다 [2].이때 반사경 안테나의 품질

에 피드가 결정 인 역할을 한다.

본 논문에서는 60GHz 역 통신에 용 가능한 이 원편 피드를 제안하

다.이 원편 피드는 인쇄형태[3],교차 다이폴 는 슬롯[4],도 개구부

는 혼[5]과 같은 다양한 형의 구조로 이루어진다.이 에서도 몇몇 장을 갖는

도 이나 혼 형태의 피드는 격막편 기를 이용해 쉽게 구 되어진다 [6]. 한

격막편 기는 역폭을 증가시키거나 이송 성능을 증가시키기도 한다.

60GHz 역에서의 는 기 강우에 한 감쇠가 심하고 송수신 포트간

-2-

높은 격리도 특성이 요구된다.제안된 피드는 유 체 로드가 장하된 60GHz

역 고효율 이 원편 피드로서 시뮬 이션을 통해 최 치수를 도출하

고 실제 제작 측정 과정을 통해 안테나 성능을 측정하 으며 IV장에서는 결론

과 향후 연구방향을 제시하 다.시뮬 이션에는 상용 소 트웨어인 CST社의

MicrowaveStudio(MWS)™을 사용하 다.

-3-

II.피드 설계

2.1피드설계 규격

본 논문에서 제안하려고 하는 피드 설계 규격은 다음과 같다.60GHz 역

고이득 안테나가 인 하게 설치되어 운용되는 경우 타 안테나와의 통신 링크

상의 간섭을 최소화하기 해 안테나 이득 패턴에 있어 엄격한 RPE(radiation

patternenvelope) 리가 필요하다.이에 따라 본 과제에서는 부엽 포락선 규

정인 ETSI조화 표 RPEClass-1을 만족하도록 피드를 개발하 다.본 논

문에서 제안된 이 원편 피드 설계 규격은 표 2.1과 같다.

표 2.1안테나 설계 규격

항목 단 설계 사양

주 수 범 GHz 57-64

이득 dB 15

RPE - ETSI-Class1

송수신 분리도 dB 35

축비 dB <2.0

-4-

2.2 피드 설계

그림 2.1은 본 논문에서 설계하고자 하는 피드의 구조를 나타낸 것이

다.본 논문에서는 사각 도 을 바탕으로 유 체 이 장하된 혼 안테나를

제안하 다.

그림 2.160GHz 피드 구조

그림 2.1은 피드의 체 형상으로 사각 혼,유 체 로드,격막 편 기,

도 분기구조 등으로 구성된다.그림 2.1에서 WR-15도 으로 이루어진

포인트에 을 야기하 을 때,포트 1은 우원편 (RHCP)를 형성하고

포트 2에서는 좌원편 (LHCP)가 형성된다.

본 논문에서 제안한 피드 설계는 유 체 안테나 설계와 격막 편

기,도 분기구조의 3단계와 설계한 각 부분을 결합한 체구조로 설계를

진행하 고,최종 으로 피드를 제작 측정하 다.

-5-

2.3유 체 안테나 설계

그림 2.2는 피드의 방사부인 유 체 안테나이다.유 체 안테나

는 내부 크기가 3.0×3.0mm인 정사각 도 이며,개구면에 앞단에 한 테

이퍼를 형성시켜 사각 혼을 설계하 다.

그림 2.2유 체 로드가 장하된 유 체 안테나 형상

사각 혼 내부의 테이퍼 형상은 유 체 로드와 동시에 설계하 다.혼의 벽

두께는 edge면에서 회 상을 최소화하기 해 최소 두께로 하는 것이 바

람직하다고 단되었다.본 논문에서 설계된 60GHz용 피드는 테이퍼를 포함

한 체크기가 매우 작으므로 가공 상에 한계가 있다.이와 같은 문제를 해결

하기 해 그림 2에 보인 바와 같이 테이퍼 종단의 벽 두께를 체 길이 방향

에 모두 용하여 설계하 다.

그림 2.3은 사각 혼 내부에 삽입되는 유 체 로드의 형상이다.유 체 로드

의 재료는 60-GHz에서 손실 특성을 가진 Rexolite(유 률 2.53,손실탄젠트

0.0007)를 이용하 다.

-6-

그림 2.3사각 혼 내부의 유 체 로드

그림 2.3의 유 체 로드는 1개의 정사각 블록(R)과 5개의 원통 블록

(C1-C5)로 구성된다.유 체 로드 앙에 치한 정사각 블록은 사각혼 내부

에서 유 체가 꽉 끼워지고 흔들리거나 미끄러지는 것을 방지하기 해 용

하 다.일반 인 혼 한테나에 용되는 체 로드의 양 끝단에는 선형 테이

퍼가 용된다.본 논문에서는 유 체 로드의 가공성을 고려하여 계단 방식을

이용하 다.정사각 블록(R)의 앞에 치한 두 개의 원통형 블록(C1,C2)는

각각의 직경과 길이를 조정하여 피드의 칭 인 이득패턴,가장자리 테

이퍼 크기 등을 최 화하 다.정사각 블록(R)단의 원통형 블록(C3,C4,C5)들

을 조정하여 피드의 반사계수를 최 화 하 다.

유 체 안테나의 설계는 식(1)을 이용하여,60GHz 역의 한 장의 길

이를 구하고,이를 이용하여 각 블록의 길이를 결정하 다.이후 앞단의 블록

을 조정하여 이득패턴과 가장자리 테이퍼 크기를 조 하 다.

그림 2.4는 유 체 의 C1부분 길이조정을 통하여 얻어낸 주 수 60GHz

에서의 이득패턴이다.이를 통해 이득패턴과 가장자리 테이퍼에 향을 받았

다는 것을 확인하 다.

-7-

(a)Phi=0°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

(b)Phi=90°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

그림 2.4유 체 C1의 길이변화에 따른 이득패턴

-8-

그림 2.5는 유 체 의 C1부분 직경조정을 통하여 얻어낸 주 수 60GHz

에서의 이득패턴이다.이를 통해 이득패턴과 가장자리 테이퍼에 향을 받았

다는 것을 확인하 다.

(a)Phi=0°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

(b)Phi=90°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

그림 2.5유 체 C1의 직경변화에 따른 이득패턴

-9-

그림 2.6는 유 체 의 C2부분 길이조정을 통하여 얻어낸 주 수 60GHz

에서의 이득패턴이다.C2부분은 Phi=0°에서 이득과 sidelobe에 하여 차이를

보 음을 확인하 다.

(a)Phi=0°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

(b)Phi=90°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

그림 2.6유 체 C2의 길이변화에 따른 이득패턴

-10-

그림 2.7는 유 체 의 C2부분 직경조정을 통하여 얻어낸 주 수 60GHz

에서의 이득패턴이다.이를 통해 이득패턴과 가장자리 테이퍼에 향을 받았

다는 것을 확인하 다.

(a)Phi=0°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

-11-

(b)Phi=90°에서의 이득 패턴(f=60GHz)

그림 2.7유 체 C2의 직경변화에 따른 이득패턴

(a)길이에 따른 반사계수

-12-

(b)직경에 따른 반사계수

그림 2.8유 체 C2변화에 따른 반사계수

그림 2.9은 유 체 의 설계변수 C3,C4,C5에 따른 변화를 나타낸 것이

다.유 체 의 최 설계치수는 Prototype으로 명명하 다.유 체 의 설

계변수 C4와 C5의 길이가 50% 가량 짧아졌을 때,-10dB기 반사계수 역

폭이 어들며, 심주 수가 이동한다. 한 C5가 존재 하지 않을 때,반사계

수 역폭과 벨이 히 감소함을 알 수 있다.

-13-

그림 2.9유 체 의 C3,C4,C5의 변화에 따른 반사계수

그림 2.10는 피드의 혼 설계에 따른 이득 패턴을 나타낸 것이다.최

설계치수 일 경우는 Prototype으로 명명하 다. 하게 설계된 혼 에선 낮

은 사이드로 패턴을 얻을 수 있었다.

-14-

그림 2.10 피드의 혼 구조에 따른 이득 패턴

(a)사각 혼

-15-

(b)유 체 로드

그림 2.11 피드의 주요 설계 치수

그림 2.11과 같이 최 설계된 피드의 특성은 그림 2.12,2.13과 같다.

설계된 피드는 주 수 56.5-63.4GHZ에서 -10dB이하의 반사계수를 만

족한다. 한 피드의 계산된 이득 패턴은 고각 방향 ±30°범 에서 칭

인 빔 패턴이 형성된다.최 설계된 피드는 ±30° 치에서 15dB의 가

장자리 테이퍼 크기를 갖는다.

그림 2.12 피드 반사계수

-16-

(a)이득패턴(f=58.5GHz)

(b)이득패턴(f=60.0GHz)

-17-

(c)이득패턴(f=62.25GHz)

그림 2.13최종 설계된 피드 이득패턴

-18-

2.4격막편 기 설계

다음으로 피드가 이 원편 와 높은 분리도 특성을 갖도록 그림 2.14

의 격막 편 기를 설계하 다.본 논문에서 설계된 격막편 기는 3.0x3.0mm의

크기를 갖는 정사각 도 내에 계단형 격막으로 구성된다.소 트웨어를 통

한 격막편 기의 시뮬 이션은 그림 2.14과 같이 입력부 우원편 를 Port1로,

좌원편 를 Port2로,출력되는 개구면을 Port3으로 처리하여 진행하 다.

그림 2.1460GHz 역 격막 편 기의 형상 포트 인가 치

설계시 반사계수,분리도 축비특성을 동시에 모두 만족해야 하므로

로그램상의 OptimizationandParametersweep방법을 용하여 최 설계를

진행하 다.

다음은 격막편 기의 설계 진행과정을 나타낸 것이다.격막편 기는 1차

으로 테이퍼 구조를 먼 설계하고,테이퍼면을 일정한 간격으로 조 하여 계

단형 격막편 기를 설계하 다.계단형 격막편 기는 테이퍼구조보다 격리도

-19-

가 향상 되었다.

그림 2.15은 격막편 기의 벽 두께에 변화에 따른 반사계수이다.격막편

기의 벽 두께는 반사계수에 향을 주었다.두께가 얇아지는 경우 반사계수

벨과 역폭 감소를 확인하 고,벽두께가 두꺼워 지는 경우 심주 수가

이동하며 역폭이 감소함을 확인하 다.

그림 2.15격막편 기 벽 두께 변화에 따른 반사계수

-20-

그림 2.16격막편 기 스텝에 따른 반사계수

그림 2.17격막편 기 스텝에 따른 달계수

-21-

그림 2.18격막편 기 스텝에 따른 축비

그림 2.19은 최종 설계된 격막 편 기의 주요 특성이다.설계된 격막 편

기는 주 수 57-64GHz내에서 -20dB이하의 반사계수와 -3±0.3dB이내의 삽

입 손실을 갖는다.공용 포트(포트 3)와 포트 1간 수직 수평 모드별 상차

는 90±7°이다.설계된 편 기는 칭 인 구조를 가지므로 공용 포트와 포트

2간의 삽입 손실 삽입 상 특성은 그림 2.19 2.20,2.21,2.22와 동일하

다.

-22-

그림 2.19설계된 격막편 기의 반사계수

그림 2.20설계된 격막편 기의 분리도

-23-

그림 2.21설계된 격막편 기의 삽입손실

그림 2.22설계된 격막편 기의 삽입 상

-24-

그림 2.23은 최 설계된 격막 편 기의 축비 특성으로 동작 주 수 범

(57-64GHz)에서 0.5dB이하를 만족한다.

그림 2.23설계된 격막편 기의 축비

그림 2.24은 설계된 60GHz 역 격막편 기의 최 설계 치수이다.격막 편

기의 가공성을 고려하여 각 계단의 모서리에는 반경 0.15mm의 곡면을 용

하 다.

-25-

그림 2.2460GHz 역 격막 편 기의 최 설계치수

-26-

2.5도 분기구조 설계

격막 편 기를 포함한 사각 혼 안테나가 이 원편 로 동작하기 해서는

그림 2.25의 격막 편 기 종단의 정사각 도 이 두 개의 WR-15(a=3.76mm,

b=1.88mm)도 어 터와 연결되어야 한다. 한 분기구조 내 격막편 기

를 삽입하여야 하기 때문에,분기구조 설계는 격막편 기가 없는 상태에서와

격막편 기를 삽입한 후의 총 2단계로 진행하 다.

정사각 도 (3.0x3.0mm)의 종단과 두 개의 WR-15도 포트를 형성

하기 해그림 2.25와 같이 도 밴드 력 분배기가 용된 트랜지션을

용하 다.격막 편 기,도 분기구조는 30x25mm인 사각 형상내에서 설

계 되었다.그림 2.25에서 실제 도 선로는 실선으로 표기하 다.

그림 2.25도 분기구조

-27-

격막편 기가 없는 상태에서의 도 분기구조의 설계 결과는 그림 2.26와

같다.좌우가 칭구조이므로 설계 결과는 한쪽 포트의 결과만 첨부하 다.

그림 2.26도 분기구조의 반사계수

-28-

(a)3차원 형상

(b)격막 편 기를 포함한 도 분기구조의 상세 치수

그림 2.27격막편 기를 포함한 도 분기구조

-29-

그림 2.27는 도 출력 포트에서의 반사계수이다.도 분기구조는 주

수 57-64GHz내에서 -30dB이하의 반사계수를 갖는다.격막편 기를 기

으로 양단의 구조가 칭 이고,결과 역시 동일하여 모든 출력 포트의 계산

결과가 그림 2.28과 동일하다.

그림 2.29은 격막 편 기를 포함한 도 분기구조에 있어서 출력포트간

달계수이다.

그림 2.28도 분기구조 출력포트의 반사계수

-30-

그림 2.29격막 편 기를 포함함 도 분기구조의 포트간 달계수

-31-

2.6최 설계 결과

그림 2.30은 설계한 모든 구성품이 결합된 이 원편 피드의 형상이

다.본 에서는 60-GHz 역 피드의 최 설계 결과를 제시한다.

그림 2.30최종 설계한 이 원편 피드

그림 2.31은 모든 구성품이 결합된 피드의 반사계수와 격리도 특성이

다. 피드의 반사계수는 주 수 역에서 -20dB이하를 만족하며 포트

간 격리도를 -28dB이하이다.

-32-

그림 2.31이 원편 피드의 반사계수

그림 2.32과 그림 2.33은 각 포트에서의 원편 이득패턴이다.그림 2.32는

피드의 포트 1을 여기한 경우의 RHCP이득패턴으로 가장자리 각인 ±30°

이내에서 15dB테이퍼를 만족하고 칭 인 빔 패턴이 형성된다. 피드의

포트 2에서 형성되는 LHCP이득패턴도 그림 2.18에 제시된 바와 같이 칭

인 빔 패턴을 가지며 가장자리 각 ±30°이내에서 15dB의 테이퍼를 갖는다.

-33-

(a)f=58.5GHz

(b)f=62.5GHz

그림 2.32이 원편 피드의 반사계수(RHCP)

-34-

(a)f=58.5GHz

(b)f=62.5GHz

그림 2.33 피드의 좌원편 (LHCP)이득패턴

-35-

그림 2.34는 피드의 축비패턴이다.주 수가 58.5GHz인 경우 가장자리

각도 이내에서 축비는 2dB이하가 만족된다.반면에 주 수가 62.25GHz인 경

우에는 3dB이하의 축비 특성을 보인다.포트 1 포트 2에서 계산된 축비패

턴은 동일하다.

(a)f=58.5GHz

(b)f=62.5GHz

그림 2.34 피드의 축비 패턴

-36-

III.제작 측정

본 에서는 앞서 설계된 피드 편 기,분기구조를 제작 측정하

다.

3.1피드 제작

그림 3.1은 격막편 기를 포함한 도 트랜지션이 용된 피드 제작

모델이다.60GHz 역 피드,편 기 등은 제작성을 고려하여 split블록

형태로 가공하 다.그림 3.2는 제작된 피드의 구성품과 선형 트랜지선을

포함하여 조립된 형상이다.

그림 3.1격막 편 기를 포함한 도

트랜지션이 용된 피드 제작 모델

-37-

(a) (b)

(c) (d)

그림 3.260-GHz 역 피드 시제품.(a)사각혼,(b)유 체 로드,(c)

직선 트랜지션 (d)조립된 피드

그림 3.3는 격막편 기를 포함한 트랜지션의 구성품과 조립된 형상이다.격

막편 기는 0.3mm 두께를 갖는 알루미늄 과 와이어 커 공정을 이용하여

제작되었고 그 외 split블록은 링 방 가공을 용하 다.

(a) (b)

그림 3.3격막 편 기가 포함된 트랜지션.(a)구성품,(b)조립된 형상

-38-

3.2피드 측정

그림 3.4는 이 원편 를 갖는 피드 시제품의 반사 계수 포트간 격

리도 측정 결과를 보인 것이다. 피드 시제품은 동작 주 수(57-64GHz)내

에서 -10dB이하의 반사 계수를 만족하고 -35dB이하의 격리도 특성을 갖는

다.

55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65-50

-40

-30

-20

-10

0

Ref

lect

ion

Coe

ffic

ient

(dB

)

Frequency (GHz)

Port 1 Port 2

(a)반사계수

-39-

54 56 58 60 62 64

-40

-30

-20

-10

0

Iso

lati

on (

dB

)

Frequency (GHz)

(b)격리도

그림 3.4 피드 반사계수 격리도 측정결과

그림 3.5는 피드의 원편 이득 패턴을 보인 것이다.본 보고서에서는

그림 3.3의 포트 1을 통해 입사된 RHCP이득 패턴을 제시하 다.포트 2로

입사된 LHCP이득 패턴은 그림 6.5와 유사하다.

그림 3.5의 피드 RHCP이득 패턴은 서로 칭 으로 형성됨을 확인하

다.주 수 58.5GHz와 62.25GHz에서의 최 이득은 각각 16.8dBic와

16.9dBic이고 고각 방 각 방향에서의 가장자리 테이퍼 각(±30°)에서 테이

퍼량은 13.5-15.8dB사이에 형성됨을 확인하 다.

-40-

-90 -60 -30 0 30 60 90-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Gai

n (d

B)

Angle (deg.)

Azimuth Elevation

(a)f=58.5GHz

-90 -60 -30 0 30 60 90-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Gai

n (

dB)

Angle (deg.)

Azimuth Elevation

(b)f=62.25GHz

그림 3.5 피드 RHCP이득 패턴

그림 3.6은 Anritsu37397D회로망분석기를 이용하여 피드의 반사계수

와 격리도를 측정하는 모습이다.

-41-

그림 3.6 피드 반사계수 격리도 측정 모습

그림 3.7은 이 원편 를 갖는 피드 시제품의 반사 계수 포트간 격

리도 측정 결과를 보인 것이다. 피드 시제품은 동작 주 수(57-64GHz)내

에서 -10dB이하의 반사 계수를 만족하고 9dB이하의 격리도 특성을 갖는다.

이와 같이 포트간 분리도가 9dB까지 증가한 원인은 한쪽 포트에서 방사된 신

호가 유 체 에 반사되어 다른 포트로 들어가기 때문이다.

-42-

55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65-50

-40

-30

-20

-10

0

Ref

lect

ion

Co

effi

cien

t (d

B)

Frequency (GHz)

Port 1 Port 2

(a)반사계수

55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Iso

lati

on

(d

B)

Frequency (GHz)

(b)격리도

그림 3.7 피드의 반사계수 격리도 측정결과

-43-

그림 3.8은 피드의 이득패턴 측정치이다.포트 1을 통해 방사되는

RHCP이득패턴을 측정하 다.그림 2.38의 피드 RHCP이득패턴은 서로

칭 으로 형성됨을 확인하 다.주 수 58.5GHz와 62.25GHz에서의 최 이

득은 각각 16.8dB와 16.9dB이고 고각 방 각 방향에서의 가장자리 테이퍼

각(±30°)에서 테이퍼량은 13.5-15.8dB사이에 형성됨을 확인하 다.

-44-

-90 -60 -30 0 30 60 90-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Gai

n (d

B)

Angle (deg.)

Azimuth Elevation

(a)f=58.5GHz

-90 -60 -30 0 30 60 90-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Gai

n (d

B)

Angle (deg.)

Azimuth Elevation

(b)f=62.25GHz

그림 3.8 피드 RHCP이득 패턴

-45-

Ⅳ.결 론

본 논문에서는 최근 우리나라를 비롯하여 일본,미국,캐나다,호주 등 비허

가 역으로 할당되면서 그 활용과 이용에 심이 증 되고 있는 리미터

역에서 우주선,유인 무인항공기,로켓 추진 탄도체,미사일, 성 등에

텔 메트리,추 명령용으로 사용이 가능한 60GHz이 원편 피드를

제안하 다.

제안된 이 원편 피드는 제안한 이 원편 피드는 유 체 ,격막편

기,도 분기구조로 나 어 상용소 트웨어를 사용하여 각각의 특성을

확인하 고,최종 으로 모든 구성품을 조립하여 고이득 부엽의 특성을 확

인하 다.

유 체 로드 블록간의 길이 조정으로 고이득 패턴의 격막편 기 구조로

완 히 분리된 이 원편 를 구 할 수 있었으며,격막 편 기를 히 조

정하여 양호한 반사계수와 축비 특성을 얻었다.최 설계된 피드를 제작,

측정하여 설계의 타당성을 입증하 다.제작된 피드는 -10dB기 57-65GHz

이상의 역폭과 최 이득 17dB를 가진다.

-46-

참 고 문 헌

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telemetryantenna,”IRE Trans.AntennasPropagat.,vol.5,no.3,pp.

103–110,Sept.1959

[2]P.Kumar,V.S.Kumar,A.V.G.Subramanyam,V.V.Srinivasan,and

V.K.Lakshmeesha,“HighperformancedualcircularlypolarizedS-band

feed,”Proc.2005URSIGeneralAssembly,pp.566–568,2005.

[3] Z.-A.PourandL.Shafai,“A noveldual-modedual-polarizedcircular

waveguidefeed excited by concentrically shorted ring patch,”IEEE

Trans.AntennasPropagat.,vol.61,no.10,pp.4917–4924,Oct.2013.

[4] S.-Y. Eom, I.-P. Hong, and J.-M. Kim, “Broadband printed

cross-dipoleelementwithfourpolarizationreconfigurationsformobile

basestationarrayantennaapplications,”Int.J.AntennasPropagat.,vol.

2011,pp.1–10,2011.

[5]G.H.Schennum andT.M.Skiver,“Antennafeedelementforlow

circularcross-polarization,”Proc.1997IEEE AerospaceElectron.Sys.

Soc.Inf.Conf.,pp.135–150,1997.

[6]M.J.Franco,“A high-performancedual-modefeedhornforparabolic

reflectorswith a stepped-septum polarizerin a circularwaveguide,”

IEEEAntennasPropagat.Mag.,vol.53,no.3,pp.142–146,June2011.