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무선주파수 간섭 측정용 차폐된 Printed Spiral Coil(PSC) 프로브의 대역폭 개선 설계
김경민(Kyungmin Kim),송익환(Eakhwan Song) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.5
본 논문에서는 기존 단품 Printed Spiral Coil(PSC)의 외부 노이즈 결합의 저감을 위한 차폐 구조와 차폐된 PSC의 대역폭 개선을 위한 설계법이 제안되었다. 차폐 구조가 적용될 경우, PSC와 차폐 구조 사이의 기생 커패시턴스에 의한 공진현상으로 인해 단품 PSC 대비 전달함수 대역폭에 한계를 가지게 되며, Radio-Frequency Interference(RFI) 노이즈 원으로 가정된 50 Ω 마이크로스트립 라인과의 전달함수 시뮬레이션을 통해 이를 확인하였다. 차폐된 PSC의 등가회로 모델을 통해 대역폭을 개선할 수 있는 방안을 제시하고, 3D field simulation을 이용한 사례 연구를 통해 방안의 타당성을 검증하였다. 제시된 방안을 기반으로 차폐 구조가 적용된 PSC 설계의 최적화를 수행하였으며, 측정 검증을 통해 전달함수가 보존되는 범위 내에서 전달함수의 대역폭이 개선됨을 확인하였다. Herein, electromagnetic shielding structures to reduce the external noise coupling to printed spiral coils (PSCs) and a design method for improving the bandwidth of shielded PSCs have been proposed. It has been demonstrated that the bandwidth of shielded PSCs is limited due to the parasitic capacitance between the coils and the shielding structures and is confirmed by the transfer function simulation of the shielded PSCs with a transmission line as the radio-frequency interference noise source. A design method for the bandwidth improvement of the shielded PSCs has been proposed based on the equivalent circuit model analysis and the case studies depending on PSC designs with a three-dimensional field simulation. With the design method, an optimized shielded PSC design has been presented and successfully confirmed by experimental verification in that the optimized design results in a significant bandwidth improvement.
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무선주파수 간섭 측정을 위한 Printed Spiral Coil (PSC) 프로브의 고주파 모델링
김경민(Kyungmin Kim),송익환(Eakhwan Song) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.1
본 논문에서는 고주파 Radio-Frequency Interference (RFI) 측정용 프로브로 널리 쓰이는 Printed Spiral Coil(PSC)의 고주파 등가회로 모델이 제안되었다. 제안된 모델은 고주파 정합성을 확보하기 위하여 PSC의 설계변수에 기반한 분포 모델로 설계되었으며, 제안된 분포 등가회로 모델을 바탕으로 T-Pi 등가변환을 이용한 PSC의 고주파 해석적 모델 역시 새로이 제안되었다. 제안된 모델의 실제 고주파 RFI 측정 시 효용성을 확인하기 위하여, 임의의 RFI 노이즈 원으로 설계된 마이크로스트립 라인과 PSC 사이의 전달함수를 제안된 모델과 상호 인덕턴스를 결합하여 추출하였다. 제안된 PSC 모델의 자기 임피던스(self-impedance)와 전달함수는 3-dimensional field solver를 이용한 시뮬레이션 및 실 측정으로 검증되었으며, 6 ㎓까지 높은 정합성을 보이는 것이 확인되었다. 제안된 PSC의 자기 임피던스 및 전달함수 모델은 ㎓ 영역의 고주파 통신대역에서의 RFI 측정용 프로브 설계 및 노이즈 간섭 예측에 활용될 수 있다. In this paper, a new high-frequency equivalent circuit model of printed spiral coils (PSCs) for radio-frequency interference (RFI) measurement has been proposed. To achieve high-frequency modeling, the proposed model consists of distributed components designed based on the design parameters of the PSCs. In addition, an analytic model for PSCs based on T-pi conversion has been proposed. To investigate the feasibility of the proposed model for RFI measurement, the transfer function between a microstrip line and a PSC has been extracted by combining the proposed model and mutual inductance. The self-impedances of the proposed model and the transfer function have been successfully validated using three-dimensional field simulation and measurements, revealing noticeable correlations up to a frequency of 6 ㎓. The proposed model can be employed for high-frequency probe design and RFI noise estimation in the gigahertz range wireless communication bands.
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이중 RC 브랜치 회로를 활용한 고고도 전자기파 펄스 발생기의 등가회로 모델링 및 설계
문재식(Jaesik Moon),권종화(Jong Hwa Kwon),송익환(Eakhwan Song) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.8
본 논문에서는 고고도 전자기파 펄스 (HEMP, high-altitude electromagnetic pulse) 전도성 방해 내성평가 수행 시 노이즈 소스로 사용되는 이중 지수 펄스 발생기의 등가회로모델을 제안한다. 또한 제안된 등가회로 모델을 이용하여 HEMP 전도성 방해 내성 평가의 다양한 소스 펄스 요구조건을 만족하는 이중 지수 펄스 발생기의 설계법을 제안하였다. 제안된 등가회로 모델을 설계하기 위해서 등가회로모델과 소스 펄스 요구조건 간의 관계를 도출하였다. 제안된 등가회로모델은 HEMP 내성평가 표준에서 제시된 다양한 테스트 모드에 적용되었으며, 인쇄회로기판에 제작된 시료의 측정 결과와 높은 정합성을 보이며 실험적으로 검증되었다. In this study, an equivalent circuit model of a double exponential pulse generator used as a noise source in a high-altitude electromagnetic pulse (HEMP) conductive disturbance immunity test is proposed. Based on the proposed models, a design methodology for a double exponential pulse generator is presented with various source pulse requirements based on the HEMP conductive disturbance immunity test. To design the proposed equivalent circuit model, the relationship between the equivalent circuit model and source pulse requirements is analyzed and applied to the design methodology with low-impedance conditions. The proposed equivalent circuit model and design methodology are successfully verified experimentally with device-under-test circuits fabricated on printed circuit boards.
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