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Non-decaying 모드 해석을 이용해서 설계한 원통형 유전체 공진기 여파기의 최적 결합 방법에 대한 분석
이원희,박장원,김태신,허정,이상영,Lee, Won-Hui,Park, Chang-Won,Kim, Tai-Shin,Hur, Jung,Lee, Sang-Young 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.38 No.7
본 논문에서는 유전체가 삽입된 공진기를 이용하여 C-band용 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 공진기의 높이는 인접 유전체 공진기의 도파관 차단 주파수로부터 결정된다. 공진기의 지름은 도체 손실을 고려하여 유전체의 두 배로 결정하였다. 유전체 공진기의 공진주파수는 비소멸(non-decaying) 모드 해석법으로 계산하였다. 일반적으로 원통형 유전체 공진기의 공진주파수는 Cohn 모델로 해석하였는데, 이것은 공진기의 벽과 유전체벽 사이에서 전자파가 소멸(decaying)된다는 가정 하에 해석한 방법이다. 그러나, 이 방법은 근사적인 해석방법이다. 외부양호도(external quality factor)인 $Q_{ex}$는 Ansoft의 Maxwell 시뮬레이션 툴을 사용하여 결정하였다. 유전율 45인 유전체를 사용하여 설계한 대역통과 여파기는 5.065GHz의 중심주파수를 가졌다. 삽입손실은 1dB, 밴드 폭은 20MHz, 감쇠 특성은 30dB$(f_0{\pm}15MHz)$)로 설계목표에 만족함을 알 수 있다. In this paper, we designed and fabricated C-band bandpass filter using dielectric resonators. From waveguide cutoff frequency which applied the region between adjacent dielectric resonators, the height of cavity is determined. The cavity's diameter is determined to the twice of dielectric resonator? diameter considering the conductor loss. The resonant frequency of the DR cavity is calculated with non decaying mode analysis. Conventionally, cylindrical dielectric resonator is analysed by Cohn's model which use the decaying mode in the region between dielectric resonator wall and circular cavity wall, which is an approximated method. The external quality factor, $Q_{ex}$ has found with simulation result using Ansoft's Maxwell simulation tool. The designed filter using dielectric resonators with dielectric constant of 45 has the passband center at 5.065GHz. The bandpass filter using dielectric resonators has about 1dB insertion loss, 20MHz bandwidth and more than 30dB attenuation at $f_0+15MHz$.
이원희,최홍주,구경완,허정,Lee, Won-Hui,Choi, Hong-Ju,Koo, Kyung-Wan,hur, Jung 한국전자파학회 2001 한국전자파학회논문지 Vol.12 No.5
영동산 일라이트의 비유전율 측정에 대해 기술한다. 비유전율을 측정하기 위해 윗면 조정이 가능한 원통형 공동 공진기가 이용되었다. 동심 유전체 봉이 삽입된 원통형 공동 공진기를 이용하는 방법과 non-decaying 모드의 정확한 전자계 표현은 비유전율을 측정하기 위해 소개되었다. 동심 유전체 봉이 삽입된 경우에 정확한 전자계 표현들을 해석하였다. 유전체가 삽입된 공진기를 이용한 비유전율의 계산은 특성방정식의 해석에 의해 계산된다. 특성방정식은 상용 수학 툴인 Mathematica의 ContourPlot 그래프 기능을 이용하여 풀이하였다. Non-decaying 모드 해석법은 근사적인 해석법이 아니라, 정확한 해석법이다. 결과적으로 바인더가 들어있는 유전체 시료에 대해서는 7.820의 비유전율이 측정되었고, 바인더가 없는 유전체 시료에 대해서는 7.894의 비유전율이 측정되었다. This paper describes measurement of relative permittivity of illite found in young-dong area. A measurement of relative permittivity of the illite was made using cylindrical cavity resonators with a moveable cap. A concentric dielectric-rod inserted the cylindrical cavity resonator and an exact field representation of non-decaying mode of the resonator are introduced for the measurement of relative permittivity. The exact electromagnetic fields in cylindrical cavity with a concentric dielectric rod is analysed. The relative permittivity of dielectric in the cavity is calculated by analyzing a characteristic equation. The characteristic equation is solved by using the ContourPlot graph of Mathematica. We know that the field representation of non-decaying mode is exact. As a result, the relative permittivity of dielectric materials was 7.820 for a sample with binder and 7.894 for a pure sample.
리액턴스의 변화를 이용한 정삼각형 마이크로스트립 패치 안테나의 대역폭 개선
이원희,이재욱,전승길,최홍주,허정,Lee, Won-Hui,Lee, Jae-Wook,Jeon, Seung-Gil,Choi, Hong-Ju,Hur, Jung 한국전자파학회 2003 한국전자파학회논문지 Vol.14 No.6
삼각형 패치 안테나에 대해 이론적인 방법과 실험을 통해 연구하였다. 삼각형 패치 안테나는 사각형 패치 안테나와 비슷한 복사 특성을 갖으나, 그 크기를 더 줄일 수 있다. 본 논문에서는 정삼각형 마이크로스트립 패치 안테나를 공동 모델을 사용하여 해석하고, 설계 하였다. 또한 대역폭 향상을 위해 커패시티브 갭과 공기층 갭을 이용하였다. 커패시티브 갭은 패치의 급전점 부근에서 사각형 모양으로 만들었고, 공기층 갭은 유전체 기판과 그라운드 사이에 삽입하여 프로브 인덕턴스를 조정하였다. 안테나 각 부분의 효과와 특성 해석을 위해 상업용 시뮬레이션 툴인 Ensemble 5.0을 사용하였다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 삼각형 마이크로스트립 안테나의 대역폭 개선의 가능성을 발견하였다. Triangular patches have been studied, both theoretically and experimentally. We feund that provided radiation characteristics similar to those of rectangular patches, but with smaller size. In this paper, we designed an equilateral triangular microstrip patch antenna using cavity model analysis. Then, in order to improve narrow bandwidth, we add capacitive gap and air gap. Capacitive gap is located with square shape beside feeding point on the patch, and air gap is inserted between substrate dielectric and ground plane to adjust probe inductance. The analysis of characteristics and effects of each component was performed by commercial simulation tool, Ensemble 5.0. Throughout the simulation and experiment, we found the possibility of bandwidth enhancement in triangular microstrip antenna.
비소멸 모드 해석을 이용한 유전체 삽입 원통형 공동 공진기 하이브리드 공진 모드 구분
이원희,허정,Lee, Won-Hui,Hur, Jung 한국전자파학회 2003 한국전자파학회논문지 Vol.14 No.6
유전체 봉이 삽입된 원통형 공진기의 정밀한 필드 해석이 비소멸 모드와 컨투어 그래프 방법에 의해 제안되었다. 공진주파수들과 저차 모드들이 유전체 봉이 삽입된 원통형 공진기에 대해 계산되었다. 공진기의 설계를 위해 모드 차트가 제안되었다. 비소멸 모드 해석을 사용하여 하이브리드 모드들(TE, TM, HEM 모드)이 상세하게 해석되었고, 모드 차트를 완성하였다. 이론적 타당성은 실험에 의해 확인하였다. 이론과 실험 결과는 전반적으로 만족하였다. TE 모드, TM 모드, HEM 모드의 실험값과 이론값의 평균 오차는 각각 0.20 %, 0.14 %, 0.28 %이다. A rigorous field analysis by the non-decaying mode and the contour graph method is presented for dielectric-rod loaded cylindrical cavity resonators. Resonant frequencies and the lowest order modes for this resonator are calculated. The mode charts are presented to design the resonators. TE mode(transverse electric or H mode, having no Ez), TM mode(transverse magnetic or I mode, having no ㎐) and HEM mode(hybrid electromagnetic mode, having non-zero Ez and ㎐) are analyzed in detail using non-decaying mode method. The mode charts are completed. The validity of the theory is confirmed by experiments. The results were on the whole satisfactory. Experimental measurements show excellent agrement with the numerical results. The average error of TE, TM, and HEM mode is about 0.20 %, 0.14 %, and 0.28 %, respectively.