슬랏을 갖는 도파관형 공진기를 이용한 박막 필름의 유전율 측정

조치현(Chihyun Cho),강진섭(Jin-Seob Kang),김정환(Jeng-Hwan Kim) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.2

본 논문에서는 박막 필름의 유전율 측정이 가능한 슬랏을 갖는 도파관형 공진기를 제안하였으며, 시료에 의한 공진 주파수 천이 현상으로부터 유전율을 측정한다. 이를 위하여 공진기 한 쪽에 얇은 슬랏을 두고, 그 위에 부착된 시료에 의해 공진기 내부 전자기장 분포가 섭동되어 공진 주파수 천이 현상이 발생될 수 있도록 하였다. 유전율에 따른 공진 주파수 천이량은 수치 해석을 통하여 계산하였으며, 이를 기반으로 2~3 ㎓ 대역에서 65 ㎛ 두께의 박막 필름 유전율을 측정하였다. 측정 결과, 유전율은 평균 3.3492±0.0605(표준오차)를 보였으며, 유전체 공진기나 도파관 프로브 방법과 같은 다른 측정법들과 상호 비교를 통해 제안 방법의 유효성을 검증하였다. In this paper, a waveguide-type resonator with a slot is proposed to measure permittivity of thin film from resonant frequency shifting by an attached MUT(Material Under Test). The MUT on the slot shifts resonant frequency by perturbation of electromagnetic field. Amount of shifting resonance frequency is dependent on the permittivity of MUT, and that relation is obtained from numerical simulation. The measured relative permittivity of a thin film with thickness of 65 ㎛ is 3.3492 with standard error of ±0.0605 in the frequency range of 2 ㎓ to 3 ㎓. Also the proposed method is compared with other measuring methods such as dielectric resonator and waveguide probe systems.

샘플링 오실로스코프의 주파수 응답특성 교정

조치현(Chihyun Cho),이동준(Dong-Joon Lee),이주광(Joo-Gwang Lee) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.5

본 논문에서는 샘플링 오실로스코프의 주파수 응답특성을 측정하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 샘플링 오실로스코프의 계통오차인 시간축 왜곡 현상과 임피던스 부정합에 의한 영향을 교정할 수 있다. 또한 시간축 에러를 교정한 후에 발생하는 잔여 지터와 기준 펄스 발생 조건에 따라 변하는 scale factor의 정확한 추정이 가능하다. 제안 방법의 불확도 분석을 수행하였고, 전력계와의 비교․검증을 통해 제안 방법의 타당성을 보였다. We herein propose a calibration method for a sampling oscilloscope. The proposed method can correct the systematic errors in the oscilloscope such as time-based distortion and impedance mismatch. In addition, it can accurately estimate the residual jitter that remains after a time-based correction and the scale factor that varies in accordance with the setting of the pulse generator. The proposed method is validated thorough the comparison and verification with the power meter, and the uncertainty of the measurement method is analyzed.

Pareto 유전자 알고리즘을 이용한 초소형 유도결합 안테나 설계

조치현,추호성,박익모,김영길,Cho Chihyun,Choo Hosung,Park Ikmo,Kim Youngkil 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.1

본 논문에서는 NEC 코드와 Pareto 유전자 알고리즘 최적화 기법을 이용하여 초소형 유도결합 안테나를 설계하였다. 최적화된 유도결합 안테나 중 몇 가지 표본을 제작하고 성능을 측정하였다. 일반적으로 안테나의 크기가 작아질수록 입력 저항, 대역폭 및 효율이 감소하는데 비하여 제안된 방법으로 설계된 유도결합 안테나는 다른 부가적인 정합회로 없이 우수한 성능을 보인다. 간단한 회로 모델을 도입하여 제안된 유도결합 안테나의 동작원리를 설명하였고, Duroid 기판 위에 평면 구조로 제작하여 RFID 태그 안테나로써 성능을 입증하였다. In this paper, we explore the inductively coupled concept and propose a class of electrically small planar antennas. The antennas are optimized using NEC in conjunction with a Pareto GA. These antennas show good efficiency and bandwidth performance without any additional matching network. Several optimized designs are fabricated and measured. We explain the operating principle of these antennas using a simple lumped element circuit model. The proposed antennas are translated as printed lines on Duroid for RFID tag antennas.

UHF 대역 수동형 RFID 태그 안테나 설계

조치현,추호성,박익모,김영길,Cho Chihyun,Choo Hosung,Park Ikmo,Kim Youngkil 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.9

본 논문에서는 수식적 방법을 통하여 수동 RFID 태그 안테나의 동작 원리를 설명하였고, 유도 결합 방식을 이용하여 커패시티브한 태그 칩을 부가적인 정합 회로 없이 장착할 수 있는 UH F대역 초소형 수동 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 단일 평면 구조 형태로 PET 기판에 손쉽게 인쇄할 수 있어 생산비 절감을 통한 대량 생산이 용이하며, Pareto 유전자 알고리즘과 IE3D 시뮬레이션 툴로 최적화하여 안테나의 크기를 kr=0.27($2 cm^2$)까지 소형화하였다. 최적화 한 RFID 태그 안테나의 성능을 검증하기 위하여 몇 개의 표본 안테나를 제작하고 반사 손실, 복사 효율, 복사 패턴 등을 측정하였다. 상용 태그 칩과 고정형 리더 시스템을 이용하여 제작된 태그 안테나의 인식 거리를 측정하였고, 약 $1{\~}3 m$의 인식 거리를 가지는 것을 확인하였다. In this paper, we examined the operating principle of a passive tag antenna for RFID system in UHF band. Based on the study, we proposed a novel RFID tag antenna which adopts the inductively coupled feeding structure to match antenna impedance to a capacitively loaded commercial tag chip. The proposed tag antenna consists of microstrip lines on a thin PET substrate for low-cost fabrication. The detail structure of the tag antenna were optimized using a full electromagnetic wave simulator of IE3D in conjunction with a Pareto genetic algorithm and the size of the tag antenna can be reduced up to kr=0.27($2 cm^2$). We built some sample antennas and measured the antenna characteristics such as a return loss, an efficiency, and radiation patterns. The readable range of the tag antenna with a commercial RFID system showed about 1 to 3 m.

기생소자를 가지는 U-형태의 광대역 RFID 태그 안테나

이상운(Sangwoon Lee),조치현(Chihyun Cho),이기근(Keekeun Lee),추호성(Hosung Choo),박익모(Ikmo Park) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.1

본 논문에서는 UHF 대역에서 동작하는 기생소자를 가지는 U-형태의 광대역 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안한 태그 안테나는 복사부에 해당하는 U-형태의 반파장 다이폴 안테나 상단 중앙에 역방향으로 U-형태의 기생소자를 삽입하였고, 본체 하단 중앙에 사각 형태의 급전 구조를 삽입하여 상용 태그 칩과 안테나의 공액정합을 용이하게 하였다. 제안된 태그 안테나는 VSWR<2를 기준으로 한 882~927 ㎒의 대역폭 안에서 3.16㏈ 이하의 이득편차 특성을 가졌고, VSWR<5.8을 기준으로 한 대역폭은 857~958.5 ㎒로 전 세계 UHF 대역폭을 모두 수용하였으며, 대역폭 내에서 5.07 ㏈ 이하의 이득편차 특성을 가졌다. 또한 최소 이득편차 특성이 대역폭 중심 주파수에 나오도록 하여 주파수에 따른 이득편차 특성 변화를 최소화하였다. In this paper, we proposed a U-shaped broadband RFID tag antenna with a parasitic element operating at UHF band. The proposed tag antenna consists of a U-shaped half wavelength dipole antenna and an inverse U-shaped parasitic element inside the U-shaped dipole antenna. In order to have good impedance matching, the commercial tag chip is attached to the lower center of the rectangular shaped feed. On the condition of VSWR<2, the tag antenna had the measured bandwidth of 4.96 % from 882 to 927 ㎒ and showed the gain deviation of less than 3.16 ㏈. On the condition of VSWR<5.8, the tag antenna satisfies the worldwide UHF RFID bandwidth and is showed the gain deviation of less than 5.07 ㏈. The minimum gain deviation characteristic appears near the center of bandwidth which minimizes variation of gain deviation characteristic with respect to the frequency.

등방성 복사 특성을 가지는 U-형태의 RFID 태그 안테나

이상운(Sangwoon Lee),조치현(Chihyun Cho),이기근(Keekeun Lee),추호성(Hosung Choo),박익모(Ikmo Park) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.5

본 논문에서는 RFID 시스템의 안정적인 구동을 위하여 등방성 복사 특성을 가지는 U-형태의 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 태그 안테나는 복사부에 해당하는 U-형태의 반파장 다이폴 본체와 사각 형태의 급전부가 결합된 구조이다. 태그 칩과의 공액 정합이 용이하게 하기 위해 급전부 하단 중앙에 상용 태그 칩을 부착하여 U-형태의 본체에 연결하였다. 또한, U-형태의 태그 안테나의 본체 하단 중앙을 직사각형 슬릿을 만들어 이득 편차 특성을 개선하였다. 두 구조의 태그 안테나는 VSWR<2를 기준으로 국내에 할당된 UHF 주파수 대역인 908.5~914 ㎒를 수용하였으며, VSWR<2 대역폭 안에서 슬릿이 없는 경우 1.63 dB 이하의 이득 편차 특성을, 슬릿이 있는 경우에는 0.74 ㏈ 이하의 이득 편차 특성을 가졌다. 또한, VSWR<5.8 대역폭 안에서 슬릿이 없는 경우 3.8 ㏈ 이하의 이득 편차 특성을, 슬릿이 있는 경우에는 1.2 ㏈ 이하의 이득 편차 특성을 가졌다. In this paper, we proposed a U-shaped RFID tag antenna with isotropic radiation characteristic for the stable operation of RFID system. The proposed antenna is composed of a U-shaped half wavelength dipole and a rectangularshaped feed. In order to have good impedance matching with a tag chip, the commercial tag chip is attached to the lower center of the feed. A gain deviation characteristic of the U-shaped tag antenna can be further improved by inserting a rectangular slit in the lower center of the U-shaped antenna body. On the condition of VSWR<2, the tag antennas of two structures satisfy the Korea UHF RFID bandwidth and showed the gain deviation of less than 1.63 ㏈ and 0.74 ㏈ for without slit and with slit, respectively. On the condition of VSWR<5.8, the U-shaped tag antenna showed the gain deviation of less than 3.8 ㏈ and 1.2 ㏈ for without slit and with slit, respectively.

EM 시뮬레이션 기반의 어레이 매니폴드를 이용한 방향 탐지 시스템 성능 분석

김재환(Jae-Hwan Kim),조치현(Chihyun Cho) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.10

본 논문에서는 상용 EM 시뮬레이션을 이용하여 안테나의 위상 응답 특성인 어레이 매니폴드를 계산하는 방법을 제안하고 실제 측정값과 비교하여 그 유효성을 검증하였다. EM 시뮬레이션을 적용하여 확보된 어레이 매니폴드는 point source에 의한 이상적인 이론값과 비교 시 안테나 자체와 안테나가 장착되는 플랫폼에 의한 영향을 정확히 계산할 수 있으며, 보정시 전계강도가 큰 주변의 FM/TV 등의 방송 신호나 다중 반사에 의한 왜곡 등을 배제시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 방향 탐지 시스템의 성능을 예측하기 위해서 세밀한 간격으로 수신 신호를 시뮬레이션하고 그 중 일부를 어레이 매니폴드로 적용한 후 파라볼릭 추정 방법을 이용하여 대상 신호원의 방향을 예측하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 수신 신호의 SNR이 비교적 낮은 조건에서도 정확하게 측정 결과를 예측할 수 있어 방향 탐지 분야에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. In this paper, by using a commercial EM simulator, we could obtain the array manifold which are phase responses of an array antenna for the incident plane wave and then verified the effectiveness of methodology after comparing with the measurement. The result shows that the array manifold can be calculated including not only the phase response of the ideal point sources but also the influences of the mutual coupling between antennas and the installed platform. Also it can exclude the interference of strong broadcasting signal and the disturbance of the multipath in the calibration process. Finally, to predict the performances of direction finding systems, a novel method using both the EM simulation-based receiving signal and the sparsely sampled array manifold with the parabolic estimation is proposed. This method can be utilized in the various fields of direction-finding since it shows the superior predictive performance even in low SNR conditions.

물질특성 측정장치를 이용한 D-대역 복소유전율 측정

강태원(Tae-Weon Kang),구현지(Hyunji Koo),조치현(Chihyun Cho),권재용(Jae-Yong Kwon) 한국전자파학회 2023 한국전자파학회논문지 Vol.34 No.1

자유공간 물질상수 측정법을 이용한 W-Band 유전율 측정

강진섭(Jin-Seob Kang),김정환(Jeong-Hwan Kim),조치현(Chihyun Cho),김대찬(Dae-Chan Kim) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.3

본 논문에서는 W-band(75~110 GHz) 자유공간 물질상수 측정법을 논의하였다. 우선 자유공간에서 주위 환경에 영향을 덜 받으면서 피측정물(MUT: Material Under Test)에 의한 산란계수를 정확하게 측정하기 위한 W-band quasi-optical 기술 기반 자유공간 물질상수 측정시스템을 논의하고, 관련 측정시스템의 GRL(Gated Reflect Line) 교정법을 기술하였다. 그리고 공기를 피측정물로 하여 제안된 측정법의 타당성을 보이고, 두께가 1.1 mm, 2 mm, 2.75 mm, 5 mm인 arystal 평판에 대한 측정 결과를 제시하였다. In this paper, a free-space material measurement technique is discussed in W-band(75~110 GHz). For the accurate measurement of S-parameters of an MUT(Material Under Test) in free space, a W-band quasi-optical free-space material measurement system, less affected by the measurement environments, is discussed, and GRL(Gated Reflect Line) method for calibrating the measurement system is described. Proposed technique is verified for ‘Air’ and measurement results for arystal plates of thickness 1.1 mm, 2 mm, 2.75 mm and 5 mm are also shown.

G-Band 도파관 산란 계수 정밀 측정

강진섭(Jin-Seob Kang),김정환(Jeong-Hwan Kim),조치현(Chihyun Cho),김대찬(Dae-Chan Kim) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.9

본 논문에서는 (서브)밀리미터파 대역에서 산란 계수 정밀 측정이 어려운 요인 및 보다 정확한 측정을 하기 위한 방안을 기술하였으며, G-band(140~220 ㎓)에서의 측정 사례를 제시하였다. 우선 마이크로파 대역과 (서브)밀리미터파 대역에서 사용되는 산란 계수 측정시스템(벡터회로망 분석기)의 동작 원리에 대한 차이점을 파악하고, (서브)밀리미터파 대역 산란 계수 측정시스템을 보다 잘 운영하기 위한 방안을 기술하였다. 그리고 더 좋은 도파관 전송 특성 및 연결 반복도를 얻기 위한 방안과 반사 계수 크기가 작은 피측정기를 정밀 측정하기 위한 방안을 기술하였다. This paper discusses difficulties in precise measurements of the scattering parameters in (sub-)millimeter-wave range and tips for more accurate measurements, and provides measurement examples in the G-band(140~220 ㎓). First, one investigates the differences in operating principles of scattering parameters measurement systems used in microwave and (sub-)millimeter-wave ranges and describes tips for better operation of the (sub-)millimeter-wave scattering parameters measurement system. In addition, one describes tips for better transmission properties and connection repeatability of waveguides and a precise measurement method for devices with small reflection coefficients.