QRS 확산기를 이용한 다양한 전자파 잔향실 내부의 모드 분포 향상 = Improvement of mode distribution in various reverberation chambers by QRSdiffusers

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 전자파 장해 (Electromagnetic Interference; EMI) 및 복사 내성 (Immunity) 측정에 사용되는 전자파 무반사실 (Anechoic Chamber)의 대용 방법으로 활용될 수 있는 전자파 잔향실 (Reverberation Chamber) 내부에서의 전자기 필드 균일도 (Electromagnetic Field Uniformity) 특성에 관하여 연구하였다. 전자파 잔향실 내부에 균일한 필드를 생성하기 위해 사용되는 기존 스터러 (Stirrer)의 크기 및 유지보수 문제를 해결하기 위해, 음향학 분야에서 사용되고 있는 확산기 (Diffuser)가 1-3 GHz 대역을 대상으로 설계되었고, 다섯 가지 타입 (Type)의 삼각 프리즘 형 전자파 잔향실 (Triangular Prism Reverberation Chamber)과 네 가지 타입의 직육면체 형 전자파 잔향실 (Rectangular Reverberation Chamber)이 모델링되었다. 이 아홉 가지 타입의 전자파 잔향실에 대하여 시뮬레이션과 측정이 이루어 졌다. 시간 영역 유한 차분 (Finite Difference Time Domain; FDTD) 수치 해석 방법을 기초로 한 XFDTD 6.2 시뮬레이션 프로그램을 이용하여, 각 구조에서의 필드 분포에 대해 시뮬레이션을 하였으며, 그 결과들이 서로 비교 분석되었다. 필드 균일도는 IEC 61000-4-21 규격에 명시되어 있는 누적 확률 분포 (Cumulative Probability Distribution)에 의해 평가되었다. 그 결과, 확산기를 부착한 전자파 잔향실 내부의 필드 균일도가 ±6 dB 내의 오차 (Tolerance)와 ±3 dB 내의 표준 편차 (Standard Deviation)를 만족시키는 것을 보여 주었으며, 이는 본 논문에서 제안하고 있는 확산기가 국제 규격을 만족시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 전자파 잔향실 내 QRS 확산기 설계 시, QRS 확산기 면적을 전자파 잔향실 한쪽 내벽의 44 %로 설계 하는 것이 가장 효율적임을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 국문요지 1
• I. 서론 2
• II. QRS 확산기 설계 7
• 2.1 Quadratic Residue Sequence (QRS) 7
• 2.2 1 주기 QRS 확산기 설계 10
• 2.3 17 주기 QRS 확산기 설계 13
• 2.4 1 주기 QRS 확산기 Set 설계 15
• Ⅲ. 삼각 프리즘 형 전자파 잔향실 설계 16
• 3.1 삼각 프리즘 형 전자파 잔향실 16
• 3.2 삼각 프리즘 형 전자파 잔향실 내부에 발생되는 공진 모드 17
• 3.3 삼각 프리즘 형 전자파 잔향실 설계 21
• Ⅳ. 직육면체 형 전자파 잔향실 설계 24
• 4.1 직육면체 형 전자파 잔향실 24
• 4.2 직육면체 형 전자파 잔향실 내부에 발생되는 공진 모드 25
• 4.3 직육면체 형 전자파 잔향실 설계 25
• Ⅴ. 전자파 잔향실 내부 필드 분포 해석 29
• 5.1 FDTD 수치 해석 방법 29
• 5.1.1 Yee 셀 (Yee‘s Cell) 30
• 5.1.2 Courant–Friedrichs–Lewy (CFL) 조건 42
• 5.1.3 전체 필드/산란 필드 전개법 43
• 5.1.4 입사파 구현 45
• 5.1.5 산포도 (Degree of Scattering) 48
• 5.2 시뮬레이션 52
• 5.2.1 XFDTD 시뮬레이션 52
• 5.2.2 삼각 프리즘 형 전자파 잔향실 시뮬레이션 구성 54
• 5.2.3 삼각 프리즘 형 전자파 잔향실 시뮬레이션 결과 59
• 5.2.4 직육면체 형 전자파 잔향실 시뮬레이션 구성 86
• 5.2.5 직육면체 형 전자파 잔향실 시뮬레이션 결과 90
• 5.3 측정 110
• 5.3.1 측정 시스템 구성 110
• 5.3.2 측정 결과 115
• Ⅵ. 결론 127
• Ⅶ. 참고 문헌 130
• ABSTRACT 133
• APPENDIX A. 균일 필드 영역 134
• APPENDIX B. 측정 기기 139
• 감사의 글 145