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Radiation and scattering from cavity-backed apertures and waveguide array based on fourier transform and mode matching = 푸리에 변환과 모드 정합법을 이용한 공동을 가진 개구면과 도파관 어레이에 의한 복사 및 산란
서명 / 저자 Radiation and scattering from cavity-backed apertures and waveguide array based on fourier transform and mode matching = 푸리에 변환과 모드 정합법을 이용한 공동을 가진 개구면과 도파관 어레이에 의한 복사 및 산란 / Jong-Wook Zeong.
저자명 Zeong, Jong-Wook ; 정종욱
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2005].
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We consider the boundary-value problem based on the Fourier transform and mode matching technique. Radiation from two-dimensional groove-backed aperture antenna is 'presented. The line-current is assumed to represent the feeding part of the antenna. The boundary conditions are enforcement to obtain a set of simultaneous equations for discrete modal coefficients. The radiation characteristic is expressed in rapidly convergent series. The developed theory is expanded to a two-dimensional microstrip patch antenna. The radiation characteristics of the patch antenna are presented in terms of the position of line current source. Radiation and scattering from cavity-backed planar aperture array antenna in a conducting plane with finite thickness is presented. The radiated fields are represented in terms of discrete and continuous modes based on Fourier transform, mode matching technique, and superposition principle. The point source is assumed to represent feeding system of antenna for an easy calculation with the radiation analysis based on the Fourier transform and mode matching technique. The boundary conditions are enforced to obtain a set of simultaneous equations for discrete modal coefficients. The radiation characteristic is expressed in rapidly convergent series. We obtain the rigorous and efficient solution of antenna radiation. The radiation behavior is investigated using the electromagnetic field in the aperture under stationary phase approximation. Based on the developed theory, numerical computation is performed to illustrate the radiation behavior in terms of aperture geometry and frequency. We optimize the design parameters and propose a novel planar aperture array antenna structure. Using optimized design parameters, we manufacture the planar aperture array antenna, measure its radiation behavior and compare with theoretical results. We consider the applicability of our theory to practical antenna structure. Radiation, scattering and mutual coupling between flange mounted waveguides is presented. The boundary conditions are enforcement to obtain a set of simultaneous equations for discrete modal coefficients to represent coupling behavior in terms of discrete and continuous modes based on Fourier transform, mode matching technique. A rigorous formulation for radiating and mutual coupling properties of rectangular waveguides in a conducting plane is presented. Based on the developed theory, numerical computation is performed to illustrate the mutual coupling behavior in terms of waveguide geometry and frequency. Also, a rigorous formulation for radiation and mutual coupling behavior of waveguides in a infinite conducting plane with a dielectric sheet.

그루브를 갖는 2차원 구조의 개구면을 가지는 안테나에 의한 복사 및 산란 문제를 푸리에 변환과 모드 정합법을 이용하여 엄밀하게 해석하였다. 안테나 급전은 그루브 내부에 선전류를 가정하였다. 경계조건을 적용하여 복사 필드를 개구면의 모드 함수의 합으로 나타내어 빠르게 수렴하도록 하여 수치 계산에 용이하도록 하였다. 해석된 결과를 두 개의 개구면을 가지는 구조로 확장하여 패치 안테나에 적용하였다. 선전류의 위치에 따른 패치 안테나의 복사 특성을 살펴보았다. 앞서 구한 2차원 구조를 3차원 구조로 확장하여 공동을 가지는 여러 개의 개구면에 의한 복사 및 산란 특성을 푸리에 변환과 모드 정합법을 이용하여 엄밀하게 풀었다. 안테나의 급전은 공동 내부의 임의의 위치에 존재하는 점전원을 가정하였다. 점전원 모델링 기법은 푸리에 변환 산란파 기법에 의거한 복사부 해석과 쉽게 결합되는 장점을 가지고 있다. 점전원의 방향에 따른 복사 효율에 대해 살펴보았다. 모드계수에 대한 연립방정식을 얻기 위해 경계조건을 적용하였다. 복사 필드를 개구면의 모드 함수의 합으로 나타내어 수렴이 빠른 특성을 가지도록 하였다. 안테나 복사에 대한 엄밀한 해를 구하였으며 정상위상근사법을 이용하여 복사 되는 필드를 급수 형태로 구하였다. 해석결과를 이용하여 개구면의 구조에 따른 안테나 복사특성을 제시하였고, 기존의 결과와 잘 일치 하는 것을 확인하였다. 개구면에 전자기파를 효율적으로 결합시키기 위한 안테나 급전부 구조를 제시하였다. 개발된 안테나 설계 이론을 바탕으로 안테나 설계 지수를 최적화 하여 새로운 형태의 공동을 가지는 개구면 비주기 어레이 안테나를 제시하였다. 도출된 설계 지수를 이용하여 안테나를 제작하였고, 복사 특성을 측정하여 개발된 이론의 계산 결과와 비교하여 이론의 실제 응용 가능성을 살펴보았다. 개발된 이론은 평면 개구면 어레이 안테나의 해석에 유용하게 이용 될 수 있을 것이다. 다수의 크기가 다른 도파관이 무한평판에 결합 되어 있는 구조에 대해 하나의 도파관에서 급전이 이루어 질 경우 복사 및 산란 특성과 도파관 상호간에 발생하는 결합 특성을 푸리에 변환과 모드 매칭을 이용하여 해석하였다. 경계조건을 적용함으로 결합 특성을 도파관 내부의 모드 함수로 나타내어 수렴이 빠른 형태로 표시 하였다. 도파관 상호 결합 특성에 대한 엄밀하고 수치 계산에 효율적인 해를 구하였다. 개발된 이론을 바탕으로 다수의 도파관을 가지는 구조에 대해 수치 계산을 수행하여 도파관의 크기, 각 도파관의 상대적인 위치 및 주파수에 따른 반사계수 및 상호 결합 특성을 기존의 다른 연구 결과와 비교하였다. 무한 평판이 두께를 갖는 유전체 커버를 가지는 경우에 대해 동일한 해석 과정을 수행하여 안테나 등에서 실제 이용되는 구조에 대한 경우에 대해 상호 결합 특성을 엄밀하고 수렴이 빠른 형태로 표시하였다.

서지기타정보

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청구기호 {DEE 05067
형태사항 vii, 124 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 Appendix : A, Asymptotic evaluation of integral using stationary phase approximation. - B, Computation of modal coefficient $E_{gj}$. - C, Asymptotic evaluation of double integral using stationary phase approximation
저자명의 한글표기 : 정종욱
지도교수의 영문표기 : Hyo-Joon Eom
지도교수의 한글표기 : 엄효준
수록잡지명 : "Radiation from cavity-backed apertures in a conducting plane ". IEEE transactions on antennas and propagation,
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학전공,
서지주기 Includes reference
주제 Aperture
Array
Antenna
Cavity
Mode matching
Fourier transform
개구면
어레이
안테나
공동
모드매칭
푸리에 변환
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