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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김홍준.
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 경북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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마이크로파를 이용한 이미징/센싱 기술은 바이오 매디컬 및 비파괴 검사 등의 다양한 분야에 접목되어 왔다. 바이오 매디컬 분야에서의 응용 예시로는 마이크로파를 이용한 유방암 탐지가 있다. 이러한 진단 기술은 오늘날에는 3차원 이미징, 그리고 단층 촬영으로 까지 발전하고 있다. 물질의 표면의 결함을 검출하거나 물질의 유전율 측정, 전력 케이블 내부의 결함 측정 등은 비파괴 검사로의 활용의 대표적인 예시라 할 수 있다.
이러한 시스템은 검침 신호를 대상 물체에 방사시킨 신호와 물체로부터 반사된 신호의 비인 반사계수의 크기와 위상의 변화를 측정하는 기술을 기반으로 한다. 마이크로파 이미징/센싱 시스템에 사용되는 신호는 고주파이기 때문에 국부 발진기(Local Osicallator, LO)와 믹서를 통해서 하향변환 시켜야 한다. 이 과정에서 출력 주파수원 이외에 또 하나의 주파수원과 두 주파수원의 위상 동기화를 위해 정밀한 PLL(Phase Lock Loop)이 요구되며, PLL과 이중 방향성 커플러가 넓은 공간을 차지하므로 이미징/센싱 시스템을 소형화 하는데 제한점이 있다.
본 논문에서는 왼손법칙 전송선로형 주파수 변환기와 저항성 커플러를 이용하여 저비용 소형화된 벡터 반사 신호 분석기를 제작하고 상용 벡터 회로망 분석기와 그 성능을 비교분석 하였다. 제작된 왼손법칙 전송선로형 주파수 변환기는 1.5 – 2.4 GHz의 주파수 대역 내에서 선형적인 360° 위상변위가 가능하기 때문에, 적절한 진폭의 톱니파를 인가했을 때 높은 SFDR을 유지하면서 인가 주파수를 변환시킬 수 있다. 저항성 커플러를 사용하여 시스템의 크기를 소형화 하였고, 격리도가 낮은 구조를 보완하기 위해서 4단자 회로망 교정법 사용하였다. 제안하는 반사 신호 분석기와 상용 벡터 회로망 분석기를 이용하여 임의의 두 부하에 대한 반사계수를 측정한 결과, 반사 계수의 크기는 목표 대역 내에서 상용 벡터 회로망 분석기에 비해 평균적으로 0.18 dB의 오차를 가졌고, 위상의 경우 0.18°의 오차를 있는 것을 확인하였다.
본 논문에서 제안하는 반사 신호 분석기는 하나의 주파수원만 요구되며, 상대적으로 간단한 구조를 가짐으로서 시스템의 사이즈와 가격적인 면에서 이득을 가진다. 이러한 결과는 이동식 계측 장비로서의 활용 가치가 높을 것으로 예상되고 추후 초소형 이동식 이미징/센싱 시스템의 하드웨어 모듈에 관한 연구에 기여할 것으로 사료된다.
이러한 시스템은 검침 신호를 대상 물체에 방사시킨 신호와 물체로부터 반사된 신호의 비인 반사계수의 크기와 위상의 변화를 측정하는 기술을 기반으로 한다. 마이크로파 이미징/센싱 시스템에 사용되는 신호는 고주파이기 때문에 국부 발진기(Local Osicallator, LO)와 믹서를 통해서 하향변환 시켜야 한다. 이 과정에서 출력 주파수원 이외에 또 하나의 주파수원과 두 주파수원의 위상 동기화를 위해 정밀한 PLL(Phase Lock Loop)이 요구되며, PLL과 이중 방향성 커플러가 넓은 공간을 차지하므로 이미징/센싱 시스템을 소형화 하는데 제한점이 있다.
본 논문에서는 왼손법칙 전송선로형 주파수 변환기와 저항성 커플러를 이용하여 저비용 소형화된 벡터 반사 신호 분석기를 제작하고 상용 벡터 회로망 분석기와 그 성능을 비교분석 하였다. 제작된 왼손법칙 전송선로형 주파수 변환기는 1.5 – 2.4 GHz의 주파수 대역 내에서 선형적인 360° 위상변위가 가능하기 때문에, 적절한 진폭의 톱니파를 인가했을 때 높은 SFDR을 유지하면서 인가 주파수를 변환시킬 수 있다. 저항성 커플러를 사용하여 시스템의 크기를 소형화 하였고, 격리도가 낮은 구조를 보완하기 위해서 4단자 회로망 교정법 사용하였다. 제안하는 반사 신호 분석기와 상용 벡터 회로망 분석기를 이용하여 임의의 두 부하에 대한 반사계수를 측정한 결과, 반사 계수의 크기는 목표 대역 내에서 상용 벡터 회로망 분석기에 비해 평균적으로 0.18 dB의 오차를 가졌고, 위상의 경우 0.18°의 오차를 있는 것을 확인하였다.
본 논문에서 제안하는 반사 신호 분석기는 하나의 주파수원만 요구되며, 상대적으로 간단한 구조를 가짐으로서 시스템의 사이즈와 가격적인 면에서 이득을 가진다. 이러한 결과는 이동식 계측 장비로서의 활용 가치가 높을 것으로 예상되고 추후 초소형 이동식 이미징/센싱 시스템의 하드웨어 모듈에 관한 연구에 기여할 것으로 사료된다.
목차
Contents ⅰList of Figures ⅲList of Tables ⅵ1. Introduction 12. Structure of proposed reflectometer 32.1. Scattering Matrix 32.2. Proposed reflectometer 63. Left-handed transmission line based frequency translator 93.1. Left-handed transmission line theory 103.2. Phase shifter using left-handed transmission line 163.3. Operation as frequency translator 274. Proposed reflectometer 304.1. Resistive power splitter 314.2. Resistive directional coupler 354.3. Calibration method 404.4. Proposed system 435. Conclusion 46Reference 47Abstract 49
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