하이브리드 전자파 해석 기술을 활용한 다기능 레이돔 설계 및 제작
Design and Fabrication of a Multi-functional Radome Using Hybrid Electromagnetic Analysis Technique
- 주제(키워드) 전자파해석 , 레이돔
- 주제(DDC) 004.6
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 박용배
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 AI융합네트워크학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000033291
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
레이돔은 안테나를 외부 환경으로 보호하는 장치이다. 기지국, 레이다, 항공기 등 안 테나가 사용되는 모든 곳에 레이돔이 장착되어 있으며, 응용 분야에 따라 레이돔에게 요구하는 기능이 다르기 때문에, 각 응용 분야에서 요구하는 기능의 레이돔의 단위 구 조를 설계하고 전체 구조를 해석하기 위한 연구가 필요하다. 2장에서는 광대역 및 고입사각 투과 기능을 갖는 테이퍼드 구조 형태의 단위 구조에 대한 설계 및 제작에 대해 서술하였다. 전통적인 임피던스 매칭 방법 중 하나인 테이 퍼드 방법을 바탕으로 최적화를 수행하고, 실제 3D 프린터와 Ka 밴드에서의 자유공간 측정법을 이용해 설계 검증을 수행하였다. 3장에서는 적층 제조 기술을 활용한 격자 구조가 적용된 샌드위치 구조의 단위 구조 에 대한 설계 및 제작에 대해 서술하였다. 기존의 울퉁불퉁한 표면에 이물질이 생기는 경우, 매우 심각한 손실을 보일 수 있다. 따라서 3D 프린터를 이용해 매끄러운 표면을 갖고, 고입사각 특성을 보이는 샌드위치 격자 구조를 제안하였다. 이 역시 3D 프린터 와 X 밴드에서의 자유공간 측정법과 방사 패턴을 측정하여 설계를 검증하였다. 4장에서는 슬롯 배열 안테나 위에 주파수 선택 표면이 올려진 문제를 해석하기 위한 하이브리드 근사 기법을 소개한다. 주파수 선택 표면은 레이다 단면적 감소를 위해 사 용되지만, 그 특성으로 인해 설치된 안테나의 특성이 변화할 수 있다. 따라서 안테나와 주파수 선택 표면을 통합 해석하여 방사 패턴의 변화를 분석하는 방법을 소개한다. 제 안한 방법을 이용하여 배열 안테나와 주파수 선택 표면이 결합된 구조의 방사 패턴 해 석을 효율적으로 분석할 수 있다. 본 논문의 결과는 민간 뿐만 아니라 국방 분야 레이돔 설계 및 해석에 유용하게 사 용될 수 있다. 또한 설계, 제조, 해석 등 레이돔에 관련된 분야를 포함하고 있으므로 학술 및 산업 분야에 기여할 것이라 기대한다.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 2 장 광대역 및 고입사각 투과 특성을 갖는 테이퍼 유전체의 설계 및 제작 4
제 1 절 서론 4
제 2 절 해석 및 설계 방법 6
2.2.1. 수치해석 기법 6
2.2.2. 0차 회절 격자 조건 6
2.2.3. 유효유전율 9
2.2.4. Klopfenstein 테이퍼 방법 9
2.2.5. 최적화 방법 11
제 3 절 설계 절차 및 결과 14
2.3.1. 긴 테이퍼 설계 14
2.3.2. 짧은 테이퍼 설계 17
2.3.3. 시뮬레이션 결과 17
2.3.4. 제작 오차 분석 21
2.3.5. 회절 격자 분석 24
제 4 절 제작 및 측정 27
2.4.1. 3D 프린터를 이용한 샘플 제작 27
2.4.2. 자유공간측정법 27
2.4.3. 측정 결과 30
제 5 절 결론 37
제 3 장 광각 스캐닝 레이돔을 위한 3D 프린팅 격자 구조 38
제 1 절 서론 38
제 2 절 격자 코어 분석 40
3.2.1. 격자 코어 40
3.2.2. 유효 유전율 분석 40
3.2.3. 아이겐모드 분석 43
제 3 절 샌드위치 구조 분석 47
3.3.1. 샌드위치 레이돔 47
3.3.2. 성능 분석 47
3.3.3. 시뮬레이션 결과 50
3.3.4. 오차 분석 54
제 4 절 제작 및 측정 57
3.4.1. 제작 과정 57
3.4.2. 자유공간 측정법 57
3.4.3. 자유공간 측정법 측정 결과 60
3.4.4. 방사 패턴 측정 결과 60
3.4.5. 논의 68
제 5 절 결론 69
제 4 장 주파수 선택 표면이 덮인 슬롯 배열 안테나의 효율적인 방사 패턴 추정 방법 70
제 1 절 서론 70
제 2 절 수치해석 기법 73
4.2.1. 제안한 방법의 개략도 73
4.2.2. 이미지 방법을 이용한 광선 경로 결정 73
4.2.3. 안테나로부터 발생된 광선의 전자기장 모델링 77
4.2.4. 반사 및 투과 광선 전자기장 모델링 77
4.2.5. 경계 박스에서의 표면 등가 원리 적용 79
4.2.6. 방사패턴 계산 79
제 3 절 수치해석 결과 82
4.3.1. 안테나 모델링 82
4.3.2. 경계 박스 사이즈 85
4.3.3. 주파수 선택 표면 85
4.3.4. 분석 결과 88
4.3.5. 시뮬레이션을 이용한 검증 93
4.3.6. 논의 93
제 4 절 결론 104
제 5 장 결 론 105
참고문헌 107
Abstract 117
