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SUMMARY
목차
제1장 서론 24
제1절 연구의 목표 24
제2절 연구의 필요성 24
제3절 연구내용 및 범위 25
제4절 연구추진전략 및 방법 25
1. 28 GHz 초소형 프로브 설계 및 제작 25
2. 프로브 등방성, 민감도, 선형성 측정 26
3. 근거리장 전력밀도 측정 기술개선 26
4. 전력밀도 수치해석 및 해석결과 검증 26
5. 표준 혼 안테나로부터의 거리별 및 면적별 전자파 측정결과 분석 및 이를 통한 측정 불확정도 개선 27
6. 진폭만을 고려한 근거리장의 전력밀도 측정 방법과 크기와 위상까지 고려한 측정 방법들의 알고리즘 개발 및 불확정도 비교 분석 27
7. 5G 휴대전화의 근거리장 면적 평균 등 전력밀도 계산 알고리즘 제안 27
8. 다중 주파수의 동시 노출시 노출량 평가방법 제안 27
9. 국내·외 연구 결과 동향 및 자료조사 27
제2장 초소형 프로브 설계 및 제작 28
제3장 표준 혼 안테나의 전기장 세기 검증 31
제1절 표준 혼 안테나의 근거리장에서 전기장 세기 검증 31
제2절 표준 혼 안테나의 원거리장에서 전기장 세기 검증 35
1. 해석적 식에 의한 전기장 값과 상용 전자장 수치해석 프로그램의 전기장 값 결과 비교 35
제4장 전력밀도 측정 및 불확정도 개선 42
제1절 혼 안테나의 입력 케이블 부정합에 따른 손실 측정 42
제2절 프로브의 등방성, 선형성, 민감도 검증 45
1. 프로브의 등방성, 선형성, 민감도 검증 방법 45
제3절 혼 안테나의 전력밀도 측정 및 재현성 확인 50
1. 혼 안테나의 전력밀도 측정 50
2. 전력밀도 측정 시스템의 측정 재현성 확인 53
제4절 28 GHz 싱글 패치 안테나에 대한 전력밀도 수치해석 및 측정 55
1. 수치해석 프로그램 타당성 검증 55
2. 싱글 패치 안테나 설계제작 및 실측 측정결과 58
3. 싱글 패치 안테나에 대한 전력밀도 측정결과 59
제5절 28 GHz 1 x 4 배열 안테나에 대한 전력밀도 수치해석 및 측정 63
제5장 근거리장 예측·투영 기법 67
제1절 백 프로젝션(Back-projection) 기법 조사 67
1. 백 프로젝션 기법을 분석 및 기법에 대한 수학적 표현과 원리 이해 67
제2절 백 프로젝션(Back-projection) 기법 구현 68
1. 백 프로젝션 기법의 절차 68
2. 푸리에 변환 (Fourier Transform) 69
3. 혼 안테나 백 프로젝션 71
4. 싱글 패치 안테나 백 프로젝션 80
5. 1x4 배열 안테나 백 프로젝션 86
제6장 원거리 전기장 세기의 크기만으로써 근거리장 전력밀도를 계산하는 알고리듬 91
제1절 백 프로젝션을 위한 크기만의 전기장 위상의 추정 91
제2절 전기장 세기 크기와 재구성 위상을 활용한 백 프로젝션 95
제3절 전기장 세기 크기만을 활용한 위상함수 추정 및 백 프로젝션 101
1. 1x4 안테나 설계 101
2. 타면참조형 GA기반 위상추정 알고리듬 102
3. 1x4 안테나 전자기 수치해석 및 측정 104
4. 1x4 안테나의 위상 재구성 및 백 프로젝션 109
제7장 전자파흡수율 및 전력밀도 평가 121
제1절 다중 주파수 안테나 설계 및 인체노출 평가 121
1. 낮은 주파수 대역의 전력밀도 평가 122
2. 높은 주파수 대역의 전력밀도 평가 124
제2절 전자파 총노출지수(TER) 평가 127
제8장 전력밀도 측정 소프트웨어 개발 129
제9장 결론 133
참고문헌 135
판권기 136
표 3-1. 혼 안테나의 규격(크기) 36
표 6-1. 혼 안테나 치수 91
표 6-2. 1 x 4 안테나 전기장 수치해석 결과와 측정결과의 오차 108
표 6-3. 1 x 4안테나의 백 프로젝션 후 결과 비교 113
표 6-4. 조건별 전기장 세기 크기 비교 결과 (1) 114
표 6-5. 조건별 전기장 세기 크기 비교 결과 (2) 115
표 6-6. 조건별 전력밀도 비교 결과 (1) 116
표 6-7. 조건별 전력밀도 비교 결과 (2) 118
표 6-8. 조건별 전력밀도 비교 결과 (3) 119
그림 1-1. 초소형 프로브 등방성, 민감도, 선형성 측정 구성도 26
그림 2-1. 전기장 프로브 28
그림 2-2. 6 GHz 이하의 전기장 프로브에 사용된 다이오드 특성 28
그림 2-3. 28 GHz 전기장 프로브에 사용된 다이오드의 순방향 특성 29
그림 2-4. 팁이 Rexolite 1422로 제작된 28 GHz 전기장 프로브 29
그림 2-5. 프로브 팁(Rexolite 1422)에 의한 필드 왜곡 현상 29
그림 2-6. 팁이 Rohacell로 제작된 28 GHz 전기장 프로브 30
그림 3-1. 혼 안테나 모습 31
그림 3-2. 혼 안테나의 치수 32
그림 3-3. 직사각형 도파관 32
그림 3-4. 혼 안테나 모델링 모습 34
그림 3-5. 혼 안테나의 급전부와 혼 안테나 개구면에서의 수치해석 및 해석적 계산 결과 비교 34
그림 3-6. 혼 안테나의 근거리장 영역에서 수치해석 및 해석적 계산 결과 비교 35
그림 3-7. 혼 안테나 구조도 36
그림 3-8. 혼 안테나 원거리장 패턴 계산 결과 비교: 수치해석법 vs. 해석적 기법 38
그림 3-9. 중심 종축상 거리별 전기장 비교 38
그림 3-10. 해석 계산식과 시뮬레이션에 의한 다이폴 모델 전기장값 계산 결과 39
그림 3-11. 패치 안테나 모델과 전기장 값 계산 결과 40
그림 3-12. 혼 안테나의 원거리장에 대한 수치해석 및 해석적 계산 결과 비교 41
그림 4-1. 혼 안테나의 전력손실 측정 구성도 42
그림 4-2. 혼 안테나의 반사계수 측정 모습 43
그림 4-3. 혼 안테나 개구면이 오픈되어 있을 때 S11[이미지참조] 44
그림 4-4. 혼 안테나 개구면이 단락되어 있을 때 S11[이미지참조] 44
그림 4-5. 수치해석 결과와 초소형 프로브의 전기장 세기 측정결과 비교 45
그림 4-6. 28 GHz 프로브 등방성 측정 구성도 46
그림 4-7. 28 GHz 전기장 프로브의 등방성 측정 모습 47
그림 4-8. 28 GHz 전기장 프로브 등방성 측정결과 48
그림 4-9. 28 GHz 전기장 프로브 선형성 측정 구성도 49
그림 4-10. 3축 프로브의 선형성 측정결과 49
그림 4-11. 28 GHz 전기장 프로브 민감도 측정 구성도 50
그림 4-12. 혼 안테나의 전력밀도 측정 51
그림 4-13. 혼 안테나의 거리에 따른 시간 평균 전력밀도(1 x 1 cm²) 52
그림 4-14. 혼 안테나의 거리에 따른 시간 평균 전력밀도(2 x 2 cm²) 52
그림 4-15. 표준 혼 안테나에 대한 전력밀도 측정 개념도 53
그림 4-16. 1 x 1 cm² 평균 전력밀도 측정 재현성 비교 54
그림 4-17. 2 x 2 cm² 평균 전력밀도 측정 재현성 비교 54
그림 4-18. 계산식과 전자파 모의시험에 입력되는 싱글 패치 안테나모델 56
그림 4-19. 계산식과 시뮬레이션에 입력되는 싱글 패치 안테나 전기장 크기 결과 57
그림 4-20. 거리에 따른 싱글 패치 안테나의 전기장 크기 58
그림 4-21. 싱글 패치 안테나 59
그림 4-22. 싱글 패치 안테나 전력밀도 측정 개념도 60
그림 4-23. 싱글 패치 안테나의 전력밀도 측정 모습 60
그림 4-24. 싱글 패치 안테나의 거리에 따른 전기장 수치해석치와 측정치 비교 61
그림 4-25. 싱글 패치 안테나의 1 cm² 평균 전력밀도 수치해석치와 측정치 비교 61
그림 4-26. 싱글 패치 안테나의 4 cm² 평균 전력밀도 수치해석치와 측정치 비교 62
그림 4-27. 1 x 4 배열 안테나에 대한 전력밀도 측정 개념도 63
그림 4-28. 전력밀도 측정에 사용한 1 x 4 배열 안테나의 특성 64
그림 4-29. 1 x 4 배열 안테나의 전력밀도 측정 모습 64
그림 4-30. 1 x 4 배열 안테나의 1 cm² 평균 전력밀도(빔 조향각 0°) 65
그림 4-31. 1 x 4 배열 안테나의 4 cm² 평균 전력밀도(빔 조향각 0°) 65
그림 4-32. 20 mm 지점에서의 수치 해석값 기준으로 보상한 전력밀도 측정값 비교 66
그림 4-33. 30 mm 지점에서의 수치 해석값 기준으로 보상한 전력밀도 측정값 비교 66
그림 5-1. 백 프로젝션의 절차 70
그림 5-2. 사각 펄스 함수의 푸리에 변환 및 역 푸리에 변환 70
그림 5-3. 가우시안 함수의 푸리에 변환 및 역 푸리에 변환 71
그림 5-4. 5λ₀ 지점의 전기장 분포 72
그림 5-5. 전파모드와 감쇄모드 영역의 구분 72
그림 5-6. 혼 안테나 파수 영역 전기장 분포 73
그림 5-7. 혼 안테나 백 프로젝션에 의한 전기장 실수부 분포 74
그림 5-8. 혼 안테나 백 프로젝션에 의한 전기장 허수부 분포 74
그림 5-9. 혼 안테나 백 프로젝션에 의한 자기장 실수부 분포 75
그림 5-10. 혼 안테나 백 프로젝션에 의한 자기장 허수부 분포 75
그림 5-11. 백 프로젝션에 의한 혼 안테나 중심 종축상 전기장 크기 76
그림 5-12. 혼 안테나 백 프로젝션 전력밀도(전기장과 자기장 사용) 78
그림 5-13. 혼 안테나 백 프로젝션 전력밀도(전기장과 공간 임피던스 사용) 78
그림 5-14. 백 프로젝션에 의한 혼 안테나 중심 종축상 전력밀도 79
그림 5-15. 혼 안테나 전력밀도 면적 평균 79
그림 5-16. 싱글 패치 안테나의 표면으로부터 50 mm 지점에서의 전기장 수치해석 결과 81
그림 5-17. 싱글 패치 안테나의 표면으로부터 10 mm 지점의 전기장 세기 분포 82
그림 5-18. 싱글 패치 안테나의 표면으로부터 10 mm 지점의 전기장 실수부 분포 82
그림 5-19. 싱글 패치 안테나의 표면으로부터 10 mm 지점의 전기장 허수부 분포 83
그림 5-30. 싱글 패치 안테나의 표면으로부터 2 mm 지점의 전기장 세기 분포 84
그림 5-21. 싱글 패치 안테나의 표면으로부터 2 mm 지점의 전기장 실수부 분포 84
그림 5-22. 싱글 패치 안테나의 표면으로부터 2 mm 지점의 전기장 허수부 분포 85
그림 5-23. 1x4 배열 안테나 구조 및 전기장 크기분포 87
그림 5-24. 1x4 배열 안테나 측정 평면이 충분히 크지 않은 경우의 백 프로젝션 87
그림 5-25. 1x4 배열 안테나 백 프로젝션에 의한 전기장 실수부 분포 88
그림 5-26. 1x4 배열 안테나 백 프로젝션에 의한 전기장 허수부 분포 88
그림 5-27. 1x4 배열 안테나 백 프로젝션 전력밀도 분포 89
그림 5-28. 1x4 배열 안테나 백 프로젝션 전력밀도 면적 평균 90
그림 6-1. 혼 안테나 물리적 크기 91
그림 6-2. 혼 안테나를 활용한 50 mm 지점에서의 위상분포 결과 92
그림 6-3. 혼 안테나의 개구면으로부터 50 mm 지점의 전기장 언래핑 위상분포(수치해석 및 2차 함수) 93
그림 6-4. 혼 안테나의 개구면으로부터 50 mm 지점의 전기장 언래핑 위상분포(수치해석 및 4차 함수) 94
그림 6-5. 혼 안테나의 개구면으로부터 50 mm 지점의 전기장 세기 분포 96
그림 6-6. 혼 안테나의 개구면으로부터 50 mm 지점의 전기장 실수부 분포 96
그림 6-7. 혼 안테나의 개구면으로부터 50 mm 지점의 전기장 허수부 분포 97
그림 6-8. 혼 안테나의 개구면으로부터 10 mm 지점의 전기장 세기 분포 98
그림 6-9. 혼 안테나의 개구면으로부터 10 mm 지점의 전기장 실수부 분포 98
그림 6-10. 혼 안테나의 개구면으로부터 10 mm 지점의 전기장 허수부 분포 99
그림 6-11. 혼 안테나의 개구면으로부터 2 mm 지점의 전기장 세기 분포 99
그림 6-12. 혼 안테나의 개구면으로부터 2 mm 지점의 전기장 실수부 분포 100
그림 6-13. 혼 안테나의 개구면으로부터 2 mm 지점의 전기장 허수부 분포 100
그림 6-14. 1x4 안테나 102
그림 6-15. 거리에 따른 1x4 안테나의 공간 임피던스 103
그림 6-16. 1x4 안테나의 실험 셋-업 105
그림 6-17. 30 mm 지점에서의 전기장 분포 105
그림 6-18. 29 mm 지점에서의 전기장 분포 (1) 106
그림 6-19. 28 mm 지점에서의 전기장 분포 (1) 106
그림 6-20. 27 mm 지점에서의 전기장 분포 (1) 106
그림 6-21. 30 mm 지점에서의 전기장 분포 (2) 107
그림 6-22. 29 mm 지점에서의 전기장 분포 (2) 107
그림 6-23. 28 mm 지점에서의 전기장 분포 (2) 108
그림 6-24. 27 mm 지점에서의 전기장 분포 (2) 108
그림 6-25. 수치해석 결과 109
그림 6-26. 수치해석 결과 기반 위상 추정 알고리즘 110
그림 6-27. 측정결과 기반 위상 추정 알고리즘 112
그림 6-28. 조건별 거리에 따른 전기장 세기 크기의 백 프로젝션 결과 114
그림 6-29. 조건별 거리에 따른 전기장 세기 크기의 백 프로젝션 정규화 결과 115
그림 6-30. 조건별 거리에 따른 1 cm² 전력밀도 결과 117
그림 6-31. 조건별 거리에 따른 4 cm² 전력밀도 결과 117
그림 6-32. 조건별 거리에 따른 1 cm² 전력밀도 정규화 결과 120
그림 6-33. 조건별 거리에 따른 4 cm² 전력밀도 정규화 결과 120
그림 7-1. 전파흡수율 및 전력밀도 평가 실험 셋-업 121
그림 7-2. 2.4 GHz 전자파흡수율 123
그림 7-3. 위치에 따른 전자파흡수율 가우시안 함수 피팅 결과 124
그림 7-4. 28 GHz 전력밀도 126
그림 7-5. 위치에 따른 전력밀도 가우시안 함수 피팅 결과 127
그림 7-6. 위치에 따른 총노출지수 결과 128
그림 8-1. 전력밀도 측정 소프트웨어 실행화면 129
그림 8-2. 전력밀도 측정 소프트웨어의 파일 메뉴 창 130
그림 8-3. 전력밀도 측정 소프트웨어의 측정 메뉴 창 130
그림 8-4. 전력밀도 측정 소프트워어의 보기 메뉴 창 130
그림 8-5. 전력밀도 측정 소프트웨어의 구성 메뉴 창 131
그림 8-6. 프로브 구성 설정 창 131
그림 8-7. 전력밀도 측정결과 보고서 양식 132