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표제지
목차
약어표 9
국문요약 10
제1장 서론 11
1.1. 연구배경 및 목적 11
1.2. 연구의 내용 및 방법 14
제2장 전자파 측정 장치의 개요 15
2.1. 국내외 연구 동향 15
2.2. 짧은 이극 안테나의 특성 개요 19
2.3.1. 분석 방법 19
2.3. 3축 등방성 프로브 교정 방법에 대한 개요 32
제3장 제안된 광대역 3축 등방성 프로브 설계 39
3.1. 제안된 장치의 핵심 내용 39
3.2. 저항소자 접합을 이용한 짧은 다이폴 해석 43
3.3. 쇼트키 다이오드 검출기를 사용한 다이폴 설계 63
3.4. 센서의 고저항 전송선 69
3.5. 검출부 및 신호처리부 71
3.6. 프로브의 교정 80
제4장 광대역 3축 등방성 프로브 기반 전계강도 측정 장치 제작 및 측정 92
4.1. 제안된 3축등방성 프로브 성능 검증 결과 92
4.1.1. Linearity 및 Dynamic Range 측정 결과 92
4.1.2. Open TEM cell을 이용한 측정 결과 95
4.1.3. 등방성 특성 측정 결과 96
4.1.4. 주파수 응답특성(Flatness) 측정 결과 98
4.1.5. 온도변화 시험 결과 100
4.2. 전자파 측정 장치 제작 시험 검증 결과 101
제5장 결론 104
참고문헌 106
ABSTRACT 110
부록 112
부록 1. ITU-T K.83 Monitoring of EMF levels 규정 112
부록 2. 협대역 3축 등방성 안테나 설계 및 제작 119
그림 2.1. 제작된 전계강도 프로브 주파수 특성 16
그림 2.2. 제작된 프로브의 등방성 특성 16
그림 2.3. 3㎓기준으로 변형하였을때의 테퍼링 다이폴 18
그림 2.4. 짧은 다이폴의 전류분포 22
그림 2.5. 길이 팩터 대비 갭10%, 5%, 갭이 없는 경우(L/λ) 25
그림 2.6. 다른 반지름의 저항손실(RL)(이미지참조) 27
그림 2.7. 다른 반지름에 대한 방사 효율(η) 27
그림 2.8. 길이 변화에 따른 다른 고유값(지향성 D＝1.5)의 Q 30
그림 2.9. 프로브의 다양한 교정 방법들 38
그림 3.1. 제안된 전자파 모니터링 측정 장치의 블록도 39
그림 3.2. 저항소자 접합 개념 40
그림 3.3. 제안된 장치의 전체 구조도 42
그림 3.4. 일반적인 전계 측정 다이폴 안테나 43
그림 3.5. 전류분포에 따른 다이폴의 전기적 유효길이 44
그림 3.6. 짧은 이극다이폴의 전류분포 47
그림 3.7. 짧은 다이폴의 전류 및 전압 분포 47
그림 3.8. 전기장 프로브의 개략도 49
그림 3.9. 다이폴 지름에 따른 감도 변화 53
그림 3.10. 전기장 프로브의 단순 등가 회로 53
그림 3.11. 다이폴 단위 길이 당 요구되는 저항 57
그림 3.12. 다이폴에 저항 접합을 모습 58
그림 3.13. 다이폴 중앙접점에 저항 로드를 통한 감도 개선 58
그림 3.14. 다이폴 끝단 접합저항 모습 60
그림 3.15. 다이폴 끝단의 저항 효과 60
그림 3.16. 3축 등방성 다이폴 구성 62
그림 3.17. 각 축의 공간 배치와 총 전계강도 계산 62
그림 3.18. 다이오드 기반 다이폴 등가회로 모델 64
그림 3.19. 단순화된 다이오드 기반 다이폴 프로브 등가회로 모델 67
그림 3.20. 다이오드 HSMS-286x의 특성 68
그림 3.21. 고저항 전송선 구성 70
그림 3.22. 데이터 로거 블록다이어그램 72
그림 3.23. 델타 시그마 ADC 구조 72
그림 3.24. 델타 시그마 ADC 설계 74
그림 3.25. 델타 시그마 ADC data 74
그림 3.26. ADC 및 MCU부 설계 제작 형상 76
그림 3.27. Main Processor를 포함한 Main board 블록도 76
그림 3.28. Main Processor를 포함한 Main Board 구현 보드 77
그림 3.29. 충전부 블록도 및 구현된 PCBA 79
그림 3.30. 구현된 MCU 모듈 79
그림 3.31. 측정 환경 및 구성도 80
그림 3.32. 교정 순서도 81
그림 3.33. TEM Cell의 구조 원리 82
그림 3.34. Open TEM cell에서의 프로브 교정 82
그림 3.35. 매트랩을 이용한 기본 곡선 맞춤 85
그림 3.36. 매트랩 툴을 이용한 곡선 맞춤 시뮬레이션 89
그림 3.37. 프로브 교정에 대한 맞춤곡선 91
그림 4.1. 파워별 전계강도의 계산치 vs 측정치 93
그림 4.2. 입력파워 대비 측정값 편차 93
그림 4.3. 표준 전계 vs. 측정된 전계강도 94
그림 4.4. 선형성 94
그림 4.5. 주파수와 파워별 측정 결과 그래프 95
그림 4.6. 등방성 오차 측정 결과 그래프 96
그림 4.7. 등방성 측정 결과 97
그림 4.8. 등방성 편차 97
그림 4.9. 주파수 응답특성 측정 결과 그래프 99
그림 4.10. 주파수 특성 측정 환경 99
그림 4.11. 온도에 따른 전기장 세기 변화 그래프 100
그림 4.12. 온도 측정 환경 100
그림 4.13. 광대역 전자파 모니터링 장치 구조도 102
그림 4.14. 현장 측정 시험 결과 102
초록보기
본 논문에서는 측정자가 이동통신 기지국 및 각종 무선국에 대한 전자파 측정을 직접 측정할 수 없는 장시간 측정과 측정자를 전자파 노출에서 보호할 수 있는 한 방법인 전자파 무인 원격측정을 위한 3축 등방성 프로브 기반 전계강도 측정 장치를 기존 장치보다 간단하면서 우수한 성능을 낼 수 있는 프로브를 설계 및 제작 하여 그 특성을 검증해 보았다.
일반적인 짧은 이극 다이폴을 이용한 프로브나 광대역 특성을 극대화한 Tapered resistive dipole 프로브의 경우 전자파 모니터링 장치에 적용되는 조건인 소형화, 넓은 광대역 특성 그리고 높은 감도의 특성을 얻기에는 문제점이 있어 본 연구에서는 짧은 다이폴에 저항소자를 이용하여 짧은 다이폴을 이용하여 광대역 특성을 개선하고 동시에 기존의 테퍼링된 저항성 다이폴(Tapered resistive dipole)보다 뛰어난 등방성 특성을 가지게 되며, 제작에 있어서도 경제적인 방법을 제안하였다.
따라서 본 연구에서는 광대역 특성을 얻기 위해 최대한 공진주파수를 억압을 resistively-loaded dipole 방법을 제시하였으며, 저주파 대역에서의 감도 특성을 높이기 위해서 다이폴 끝단에 고 저항을 접합하여 우수한 감도특성 결과를 얻어 제시된 방법의 적절함을 증명하였다. 제안된 방식의 소형 다이폴 3축 등방성 프로브 기반 모니터링 장치를 시제품 형태로 제작하여 장치의 특성 등을 테스트하여 우수한 결과를 도출 하였다.MARC 보기
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