KR20140059362A - 전파 시스템에서 전자파 분포 분석 장치 및 방법 - Google Patents

전파 시스템에서 전자파 분포 분석 장치 및 방법 Download PDF

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KR20140059362A
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최성웅
전상봉
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엄효준
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은, 전파(radio wave) 시스템에서 4-포트 TEM(Transverse Electromagnetic) 셀을 이용하여 전자파(electromagnetic wave) 분포를 분석하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 전자 기기들이 위치하는 4-포트 TEM 셀의 내부에 기준 정전위(electrostatic potential)를 인가하고, 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 모드 정합(mode matching) 방식을 이용하여 산출하며, 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 통해 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 전자파 분포를 분석한다.

Description

전파 시스템에서 전자파 분포 분석 장치 및 방법{Apparatus and method for analyzing distribution of electromagnetic wave in radio wave system}
본 발명은 전파(radio wave) 시스템에 관한 것으로, 특히 전파 시스템에서 4-포트(4-port) TEM(Transverse Electromagnetic) 셀을 이용하여 전자파(electromagnetic wave) 분포를 분석하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에 개인 통신 서비스를 포함한 다양한 형태의 통신 및 방송 서비스의 수요 증가로 인해 서비스를 사용자들이 제공받을 수 있도록 하는 다양한 전자 기기들이 제안되고 있다. 또한, 이러한 전자 기기들은, 사용자들에게 소정 주파수 대역의 전파 신호를 전송하여, 사용자들에게 다양한 형태의 통신 서비스 및 방송 서비스를 제공한다.
이렇게 상기 전자 기기들이 소정 주파수 대역의 전파 신호를 전송함에 따라, 전자 기기들에서 다양한 전자파들이 발생하며, 이러한 전자파들은 다른 전자 기기들에 전자파 잡음으로 작용하여 다른 전자 기기들의 오동작을 유발하고, 또한 상기 전자 기기들의 전자파가 사용자들의 인체에 장해를 유발하는 문제점이 있다. 그러므로, 전자 기기들에서의 전자파 분포에 대한 정확한 분석이 필요하다.
하지만, 현재 전파 시스템에서는, 4-포트 TEM 셀 등을 이용하여 전술한 전자파 분포를 분석하는 방안들이 개략적으로 제안되었을 뿐, 전자 기기들에서의 전자파 분포를 정확하게 측정하는 방안이 아직 제시되지 못하고 있으며, 특히 상기 4-포트 TEM 셀을 이용한 보다 정확한 전자파 분포를 분석하기 위한 구체적인 방안이 아직 제시되지 못하고 있다.
따라서, 전파 시스템에서 전자 기기들의 전자파에 의한 사용자들 인체에 장해 유발 및 전자 기기들의 오동작을 최소화하도록, 현재 사용 중인 전자 기기들에 대한 전자파 분포를 정확하게 분석하기 위한 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 전파 시스템에서 전자파 분포를 4-포트 TEM(Transverse Electromagnetic) 셀을 이용하여 정확하게 분석하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하는 장치에 있어서, 전자 기기들이 위치하는 4-포트(4-port) TEM(Transverse Electromagnetic) 셀의 내부에 기준 정전위(electrostatic potential)를 인가하는 입력부; 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 모드 정합(mode matching) 방식을 이용하여 산출하는 산출부; 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 통해 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 전자파 분포를 분석하는 분석부; 및 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 전자파 분포를 출력하는 출력부;를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하는 방법에 있어서, 전자 기기들이 위치하는 4-포트(4-port) TEM(Transverse Electromagnetic) 셀의 내부에 기준 정전위(electrostatic potential)를 인가하는 단계; 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 모드 정합(mode matching) 방식을 이용하여 산출하는 단계; 및 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 통해 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 전자파 분포를 분석하는 단계;를 포함한다.
본 발명은, 전파 시스템에서 정전위 인가에 따른 전자파 분포를 4-포트(4-port) TEM(Transverse Electromagnetic) 셀에서의 모드 정합(mode matching) 방식을 이용하여 정확하게 분석함으로써, 전파 시스템에서 전자 기기들의 전자파에 의한 사용자들 인체에 장해 유발 및 전자 기기들의 오동작을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하는 4-포트 TEM 셀의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하는 4-포트 TEM 셀의 내부 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀을 이용하여 전자파 분포를 분석하는 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀을 이용하여 전자파 분포를 분석하는 과정을 개략적으로 도시한 도면.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀 내부에서의 등전위 및 전자파 분포를 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 전파(radio wave) 시스템에서 전자파(electromagnetic wave)인 TEM(Transverse Electromagnetic) 평면파 분포를 정확하게 분석하는 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 전파 시스템에서 전자파 분포를 4-포트(4-port) TEM 셀을 이용하여 분석하는 것을 일 예로 하지만, 본 발명에서 제안하는 전자파 분포 분석 방안은, 4-포트 TEM 셀이 아닌 다른 셀을 이용하여 전자파를 분석하는 경우에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 전파 시스템에서 정전위(electrostatic potential) 인가에 따른 전자파 분포를 4-포트 TEM 셀에서 모드 정합(mode matching) 방식을 이용하여 정확하게 분석하며, 그에 따라 전자 기기들에서의 전자파에 의한 사용자들 인체에 장해 유발 및 전자 기기들의 오동작을 최소화한다. 그러면 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 전자 기기들의 전자파 분포 분석에 이용되는 4-포트 TEM 셀에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 전자 기기들의 전자파 분포를 분석하는 4-포트 TEM 셀의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하고자 하는 전자 기기들, 예컨대 디바이스(device)(102)는, 4-포트 TEM 셀(100) 내에 위치하며, 상기 4-포트 TEM 셀(100)은 다중 포트(multi-port), 예컨대 4-포트들, 다시 말해 포트1(110), 포트2(140), 포트3(120), 및 포트4(130)를 포함하며, 외부에는 영전위(zero potential)의 도체로 이루어지고, 내부에는 두 개의 도체 격벽(septum)들(150,160)을 구비한다.
여기서, 상기 4-포트 TEM 셀(100)의 내부에는, 상기 격벽들(150,160)의 도체가 휘어지지 않도록 하며, 아울러 급전 단자를 소정 거리만큼 이격시켜 임피던스 정합을 용이하게 구현하며, Q 팩터가 높은 주파수 창을 발생시켜 사용 주파수 대역을 넓힐 수 있는 구조를 갖는다. 그리고, 상기 4-포트 TEM 셀(100)의 내부에는 상기 두 개의 격벽들(150,160) 사이에 TEM 평면파가 생성된다. 그러면 여기서, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 전자 기기들의 전자파 분포 분석에 이용되는 4-포트 TEM 셀의 내부에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 전자 기기들의 전자파 분포를 분석하는 4-포트 TEM 셀의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
우선, 도 2를 참조하면, 상기 4-포트 TEM 셀은, 전술한 바와 같이, 4-포트들을 포함하며, 외부가 영전위의 도체로 이루어지며, 내부에 구비된 두 개의 격벽들(202,204)에 따라 상기 4-포트 TEM 셀의 내부(200)는, 7개의 영역(region)들, 예컨대 제1영역(210), 제2영역(220), 제3영역(230), 제4영역(240), 제5영역(250), 제6영역(260), 및 제7영역(270)으로 구분된다. 여기서, l은 y축 방향, w는 x축 방향의 상기 4-포트 TEM 셀의 내부(200) 크기를 나타내고, d는 격벽들(202,204)의 두께, 2a는 격벽들(202,204)의 크기를 나타내며, 2h는 격벽들(202,204) 간의 이격 거리를 나타낸다.
여기서, 상기 4-포트 TEM 셀 내부(200)에 포함된 격벽들(202,204)이 각각 정전위, 예컨대 V1 및 V2의 전위를 가질 경우, 상기 4-포트 TEM 셀 내부(200)의 전위 분포는, 라플라스(Laplace) 방정식에 의해 산출되며, 상기 4-포트 TEM 셀의 단멸에서 전장의 분포는 상기 4-포트 TEM 셀 내부(200)에 존재하는 TEM 모드 특성을 갖는다. 이때, 상기 4-포트 TEM 셀 내부(200)의 7개의 영역들(210,220,230,240,250,260,270)은, 닫힌 영역(closed region)이 되며, 상기 7개의 영역들(210,220,230,240,250,260,270)에서의 전위 분포는 불연속 모드의 합인 퓨리에 사인 급수(Fourier sine series)로 표현된다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제1영역(300)은,
Figure pat00001
의 범위를 가지며, l = 2c, w = 2b가 된다. 이러한 상기 제1영역(300)의 범위
Figure pat00002
에서 상기 제1영역(300)의 정전위(
Figure pat00003
)는, 하기 수학식 1과 같이 나타낸 x-y 평면 상에서의 라플라스 방정식을 만족하여야 하며, 그에 따라 변수 분리법을 통해 상기 제1영역(300)의 정전위(
Figure pat00004
)는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제2영역(400)은,
Figure pat00007
의 범위를 가지며, 이러한 상기 제2영역(400)의 범위
Figure pat00008
에서, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제2영역(400)은, 제2영역a(500) 및 제2영역b(600)으로 분해될 수 있다. 이때, 상기 제2영역a(500) 및 제2영역b(600)에 대한 중첩의 원리를 통해 상기 제2영역(400)의 범위
Figure pat00009
에서 상기 제2영역(400)의 정전위(
Figure pat00010
)는, 상기 제2영역a(500) 및 제2영역b(600)에서의 정전위들을 각각 산출한 후, 산출된 제2영역a(500) 및 제2영역b(600)에서의 정전위들을 합산하여 산출된다. 여기서, 상기 제2영역(400)의 정전위(
Figure pat00011
)는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00012
이러한 방식을 통해, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제3영역(230)은,
Figure pat00013
의 범위를 가지며, 이러한 상기 제3영역(230)의 범위
Figure pat00014
에서 상기 제3영역(230)의 정전위(
Figure pat00015
)는, 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00016
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제4영역(240)은,
Figure pat00017
의 범위를 가지며, 이러한 상기 제4영역(240)의 범위
Figure pat00018
에서 상기 제4영역(240)의 정전위(
Figure pat00019
)는, 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00020
그리고, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제5영역(250)은,
Figure pat00021
의 범위를 가지며, 이러한 상기 제5영역(250)의 범위
Figure pat00022
에서 상기 제5영역(250)의 정전위(
Figure pat00023
)는, 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00024
아울러, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제6영역(260)은,
Figure pat00025
의 범위를 가지며, 이러한 상기 제6영역(260)의 범위
Figure pat00026
에서 상기 제6영역(260)의 정전위(
Figure pat00027
)는, 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00028
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 제7영역(270)은,
Figure pat00029
의 범위를 가지며, 이러한 상기 제7영역(270)의 범위
Figure pat00030
에서 상기 제7영역(270)의 정전위(
Figure pat00031
)는, 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00032
이렇게 상기 4-포트 TEM 셀의 내부는 7개의 영역들로 구분된 후, 각 영역들의 정전위는 전술한 수학식들에 나타낸 바와 같이, 퓨리에 사인 급수로 전개하여 나타낼 수 있으며, 전술한 수학식들에 존재하는 임의의 계수들, 예컨대 이산 모드 계수들로서,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
, 및
Figure pat00044
은, 각각의 영역들이 접하는 지점에서의 경계 조건을 고려하여 결정된다. 여기서, 상기 4-포트 TEM 셀의 내부의 7개 영역들이 각각 접하는 지점들, 다시 말해 4개의 접합 지점들, 예컨대 제1접합 지점(
Figure pat00045
), 제2접합 지점(
Figure pat00046
), 제3접합 지점(
Figure pat00047
), 및 제4접합 지점(
Figure pat00048
)은, 제1경계 조건, 예컨대 디리클레(Dirichlet) 경계 조건 및 제2경계 조건, 예컨대 노이만(Neumann) 경계 조건을 만족한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 4개의 접합 지점들(
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
Figure pat00052
)에서는, 상기 디리클레 경계 조건에 따라 정전위의 연속성을 만족하며, 그에 따라 상기 제1접합 지점(
Figure pat00053
)에서 상기 제1영역(210)의 정전위(
Figure pat00054
)는, 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있고, 상기 제2접합 지점(
Figure pat00055
)에서 상기 제4영역(240)의 정전위(
Figure pat00056
)는, 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있으며, 상기 제3접합 지점(
Figure pat00057
)에서 상기 제4영역(240)의 정전위(
Figure pat00058
)는, 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있고, 상기 제4접합 지점(
Figure pat00059
)에서 상기 제7영역(270)의 정전위(
Figure pat00060
)는, 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
또한, 격벽면을 제외한 상기 4개의 접합 지점들(
Figure pat00065
,
Figure pat00066
,
Figure pat00067
,
Figure pat00068
)에서는, 상기 노이만 경계 조건에 따라 정전위의 y축 방향 변화율이 연속성을 만족하며, 그에 따라 격벽면을 제외한 상기 제1접합 지점(
Figure pat00069
)에서 상기 제1영역(210)의 정전위(
Figure pat00070
) y축 변화율, 상기 제2영역(220)의 정전위(
Figure pat00071
) y축 변화율, 및 상기 제3영역(230)의 정전위(
Figure pat00072
) y축 변화율은, 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다. 그리고, 격벽면을 제외한 상기 제2접합 지점(
Figure pat00073
)에서 상기 제4영역(240)의 정전위(
Figure pat00074
) y축 변화율, 상기 제2영역(220)의 정전위(
Figure pat00075
) y축 변화율, 및 상기 제3영역(230)의 정전위(
Figure pat00076
) y축 변화율은, 하기 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다. 아울러, 격벽면을 제외한 상기 제3접합 지점(
Figure pat00077
)에서 상기 제4영역(240)의 정전위(
Figure pat00078
) y축 변화율, 상기 제5영역(250)의 정전위(
Figure pat00079
) y축 변화율, 및 상기 제6영역(260)의 정전위(
Figure pat00080
)의 y축 변화율은, 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다. 또한, 격벽면을 제외한 상기 제4접합 지점(
Figure pat00081
)에서 상기 제7영역(270)의 정전위(
Figure pat00082
) y축 변화율, 상기 제5영역(250)의 정전위(
Figure pat00083
) y축 변화율, 및 상기 제6영역(260)의 정전위(
Figure pat00084
) y축 변화율은, 하기 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00085
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
이렇게 상기 4-포트 TEM 셀 내부에서 전술한 경계 조건들, 즉 상기 디리클레 경계 조건 및 상기 노이만 경계 조건에, 앞서 설명한 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 각 영역들의 정전위를 반영한다. 예컨대, 상기 디리클레 경계 조건 수학식 9에, 수학식 2 내지 수학식 4에 나타낸 각 영역들, 즉 제1영역(210)의 정전위(
Figure pat00089
), 제2영역(220)의 정전위(
Figure pat00090
), 및 제3영역(230)의 정전위(
Figure pat00091
)를 각각 반영한다.
이렇게 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 각 영역들을 경계 조건에 반영한 수학식들에서, 삼각 함수의 직교성(orthogonality)을 이용한다. 예컨대 수학식 9 내지 수학식 12에
Figure pat00092
를 곱한 후,
Figure pat00093
에서
Figure pat00094
사이를
Figure pat00095
에 대해 적분한다. 그리고, 수학식 13의 첫 번째 식, 수학식 14의 첫 번째 식, 수학식 15의 첫 번째 식, 수학식 16의 첫 번째 식에
Figure pat00096
를 곱한 후,
Figure pat00097
에서
Figure pat00098
사이를
Figure pat00099
에 대해 적분한다. 또한, 수학식 13의 두 번째 식, 수학식 14의 두 번째 식, 수학식 15의 두 번째 식, 수학식 16의 두 번째 식에
Figure pat00100
를 곱한 후,
Figure pat00101
에서
Figure pat00102
사이를
Figure pat00103
에 대해 적분한다.
다시 말해, 전술한 바와 같이, 삼각 함수의 직교성을 이용하여, 적분을 수행하면, 수학식 9 내지 수학식 16은 하기 수학식 17 내지 28과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00104
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
Figure pat00109
Figure pat00110
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
Figure pat00114
Figure pat00115
즉, 전술한 수학식 2 내지 수학식 8에서 나타낸, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 각 영역들의 정전위들에서의 임의의 계수들, 즉
Figure pat00116
,
Figure pat00117
,
Figure pat00118
,
Figure pat00119
,
Figure pat00120
,
Figure pat00121
,
Figure pat00122
,
Figure pat00123
,
Figure pat00124
,
Figure pat00125
,
Figure pat00126
, 및
Figure pat00127
은, 수학식 17 내지 수학식 28을 통해 산출되며, 수학식 17 내지 수학식 28에서
Figure pat00128
은 크로네커 델타(Kronecker delta)로, m과 n이 같으면(m=n), 1이고, m과 n이 다르면(m≠n)면, 0이 된다. 그리고, 수학식 17 내지 수학식 28에서,
Figure pat00129
은 하기 수학식 29와 같이 나타낼 수 있고,
Figure pat00130
은 하기 수학식 30과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00131
Figure pat00132
이렇게, 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하고자 하는 전자 기기들이 위치하는 4-포트 TEM 셀의 내부는, 전술한 바와 같이, 각각 복수의 영역들로 구분되며, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 각 영역들에서의 정전위는, 앞선 설명한 바와 같이, 이산 모드 계수들을 각각 산출한 후, 상기 산출한 이산 모드 계수들을 이용하여 각 영역들에서의 정전위를 각각 산출하며, 이렇게 산출한 정전위를 통해 상기 4-포트 TEM 셀 내부에서의 전자파 분포를 분석한다. 여기서, 상기 4-포트 TEM 셀 단면의 전장의 x, y 성분은 각각
Figure pat00133
로 나타낼 수 있다. 이하에서는, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀을 이용하여 전자파 분포를 분석하는 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀을 이용하여 전자파 분포를 분석하는 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 전자파 분포 분석 장치(700)는, 전자파를 분석하고자 하는 전자 기기들이 위치하는 상기 4-포트 TEM 셀로 기준 정전위를 인가하는 입력부(710), 전술한 바와 같은 수학식들을 통해 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 정전위를 산출하는 산출부(720), 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 정전위를 통해 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 전자파 분포, 즉 상기 전자파 분포를 분석하는 분석부(730), 및 상기 전자파 분포를 출력하는 출력부(740)를 포함한다.
여기서, 상기 입력부(710)는, 상기 4-포트 TEM 셀의 4-포트를 통해 기준 정전위를 상기 4-포트 TEM 셀 내부로 인가하며, 상기 인가된 정전위에 상응하여 상기 4-포트 TEM 셀 내에서 전자파가 분포하게 된다. 그리고, 상기 산출부(720)는, 모드 정합 방식을 이용하여, 상기 수학식들에서 설명한 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 영역들에서의 정전위를 산출한다. 여기서, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 영역들에서의 정전위 산출에 대해서는, 앞서 수학식들을 통해 구체적으로 설명하였음으로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
또한, 상기 분석부(730)는 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 영역들에서의 정전위를 분석하여, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 전자파 분포를 분석하며, 이렇게 분석된 전자파 분포는 출력부(740)를 통해 출력된다. 그러면 여기서, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀을 이용하여 전자파 분포를 분석하는 과정에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀을 이용하여 전자파 분포를 분석하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 810단계에서 상기 전자파 분포 분석 장치는, 전자파를 분석하고자 하는 전자 기기들이 위치하는 상기 4-포트 TEM 셀로 기준 정전위를 인가한다.
그리고, 820단계에서, 모드 정합 방식을 이용하여, 전술한 바와 같은 수학식들을 통해 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 영역들에서 정전위를 산출한다. 여기서, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 영역들에서의 정전위 산출에 대해서는, 앞서 수학식들을 통해 구체적으로 설명하였음으로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
다음으로, 830단계에서, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 영역들에서의 정전위를 분석하여, 상기 4-포트 TEM 셀 내부의 전자파 분포를 분석한다. 그러면 여기서, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀 내부에서의 전자파 분포에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 시스템에서 4-포트 TEM 셀 내부에서의 등전위 및 전자파 분포를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 9 내지 도 10은 상기 4-포트 TEM 셀 내부에 정전위로 V1 = +1V, V2 =-1V의 기준 정전위가 인가될 경우의 모드 수 변화에 따른 4-포트 TEM 셀 내부에서의 등전위(equipotential) 결과를 도시한 도면이다. 그리고, 도 11은 상기 4-포트 TEM 셀 내부에 정전위로 V1 = +1V, V2 =-1V의 기준 정전위가 인가될 경우, 4-포트 TEM 셀 단면에서 전장의 분포, 즉 전장의 크기와 방향을 도시한 도면이다.
상기 4-포트 TEM 셀 내부에 구분된 복수의 영역들, 즉 제1영역, 제4영역, 및 제7영역의 모드 수가 5이고, 제2영역, 제3영역, 제5영역, 및 제6영역의 모드 수가 1일 경우에, 상기 4-포트 TEM 셀 내부에서의 전위는 도 9와 같이 나타낼 수 있으며, 상기 4-포트 TEM 셀 내부에 구분된 복수의 영역들에서, 제1영역, 제4영역, 및 제7영역의 모드 수가 10이고, 제2영역, 제3영역, 제5영역, 및 제6영역의 모드 수가 2일 경우에, 상기 4-포트 TEM 셀 내부에서의 전위는 도 10과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 4-포트 TEM 셀 내부에 포함된 격벽들을 중심으로 상기 4-포트 TEM 셀 내부에서의 전위가 분포, 즉 전자파가 분포된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하는 장치에 있어서,
    전자 기기들이 위치하는 4-포트(4-port) TEM(Transverse Electromagnetic) 셀의 내부에 기준 정전위(electrostatic potential)를 인가하는 입력부;
    상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 모드 정합(mode matching) 방식을 이용하여 산출하는 산출부;
    상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 통해 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 전자파 분포를 분석하는 분석부; 및
    상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 전자파 분포를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에 포함된 격벽(septum)에 따라 복수의 영역들로 구분하여, 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산출부는, 이산 모드 계수들을 산출하고, 상기 이산 모드 계수들을 이용하여 상기 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 각각의 영역들이 접하는 지점에서 디리클레(Dirichlet) 경계 조건 및 노이만(Neumann) 경계 조건을 고려하여 상기 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 각각의 영역들이 접하는 지점에서 정전위의 연속성 및 y축 변화율의 연속성을 고려하여 상기 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력부는, 상기 4-포트 TEM 셀의 다중 포트(multi-port)를 통해 상기 기준 정전위를 인가하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 장치.
  7. 전파 시스템에서 전자파 분포를 분석하는 방법에 있어서,
    전자 기기들이 위치하는 4-포트(4-port) TEM(Transverse Electromagnetic) 셀의 내부에 기준 정전위(electrostatic potential)를 인가하는 단계;
    상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 모드 정합(mode matching) 방식을 이용하여 산출하는 단계; 및
    상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 정전위를 통해 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에서의 전자파 분포를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는, 상기 4-포트 TEM 셀의 내부에 포함된 격벽(septum)에 따라 복수의 영역들로 구분하여, 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는, 이산 모드 계수들을 산출하고, 상기 이산 모드 계수들을 이용하여 상기 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는, 상기 각각의 영역들이 접하는 지점에서 디리클레(Dirichlet) 경계 조건 및 노이만(Neumann) 경계 조건을 고려하여 상기 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는, 상기 각각의 영역들이 접하는 지점에서 정전위의 연속성 및 y축 변화율의 연속성을 고려하여 상기 각각의 영역들에서의 정전위를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 입력하는 단계는, 상기 4-포트 TEM 셀의 다중 포트(multi-port)를 통해 상기 기준 정전위를 인가하는 것을 특징으로 하는 전자파 분포 분석 방법.
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