2007년도 학사학위논문지도교수 ...개구면 결합 공진기 급전 마이크로스트립안테나의 설계(Aperture-Coupled Cavity-Fed Microstrip Patch Antenna)C대학교 전자전기공학부00001111O O O2007. 12. 05목차Ⅰ. 서 론 …………………………………………………………………………1Ⅱ. 마이크로스트립 안테나(Microstrip Antenna)……………………………11. 마이크로스트립 안테나 구조………………………………………………………22. 설 계 공 식 …………………………………………………………………23. 특성 임피던스…………………………………………………………………………2Ⅲ. 마이크로스트립 안테나의 계산…………………………………………31. 복 사 전 력 (Radiated power)…………………………………………………32. 소비전력( Dissipated power)………………………………………………………33. 저장에너지 (Stored Energy)………………………………………………………44. 입력 임피던스 (Input Impedence)……………………………………………4Ⅳ. Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna……………………………51. 장 점 ……………………………………………………………………52. 일반적인 구조…………………………………………………………………………63. 등가적 모델…………………………………………………………………………6Ⅴ. Aperture-Coupled Cavity-Fed Microstrip Patch Antenna의 설계………81 CST를 이용해 설계한 Aperture Coupled Microstrip patch Antenna…………82. 공진 주파수…………………………………………………………………………103. Smith chart…………………………………………………………………………124 Farfield에서의 복사 패턴……………………………………………………………13Ⅵ. 결 론………………………………………a는 대역이 좁고 이득이 낮은 단점은 있으나, 같은 기판위에 다른 Microstrip 집적 회로(IC) 소자들과 쉽게 결합할 수 있어 휴대폰과 같은 밀리미터 대역의 소형기기에 많이 사용되고 있다. 그 중 단일 Patch Antenna의 대역폭을 조금 더 개선한 Aperture-Coupled Cavity-Fed Microstrip Patch Antenna를 설계해 보았다.Ⅱ. 마이크로스트립 안테나(Microstrip Antenna)1. Microstrip Antenna 구조마이크로스트립 안테나는 박형이며, 가볍고, 부착력이 좋은 특성을 가지며, 제작이 쉽고 저렴하며, 능동소자와의 집적화가 용이하여 많은 연구가 되고 있는 분야이다.그러나 이 안테나는 좁은 대역폭을 가지면 spurious 방사가 있고, 방사 전력이 작은 단점을 가진다.일반적인 구조는 과 같다. 이때 마이크로스립 또는 동축선에 의해 공급된 전력에 의해 패치에 fringe field가 발생되며 이 fringe field에 등가되는 magnetic 소스에 의해 전파가 유기된다.2. 설계 공식의 Microstrip patch antenna의 폭 W와 길이 L은 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.여기서 실효 유전율은, for W/h≥1마이크로스트립 패치 안테나의 공진주파수 fｒ은 다음과 같다.여기서 ?l 은 아래 식으로 구할 수 있다.3 특성 임피던스특성입피던스 Zｃ는 다음과 같다.여기서(유전체 폭)(자유공간상의 파동 임피던스)위상정수 β, 감쇠정수 α는 다음과 같다.여기서(자유공간상의 파수), tan(실효 손실 탄젠트)이다.Ⅲ. 마이크로스트립 안테나의 계산마이크로스트립 안테나의 특성은 안테나의 복사필드, 이득, 빔 폭, 대역폭, 효율, Q-factor, 손실 등의 파라미터들로 결정한다.1. 복사전력 (Radiated power)복사전력은 복사 개수 면적상의 Poynting Vector 들의 모든 합으로 계산되어질 수 있다.Pr=Re마이크로스트립 안테나에서 E는 스트립 도체와 수직이고, 접지면 과도 수직이며 투자율의 허수부이다.3. 저장에너지 (Stored Energy)공진기에서 저장되는 시평균 전계에너지와 자계에너지는 공진시 동일하다. 저장되는 총 에너지는 전계 에너지와 자계 에너지의 합으로 나타낼 수 있다.이것을 간단히 하면가 된다.4. 입력 임피던스 (Input Impedence)모든 마이크로스트립 안테나는 급전점에서 임피던스 매칭을 해야 하기 때문에 입력 임피던스 계산은 특히 중요하다. 마이크로스트립 안테나에서 입력 전력은여기서, J는 동축 급전 원이므로 표면 전류 밀도이다.마이크로스트립 라인 급전 마이크로스트립 안테나에서 입력 전력은 다음과 같이 주어진다.여기서,은 자계 전류 밀도이다. 위첨자 m은 마이크로스트립 급전이라는 표시이다. 입력 임피던스는 그러면 다음과 같이 표현되어진다.여기서, W는 마이크로스트립 도체의 폭이고, V()은 급전 라인 연결점에서 패치와 접지면 사이의 전압이고,은 패치 가장자리를 따라서 잰 라인 길이를 표시한다. 그리고, (은 마이크로스트립 라인 급전점 좌표이다. 폭이 좁은 스트립에서 V() 은 본래 전압이다.만약 h가 작다면, 입력 어드미턴스는위의 식은 마이크로 스트립 안테나의 Q-factor, 효율과 입력 임피던스 등을 계산하는데 사용되어 질 것이다.Ⅳ. Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna1. 장 점개구면 결합 마이크로스트립 안테나는 여러 가지 장점으로 인하여 많은 응용 분야에 적용되고 있다. 먼저, 패치 방사 소자로의 직접적인 급전이 필요하지 않기 때문에 급전회로에 대한 불요 방사를 차단할 수 있다.방사면과 급전면이 분리되어 각 면에 대한 독립적인 최적 설계가 가능하며, 방사면에는 낮은 유전 물질을 사용하여 많은 방사와 대역폭을 증가시킬 수 있게 된다.또, 급전면에는 높은 유전물질을 사용하여 급전회로 크기를 축소시킴과 동시에 새로운 공간확보가 용이하여 능동 소자(위상변위기, LNA 등)를 집적시킬 수 있으므로 위상 배열 안테나로도 응용이 가능하다.개구면 결합형 마이크로스트립 패치 안테달 경우 복사소자의 영향을 제거할 수 있다.2. 일반적인 구조다음 페이지의 는 개구면 결합 마이크로스트립 안테나의 일반적인 형태를 도시한 것이다.에서 보는 바와 같이 개구면 결합은 급전회로와 패치 방사 소자가 공통의 접지면에 의해 분리되어 진 형태이다.Feed Line 으로 급전이 되면 Aperture를 통해서 patch 부분과 coupling 이되 서 Patch를 통해서 전력이 복사되어 나가게 된다. 이때 Patch의 크기를 조절해서 공진 주파수의 크기를 결정 할 수 있게 된다. 그리고 Substrate의 유전율을 낮게 하거나 높이를 조절해서 주파수 대역폭의 이득을 높일 수 있다.3. 등가적 모델에 대한 등가적 모델을 에 도시하였다.개구면과 패치는 특성 임피던스 Zｃ를 가지는 마이크로스트립 선로에 직렬로 연결된 집중회로 성분으로 등가화 시킬 수 있으며, 패치의 입력 임피던스는 패치와 개구면 회로의 직렬 결합에 대한 해석으로 얻을 수 있다.에서 직렬 인덕턴스는 전기적으로 작은(공진 주파수에 비하여) 개구면을 등가화 시킨 것이다. 개구면을 넘어선 마이크로스트립 선로 부분을 스터브라고 하는데 길이가 증가함에 따라 고정 주파수에 대하여 리액턴스 성분이 증가하게 된다.개구면의 크기가 증가하면 마이크로스트립 선로에서 패치에 전달되는 전력 또한 증가하게 되지만 공통접지면 역할을 제대로 할 수 없게 된다. 반면 개구면의 크기가 작다면 패치에 전달되는 전력이 작아져서 적은 전력을 방사하게 된다. 이런 특성으로 넓은 범위의 입력 임피던스를 제어할 수 있다.개구면 결합형 마이크로스트립 패치 안테나는 얇은 금속표면의 패치와 이를 물리적으로 지지해 주는 유전체층, 개구면을 포함한 도체 평면, 그리고 이를 지지하는 또 다른 유전체 층과 신호를 공급해 주는 급전기로 구성된다.Field가 복사되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 급전기에서 복사된 전력이 개구면에 전달된다. 그 후 개구면에 유기된 전력이 새로운 소스로서 패치안테나에 전력을 공급하며, 패치에서 공급된 전력은 다시 복사된e Coupled Microstrip Patch Antenna를 Quasi Tem 모드에서 1 port simulation 한 결과 임피던스는 49.578 Ohms이다. 거의 50 Ohms에 매칭되었다고 볼 수 있다.아래와 위에 있는 Substrate의 재질은 둘 다 TLX - 9 (?ｒ= 2.5)을 사용하였고 아래에 있는 Substrate의 h는 31mils 이고 위에 있는 Substrate 의 h는 62mils이다.patch의 L은 27mm 이고 W는 40mm 이다substrate 의 가로길이는 81mm 이고 세로 길이는 120mm 로서 정함으로써 9등분을 했을 때 patch가 중앙에 위치하도록 정하였다.Patch의 재질은 pec이며 Patch의 L을 조절함으로서 공진주파수의 크기를 조절할 수 있다.낮은 주파수보다 높은 주파수의 파장이 짧기 때문에 3Ghz 보다 낮은 주파수에서 공진을 하려고 한다면 Patch의 L을 크게 하고 3Ghz보다 높은 주파수에서 공진을 하려 한다면 Patch의 L을 작게 함으로서 원하는 주파수에서 공진을 이루게 할 수 있다.L을 바꿈으로 인해서 Smith chart상에서의 공진 주파수 임피던스가 바뀌게 되기 때문에 Aperture의 L이나 W또한 바꿔 주면서 원하는 공진 주파수가 50Ohm에 매칭 될 수 있도록 찾아야 한다.Ground의 Aperture의 L은 1.9mm 이고 W는 12.5mm 이다. 가로,세로 길이는 Substrate와 동일하고 위치는 두개의 Substrate의 사이에 위치해 있다.groud의 중앙에 위치한 Aperture를 통해서 Field가 복사가 된다.Field가 복사되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 Stripline에서 복사된 전력이 Aperture에 전달된다. 그 후 Aperture에 유기된 전력이 새로운 소스로서 Patch안테나에 전력을 공급하며, Patch에서 공급된 전력은 다시 복사된다.Aperture의 L과 W를 조절함으로서 coupling 되는 전력을 크기를 조절할 수 있다. simula
심리적 불안이 운동선수에게 미치는 영향- 농구 자유투를 중심으로 -과 목구 기 (월5,6)담당교수서 재 성학 과전자전기공학부학 번20021440이 름이 정 윤제 출 일2008. 4. 14목 차Ⅰ. 서 두1. 표 목차--------------------------------------------2. 그림 목차------------------------------------------3. 요 약---------------------------------------------Ⅱ. 본 문1. 서론1) 논문 요약---------------------------------2) 실험 동기---------------------------------2. 본론1) 실험 대상2) 실험 방법3) 실험 결과(1) 평상시와 실험전 불안수준 측정(2) 불안수준에 따른 자유투 성공률Ⅲ. 결 론1) 논문과의 비교분석2) 고 찰Ⅳ. 참고문헌Ⅴ. 부 록1. STAI 검사지요 약스포츠 경기는 체력이나 운동능력에 따라 승패가 정해진다. 그러나 이보다 더욱 중요하게 여겨지는 것이 정신력이다. 운동선수는 자신의 체력과 운동기능을 최고도로 발휘하기 위하여 과도한 긴장을 극복하고 정신집중과 자기 자신을 잘 통제해야 한다. 최근에는 체력과 기능 및 기술 외에 운동선수들의 심리상태에 대한 연구가 늘고 있는데 특히 그 중에서도 불안감에 대한 연구는 주목할 만하다.나는 『심리적 불안이 운동수행에게 미치는 영향』이라는 논문을 읽고 이에서 측정한 자유투를 중심으로 한 불안도에 따른 운동능력에 대해 실제로 분석 및 실험해보았다. 남자 대학생 50명을 대상으로 한 실험 결과 불안감이 커질수록 자유투의 성공률이 줄어드는 것을 발견하였다. 이에 따라 불안감과 운동능력 또는 경기력과의 관계가 역상관계에 있다는 논문의 주장을 재확인 하였다.1. 서 론1) 논문 요약논문의 목적은 심리적 불안이 초등학생의 운동수행 능력에 미치는 영향을 연구하는 것이다. 이 연구는 100명의 초등학생을 대상으로 진행되었다. 심리적 불안 상태정도 의 변화측정을 위해 불안상태 측정 전, 후에 링으로부터 5m 위치에서 자유투 10회 씩 2차례를 실시하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다.①실험 대상자들의 상태 불안과 특성 불안의 정도는 실험 전이 평소에 비해 높았다.②상태 불안과 특성 불안의 정도는 남자와 여자 모두의 운동수행 능력에 큰 영향을 주었다.③높은 불안도에서 운동수행 능력과 낮은 불안도에서 운동수행 능력은 확실한 차이를 보였다.④모든 성별에서 심리적 불안의 수치가 높아질수록 운동수행 능력이 감소하는 것을 볼 수 있었다.2) 실험의 필요성논문에서 다룬 초등학생을 대상으로 한 심리적 불안이 운동선수의 운동수행 능력에 미치는 영향은 내 관심을 끌기에 충분하였다. 평소 주말에 축구 시합을 즐기는 사람으로서 그라운드에 설 때마다 긴장의 정도를 적당히 조절해야 한다는 것은 막연하게 알고 있었다. 하지만 긴장이나 불안의 정도가 운동능력에 얼마나 직접적인 영향을 줄 수 있는지는 모르고 있었기에 더욱 호기심이 생겼다.나는 이 논문의 결과를 재확인·분석해보기 위하여 남자 대학생 50명을 상대로 동일한 조건의 실험을 진행하였다.2. 본 론1) 실험대상실험의 대상은 중앙대학교, 숭실대학교, 건국대학교 남학생 50명으로 피험자들의 신체적 조건은 과 같다. 피험자의 신체적 특성성별연령인원신장(cm)체중(kg)남23±350176±777±82) 실험방법(1)기능 측정 방법①링으로부터 5m거리에서 자유투를 실시하였다.②측정대상을 불안수준에 따라 두 집단으로 나누어 자유투를 실시하였다. 피험자 1인 당 자유투 10회씩 2차례 실시하여 성공된 횟수만을 기록하였다.(2)불안수준 측정 방법①Spielberger의 STAI(State-Trait Anxiety Inventory) 질문지를 사용하였다.②STAI는 상태불안을 측정하는 20개 문항(Form X-1)과 특성불안을 측정하는 20개 문항(Form X-2)으로 4점 척도로 구성되어 있다.③운동기능검사 20분 전에 질문지를 배부하여 작성하게 했다.3)실험결과(1)평상시와 검사전 불안있는가를 알아보기 위해 STAI Form X-1과 Form X-2를 이용하여 불안수준 측정을 하였다. 각 질문의 답에 따라 불안수준을 점수로 환산한 후 그 점수를 합하여 최종 불안수준을 계산했다. 그리고 각각의 질문지 작성을 통해 나온 결과의 평균을 내고 비교하였다. 그 결과는 와 같다. 결과값은 수치가 높을수록 불안정도가 심한 것이다. 피험자의 평상시와 검사전 불안수준 비교내 용불 안 수 준상태불안평상시41.03검사전44.02특성불안평상시45.06검사전49.08에서 보는 바와 같이 대상자 모두 실험 직전의 불안수준이 평상시의 불안수준보다 약간 높은 수치를 나타내었다.(2)불안수준이 다른 두 집단의 자유투 성공률 비교불안이 운동능력에 영향을 주는지 알아보기 위해 먼저 피험자들을 검사전 상태불안 수준에 따라 불안도가 높은 집단과 낮은 집단으로 각각 25명씩 나누었다. 두 집단의 자유투 실시 결과 각 집단의 자유투 성공률은 과 같다. 불안수준에 따른 자유투 성공률 비교불안수준자유투 성공률(%)1회2회44이상53.254.844미만54.458좀 더 보기 쉬운 비교를 위하여 성공률 그래프를 에 나타내어 비교하였다. 두 집단의 성공률을 비교해본 결과 불안수준이 높은 집단은 불안수준이 낮은 집단에 비해 자유투 성공률이 낮은 것을 발견하였다. 따라서 불안수준이 낮은 집단은 불안수준이 높은 집단보다 운동능력이 높다는 것으로 해석할 수 있다. 불안수준에 따른 자유투 성공률이러한 결과는 근력, 지구력 및 순발력과 같은 대근육을 사용하는 운동에서는 높은 불안수준이 퍼포먼스에 좋은 영향을 미치지만 조정력, 정확성, 집중력을 필요로 하는 운동 즉, 소근육을 사용하는 운동에서는 오히려 퍼포먼스에 나쁜 영향을 미친다는 연구와 일치함을 보였다.Ⅲ. 결 론1) 논문과의 비교분석논문의 연구를 바탕으로 하여 심리적 불안감이 운동능력에 어떻게 영향을 주는지를 알아보기 위해 남자 대학생 50명을 대상으로 한 자유투 성공률 측정 실험의 결과를 요약하면 다음과 같다.①특성불안과 상태불안은 검사직전이 평유투 성공률이 낮았다.이러한 결과는 논문에서 나타난 남녀 초등학생 100명을 대상으로 한 실험의 결과와 거의 같으며 불안과 운동능력의 사이에는 역상관계가 성립한다는 사실을 도출해낼 수 있었다.2) 고찰최상의 운동능력을 발휘하기 위해서는 불안감이나 긴장감의 적절한 해소가 필요하다. 실험에서 1차와 2차 자유투 시도를 비교해볼 때 2차의 성공률이 조금씩 더 높아진 것을 볼 수 있었다. 이것을 통해 적당한 준비운동은 심리적 안정도를 향상시켜준다는 것을 알 수 있었다.더불어 긴장감 완화와 불안감 해소에 대한 몇 가지 방법을 알아보았다.①정신집중정신적 긴장을 해소하기 위해 중요한 경기 전날에는 선수들이 경기에 불안을 갖지 않도록 그들의 주위를 다른 곳으로 돌릴 수 있도록 노력해야 하며, 이를 위해 맥박수의 자기 측정과 정신집중기법을 사용할 경우 긴장 이완의 효과를 볼 수 있다.(Pertensen, L. etl., 1986)②명상명상은 수동적 자기최면적 집중을 의미한다. 명상 중에는 잡념들을 억지로 통제하려 하지 말고 내버려두면 나중에는 저절로 정신이 맑아지게 된다. 명상을 하게 되면 보통의 휴식보다 맥박수가 더 줄어들게 되므로 신진대사율과 근육에 젖산량도 감소되어 긴장이 현저하게 해소될 수 있다.(Pertensen, L. etl., 1986)③구호선수들 상호간의 승리를 다짐하는 구호나 동작은 선수들의 사기를 진작시키기 위한 것이다. 그러나 이러한 구호나 동작은 극심한 정신적 긴장에 시달리는 선수들에게는 오히려 정신적 긴장을 강화시킬 수 있으므로 경기상황 및 선수 개개인의 정신적 긴장상태를 감안하여 적절히 조절되는 것이 바람직하다.(조용철, 1993).위와 같은 방법 외에도 다양한 방법이 있을 것이다. 이런 다양한 방법을 통하여 우리는 시합이나 경기 전 긴장감 및 불안감을 해소할 수 있을 것이다.논문을 읽고 해본 직접적인 실험을 통하여 스포츠는 결코 신체적 조건이나 기량 또는 기술로만 이루어지는 것이 아니라는 것을 깨달게 되었다. 가장 중요한 것은 바로 이러한 조건들을 임해야한다고 느꼈다.Ⅳ. 참고문헌유익선.(2000). 스포츠 지도론. 서울:태근문화사, pp. 8.이웅기 외 2.(1998). 스포츠 사회심리학. 도서출판성미, pp. 74.정양은.(1985). 심리학 통론. 서울:법문사, pp. 212.김관현외 7(1994). 유도 경기력 향상을 위한 스포츠 심리학적 접근 및 현장적용. 한국체육과학 연구원류정무, 이강헌.(1990). 스포츠 심리학. 서울:민음사. pp.32이미나.(1989). 경기력에 미치는 경기 전 상태불안 수준 비교. 숙명여자대학교 대학원 석사학위논문.최영옥, 이병기, 구봉진.(2004). 스포츠 행동의 심리학적 이해1. 특성-상태불안 검사지 (STAI FORM X-1)이름: 성별: 나이:학교: 학년:지시: 아래 문장들은 사람들이 자신을 표현하는데 사용되어지고 있는 것들입니다. 각 문장을 잘 읽으시고 각 문장의 오른편에 있는 네 개의 항목 중에서 당신이 지금 이 순간에 바로 느끼고 있는 상태를 가장 잘 나타내어주는 하나에 표시하십시오.어느 한 문장에 너무 오래 머무르지 마시고, 당신이 지금 현재의 느낌을 나타내고 있다고 생각되는 문항에 바로 답을 해 주십시오.전 혀그렇지 않다약 간그렇다보통으로그렇다아 주그렇다1.나는 지금 마음이 차분하다……………………………①②③④2.나는 지금 마음이 든든하다……………………………①②③④3.나는 지금 긴장되어 있다………………………………①②③④4.나는 지금 후회스럽고 서운하다………………………①②③④5.나는 지금 마음이 편하다………………………………①②③④6.나는 지금 당황해서 어찌할 바를 모르겠다…………①②③④7.나는 지금 앞으로 불행이 있을까봐 걱정하고 있다①②③④8.나는 지금 마음이 놓인다………………………………①②③④9.나는 지금 불안하다……………………………………①②③④10.나는 지금 편안하게 느낀다……………………………①②③④11.나는 지금 자신감이 있다………………………………①②③④12.나는 지금 짜증스럽다……………………………………①②③④13.나는 지금 마음이 조마조마하다…………
