광대역 항재밍 소형 GPS 안테나용 비 포스터 정합회로

Abstract

위성항법시스템은 민간 및 군수 분야에서 널리 사용되고 있는 유용한 시스템이다. 그러나 지구 상공 2만 km 이상원거리 송신 신호로 인한 수신 감도 미약으로, 위성항법시스템의 신호는 항재밍 공격에 취약하다. 본 논문에서는 항재밍소형 GPS 배열안테나 설계를 위한 선행 연구로 전기적으로 초소형인 GPS 안테나 소자를 효율적으로 정합하는 비 포스터 정합회로에 대한 연구를 수행하였다. 전기적으로 소형인 GPS 안테나는 높은 품질계수로 인해 방사 이득이 낮고, 광대역 정합이 어렵다. 이를 해결하기 위해 소형 GPS 안테나용 비 포스터 정합회로(non-Foster matching circuit)를 설계하였다. Linvill의 교차 결합쌍 트랜지스터로 구성된 네거티브 임피던스 변환기 회로를 제작하였으며, 시간 영역에서 안정도 검증을 통해 안정성을 확인하였다. 비 포스터 정합회로를 이용한 소형 GPS 안테나 무반사실 측정결과, 전면방향이득이 17 dB 이상 개선됨을 확인하였다. Global Positioning (System)(GPS) is a useful system used in both civilian and military applications. However, the signal of GPS is susceptible to jamming attacks due to low receive sensitivity, since the signals come from the satellite located at over 20,000 km above the earth. In this paper, we have conducted a preceding research on a non-Foster matching circuit that efficiently matches an electrically ultra-small GPS antenna. Electrically Small Antennas(ESAs) are inefficient radiators and are difficult to match in wideband due to extremely high quality factor. In order to match small GPS antenna in wideband, a non-Foster matching circuit for a small GPS antenna was designed. A negative impedance converter circuit consisting of Linvill's cross-coupled pair transistors was fabricated and its stability was verified by the time-domain stability analysis. In addition, anechoic chamber measurements show that the non-Foster matching circuit for small GPS antenna can lead bore-sight gain improvement by more than 17 dB.