manual for physical optics simulator

고객의뢰 소프트웨어EMtool We Simulate the UniverseTM

포물형 반사판 설계 및

조정장치 예측시스템제품설명서

의뢰기관명 동양엔테크:

2009. 4. 30.

주이엠툴( ) (http://www.emtool.com)

제품설명서(Development Process Form): DPF-140.1 http://www.emtool.com

포물형 반사판 설계 및 조정장치 1

제품설명서

개발 과제명

포물형 반사판 설계 및 조정장치 예측시스템

목 차

제 장 포물형 반사판 설계 및 조정장치1 . ····························································································1

목적1. ··················································································································································1

제 장 포물형 반사판 조정장치 사용법2 . S/W ····················································································3

설치1. ··················································································································································3

도형 편집하기2. ································································································································3

가 육면체 편집. ····························································································································4

나 구 편집. ····································································································································5

다 원통 편집. ································································································································6

라 포물면 편집. ····························································································································6

마 평판 편집. ································································································································7

바 도형 속성 변경. ······················································································································8

사 편집창 보기 기능. ··················································································································9

소스 편집하기3. ·····························································································································11

가 기본 소스 추가. ····················································································································13

나 단일 안테나 소스 추가. ······································································································15

다 혼안테나 소스 추가. ············································································································18

라 소스 속성 변경. ····················································································································22

기본 환경 설정 및 시뮬레이션 하기4. ·····················································································24

가 시뮬레이션 기능을 위한 툴바. ··························································································24

나 기본 환경 설정. ····················································································································24

다 도형분할 보기. ······················································································································25

라 시뮬레이션 하기. ··················································································································25

시뮬레이션 결과 보기5. ···············································································································27

가 보고서 생성. ··························································································································27

나 안테나 정보 구하기. ············································································································28

파일 관리하기6. ·····························································································································30



제 장1 포물형 반사판 설계 및 조정장치.

목적1.

포물형 반사판을 사용하여 안테나 이득이 매우 큰 안테나를 개발하기 위하여 예측프로그

램을 이용하여 급전부와 포물형 반사판의 초점을 자동으로 결정하고 포물형 반사판 안테나

의 원역장과 다양한 안테나 특성을 계산합니다.

그림 포물형 반사판 설계 및 조정장치 구조도1.

그림 포물형 반사판 조정장치 실행 모습2. S/W


2 고객의뢰 소프트웨어EMtool

그림 에서 수치해석 기법을 이용하여 최적을 초점 위치를 결정[ 1] PO(Physical Optics)

하려면 그림 에 있는 포물형 반사판 조정장치 를 실행하면 됩니다 이 소프트웨어는[ 2] S/W .

사용자가 입력한 반사판 구조와 사용할 급전부 특성을 기법으로 분석하여 최종 원역장PO

특성과 반사판 안테나 정보를 실시간으로 보여줍니다.

그림 기법을 이용한 반사판 안테나3. PO

원역장 계산 방법

이 소프트웨어의 기본 계산 알고리즘은 그림 과 같습니다 사용자가 입력하는 반사판[ 3] .

과 급전부를 기반으로 수치해석을 수행하여 그 결과를 원역장 특성 안테나 정보 위상PO , ,

중심 관점으로 출력합니다.



제 장 포물형 반사판 조정장치 사용법2 . S/W

설치1.

에 있는 폴더를 원하는 위치로 복사하면 설치는 쉽게 완료된다 포물형 반사판CD POS .

조정장치 소프트웨어를 구동하기 위해서는 폴더에 있는 를 더블클POS “POSimulator.exe”

릭하면 자동으로 그림 와 같이 실행이 된다[ 2] .

도형 편집하기2.

본 프로그램은 아래의 다섯 가지의 도형을 편집창에 추가하고 편집할 수 있다.

육면체(Cube) :∎ 개의 직사각형 면을 가지는 도형6

구(Sphere) :∎ 일정한 반경을 가지는 도형

원통(Cylinder) :∎ 일정한 반경을 가지는 원을 기준으로 하는 기둥 모양의 도형

∎포물면(Paraboloid) : 쌍곡선의 특정축을 기준으로 회전하였을 때 생기는 도형

평판(Plane) :∎ 사각형의 평판 도형

아래 그림은 각 도형들이 편집창에 추가된 것을 보여준다.

그림 편집창에 추가된 도형들4.

각각의 도형을 추가하기위해서는 툴바에서 추가하고자 하는 도형을 선택한다 다음 그림.

은 툴바에서의 각 도형의 위치를 보여준다.



그림 툴바에서의 도형 그리기의 위치5.

가 육면체. 편집

육면체를 편집하기 위해서는 먼저 그림 와 같이 툴바에서 육면체를 선택한다 편집창[ 5] .

에서 육면체를 추가하고자 하는 위치로 마우스를 이동하고 더블클릭을 한다 이후 마우스, .

를 움직이면 각형이 나타나고 원하는 사각형 모양이 된 이후 다시 더블 클릭을 하고 마우4 ,

스를 움직이면 육면체가 나타난다 원하는 육면체모양이 되면 마지막으로 더블클릭한다 이. .

후 아래그림과 같이 해당 육면체의 속성창이 나타난다, .

그림 육면체 도형의 속성 설정 창6.

이름 및 육면체 위치를 원하는 형태로 조정후 확인을 누르면 편집창에 육면체 도형이 추

가 된다 육면체의 위치는 대각선으로 바라보는 두꼭지점의 위치를 입력하고 각각에 대하. ,

여 단위를 조정할 수 있다 아래 그림은 편집창에 육면체도형이 추가된 것을 보여준다. .



그림 편집창에 추가된 육면체7.

나 구. 편집

구를 편집하기 위해서는 먼저 그림 와 같이 툴바에서 구를 선택한다 편집창에서 구를[ 5] .

추가하고자 하는 위치로 마우스를 이동하고 더블클릭을 한다 이후 마우스를 움직이면 구, .

모양이 나오며 원하는 형태의구를 만든 후 더블클릭한다 그러면 아래 그림과 같이 해당. ,

구의 속성창이 나타난다.

그림 구의 속성 설정 창8.

구의 속성은 구의 중심위치와 구의 반경으로 구성된다.



다 원통 편집.

원통을 편집하기 위해서는 먼저 그림 와 같이 툴바에서 원통을 선택한다 편집창에서[ 5] .

원통을 추가하고자하는 위치로 마우스를 이동하고 더블클릭을 한다 이후 마우스를 움직이, .

면 원모양이 나오며 원하는 형태의 원을 만든 후 더블클릭하고 마우스를 움직이면 원통이

만들어진다 원하는 모양의 원통을 만든 후 더블클릭한다 이후 아래 그림과 같이 해당 원. . ,

통의 속성창이 나타난다.

그림 원통의 속성 설정 창9.

원통의 속성은 원통원의 중심위치 해당 속성은 원통방향에 따라 달라지지만 와X, Y ( X Y

축에 원이 있다고 가정한다 와 원통 길이에 대한 최소값과 최대값을 입력후 원의 반경을.)

입력한다 원통의 기하학적 방향을 축에 대하여 결정할 수 있다. X, Y, Z .

라 포물면 편집.

포물면을을 편집하기 위해서는 먼저 그림 와 같이 툴바에서 포물면을 선택한다 편집[ 5] .

창에서 포물면을 추가하고자 하는 위치로 마우스를 이동하고 더블클릭을 한다 이후 마우, .

스를 움직이면 원 모양이 나오며 원하는형태의 원을 만든 후 더블클릭하고 마우스를 움직이

면 포물면이 만들어진다 원하는 모양의 포물면을 만든 후 더블클릭한다 이후 아래 그림과. . ,

같이 해당 포물면의 속성창이 나타난다.



그림 포물면의 속성 설정 창10.

포물면의 속성은 포물면의 꼭지점에 해당되는 부분에 대한 위치 중심 중심 중심(X , Y , Z ),

포물면의 깊이 포물면의 반경 등이 있다 포물면은 원형 및 타원형 포물면이 모두 가능하, .

며 타원형 포물면을 선택하면 각 방향에 대한 반경을 입력할 수 있다 포물면도 원통과 마, .

찬가지로 기하학적 방향을 축에 대해 결정할 수 있다X, Y, Z .

마 평판. 편집

평판을 편집하기 위해서는 먼저 그림 와 같이 툴바에서[ 5] 평판을 선택한다. 편집창에서 평

판을 추가하고자 하는 위치로 마우스를 이동하고, 더블클릭을 한다. 이후 마우스를 움직이

면 평판모양이 나오며 원하는 형태의 평판을 만든 후 더블클릭한다. 이후, 아래 그림과 같

이 해당 평판의 속성창이 나타난다.



그림 평판의 속성 설정 창11.

평판의 속성은 평판의 꼭지점에 해당하는 위치 중심 평판의 높이 및 폭으로 구성(X, Y, Z ),

된다 평판도 원통 및 포물면과 마찬가지로 기하학적 방향을 축에 대해 결정할 수. X, Y, Z

있다.

바 도형 속성 변경.

도형을 편집창에 추가한 이후에 도형의 속성을 변경하고자하는 경우에는 관리 창을Tree

이용한다 관리 창에 있는 물질계층 은 각 도형을 형태로 관리한다 속성. Tree “ (Layer)” Tree .

을 변경하고자 하는 도형을 선택하고 마우스 오른쪽버턴을 누르면 아래 그림과 같이 콘텍스

트 메뉴가 나타난다.

그림 도형 편집 콘텍스트 메뉴12.

감추기 는 해당도형을 편집창에서 보이지 않도록 하는 것이고 다시보기 는 감추기 처“ ” , “ ”

리한 도형을 다시 보이게 하는 것이고 모두 다시보기 는 모든 도형을 다시 보게 한다, “ ” .

삭제 를 선택하면 해당 도형을 삭제한다 도형 속성을 변경하고자할 때는 속성 을 선택“ ” , . “ ”

한다 이 때 도형 추가 시에 나타났던 다이얼로그 박스가 다시 뜨며 원하는 형태로 도형의. ,

속성을 변경할 수 있다.



사 편집창 보기 기능.

도형은 차원 좌표에 표시되기 때문에 고정된 좌표계에서는 모든 도형들을 자세히 볼 수3

없다 이에 다양한 형태의 편집창 보기 기능을 제공한다 아래 그림은 편집창 보기와 관련. .

된 툴바 기능들이다.

그림 편집창 보기 관련 툴바13.

툴바의 콤보박스는 보는 방향을 선택하는 것으로 다음과 같은 기능들 포함되어 있다.

기본보기∎도형 가운데 맞춤∎뒤에서 보기∎위에서 보기∎아래에서 보기∎왼쪽에서 보기∎오른쪽에서 보기∎

툴바에서 회전 을 선택 후 편집창에서 마우스를 드래그하면 원하는 형태로 좌표계를 회“ ”

전할 수 있다 툴바에서 이동 을 선택 후 편집창에서 마우스르 드래그하면 원하는 형태로. “ ”

좌표계를 이동할 수 있다 툴바에서 확대축소 를 선택 후 편집창에서 마우스를 드래그하면. “ ”

원하는 형태로 좌표계를 할 수 있다 편집창 확대축소 기능은 툴바에Zoom-In/Zoon-Out . “ ”

서 별도로 선택하지 않아도 마우스의 스크롤 휠을 이용하면 확대축소 기능을 이용할 수 있

다 아래 그림은 툴바의 콤보박스에서 앞에서 보기 를 선택한 경우의 결과이다. “ ” .



그림 앞에서 보기 기능14.



소스3. 편집하기

본 프로그램은 아래 가지의 소스 를 추가하고 편집할 수 있다16 (Source) .

표 반사판을 위한 다양한 소스들1. (Source)

분류 소스 설명

기본 소스

평면파 소스 무한대에서 오는 평면파

델타 소스 차원 점전원3

가우스 빔 소스 일정한 빔폭을 가지는 점전원

단일 안테나 소스

다이폴 안테나 소스 반파장 다이폴 안테나

원형 루프 안테나 소스 소형 원형 루프 안테나

사각 패치 안테나 소스 사각형 마이크로스트립 패치 안테나

원형 패치 안테나 소스 원형 마이크로스트립 패치 안테나

진행파 안테나 소스 매우 길이가 긴 진행파 안테나

혼 안테나 소스

구형 도파관 안테나 소스 끝이 열린 구형 도파관 안테나

원형 도파관 안테나 소스 끝이 열린 원형 도파관 안테나

평면 섹터혼 안테나 소스E- 평면에 섹터혼이 있는 안테나E-

평면 섹터혼 안테나 소스H- 평면에 섹터혼이 있는 안테나H-

피라미드 혼 안테나 소스와 평면 모두에 섹터혼이 있E- H-

는 피라미드 형태의 안테나

주름가진 피라미드 혼 안테나

소스

내부에 주름 을 가진(Corrugation)

피라미드 혼 안테나

콘 혼 안테나 소스 원뿔 형태로 생긴 혼 안테나(Cone)

주름가진 콘 혼 안테나 소스내부에 주름 을 가진(Corrugation)

콘 혼 안테나

아래 그림과 같이 툴바에서 소스 생성을 선택하면 편집창에 소스를 추가할 수 있다.

그림 툴바에서의 소스 추가15.

소스 생성을 선택하면 아래와 같이 소스 추가 다이얼로그 창이 뜬다 추가하고자 하는 소.

스를 선택하여 소스를 추가할 수 있다.



그림 소스 추가 다이얼로그 창16.

소스를 추가하면 소스가 편집창에 추가된다 아래 그림은 평면파 소스가 추가된 것을 보.

여준다.

그림 평면파 소스 추가17.



가 기본. 소스 추가

평면파 소스 추가1)

그림 평면파 소스 속성 다이얼로그 창18.

평면파의 방향 크기 위상 모드를 설정한다, , , TE/TM .

델타 소스 추가2)

그림 델타 소스 속성 다이얼로그 창19.



델타소스는 소스의 위치 편파 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상 모드를 설, . , , TE/TM

정한다.

가우스 빔 소스 추가3)

그림 가우스 빔 소스 속성 다이얼로그 창20.

가우스 빔의 위치 파동 진행 방향 가우스 빔의 최소 빔폭 편파 방향 등을 설정한다 소, , , .

스의 크기 위상 모드를 설정한다, , TE/TM .



나 단일 안테나 소스 추가.

다이폴 안테나 소스 추가1)

그림 다이폴 안테나 소스 속성 다이얼로그 창21.

안테나의 위치 길이 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설정한다, , . , .

원형 루프 안테나 소스 추가2)

그림 원형 루프 안테나 소스 속성 다이얼로그 창22.

안테나의 위치 직경 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설정한다, , . , .



사각 패치 안테나 소스 추가3)

그림 사각 패치 안테나 소스 속성 다이얼로그 창23.

안테나의 위치 길이 폭 기판두께 비유전율 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을, , , , , . ,

설정한다.

원형 패치 안테나 소스 추가4)

그림 원형 패치 안테나 소스 속성 다이얼로그 창24.



안테나의 위치 직경 기판두께 비유전율 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설정, , , , . ,

한다.

진행파 안테나 소스 추가5)

그림 진행파 안테나 소스 속성 다이얼로그 창25.

안테나의 위치 길이 방향 진행 파수 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설정한다, , , . , .



다 혼. 안테나 소스 추가

구형 도파관 안테나 소스1)

그림 구형 도파관 안테나 소스 속성 다이얼로그 창26.

안테나의 위치 폭 높이 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설정한다, , , . , .

원형 도파관 안테나 소스2)

그림 원형 도파관 안테나 소스 속성 다이얼로그 창27.



안테나의 위치 직경 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설정한다, , . , .

평면 섹터혼 안테나 소스3) E-

그림 평면 섹터혼 안테나 소스 속성 다이얼로그 창28. E-

안테나의 위치 폭 높이 개구면 높이 혼 각도 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상, , , , , . ,

을 설정한다.

평면 섹터혼 안테나 소스4) H-

그림 평면 섹터혼 안테나 소스 속성 다이얼로그 창29. H-



안테나의 위치 폭 높이 개구면 높이 혼각도 방향을 설정한다 소스의 크기 위상을 설, , , , . ,

정한다.

파라미드 혼안테나 소스5)

그림 피라미드 혼안테나 소스 속성 다이얼로그 창30.

안테나의 위치 폭 높이 개구면 폭 개구면 높이 혼 폭각도 혼 높이각도 방향 등을 설, , , , , , ,

정한다 소스의 크기 위상을 설정한다. , .



주름가진 피라미드 혼안테나 소스6)

그림 주름가진 피라미드 혼안테나 소스 속성 다이얼로그 창31.

안테나의 위치 폭 높이 개구면 폭 개구면 높이 혼 폭각도 혼 높이각도 방향 등을 설, , , , , , ,

정한다 소스의 크기 위상을 설정한다. , .

콘 혼안테나 소스7)

그림 콘 혼안테나 소스 속성 다이얼로그 창32.



안테나의 위치 직경 개구면 직경 혼 각도 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설, , , , . ,

정한다.

주름가진 콘 혼안테나 소스8)

그림 주름가진 콘 혼안테나 소스 속성 다이얼로그 창33.

안테나의 위치 직경 개구면 직경 혼 각도 방향 등을 설정한다 소스의 크기 위상을 설, , , , . ,

정한다.

라 소스 속성 변경.

소스를 편집창에 추가한 이후에 소스의 속성을 변경하고자하는 경우에는 관리 창을Tree

이용한다 관리 창에 있는 소스 에서는 각 소스를 구조로 관리한다 속성. Tree “ (Source)” Tree .

을 변경하고자 하는 소스를 선택하고 마우스 오른쪽버턴을 누르면 아래 그림과 같은 콘텍스

트 메뉴가 나타난다.

그림 소스 편집 콘텍스트 메뉴33.



삭제 를 선택하면 해당 소스를 삭제한다 소스 속성을 변경하고자 할 때는 속성 을 선“ ” , . “ ”

택하며 소스 추가시에 나타났던 다이얼로그 박스가 다시 뜨며 원하는 형태로 소스의 속성, ,

을 변경할 수 있다.



기본4. 환경 설정 및 시뮬레이션 하기

사용자가 설정한 소스와 반사판 구조를 기반으로 금속에서 산란되는 전자파를 해석할 수

있다 시뮬레이션을 수행하기 전에 해석 환경을 미리 설정하여야 한다. .

가 시뮬레이션 기능을 위한 툴바.

그림 시뮬레이션 기능을 위한 툴바34.

도형분할 보기 는 시뮬레이션을 위해 도형을 로 쪼갠 것을 보여주는 기능이며 시“ ” Mesh , “

뮬레이션 은 실제로 원역장과 안테나 정보를 얻기 위한 시뮬레이션 기능을 제공한다” .

나 기본. 환경 설정

메뉴에서 설정 환경설정 을 선택하면 아래와 같은 다이얼로그 박스가 나온다“ ”-“ ” .

그림 환경 설정 창35.

그림 에서는 공간 속성 설정을 위한 비유전율과 비투자율을 설정할 수 있고 해석을[ 35] ,

위한 도형분할을 위한 도형분할 간격을 설정할 수 있다 이 간격은 파장 을 기. (Wavelength)

준으로 분할되기 때문에 해석 주파수에 따라 달라질 수 있다 그리고 그리드 단위를. , (Grid)

설정할 수 있다 그림 의 주파수 설정에서는 해석 간격에 따라 도형분할 결과를 미리. [ 36]

보기 위한 해석 주파수를 설정한다.



그림 주파수 설정36.

다 도형분할. 보기

툴바의 도형분할 보기 를 선택하면 아래와 같이 해석을 위한 도형분할 결과를 시각적으“ ”

로 볼 수 있다 도형분할 간격이 너무 넓으면 정확한 분석을 할 수 없고 너무 좁으면 해석. ,

시간이 많이 소요된다.

그림 도형분할 보기 실행37.

라 시뮬레이션 하기.

시뮬레이션 을 선택하면 아래와 같은 분석 다이얼로그 박스가 나온다 스위프 종류는 고“ ” .

도각( 방위각), ( 주파수로 각각 하면서 분석결과를 얻는다 스위프 종류가 고도각), Sweep .

( 인 경우 시작과 끝은 범위를 결정한다 또한 해석 주파수와 방위각) , Sweep . , ( 을 설정해)



야 한다 갯수는 해석결과의 갯수로 해석의 정밀도를 결정한다 해석하기 버턴을 누르면. . “ ”

프로세스바로 해석 진행율을 보여준다 해석이 끝나면 그 해석결과는 관리 의 보고서. Tree “

항목에 추가된다(Report)” .

그림 시뮬레이션 다이얼로그 박스38.



시뮬레이션 결과 보기5.

가 보고서 생성.

관리 의 보고서 항목에 있는 해석결과를 선택하면 아래와 같이 해석 결과를Tree “ (Report)”

그래프로 볼 수 있다.

그림 시뮬레이션 결과 보기39.

해석결과를 볼 때 오른쪽에 다이얼로그바가 동시에 생성되는데 다양한 형태로 해석결과,

를 그려볼 수 있다.



그림 해석결과 보기 다이얼로그바40.

다이얼로그바를 보면 여러 해석요소를 선택할 수 있다 전자장은 전기장 자기장 을. “ ”, “ ”

선택할 수 있으며 방향은 를 선택할 수 있고 분석값은, “Theta”, “Phi”, “X”, “Y”, “Z” ,

를 선택할 수 있다 원하는 해“Real”, “Image”, “Magnitude”, “Magnitude(dB)”, “Phase” .

석 요소를 선택하고 그래프 갱신 을 누르면 해석결과를 기반으로 원하는 정보를 추출하여“ ” ,

그래프로 보여준다.

나 안테나 정보 구하기.

다양한 안테나 정보를 보려면 메뉴에 있는 시뮬레이션 안테나 정보 구하기 를 실행한“ ”-“ ”

다.

그림 안테나 정보 구하기 창41.

안테나 정보는 산란파 혹은 소스의 정보로부터 안테나 이득 주빔각도 빔폭 , , , SLL(Side



위상 중심 등을 확인할 수 있다Lobe Level), (Phase Center) .



파일6. 관리하기

그림 툴바에서의 파일 관리42.

도형 소스 분석 결과 등을 저장하고 다시 불러올 수 있다, , .

manual for physical optics simulator

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