페코로 만든, 세계에서 가장 작은 TV 안테나!

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UAEM는?

  멕시코의 UAEM(Universidad Autónoma del Estado de Morelos)은 1938년 아주 작은 대학으로 시작하여, 이후로 급격하게 발전하여 고등 교육 프로그램을 개발했으며, 현재는 연구 개발 공동체를 위한 중요한 지식의 원천으로 자리잡았습니다. UAEM에서는 학생들에게 유익하고 혁신적인 연구를 수행할 수 있도록 하기 위해 공학 및 응용 과학 연구 센터(CIICAp)를 설립했습니다. 지금은 학생들뿐만 아니라 일반 대중들에게도 저렴한 비용으로 이용할 수 있도록 제공하고 있습니다. 마르가리타 토레스 박사(Dr. Margarita Tecpoyotl-Torres)는 CIICAp의 학생과 연구원 팀이 사회에 유용한 혁신적인 안테나를 개발하도록 이끌고 있습니다. 그녀의 주요 관심 연구 분야는 MEMS, 안테나 설계, 마이크로 웨이브 장치 관련 입니다. 그녀는 현재 IMPI의 멕시코 지적 재산 연구소가 인정한 4건의 특허를 보유하고 있으며 두 건의 저작권 및 상표를 보유하고 있습니다. 그녀는 SNI(status of National Researcher) 레벨 1의 지위를 가지고 있습니다.

UAEM_SS_030617_Letter_web9▲ 단순화 된 차량 천장 중앙에 안테나가 위치한 AUDI R8 차량

UAEM_SS_030617_Letter_web10▲ 단순화 된 AUDI R8의 천장 중앙에 위치한 GPS 안테나의 이득


세계에서 가장 작은 TV 안테나!

  텔레비전은 멕시코에서 가장 중요한 커뮤니케이션 매체 중 하나입니다. 티후아나(Tijuana), 과달라하라(Guadalajara), 멕시코시티(Mexico City)와 같은 도시에서 실시된 여러 가지 테스트에서 가끔 원격 지역 중 일부, 특히 실내로 신호를 제대로 전송하지 못하는 경우가 있다는 것을 파악할 수 있었습니다.

  일반적으로 야기(Yagi) 배열 안테나는 TV 수신에 사용됩니다. 야기 안테나는 TV 타워쪽으로 향하는 지향성 빔을 제공하여 고도의 신호 수신을 허용합니다. 마르가리타 토레스 박사 팀은 다른 수동 안테나와 비교하여 신호 안정성을 향상시키는 동시에 소형 풋 프린트로 소형화 된 안테나를 개발해 냈습니다.

  여기에는 3가지 매우 중요한 요소들이 있습니다. 첫 번째는 설계 기술이고, 두 번째는 방사 패치의 소재이며, 세 번째는 안테나의 레이돔(덮음)입니다. UAEM 디자인은 단지 하나의 안테나가 아니라 두 개의 안테나 배열이기 때문에 참신하다고 할 수 있습니다. 마르가리타 토레스 박사 팀은 길이 11cm, 폭 7cm, 두께 6.5mm, 무게 12g, 코팅시 중량이 80g인 세계에서 가장 작은 안테나를 개발했습니다. 방송용 듀얼 안테나는 아날로그 및 디지털 방송 채널을 수신합니다. 실제로 작은 안테나 배열을 포함하는 소형 사각형으로 안테나는, 부착된 마스트가 없는 지붕에 고정되도록 설계되었으며 매우 낮은 온도에서도 작동합니다. 실내에서도 사용할 수 있으며, 신호 분배기를 통해 여러 TV에 연결할 수 있습니다. 또한 전기/동력을 필요로 하지 않습니다.

  토레스 박사는 2005-2006년 페코를 처음 접했으며, 연구 기간 동안 무료 페코 라이센스를 받아 사용했습니다. 그녀의 팀은 설계 및 시뮬레이션을 위해 페코를 사용하여 연구했습니다. 토레스 박사는 “페코는 높은 정확도와 성능을 제공하여, 우리의 설계를 시뮬레이션 하는데 큰 도움이 되었으며, 광범위하면서 신뢰성 있는 구현을 가능하게 합니다. 페코의 계산 기술과 친숙한 인터페이스는 복잡한 설계에 대해서도 더 쉽게 시뮬레이션 및 최적화를 할 수 있도록 합니다. 페코를 통해 우리는 프로토 타입 개발에 드는 시간과 비용을 줄일 수 있었으며, 이것들 중 일부는 현재 특허를 받았습니다.” 라고 설명했습니다.

  이어서 그녀는 “새로운 재료와 새로운 지오메트리를 적용하여, 실제 사용 중인 안테나보다 더 작은 안테나를 만들었습니다. 우리의 독자적인 설계 특성으로 인해 2015년에 특허가 승인되었으며, 이제 우리는 대량 생산 작업에 들어갈 예정입니다.” 라고 덧붙였습니다. 캘리포니아에서 안테나를 테스트 한 결과 68개의 신호를 수신할 수 있었으며, 멕시코시티에서는 28개의 디지털 신호를 수신할 수 있었습니다. 이 안테나의 개발과 함께, 이 새로운 기술을 상업화하고 대량 생산할 수 있도록 하는 스핀 오프 회사 INNTECVER, S.A. de C.V.도 탄생하게 되었습니다. 이 안테나는 대량 생산될 때 저렴하고 설치가 용이하며, 개발 도상국의 농촌 지역에 TV 방송을 가져올 수 있어 정보, 교육, 문화, 엔터테인먼트 요소들을 제공할 수 있게 됩니다.

UAEM_SS_030617_Letter_web7▲ (a) 원래의 안테나와 (b) UAEM에서 제작된 교체용 안테나가 있는 GPS 키트

UAEM_SS_030617_Letter_web8▲ CIICAp 파킹에서 세 가지 측정 지점


차량용 GPS 안테나

  마르가리타 토레스 박사와 그의 팀은 세계에서 가장 작은 TV 수신 안테나의 개발 외에도, GPS(Global Position System) 용 소형 안테나 개발에도 착수했습니다. 자동차 분야의 현재 관심사는, 자동차의 가장 중요한 부분 중 하나로 여겨지는 내비게이션 시스템의 개발 및 구현이었습니다. 이것은 차량을 쉽게 찾을 수 있도록, 사전에 로드된 지도 및 고속도로 데이터베이스가있는 GPS를 사용합니다. 자동차 사용량이 증가함에 따라 자동차의 위치를 ​​정확하게 파악하는 것 또한 점점 더 중요해지고 있습니다. 네비게이션 시스템의 주된 장점은 여행 시간, 연료 소비 및 오염 가스 배출 감소입니다. GPS 기술의 또 다른 응용 분야는, 차량의 지리적 위치를 결정하고 이 정보를 사용 및 악용할 수 있는 곳으로 전송하는 매체로서 차량의 자동 위치 (AVL)입니다. 이 도구는 서비스 차량, 비상 사태, 건설, 대중 교통, 차량 도난, 공공 보안의 관리에 매우 유용합니다.

  UAEM의 토레스 박사 팀은 자동차 애플리케이션을 위한 GPS 안테나의 저가형 배치를 설계 및 제작했습니다. 알테어의 페코는 독특한 피드 포인트와 RT / Duroid 5880 기판으로, GPS 안테나를 설계하는 데 사용됩니다.

  단순화 된 AUDI R8 모델은 차량 옥상에 안테나를 장착할 때, GPS 안테나의 성능을 예측하는 데 사용됩니다.

  대체 안테나로 안테나 프로토 타입을 테스트하기 위해 GPS 개발 키트 (ER-102-J, SiRF Star-II)와 NMEAgent 데이터 (이 소프트웨어는 현재 위치를 보여줍니다.)를 사용했습니다. CIICAp 주차장에는 세 가지 측정 지점이 설정되었습니다. 결과는 Garmin GPS와 비교됩니다. 교체 안테나가 있는 키트는 Garmin GPS 측정치에 가장 가까운 값을 제공한다는 점에 유의하시기 바랍니다.

  매우 복잡한 형상으로 작업하는 여러 프로젝트에 대한 설계 시뮬레이션을 수행하면서, 토레스 박사와 그의 팀은 시뮬레이션의 길이가 많은 시간을 필요로 한다는 것을 발견했습니다. 차량용 안테나 개발 및 지원 안테나 개발과 같은 몇 가지 사례를 인용하면 시뮬레이션은 한 번에 최대 일주일 동안 쉽게 실행될 수 있습니다. 토레스 박사는 단축된 시간이 알테어의 하이퍼웍스(HyperWorks)를 사용할 때 가장 중요한 이점이라고 추정합니다.

  페코를 다른 프로그램과 비교한 후 토레스 박사는 설계 시간이 약 60% 단축할 수 있게 되어, 실제 설계에 대한 개념을 보다 빠르고 값싸게 할 수 있게 되었다고 말합니다.

UAEM_SS_030617_Letter_web4“페코는 높은 정확도와 성능을 제공하여, 우리의 설계를 시뮬레이션 하는데 큰 도움이 되었으며, 광범위하면서 신뢰성 있는 구현을 가능하게 합니다. 페코의 계산 기술과 친숙한 인터페이스는 복잡한 설계에 대해서도 더 쉽게 시뮬레이션 및 최적화를 할 수 있도록 합니다. 페코를 통해 우리는 프로토 타입 개발에 드는 시간과 비용을 줄일 수 있었으며, 이것들 중 일부는 현재 특허를 받았습니다.”

마가리타 토레스 박사(Dr. Margarita Tecpoyotl-Torres),
모렐 로스 국립대학교(Universidad Autonoma del Estado de Morelos) 교수




* 산업
– 교육, 연구

* 과제
– TV 및 자동차 애플리케이션 용 저비용 경량 안테나 설계

* 알테어 솔루션
– 안테나 설계에 매우 강력하고 안정적인 시뮬레이션 기술을 제공하는 페코의 원스톱 솔루션

* 이점
– 저비용의 가벼운 무게의 안테나를 이용하여 TV, GPS 등을 통한 현대 통신을 개발 도상국에서도 대중에게 알맞은 가격으로 제공

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