유전율의 정확한 측정으로 전파 망원경 수신기 발전

연구원새로운 방법을 고안했다 절연체의 유전율을 기존보다 100배 더 정확하게 측정할 수 있습니다. 이 기술은 전파망원경용 고감도 전파수신기의 효율적인 개발은 물론, 차세대 통신망 'Beyond 5G/6G'용 기기 개발에도 기여할 것으로 기대된다.

유전율은 절연체에 전압을 가했을 때 절연체 내부의 전자가 어떻게 반응하는지를 나타내는 값입니다. 이는 전파가 절연체를 통과할 때 전파의 거동을 이해하는 데 중요한 매개변수입니다. 통신장비 개발에 있어서는 회로기판과 건물의 기둥, 벽 등에 사용되는 재료의 유전율을 정확하게 판별하는 것이 필요합니다. 전파 천문학의 경우, 연구자들은 라디오 수신기에 사용되는 부품의 유전율도 알아야 합니다.

연구팀은 전자파 전파에 대한 계산 방법을 고안해 근사법이 아닌 유전율을 직접 도출하는 분석 알고리즘을 개발했다. 일본 국립 천문대(NAOJ)와 ​​국립 정보 통신 기술 연구소(NICT)의 연구원과 엔지니어로 구성된 팀은 새로운 방법을 사용하여 Atacama Large Millimeter용 수신기용 렌즈 재료를 측정했습니다. /submillimeter Array(ALMA)를 통해 결과가 다른 방법과 일치함을 확인하여 실제 소자 개발에 있어서의 효율성을 입증했습니다.

“새롭게 개발된 방식은 전파망원경 부품 설계뿐만 아니라 밀리미터파를 활용한 차세대 통신망(Beyond 5G/6G) 구현을 위한 고주파 소재 및 소자 개발에 기여할 것으로 기대된다” /terahertz 밴드”라고 NAOJ의 엔지니어이자 최근 발표된 연구 논문의 주요 저자인 Ryo Sakai가 말했습니다.

근사치로 인한 오류를 100배로 줄이면 개발 프로세스 속도가 빨라집니다. 개별 재료의 유전율을 부정확하게 측정할 경우 실제 제작된 제품이 목표 성능을 충족하지 못할 수 있습니다. 설계 단계부터 유전율을 정확하게 알면 불필요한 시행착오를 줄이고 비용을 절감할 수 있습니다.

일반적으로 유전율을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 유전율을 정확하게 측정할 수 있는 방법 중 하나가 '공진법'이지만, 이 경우 측정할 물질을 공진기라는 장치에 넣어야 하기 때문에 때로는 두께가 수백 마이크로미터 미만인 물질의 정밀 가공이 필요하다. 또 다른 단점은 유전율이 여러 특정 주파수에서만 측정될 수 있다는 것입니다. 소자 개발 단계에서 다양한 물질의 유전율을 측정해야 하기 때문에 측정마다 고정밀 가공이 필요한 경우 개발 과정에 오랜 시간이 소요된다. 한편, 이러한 단점이 적은 '자유공간법'도 사용되는데, 이 경우 측정 결과를 분석하기 위해 근사치를 사용하였고 이로 인해 발생하는 오차로 인해 정확한 측정이 어렵다. .

"다른 측정 방법에 비해 자유 공간 방법은 측정 샘플의 모양에 대한 제한이 적고 측정 주파수 대역을 확장하기 쉽습니다."라고 Sakai는 말합니다. 새로운 분석 방법은 "자유 공간 방법"과 함께 사용됩니다. 즉, 새로운 방법을 사용하면 더 적은 제약으로 유전율을 정확하게 측정할 수 있습니다.

NAOJ와 NICT는 밀리미터파 및 테라헤르츠파 주파수에서 고정밀 재료 특성 측정 시스템에 대한 연구 개발을 공동으로 수행해 왔습니다. 연구팀은 천문 장비 개발을 통해 얻은 지식과 통신 기술 개발을 통해 얻은 지식을 결합하여 한층 더 기술 혁신을 목표로 하고 있습니다.

- 본 보도자료는 원래 국립자연과학원 홈페이지에 게재된 내용입니다.