KR101863683B1 - Interrogator antenna of identification of friend or foe - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피아 식별기(IFF: Identification Friend or Foe)에 관한 것으로, 특히 피아 식별기의 질문기 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an Identification Friend or Foe (IFF), and more particularly to an interrogator antenna of a peer identifier.
피아 식별기는 전차 또는 지상용 플랫폼에 탑재되며, 미확인 플랫폼에 대하여 질문/응답의 Ka 밴드 RF 신호를 송신 및 수신하여 피아 식별을 수행함으로써 아군간 오인 사격의 피해를 최소화하기 위한 장비이다. 즉, 미확인 플랫폼, 즉 표적에 대한 대응을 위하여 우선 표적의 피아를 식별해야 하는데, 이를 위해 피아 식별기는 질문을 담은 신호를 해당 표적으로 전송한다. 피아 식별기의 질문 신호에 대하여, 표적은 응답하지 않으면 아군이 아닌 것으로 간주될 수 있으므로, 일반적으로 질문 신호에 대하여 응답 신호를 전송한다. 질문 신호를 전송한 피아 식별기는 표적으로부터 전송된 응답 신호를 수신하여 이를 분석함으로써 해당 표적의 피아를 식별한다. 이러한 피아 식별을 위해 피아 식별기는 질문 신호를 전송하는 질문기와, 질문 신호에 대해 응답하는 응답기와, 응답기로부터의 응답 신호를 수신하여 처리 및 분석하는 처리기를 포함할 수 있다. 이러한 피아 식별기에 대하여 한국특허등록 제10-1292069호 및 한국특허등록 제10-1030745호에 제시되어 있다.The PIA Identifier is mounted on a tram or ground platform and is intended to minimize the damage of false positives by performing peer identification by transmitting and receiving the Ka-band RF signal of the question / answer to the unidentified platform. In other words, for the unacknowledged platform, that is, to respond to the target, first, the peer of the target should be identified. To this end, the peer identifier transmits the signal containing the question to the target. For a question signal of a peer identifier, a response is usually sent to the interrogation signal, since the target may be considered non-aliens if it does not respond. The peer identifier that has sent the challenge signal receives the response signal sent from the target and analyzes it to identify the peer of the target. To identify such a peer, the peer identifier may include an interrogator that transmits the interrogation signal, a responder that responds to the interrogation signal, and a processor that receives, processes, and analyzes the response signal from the responder. Such a peer identifier is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1292069 and Korean Patent Registration No. 10-1030745.
한편, 송신측 시스템에 설치된 질문기 안테나는 수신측 시스템으로 질문 신호를 전송하는 동시에 송신측 시스템으로부터 전송되는 응답 신호를 수신하는 기능을 한다. 즉, 질문기 안테나는 표적으로 질문 신호를 전송하고 표적으로부터 전송되는 응답 신호를 수신하는 기능을 동시에 수행한다. 또한, 질문기 안테나는 예를 들어 전차 및 장갑차에 장착되어 운용되므로 포신이 바라보는 방향의 피아 식별을 위해 포신의 방향과 일치한 방향으로 포신 근처에 장착되어 운용된다.On the other hand, the interrogator antenna installed in the transmission side system transmits the interrogation signal to the reception side system and receives the response signal transmitted from the transmission side system. That is, the interrogator antenna simultaneously transmits the interrogation signal to the target and receives the response signal transmitted from the target. Also, since the interrogator antenna is mounted on a train and an armored vehicle for example, it is mounted near a barrel in a direction coinciding with the direction of the barrel to identify the barrel in the direction in which the barrel is viewed.
질문기 안테나는 주엽의 빔폭 조정 및 부엽(side lobe) 영향 억제 효과를 위하여 합(Σ) 신호와 차(Δ)신호 두 가지를 질문시에 전송하는 부엽 억제 기술을 적용하여 설계한다. 즉, 질문기 안테나로부터의 Ka 대역의 합 신호는 표적을 향해 전송되는 주엽 뿐만 아니라 주엽 부근으로 의도하지 않게 전송되는 부엽을 포함하며, 주엽 이외의 부엽을 억제하기 위해 차 신호를 동시에 전송하게 된다. 이러한 부엽 억제 기술을 이용하여 조준경으로 조준된 표적에만 질문 신호를 전송한다.An interrogator antenna is designed by applying a sidelobe suppression technique that transmits sum (Σ) and difference (Δ) signals at the time of interrogation for adjusting the beam width of the main lobe and suppressing the influence of the side lobe. That is, the sum signal of the Ka band from the interrogator antenna includes not only the main lobe transmitted toward the target but also the side lobe which is inadvertently transmitted to the vicinity of the main lobe, and simultaneously transmits the difference signal to suppress the side lobe other than the main lobe. Using these side suppression techniques, the question signal is transmitted only to the target aimed at the sight.
합 신호와 차 신호가 동시에 전송되면, 응답(수신)측 피아 식별기는 수신된 질문 신호에 대한 응답 조건 판단 시 합 신호가 차 신호보다 클 경우에만 질문측의 주엽으로 판단하여 응답 신호 발생하며, 만약 수신된 신호의 차 신호가 합 신호 보다 클 경우에는 부엽으로 판단하여 응답하지 않는다.If the sum signal and the difference signal are transmitted at the same time, the response (reception) side peer identifier determines that the sum signal is larger than the difference signal in determining the response condition to the received question signal, When the difference signal of the received signal is larger than the sum signal, it is judged as a side lobe and does not respond.
이상적인 안테나는 정조준 이외에 모든 방향에 대해 합 신호가 차 신호보다 커야한다. 그런데, Ka 밴드 대역의 지향성 배열 안테나로 소형화 설계 시 일부 각도에서 합 신호와 차 신호의 신호 세기 역전이 발생한다. 즉, 특정 각도에서 합 신호의 부엽이 차 신호보다 높게 나타나는 신호 세기 역전이 발생한다. 신호 세기 역전이 발생되면 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군은 질문 신호에 대해 응답을 수행하여 피아식별 결과에 혼란을 야기한다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 의도치 않은 피아 식별이 발생하여 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생된다.The ideal antenna should have a sum signal greater than the sum signal for all directions other than the steady state. However, when designing the miniaturization with the directional array antenna of the Ka band, the signal strength of the sum signal and the difference signal is reversed at a certain angle. That is, a signal strength reversal occurs in which the side lobe of the sum signal is higher than the difference signal at a specific angle. If the signal strength reversal occurs, the allied forces in the inverted section (side lobe) of the armored vehicle carrying out the dense operation perform a response to the question signal, causing confusion in the result of the identification of the peer. That is, unintentional peer discrimination occurs in a certain direction, not in the direction of the barrel, resulting in a problem that the target peer is not correctly identified.
본 발명은 합 신호와 차 신호의 레벨이 특정 각도 내에서 높게 나타나는 현상으로 인한 특정 방향에서의 의도치 않은 피아 식별이 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 피아 식별기의 질문기 안테나를 제공한다.The present invention provides an interrogator antenna of a peer discriminator capable of solving the problem of unintentional peer discrimination in a specific direction due to a phenomenon that the sum signal and the level of a difference signal appear high within a certain angle.
본 발명은 합 신호의 부엽을 차 신호가 억제할 수 있는 피아 식별기의 질문기 안테나를 제공한다.The present invention provides an interrogator antenna of a peer identifier in which the difference signal can suppress the side lobe of the sum signal.
본 발명은 합 신호의 부엽을 차 신호가 모든 영역에서 완전하게 억제할 수 있는 피아 식별기의 질문기 안테나를 제공한다.The present invention provides an interrogator antenna of a peer identifier in which the side lobe of the sum signal can be completely suppressed in all regions.
본 발명의 제 1 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 지지판; 상기 지지판 상에 접촉되어 마련되는 안테나 기판; 상기 안테나 기판의 상측에 마련되는 레이돔; 상기 안테나 기판과 레이돔 사이에 마련된 격벽; 및 상기 레이돔의 일부 영역 상에 마련된 누름판을 포함한다.The interrogator antenna of the peer identifier according to the first aspect of the present invention comprises: a support plate; An antenna substrate provided in contact with the support plate; A radome provided on the antenna substrate; A partition wall provided between the antenna substrate and the radome; And a pressure plate provided on a part of the radome.
상기 안테나 기판은 주엽 및 부엽을 포함하여 합 신호를 방사하는 합 신호 안테나부와, 차 신호를 방사하는 차 신호 안테나부를 포함한다.The antenna substrate includes a sum signal antenna portion including a main lobe and a side lobe to emit a sum signal, and a difference signal antenna portion for emitting a difference signal.
상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 낮고 부엽보다 높은 세기로 방사된다.The difference signal is lower than the main lobe of the sum signal and emitted at a higher intensity than the side lobe.
상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 적어도 10㏈ 낮고 상기 합 신호의 부엽보다 적어도 5㏈ 높은 세기로 방사된다.The difference signal is at least 10 dB lower than the main lobe of the sum signal and is emitted at an intensity at least 5 dB higher than the side lobe of the sum signal.
상기 격벽은 틀 형상으로 마련되어 상기 안테나 기판 상에 마련된다.The barrier ribs are provided in a frame shape and are provided on the antenna substrate.
상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽은 동일한 크기를 갖는다.The support plate, the antenna substrate, and the partition wall have the same size.
상기 누름판은 틀 형상으로 마련되어 상기 레이돔의 가장자리에 마련된다.The push plate is provided in a frame shape and is provided at an edge of the radome.
상기 레이돔 및 누름판은 동일한 크기를 갖는다.The radome and the pressure plate have the same size.
상기 레이돔 및 누름판은 상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽보다 크거나 같다.The radome and the pressure plate are equal to or greater than the support plate, the antenna substrate, and the partition.
상기 지지판, 안테나 기판, 레이돔, 격벽 및 누름판 중 적어도 일부를 수용하는 하우징을 더 포함한다.And a housing for accommodating at least a part of the support plate, the antenna substrate, the radome, the partition, and the pressure plate.
복수 영역의 두께 편차가 ±4㎜ 이하이다.The thickness variation of the plural regions is ± 4 mm or less.
본 발명의 제 2 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 지지판; 상기 지지판 상에 접촉되어 마련되는 안테나 기판; 상기 안테나 기판 상의 일부 영역에 마련된 적어도 하나의 캡; 상기 안테나 기판 상측에 마련되는 레이돔; 및 상기 레이돔의 일부 영역 상에 마련된 누름판을 포함한다.The interrogator antenna of the peer identifier according to the second aspect of the present invention comprises a support plate; An antenna substrate provided in contact with the support plate; At least one cap provided in a partial area on the antenna substrate; A radome provided on the antenna substrate; And a pressure plate provided on a part of the radome.
상기 안테나 기판과 상기 레이돔 사이에 마련된 격벽을 더 포함한다.And a partition provided between the antenna substrate and the radome.
상기 안테나 기판은 주엽 및 부엽을 포함하여 합 신호를 방사하는 합 신호 안테나부와, 상기 합 신호의 주엽보다 낮고 부엽보다 높은 세기로 차 신호를 방사하는 차 신호 안테나부를 포함한다.The antenna substrate includes a sum signal antenna unit including a main lobe and a side lobe to emit a sum signal and a difference signal antenna unit that emits a difference signal at a higher intensity than the main lobe of the sum signal and higher than the side lobe.
상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 적어도 10㏈ 낮고 상기 합 신호의 부엽보다 적어도 5㏈ 높은 세기로 방사된다.The difference signal is at least 10 dB lower than the main lobe of the sum signal and is emitted at an intensity at least 5 dB higher than the side lobe of the sum signal.
상기 안테나 기판의 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부에 각각 형성된 제 1 급전용 개구를 더 포함한다.And a first power supply opening formed in the sum signal antenna portion and the difference signal antenna portion of the antenna substrate, respectively.
상기 지지판의 상기 안테나 기판의 상기 제 1 급전용 개구에 대응되는 영역에 형성된 제 2 급전용 개구를 더 포함한다.And a second power supply opening formed in a region of the support plate corresponding to the first power supply opening of the antenna substrate.
상기 지지판의 및 상기 안테나 기판의 상기 제 1 및 제 2 급전용 개구에 도파관이 삽입된다.A waveguide is inserted into the first and second power supply openings of the support plate and the antenna substrate.
상기 캡은 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부 각각에 형성된 상기 급전용 개구 상에 마련된다.The cap is provided on the power supply opening formed in each of the sum signal antenna portion and the differential signal antenna portion.
상기 캡은 상기 도파관과 연결된다.The cap is connected to the waveguide.
본 발명의 제 3 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 복수의 복합 소자를 포함하고, 상기 복수의 복합 소자는 일측 및 이와 직교하는 타측으로 1mm 내지 5mm의 간격으로 배열된다.The interrogator antenna of the third embodiment of the present invention includes a sum signal antenna unit and a difference signal antenna unit provided at one side of the sum signal antenna unit, And a plurality of composite elements in which circular planar antennas are stacked, wherein the plurality of composite elements are arranged at intervals of 1 mm to 5 mm on one side and the other side orthogonal to the one side.
상기 합 신호 안테나부는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 각각 32개 및 8개 배열된다.The sum signal antenna portion is arranged in 32 and 8 in one direction and the other direction orthogonal to the one direction.
상기 차 신호 안테나부는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 각각 8개 배열된다.The difference signal antenna portion is arranged in eight directions in one direction and the other direction orthogonal thereto.
동작 주파수가 36.0GHz 내지 37.0GHz이고, 수평 반전력빔폭이 2.76°내지2.78°이며, 수직 반전력빔폭이 8.22°내지 8.25°이다.The operating frequency is from 36.0 GHz to 37.0 GHz, the horizontal semi-power beam width is from 2.76 to 2.78, and the vertical semi-power beam width is from 8.22 to 8.25.
전후방비가 -25㏈ 이하이고, 임피던스가 50Ω이다.The forward and backward ratio is -25 dB or less, and the impedance is 50?.
상기 합 신호의 최대(maximum ∑)와 상기 차 신호의 최소(minimum △)의 차는 35.51㏈ 내지 41.9㏈이다.The difference between the maximum sum (?) Of the sum signal and the minimum? (Minimum?) Of the difference signal is 35.51 dB to 41.9 dB.
수평 부엽 준위 레벨이 26.46°내지 28.81°이고, 수직 부엽 준위 레벨은 지면 방향으로 -18.05㏈ 이하이며 상측 방향으로 -17.11㏈ 이상이다.The horizontal level of the side lobe is from 26.46 to 28.81, and the level of the side lobe is not more than -18.05 dB in the direction of the ground and not less than -17.11 dB in the upward direction.
상기 합 신호와 상기 차 신호의 레벨 차이는 -90°내지 +90°의 각도에서 -9㏈ 이하이고, -90°내지 -120°및 90°내지 120°의 각도에서 -7㏈ 이하이다.The level difference between the sum signal and the difference signal is not more than -9 dB at an angle of -90 to +90, -7 dB or less at an angle of -90 to -120 and 90-120.
본 발명의 제 4 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나 제조 방법은 지지판의 일면 상에 안테나 기판을 마련하는 과정; 상기 지지판 및 안테나 기판을 상기 하우징의 제 1 영역 상에 안착시키는 과정; 상기 안테나 기판 상에 격벽을 마련하는 과정; 상기 격벽의 개구를 통해 복수의 제 1 체결 부재를 삽입하여 상기 안테나 기판 및 지지판을 상기 하우징의 제 1 영역에 고정하는 과정; 상기 하우징의 제 2 영역 상에 레이돔을 안착시키는 과정; 상기 레이돔 상에 누름판을 마련하는 과정; 및 상기 누름판의 개구를 통해 상기 레이돔을 상기 하우징의 제 2 영역에 고정하는 과정을 포함한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an interrogator antenna of a peer discriminator, comprising: preparing an antenna substrate on one surface of a support plate; Placing the support plate and the antenna substrate on a first area of the housing; Providing a barrier rib on the antenna substrate; Inserting a plurality of first fastening members through an opening of the partition to fix the antenna substrate and the support plate to a first region of the housing; Placing the radome on a second area of the housing; A step of providing a pressure plate on the radome; And fixing the radome to the second area of the housing through the opening of the presser plate.
상기 안테나 기판은 제 1 및 제 2 도전 패턴이 각각 형성된 제 1 및 제 2 절연층을 접합하여 제조한다.The antenna substrate is manufactured by bonding first and second insulating layers each having first and second conductive patterns formed thereon.
상기 안테나 기판을 제조하는 과정은, 제 1 및 제 2 도전 패턴이 각각 형성된 제 1 및 제 2 절연층 사이에 접합층을 마련하는 과정; 상기 제 1 및 제 2 절연층 사이에 접합층이 마련된 기판을 오븐 내로 투입하는 과정; 상기 오븐의 온도를 상온으로부터 150℃ 내지 200℃로 3분 내지 10분 동안 승온시키는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃의 온도에서 15분 내지 30분 동안 히팅하는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃로부터 상온으로 5분 내지 15분 동안 강하시키는 과정; 및 상기 기판을 오븐으로부터 배출하는 과정을 포함한다.The process of fabricating the antenna substrate includes the steps of: providing a bonding layer between the first and second insulating layers on which the first and second conductive patterns are respectively formed; Placing a substrate having a bonding layer between the first and second insulating layers into an oven; Raising the temperature of the oven from room temperature to 150 to 200 캜 for 3 minutes to 10 minutes; Heating at a temperature of 150 ° C to 200 ° C for 15 minutes to 30 minutes; Lowering the temperature from 150 DEG C to 200 DEG C to room temperature for 5 minutes to 15 minutes; And discharging the substrate from the oven.
상기 기판을 가압 수단을 이용하여 0.5㎏ 내지 2㎏의 압력으로 가압하는 과정을 더 포함한다.And pressing the substrate at a pressure of 0.5 kg to 2 kg using a pressing means.
상기 가압 과정은 승온 이전부터 하강 이후까지 실시한다.The pressing process is performed from before the temperature rise to after the falling.
상기 지지판의 일면 상에 접합용 필름을 형성한 후 상기 지지판의 일면과 상기 안테나 기판의 타면을 접합하는 과정을 더 포함한다.Forming a bonding film on one surface of the support plate, and bonding the other surface of the antenna substrate to one surface of the support plate.
상기 지지판과 상기 안테나 기판의 소정 영역에 제 1 및 제 2 급전용 개구가 각각 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 급전용 개구가 중첩되도록 상기 지지판과 안테나 기판을 접합한다.First and second power supply openings are formed in predetermined regions of the support plate and the antenna substrate, respectively, and the support plate and the antenna substrate are bonded to each other so that the first and second power supply openings overlap each other.
상기 안테나 기판의 제 2 급전용 개구 상에 캡을 마련하는 과정을 더 포함한다.And providing a cap on the second power supply opening of the antenna substrate.
상기 하우징은 제 1 영역과 제 2 영역이 단차를 갖도록 제작된다.The housing is manufactured such that the first region and the second region have a step.
상기 레이돔 및 누름판은 상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽보다 적어도 일 방향으로 더 크다.The radome and the pressure plate are larger in at least one direction than the support plate, the antenna substrate, and the partition.
본 발명의 제 5 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판은 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 제 1 및 제 2 절연층 상에 각각 형성된 복수의 마이크로스트립 패치 안테나 및 원형 평판 안테나를 포함한다.The antenna substrate for the interrogator antenna of the present invention includes a sum signal antenna unit and a difference signal antenna unit provided at one side of the sum signal antenna unit, And a plurality of microstrip patch antennas and circular planar antennas respectively formed on the first and second insulating layers.
상기 합 신호 안테나부는 일 방향의 길이가 이와 직교하는 타 방향의 길이보다 길다.The sum signal antenna unit is longer than the length of the other direction orthogonal to the length of one direction.
상기 합 신호 안테나부의 일 방향의 길이가 상기 차 신호 안테나부의 일 방향의 길이보다 길다.The length of one direction of the sum signal antenna unit is longer than the length of one direction of the difference signal antenna unit.
상기 합 신호 안테나부의 타 방향의 길이가 상기 차 신호 안테나부의 타 방향의 길이와 동일하다.The length of the sum signal antenna in the other direction is the same as the length of the difference signal antenna in the other direction.
상기 합 신호 안테나부는 주엽과 부엽을 포함하여 합 신호를 방사하며, 상기 차 신호 안테나부는 상기 주엽보다 적어도 10㏈ 낮고 상기 부엽보다 적어도 5㏈ 높은 세기로 차 신호를 방사한다.The sum signal antenna unit emits a sum signal including a main lobe and a side lobe, and the difference signal antenna unit radiates a difference signal at least 10 dB lower than the main lobe and at least 5 dB higher than the side lobe.
상기 마이크로스트립 패치 안테나는 트렁케이티드 코너(truncated corner) 사각 패치 안테나의 형태를 갖는다.The microstrip patch antenna is in the form of a truncated corner square patch antenna.
상기 마이크로스트립 패치 안테나는 서로 대향되는 두 모서리 부근이 잘린 형태를 갖는다.The microstrip patch antenna has a shape in which two corners opposite to each other are cut off.
상기 원형 평판 안테나는 일부 영역에 절개가 형성된 트랜지션(transition) 구조를 구비한다.The circular plate antenna has a transition structure in which an incision is formed in a part of a region.
상기 트랜지션 구조는 파장의 1/2 내지 1/5의 길이로 형성된다.The transition structure has a length of 1/2 to 1/5 of the wavelength.
상기 원형 평판 안테나의 내경은 상기 마이크로스트립 패치 안테나의 직경보다 크거나 같다.The inner diameter of the circular plate antenna is equal to or greater than the diameter of the microstrip patch antenna.
상기 원형 평판 안테나의 내측에 상기 마이크로스트립 패치 안테나의 적어도 일부가 중첩된다.At least a part of the microstrip patch antenna is superimposed on the inside of the circular plate antenna.
본 발명의 제 6 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판은 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 수직 방향으로 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 형성된 복사 소자를 포함하고, 상기 복사 소자는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수 배열된다.The antenna substrate for the interrogator antenna of the sixth embodiment of the present invention includes a sum signal antenna unit and a difference signal antenna unit provided at one side of the sum signal antenna unit, And a radiation element in which a microstrip patch antenna and a circular flat plate antenna are formed in a direction of the radiation pattern, and the radiation elements are arranged in plural in one direction and the other direction orthogonal to the radiation element.
상기 복사 소자의 배열 간격은 파장의 0.5배 내지 1배이다.The arrangement interval of the radiation elements is 0.5 to 1 times the wavelength.
일 복사 소자의 일측 최외곽으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 타측 최외곽까지의 거리는 5㎜ 내지 8㎜이다.The distance from the outermost one side of one radiation element to the other outermost side of another radiation element adjacent thereto is 5 mm to 8 mm.
상기 합 신호 안테나부는 상기 차 신호 안테나부보다 많은 수의 상기 복사 소자가 배열된다.And the sum signal antenna unit is arranged with a larger number of the radiation elements than the difference signal antenna unit.
상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부 각각에 상기 복사 소자가 제거되어 마련된 급전부를 더 포함한다.And a power feeder provided with the radiation elements removed from the sum signal antenna unit and the difference signal antenna unit, respectively.
상기 급전부를 통해 상기 합 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 전원을 공급받는다.And a plurality of radiation elements of the sum signal antenna unit are supplied with power through the power feed unit.
상기 합 신호 안테나부는 일 방향으로 일측으로부터 타측으로 갈수록 점점 증가하다가 다시 감소하도록 전원을 공급받는다.The sum signal antenna unit is gradually supplied from one side to the other side and is supplied with power so as to decrease again.
상기 합 신호 안테나부는 일 방향과 직교하는 타 방향으로 일측 및 타측 가장자리가 낮고 그 내측으로 그보다 높은 전원을 공급받는다.The sum signal antenna unit is low in one side and the other side in the other direction orthogonal to one direction and supplied with power higher than the one side and the other side.
상기 급전부를 통해 상기 차 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 둘 이상으로 나뉘어 전원을 공급받는다.And a plurality of radiation elements of the differential signal antenna unit are divided into two or more through power feeding units to receive power.
상기 차 신호 안테나부는 일 방향으로 일측 및 타측 최외측의 복사 소자가 높은 위상을 갖고 이로부터 중앙으로 갈수록 복사 소자가 낮아지다 높아지는 위상을 가지며, 중앙부의 적어도 하나의 복사 소자에 높은 전원이 공급되고 일측 및 타측의 가장자리의 복사 소자에 이보다 낮은 전원이 공급된다.The differential signal antenna unit has a phase in which the radiation elements at one side and the outermost side in the one direction have a high phase and a radiation element has a phase that becomes lower and higher as going from the higher side to the center and a higher power is supplied to at least one radiation element in the central part, And lower power is supplied to the radiation element at the edge of the other side.
상기 차 신호 안테나부는 일 방향과 직교하는 타 방향으로 일측 및 타측 가장자리가 낮고 그 내측으로 그보다 높은 전원을 공급받는다.The difference signal antenna unit is low in one side and the other side in the other direction orthogonal to one direction and supplied with power higher than the other side.
본 발명의 제 7 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판은 적층된 제 1 및 제 2 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 형성된 복수의 마이크로스트립 패치 안테나; 및 상기 제 2 절연층 상에 형성된 복수의 원형 평판 안테나를 포함하며, 유전율이 1 내지 10이다.An antenna substrate for an interrogator antenna of a peer discriminator according to a seventh aspect of the present invention includes stacked first and second insulating layers; A plurality of microstrip patch antennas formed on the first insulating layer; And a plurality of circular plate antennas formed on the second insulating layer, wherein the dielectric constant is 1 to 10.
상기 제 1 및 제 2 절연층의 유전율은 1 내지 10이다.The dielectric constant of the first and second insulating layers is 1 to 10.
상기 제 1 및 제 2 절연층의 유전율은 2 내지 3이다.The dielectric constant of the first and second insulating layers is 2 to 3.
상기 제 1 및 제 2 절연층은 상기 마이크로스트립 패치 안테나 및 원형 평판 안테나의 두께보다 두껍다.The first and second insulating layers are thicker than the microstrip patch antenna and the circular plate antenna.
상기 마이크로스트립 패치 안테나는 서로 대향되는 두 모서리 부근이 잘린 트렁케이티드 코너(truncated corner) 형태를 갖는다.The microstrip patch antenna has a truncated corner shape in which two adjacent corners are cut off.
상기 원형 평판 안테나는 상기 원형 평판 안테나 길이의 1/2 내지 1/5의 길이로 절개가 형성된 트랜지션(transition) 구조를 구비한다.The circular plate antenna has a transition structure in which an incision is made in a length of 1/2 to 1/5 of the length of the circular plate antenna.
상기 원형 평판 안테나의 내측에 상기 마이크로스트립 패치 안테나가 중첩된다.The microstrip patch antenna is superimposed on the inside of the circular plate antenna.
상기 제 1 및 제 2 절연층 사이에 마련된 접합층을 더 포함한다.And a bonding layer provided between the first and second insulating layers.
상기 접합층은 상기 제 1 및 제 2 절연층보다 얇은 두께로 마련된다.The bonding layer is formed to be thinner than the first and second insulating layers.
본 발명의 제 8 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판의 제조 방법은 제 1 및 제 2 절연층 상에 제 1 및 제 2 도전 패턴을 각각 형성하는 과정; 상기 제 1 절연층 상에 접합층을 형성한 후 상기 접합층 상에 제 2 절연층을 마련하는 과정; 및 소정의 온도에서 가압하여 상기 제 1 및 제 2 절연층을 접합하는 과정을 포함한다.A method of manufacturing an antenna substrate for an interrogator antenna of a peer discriminator according to an eighth aspect of the present invention includes: forming first and second conductive patterns on first and second insulating layers, respectively; Forming a bonding layer on the first insulating layer and providing a second insulating layer on the bonding layer; And bonding the first and second insulating layers by pressing at a predetermined temperature.
상기 제 1 및 제 2 절연층을 접합하는 과정은, 상기 제 1 및 제 2 절연층 사이에 접합층이 마련된 기판을 오븐 내로 투입하는 과정; 상기 오븐의 온도를 상온으로부터 150℃ 내지 200℃로 3분 내지 10분 동안 승온시키는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃의 온도에서 15분 내지 30분 동안 히팅하는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃로부터 상온으로 5분 내지 15분 동안 강하시키는 과정; 및 상기 기판을 오븐으로부터 배출하는 과정을 포함한다.The step of bonding the first and second insulating layers may include the steps of injecting a substrate having a bonding layer between the first and second insulating layers into an oven; Raising the temperature of the oven from room temperature to 150 to 200 캜 for 3 minutes to 10 minutes; Heating at a temperature of 150 ° C to 200 ° C for 15 minutes to 30 minutes; Lowering the temperature from 150 DEG C to 200 DEG C to room temperature for 5 minutes to 15 minutes; And discharging the substrate from the oven.
상기 히팅 시간은 상기 승온 시간 및 강하 시간보다 길다.The heating time is longer than the heating time and the falling time.
상기 강하 시간은 상기 승온 시간보다 길거나 같다.The descending time is longer than or equal to the temperature rising time.
상기 기판을 상온으로부터 160℃까지 5분 동안 상승시키는 과정; 상기 160℃에서 20분 동안 히팅하는 과정; 상기 160℃로부터 상온으로 10분 동안 강하시키는 과정을 포함한다.Raising the substrate from room temperature to 160 캜 for 5 minutes; Heating at 160 DEG C for 20 minutes; And dropping the temperature from 160 DEG C to room temperature for 10 minutes.
상기 기판을 오븐 내에 투입한 후 가압 수단을 이용하여 가압하는 과정을 더 포함한다.And then pressing the substrate using a pressing means after the substrate is placed in an oven.
상기 가압 과정은 승온 이전부터 하강 이후까지 실시한다.The pressing process is performed from before the temperature rise to after the falling.
상기 가압은 0.5㎏∼2㎏의 압력으로 실시한다.The pressurization is carried out at a pressure of 0.5 kg to 2 kg.
본 발명의 제 9 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 수직 방향으로 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 형성된 복사 소자를 포함하고, 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부는 상기 복사 소자가 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수 배열되며, 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부는 적어도 일 영역에서 다른 세기의 신호를 방사한다.According to a ninth aspect of the present invention, the interrogator antenna of the present invention includes a sum signal antenna unit and a difference signal antenna unit provided at one side of the sum signal antenna unit, And a radiating element formed with a strip patch antenna and a circular flat antenna, wherein the sum signal antenna portion and the difference signal antenna portion have a plurality of radiation elements arranged in one direction and the other direction orthogonal to the radiation elements, The difference signal antenna portion emits signals of different intensities in at least one region.
상기 합 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어드는 세기의 신호를 출력한다.The sum signal antenna unit outputs a signal of intensity decreasing from one area of the center part towards the outside.
상기 합 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.The sum signal antenna unit is supplied with power so as to decrease from one area of the center part toward the outside.
상기 차 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어드는 세기의 신호를 출력한다.The difference signal antenna unit outputs a signal of intensity decreasing from one area of the center part toward the outside.
상기 차 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.The difference signal antenna unit is supplied with power so as to decrease from one area of the center part toward the outside.
상기 차 신호 안테나부는 일 방향으로 일측 및 타측 최외측의 복사 소자가 높은 위상으로 전원이 인가되고 이로부터 중앙으로 갈수록 복사 소자가 낮아지다 높아지는 위상으로 전원이 인가된다.In the differential signal antenna unit, a power is applied in a high phase to one and the other outermost radiation elements in one direction, and a power is applied in a phase in which the radiation elements become lower and higher toward the center.
상기 복사 소자의 배열 간격은 파장의 0.5배 내지 1배이다.The arrangement interval of the radiation elements is 0.5 to 1 times the wavelength.
일 복사 소자의 일측 최외곽으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 타측 최외곽까지의 거리는 5㎜ 내지 8㎜이다.The distance from the outermost one side of one radiation element to the other outermost side of another radiation element adjacent thereto is 5 mm to 8 mm.
상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부 각각에 마련된 급전부를 더 포함한다.And a feeding part provided in each of the sum signal antenna part and the difference signal antenna part.
상기 급전부를 통해 상기 합 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 전원을 공급받는다.And a plurality of radiation elements of the sum signal antenna unit are supplied with power through the power feed unit.
상기 급전부를 통해 상기 차 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 둘 이상으로 나뉘어 전원을 공급받는다.And a plurality of radiation elements of the differential signal antenna unit are divided into two or more through power feeding units to receive power.
본 발명의 제 10 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 수직 방향으로 적층 형성된 복사 소자; 상기 복사 소자가 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수 배열된 합 신호 안테나부; 및 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련되며, 상기 복사 소자가 일 방향 및 타 방향으로 복수 배열된 차 신호 안테나부를 포함하고, 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부는 각각의 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어드는 세기의 신호를 출력하며, 상기 차 신호 안테나부는 상기 주엽보다 약하고 상기 부엽보다 강한 차 신호를 상기 부엽의 전체 구간으로 방사시킨다.The interrogator antenna of the tenth embodiment of the present invention comprises: a radiation element in which a microstrip patch antenna and a circular plate antenna are vertically stacked; A sum signal antenna portion in which a plurality of the radiation elements are arranged in one direction and the other direction orthogonal to the one direction; And a difference signal antenna unit provided at one side of the sum signal antenna unit and including a plurality of radiation elements arrayed in one direction and the other direction, wherein the sum signal antenna unit and the difference signal antenna unit are located outside And the difference signal antenna unit radiates a difference signal weaker than the main lobe and stronger than the side lobe to the entire section of the side lobe.
상기 차 신호 안테나부는 상기 주엽보다 적어도 10㏈ 약하고 상기 부엽보다 적어도 5㏈ 강한 세기로 차 신호를 방사한다. The difference signal antenna unit emits a difference signal at least 10 dB lower than the main lobe and at least 5 dB stronger than the side lobe.
상기 합 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.The sum signal antenna unit is supplied with power so as to decrease from one area of the center part toward the outside.
상기 차 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.The difference signal antenna unit is supplied with power so as to decrease from one area of the center part toward the outside.
상기 마이크로스트립 패치 안테나는 트렁케이티드 코너(truncated corner) 사각 패치 안테나의 형태를 갖는다.The microstrip patch antenna is in the form of a truncated corner square patch antenna.
상기 원형 평판 안테나는 파장의 1/2 내지 1/5의 길이로 절개가 형성된 트랜지션(transition) 구조를 구비한다.The circular plate antenna has a transition structure in which an incision is made in a length of 1/2 to 1/5 of a wavelength.
일 복사 소자의 일측 최외곽으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 타측 최외곽까지의 거리는 파장의 0.5배 내지 1배이다.The distance from the outermost one side of one radiation element to the other outermost side of the other radiation element adjacent thereto is 0.5 to 1 times the wavelength.
동작 주파수가 36.0GHz 내지 37.0GHz이고, 수평 반전력빔폭이 2.76°내지2.78°이며, 수직 반전력빔폭이 8.22°내지 8.25°인 피아식별기의 질문기 안테나.An interrogator antenna of a peer identifier having an operating frequency of 36.0 GHz to 37.0 GHz, a horizontal semi-power beam width of 2.76 ° to 2.78 °, and a vertical semi-power beam width of 8.22 ° to 8.25 °.
상기 합 신호의 최대(maximum ∑)와 상기 차 신호의 최소(minimum △)의 차는 35.51㏈ 내지 41.96㏈이다.The difference between the maximum value of the sum signal and the minimum value of the difference signal is 35.51 dB to 41.96 dB.
수평 부엽 준위 레벨이 26.46°내지 28.81°이고, 수직 부엽 준위 레벨이 지면 방향으로 -18.05㏈ 이하이며, 수직 부엽 준위 레벨이 상측 방향으로 -17.11㏈ 이상이다.The horizontal level of the side lobe is from 26.46 to 28.81, the level of the side lobe is not more than -18.05 dB in the direction of the ground, and the level of the vertical lobe in the upward direction is not less than -17.11 dB.
상기 합 신호와 상기 차 신호의 레벨 차이는 -90°내지 +90°의 각도에서 -9㏈ 이하, -90°내지 -120°및 90°내지 120°의 각도에서 -7㏈ 이하이다.The difference in level between the sum signal and the difference signal is -7 dB or less at an angle of -90 to -90, -90 to -120, and 90 to 120.
본 발명에 따른 피아 식별기의 질문기 안테나는 합 신호 및 차 신호를 방사하며, 합 신호는 주엽 및 부엽을 포함하여 방사된다. 또한, 차 신호는 부엽을 완전히 억제하도록 방사된다. 즉, 모든 영역에서 부엽을 억제하도록 차 신호가 방사된다. 따라서, 부엽과 차 신호의 신호 세기 역전이 발생되지 않는다. 신호 세기 역전이 발생하지 않으므로 예를 들어 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군이 질문 신호에 대해 응답하지 않아 피아식별 결과에 혼란을 야기하지 않는다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 피아 식별이 발생하지 않으므로 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지게 된다.The interrogator antenna of the peer identifier according to the present invention emits a sum signal and a difference signal, and the sum signal is emitted including a main lobe and a side lobe. Further, the difference signal is radiated so as to completely suppress the side lobes. That is, the difference signal is radiated so as to suppress side lobes in all regions. Therefore, the signal strength inversion of the side lobe and the difference signal does not occur. For example, in the case of an armored car carrying a dense operation, there is no confusion in the result of the identification of the peer because the ally in the reverse section (side leaf) does not respond to the question signal. That is, since the peer identification does not occur in a specific direction other than the direction of the barrel, the identification of the peer on the target is performed properly.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피아 식별기의 질문기 안테나의 사시도, 일부 단면도 및 분해 전개도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판의 일부 구성을 도시한 분리 사시도 및 단면도.
도 6은 본 발명에 적용되는 트랜지션 구조의 유무에 따른 특성을 설명하기 위한 개략도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 안테나 기판의 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2×2 배열 안테나 기판의 일부 사시도.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2×2 배열 안테나 기판의 S 파라미터, 방사 패턴 및 축비의 시뮬레이션 결과.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 평면도.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수평 전력 분포 및 배열 계수 패턴을 도시한 그래프.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수직 전력 분포 및 배열 계수 패턴을 도시한 그래프.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차 신호 안테나부의 평면도.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차 신호 안테나부의 전력 분포, 위상 분포 및 지향성 패턴을 도시한 그래프.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수직 및 수평 전력 분포를 나타낸 개략도.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차 신호 안테나부의 전력 및 위상 분포를 나타낸 개략도.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부와 차 신호 안테나부를 결합한 안테나 기판의 평면도.
도 25는 종래의 안테나의 합 신호와 차 신호의 RHCP 이득 패턴.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판의 합 신호와 차 신호의 RHCP 이득 패턴.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 S-파라미터, 수직 RHCP 이득 패턴 및 축비를 나타낸 그래프.
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 수평 평면에서 합 신호와 차 신호의 레벨 차이를 나타낸 그래프.
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 두께를 측정하기 위한 측정 영역을 도시한 개략도.1 to 3 are a perspective view, a partial cross-sectional view and an exploded exploded view of an interrogator antenna of a peer discriminator according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are an exploded perspective view and a sectional view showing a part of the antenna substrate of the interrogator antenna according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view for explaining characteristics according to presence or absence of a transition structure applied to the present invention; FIG.
7 is a sectional view of an antenna substrate according to another embodiment of the present invention.
8 is a process diagram illustrating a method of manufacturing an antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial perspective view of a 2 × 2 array antenna substrate according to an embodiment of the present invention. FIG.
10 to 12 are simulation results of S parameter, radiation pattern, and axial ratio of a 2 × 2 array antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
13 is a plan view of a sum signal antenna unit according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 14 and 15 are graphs showing a horizontal power distribution and an array coefficient pattern of a sum signal antenna unit according to an embodiment of the present invention;
16 and 17 are graphs showing a vertical power distribution and an array coefficient pattern of a sum signal antenna unit according to an embodiment of the present invention.
18 is a plan view of a differential signal antenna unit according to an embodiment of the present invention;
19 to 21 are graphs showing a power distribution, a phase distribution, and a directivity pattern of a difference signal antenna unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a schematic diagram showing vertical and horizontal power distributions of a sum signal antenna unit according to an embodiment of the present invention; FIG.
23 is a schematic view showing a power and phase distribution of a difference signal antenna unit according to an embodiment of the present invention;
24 is a plan view of an antenna substrate in which a sum signal antenna unit and a difference signal antenna unit are combined according to an embodiment of the present invention.
25 shows a RHCP gain pattern of a sum signal and a difference signal of a conventional antenna.
26 is a RHCP gain pattern of a sum signal and a difference signal of an antenna substrate according to an embodiment of the present invention;
27 to 29 are graphs showing S-parameters, vertical RHCP gain patterns, and axial ratios of an antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
30 is a graph showing a level difference between a sum signal and a difference signal in a horizontal plane of an antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
31 is a schematic view showing a measurement area for measuring a thickness of an antenna substrate according to an embodiment of the present invention;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피아 식별기의 질문기 안테나의 사시도이고, 도 2는 일부 단면도이며, 도 3은 분해 전개도이다.FIG. 1 is a perspective view of an interrogator antenna of a peer discriminator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view, and FIG. 3 is an exploded exploded view.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나(1000)는 지지판(100)과, 지지판(100) 상에 마련된 안테나 기판(200)과, 안테나 기판(200) 상의 소정 영역에 마련된 캡(300)과, 안테나 기판(200) 상측에 마련된 격벽(400)과, 격벽(400) 상에 마련된 레이돔(500)과, 레이돔(500) 상에 마련된 누름판(600)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 질문기 안테나는 하측으로부터 상측 방향으로 지지판(100), 안테나 기판(200), 캡(300), 격벽(400), 레이돔(500) 및 누름판(600)이 마련된다. 또한, 지지판(100)의 하측을 커버하고 지지판(100)으로부터 누름판(600)의 측면을 커버하여 내측으로 이들을 수용하는 하우징(700)과, 지지판(100)으로부터 누름판(600)까지의 적어도 일부를 하우징(700)에 체결하는 체결 부재(800)를 더 포함할 수 있다.1 to 3, an
본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나(1000)는 도 1에 도시된 바와 같이 일 방향(X 방향)으로의 길이가 이와 직교하는 타 방향(Y 방향)으로의 길이보다 길고, 수직 방향(Z 방향)으로 소정의 두께를 갖는 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 질문기 안테나(1000)는 측면을 감싸도록 하우징(700)이 마련되며, 일 방향의 서로 대향되는 두 측면에 연장부(1100)가 마련될 수 있다. 연장부(1100)는 소정의 폭으로 연장되어 마련되며 적어도 하나의 개구(1110)가 형성된다. 이러한 연장부(1100)가 마련됨으로써 질문기 안테나(1000)가 안착 위치에 안착된 후 개구(1110)를 통해 체결 부재(미도시)가 안착 위치에 삽입됨으로써 질문기 안테나(1000)를 전차 또는 지상용 플랫폼에 장착할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나(1000)의 구성 부품에 대해 상세히 설명한다.1, the
1. 지지판1. Support plate
지지판(100)은 안테나 기판(200)을 지지하도록 안테니 기판(200)의 하측에 마련된다. 여기서, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면과 접촉되어 안테나 기판(200)의 하면을 지지하도록 마련될 수 있다. 물론, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면과 소정 간격 이격되어 마련될 수도 있다. 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 접촉되는 경우 지지판(100)과 안테나 기판(200)은 접착 고정될 수 있다. 즉, 지지판(100)과 안테나 기판(200) 사이에 소정의 접착제를 도포한 후 이를 경화시켜 지지판(100)과 안테나 기판(200)을 접착 고정할 수 있다. 물론, 소정의 체결 부재를 이용하여 지지판(100)에 안테나 기판(200)을 체결하여 고정할 수도 있는데, 이 경우 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 접촉 고정될 수도 있고, 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 소정 간격 이격되어 고정될 수도 있다. 여기서, 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 접촉된다는 것은 지지판(100)의 상면과 안테나 기판(200)의 하면이 적어도 일부 접촉되는 것을 의미한다.The
이러한 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 지지판(100)은 질문기 안테나(1000)의 형상, 예를 들어 직사각형의 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 지지판(100)은 소정 두께를 갖는 판 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 지지판(100)은 안테나 기판(200)과 동일한 크기로 마련될 수 있다. 즉, 지지판(100)과 안테나 기판(200)은 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 동일한 크기로 마련될 수 있다. 그러나, 지지판(100)이 안테나 기판(200)보다 더 크게 마련될 수도 있다. 또한, 지지판(100)은 안테나 기판(200)과 동일 두께로 마련될 수도 있고, 안테나 기판(200)보다 두껍게 마련될 수도 있다. 예를 들어, 지지판(100)은 안테나 기판(200)보다 1배 내지 5배의 두께로 마련될 수 있다. 구체적으로, 지지판(100)은 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다. 한편, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 측면을 감싸도록 마련될 수도 있다. 즉, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면으로부터 측면을 감싸도록 마련될 수 있다. 지지판(100)이 안테나 기판(200)의 측면을 감싸는 경우 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면이 접촉되는 평판 형상의 평판부와, 평판부의 가장자리, 즉 테두리를 따라 평판부와 단차를 이루도록 마련된 테두리부를 포함할 수 있다. 즉, 평판부의 가장자리에 테두리부가 마련되어 평판부와 테두리부가 소정의 단차를 갖도록 할 수 있다. 이때, 테두리부는 안테나 기판(200)의 높이와 동일한 높이로 마련될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 지지판(100)이 안테나 기판(200)의 하면을 접촉하여 지지하며, 측면을 감싸지 않는 경우를 설명한다. 한편, 도 2에는 지지판(100)의 측면을 감싸도록 마련된 하우징(700)의 일부가 도시되었으며, 하우징(700)으로부터 일 방향으로 연장된 연장부(1100)가 도시되었다.The
지지판(100)은 가장자리를 따라 복수의 개구(110)가 형성될 수 있다. 즉, 평판 형상을 갖는 지지판(100)의 가장자리를 따라 복수의 개구(110)가 소정의 간격으로 마련될 수 있다. 이때, 개구(110)는 동일한 간격과 동일한 크기로 마련될 수 있다. 지지판(100)의 개구(110)에는 격벽(400)의 개구(410)를 통해 안테나 기판(200)의 개구(210)를 경유하여 체결 부재가 삽입될 수 있다. 또한, 지지판(100)의 중앙부에는 급전용 개구(120)가 형성될 수 있다. 이러한 급전용 개구(120)를 통해 도파관이 삽입되고 도파관을 통해 외부로부터 전원이 공급될 수 있다. 이때, 급전용 개구(120)는 두개 마련될 수 있는데, 두개의 급전용 개구(120)는 예를 들어 지지판(100)의 중앙부에 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)의 두 영역에 전원이 공급될 수 있는데, 두개의 급전용 개구(120)를 통해 외부의 전원이 안테나 기판(200)이 두 영역으로 공급될 수 있다. 한편, 지지판(100)은 알루미늄 합금, 은 도금 등을 이용하여 CNC 가공에 의해 제작될 수 있다.The
2. 안테나 기판2. Antenna substrate
안테나 기판(200)는 지지판(100) 상에 마련된다. 여기서, 안테나 기판(200)은 지지판(100)과 동일 크기를 갖도록 마련될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)의 일 방향 및 타 방향의 길이는 지지판(100)과 동일할 수 있다. 그러나, 안테나 기판(200)은 지지판(100)보다 작게 마련될 수 있다. 또한, 안테나 기판(200)은 가장자리를 따라 복수의 개구(210)가 형성될 수 있다. 복수의 개구(210)는 지지판(100)에 형성된 개구(110)와 동일 위치에 형성될 수 있다. 즉, 지지판(100) 상에 안테나 기판(200)이 마련되고 지지판(100)의 개구(110)과 안테나 기판(200)의 개구(210)가 중첩된다. 따라서, 격벽(400)의 개구(310)를 통해 삽입된 체결 부재가 안테나 기판(200)의 개구(210) 및 지지판(100)의 개구(110)를 관통하여 예를 들어 하우징(700)의 소정 영역에 체결될 수 있다.The
안테나 기판(200)은 소정 주파수의 신호를 방사시킨다. 즉, 안테나 기판(200)은 도시되지 않은 질문기에서 생성된 소정 주파수의 신호를 전달받아 표적을 향해 방사시킨다. 이러한 안테나 기판(200)은 소정의 유전율을 갖는 절연체 상에 도전층이 소정의 형상으로 패터닝된 안테나 패턴이 형성된다. 즉, 안테나 기판(200)은 절연층 상에 소정의 도전 패턴이 형성된 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다. 또한, 안테나 기판(200)은 합 신호와 차 신호를 동시에 방사시킬 수 있다. 이를 위해 안테나 기판(200)은 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230)를 포함할 수 있다. 즉, 합 신호 안테나부(220)는 합 신호를 방사하며, 차 신호 안테나부(230)는 차 신호를 방사한다. 여기서, 합 신호 안테나부(220)는 소정의 폭 및 길이를 갖는 대략 직사각형으로 마련되며, X 방향의 길이가 Y 방향의 폭보다 2배 내지 5배 정도 크게 마련될 수 있다. 즉, 길이:폭의 비가 2:1 내지 5:1일 수 있다. 바람직하게, 합 신호 안테나부(220)는 길이:폭의 비가 4:1일 수 있다. 또한, 차 신호 안테나부(230)는 합 신호 안테나부(220)의 일 장변에 마련될 수 있다. 즉, 차 신호 안테나부(230)는 길이 방향으로 합 신호 안테나부(220)의 측면에 마련될 수 있다. 또한, 차 신호 안테나부(230)는 합 신호 안테나부(220)보다 짧은 길이로 마련될 수 있다. 즉, 일 방향(X 방향)으로 차 신호 안테나부(230)의 길이가 합 신호 안테나부(220)의 길이보다 짧게 마련될 수 있다. 여기서, 차 신호 안테나부(230)는 길이:폭의 비가 2:1 내지 1:2의 비로 마련될 수 있다. 즉, 차 신호 안테나부(230)는 길이가 폭보다 2배 클 수 있고, 폭보다 2배 작을 수 있다. 바람직하게, 차 신호 안테나부(230)는 길이와 폭이 동일하게 마련될 수 있다. 여기서, 안테나 기판(200)은 본 발명의 특징에 따라 합 신호의 부엽을 억제하도록 차 신호가 방사되도록 한다. 즉, 합 신호의 부엽보다 큰 세기로 차 신호가 방사되도록 한다.The
또한, 안테나 기판(200)에는 급전용 개구(240)가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)에는 지지판(100)의 급전용 개구(120)와 중첩되도록 급전용 개구(240)가 형성될 수 있다. 즉, 급전용 개구(240)는 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230)에 각각 마련될 수 있다. 이러한 급전용 개구(240)에 지지판(100)의 급전용 개구(120)를 통해 삽입된 도파관이 삽입되어 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230)에 소정의 전원, 즉 합 신호 및 차 신호가 각각 공급될 수 있다. 이렇게 안테나 기판(200)의 급전용 개구(240)가 형성된 영역에는 도전 패턴이 형성되지 않는다. In addition, a
한편, 안테나 기판(200)은 다층 구조로 형성될 수 있는데, 바람직하게는 2층 구조로 형성될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)은 소정의 도전 패턴이 각각 형성되며, 소정의 유전율을 갖는 제 1 및 제 2 절연층이 적층될 수 있다. 또한, 급전용 개구(240)는 인쇄회로기판의 절연층을 관통하여 형성될 수 있다. 이러한 안테나 기판(200)은 0.2㎜∼1㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 0.6㎜∼0.7㎜의 두께로 마련될 수 있다. Meanwhile, the
이러한 안테나 기판(200)의 구조 및 제조 방법 등에 대해서는 추후 상세히 설명하겠다.The structure and manufacturing method of the
3. 캡3. Cap
캡(300)은 안테나 기판(200) 상의 소정 영역에 마련될 수 있다. 즉, 캡(300)은 안테나 기판(200)의 급전용 개구(240) 상에 마련될 수 있다. 따라서, 캡(300)에 의해 급전용 개구(240)가 덮이게 된다. 캡(300)에는 급전용 개구(240)를 통해 유입되는 도파관이 연결될 수 있다. 또한, 캡(300)은 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230) 각각의 도전 패턴과 연결될 수 있다. 즉, 제 1 캡은 합 신호 안테나부(220)의 도전 패턴의 일부와 연결되고, 제 2 캡은 차 신호 안테나부(230)의 도전 패턴의 일부와 연결된다. 이렇게 안테나 기판(200) 상에 캡(300)이 마련되고 급전용 개구(240)를 통해 인입되는 도파관과 연결됨으로써 도파관의 급전을 용이하게 할 수 있다. 한편, 캡(300)은 알루미늄 합금 등으로 제작될 수 있으며, CNC 가공으로 제작될 수 있다.The
4. 격벽4. The bulkhead
격벽(400)은 안테나 기판(200) 상에 마련될 수 있다. 격벽(400)은 안테나 기판(200)의 가장자리를 따라 마련될 수 있다. 즉, 격벽(400)은 소정의 폭을 갖는 직사각형의 프레임 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 격벽(400)은 일 방향으로의 외경이 안테나 기판(200)의 일 방향의 길이와 동일하고 타 방향으로의 외경이 안테나 기판(200)의 타 방향의 길이와 동일할 수 있다. 또한, 격벽(400)에는 복수의 개구(410)가 형성될 수 있다. 개구(410)는 안테나 기판(200) 및 지지판(100)의 개구(210, 110)와 동일 위치에 마련될 수 있다. 즉, 지지판(100), 안테나 기판(200) 및 격벽(400)이 적층될 때 각각의 개구(110, 210, 410)가 동일 위치에 마련될 수 있다. 이러한 격벽(400)은 안테나 기판(200)이 지지판(100) 상에 고정될 수 있도록 한다. 즉, 개구(410)를 통해 소정의 체결 부재(미도시)가 안테나 기판(200) 및 지지판(100)의 개구(210, 110)에 삽입되어 격벽(400) 및 안테나 기판(200)이 지지판(100)에 체결될 수 있다. 또한, 지지판(100)이 하우징(700)에 체결되어 고정될 수도 있는데, 이 경우 격벽(400)으로부터 삽입된 체결 부재가 안테나 기판(200) 및 지지판(100)의 개구(210, 110)를 통해 하우징(700)에 체결될 수 있다. 한편, 격벽(400)은 안테나 기판(200)과 레이돔(500)을 소정 간격 이격되도록 한다. 즉, 격벽(400)의 두께에 따라 안테나 기판(200)과 레이돔(500)의 이격 거리가 결정될 수 있다. 이러한 격벽(400)은 안테나 기판(200)과 동일 두께로 마련될 수도 있고, 안테나 기판(200)보다 두껍게 마련될 수도 있다. 예를 들어, 격벽(400)은 안테나 기판(200)보다 1배 내지 5배의 두께로 마련될 수 있다. 또한, 격벽(400)은 지지판(100)과 동일하거나 두껍게 마련될 수 있다. 예를 들어, 격벽(400)은 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다.The
이러한 격벽(400)은 알루미늄 합금을 이용하여 CNC 가공을 통해 제작될 수 있다. 즉, 격벽(400)은 지지판(100) 및 캡(300)과 동일 재질로 마련될 수 있다. 한편, 격벽(400)은 직사각형의 프레임 형상으로 설명하였으나, 판 형상으로 마련될 수도 있다.The
5. 레이돔5. Radome
레이돔(500)은 질문기 안테나를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 레이돔(500)은 격벽(400) 상부를 덮도록 마련됨으로써 지지판(100)과 레이돔(500) 사이에 마련된 안테나 기판(200) 등을 외부 환경으로 보호할 수 있다. 또한, 레이돔(500)은 그 하측에 마련된 격벽(400), 안테나 기판(200)보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로의 각각의 길이가 격벽(400) 및 안테나 기판(200)보다 크게 마련될 수 있다. 또한, 레이돔(500)의 가장자리에는 복수의 개구(510)가 형성되는데, 개구(510)를 통해 체결 부재(800)가 삽입되어 레이돔(500)이 하우징(700)에 체결되어 고정되도록 할 수 있다.The
이러한 레이돔(500)은 소정의 두께를 갖는 평판 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 레이돔(500)은 격벽(400), 지지판(100) 등과 동일 두께로 마련될 수 있다. 예를 들어, 레이돔(500)은 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다. 한편, 레이돔(500) 내측에 소정의 공간이 마련될 수 있다. 즉, 레이돔(500)은 가장자리로부터 상측으로 소정 높이로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 레이돔(500)의 내측에 소정의 공간이 마련될 수 있다. 또한, 레이돔(500)의 내측 공간에는 외부로부터 침투하는 수분, 산소 등을 포집하는 포집 수단이 마련될 수 있다. 즉, 외부의 수분, 산소 등이 질문기 안테나 내부로 침투하면 특히 안테나 기판(200)을 부식시키거나 안테나 기판(200)의 도전 패턴을 산화시킬 수 있어 질문기 안테나의 오작동 또는 고장의 원인이 될 수 있다. 따라서, 레이돔(500) 내측에 흡습제 등의 포집 수단을 마련하여 수분 또는 산소를 포집할 수 있다. 한편, 이러한 레이돔(500)은 폴리카보네이트 등의 수지로 형성될 수 있다.The
6. 누름판6. Presser plate
누름판(600)은 중앙부가 뚫린 사각의 틀 형상으로 마련될 수 있다. 여기서, 누름판(600)의 일 방향 및 타 방향으로의 길이는 레이돔(500)의 길이와 동일할 수 있다. 누름판(600)은 가장자리에 복수의 개구(610)가 형성된다. 누름판(600)의 개구(610)는 레이돔(500)의 개구(510)와 동일 위치에 동일 크기로 마련될 수 있다. 따라서, 체결 부재(800)가 누름판(600)의 개구(610)와 레이돔(500)의 개구(510)를 통해 삽입되어 하우징(700)에 삽입될 수 있고, 그에 따라 레이돔(500) 및 누름판(600)이 하우징(700)에 체결되도록 한다. 누름판(600)은 예를 들어 스테인레스 강을 이용하고 CNC 가공을 통해 제작될 수 있다. 또한, 누름판(600)은 레이돔(500)과 동일한 두께로 마련될 수 있는데, 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다The
7. 하우징7. Housing
하우징(700)은 질문기 안테나의 하부 및 측면을 감싸도록 마련될 수 있다. 즉, 하우징(700)은 지지판(100)의 하부와, 지지판(100)으로부터 누름판(600)의 측면을 감싸도록 마련될 수 있다. 한편, 하우징(700)은 내측으로 소정의 단차를 가질 수 있다. 즉, 하우징(700)은 내측 직경이 적어도 두 영역에서 다를 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 지지판(100), 안테나 기판(200) 및 격벽(400)이 수용되는 제 1 영역은 레이돔(500) 및 누름판(600)이 수용되는 제 2 영역보다 작은 직경을 가질 수 있다. 따라서, 지지판(100) 및 안테나 기판(200)이 격벽(400)을 통해 체결되어 하우징(700)의 제 1 영역 내측에 마련되고, 레이돔(500) 및 누름판(600)이 하우징(700)의 제 2 영역 내측에 마련될 수 있다. 이때, 지지판(100), 안테나 기판(200) 및 격벽(400)이 하우징(700)의 내측 단턱부에 고정되고, 레이돔(500) 및 누름판(600)이 하우징(700)의 외측 단턱부에 고정될 수 있다.The
8. 체결부재8. Fastening member
체결 부재(800)는 누름판(600)의 개구(610)와 레이돔(500)의 개구(510)에 삽입되어 이들을 통해 하우징(700)에 체결되도록 한다. 이러한 체결 부재(800)는 볼트로 이루어질 수 있다.The
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나를 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명하였으나, 질문기 안테나를 구성하는 각 구성들은 다양한 형상으로 마련될 수 있고 다양한 방법에 의해 체결될 수 있다. 예를 들어, 누름판(600)으로부터 지지판(100)이 일체로 조립될 수 있고, 이렇게 조립된 구성들이 하우징(700) 내측에 마련되어 질문기 안테나를 구성할 수도 있다. 이때, 지지판(100)으로부터 누름판(600)까지 모두 동일 크기를 가질 수 있고, 동일 영역에 개구가 형성되어 체결 부재(800)가 삽입될 수 있다.Meanwhile, although the interrogator antenna according to one embodiment of the present invention has been described with reference to Figs. 1 to 3, the constructions constituting the interrogator antenna may be provided in various shapes and may be fastened by various methods. For example, the
안테나 기판Antenna substrate
본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판의 구성에 대해 도면을 이용하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The antenna substrate of the interrogator antenna according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판의 일부 구성을 도시한 분리 사시도 및 단면도이다. 또한, 도 6은 트랜지션 구조의 유무에 따른 특성을 설명하기 위한 개략도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 안테나 기판의 단면도이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.4 and 5 are an exploded perspective view and a sectional view showing a part of the configuration of an antenna substrate of an interrogator antenna according to an embodiment of the present invention. 6 is a schematic view for explaining characteristics according to presence or absence of a transition structure, and FIG. 7 is a sectional view of an antenna substrate according to another embodiment of the present invention. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판(200)은 제 1 절연층(2110)과, 제 1 절연층(2110)의 일면 상에 형성된 제 1 도전 패턴(2210)과, 제 1 절연층(2110) 상에 마련된 제 2 절연층(2120)과, 제 2 절연층(2120) 상에 형성된 제 2 도전 패턴(2220)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판(200)은 두개의 절연층(2110, 2120)이 적층되고, 두 절연층(2110, 2120) 상에 도전 패턴(2210, 2220)이 각각 형성될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 두 절연층(2110, 2120) 사이에 마련되어 이들을 접합시키기 위한 접합층(2300)을 더 포함할 수 있다.4 and 5, an
본 발명에서는 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)을 적층하여 안테나 기판(200)을 형성하는데, 그 이유를 설명하면 다음과 같다. 안테나 기판(200)은 목표 성능을 만족하기 위해 많은 수의 도전 패턴을 배열해야 하는데, 단층의 절연층을 이용하는 경우 절연층 상에 복수의 도전 패턴을 배열해야 하므로 넓은 면적을 필요로 하게 되고, 그에 따라 안테나 기판(200)의 사이즈가 증가하게 된다. 또한, 안테나 기판(200)의 사이즈 증가를 방지하기 위해 비교적 적은 수의 도전 패턴을 배열할 수 있다. 그러나, 이 경우 이득 확보를 위해 이득 보강용 구조를 동일 층에 구현해야 하지만, 동일 층 상에 이득 보강용 구조를 구현하기 어려운 문제가 있다. 그리고, EMI 특성과 내구성, PCB 패턴 보호 등이 매우 어려운 문제가 있다. 이와는 반대로, 너무 많은 다층의 절연층을 적층하여 안테나 기판(200)을 제작하는 경우 절연층을 접합하기 위해 접합 필름(bonding film)이 다수 필요하게 되고, 접합 필름에 의해 안테나 기판(200)의 유전율이 변화된다. 따라서, 공정 오차를 증가시키고, 높은 주파수를 이용하는 고이득 배열 안테나의 주파수를 변화시키는 등 안테나 특성을 저하시키게 된다. 따라서, 본 발명은 목표 성능을 효과적으로 만족시키기 위해 스트립 라인의 구현이 가능한 절연층의 이중 적층 구조를 선택하였다.In the present invention, the
2.1. 절연층2.1. Insulating layer
제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 각각 소정의 유전율을 가질 수 있다. 예를 들어, 절연층(2110, 2120)은 각각 1 내지 10의 유전율을 가질 수 있다. 절연층(2110, 2120)은 바람직하게는 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 2 내지 3의 유전율을 가질 수 있다. 따라서, 안테나 기판(200)은 1 내지 10의 유전율을 가질 수 있다. 이렇게 절연층(2110, 2120)이 낮은 유전율을 가짐으로써 반사 및 삽입 손실이 발생되도록 신호를 방사시킬 수 있다. 즉, 절연층(2110, 2120)으로 유전율이 10을 초과하는 물질을 이용하면 50Ω의 임피던스를 갖는 전송선의 설계가 어렵고, 방사 손실 및 삽입 손실 등이 발생되어 원하는 주파수의 신호를 방사시킬 수 없게 된다. 한편, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 서로 다른 유전율을 가질 수 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)이 서로 다른 유전율을 가질 경우에도 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 1 내지 10의 유전율을 가질 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 1 내지 10의 범위에서 서로 다른 유전율을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 유전율을 다르게 함으로써 주파수의 방사 특성을 조절할 수 있고, 그에 따라 질문기 안테나에서 질문 신호의 주파수를 일부 조정할 수 있다.The first and second insulating
제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 10 이하의 유전율을 갖도록 다양한 물질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 절연 수지에 불소계 수지가 코팅된 필름을 절연층(2110, 2120)으로 이용할 수 있다. 여기서, 절연 수지는 폴리이미드(PI), 폴리에스터(PET)를 포함할 수 있다. 또한, 불소계 수지는 폴리테프라플루오르에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene; PTFE), 헥사플루오르프로필렌공중합체(Fluorinated Ethylene Propylene; FEP), 페르플루오트알킬비닐에테르공중합체(PerFluoro Alkoxy; PFA) 등과, 불소계 수지들의 여러 다양한 복합체들을 포함할 수 있다.The first and second insulating
2.2. 도전 패턴2.2. Conductive pattern
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판(200)은 평판에 구현되어야 하고, 부엽이 없는 패턴을 방사하여야 하며, 우수 원형 편파 특성을 가져야 한다. 또한, 안테나 기판(200)은 급전 선로를 손실이 적은 스트립 선로로 선정하였기 때문에 스트립 선로와의 호환성 또한 고려하여 설계되어야 한다. 이러한 조건들을 고려할 때 가장 적합한 안테나 기판(200)의 도전 패턴의 형태는 트렁케이티드 코너(truncated corner) 사각 패치 안테나의 형태가 적합하고 선로 상에 적절한 트랜지션(transition) 구조가 필요하다. 즉, 도전 패턴의 어느 하나는 예를 들어 서로 대향되는 두 모서리 부근이 잘린 사각 패치 안테나로 구현되고, 다른 하나는 일부 영역에 절개가 형성된 구조로 구현될 수 있다.The
안테나 기판(200) 상에 구현되는 단일 복사 소자는 1차적으로 마이크로스트립 패치 안테나를 통해 방사된다. 마이크로스트립 패치 안테나는 제 1 절연층(2110) 상에 형성될 수 있다. 즉, 제 1 절연층(2110) 상에 형성된 제 1 도전 패턴(2210)이 마이크로스트립 패치 안테나가 될 수 있다. 제 1 도전 패턴(2210)은 제 1 절연층(2110)의 가장자리로부터 중앙부로 일직선으로 연장되고, 제 1 절연층(2110)의 소정 영역, 대략 중앙부에 모서리 부근이 잘린 트렁케이티드 코너(truncated corner) 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제 1 도전 패턴(2210)은 대략 사각형의 형태로 형성되며, 서로 대향되는 두 대각선의 일부가 잘린 형태의 트렁케이티드 코너 사각 패치 안테나로 형성될 수 있다. 여기서, 마이크로스트립 패치 안테나, 즉 제 1 도전 패턴(2210)은 양쪽 끝을 잘라 패치의 두 대각의 전기적 길이에 차이를 형성함으로써 원형 편파를 형성할 수 있다. 즉, 마름모 또는 사각형의 모양에서 서로 대향되는 두 모서리 부분을 잘라낸 모양, 즉 서로 대향되는 두 대각선은 90°의 각도를 이루를 대략 육각형 모양으로 마이크로스트립 패치 안테나를 구현함으로써 원형 편파를 형성할 수 있다. 다시 말하면, 서로 대향되는 두 꼭지점은 인접한 두 변과 90°의 각도를 이루고, 일 꼭지점과 90°를 이루도록 소정 길이 연장되다 일정 길이에서 수직 방향으로 방향을 바꿔 두 변이 90°이상의 둔각을 이루도록 한다. 이때, 서로 마주보는 두 변 사이의 거리, 즉 직경은 본 발명에서 설계하는 안테나의 주파수를 고려할 때 1㎜ 내지 5㎜, 바람직하게는 2㎜ 내지 3㎜로 설정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 가장 적합한 패치의 크기는 2.62㎜이다. 즉, 마이크로스트립 패치 안테나로 구현되는 제 1 도전 패턴(2210)의 직경은 1㎜ 내지 5㎜, 바람직하게는 2㎜ 내지 3㎜, 더욱 바람직하게는 2.62㎜이다.A single radiation element, embodied on the
마이크로스트립 패치 안테나에서 방사된 전자기파는 2차적으로 위층에 구현된 원형 평판 안테나에 커플링 급전의 형태로 급전된다. 즉, 제 2 절연층(2120) 상에 제 2 도전 패턴(2220)에 의해 원형 평판 안테나가 형성된다. 원형 평판 안테나는 소정의 폭을 갖는 대략 링 또는 도넛 모양으로 형성될 수 있다. 이러한 원형 평판 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나에서 1차적으로 방사된 파의 원편파 특성과 지향성을 향상시키는 역할을 한다. 여기서, 원형 평판 안테나는 내경이 마이크로스트립 패치 안테나의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 예를 들어, 원형 평판 안테나는 내경이 2㎜ 내지 6㎜, 바람직하게는 2㎜ 내지 4㎜로 설정할 수 있다. 본 발명에서 설계하는 안테나의 주파수 및 최대 이득, 최적 원편파 특성을 고려할 때 가장 적합한 원형 구조의 직경은 2.88㎜이다. 한편, 제 2 도전 패턴(2220), 즉 원형 평판 안테나의 내측에 제 1 도전 패턴(2210), 즉 마이크로 스트립 패치 안테나가 마련될 수 있다. 즉, 링 모양으로 형성된 제 1 도전 패턴(2210)의 내측에 제 2 도전 패턴(2220)의 적어도 일부가 중첩되도록 마련될 수 있다. 바람직하게는 제 2 도전 패턴(2220)의 모두가 제 1 도전 패턴(2210)의 내경 안에 배치될 수 있다.The electromagnetic waves radiated from the microstrip patch antenna are fed to the circular plate antenna, which is implemented in the upper layer, in the form of coupling feeding. That is, a circular plate antenna is formed on the second insulating
한편, 배열 안테나가 스트립선로를 이용하여 각 안테나에 전력을 분배하므로 마이크로스트립 안테나와 스트립 분배 선로 사이에 적절한 트랜지션(transition) 구조를 적용해야 한다. 따라서, 안테나와 스트립 선로 사이에 적절한 트랜지션(Transition) 구조를 추가할 수 있다. 즉, 링 모양의 원형 평판 안테나의 소정 영역을 절개하여 트랜지션 구조를 형성할 수 있다. 이 구조는 선로의 형태가 변경되는 지점에 원형 평판 안테나보다 짧은 길이의 스터브를 구현하여 가상의 단락점을 형성함으로써 반사파를 억제하는 역할을 한다. 즉, 링 모양의 원형 평판 안테나의 소정 영역을 제거한 트랜지션 구조의 길이가 파장의 1/2 내지 1/5의 길이를 갖도록 트랜지션 구조를 형성한다. 즉, 파장의 1/2 내지 1/5의 길이, 즉 λ/2 내지 λ/5의 길이, 바람직하게는 λ/4의 길이로 원형 평판 안테나의 소정 영역을 절개하여 트랜지션 구조를 형성할 수 있다. 트랜지션 구조가 없는 경우 도 6(a)에 도시된 바와 같이 반사파가 발생될 수 있지만, 트랜지션 구조가 형성된 경우 도 6(b)에 도시된 바와 같이 반사파가 발생되지 않는다.On the other hand, since the array antenna distributes the power to each antenna using the strip line, a proper transition structure must be applied between the microstrip antenna and the strip distribution line. Therefore, a proper transition structure can be added between the antenna and the strip line. That is, a predetermined area of the ring-shaped circular flat antenna can be cut to form a transition structure. This structure plays a role of suppressing the reflected wave by forming a virtual short-circuit point by implementing a stub having a shorter length than the circular plate antenna at the point where the shape of the line is changed. That is, the transition structure is formed such that the length of the transition structure from which a predetermined region of the ring-shaped circular plate antenna is removed has a length of 1/2 to 1/5 of the wavelength. That is, a transition structure can be formed by cutting a predetermined area of the circular plate antenna with a length of 1/2 to 1/5 of the wavelength, that is, a length of? / 2 to? / 5, preferably a length of? / 4 . In the absence of a transition structure, a reflected wave can be generated as shown in FIG. 6 (a), but when a transition structure is formed, no reflected wave is generated as shown in FIG. 6 (b).
한편, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 상에 마이크로스트립 패치 안테나 및 원형 평판 안테나를 각각 형성하기 위한 제 1 및 제 2 도전 패턴(2210, 2220)은 금속 등의 도전 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 도전 패턴(2210, 2220)은 구리, 금 등을 이용할 수 있고, 바람직하게는 구리를 도금하여 형성할 수 있다.The first and second
또한, 도전 패턴(2210, 2220)은 절연층(2110, 2120)보다 얇은 두께로 형성된다. 즉, 절연층(2110, 2120)은 도전 패턴(2210, 2220)보다 10배 이상의 두께로 마련될 수 있다. 예를 들어, 절연층(2110, 2120)은 도전 패턴(2210, 2220)보다 10배 내지 20배 두껍게 마련될 수 있고, 바람직하게는 13배 내지 17배 두껍게 마련될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 14배 내지 15배의 두께로 마련될 수 있다. 절연층(2110, 2120)이 도전 패턴(2210, 2220)보다 20배를 초과하는 두께로 형성되면 안테나 기판(200)의 두께가 증가하여 질문기 안테나의 두께를 증가시킬 수 있고, 10배 미만의 두께로 형성되면 두 도전 패턴(2210, 2220) 사이의 간섭에 의해 신호의 주파수를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 도전 패턴(2210, 2220)은 0.010㎜ 내지 0.030㎜의 두께로 형성될 수 있고, 바람직하게는 0.015㎜ 내지 0.025㎜의 두께로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.018㎜ 내지 0.020㎜의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 절연층(2110, 2120)은 0.2㎜ 내지 0.3㎜의 두께로 형성될 수 있고, 바람직하게는 0.23㎜ 내지 0.27㎜의 두께로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.24㎜ 내지 0.26㎜의 두께로 형성될 수 있다.In addition, the
2.3. 접합층2.3. Junction layer
한편, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 사이에 도 7에 도시된 바와 같이 접합층(2300)이 더 마련될 수 있다. 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)을 접합, 즉 본딩시키기 위해 마련될 수 있다. 즉, 제 1 절연층(2110) 상에 소정 패턴의 제 1 도전 패턴(2210)에 의해 마이크로스트립 패치 안테나가 형성되고, 제 2 절연층(2120) 상에 소정 패턴의 제 2 도전 패턴(2220)에 의해 원형 평판 안테나가 형성된 후 제 1 절연층(2110)과 제 2 절연층(2120)을 접합층(2300)을 이용하여 접합할 수 있다. 제 1 도전 패턴(2210)이 형성된 제 1 절연층(2110) 상에 접합층(2300)이 마련되고 그 상부에 제 2 도전 패턴(2220)이 형성되지 않은 제 2 절연층(2120)의 타면이 접촉되도록 위치할 수 있다. 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 물성을 변화시키지 않으면서 접합 특성이 우수하고 경화 온도가 낮은 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 접합층(2300)에 의해 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 물성이 변화될 경우 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 유전율이 변화될 수 있으며, 경화 온도가 높을 경우 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 또는 도전 패턴(2210, 2220)에 결함을 발생시킬 수 있기 때문이다. 또한, 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)보다 얇은 두께로 마련될 수 있다. 즉, 접합층(2300)의 유전율이 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)과 다르기 때문에 접합층(2300)의 두께가 너무 두꺼우면 안테나 기판(200)의 유전율을 변화시킬 수 있기 때문이다. 이를 위해 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 각각의 두께보다 1/5 내지 1/20의 두께를 가질 수 있다. 즉, 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 각각의 두께보다 5배 내지 20배 얇게 마련될 수 있다. 예를 들어, 접합층(2300)은 0.01㎜∼0.05㎜, 바람직하게는 0.2㎜∼0.4㎜, 더욱 바람직하게는 0.3㎜∼0.35㎜의 두께로 형성될 수 있다.Meanwhile, a
한편, 본 발명은 소정의 압력을 인가하고 소정의 온도에서 접합층(2300)을 이용하여 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)을 접합한다. 이러한 접합층(2300)을 이용한 접합 공정의 공정 레시피를 도 8에 도시하였다. 도 8의 레시피도에 따라 안테나 기판의 제조 방법, 즉 접합 방법을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the present invention applies a predetermined pressure and bonds the first and second insulating
먼저, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 사이에 접합층(2300)이 형성된 기판을 소정의 오븐 내에 투입한다. 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)보다 얇은 두께를 가지고 필름 형태로 마련될 수 있다. 오븐은 내부에 기판을 안착하는 안착부가 마련되고 상부로부터 소정의 압력으로 기판을 가압하는 가압 수단이 마련될 수 있다. 또한, 오븐은 소정 온도로의 상승 및 하강이 가능하며, 온도 상승 및 하강은 소정 시간 동안 이루어질 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 사이에 접합층(2300)이 마련된 기판을 오븐 내에 투입하여 안착부 상에 안착시킨다. 이때, 기판이 안착된 안착부 내에 히터가 마련되어 기판을 가열할 수 있다. 물론, 오븐 내의 측벽에 히터가 마련될 수도 있고, 오븐 내부의 공간 내에 히터가 마련될 수도 있다.First, a substrate having a
그리고, 가압 수단을 이용하여 안착부 상에 안착된 기판을 가압한다. 가압 수단은 절연층(2110, 2120)의 면적보다 크거나 같은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 가압 수단의 면적이 절연층(2110, 2120)보다 작으면 압력 분포가 달라지고 그에 따라 접합 불균일이 발생될 수 있기 때문이다. 또한, 가압 수단은 0.5㎏∼2㎏의 압력으로 기판을 가압할 수 있다. 가압 수단을 이용한 압력은 절연층(2110, 2120)의 두께, 재질 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 가압 수단의 압력이 너무 약하면 잘 접합되지 않을 수 있고, 압력이 너무 세면 절연층(2110, 2120)에 크랙이 발생되거나 절연층(2110, 2120) 상에 형성된 도전 패턴이 파손되는 등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 가압 수단은 0.5㎏∼2㎏의 압력으로 기판을 가압할 수 있으며, 본 발명의 실시 예는 1㎏의 압력으로 기판을 가압한다.Then, the substrate placed on the seating portion is pressed using the pressing means. The pressing means preferably has an area equal to or larger than the area of the insulating
가압 수단을 이용하여 기판을 가압한 상태에서 오븐 내의 온도를 공정 온도까지 상승시킨다. 공정 온도는 접합층(2300)의 재질, 두께 등에 따라 조절될 수 있는데, 예를 들어 100℃∼200℃일 수 있다. 또한, 공정 온도까지는 3분 내지 10분 동안에 상승시킬 수 있다. 너무 빠른 시간에 공정 온도까지 급격하게 상승시키면 절연층(2110, 2120)에 크랙이 발생되거나 접합층(2300)이 너무 빨리 용융되어 기판의 측면으로 흘러내리는 문제가 발생될 수 있다. 반면, 공정 온도까지의 너무 느리게 상승시키면 공정 시간이 증가할 수 있다. 본 발명의 실시 예는 상온(23℃)의 온도로부터 160℃의 온도로 5분 동안 상승시킨다. The temperature in the oven is raised to the process temperature while the substrate is pressed using the pressing means. The process temperature may be controlled depending on the material, thickness, etc. of the
공정 온도까지 상승시킨 후 소정의 시간 동안 기판을 가열한다. 기판의 가열 시간은 예를 들어 15분 내지 30분일 수 있다. 즉, 가열 시간은 승온 시간보다 길다. 그런데, 가열 시간이 너무 짧으면 접합층(2300)이 완전히 용융되지 못하여 절연층을 완전히 접합시키지 못할 수 있고, 가열 시간이 너무 길면 공정 시간이 증가하여 생산성을 저하시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예는 160℃의 온도에서 20분 동안 가열하여 절연층을 접합한다.The substrate is heated for a predetermined time after the temperature is raised to the process temperature. The heating time of the substrate may be, for example, 15 minutes to 30 minutes. That is, the heating time is longer than the heating time. However, if the heating time is too short, the
소정의 공정 온도에서 소정 시간 가열한 후 오븐의 온도를 하강시켜 기판을 냉각시킨다. 기판을 냉각시키기 위해 오븐의 온도를 예를 들어 5분 내지 15분 동안 23℃로 저하시킨다. 즉, 냉각 시간은 승온 시간보다 길거나 같고, 가열 시간보다 짧을 수 있다. 기판을 너무 빨리 냉각시키면 절연층(2110, 2120)에 크랙이 발생될 수 있고, 기판을 너무 느리게 냉각시키면 공정 시간이 증가할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 가열은 10분 동안 실시한다.After the substrate is heated at a predetermined process temperature for a predetermined time, the temperature of the oven is lowered to cool the substrate. The temperature of the oven is lowered to 23 [deg.] C for, for example, 5 minutes to 15 minutes to cool the substrate. That is, the cooling time may be longer than or equal to the heating time, and may be shorter than the heating time. If the substrate is cooled too quickly, cracks may be generated in the insulating
오븐의 온도를 저하시켜 기판을 냉각시킨 후 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)이 접합된 기판을 오븐으로부터 꺼낸다. 그리고, 이러한 기판을 지지판 상에 접합할 수 있다.The temperature of the oven is lowered to cool the substrate, and then the substrate on which the first and second insulating
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판 상에 형성된 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 안테나 구조, 즉 복사 소자는 원활한 전력 분배 및 원형 편파 특성 향상을 위해 2×2 배열을 하나의 셀로 묶어서 설계에 적용하였다. 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2×2 배열을 하나의 셀로 묶은 안테나 기판의 일부 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이 마이크로스트립 패치 안테나를 안테나 기판의 중간층에 구현하고, 최상층에 원형 평판 안테나를 구현하였으며, 이러한 구성을 갖는 복사 소자(즉 수직 방향으로 중첩되어 위치하는 각각 하나의 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나를 복사 소자로 명칭함)을 네개 묶어 하나의 셀로 구현하였다. 또한, 스트립 라인으로 전달되는 에너지를 마이크로스트립 라인으로 변환하기 위한 기법을 적용하여 스트립 라인과 마이크로스트립 라인 간의 에너지 전달을 최대화하였다. 따라서, 고이득 및 원활한 방사 특성을 갖는 안테나를 구현할 수 있다.In order to facilitate smooth power distribution and circular polarization characteristics, the antenna structure in which the microstrip patch antenna formed on the antenna substrate and the circular plate antenna formed on the antenna substrate according to the embodiment of the present invention are stacked, Design. 9 is a partial perspective view of an antenna substrate in which a 2 × 2 array according to an embodiment of the present invention is bundled into one cell. As shown in FIG. 9, a microstrip patch antenna is implemented in an intermediate layer of an antenna substrate, a circular plate antenna is implemented in a top layer, and a radiation element having such a configuration (that is, one microstrip patch The antenna and the circular plate antenna are referred to as a radiation element) are assembled into one cell. In addition, energy transfer between the strip line and the microstrip line is maximized by applying a technique for converting the energy transferred to the strip line to a microstrip line. Therefore, an antenna having high gain and smooth radiation characteristics can be realized.
즉, 도 4 내지 도 7을 이용하여 설명한 제 1 절연층(2110) 상에 제 1 도전 패턴(2210)에 의해 마이크로스트립 패치 안테나를 형성하고 제 2 절연층(2120) 상에 제 2 도전 패턴(2220)에 의해 원형 평판 안테나를 형성하는데, 이러한 안테나 패턴을 평면 상에서 네개를 하나의 셀로서 구현할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 상측 방향의 두 안테나 패턴(즉 수직 방향으로 중첩되어 위치하는 각각 하나의 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나를 안테나 패턴으로 명칭함)의 마이크로스트립 라인이 연결되어 제 1 포트로 연결되고, 하측 방향의 두 안테나 패턴의 마이크로스트립 라인이 연결되어 제 2 포트로 연결된다. 마이크로스트립 라인은 마이크로스트립 패치 안테나로부터 연장되어 형성되며 일 방향으로 인접한 두개의 마이크로스트립 라인이 동일 포트로 연결된다.That is, a microstrip patch antenna is formed by the first
한편, 원형 편파 특성(Axial ratio)을 향상시키기 위해 2×2 배열은 순차적인 회전(sequential rotation) 방법을 적용하였다. 순차적인 회전(Sequential rotation)을 적용하기 위해 포트 1과 포트 2 사이에 180°의 위상차를 적용할 수 있다.On the other hand, sequential rotation method is applied to the 2 × 2 array in order to improve the circular polarization characteristic. A phase difference of 180 ° between
도 10 내지 도 12는 2×2 배열 셀의 S 파라미터, 방사 패턴 및 축비의 시뮬레이션 결과이다. 도 10의 S 파라미터 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 2×2 배열 셀은 설계 목표 주파수 대역에서 S11은 최대 -24.4㏈, S22는 -24.0㏈, S21은 -26.4㏈로 우수한 성능을 보인다. 또한, 도 11의 이득 패턴 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 설계된 2×2 배열 셀은 75°정도의 넓은 주빔의 영역을 갖고, 14㏈ 정도의 우수원형편파(RHCP:Right Hand Circular Polarization) 이득을 보이며 20㏈ 정도의 cross-pol, 즉 좌수원형편파(LHCP:Left Hand Circular Polarization) 이득 차이를 보인다. 그리고, 도 12에 도시된 바와 같이 ±30°이하에서 3㏈ 이하의 축비를 보인다. 따라서, 2×2 배열 셀은 단위 셀로서 우수한 특성을 보인다.Figs. 10 to 12 show simulation results of the S parameter, the radiation pattern, and the axial ratio of the 2x2 array cell. As can be seen from the S-parameter simulation result of FIG. 10, the 2 × 2 array cell shows excellent performance with a maximum of -24.4 dB for S11, -24.0 dB for S22 and -26.4 dB for S21 in the design target frequency band. Also, as shown in the result of the simulation of the gain pattern of FIG. 11, the designed 2 × 2 array cell has a broad main beam region of about 75 °, shows right hand circular polarization (RHCP) gain of about 14 dB, (Left Hand Circular Polarization) gain difference of about ㏈. As shown in Fig. 12, an axial ratio of 3 dB or less is seen at ± 30 ° or less. Thus, the 2x2 array cell exhibits excellent characteristics as a unit cell.
2×2 배열 셀들을 수평 및 수직 배열 계수를 이용하여 배열하고, 계산한 전력 및 위상 분포로 급전되도록 전력 분배기를 설계하여 합 채널 및 차 채널 각각의 고이득 배열 안테나를 설계하였다.2 × 2 array cells are arranged using horizontal and vertical array coefficients, and the power divider is designed to be fed with the calculated power and phase distributions to design the high gain array antenna of each of the sum channel and the differential channel.
합(∑) 신호 안테나부Sum (?) Signal antenna section
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합(∑) 신호 안테나부의 평면도이다. 2×2 배열 셀을 단위 셀로 하여 가로 방향 및 세로 방향으로 복수 배열하였다. 즉, 마이크로스트립 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 단일 복사 소자를 가로 및 세로로 각각 32개 및 8개를 배열하여 32×8로 배열하였다. 또한, 도파관 급전 공간을 위해 설계 목표 패턴에 영향을 주지 않는 공간의 안테나 패턴을 제거하고 급전을 위한 공간(도면 부호 A)을 마련하였다. 이때, 급전용 공간은 예를 들어 하나의 단위 셀을 제거하여 하나의 단위 셀 정도의 공간으로 마련하였다.13 is a plan view of a sum (sigma) signal antenna portion according to an embodiment of the present invention. A plurality of 2 × 2 array cells are arranged in the horizontal direction and the vertical direction as unit cells. That is, a single radiation element in which a microstrip antenna and a circular plate antenna are stacked is arranged in a matrix of 32x8 by arranging 32 and 8, respectively. In addition, for the waveguide feeding space, the antenna pattern of the space that does not affect the design target pattern is removed, and a space for feeding (A) is provided. At this time, the power supply space is provided as a space of one unit cell, for example, by removing one unit cell.
합(∑) 신호 안테나부는 수평 방향으로 고이득 및 우수한 부엽 억제를 갖도록 설계되어야 한다. 이를 위해 적절한 복사 소자의 배열 수, 배열 간격, 소자 간 입력 전력 분포(power distribution) 및 위상 분포(Phase distribution)를 갖도록 설계되어야 해야 한다. 배열 간격은 예를 들어 0.5λ 내지 1λ로 설정될 수 있다. 배열 간격이 1λ, 즉 파장에 근접할수록 지향성이 증가되지만 1λ를 초과하여 넓어질 경우 부엽이 주빔에 근접하게 되어 지향성이 감소된다. 따라서, 지향성과 부엽을 고려한 최적의 배열 간격을 계산하였으며 그 값은 6.48㎜(36.85㎓에서 약 0.8λ)이다. 즉, 1λ는 빛의 속도(3×108)/사용 주파수(36.7㎓∼38㎓)이므로 36.85㎓에서 1λ는 약 8㎜이고, 0.8λ는 6.48㎜이다. 본 발명의 실시 예는 일 복사 소자의 일 방향 최외측으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 동일측 최외측까지의 거리가 5㎜ 내지 8㎜일 수 있다. 예를 들어, 일 복사 소자의 원형 평판 안테나의 오른쪽 최외측으로부터 오른쪽 방향으로 인접한 타 복사 소자의 원형 평판 안테나의 오른쪽 최외측까지의 거리가 5㎜ 내지 8㎜, 예를 들어 6.48㎜일 수 있다. 다시 말하면, 일 복사 소자 및 타 복사 소자의 간격과 일 복사 소자의 폭의 합이 5㎜ 내지 8㎜일 수 있다. 또한, 일 복사 소자와 인접한 타 복사 소자와의 간격, 즉 일 복사 소자의 타측 가장자리와 이와 인접한 타 복사 소자의 일측 가장자리 사이의 간격은 1㎜ 내지 5㎜일 수 있다. 예를 들어 36.85㎓에서 2.76㎜일 수 있다.The sum (sigma) signal antenna section should be designed to have high gain and excellent lateral suppression in the horizontal direction. For this, it should be designed to have proper number of array elements, array spacing, input power distribution and phase distribution between elements. The array interval may be set to, for example, 0.5 lambda to 1 lambda. The closer the array interval is to 1λ, that is, the wavelength, the more the directivity is increased. However, when the interval is larger than 1λ, the side lobe becomes closer to the main beam and the directivity is reduced. Therefore, the optimal spacing between the directivity and the side lobe was calculated, and the value was 6.48 mm (about 0.8λ at 36.85 GHz). That is, because it is 1λ velocity (3 × 10 8) / Frequency (36.7㎓~38㎓) of light is in 36.85㎓ 1λ about 8㎜, 0.8λ is 6.48㎜. In the embodiment of the present invention, the distance from the outermost one direction of one radiating element to the outermost outermost side of other radiating elements adjacent thereto may be 5 mm to 8 mm. For example, the distance from the rightmost outermost side of the circular plate antenna of one radiating element to the rightmost outermost side of the circular plate antenna of another radiating element adjacent in the right direction may be 5 mm to 8 mm, for example, 6.48 mm. In other words, the sum of the distance between one radiation element and another radiation element and the width of the radiation element can be 5 mm to 8 mm. The distance between one radiating element and another radiating element adjacent to the other radiating element, that is, the distance between the other side edge of one radiating element and one side edge of another radiating element adjacent to the radiating element, may be 1 mm to 5 mm. For example, 2.76 mm at 36.85 GHz.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수평 전력 분포를 도시한 그래프이고, 도 15는 배열 계수 패턴의 그래프이다. 즉, 도 14는 수평 방향으로 배열된 32개 소자의 전력 분포를 도시한 그래프이고, 도 15는 합 신호 안테나로부터 방사되는 신호의 그래프이다.FIG. 14 is a graph showing a horizontal power distribution of a sum signal antenna unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a graph of an array coefficient pattern. That is, FIG. 14 is a graph showing the power distribution of 32 elements arranged in the horizontal direction, and FIG. 15 is a graph of signals radiated from the sum signal antenna.
시뮬레이션 및 배열 합성 계산 결과, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 6.48㎜의 배열 간격을 설정했을 때 2.6°의 반전력빔폭을 얻기 위해 소자 배열 수는 32개이며, 32개 각각을 도 14에 도시된 바와 같이 소자 별 입력 전력 분포로 전력을 분배해야 함을 알 수 있다.As a result of the simulation and array synthesis calculations, as shown in Figs. 14 and 15, when an array interval of 6.48 mm is set, the number of element arrays is 32 to obtain a half power beam width of 2.6 degrees, It can be seen that the power must be distributed to the input power distribution of each device as shown in FIG.
본 발명에서는 도 14에 도시된 바와 같이 인접 소자간의 전력 분포 차이를 완만하게 결정하여 합(∑) 채널의 ±38°에서 발생하는 그레이팅 로브를 억제함으로써 합(∑) 채널과 차(△) 채널 패턴 차의 성능을 만족시켰다. 즉, 14번째 소자까지 전력을 증가시키고, 14번째 소자부터 18번째 소자까지 일정하게 전력을 유지한 후 18번째 소자부터 32번째 소자까지 전력이 줄어들도록 전력 분포를 설정할 수 있다. 따라서, 32개 소자 중에서 가운데에 위치하는 16번째 소자를 기준으로 양측으로 두개의 소자, 즉 13번째 소자 내지 18번째 소자가 최대 신호를 출력하고, 그로부터 멀어질수록 감소하도록 신호를 출력할 수 있다. 또한, 배열 계수 설계에 있어서, 도 14에 도시된 바와 같이 빔 폭과 부엽 레벨에 설계 제한선을 두고 설계 제한선을 만족하는 배열 계수가 나오도록 수평 배열 소자간의 전력 분포를 계산한다. 이때, 주엽의 빔폭 제한선은 2.7°로 하고, 부엽 레벨의 제한선은 -35㏈로 할 수 있다.In the present invention, as shown in FIG. 14, the grating lobes generated at ± 38 ° of the sum (Σ) channels are suppressed by gently determining a power distribution difference between adjacent elements, The performance of the car was satisfied. That is, the power distribution can be set such that power is increased to the 14th device, power is constantly maintained from the 14th device to the 18th device, and power is reduced from the 18th device to the 32th device. Therefore, it is possible to output a signal so that two elements, that is, the thirteenth element to the eighteenth element, output the maximum signal on both sides of the 16th element located in the middle among the 32 elements, and decrease as the distance is further increased. In addition, in the array coefficient design, the power distribution between the horizontal array elements is calculated so that the array elements satisfying the design limit line are placed at the beam width and the sidelobe level with the design limit line as shown in Fig. At this time, the beam width limiting line of the main lobe is set to 2.7 degrees, and the limiting line of the side lobe level can be set to -35 dB.
도 16은 합 채널 안테나의 수직 배열 소자간 전력 분포를 도시한 그래프이고, 도 17은 수직 배열 계수 패턴을 도시한 그래프이다.FIG. 16 is a graph showing power distribution between vertically arranged elements of a sum channel antenna, and FIG. 17 is a graph showing a vertical array coefficient pattern.
수직 패턴의 경우, 반전력빔폭과 부엽 레벨의 설계 요구치가 수평 패턴에 비해 엄격하지 않다. 수직 패턴에서도 수평 패턴 도출 시 적용한 배열 간격(6.48㎜)를 적용하면 8.4°의 반전력빔폭을 얻기 위해 8개의 소자 배열 수가 필요하며 8개의 소자 각각에는 도 16의 전력 분포를 갖도록 해야 한다. 즉, 상부로부터 1번째 및 2번째 소자와, 7번째 및 8번째 소자에 동일한 전력을 인가하고, 3번째 내지 6번째 소자에 이보다 높고 이들끼리 동일한 전력을 인가한다. 따라서, 3번째 내지 6번째 소자로부터 최대 신호가 출력되고, 그 이외의 소자에서 그보다 낮은 신호가 출력될 수 있다. 이때 얻을 수 있는 배열 계수 패턴은 도 17과 같다. 즉, 빔폭 제한선이 8.4°이고 부엽 레벨 제한선이 -18㏈ 정도인 배열 계수 패턴을 얻을 수 있다.In the case of the vertical pattern, the design requirement of the half power beam width and the side lobe level is not as strict as that of the horizontal pattern. Even in the vertical pattern, when applying the array interval (6.48 mm) applied when deriving the horizontal pattern, eight element array numbers are required to obtain a half power beam width of 8.4 degrees, and each of the eight elements must have the power distribution shown in FIG. That is, the same power is applied to the first and second elements from the top and the seventh and eighth elements, and the same power is applied to the third to sixth elements higher than this. Therefore, the maximum signal can be output from the third to sixth elements, and a signal lower than the maximum signal can be output from the other elements. The array coefficient pattern that can be obtained at this time is shown in FIG. That is, an array coefficient pattern having a beam width limit line of 8.4 DEG and a sub-level level limit line of about -18 dB can be obtained.
결국, 합 신호 안테나부는 중앙부의 소정 범위에서 신호가 최대로 출력되고 그로부터 멀어질수록 낮은 신호가 출력되도록 하기 위해 중앙부의 소정 범위에 최대 전력을 인가하고 그로부터 멀어질수록 낮아지는 전력을 인가할 수 있다. As a result, the sum signal antenna unit can apply a maximum power to a predetermined range of a central portion and a lower power as the signal is farther from the central portion in order to output a low signal as the signal is maximally outputted in a predetermined range of the central portion .
차(△) 신호 안테나부(?) Signal antenna unit
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차(△) 신호 안테나부의 평면도이다. 2×2 배열 셀을 단위 셀로 하여 가로 방향 및 세로 방향으로 복수 배열하였다. 즉, 마이크로스트립 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 단일 복사 소자를 가로 및 세로로 각각 8개 및 8개를 배열하여 8×8로 배열하였다. 또한, 도파관 급전 공간을 위해 설계 목표 패턴에 영향을 주지 않는 공간의 안테나 패턴을 제거하고 급전을 위한 공간(도면 부호 B)을 마련하였다. 이때, 급전용 공간은 예를 들어 하나의 단위 셀을 제거하여 하나의 단위 셀 정도의 공간으로 마련하였다.18 is a plan view of a car antenna signal portion according to an embodiment of the present invention. A plurality of 2 × 2 array cells are arranged in the horizontal direction and the vertical direction as unit cells. That is, a single radiation element in which a microstrip antenna and a circular plate antenna are stacked is arranged in 8x8 by arranging 8 and 8, respectively. In addition, for the waveguide feeding space, the antenna pattern of the space that does not affect the design target pattern is removed, and a space for feeding (B) is provided. At this time, the power supply space is provided as a space of one unit cell, for example, by removing one unit cell.
질문기 안테나는 수직 패턴에서의 차(△) 신호 안테나가 없으므로, 차(△) 신호 안체나의 수직 패턴은 합(∑) 신호 안테나의 수직 패턴과 동일하게 이용하여도 무방하다. 따라서, 수평 패턴에서만 배열 합성 설계를 행하고 수직 패턴의 모든 설계치는 합(∑) 신호 안테나부의 설계치를 따라 적용할 수 있다.Since the interrogator antenna does not have a differential signal antenna in the vertical pattern, the vertical pattern of the differential signal antenna may be the same as the vertical pattern of the sum signal antenna. Therefore, it is possible to apply the array synthesis design only in the horizontal pattern, and all design values of the vertical pattern can be applied according to the design value of the sum (?) Signal antenna portion.
차(△) 신호 안테나부는 기준 방향(bore sight)에서 거의 방사하지 않고 기준 방향 이외에서 거의 모든 방사가 이뤄지는 방사 특성이 가장 이상적이다. 이를 구현하기 위해서는 배열 소자 간에 적절한 전력 분포와 위상 분포를 구현하여야 한다. 도 19 내지 도 21은 차(△) 신호 안테나부의 구현하기 위해 적용해야 할 복사 소자별 전력 분포, 위상 분포 및 지향성 패턴을 도시하였다.The signal antenna portion of the difference signal (△) signal is most ideal in that almost all of the radiation is emitted in the reference direction but not in the bore sight. To achieve this, an appropriate power distribution and phase distribution should be implemented between array elements. FIGS. 19 to 21 show the power distribution, phase distribution, and directivity pattern for each radiating element to be applied for realizing the difference (?) Signal antenna portion.
차(△) 신호 패턴을 얻기 위해 배열의 중심을 기준으로, 좌우 소자는 180°의 위상 차를 갖도록 위상 분포를 설계해야 한다. 본 발명에서는 도 19에 도시된 바와 같이 좌우의 전력 분배기 패턴을 서로 대칭적으로 설계하여 도 20에 도시된 바와 같이 중심 소자에서 180°의 위상 차이 발생시키지 않고 차(△) 채널 형성을 위한 위상 분포를 구현할 수 있다. 즉, 도 19에 도시된 바와 같이 중심의 네 소자, 즉 3번째 내지 6번째 소자에 높은 전력을 공급하고 주변의 네 소자, 즉 1번째, 2번째, 7번째 및 8번째 소자에 낮은 전력을 공급할 있다. 따라서, 도 20에 도시된 바와 같이 중심 소자에서 180°의 위상 차이 발생시키지 않으면서 도 21에 도시된 바와 같이 0°, 즉 중심에서 최소의 수평 배열 계수를 얻을 수 있다. 즉, 중심의 네 소자, 즉 3번째 내지 6번째 소자에서 높은 신호가 출력되고 주변의 네 소자, 즉 1번째, 2번째, 7번째 및 8번째 소자에서 그보다 낮은 신호가 출력되도록 할 수 있다. In order to obtain a difference signal pattern, the phase distribution should be designed so that the left and right elements have a phase difference of 180 degrees with respect to the center of the array. In the present invention, the left and right power distributor patterns are designed symmetrically to each other as shown in FIG. 19, so that a phase distribution for forming a? Can be implemented. That is, as shown in FIG. 19, a high power is supplied to the central four elements, that is, the third to sixth elements, and low power is supplied to four peripheral elements, i.e., first, second, seventh and eighth elements have. Therefore, as shown in FIG. 20, a horizontal array coefficient of 0 °, that is, a minimum value at the center can be obtained as shown in FIG. 21 without generating a phase difference of 180 ° in the center element. That is, a high signal can be output from four central elements, that is, from the third to sixth elements, and lower signals can be output from four peripheral elements, i.e., first, second, seventh, and eighth elements.
도 22는 합 신호 안테나부의 복사 소자간 전력 분포를 나타낸 개략도이고, 도 23은 차 신호 안테나부의 복사 소자간 전력 및 위상 분포를 나타낸 개략도이다.FIG. 22 is a schematic diagram showing the power distribution between the radiation elements of the sum signal antenna portion, and FIG. 23 is a schematic diagram showing the power and phase distribution between radiation elements of the difference signal antenna portion.
도 22에 도시된 바와 같이 합 신호 안테나부의 경우 위상 분포는 동일하게 설정하고 전력 분포를 다르게 설정하였다. 즉, 합 신호 안테나부는 32개가 배열된 일 방향으로는 일측 최외측으로부터 중앙으로 갈수록 높은 전력을 인가하다 중앙의 소정 갯수로부터 타측 최외측으로 갈수록 낮은 전력을 인가한다. 이때, 일측 최외측과 타측 최외측을 동일 전력이 인가되며, 중앙부로부터 일측 및 타측의 동일 위치에 위치하는 소자에 동일 전력이 인가될 수 있다. 또한, 수직 방향으로 일측 최외측으로부터 소정 갯수와 타측 최외측으로부터 소정 갯수에 낮은 전력이 인가되고 중앙부의 소정 갯수에는 높은 전력이 인가된다. 따라서, 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수의 복사 소자가 배열된 합 신호 안테나부는 중앙부로부터 일 방향 및 타 방향으로 갈수록 낮은 전력이 인가된다.As shown in FIG. 22, in the case of the sum signal antenna portion, the phase distribution is set to be the same and the power distribution is set to be different. That is, the sum signal antenna unit applies high power as it goes from the outermost one side to the center in one direction in which 32 are arranged, and applies a lower power from the predetermined number of the center toward the outermost side of the other side. At this time, the same power is applied to the outermost one side and the outermost side of the other side, and the same power can be applied to the devices located at the same position on one side and the other side from the center part. In addition, a predetermined number of power is applied to a predetermined number from the outermost one side in the vertical direction and a predetermined number of power is applied to a predetermined number of the central portions. Therefore, the sum signal antenna portion in which the plurality of radiation elements are arranged in one direction and the other direction orthogonal to the one direction is lower in power from the central portion toward one direction and the other direction.
도 23에 도시된 바와 같이 차 신호 안테나부의 방위각(Azimuth) 방향으로 위상 분포를 다르게 설정하였다. 즉, 차 신호 안테나부는 일 방향, 즉 가로 방향으로 중앙부의 소정 갯수에 높은 전력을 인가하고 일측 및 타측의 가장자리의 소정 갯수에 낮은 전력을 인가한다. 또한, 일측 및 타측 최외측의 소자에는 높은 위상을 갖도록 하고, 이로부터 중앙으로 갈수록 낮아지다 높아지는 위상을 가질 수 있다. 그리고, 또한, 수직 방향으로 일측 최외측으로부터 소정 갯수와 타측 최외측으로부터 소정 갯수에 낮은 전력이 인가되고 중앙부의 소정 갯수에는 높은 전력이 인가된다.The phase distribution is set differently in the azimuth direction of the difference signal antenna portion as shown in FIG. That is, the differential signal antenna unit applies a high power to a predetermined number of central portions in one direction, that is, a lateral direction, and applies a low power to a predetermined number of edges of one side and the other side. In addition, the outermost elements on one side and the outermost side may have a high phase and a phase that becomes lower and higher from the center. Further, low power is applied to a predetermined number from the outermost side of the one side in the vertical direction and a predetermined number from the outermost side of the other side, and high power is applied to a predetermined number of the central portions.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 평면도이다. 즉, 합 신호 안테나부와 차 신호 안테나부를 하나의 기판 상에 구현한 안테나 기판의 평면도이다. 이러한 안테나 기판은 예를 들어 32×8로 배열된 합 신호 안테나부의 일측에 8×8로 배열된 차 신호 안테나부를 배치한다. 따라서, 합 신호 안테나부의 폭과 차 신호 안테나부의 길이 및 폭이 동일하고, 합 신호 안테나부의 길이가 이들보다 긴 대략 T자형으로 안테나 기판이 구현된다. 여기서, 합 신호 안테나부는 복사 소자가 형성되지 않은 영역(도면 부호 A)에 마련된 급전부로부터 전체 복사 소자가 전원을 공급받도록 설계된다. 그러나, 차 신호 안테나부는 급전부(도면부호 B)에서 양쪽으로 신호가 인출되어 두개의 안테나처럼 동작하며, 이로 인해 위상차를 발생시켜 차 패턴을 발생시킨다. 즉, 합 신호 안테나부와 차 신호 안테나부는 급전부에 의해 전원을 공급받는 설계 차이에 의해 구분될 수 있다. 24 is a plan view of an antenna substrate according to an embodiment of the present invention. That is, a plan view of an antenna substrate in which a sum signal antenna unit and a difference signal antenna unit are mounted on one substrate. In this antenna substrate, for example, a difference signal antenna unit arranged in 8x8 is arranged on one side of a sum signal antenna unit arranged in 32x8. Therefore, the antenna substrate is realized with a substantially T-shaped configuration in which the width of the sum signal antenna portion and the length and width of the difference signal antenna portion are the same and the length of the sum signal antenna portion is longer than these. Here, the sum signal antenna unit is designed such that all the radiation elements receive power from a power feeder provided in a region (A) where no radiation element is formed. However, the difference signal antenna unit draws a signal from both of the two ends of the feeder unit (B), and operates as two antennas, thereby generating a phase difference to generate a difference pattern. That is, the sum signal antenna unit and the difference signal antenna unit can be distinguished by a design difference in which power is supplied by the power feed unit.
도 25는 종래의 질문기 안테나의 합 신호와 차 신호의 RHCP 이득 패턴이고, 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 질문기 안테나의 합 신호과 차 신호의 RHCP 이득 패턴이다.FIG. 25 is a RHCP gain pattern of a sum signal and a difference signal of a conventional interrogator antenna, and FIG. 26 is a RHCP gain pattern of a sum signal and a difference signal of an interrogator antenna according to an embodiment of the present invention.
합 신호는 주엽 및 부엽을 발생시키고, 차 신호는 부엽을 억제하도록 방사된다. 즉, 0°부근의 하나의 피크가 주엽이고, 주엽 이외의 영역에 주엽보다 낮은 세기, 예를 들어 -20㏈ 이하의 신호가 부엽이다. 또한, 차 신호는 주엽을 사이에 두고 두개의 피크가 주엽보다 낮고, 두 피크 외측에 일부 영역에서 부엽보다 높은 세기로 발생된다. 그러나, 도 25에 도시된 바와 같이, 종래의 질문기 안테나는 합 신호의 부엽이 차 신호보다 센 영역, 즉 신호 세기 역전이 발생한다. 이렇게 신호 세기 역전이 발생되면 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군은 질문 신호에 대해 응답을 수행하여 피아식별 결과에 혼란을 야기한다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 의도치 않은 피아 식별이 발생하여 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생된다.The sum signal generates main lobes and side lobes, and the difference signal is emitted to suppress side lobes. That is, one peak near 0 deg. Is the main lobe, and a signal having a lower intensity than the main lobe in the region other than the main lobe, for example, -20 dB or less is a side lobe. In addition, the difference signal has two peaks with the main lobe sandwiched therebetween, lower than the main lobe, and somewhat higher in intensity than the secondary lobe in the two peaks. However, as shown in FIG. 25, in the conventional interrogator antenna, the side lobe of the sum signal is in a region higher than that of the difference signal, that is, a signal strength inversion occurs. If the signal strength reversal occurs, the allied forces in the reversal section (side lobe) of the armored vehicle carrying out the dense operation perform a response to the question signal, causing confusion in the result of the identification of the peer. That is, unintentional peer discrimination occurs in a certain direction, not in the direction of the barrel, resulting in a problem that the target peer is not correctly identified.
그러나, 도 26에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나는 합 신호가 주엽 및 부엽을 방사되고, 차 신호는 부엽을 완전히 억제하도록 방사된다. 이때, 차 신호는 합 신호의 주엽보다 10㏈ 이상 낮은 세기로 방사되며, 합 신호의 부엽보다 5㏈ 내지 25㏈ 높게 방사된다. 즉, 차 신호가 합 신호의 주엽보다 높으면 질문 신호가 목표물에 전달되지 않을 수 있고, 합 신호의 주엽이 차 신호보다 셀수록 목표물이 질문 신호를 잘 수신할 수 있다. 또한, 차 신호가 부엽보다 셀수록 부엽을 완전히 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 안테나 기판은 차 신호는 합 신호의 주엽보다 10㏈ 이상 낮은 세기로 방사되며, 합 신호의 부엽보다 5㏈ 내지 25㏈ 높게 방사된다. 또한, 합 신호의 주엽은 부엽보다 적어도 20㏈ 이상, 예를 들어 20㏈ 내지 50㏈ 정도 세게 방사된다. 즉, 주엽이 부엽보다 셀수록 주엽 부근의 부엽이 약하게 방사되고, 그에 따라 차 신호에 의해 부엽의 억제가 용이할 수 있다. 도 26에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 안테나 기판에 의해 부엽과 차 신호의 신호 세기 역전이 발생되지 않는다. 신호 세기 역전이 발생하지 않으므로 예를 들어 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군이 질문 신호에 대해 응답하지 않아 피아식별 결과에 혼란을 야기하지 않는다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 피아 식별이 발생하지 않으므로 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지게 된다.However, as shown in FIG. 26, in the interrogator antenna according to the embodiment of the present invention, the sum signal is radiated to the main lobe and side lobe, and the difference signal is radiated to completely suppress the side lobe. At this time, the difference signal is radiated at an intensity lower by 10 dB than the main signal of the sum signal, and is radiated by 5 to 25 dB higher than the sum signal. That is, when the difference signal is higher than the main lobe of the sum signal, the question signal may not be transmitted to the target, and as the main lobe of the sum signal is greater than the difference signal, the target can receive the question signal well. In addition, the side lobes can be completely suppressed as the difference signal becomes smaller. Therefore, in the antenna substrate according to the present invention, the difference signal is radiated at an intensity lower by 10 dB than the main signal of the sum signal, and is radiated by 5 to 25 dB higher than that of the sum signal. Further, the main lobe of the sum signal is radiated at least 20 dB, for example, 20 dB to 50 dB more than the secondary lobe. That is, the more the main lobe is perceived than the side lobes, the weaker side lobes are emitted, so that the suppression of side lobes can be facilitated by the difference signal. As shown in FIG. 26, the antenna substrate according to the present invention does not cause the signal strength inversion of the side lobe and the difference signal. For example, in the case of an armored car carrying a dense operation, there is no confusion in the result of the identification of the peer because the ally in the reverse section (side leaf) does not respond to the question signal. That is, since the peer identification does not occur in a specific direction other than the direction of the barrel, the identification of the peer on the target is performed properly.
한편, 본 발명의 안테나 기판은 목표 대역 내에서의 합 신호 이득은 22.96㏈ 내지 23.11㏈로 나타났고, 반전력빔폭은 2.76 °내지 2.78°로 나타났다. 또한, 부엽준위레벨은 26.46㏈ 내지 28.81㏈로 나타났다. 차 신호의 경우 0°에서 최소의 방사를 하며 합 신호와 차 신호 모두 bore sight는 0°에 가깝게 나타났다. 널뎁스(Null depth), 즉 합 신호의 최대(maximum ∑)와 차 신호의 최소(minimum △)의 차는 주파수에 따라 35.51㏈ 내지 41.96㏈로 나타났다. 전후방비(Front Back Ratio)의 경우, 급전 방식이 도파관이고 PCB의 뒷면에 2.7㎜ 두께의 알루미늄 판, 즉 지지판을 마련하기 때문에 후방으로의 방사는 거의 없다.On the other hand, in the antenna substrate of the present invention, the sum signal gain in the target band is from 22.96 to 23.11 dB, and the half power beam width is from 2.76 to 2.78. In addition, the level of the side lobe level was 26.46 dB to 28.81 dB. In the case of the difference signal, the minimum radiation is obtained at 0 ° and the bore sight of the sum signal and the difference signal is close to 0 °. The difference between the null depth, the maximum Σ of the sum signal and the minimum Δ of the difference signal was 35.51 dB to 41.96 dB depending on the frequency. In the case of the front back ratio, since the power feeding system is a waveguide and the back plate of the 2.7 mm thick aluminum plate is provided on the back surface of the PCB, there is almost no backward radiation.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 S-파라미터 결과이다. 포트 1이 합 신호 안테나부이고 포트 2가 차 신호 안테나부이다. 목표 대역 내에서 합 신호의 S-파라미터는 최대 -21.78㏈이고 차 신호의 S-파라미터는 최대 -23.42㏈로 나타났다. 또한, 두 포트간 격리도는 최대 -44.72㏈로 나타났다.27 is a S-parameter result of the antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 합 신호 수직 RHCP 이득 패턴이다. 목표 대역 내에서의 반전력빔폭은 8.22°내지 8.25°로 나타났다. - 각도와 + 각도에서 최소부엽준위는 각각 18.01㏈와 17.11㏈로 나타났다.28 is a sum signal vertical RHCP gain pattern of an antenna substrate according to an embodiment of the present invention. The half power beam width in the target band was 8.22 ° to 8.25 °. - At the angle and + angle, the minimum bubble levels were 18.01 dB and 17.11 dB, respectively.
도 29는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 합 신호의 수평 및 수직 각에서의 축비를 나타낸다. 수평, 수직 두 경우 모두, 각각의 목표 빔폭 이상의 각도에서 3㏈ 이하의 축비를 나타내어 설계목표에 적합한 원형 편파 특성을 확인하였다.29 shows the axial ratio at the horizontal and vertical angles of the sum signal of the antenna substrate according to an embodiment of the present invention. In both the horizontal and vertical directions, the axial ratio of less than 3 dB was found to be more than the target beam width, and the circular polarization characteristic suitable for the design goal was confirmed.
도 30은 수평 평면에서 합 신호와 차 신호의 레벨 차이(∑-△)를 나타낸다. 목표 대역에걸쳐, -90°~ +90°의 각도에서 -9㏈ 이하, -90°∼-120°및 90°∼120°의 각도에서 -7㏈ 이하의 레벨 차이를 보였다.30 shows the level difference (? -?) Between the sum signal and the difference signal in the horizontal plane. And -7 dB or less at angles of -9 to -9, -90 to-120, and 90 to 120 at an angle of -90 to +90 degrees over the target band.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 전체 특성을 [표 1]에 나타내었다.Table 1 shows the overall characteristics of the antenna substrate according to one embodiment of the present invention.
(전체 각도)Horizontal bobb level level
(Whole angle)
≥-17.11(상측 방향)≤-18.05 (ground direction)
≥-17.11 (upper direction)
(주빔을 제외)
-90°~+90°: 9dB 이하
-90°~-120°, 90°~120°: 7dB 이하
-120°~+120° 이외 영역 : TBCCar channel> sum channel
(Excluding main beam)
-90 ° to + 90 °: Not more than 9dB
-90 ° to -120 °, 90 ° to 120 °: Not more than 7dB
Area other than -120 ° to + 120 °: TBC
본 발명의 실시 예에 따른 질문기 안테나는 2.8㎜ 두께의 지지판, 0.6㎜ 두께의 안테나 기판, 3㎜ 두께의 격벽, 2.9㎜ 두께의 레이돔 및 3㎜ 두께의 누름판을 하우징 내에 실장하여 제작하였다. 또한, 안테나 기판의 합 신호 안테나부 및 차 신호 안테나부 각각의 급전부에 캡을 장착하였다. 이러한 두께를 부품을 결합하여 복수의 질문기 안테나를 제작하였다. [표 2]는 10개의 질문기 안테나의 복수의 영역에서 두께를 측정한 결과로서, 2.8㎜ 두께의 지지판과 0.6㎜ 두께의 안테나 기판을 결합한 후 도 31에 도시된 바와 같이 가로 방향으로 세 영역과 세로 방향으로 세 영역, 총 9개 영역의 두께를 측정한 결과이다. 즉, 가장자리 8개 영역과 중앙 1개 영역의 두께를 측정한 결과이다. 표 2에 나타낸 바와 같이 3.4㎜를 기준으로 ±4㎜의 편차를 보여 거의 균일한 두께로 질문기 안테나가 제작될 수 있음을 알 수 있다.The interrogator antenna according to the embodiment of the present invention was manufactured by mounting a support plate of 2.8 mm thickness, an antenna substrate of 0.6 mm thickness, a partition wall of 3 mm thickness, a radome of 2.9 mm thickness, and a pressure plate of 3 mm thickness in a housing. In addition, a cap was attached to the feeding portions of the sum signal antenna portion and the difference signal antenna portion of the antenna substrate. A plurality of interrogator antennas were fabricated by combining parts having such thickness. [Table 2] shows a result of measurement of thicknesses in a plurality of regions of ten interrogator antennas. As shown in Fig. 31, after a support plate having a thickness of 2.8 mm and an antenna substrate having a thickness of 0.6 mm are combined, And the vertical direction, the total thickness of 9 areas. That is, the results are obtained by measuring the thicknesses of eight edge regions and one central region. As shown in Table 2, it can be seen that the interferometer antenna can be fabricated with a substantially uniform thickness with a deviation of ± 4 mm from the standard of 3.4 mm.
또한, 표 3은 질문기 안테나를 구성하는 각 부품의 무게를 측정한 결과이다. 즉, 안테나 기판과 지지판이 결합된 안테나와, 레이돔, 누름판, 격벽, 두개의 캡 각각의 무게를 측정하였다.Table 3 shows the result of measuring the weight of each component constituting the interrogator antenna. That is, the weights of the antennas, the radome, the pressure plate, the partition, and the two caps were measured.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
100 : 지지판 200 : 안테나 기판
300 : 캡 400 : 격벽
500 : 레이돔 600 : 누름판
700 : 하우징 800 : 체결 부재100: support plate 200: antenna substrate
300: cap 400:
500: Radome 600: Extension plate
700: housing 800: fastening member
Claims (11)
상기 안테나 기판의 하면에 접촉되어 상기 안테나 기판을 지지하는 지지판;
상기 안테나 기판 상의 일부 영역에 마련된 적어도 하나의 캡;
상기 안테나 기판의 상측에 마련되는 레이돔;
상기 안테나 기판과 레이돔 사이에 마련된 격벽; 및
상기 레이돔의 일부 영역 상에 마련된 누름판을 포함하며,
상기 안테나 기판의 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부에 각각 형성된 제 1 급전용 개구; 및
상기 지지판의 상기 안테나 기판의 상기 제 1 급전용 개구에 대응되는 영역에 형성된 제 2 급전용 개구를 더 포함하고,
상기 캡은 상기 제 1 급전용 개구 상에 각각 마련되며,
상기 제 1 및 제 2 급전용 개구에 도파관이 삽입 삽입되어 상기 도파관이 상기 캡과 연결되는 피아식별기의 질문기 안테나.
An antenna substrate including a sum signal antenna portion for emitting a sum signal including a main lobe and a side lobe, and a difference signal antenna portion for emitting a difference signal;
A support plate contacting the lower surface of the antenna substrate to support the antenna substrate;
At least one cap provided in a partial area on the antenna substrate;
A radome provided on the antenna substrate;
A partition wall provided between the antenna substrate and the radome; And
And a pressure plate provided on a part of the radome,
A first power supply opening formed in the sum signal antenna portion and the difference signal antenna portion of the antenna substrate, respectively; And
Further comprising a second power supply opening formed in a region of the support plate corresponding to the first power supply opening of the antenna substrate,
Wherein the cap is provided on the first power supply opening,
And a waveguide inserted into the first and second power supply openings to connect the waveguide to the cap.
The interrogator antenna of claim 1, wherein the difference signal is lower than the main lobe of the sum signal and is emitted at a higher intensity than the side lobe.
The interrogator antenna of claim 3, wherein the difference signal is at least 10 dB lower than the main lobe of the sum signal and at least 5 dB higher than the sidelobe of the sum signal.
The interrogator antenna of claim 1, wherein the barrier ribs are provided in a frame shape and are provided on the antenna substrate.
The interrogator antenna of claim 5, wherein the support plate, the antenna substrate, and the bulkhead have the same size.
The interrogator antenna of claim 6, wherein the pressure plate is provided in a frame shape and is provided at an edge of the radome.
The interrogator antenna of claim 7, wherein the radome and the pressure plate have the same size.
9. The antenna of claim 8, wherein the radome and the pressure plate are spaced apart from each other by an interrogator antenna
The interrogator antenna of claim 9, further comprising a housing for receiving at least a portion of the support plate, the antenna substrate, the radome, the partition, and the presser plate.
The interrogator antenna according to claim 10, wherein a thickness variation of a plurality of regions is ± 4 mm or less.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5625365A (en) * | 1995-03-10 | 1997-04-29 | Trimble Navigation Limited | Dual-frequency microwave radio antenna system |
JPH10322126A (en) * | 1997-05-14 | 1998-12-04 | Yagi Antenna Co Ltd | Assembling structure for planar antenna |
US5880695A (en) * | 1998-02-05 | 1999-03-09 | Astron Corporation | Antenna system for wireless comunication systems |
JP2002094326A (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-29 | Toyota Motor Corp | Antenna system |
WO2005055366A1 (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-16 | Hitachi, Ltd. | Vehicle-mounted radar |
JP2006121406A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Array antenna |
WO2015094538A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-25 | Valeo Radar Systems, Inc. | Structure and technique for antenna decoupling in a vehicle mounted sensor |
JP2016144147A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
JP2017501371A (en) * | 2013-10-01 | 2017-01-12 | オートリブ エー・エス・ピー・インク | Compact shield automotive radar module and method |
-
2018
- 2018-04-03 KR KR1020180038849A patent/KR101863683B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5625365A (en) * | 1995-03-10 | 1997-04-29 | Trimble Navigation Limited | Dual-frequency microwave radio antenna system |
JPH10322126A (en) * | 1997-05-14 | 1998-12-04 | Yagi Antenna Co Ltd | Assembling structure for planar antenna |
US5880695A (en) * | 1998-02-05 | 1999-03-09 | Astron Corporation | Antenna system for wireless comunication systems |
JP2002094326A (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-29 | Toyota Motor Corp | Antenna system |
WO2005055366A1 (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-16 | Hitachi, Ltd. | Vehicle-mounted radar |
JP2006121406A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Array antenna |
JP2017501371A (en) * | 2013-10-01 | 2017-01-12 | オートリブ エー・エス・ピー・インク | Compact shield automotive radar module and method |
WO2015094538A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-25 | Valeo Radar Systems, Inc. | Structure and technique for antenna decoupling in a vehicle mounted sensor |
JP2016144147A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
논문1(2011.07) * |
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