KR102418507B1 - Dc-dc power module for aesa antenna with small size, light weight, high efficiency and high voltage characteristics - Google Patents

Dc-dc power module for aesa antenna with small size, light weight, high efficiency and high voltage characteristics Download PDF

Info

Publication number
KR102418507B1
KR102418507B1 KR1020200139321A KR20200139321A KR102418507B1 KR 102418507 B1 KR102418507 B1 KR 102418507B1 KR 1020200139321 A KR1020200139321 A KR 1020200139321A KR 20200139321 A KR20200139321 A KR 20200139321A KR 102418507 B1 KR102418507 B1 KR 102418507B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
converter
switches
buck
aesa
Prior art date
Application number
KR1020200139321A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220055149A (en
Inventor
정민길
이원영
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지넥스원 주식회사 filed Critical 엘아이지넥스원 주식회사
Priority to KR1020200139321A priority Critical patent/KR102418507B1/en
Publication of KR20220055149A publication Critical patent/KR20220055149A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102418507B1 publication Critical patent/KR102418507B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582Buck-boost converters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S2013/0236Special technical features
    • G01S2013/0245Radar with phased array antenna
    • G01S2013/0254Active array antenna

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 실시예들은 고전압 버스 컨버터, 전류 제한 회로를 포함하는 벅 레귤레이터, 스위칭 회로, 고용량의 충전 커패시터 뱅크로 설계한 DC-DC 전원 모듈을 적용한 AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더 및 송수신 모듈 그룹체를 제공한다.The present embodiments provide a high-voltage bus converter, a buck regulator including a current limiting circuit, a switching circuit, and an AESA (Active Electronically Scanned Array) radar and transmission/reception module group to which a DC-DC power module designed with a high-capacity charging capacitor bank is applied. do.

Figure R1020200139321
Figure R1020200139321

Description

소형 경량 고효율 고전압 특성을 가지는 AESA 안테나용의 DC-DC 전원 모듈 {DC-DC POWER MODULE FOR AESA ANTENNA WITH SMALL SIZE, LIGHT WEIGHT, HIGH EFFICIENCY AND HIGH VOLTAGE CHARACTERISTICS}DC-DC POWER MODULE FOR AESA ANTENNA WITH SMALL SIZE, LIGHT WEIGHT, HIGH EFFICIENCY AND HIGH VOLTAGE CHARACTERISTICS}

본 발명이 속하는 기술 분야는 AESA 레이더 및 송수신 모듈 그룹체의 DC-DC 전원 모듈에 관한 것이다.The technical field to which the present invention pertains relates to a DC-DC power module of an AESA radar and a transmission/reception module group.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.

AESA(Active Electronically Scanned Array) 안테나를 설계할 때 방사 개구면, 빔 형성/제어, DC 분배 회로와 전기적/기계적 인터페이스를 고려해야 한다. AESA 레이더 플랫폼은 크기, 무게, 전력, 발열(SWaP-C: Size, Weight and Power, Cooling) 등이 제한된다. 특히, 4면 동시 운용 AESA 레이더는 수 MW 이상 소모 전력이 필요하다. AESA 안테나의 획득 비용은 주로 TR 모듈에서 결정되지만, LRU(Line Replaceable Unit, 현장 교환 품목) 조립체와 DC-DC 전원 모듈 비용도 상당한 부분을 차지한다. AESA 레이더의 전원 시스템은 TR(Transmit Receive, 송수신) 모듈까지 에너지 효율 향상과 손실 저감의 구조로 설계되어야 한다. 즉, 레이더 운용에 직접적인 영향을 주는 것이 전원이며, 안정적이고 신뢰성을 확보한 전원 공급이 필요하다.When designing an Active Electronically Scanned Array (AESA) antenna, the radiating aperture, beamforming/controlling, DC distribution circuitry and electrical/mechanical interfaces must be considered. The AESA radar platform is limited in size, weight, power, and heat generation (SWaP-C: Size, Weight and Power, Cooling). In particular, the AESA radar operating on four sides requires power consumption of several MW or more. Although the acquisition cost of an AESA antenna is primarily determined by the TR module, the cost of the Line Replaceable Unit (LRU) assembly and DC-DC power module also accounts for a significant portion. The power system of the AESA radar should be designed with a structure to improve energy efficiency and reduce losses up to the TR (Transmit Receive) module. That is, it is the power that directly affects the radar operation, and a stable and reliable power supply is required.

한국등록특허공보 제10-1647568호 (2016.08.04)Korean Patent Publication No. 10-1647568 (2016.08.04)

본 발명의 실시예들은 고전압 버스 컨버터, 전류 제한 회로를 포함하는 벅 레귤레이터, 스위칭 회로, 고용량의 충전 커패시터 뱅크로 설계하여 AESA 안테나의 DC-DC 전원 모듈을 소형 및 경량화하고 고효율로 동작시키고, 송수신 모듈(TR 모듈) 그룹체와 일체형으로 구현하여 전체 시스템의 소형 경량 고효율화하는 데 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention are designed with a high voltage bus converter, a buck regulator including a current limiting circuit, a switching circuit, and a high-capacity charging capacitor bank to make the DC-DC power module of the AESA antenna smaller and lighter, and operate with high efficiency, and transmit/receive module (TR module) The main purpose is to make the entire system compact, lightweight and highly efficient by being integrated with the group body.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

본 실시예의 일 측면에 의하면, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더의 송수신 모듈 그룹체에 있어서, 입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터, 상기 DC-DC 컨버터에 연결되며 공진 회로를 이용하여 전압을 제어하는 복수의 벅 레귤레이터, 상기 복수의 벅 레귤레이터에 각각 연결되며 신호 경로를 연결 또는 차단하는 복수의 스위치, 상기 복수의 스위치에 각각 연결되며 전기 신호를 저장하는 복수의 커패시터 뱅크, 상기 복수의 커패시터 뱅크에 각각 연결되며 상기 전기 신호를 증폭시키는 송신 증폭기들을 포함하는 복수의 송수신 모듈, 및 상기 DC-DC 컨버터, 상기 복수의 벅 레귤레이터, 상기 복수의 스위치, 상기 복수의 커패시터 뱅크에 연결되며, 상기 복수의 스위치를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체를 제공한다.According to one aspect of this embodiment, in the transmission/reception module group of the AESA (Active Electronically Scanned Array) radar, a DC-DC converter for converting an input DC voltage into an output DC voltage, is connected to the DC-DC converter and includes a resonance circuit a plurality of buck regulators for controlling a voltage using A plurality of transmit/receive modules each connected to a plurality of capacitor banks and including transmit amplifiers for amplifying the electrical signal, and the DC-DC converter, the plurality of buck regulators, the plurality of switches, and the plurality of capacitor banks are connected to , and a control module for controlling the plurality of switches.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더에 있어서, 전자기파를 복사하는 복수의 복사소자, 및 상기 복수의 복사소자에 연결되는 송수신 모듈 그룹체를 포함하며, 상기 송수신 모듈 그룹체는, 입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터, 상기 DC-DC 컨버터에 연결되며 공진 회로를 이용하여 전압을 제어하는 복수의 벅 레귤레이터, 상기 복수의 벅 레귤레이터에 각각 연결되며 신호 경로를 연결 또는 차단하는 복수의 스위치, 상기 복수의 스위치에 각각 연결되며 전기 신호를 저장하는 복수의 커패시터 뱅크, 상기 복수의 커패시터 뱅크에 각각 연결되며 상기 전기 신호를 증폭시키는 송신 증폭기들을 포함하는 복수의 송수신 모듈, 및 상기 DC-DC 컨버터, 상기 복수의 벅 레귤레이터, 상기 복수의 스위치, 상기 복수의 커패시터 뱅크에 연결되며, 상기 복수의 스위치를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더를 제공한다.According to another aspect of this embodiment, in the AESA (Active Electronically Scanned Array) radar, it includes a plurality of radiation elements that radiate electromagnetic waves, and a transmit/receive module group connected to the plurality of radiation elements, the transmit/receive module group body is a DC-DC converter that converts an input DC voltage into an output DC voltage, a plurality of buck regulators connected to the DC-DC converter and controlling the voltage using a resonance circuit, and a signal path connected to the plurality of buck regulators, respectively A plurality of transmit and receive switches comprising a plurality of switches for connecting or blocking, a plurality of capacitor banks respectively connected to the plurality of switches for storing electrical signals, and transmission amplifiers respectively connected to the plurality of capacitor banks and amplifying the electrical signals It provides an AESA radar comprising a module, and a control module connected to the DC-DC converter, the plurality of buck regulators, the plurality of switches, and the plurality of capacitor banks, and controlling the plurality of switches. .

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 고전압 버스 컨버터, 전류 제한 회로를 포함하는 벅 레귤레이터, 스위칭 회로, 고용량의 충전 커패시터 뱅크로 설계하여 AESA 안테나의 DC-DC 전원 모듈을 송수신 모듈 그룹체에 일체형으로 구현하여 AESA 안테나 시스템을 소형 및 경량화하고 고효율로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the DC-DC power module of the AESA antenna is transmitted/received by designing the high-voltage bus converter, the buck regulator including the current limiting circuit, the switching circuit, and the high-capacity charging capacitor bank. It has the effect of making the AESA antenna system compact and lightweight by implementing it as an integrated body into the body and operating it with high efficiency.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as if they were described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AESA 레이더 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 AESA 안테나의 분산형 DC 분배 시스템을 예시한 도면이다.
도 3은 AESA 안테나에서 저전압 300 Vdc가 입력되는 분산형 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.
도 4는 AESA 안테나의 중앙집중형 DC 분배 시스템을 예시한 도면이다.
도 5는 AESA 안테나에서 저전압 300 Vdc가 입력되는 중앙집중형 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송수신 모듈 그룹체를 예시한 블록도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 AESA 안테나에서 고전압 800 Vdc가 입력되는 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 송수신 모듈 그룹체의 연결 구조를 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터를 예시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터의 동작 원리를 예시한 도면이다.
도 15a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터의 동작을 예시한 흐름도이고, 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 벅 부스트 컨버터 혼용 구조의 동작을 예시한 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로를 예시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로에 대해서 수행한 시뮬레이션에 따른 충전 전압/전류 파형 결과를 예시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로에 대해서 수행한 시뮬레이션에 따른 전압 파형을 확대한 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로에 대해서 충방전 결과를 예시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 DC-DC 전원모듈과 Pulsed GaN형 HPA 연동 시험 연결도를 예시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 DC-DC 전원모듈과 Pulsed GaN형 HPA 연동 시험 결과를 예시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an AESA radar system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a distributed DC distribution system of an AESA antenna.
3 is a diagram illustrating a distributed DC-DC power supply module to which a low voltage of 300 Vdc is input from an AESA antenna.
4 is a diagram illustrating a centralized DC distribution system of an AESA antenna.
5 is a diagram illustrating a centralized DC-DC power supply module to which a low voltage of 300 Vdc is input from the AESA antenna.
6 is a block diagram illustrating a transmission/reception module group according to another embodiment of the present invention.
7 and 8 are diagrams illustrating a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a DC-DC power module to which a high voltage of 800 Vdc is input from the AESA antenna according to another embodiment of the present invention.
10 to 12 are diagrams illustrating a connection structure of a transmission/reception module group according to another embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating a buck regulator of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating an operation principle of a buck regulator of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.
15A is a flowchart illustrating an operation of a buck regulator of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a buck regulator and a buck boost converter of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention. It is a flowchart illustrating the operation of the mixed structure.
16 is a diagram illustrating a buck regulator and a charge capacitor bank circuit of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.
17 is a diagram illustrating a result of a charging voltage/current waveform according to a simulation performed for a buck regulator and a charging capacitor bank circuit of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.
18 is an enlarged view of voltage waveforms according to simulations performed with respect to a buck regulator and a charge capacitor bank circuit of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.
19 is a diagram illustrating charging/discharging results for a buck regulator and a charging capacitor bank circuit of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.
20 is a diagram illustrating a connection diagram of a DC-DC power module and a pulsed GaN-type HPA interworking test of a DC-DC power module according to another embodiment of the present invention.
21 is a diagram illustrating a test result of a DC-DC power module and a pulsed GaN type HPA interworking test of a DC-DC power module according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the description of the present invention, if it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscure as it is obvious to those skilled in the art with respect to related known functions, the detailed description thereof will be omitted, and some embodiments of the present invention will be described. It will be described in detail with reference to exemplary drawings.

본 발명은 SWaP-C 제한사항을 극복하기 위해 ① 고전압(800 Vdc 이상)에서 고효율의 특성을 가지는 버스 컨버터(Step down converter)를 적용하고, ② 전류 제한 특성(돌입 전류 보호)을 가지는 고속 충/방전 벅 레귤레이터를 적용하고, ③ 송신 On/Off 스위치와 장거리 탐지를 위해 긴 송신 펄스 폭 구현을 위한 고용량 충전 커패시터 뱅크단 구성을 통해 고효율 고전압 특성을 갖는다. 또한 TR 모듈 그룹(2개 ~ 16개)과 일체형 모듈화가 가능한 저가 소형 경량 저손실 저발열의 AESA용 DC-DC 전원 모듈 구조를 제안한다.In order to overcome SWaP-C limitations, the present invention applies a bus converter (Step down converter) having high efficiency at high voltage (800 Vdc or higher), and ② fast charging/ It has high-efficiency and high-voltage characteristics through the application of a discharge buck regulator and the configuration of a high-capacity charging capacitor bank stage for realizing a long transmission pulse width for long-distance detection and a transmission on/off switch. In addition, we propose a DC-DC power module structure for AESA with a low-cost, small-sized, lightweight, low-loss, low-heat, TR module group (2 to 16) and integrated modularization.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AESA 레이더 시스템을 예시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an AESA radar system according to an embodiment of the present invention.

대형 AESA(또는 능동 위상 배열) 레이더의 DC 전원 분배 시스템 구조를 참조하면, AESA 또는 능동 위상 배열 시스템은 송신/수신 안테나의 개구면 구성품인 복사소자, 레이돔, 안테나 구조물, 다수의 송수신(T/R) 모듈, 제어 회로, DC-DC 회로, RF 빔 형성기, DC 분배기, 신호/제어 분배기와 빔 조향 제어 장치들을 포함한다. AC-DC 변환기는 AC 전원을 레이더 안테나 배열에 공급되는 DC 전원으로 변환한다. Referring to the DC power distribution system structure of a large AESA (or active phased array) radar, the AESA or active phased array system consists of a radiating element, a radome, an antenna structure, and multiple transmit/receive (T/R) aperture components of a transmit/receive antenna. ) module, control circuit, DC-DC circuit, RF beamformer, DC splitter, signal/control splitter and beam steering control devices. The AC-to-DC converter converts AC power to DC power that is fed to the radar antenna array.

도 1에서 ①은 레이돔이고, ②는 안테나 구조물이고, ③은 복사소자이고, ④는 다수의 TR 모듈, 제어 회로, DC-DC 회로이고, ⑤는 빔 형성기, DC-DC 분배기, 신호/제어 분배기이고, ⑥은 빔 조향/제어 장치이고, ⑦은 AC-DC 변환기를 나타낸다.In FIG. 1, ① is a radome, ② is an antenna structure, ③ is a radiation device, ④ is a plurality of TR modules, control circuits, DC-DC circuits, and ⑤ is a beam former, DC-DC splitter, signal/control splitter , ⑥ is a beam steering/control device, and ⑦ is an AC-DC converter.

기존의 방식은 낮은 전압 300 Vdc를 낮은 효율(93%) 특성의 Regulated 컨버터를 적용하고 선형 레귤레이터를 통한 분산형 또는 집중형 DC 전원분배 시스템을 사용하여 크고, 무겁고, 많은 전원 손실과 낮은 효율로 인해 추가적인 발열로 인해 시스템의 SWaP-C 마진이 없다. 기존의 방식은 300 Vdc를 Regulated 컨버터를 사용하기 때문에, 단위 TR 모듈 그룹(2~ 16개)에 필요한 소모전력 공급하는데 낮은 효율로 많은 DC-DC 컨버터가 필요하게 되어 전체 안테나 시스템의 크기, 무게, 소모전력 및 발열량의 마진을 부족하게 된다. 그리고, TR 모듈마다 고용량 충전 커패시터 때문에 돌입 전류 제한 회로를 DC-DC 컨버터의 기능으로 가져가기 때문에 신뢰성 낮아지고, 높은 전압/고전류에서 돌입 전류 보호 회로를 구현해야 하므로 고장 발생이 증가한다. The existing method applies a low voltage of 300 Vdc to a regulated converter with low efficiency (93%) characteristics and uses a distributed or centralized DC power distribution system through a linear regulator. There is no SWaP-C margin of the system due to the additional heat. Since the conventional method uses a 300 Vdc regulated converter, many DC-DC converters are needed with low efficiency to supply the power consumption required for a unit TR module group (2 to 16), so the size, weight, and The margin of power consumption and heat generation is insufficient. In addition, since the inrush current limiting circuit is taken as a function of the DC-DC converter for each TR module due to the high-capacity charging capacitor, the reliability is lowered, and the occurrence of failure increases because the inrush current protection circuit must be implemented at high voltage/high current.

기존의 방식에서 DC-DC 컨버터 방식과 DC 분배시스템은 크기, 중량, 전력 및 발열량 증가와 잦은 고장 등으로 신뢰성 저하를 가지므로 AESA 구조에 한계가 있다. 또한 낮은 효율과 낮은 출력 용량의 Regulated 컨버터 특성으로 수 MW 전력을 구현시 SWaP-C (Size: 크기, Weight: 무게, and Power: 전력, - Cooling: 발열) 마진 부족으로 크기 증가, 무게 증가, 전력 증가 발열량 증가뿐만 아니라 가격 또한 높아지는 제한이 있다.In the existing method, the DC-DC converter method and the DC distribution system have a decrease in reliability due to an increase in size, weight, power and heat generation and frequent failure, so there is a limit to the AESA structure. In addition, when realizing several MW of power due to the characteristics of a regulated converter with low efficiency and low output capacity, SWaP-C (Size: Size, Weight: Weight, and Power: Power, - Cooling: Heat) increase in size, weight, and power due to lack of margin. There is a limitation that not only increases the increased calorific value, but also increases the price.

도 2는 AESA 안테나의 분산형 DC 분배 시스템을 예시한 도면이고, 도 3은 AESA 안테나에서 저전압 300 Vdc가 입력되는 분산형 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a distributed DC distribution system of an AESA antenna, and FIG. 3 is a diagram illustrating a distributed DC-DC power supply module to which a low voltage of 300 Vdc is input from the AESA antenna.

도 2를 참조하면, AESA 또는 능동 위상 배열 안테나의 DC 전원 분배 시스템은 DC 전원은 일반적으로 300 Vdc 전압 버스를 사용하여 변환기로 전달된다. 현재 전력화된 능동 위상 배열 안테나 시스템에서 분산형 전원 분배 시스템의 AC-DC 변환기 전압은 통상적으로 270 Vdc 또는 300 Vdc로 구현되어 고전압 DC 버스(①)를 통해서 DC-DC 변환모듈(②)로 입력된다. 특히, 고전압 DC 버스는 저전류로 구현할 수 있다. Referring to FIG. 2 , in the DC power distribution system of an AESA or active phased array antenna, DC power is typically delivered to a converter using a 300 Vdc voltage bus. In the current powered active phased array antenna system, the AC-DC converter voltage of the distributed power distribution system is typically implemented as 270 Vdc or 300 Vdc and is input to the DC-DC conversion module (②) through the high voltage DC bus (①). . In particular, a high voltage DC bus can be implemented with a low current.

분산형 구조에서 단일 DC-DC 변환모듈은 작은 그룹의 T/R 모듈(2 ~ 16개)과 일체형으로 구성되어 배열 전체에 분산 배치시킨다. 분산형 구조의 DC 전원 분배 시스템은 전기적/기계적 인터페이스를 간소화시킨다. 그러나, 그룹 단위의 T/R 모듈 내부에 포함되는 DC-DC 변환모듈의 추가적인 공간이 필요하게 된다.In a distributed structure, a single DC-DC conversion module is integrated with a small group of T/R modules (2 to 16) and distributed throughout the array. A DC power distribution system with a distributed architecture simplifies the electrical/mechanical interface. However, additional space is required for the DC-DC conversion module included in the group unit T/R module.

도 3에서 ①은 기존 저효율 저전압 분산형 Regulated DC-DC 컨버터(입력전압 300Vdc, 효율 93%, 출력 500W)이고, ②는 선형 레귤레이터(입출력 전압 차이만큼 열손실 발생)이고, ③은 송신 Enable On/Off 스위치 및 에너지 충전 커패시터 뱅크이고, ④는 N개의 TR 모듈이다.In FIG. 3, ① is a conventional low-efficiency low-voltage distributed regulated DC-DC converter (input voltage 300Vdc, efficiency 93%, output 500W), ② is a linear regulator (heat loss is generated as much as input/output voltage difference), and ③ is Transmission Enable On/ Off switch and energy charging capacitor bank, ④ is N TR modules.

도 3을 참조하면, 기존 저전압 저효율 DC-DC 전원 모듈 구조에서 분산형 구조의 기존 DC-DC 변환 모듈(①)은 T/R 모듈 그룹단위 속에 포함되어 외부 인터페이스가 간소해지지만, DC-DC 변환 모듈이 차지하는 체적과 무게가 증가하게 된다. Referring to FIG. 3, in the existing low-voltage, low-efficiency DC-DC power module structure, the existing DC-DC conversion module (①) of the distributed structure is included in the T/R module group unit to simplify the external interface, but DC-DC conversion The volume and weight occupied by the module will increase.

도 4는 AESA 안테나의 중앙집중형 DC 분배 시스템을 예시한 도면이고, 도 5는 AESA 안테나에서 저전압 300 Vdc가 입력되는 중앙집중형 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a centralized DC distribution system of an AESA antenna, and FIG. 5 is a diagram illustrating a centralized DC-DC power supply module to which a low voltage of 300 Vdc is input from the AESA antenna.

도 4를 참조하면, 중앙집중형 시스템은 AC 전원에서 AC-DC 변환된 270 Vdc 또는 300 Vdc 전원이 고전압 DC 버스(①)를 통해, DC-DC 변환 모듈(②)로 입력되고, 낮은 전압 DC 버스(③)를 통해 T/R 모듈에서 필요한 전원들이 입력하게 된다. 중앙집중형 전원 분배 시스템은 저전압 고전류 DC 버스로 구현된다. 또한 중앙집중형은 T/R 모듈과 DC-DC 변환 모듈을 분리되어 T/R 모듈에 필요한 모든 전원들을 생성하여 개별 모듈에 필요한 많은 전원들을 공급하게 되어 인터페이스가 복잡하게 된다. 능동 위상 배열 안테나 설계는 핵심 하부 구성품들의 전기적/기계적 인터페이스와 SWaP-C 최적화(Trade-off) 설계를 통해 결정된다.Referring to FIG. 4, in the centralized system, 270 Vdc or 300 Vdc power converted from AC power to AC-DC is input to the DC-DC conversion module (②) through the high voltage DC bus (①), and low voltage DC The power required from the T/R module is input through the bus (③). The centralized power distribution system is implemented with a low-voltage, high-current DC bus. In addition, the centralized type separates the T/R module and the DC-DC conversion module to generate all the power needed for the T/R module, and supplies a lot of power needed for each module, making the interface complicated. Active phased array antenna design is determined through the electrical/mechanical interface of key sub-components and SWaP-C trade-off design.

도 5에서 ①은 기존 저효율 저전압 집중형 Regulated DC-DC 컨버터(입력전압 300Vdc, 효율 93%, 출력 수 kW)이고, ②는 선형 레귤레이터(입출력 전압 차이만큼 열손실 발생)이고, ③은 송신 Enable On/Off 스위치 및 에너지 충전 커패시터 뱅크이고, ④는 N개의 TR 모듈이다.In FIG. 5, ① is a conventional low-efficiency low-voltage concentrated regulated DC-DC converter (input voltage 300Vdc, efficiency 93%, number of outputs kW), ② is a linear regulator (heat loss is generated as much as input/output voltage difference), and ③ is transmission Enable On /Off switch and energy charging capacitor bank, ④ is N TR modules.

도 5를 참조하면, 기존 집중형 DC-DC 변환 모듈(①)은 T/R 모듈 그룹 외부에 위치하게 되며 인터페이스가 복잡하게 되며, T/R 모듈 그룹 단위의 체적과 무게는 감소하게 된다. 300 Vdc 변환 모듈들은 Regulated 컨버터 방식으로 통상적으로 출력 전력이 500 W 수준이여서 많은 T/R 모듈 그룹에 전력(1.6 kW 이상)을 공급하기 위해서 DC-DC 변환 모듈이 통상적으로 3 ~ 4개가 필요하게 된다. 또한 선형 레귤레이터(②)는 2 Vdc 전력 손실을 야기한다.Referring to FIG. 5 , the existing centralized DC-DC conversion module (①) is located outside the T/R module group, the interface is complicated, and the volume and weight of the T/R module group unit are reduced. 300 Vdc conversion modules are regulated converters, and output power is usually 500 W, so to supply power (1.6 kW or more) to many T/R module groups, 3 to 4 DC-DC conversion modules are usually required. . Also, the linear regulator (②) causes a 2 Vdc power dissipation.

능동 위상 배열 안테나의 전기적/기계적 인터페이스 설계 요소 중에 가장 중요한 사항은 안테나 동작(Operating) 주파수이다. 동작 주파수가 증가하면 복사소자 간격이 줄어들어 T/R 모듈의 간격이 더 좁아진다. 따라서 DC 전원 분배 시스템 또한 동작 주파수에 따라 Trade-off되어야 한다.Among the electrical/mechanical interface design elements of an active phased array antenna, the most important thing is the antenna operating frequency. When the operating frequency is increased, the distance between the radiating elements is reduced and the distance of the T/R module becomes narrower. Therefore, the DC power distribution system must also be traded off according to the operating frequency.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송수신 모듈 그룹체를 예시한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a transmission/reception module group according to another embodiment of the present invention.

송수신 모듈 그룹체(10)는 DC-DC 컨버터(100), 복수의 벅 레귤레이터(200), 복수의 스위치(300), 복수의 커패시터 뱅크(400), 송신 증폭기들을 포함하는 복수의 송수신 모듈(500), 제어 모듈(600)을 포함한다.The transmit/receive module group 10 includes a plurality of transmit/receive modules 500 including a DC-DC converter 100 , a plurality of buck regulators 200 , a plurality of switches 300 , a plurality of capacitor banks 400 , and transmit amplifiers. ), and a control module 600 .

DC-DC 컨버터(100)는 입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환한다.The DC-DC converter 100 converts an input DC voltage into an output DC voltage.

복수의 벅 레귤레이터(200)는 DC-DC 컨버터(100)에 연결되며 공진 회로를 이용하여 전압을 제어한다. 벅 레귤레이터는 벅 부스트 컨버터를 함께 적용할 수 있고, 단일 모듈로 구현되거나 복수 모듈을 상호 전기적으로 연결하여 동작시킬 수 있다.A plurality of buck regulators 200 are connected to the DC-DC converter 100 and control the voltage using a resonance circuit. A buck regulator can be applied with a buck boost converter and can be implemented as a single module or operated by electrically connecting multiple modules.

복수의 스위치(300)는 복수의 벅 레귤레이터(200)에 각각 연결되며 신호 경로를 연결 또는 차단한다.The plurality of switches 300 are respectively connected to the plurality of buck regulators 200 and connect or block signal paths.

복수의 커패시터 뱅크(400)는 복수의 스위치(300)에 각각 연결되며 전기 신호를 저장한다.The plurality of capacitor banks 400 are respectively connected to the plurality of switches 300 and store electrical signals.

송신 증폭기들을 포함하는 복수의 송수신 모듈(500)은 복수의 커패시터 뱅크(400)에 각각 연결되며 전기 신호를 증폭시킨다.A plurality of transmit/receive modules 500 including transmit amplifiers are respectively connected to a plurality of capacitor banks 400 and amplify an electrical signal.

제어 모듈(600)는 DC-DC 컨버터(100), 복수의 벅 레귤레이터(200), 복수의 스위치(300), 복수의 커패시터 뱅크(400)에 연결되며, 복수의 스위치(300)를 제어한다.The control module 600 is connected to the DC-DC converter 100 , the plurality of buck regulators 200 , the plurality of switches 300 , and the plurality of capacitor banks 400 , and controls the plurality of switches 300 .

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.7 and 8 are diagrams illustrating a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.

송수신 모듈 그룹체에 포함되는 DC-DC 전원 모듈은 DC-DC 컨버터, 복수의 벅 레귤레이터, 복수의 스위치, 복수의 커패시터 뱅크를 포함한다.The DC-DC power module included in the transmit/receive module group includes a DC-DC converter, a plurality of buck regulators, a plurality of switches, and a plurality of capacitor banks.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨버터는 기판의 상부 중앙에 설치되고, 복수의 벅 레귤레이터 및 복수의 스위치는 기판의 상부 주변에 설치되고, 복수의 커패시터 뱅크는 기판의 하부에 설치된다. 7 and 8, the DC-DC converter is installed in the upper center of the substrate, a plurality of buck regulators and a plurality of switches are installed around the upper portion of the substrate, and a plurality of capacitor banks are installed in the lower portion of the substrate. is installed

설계된 고효율 고전압 DC-DC 전원 모듈을 참조하면, TR 모듈 16개 그룹에 제공 가능한 고효율 고전압 DC-DC 전원 모듈은 ① 고효율 고전압 Bus 컨버터, ② 2A 전류 제한회로가 포함된 16채널 Buck 레귤레이터와 송신 Enable On/Off 스위칭 회로, ③ 장거리 탐지를 위해 긴 송신 펄스 폭 구현을 위한 16채널 고용량의 충전 커패시터 뱅크단을 적용할 수 있다. (1채널: 300~500 uF Х 8개)Referring to the designed high-efficiency high-voltage DC-DC power module, the high-efficiency high-voltage DC-DC power module that can be provided to 16 groups of TR modules includes ① a high-efficiency high-voltage bus converter, ② a 16-channel buck regulator with a 2A current limiting circuit, and transmit Enable On. /Off switching circuit, ③ For long-distance detection, a 16-channel high-capacity charging capacitor bank stage to implement a long transmission pulse width can be applied. (1 channel: 300~500 uF Х 8ea)

고효율 고전압 DC-DC 전원모듈 윗층에 ① 고효율·고전압 Bus 컨버터와 ② 2A 전류 제한회로가 포함된 16채널 Buck 레귤레이터와 송신 Enable On/Off 스위칭 회로로 구성되고, 아래층에 ③ 장거리 탐지를 위해 긴 송신 펄스 폭 구현을 위한 16채널 고용량의 충전 커패시터 뱅크단을 적용할 수 있다. (1채널: 300~500 uF Х 8개, 16채널 128개로 구성)High-efficiency high-voltage DC-DC power module consists of ① high-efficiency/high-voltage bus converter and ② 16-channel buck regulator with 2A current limiting circuit and transmission enable on/off switching circuit on the upper layer, and ③ long transmission pulse for long-distance detection on the lower layer. A 16-channel high-capacity charging capacitor bank stage for width implementation can be applied. (1 channel: 300~500 uF Х consists of 8, 16 channels of 128)

AESA 레이더의 핵심 장치인 안테나 시스템에서 DC-DC 전원 모듈의 소형화와 경량화를 통해 TR모듈과 일체형 모듈화되고, 낮은 소모전력과 적은 발열량으로 신뢰성 향상되는 고효율 고전압의 DC-DC 변환이 가능하다.In the antenna system, which is the core device of AESA radar, the DC-DC power module is miniaturized and light-weighted to form an integrated module with the TR module.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 AESA 안테나에서 고전압 800 Vdc가 입력되는 DC-DC 전원 모듈을 예시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a DC-DC power module to which a high voltage of 800 Vdc is input from the AESA antenna according to another embodiment of the present invention.

DC-DC 컨버터는 736 V 내지 800 V 범위의 입력 직류 전압을 46 V 내지 50 V 범위의 출력 직류 전압으로 1/16 배로 변환할 수 있다.The DC-DC converter may convert an input DC voltage in the range of 736 V to 800 V into an output DC voltage in the range of 46 V to 50 V by 1/16 times.

도 9에서 ①은 고효율 고전압 분산형 DC-DC 컨버터(Bus 컨버터)이다. 버스 컨버터는 입력 전압 800 Vdc, 출력 전압 1/16배로 Step down 효율 97%, 출력 1.7kW로 동작한다. 시스템의 입력 전압이 300 Vdc로 제한되면, 출력전압 1/8배로 Step dwon 효율 97%, 출력 1.7kW로 동작할 수 있다.In FIG. 9, ① denotes a high-efficiency high-voltage distributed DC-DC converter (Bus converter). The bus converter operates with an input voltage of 800 Vdc and an output voltage of 1/16 times, a step-down efficiency of 97%, and an output of 1.7kW. If the input voltage of the system is limited to 300 Vdc, it can be operated with 1/8 times the output voltage, 97% step dwon efficiency, and 1.7 kW output.

도 9에서 ②는 스위칭 레귤레이터(Buck 레귤레이터)이다. 벅 레귤레이터는 LC 공진회로를 사용하여 출력전압을 제어함으로써 일정한 효율 유지할 수 있다. FET 스위치 저항손실만 존재하게 된다. ③은 송신 Enable On/Off 스위치 및 에너지 충전 커패시터 뱅크이고, ④는 N개의 TR 모듈이다.In FIG. 9, ② denotes a switching regulator (Buck regulator). The buck regulator can maintain a constant efficiency by controlling the output voltage using an LC resonance circuit. Only the FET switch resistance loss will exist. ③ is the transmit Enable On/Off switch and energy charging capacitor bank, and ④ is N TR modules.

제어 모듈은 DC-DC 컨버터, 복수의 벅 레귤레이터, 복수의 스위치, 및 복수의 커패시터 뱅크에 테스트 신호를 송수신하여 자체 점검(Built in Test)을 수행할 수 있다.The control module may perform a built-in test by transmitting and receiving test signals to and from the DC-DC converter, the plurality of buck regulators, the plurality of switches, and the plurality of capacitor banks.

송수신 모듈 그룹체 및 DC-DC 전원 모듈은 예비 레귤레이터, 예비 스위치, 예비 커패시터 뱅크를 포함할 수 있다.The transmit/receive module group and the DC-DC power module may include a spare regulator, a spare switch, and a spare capacitor bank.

예비 레귤레이터는 복수의 벅 레귤레이터 중에서 일부를 대체하고, 예비 스위치는 복수의 스위치 중에서 일부를 대체하고, 예비 커패시터 뱅크는 복수의 커패시터 뱅크 중에서 일부를 대체할 수 있다.The spare regulator may replace some of the plurality of buck regulators, the spare switch may replace some of the plurality of switches, and the spare capacitor bank may replace some of the plurality of capacitor banks.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 송수신 모듈 그룹체의 연결 구조를 예시한 도면이다.10 to 12 are diagrams illustrating a connection structure of a transmission/reception module group according to another embodiment of the present invention.

도 10를 참조하면, DC-DC 컨버터(100)에 제1 벅 레귤레이터(201), 제2 벅 레귤레이터(202), 제N 벅 레귤레이터(203), 예비 벅 레귤레이터(204)가 연결된다. 제1 벅 레귤레이터(201), 제2 벅 레귤레이터(202), 제N 벅 레귤레이터(203), 예비 벅 레귤레이터(204)에 제1 스위치(301), 제2 스위치(302), 제N 스위치(303), 예비 스위치(304)가 각각 연결된다. 제1 스위치(301), 제2 스위치(302), 제N 스위치(303), 예비 스위치(304)에 제1 커패시터 뱅크(401), 제2 커패시터 뱅크(402), 제N 커패시터 뱅크(403), 예비 커패시터 뱅크(404)가 각각 연결된다.Referring to FIG. 10 , a first buck regulator 201 , a second buck regulator 202 , an N-th buck regulator 203 , and a spare buck regulator 204 are connected to the DC-DC converter 100 . The first buck regulator 201 , the second buck regulator 202 , the N-th buck regulator 203 , and the spare buck regulator 204 include a first switch 301 , a second switch 302 , and an N-th switch 303 . ), the preliminary switch 304 is connected to each. The first switch 301 , the second switch 302 , the Nth switch 303 , and the preliminary switch 304 include a first capacitor bank 401 , a second capacitor bank 402 , and an Nth capacitor bank 403 . , and a spare capacitor bank 404 are respectively connected.

도 10은 그룹 단위로 동작하는 것을 예시한 도면이다. 제1 벅 레귤레이터(201), 제1 스위치(301), 제1 커패시터 뱅크(401) 그룹 중에서 일부가 고장 상황에 해당하면, 예비 벅 레귤레이터(204), 예비 스위치(304), 예비 커패시터 뱅크(404) 그룹이 대체된다. 각각의 구성품은 그룹 단위로 연결된다.10 is a diagram illustrating an operation in a group unit. If some of the first buck regulator 201, the first switch 301, and the first capacitor bank 401 group fall under a fault condition, the spare buck regulator 204, the spare switch 304, and the spare capacitor bank 404 ) group is replaced. Each component is connected in a group unit.

도 11은 개별 단위로 릴레이 방식으로 동작하는 것을 예시한 도면이다. 제1 벅 레귤레이터(201)가 고장 상황이면 제2 벅 레귤레이터(202)로 대체하고, 제2 벅 레귤레이터(202)은 다시 제N 벅 레귤레이터(203)로 대체하고, 제N 벅 레귤레이터(203)은 다시 예비 레귤레이터(204)로 대체한다. 벅 레귤레이터에 연결된 스위치도 함께 릴레이 방식으로 대체된다. 제N 커패시터 뱅크(403)가 고장 상황이면, 예비 커패시터 뱅크(404)로 대체된다. 각각의 구성품은 개별 단위로 연결된다. 이러한 연결 구조로 바탕으로 릴레이 대체를 통해 채널 길이를 유사하게 맞추고 동작 시간을 균일하게 맞출 수 있다.11 is a diagram illustrating an operation of a relay method in individual units. If the first buck regulator 201 is in a fault condition, it is replaced with the second buck regulator 202 , the second buck regulator 202 is replaced with the N-th buck regulator 203 again, and the N-th buck regulator 203 is It is replaced with the spare regulator 204 again. The switch connected to the buck regulator is also replaced by a relay method. If the Nth capacitor bank 403 is in a fault condition, it is replaced with a spare capacitor bank 404 . Each component is connected as an individual unit. Based on this connection structure, it is possible to match the channel length similarly and the operation time uniformly through relay replacement.

도 12는 듀얼 구조로 연결된 도면이다. 한 쌍을 이루어 대체 가능하다.12 is a diagram connected in a dual structure. They are interchangeable in pairs.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터를 예시한 도면이다.13 is a diagram illustrating a buck regulator of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.

Bus 컨버터를 참조하면, AESA 레이더의 전원 시스템은 T/R 모듈까지 에너지 효율 향상과 손실 저감의 구조로 설계된다. 입력 전압을 300 Vdc에서 800 Vdc로 높게 입력하여 고효율/대용량의 Bus converter(DC-DC 컨버터, 16:1 Step-down)의 출력 전압이 46 ~ 50 Vdc로 스텝 다운하게 된다.Referring to the bus converter, the power system of the AESA radar is designed to improve energy efficiency and reduce losses up to the T/R module. By inputting the input voltage as high as 300 Vdc to 800 Vdc, the output voltage of the high-efficiency/large-capacity bus converter (DC-DC converter, 16:1 Step-down) is stepped down to 46 ~ 50 Vdc.

도 13에서 ①은 Buck converter(ⓐ R1: 전류 감지, ⓑ PWM(Pulse Width Modulation) 신호, ⓒ FET 1(Q1), ⓓ FET 2(Q2))이고, ②는 L1, Inductor이고, ③은 에너지 충전 커패시터 뱅크이다.In FIG. 13, ① is a Buck converter (ⓐ R1: current sensing, ⓑ PWM (Pulse Width Modulation) signal, ⓒ FET 1 (Q1), ⓓ FET 2 (Q2)), ② is L1, inductor, ③ is energy charging capacitor bank.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터의 동작 원리를 예시한 도면이고, 도 15a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터의 동작을 예시한 흐름도이고, 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 벅 부스트 컨버터 혼용 구조의 동작을 예시한 흐름도이다.14 is a diagram illustrating an operation principle of a buck regulator of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention, and FIG. 15A is an operation of a buck regulator of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention. 15B is a flowchart illustrating the operation of a mixed structure of a buck regulator and a buck boost converter of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.

복수의 벅 레귤레이터는 최대 전류를 2 A로 제한하여 동작할 수 있다.Multiple buck regulators can operate with a maximum current limit of 2 A.

Buck 레귤레이터를 참조하면, R1은 입력 전류 검출용으로 저항으로부터 전류 정보를 제어 회로에 전달한다. FET1(Q1)이 ON되면, L1을 통해 출력단 충전 커패시터 뱅크에 전원이 공급된다. FET1(Q1)이 OFF되면 FET2(Q2)가 ON되어서 L1에 충전된 에너지를 출력단 충전 커패시터 뱅크로 흐를 수 있도록 한다. FET1(Q1)과 FET2(Q2)는 제어 회로에서 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 의해 제어된다. ON/OFF 펄스 폭은 출력전압과 입력 전류(최대 평균 전류 2A로 제한)를 계산하여 항상 일정한 출력전압을 유지할 수 있도록 제어신호를 제공한다.Referring to the Buck regulator, R1 transfers current information from the resistor to the control circuit for input current detection. When FET1 (Q1) is turned on, power is supplied to the output stage charging capacitor bank through L1. When FET1 (Q1) is turned off, FET2 (Q2) is turned on to allow the energy charged in L1 to flow to the output stage charging capacitor bank. FET1 (Q1) and FET2 (Q2) are controlled by a PWM (Pulse Width Modulation) signal in the control circuit. The ON/OFF pulse width calculates the output voltage and input current (limited to the maximum average current of 2A) and provides a control signal to maintain a constant output voltage at all times.

도 15a를 참조하면, 벅 레귤레이터만 적용할 때 입력 전압 736 V 내지 800 V에서 46 V 내지 50 V 출력 전압으로 동작할 수 있다.Referring to FIG. 15A , when only the buck regulator is applied, an input voltage of 736 V to 800 V may be operated with an output voltage of 46 V to 50 V.

도 15b를 참조하면, 벅 레귤레이터 및 벅 부스트 컨버터 혼용 구조를 적용할 때, 입력 전압 640 V 내지 800 V에서 40 V 내지 50 V 출력 전압으로 동작하며, 최종 출력 전압은 45.3 V로 고정 출력이 가능하다.Referring to FIG. 15B , when a mixed structure of a buck regulator and a buck boost converter is applied, an input voltage of 640 V to 800 V is operated with an output voltage of 40 V to 50 V, and the final output voltage is 45.3 V, a fixed output is possible. .

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로를 예시한 도면이다.16 is a diagram illustrating a buck regulator and a charge capacitor bank circuit of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.

송신 Enable On/Off 스위치와 장거리 탐지를 위해 긴 송신 펄스 폭 구현을 위해 고용량 에너지 충전 커패시터 뱅크단 회로로 구현된다.It is implemented as a high-capacity energy charging capacitor bank stage circuit to implement a transmission enable On/Off switch and a long transmission pulse width for long-distance detection.

도 16에서 ⓐ는 Buck 레귤레이터(Synchronous Step-down Regulator)이고, ①은 L1(Inductor): 전류 제어 인덕터이고, ⓑ는 송신 Enable On/Off 스위칭 및 에너지 충전 커패시턴스 뱅크 회로이고, ②는 충전 커패시턴스이고, ⓒ는 Pulsed HPA 등가 회로이고, ③은 TR 모듈 등가 저항이다.In FIG. 16, ⓐ is a Buck regulator (Synchronous Step-down Regulator), ① is L1 (Inductor): a current control inductor, ⓑ is a transmission Enable On/Off switching and energy charging capacitance bank circuit, ② is a charging capacitance, ⓒ is the pulsed HPA equivalent circuit, and ③ is the TR module equivalent resistance.

ⓐ Buck 레귤레이터 회로는 Synchronous Step-down 레귤레이터이며, PWM On/Off 제어신호를 받아서 L1(인턱터, ①)에 흐르는 출력 전압/전류를 계산하여 일정한 전압을 유지할 수 있도록 한다.ⓐ Buck regulator circuit is a synchronous step-down regulator, and it receives the PWM On/Off control signal and calculates the output voltage/current flowing through L1 (inductor, ①) to maintain a constant voltage.

ⓑ 송신 Enable on/off 스위칭 및 에너지 충전 커패시터 뱅크 회로는 긴 송신 펄스 구간 동안 부하변화에 따른 전압/전류 강하를 최소화하기 위해 고용량 에너지 충전 커패시터들을 포함한다. (채널당 300~500 uF Х 8개)ⓑ Transmission Enable on/off switching and energy charging capacitor bank circuit includes high-capacity energy charging capacitors to minimize voltage/current drop due to load change during a long transmission pulse period. (Eight 300-500 uF Х per channel)

ⓒ Pulsed HPA 등가회로는 GaN형 HPA 반도체소자의 부하 저항을 2~5 Ω로 설정한다. (HPA 전류: 최대 10~20 A)ⓒ Pulsed HPA equivalent circuit sets the load resistance of the GaN-type HPA semiconductor device to 2~5 Ω. (HPA current: 10-20 A max)

GaN형 200W 고출력 증폭기의 드레인 소모 전력은 CW 조건에서 11.78A이다. 펄스 모드로 동작될 때, 15% 듀티(Duty)로 동작되면, 평균 전류는 1.76A(11.78A Х 0.15)이다. 이에 입력 범위 3.4 ~ 65 Vdc, 전류 2A, Synchronous Step-down Regulator를 이용할 수 있다. 그리고 LTSpice 로 전체 Buck 레귤레이터, 스위칭 회로 및 에너지 충전 커패시터 뱅크와 Plused HPA 등가 부하 조건으로 동작 특성을 시뮬레이션할 수 있다.The drain power consumption of the GaN 200W high-power amplifier is 11.78A under CW condition. When operated in pulse mode, when operated at 15% duty, the average current is 1.76A (11.78A Х 0.15). Therefore, input range 3.4 ~ 65 Vdc, current 2A, Synchronous Step-down Regulator can be used. And with LTSpice, the operating characteristics can be simulated with the full Buck regulator, switching circuit and energy-charged capacitor bank and Plused HPA equivalent load conditions.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로에 대해서 수행한 시뮬레이션에 따른 충전 전압/전류 파형 결과를 예시한 도면이다. 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로에 대해서 수행한 시뮬레이션에 따른 전압 파형을 확대한 도면이다.17 is a diagram illustrating a result of a charging voltage/current waveform according to a simulation performed for a buck regulator and a charging capacitor bank circuit of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention. 18 is an enlarged view of voltage waveforms according to simulations performed with respect to a buck regulator and a charge capacitor bank circuit of a DC-DC power module according to another embodiment of the present invention.

HPA 부하저항에 흐르는 전류(③)는 11.78A의 특성 결과로 보였고, L1에 흐르는 전류(①)는 송신 Enable off 구간에서 에너지 충전 커패시터 뱅크단 전압(②)이 다음 송신 시작 전에 45.3 Vdc로 충전되고, 전류는 더 이상 충전이 필요 없는 특성을 보였다. The current (③) flowing through the HPA load resistor was seen as a characteristic result of 11.78A, and the current (①) flowing through L1 is charged to 45.3 Vdc before the next transmission starts when the energy charging capacitor bank terminal voltage (②) is charged in the transmission enable off section. , the current showed a characteristic that no further charging was required.

레이더 실제 운용에서 송신/수신을 하는데 충분한 고속 충방전 회로임을 해석 결과로 확인하였다. 송신 펄스 On 시간을 300 us, 펄스 주기는 2 ms로 듀티 15% 정하였다. 1.7ms 수신구간(송신 Enable off 구간)에서는 에너지 충전 커패시터 뱅크의 전압이 다음 송신 시작 전에 HPA에서 필요로 하는 45.3 Vdc로 충전되고, 전류 또한 45.3 Vdc 충전 이후로는 전류가 거의 흐르지 않는 것을 확인하였다. Buck 레귤레이터의 정전압/정전류 기능이 정상적으로 동작하는 것을 시뮬레이션 결과를 통해 확인하였다.The analysis result confirmed that it is a high-speed charging/discharging circuit sufficient for transmitting/receiving in radar actual operation. The transmit pulse On time was set at 300 us, and the pulse period was set at 2 ms, with a duty of 15%. In the 1.7ms receiving section (transmission enable off section), the voltage of the energy charging capacitor bank is charged to 45.3 Vdc required by HPA before the next transmission starts, and it was confirmed that almost no current flows after 45.3 Vdc charging. It was confirmed through simulation results that the constant voltage/constant current function of the buck regulator operates normally.

도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 벅 레귤레이터 및 충전 커패시터 뱅크 회로에 대해서 충방전 결과를 예시한 도면이다.19 is a diagram illustrating charging and discharging results for a buck regulator and a charging capacitor bank circuit of a DC-DC power supply module according to another embodiment of the present invention.

부하 저항에서 걸리는 충방전 전압 및 전류 실험 결과이다. 송신 Enable On 구간인 300us 동안 방전 전압이 45 Vdc <-> 43 Vdc의 충방전 특성을 보였고, 전류는 12A -> 11.7A의 전류강하 특성을 보였다. 송신 Enable off(스위치 on) 구간에서 충전 전압이 정상적으로 45 Vdc로 다음 송신시점 이전에 충전됨을 확인하였다.These are the test results of the charge/discharge voltage and current applied to the load resistor. During 300us, which is the transmit Enable On section, the discharge voltage showed a charge/discharge characteristic of 45 Vdc <-> 43 Vdc, and the current showed a current drop characteristic of 12A -> 11.7A. It was confirmed that the charging voltage was normally charged to 45 Vdc in the transmission enable off (switch on) section before the next transmission time.

도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 DC-DC 전원모듈과 Pulsed GaN형 HPA 연동 시험 연결도를 예시한 도면이다.20 is a diagram illustrating a connection diagram of a DC-DC power module and a pulsed GaN-type HPA interworking test of a DC-DC power module according to another embodiment of the present invention.

ⓑ는 고효율 고전압 DC-DC 전원모듈이고, ①은 고효율 고전압 Bus Converter이고, ②는 제작된 Buck 레귤레이터이고, ③은 On/Off 스위칭 및 충전 커패시터 뱅크이다.ⓑ is a high-efficiency high-voltage DC-DC power module, ① is a high-efficiency high-voltage bus converter, ② is a manufactured buck regulator, and ③ is an On/Off switching and charging capacitor bank.

고효율 고전압 DC-DC 전원 모듈과 Pulsed GaN HPA 연동 시험에서 ⓐ는 상용 전원 공급기(입력 736 ~ 800Vdc)이고, ⓑ는 고효율 고전압 DC-DC 전원모듈이고, ①은 고효율 고전압 Bus Converter이고, ②는 제작된 Buck 레귤레이터이고, ③은 On/Off 스위칭 및 충전 커패시터 뱅크이고, ⓒ는 Pulsed GaN형 200W HPA이다.In the high-efficiency high-voltage DC-DC power module and pulsed GaN HPA interworking test, ⓐ is a commercial power supply (input 736 ~ 800Vdc), ⓑ is a high-efficiency high-voltage DC-DC power module, ① is a high-efficiency high-voltage bus converter, and ② is the manufactured Buck regulator, ③ is On/Off switching and charging capacitor bank, and ⓒ is Pulsed GaN 200W HPA.

고효율 고전압 DC-DC 전원모듈(ⓑ)의 Bus converter(①) 출력은 16:1 비율로 Step down되어 입력전압 736 ~ 800 Vdc가 46 ~ 50 Vdc로 변환되고 97% 이상의 고효율 성능을 갖는다.The bus converter (①) output of the high-efficiency high voltage DC-DC power module (ⓑ) is step down at a ratio of 16:1, and the input voltage 736 ~ 800 Vdc is converted to 46 ~ 50 Vdc, and it has a high efficiency performance of over 97%.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전원 모듈의 DC-DC 전원모듈과 Pulsed GaN형 HPA 연동 시험 결과를 예시한 도면이다. 실제 RF GaN형 Pulsed HPA와 연동하여 실험한 RF 출력전력을 측정한 결과이다. RF 출력 특성이 송신 펄스 폭 300 us 구간에서 정상적인 200W 이상의 Pulsed 출력특성과 1.7 ms 동안 고속 충전/방전 동작하여 규격 만족하는 것을 확인하였다.21 is a diagram illustrating a test result of a DC-DC power module and a pulsed GaN type HPA interworking test of a DC-DC power module according to another embodiment of the present invention. This is the result of measuring the RF output power tested in conjunction with the actual RF GaN-type pulsed HPA. It was confirmed that the RF output characteristic satisfies the standard by performing normal pulsed output characteristics of 200W or more and fast charging/discharging for 1.7 ms in a transmission pulse width of 300 us.

최신 레이더의 운용에 직접적인 영향을 주는 것이 전원이며, 안정적이고 신뢰성 있는 전원공급이 필요한 상황에서 본 발명의 고효율 고전압 DC-DC 전원 변환 모듈은 800 Vdc 전원을 50 Vdc로 변환하는 고효율의 Bus 컨버터, 전원 초기 인가시 커패시터에서 돌입 전류를 보호하기 위해 Buck 레귤레이터에서 2A 전류 제한을 두어 과도한 돌입전류 문제를 해결할 수 있게 하였다. 송신 On/Off 스위치와 장거리 탐지를 위해 긴 송신 펄스 폭 구현을 위한 고용량의 충전 커패시터 뱅크단을 적용하였다. The power source directly affects the operation of the latest radar, and in a situation where stable and reliable power supply is required, the high-efficiency high-voltage DC-DC power conversion module of the present invention is a high-efficiency bus converter that converts 800 Vdc power to 50 Vdc, power In order to protect the inrush current in the capacitor during initial application, a current limit of 2A is placed in the Buck regulator to solve the problem of excessive inrush current. A high-capacity charging capacitor bank stage for realizing a long transmission pulse width for transmission on/off switch and long-distance detection is applied.

고효율 고전압 DC-DC 전원 모듈은 기존 300 Vdc에서 2.67배 높은 800 Vdc 입력 전압을 45 Vdc로 변환하는 고효율 고전압 DC-DC 전원모듈 구조를 제시하였다. 입력단 고효율 고전압 Bus DC-DC 컨버터 모듈(736 ~ 800 Vdc to 46 ~ 50 Vdc 변환)적용, 2A 전류 제한회로가 구현된 Buck 레귤레이터, 송신 On/Off 스위치와 장거리 탐지를 위해 긴 송신 펄스 폭 구현을 위해 고용량 에너지 충전 커패시터 뱅크단 회로를 제작/시험하였고, 300us 펄스폭에 대한 GaN형 Pulsed HAP와 연동시험하여 출력특성을 검증하였다. 전압/전류 펄스 강화 성능, RF 출력 성능 만족과 고속 충전/방전 특성으로 규격 이내로 만족함을 확인하였다.The high-efficiency high-voltage DC-DC power module presents a high-efficiency high-voltage DC-DC power module structure that converts the 800 Vdc input voltage, 2.67 times higher than the existing 300 Vdc, into 45 Vdc. Input high-efficiency high-voltage Bus DC-DC converter module (736 ~ 800 Vdc to 46 ~ 50 Vdc conversion) applied, Buck regulator with 2A current limiting circuit implemented, Transmission On/Off switch and long transmission pulse width for long-distance detection A high-capacity energy charging capacitor bank stage circuit was fabricated/tested, and the output characteristics were verified by performing an interlocking test with a GaN-type pulsed HAP for a 300us pulse width. It was confirmed that the voltage/current pulse reinforcement performance, RF output performance were satisfied, and the high-speed charging/discharging characteristics were within the specification.

고효율 고전압 DC-DC 전원 변환 기술을 적용시 그룹 단위의 T/R모듈(8개 ~ 16개)과 DC-DC 전원변환모듈을 일체형으로 구현할 수 있다. DC 전원분배 시스템은 분산형 시스템으로 구현되어 인터페이스를 간소화할 수 있다. 800 Vdc 고전압, 고효율, 고출력 전력을 안테나 시스템에 제공한다. 능동 위상 배열 안테나의 크기/무게를 획기적으로 줄일 수 있고, 고효율 시스템으로 안테나 소모 전력을 수백 kW 줄일 수 있어, 소형, 경량, 고효율의 분산형 DC 전원 분배 시스템을 구현할 수 있다. When high-efficiency high-voltage DC-DC power conversion technology is applied, group unit T/R modules (8 to 16) and DC-DC power conversion modules can be integrated. The DC power distribution system can be implemented as a distributed system to simplify the interface. It provides 800 Vdc high voltage, high efficiency, high output power to the antenna system. The size/weight of the active phased array antenna can be dramatically reduced, and the antenna power consumption can be reduced by hundreds of kW with a high-efficiency system, making it possible to realize a small, lightweight, and high-efficiency distributed DC power distribution system.

AESA용 고효율 고전압 DC-DC 전원 변환 모듈은 SWaP-C(space: 공간, weight: 무게 and power: 전력 - Cooling: 발열량) 마진들을 증가시키고 공간, 무게, 전력 효율 및 방열량에 따라 하드웨어를 경량화하고, 줄일 수 있다. 통합 비용/위험성을 감소시키며, 유지 보수 비용을 감소시킨다. 지상 플랫폼 시스템들에 대해서는, 감소된 시스템 무게 및 더 높은 신뢰성이 달성된다. 큰 단계의 어레이 장치들에 대해서는, 연장된 발전기 수명과 함께 더 높은 전력 효율이 제공된다. 해상 및 항공 시스템들에 대해서는, 공간, 무게, 전력 및 발열량 설계들에서 더 우수한 SWaP 마진이 제공된다. 그룹 단위의 TR 모듈(8~ 16개)와 일체형으로 구현이 가능하여 정비성, 신뢰성, 접근성이 향상된다. The high-efficiency high-voltage DC-DC power conversion module for AESA increases SWaP-C (space: space, weight: weight and power: power - Cooling: calorific value) margins and reduces hardware according to space, weight, power efficiency and heat dissipation, can be reduced Reduces integration costs/risks and reduces maintenance costs. For ground platform systems, reduced system weight and higher reliability are achieved. For large tier array devices, higher power efficiency is provided along with extended generator life. For maritime and air systems, better SWaP margins are provided in space, weight, power and calorific value designs. It can be implemented in one piece with the group unit TR module (8 to 16), improving maintainability, reliability, and accessibility.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.

Claims (11)

AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더의 송수신 모듈 그룹체에 있어서,
입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터;
상기 DC-DC 컨버터에 연결되며 공진 회로를 이용하여 전압을 제어하는 복수의 벅 레귤레이터;
상기 복수의 벅 레귤레이터에 각각 연결되며 신호 경로를 연결 또는 차단하는 복수의 스위치;
상기 복수의 스위치에 각각 연결되며 전기 신호를 저장하는 복수의 커패시터 뱅크;
상기 복수의 커패시터 뱅크에 각각 연결되며 상기 전기 신호를 증폭시키는 송신 증폭기들을 포함하는 복수의 송수신 모듈; 및
상기 DC-DC 컨버터, 상기 복수의 벅 레귤레이터, 상기 복수의 스위치, 상기 복수의 커패시터 뱅크에 연결되며, 상기 복수의 스위치를 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
상기 DC-DC 컨버터는 기판의 상부 중앙에 설치되고,
상기 복수의 벅 레귤레이터 및 상기 복수의 스위치는 상기 기판의 상부 주변에 설치되고,
상기 복수의 커패시터 뱅크가 상기 기판의 하부에 설치된 DC-DC 전원 모듈이 상기 송수신 모듈 그룹체에 포함되는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
In the transmission/reception module group of the AESA (Active Electronically Scanned Array) radar,
a DC-DC converter for converting an input DC voltage into an output DC voltage;
a plurality of buck regulators connected to the DC-DC converter and controlling a voltage using a resonance circuit;
a plurality of switches respectively connected to the plurality of buck regulators and configured to connect or block signal paths;
a plurality of capacitor banks respectively connected to the plurality of switches and storing electrical signals;
a plurality of transmission/reception modules each connected to the plurality of capacitor banks and including transmission amplifiers for amplifying the electrical signal; and
a control module connected to the DC-DC converter, the plurality of buck regulators, the plurality of switches, and the plurality of capacitor banks, and controlling the plurality of switches;
The DC-DC converter is installed in the upper center of the substrate,
The plurality of buck regulators and the plurality of switches are installed around an upper portion of the substrate,
A DC-DC power supply module in which the plurality of capacitor banks are installed under the substrate is included in the transmit/receive module group.
제1항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는 736 V 내지 800 V 범위의 입력 직류 전압을 46 V 내지 50 V 범위의 출력 직류 전압으로 1/16 배로 변환하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
According to claim 1,
The DC-DC converter converts an input DC voltage in the range of 736 V to 800 V to an output DC voltage in the range of 46 V to 50 V by 1/16 times.
제1항에 있어서,
상기 복수의 벅 레귤레이터는 복수의 벅 부스트 컨버터를 적용하고,
상기 DC-DC 컨버터는 640 V 내지 800 V 범위의 입력 직류 전압을 40 V 내지 50 V 범위의 출력 직류 전압으로 1/16 배로 변환하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
According to claim 1,
The plurality of buck regulators apply a plurality of buck boost converters,
The DC-DC converter converts an input DC voltage in the range of 640 V to 800 V into an output DC voltage in the range of 40 V to 50 V by 1/16 times.
제1항에 있어서,
상기 복수의 벅 레귤레이터는 최대 전류를 2 A로 제한하여 동작하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
According to claim 1,
The plurality of buck regulators operate by limiting the maximum current to 2A.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 DC-DC 컨버터, 상기 복수의 벅 레귤레이터, 상기 복수의 스위치, 및 상기 복수의 커패시터 뱅크에 테스트 신호를 송수신하여 자체 점검(Built in Test)을 수행하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
According to claim 1,
The control module transmits and receives test signals to and from the DC-DC converter, the plurality of buck regulators, the plurality of switches, and the plurality of capacitor banks to perform a self-check (Built in Test) of the AESA radar A group of sending and receiving modules.
제1항에 있어서,
상기 복수의 벅 레귤레이터 중에서 일부를 대체하는 예비 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
According to claim 1,
The AESA radar transmission/reception module group body, characterized in that it includes a spare regulator replacing some of the plurality of buck regulators.
제1항에 있어서,
상기 복수의 스위치 중에서 일부를 대체하는 예비 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
According to claim 1,
AESA radar transmission/reception module group body, characterized in that it includes a spare switch replacing some of the plurality of switches.
제1항에 있어서,
상기 복수의 커패시터 뱅크 중에서 일부를 대체하는 예비 커패시터 뱅크를 포함하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더의 송수신 모듈 그룹체.
According to claim 1,
The AESA radar transmission/reception module group body, characterized in that it includes a spare capacitor bank replacing a part of the plurality of capacitor banks.
AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더에 있어서,
전자기파를 복사하는 복수의 복사소자; 및
상기 복수의 복사소자에 연결되는 송수신 모듈 그룹체를 포함하며,
상기 송수신 모듈 그룹체는,
입력 직류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터;
상기 DC-DC 컨버터에 연결되며 공진 회로를 이용하여 전압을 제어하는 복수의 벅 레귤레이터;
상기 복수의 벅 레귤레이터에 각각 연결되며 신호 경로를 연결 또는 차단하는 복수의 스위치;
상기 복수의 스위치에 각각 연결되며 전기 신호를 저장하는 복수의 커패시터 뱅크;
상기 복수의 커패시터 뱅크에 각각 연결되며 상기 전기 신호를 증폭시키는 송신 증폭기들을 포함하는 복수의 송수신 모듈; 및
상기 DC-DC 컨버터, 상기 복수의 벅 레귤레이터, 상기 복수의 스위치, 상기 복수의 커패시터 뱅크에 연결되며, 상기 복수의 스위치를 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
상기 DC-DC 컨버터는 기판의 상부 중앙에 설치되고,
상기 복수의 벅 레귤레이터 및 상기 복수의 스위치는 상기 기판의 상부 주변에 설치되고,
상기 복수의 커패시터 뱅크가 상기 기판의 하부에 설치된 DC-DC 전원 모듈이 상기 송수신 모듈 그룹체에 포함되는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더.
In an AESA (Active Electronically Scanned Array) radar,
a plurality of radiation elements for radiating electromagnetic waves; and
It includes a group of transmitting and receiving modules connected to the plurality of radiation elements,
The transmit/receive module group,
a DC-DC converter for converting an input DC voltage into an output DC voltage;
a plurality of buck regulators connected to the DC-DC converter and controlling a voltage using a resonance circuit;
a plurality of switches respectively connected to the plurality of buck regulators and configured to connect or block signal paths;
a plurality of capacitor banks respectively connected to the plurality of switches and storing electrical signals;
a plurality of transmission/reception modules each connected to the plurality of capacitor banks and including transmission amplifiers for amplifying the electrical signal; and
a control module connected to the DC-DC converter, the plurality of buck regulators, the plurality of switches, and the plurality of capacitor banks, and controlling the plurality of switches;
The DC-DC converter is installed in the upper center of the substrate,
The plurality of buck regulators and the plurality of switches are installed around an upper portion of the substrate,
and a DC-DC power module in which the plurality of capacitor banks are installed under the substrate is included in the transmission/reception module group.
제10항에 있어서,
상기 복수의 벅 레귤레이터는 복수의 벅 부스트 컨버터를 적용하는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더.
11. The method of claim 10,
AESA radar, characterized in that the plurality of buck regulators apply a plurality of buck boost converters.
KR1020200139321A 2020-10-26 2020-10-26 Dc-dc power module for aesa antenna with small size, light weight, high efficiency and high voltage characteristics KR102418507B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200139321A KR102418507B1 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Dc-dc power module for aesa antenna with small size, light weight, high efficiency and high voltage characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200139321A KR102418507B1 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Dc-dc power module for aesa antenna with small size, light weight, high efficiency and high voltage characteristics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220055149A KR20220055149A (en) 2022-05-03
KR102418507B1 true KR102418507B1 (en) 2022-07-07

Family

ID=81590784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200139321A KR102418507B1 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Dc-dc power module for aesa antenna with small size, light weight, high efficiency and high voltage characteristics

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102418507B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240033967A (en) 2022-09-06 2024-03-13 엘아이지넥스원 주식회사 Phase array jamming transceiver applied to electronic warfare system for aviation and electronic warfare system including the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5506484A (en) * 1994-06-10 1996-04-09 Westinghouse Electric Corp. Digital pulse width modulator with integrated test and control
IL188477A (en) * 2007-12-27 2014-06-30 Elta Systems Ltd Power array for high power pulse load
US9154045B2 (en) 2011-10-07 2015-10-06 Raytheon Company Distributed power conditioning with DC-DC converters implemented in heterogeneous integrated circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240033967A (en) 2022-09-06 2024-03-13 엘아이지넥스원 주식회사 Phase array jamming transceiver applied to electronic warfare system for aviation and electronic warfare system including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220055149A (en) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2557650B1 (en) Current bypass for distributed power harvesting systems using DC power sources
KR101250822B1 (en) Hybrid battery system
US7474249B1 (en) Systems and methods for dedicating power to a radar module
US8810070B2 (en) Series connection of on-off controllers for power transmission in battery systems
CN108233421B (en) Photovoltaic power generation system and photovoltaic power transmission method
US8981738B2 (en) Solar array regulator based on step-up and down conversion and solar power system comprising the same
CN103004070A (en) Low profile power conversion system for rooftop photovoltaic power systems
EP3399634B1 (en) Isolated bidirectional dc-dc converter
US6181115B1 (en) Device for generating electrical energy for a power supply bus
US9577441B2 (en) Method for charging the energy storage cells of an energy storage device, and rechargeable energy storage device
KR102418507B1 (en) Dc-dc power module for aesa antenna with small size, light weight, high efficiency and high voltage characteristics
Maset et al. 5kw Weinberg converter for battery discharging in high-power communication satellites
US11165358B2 (en) Switching control method for isolated bidirectional DC-DC converter
CN108521216A (en) A kind of control circuit suitable for DC-DC power source parallel current-sharing dilatation
Mangu et al. Efficiency improvement of solar-wind based dual-input converter for telecom power supply
EP1389363B1 (en) Transmit-receive module for a radar
CN113662651A (en) High voltage generating circuit for catheter and ablation tool
CN112242697A (en) High-power SAR satellite power supply equalizing system
CN111049004A (en) Composite bus system applied to satellite power supply control
Chen et al. A multiple-winding bidirectional flyback converter used in the solar system
CN219107307U (en) Switching power supply device and converter
Casey et al. Solid-state pulsed power systems for the next linear collider
Ceruti et al. New generation EPC for medium power TWTs
Bruemmer et al. Efficient design in a DC to DC converter unit
CN105850018B (en) DC voltage converter and method for manipulating DC voltage converter

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant