KR20040089267A - A 3d antenna for radar system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A three-dimensional antenna is provided to detect and track a target by varying the direction of vertical beam through the use of a reversible phase shifter and varying the direction of horizontal beam through the rotation of the antenna. CONSTITUTION: A three-dimensional antenna comprises a radar antenna and a friend and foe discrimination antenna. The radar antenna includes a wide band power distributor(110) for distributing the high frequency signal applied from a rotary joint(5); phase shifters(120-1 to 120-n) for varying phases of the high frequency signal distributed from the wide band power distributor in accordance with a phase control signal; a direction converting connecting unit for converting directions of the signals output from the phase shifters; a radiation element array in which radiator elements are connected in a horizontal direction, wherein the radiation element array radiates, in the air, the high frequency signal transmitted from the direction converting connecting unit; and a phase controller(140) for controlling the phase shifters.

Description

목표물 탐지용 3차원 안테나{A 3D ANTENNA FOR RADAR SYSTEM}3D antenna for target detection {A 3D ANTENNA FOR RADAR SYSTEM}

본 발명은 목표물 탐지용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가역성 위상 변위기를 이용하여 목표물의 수평방향과 수직방향의 위치정보를 탐지할 수 있는 목표물 탐지용 3차원 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna for detecting a target, and more particularly, to a three-dimensional antenna for detecting a target that can detect position information in the horizontal and vertical directions of the target using a reversible phase shifter.

일반적으로, 레이더 시스템은 전파를 발사한 후 물체에서 반사되는 반사파를 이용하여 목표물의 존재와 거리(방향) 등을 탐지하는 무선 감시 시스템인데, 종래에는 기계식 회전에 의하여 빔을 발사하여 수평방향과 거리를 알아내고 별도로 직각 방향 레이더를 병용하여 목표물의 고도를 측정하였다. 이와 같이 2개의 안테나를 사용하는 불편을 해소하고자 개발된 3차원 레이더는 종래 직각 방향 레이더의 목 부분의 기계적인 운동을 전기적인 빔의 조작으로 처리하여 하나의 안테나로 목표물을 탐지할 수 있도록 된 것이다.In general, a radar system is a wireless monitoring system that detects the existence and distance (direction) of the target by using the reflected wave reflected from the object after firing the radio waves, conventionally by firing the beam by the mechanical rotation and the horizontal direction and distance The altitude of the target was measured by using a perpendicular radar separately. The three-dimensional radar developed to solve the inconvenience of using two antennas has been able to detect the target with one antenna by processing the mechanical motion of the neck of the conventional right-angle radar by the operation of an electric beam. .

그런데 이와 같은 3차원 레이더 시스템에 사용되는 종래의 안테나는 위상 변위기로서 비가역성 위상변위기를 사용하여 펜슬-빔(pencil-beam)을 형성하였기 때문에 수평방향의 탐색은 가능하나 수직방향(즉, 앙각)의 정확한 탐색은 어렵고 소요부품이 증가하는 문제점이 있었다. 즉, 펜슬-빔은 복사패턴이 좁은 반전력 빔폭을 갖는 단일 주 빔과 상대적으로 낮은 레벨의 사이드 로브(부엽)로 구성된 형태를갖는 데, 이러한 빔을 상하 방향으로 제어하기 위하여 비가역적 위상 변위기를 사용할 경우에는 적어도 2개의 위상 변위기가 필요하다.However, since the conventional antenna used in such a three-dimensional radar system forms a pencil-beam using an irreversible phase shifter as a phase shifter, it is possible to search in the horizontal direction, but in a vertical direction (ie, elevation angle). It was difficult to accurately search and the required parts increased. In other words, the pencil-beam has a form in which a radiation pattern is composed of a single main beam having a narrow half-power beam width and a relatively low level side lobe. The irreversible phase shifter is used to control the beam in the vertical direction. If used, at least two phase shifters are required.

이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 가역성 위상 변위기를 이용하여 수직 빔의 앙각방향이 가변되도록 하는 동시에, 수평방향으로는 안테나 자체를 회전시켜 수평 빔의 방향이 가변되도록 함으로써 전방향 목표물을 탐지 및 추적할 수 있도록 된 목표물 탐지용 3차원 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, by using a reversible phase shifter to change the elevation angle of the vertical beam, and by rotating the antenna itself in the horizontal direction to change the direction of the horizontal beam It is an object of the present invention to provide a three-dimensional antenna for target detection, which is capable of detecting and tracking a directional target.

또한 본 발명의 다른 목적은 펜슬-빔을 형성할 수 있도록 된 광대역 전력부밴기를 갖는 목표물 탐지용 3차원 안테나를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a three-dimensional antenna for target detection having a wideband power bubble that can form a pencil-beam.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전술한 목표물 탐색용 안테나의 상면이나 후면에 피아 식별용 안테나를 설치하여 피아(friend and foe)를 식별할 수 있도록 된 목표물 탐지용 3차원 안테나를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a three-dimensional antenna for detecting a target to be able to identify a friend and foe by installing a pia identification antenna on the top or rear of the above-described target search antenna.

도 1은 일반적인 레이더 시스템의 구성을 도시한 개략도,1 is a schematic diagram showing the configuration of a general radar system,

도 2a는 본 발명에 따른 안테나의 정면도,2a is a front view of an antenna according to the present invention;

도 2b는 본 발명에 따른 안테나의 후면도,2b is a rear view of the antenna according to the present invention;

도 2c는 본 발명에 따른 안테나의 평면도,2c is a plan view of an antenna according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 안테나의 구성도,3 is a block diagram of an antenna according to the present invention;

도 4a는 도 3에 도시된 광대역 전력분배기의 외관도,4A is an external view of the broadband power divider shown in FIG. 3;

도 4b는 도 3에 도시된 광대역 전력분배기의 단면도,4B is a cross-sectional view of the broadband power divider shown in FIG. 3;

도 4c는 도 4b에 도시된 광대역 전력분배기의 부분 단면도,4C is a partial cross-sectional view of the broadband power divider shown in FIG. 4B;

도 4d는 도 3에 도시된 광대역 전력분배기의 다른 예,4d is another example of the broadband power divider shown in FIG.

도 5는 도 3에 도시된 가역성 위상 변위기의 예,5 is an example of the reversible phase shifter shown in FIG.

도 6은 본 발명에 따른 피아 식별용 안테나의 구성도,6 is a configuration diagram of an antenna for identifying a pia according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 안테나 복사패턴의 예를 도시한 도면.7 illustrates an example of an antenna radiation pattern according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100: 묵표물 탐색 주 안테나 110: 광대역 전력분배기100: blind search main antenna 110: broadband power splitter

120: 위상 변위기 130: 복사소자120: phase shifter 130: radiation element

140: 위상 콘트롤러 150: U링크140: phase controller 150: U-link

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 목표물을 탐지하기 위한 목표물 탐지용 안테나와, 피아를 식별하기 위한 피아식별용 안테나로 이루어진 안테나에 있어서, 상기 목표물 탐지용 안테나가, 로터리 조인트로부터 인입된 고주파 신호를 분배하는 광대역 전력분배기와; 위상제어신호에 따라 상기 광대역 전력분배기로부터 분배된 고주파 신호의 위상을 가변시키는 위상 변위기; 상기 위상 변위기의 출력신호의 방향을 전환시켜주는 방향 전환 연결부; 수평으로 연결된 복사소자들이 수직으로 배열되어 있고, 방향 전환 연결부로부터 전달된 고주파 신호를 공중으로 방사하는 복사소자어레이; 및 상기 위상 변위기를 제어하기 위한 위상 콘트롤러를 구비하고, 상기 위상 변위기가 입출력신호를 효율적으로 전달하기 위해 임피던스를 정합하는 제1 임피던스 정합부; 송신시에는 입력신호를 직선편파에서 원형편파로 변환하고, 수신시에는 원형편파를 직선편파로 변환하는 제1 편파기; 상기 위상 콘트롤러의 제어에 따라 고주파신호의 위상을 변위시키기 위한 구동전류를 출력하는 구동회로; 상기 구동전류에 따라 고주파신호의 위상을 변위시키는 위상 변위부; 송신시에는 입력신호를 원형편파에서 직선편파로 변환하고, 수신시에는 직선편파를 원형편파로 변환하는제2 편파기; 및 입출력 신호를 효율적으로 전달하기 위해 임피던스를 정합하는 제2 임피던스 정합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is an antenna consisting of a target detection antenna for detecting a target, and a pia identification antenna for identifying a pia, wherein the target detection antenna is drawn from the rotary joint A broadband power distributor for distributing high frequency signals; A phase shifter for varying a phase of a high frequency signal distributed from the broadband power divider according to a phase control signal; A direction change connector for changing a direction of an output signal of the phase shifter; A radiating element array in which horizontally connected radiating elements are arranged vertically and radiating high frequency signals transmitted from the redirection connection parts into the air; And a phase controller for controlling the phase shifter, wherein the phase shifter matches an impedance to efficiently transmit an input / output signal; A first polarizer for converting an input signal from a linearly polarized wave to a circularly polarized wave at the time of transmission and converting the circularly polarized wave to a linearly polarized wave at reception; A driving circuit outputting a driving current for shifting a phase of the high frequency signal according to the control of the phase controller; A phase shift unit for shifting a phase of the high frequency signal according to the driving current; A second polarizer for converting an input signal from a circularly polarized wave to a linearly polarized wave at the time of transmission and converting the linearly polarized wave to a circularly polarized wave at the time of reception; And a second impedance matching unit matching an impedance to efficiently transmit the input / output signal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 안테나가 적용될 수 있는 일반적인 레이더 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a general radar system to which the antenna of the present invention may be applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용될 수 있는 일반적인 레이더 시스템은 지지 구조물(7) 위에 하부 지지대(6)로 지지되고, 로터리 조인트(5)를 통해 연결되는 목표물 탐지용 3차원 안테나(1)와, 3차원 안테나(1)를 통해 고주파 무선신호를 송수신하기 위한 송수신기(8), 및 수신된 신호를 분석하고 목표물을 감시하기 위한 제어 및 감시기(9)로 이루어진다. 통상, 송/수신기(8) 및 제어 감시기(9)는 관제실 등에 위치하여 운영자가 조작할 수 있도록 되어 있고, 안테나(10)는 탑재물의 외측에 위치되어 있다.As shown in FIG. 1, a general radar system to which the present invention can be applied is supported by a lower support 6 on a support structure 7 and connected to the rotary joint 5 by a three-dimensional antenna for detecting a target 1. ), A transceiver 8 for transmitting and receiving a high frequency radio signal through the three-dimensional antenna 1, and a control and monitor 9 for analyzing the received signal and monitoring the target. Usually, the transmitter / receiver 8 and the control monitor 9 are located in a control room or the like so that an operator can operate the antenna 10, and the antenna 10 is located outside the payload.

그리고 목표물 탐지용 3차원 안테나(1)는 목표물을 탐지하기 위한 주 안테나(3)와, 주 안테나(3)의 상부에 설치되는 피아 식별용 안테나(2)로 구성된다. 이때, 도면에는 자세히 도시하지 않았으나 필요에 따라 반사판이 부가될 수도 있고, 안테나 어레이를 지지하기 위한 지지판이 설치될 수도 있으며, 전체 안테나를 비바람 혹은 눈보라로부터 보호하기 위한 방설 커버(도 2a의 4)가 설치되어 있다. 이러한 안테나(1)는 운영자측의 송/수신기(8)로부터 전달된 고주파 무선신호를 목표물 방향으로 전파 복사한 후에 목표물로부터 반사되어 수신된 반사신호를 분석하여 목표물을 정확하게 탐지함과 아울러 피아를 식별하는 기능을 제공한다.In addition, the three-dimensional antenna 1 for detecting a target is composed of a main antenna 3 for detecting a target and a pia identification antenna 2 installed on the main antenna 3. In this case, although not shown in detail in the drawings, a reflector may be added as needed, a support plate for supporting the antenna array may be installed, and a snow cover (4 in FIG. 2A) to protect the entire antenna from rain or snowstorm It is installed. The antenna 1 detects a target and accurately identifies a target by analyzing the reflected signal received from the target after radio wave copying the high frequency radio signal transmitted from the operator's transmitter / receiver 8 toward the target. Provides the ability to

도 2a, 2b, 2c는 본 발명에 따른 안테나의 정면도, 후면도, 및 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 목표물 탐색용 3차원 안테나의 구성도이다.2A, 2B, and 2C are front, rear, and plan views of the antenna according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a three-dimensional antenna for target searching according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 안테나(10)의 하부에 위치한 로터리 조인트(5)는 고정된 하부 지지대(6)와 연결되어 안테나(10)가 좌,우방향으로 360°회전하면서 원활하게 신호를 송수신할 수 있게 한다.2 and 3, the rotary joint 5 located below the antenna 10 according to the present invention is connected to a fixed lower support 6 so that the antenna 10 rotates 360 ° in left and right directions. It allows you to send and receive signals smoothly.

안테나(10) 전면에는 목표물 탐색용 주 안테나(100)의 복사소자(130-1~130-n)들이 수평, 수직으로 어레이를 이루어 2차원 평면을 구성하고 있는데, 본 발명의 실시예에서는 수평으로 다수의 슬롯이 형성된 도파관들이 수직으로 배열되어 구성되는 구조이다. 그리고 목표물 탐색용 주 안테나(100)의 상부에는 목표물 탐색용 주 안테나(100)와 다른 주파수대를 갖는 피아 식별용 안테나(200)의 복사소자(210-1~210-n, 210'-1~210'-n)들이 수평으로 배열되어 있고, 상측에 전방향성 안테나(220)가 위치하고 있다.In front of the antenna 10, the radiation elements (130-1 ~ 130-n) of the main antenna 100 for the target search is configured in a horizontal, vertical array to form a two-dimensional plane, in the embodiment of the present invention A plurality of slotted waveguides are arranged vertically. In addition, the radiating elements 210-1 to 210-n and 210'-1 to 210 of the PIA identification antenna 200 having a different frequency band from the target searching main antenna 100 on the upper part of the target searching main antenna 100. '-n' are arranged horizontally, and the omni-directional antenna 220 is positioned above.

한편, 안테나(10)의 후면에는 도 2b에 도시된 바와 같이 목표물 탐색용 안테나(100)의 수평 어레이 복사소자군(130-1~130-n)과 일단이 연결되어 후면으로 방향을 전환시키는 U자형 방향 전환연결부(이를 U링크라고 한다; 150-1~150-n)와, 가역성 위상 변위기(120-1~120-n), 전력 분배기(110), 위상 콘트롤러(140)가 각각 설치되어 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 2B, the rear surface of the antenna 10 is connected to a horizontal array radiating element group 130-1 to 130-n of the target search antenna 100 to change the direction toward the rear surface. The female direction change connection part (referred to as U-link; 150-1 to 150-n), a reversible phase shifter 120-1 to 120-n, a power divider 110, and a phase controller 140 are respectively installed. have.

이하에서는 본 발명을 이해하기 쉽도록 목표물 탐색용 주 안테나와 피아 식별용 안테나로 구분하여 각 구성요소들에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the respective components will be described in detail by dividing the target search main antenna and the PIA identification antenna so that the present invention can be easily understood.

1. 목표물 탐색용 주 안테나1.Main antenna for target search

본 발명의 목표물 탐색용 주 안테나(100)는 펜슬 빔(pencil-beam)을 형성하기 위한 광대역 전력분배기(110)와, 수직 빔의 앙각방향을 가변시키기 위한 위상 콘트롤러(140) 및 위상 변위기(120-1~120-n)와, U링크(150-1~150-n), 전면에 수직으로 배열된 수평 어레이 복사소자군(130-1~130-n)으로 구성되는 한편, 수평 빔의 방향을 가변시키기 위해서는 본 발명의 안테나(10) 전체를 수평방향으로 360° 연속 회전시키도록 구성되어 있다. 즉, 안테나(10)의 전면에는 수평 배열된 어레이복사소자군(130-1~130-n)이 수직 배열되어 있고, 전술한 복사소자군(130-1~130-n)의 일단과 연결되어 방향을 전환시켜주는 U링크(150-1~150-n)에 의해 안테나 후면에는, 가역성 위상 변위기(120-1~120-n), 광대역 전력분배기(110), 위상 콘트롤러(140)가 위치한다.The main antenna 100 for target searching according to the present invention includes a broadband power divider 110 for forming a pencil-beam, a phase controller 140 and a phase shifter for varying the elevation angle of the vertical beam. 120-1 to 120-n, U-links 150-1 to 150-n, and horizontal array radiating element groups 130-1 to 130-n arranged vertically on the front surface of the horizontal beam. In order to change the direction, the entire antenna 10 of the present invention is configured to rotate 360 ° continuously in the horizontal direction. That is, the array radiation element groups 130-1 to 130-n horizontally arranged on the front surface of the antenna 10 are vertically arranged, and are connected to one end of the radiation element groups 130-1 to 130-n described above. The reversible phase shifters 120-1 to 120-n, the broadband power divider 110, and the phase controller 140 are located at the rear of the antenna by the U-links 150-1 to 150-n that change directions. do.

도 4a는 본 발명에 따른 광대역 전력분배기의 외형도이고, 도 4b는 본 발명의 횡단면도이고, 도 4c는 본 발명의 부위별 단면도이다. 도 4a~4c에 도시한 혼 구조는 E면(electric plane)을 확장한 것이다.4A is an outline view of a broadband power divider according to the present invention, FIG. 4B is a cross-sectional view of the present invention, and FIG. 4C is a cross-sectional view of each part of the present invention. The horn structure shown in Figs. 4A to 4C extends the E plane (electric plane).

도 4a~4c를 참조하면, 광대역 전력분배기(110)는 혼 구조의 외부 하우징을 형성하는 섹터 혼(112)과, 섹터 혼(112) 내부의 미리 지정된 공간에 설치되어, 전력을 분배하는 하나 또는 그 이상의 격막(114)을 포함한다. 격막(114)은 섹터 혼(112) 내부의 소정 위치에 배치되는 입력부(114-2)와, 섹터혼(112)의 형상을 따라 형성된 안내부(114-4)와, 섹터 혼(112)의 개구면을 향해 배치되는 출력부(114-5)로 구성된다.4A to 4C, the broadband power divider 110 is a sector horn 112 that forms an outer housing of a horn structure, and is installed in a predetermined space inside the sector horn 112 to distribute power. More diaphragms 114. The diaphragm 114 includes an input part 114-2 disposed at a predetermined position inside the sector horn 112, a guide part 114-4 formed along the shape of the sector horn 112, and a sector horn 112. It consists of the output part 114-5 arrange | positioned toward an opening surface.

입력부(114-2)는 전력이 유입되는 첨두(尖頭)부(114-1)와, 첨두부로부터 섹터 혼을 따라 일정 비율로 두께가 증가되는 변환부(114-3)로 이루어진다. 격막의 첨두부(114-1)와 변환부(114-3)는 섹터 혼(112)의 길이를 축으로 한 소정 반경의 동심원 상에서 대칭 병렬 구조로 배치된다. 섹터 혼(112)은 E면(electric plane) 혼이며, 격막(114)은 구형(矩形)인 것을 바람직한 실시예로 제안한다.The input unit 114-2 includes a peak unit 114-1 through which power is introduced, and a converter unit 114-3 in which a thickness increases from the peak unit at a predetermined ratio along the sector horn. The apex 114-1 and the converter 114-3 of the diaphragm are arranged in a symmetrical parallel structure on a concentric circle of a predetermined radius around the length of the sector horn 112. The sector horn 112 is an electric plane horn, and the diaphragm 114 is spherical, suggesting as a preferred embodiment.

격막(120)과 섹터 혼(110) 또는 격막과 또 다른 격막에 의해서 픽업 혼(116)이 형성되며, 픽업 혼(116)의 E면(electric plane) 입구 크기를 조절하여 전력을소정의 비율로 분배한다. 픽업 혼(116)은 진행파 모드를 사용하여 광대역 특성을 가지며, 주파수에 따른 빔 방향의 변화가 없다.The pickup horn 116 is formed by the diaphragm 120 and the sector horn 110 or the diaphragm and another diaphragm, and adjusts the electric plane inlet size of the pickup horn 116 to a predetermined ratio. To distribute. The pickup horn 116 has a broadband characteristic using traveling wave mode, and there is no change in beam direction with frequency.

이와 같이 구성된 본 발명에서, 입사된 전력이 픽업 혼을 통과하면서 전력분배 되는 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다. 이하의 설명에서, 전력은 기본모드인 TE10모드를 사용하고, 섹터혼(110)은 E면(electric plane) 혼을 사용하며, 격막(114)은 구형(矩形)인 것을 일실시예로서 설명하기로 한다. 도 4b와 4c는 도 4a에 도시한 가-가 선을 기준으로 본 단면도이다.In the present invention configured as described above, the process of power distribution while incident power passes through the pickup horn will be described in detail as follows. In the following description, the power is used in the TE 10 mode of the basic mode, the sector horn 110 uses an electric plane horn, the diaphragm 114 is described as an embodiment Let's do it. 4B and 4C are sectional views taken on the basis of the temporary line shown in FIG. 4A.

도 4b와 도 4c를 참조하면, 광대역 전력분배기(110)의 직각 도파관부(A-A 단면)로 입사된 TE10모드의 전력은 도파관 변환부(B-B 단면)를 통과하면서 원통형 TE10모드로 바뀐 다음에, 혼 영역부(C-C 단면)를 지나가게 된다. 혼 영역부는 필요한 채널 개수를 구현하기 위한 영역이며, 이 영역의 끝단부분(D-D)에 필요한 채널개수 만큼의 격막(114)을 배치한다. 격막의 입력부(114-2)에서 전력이 유입되는 격막의 첨두(尖頭)부(114-1)와, 첨두부(114-1)로부터 섹터혼(112)을 따라 일정 비율로 두께가 증가되는 변환부(114-3)는, 섹터 혼(112)의 길이를 축으로 한 소정 반경의 동심원 상에서 대칭 병렬 구조로 배치된다. 따라서, 각각의 첨두부(114-1)에서 나누어진 전력은 변환부(E-E 단면)를 거치면서 각각 TE10모드로 변환되고, 안내부(114-4)를 통하여 출력부(F-F 단면)에 도달된다. 이러한 전력분배기는 기본적으로 도파관 구조로 이루어져 있으므로 도파관의 고유한 특성들이 그대로 유지된다.4B and 4C, the power of the TE 10 mode incident to the rectangular waveguide portion (AA cross section) of the broadband power divider 110 is changed to the cylindrical TE 10 mode while passing through the waveguide converting portion (BB cross section). It passes through the horn area (CC section). The horn area is an area for implementing the required number of channels, and arranges the diaphragm 114 corresponding to the number of channels necessary for the end portion DD of this area. The thickness is increased at a constant rate along the sector horn 112 from the peak portion 114-1 and the peak portion 114-1 of the diaphragm into which electric power flows from the input portion 114-2 of the diaphragm. The converters 114-3 are arranged in a symmetrical parallel structure on concentric circles of a predetermined radius with the length of the sector horn 112 as an axis. Accordingly, the power divided by each of the peaks 114-1 is converted into the TE 10 mode through the conversion section (EE section), and reaches the output section (FF section) through the guide section 114-4. do. Since the power divider basically consists of a waveguide structure, the unique characteristics of the waveguide are maintained.

격막(114)과 섹터 혼(112) 또는 격막과 또 다른 격막에 의해서 픽업 혼(116)이 형성되는데, 상기 픽업 혼에서 전력이 분배되는 과정을 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 4a와 도 4c에서, a는 도파관 H면(magnetic plane) 크기를 표시하고, 이 값이 도파관의 차단주파수를 결정하게 된다. 본 발명에서는 H면(magnetic plane)의 크기를 변화시키지 않으므로 차단주파수에 변화가 없으며, 기본적으로 도파관이 수용하는 전 대역의 주파수에서 사용 가능하다. b는 도파관 E면(electric plane)의 크기를 표시하며, b의 크기는 도파관의 차단주파수와 무관하므로 전파특성에 영향을 주지 않는다. 즉, E면(electric plane)의 크기는 필요한만큼 키우거나 줄일 수 있고, 필요한 개수로 나눌 수도 있다. 또한, E면(electric plane) 방향으로는 전계분포가 균일하므로 전력분포가 균일하다. 도 4c에 도시한 화살표는 E면(electric plane) 방향의 전계가 일정하다는 것을 나타내고 있다.The pickup horn 116 is formed by the diaphragm 114 and the sector horn 112 or the diaphragm and another diaphragm. The process of distributing power in the pickup horn will be described in detail as follows. 4a and 4c, a denotes the waveguide H plane size, which determines the cutoff frequency of the waveguide. In the present invention, since there is no change in the size of the H plane (magnetic plane), there is no change in the cutoff frequency, and basically it can be used at the frequency of the entire band accommodated by the waveguide. b denotes the size of the waveguide E plane, and the size of b does not affect the propagation characteristics since it is independent of the waveguide cutoff frequency. That is, the size of the E plane (electric plane) can be increased or reduced as necessary, or divided into the required number. In addition, since the electric field distribution is uniform in the E plane direction, the electric power distribution is uniform. The arrow shown in FIG. 4C indicates that the electric field in the E plane direction is constant.

따라서, 전력을 여러 개로 나누어 분배할 때, 분배되는 전력은 각 픽업혼(130)의 E면(electric plane) 입구크기(또는 개구크기)에 비례한다. 즉, 전력이 섹터혼의 전체 개구크기에 대한 각 픽업혼 개구크기의 비율로 분배되므로, 전력분배를 결정하는 변수는 주파수와 무관하다. 이와 같이 본 발명은 전력전달이 진행파 모드를 사용하며, 기본적으로 전자계 분포가 TE10모드의 모양을 주파수에 무관하게 유지하므로 광대역 특성을 지니게 된다. 그리고, 모든 전력이 폐쇄된 도파관 구조를 통과하므로 손실이 최소화 된다. 또한, 구조적으로 완전한 대칭의 병렬구조를 사용하므로 주파수에 따른 안테나 빔방향의 변화가 없다.Therefore, when power is divided into several parts, the power distributed is proportional to the inlet size (or opening size) of the electric plane of each pickup horn 130. That is, since power is distributed at the ratio of each pickup horn opening size to the total opening size of the sector horn, the variable for determining the power distribution is independent of frequency. As described above, the present invention uses a traveling wave mode, and basically has a broadband characteristic because the electromagnetic field distribution maintains the shape of the TE 10 mode regardless of frequency. And, because all power passes through the closed waveguide structure, losses are minimized. In addition, there is no change in the antenna beam direction according to the frequency because a structurally symmetrical parallel structure is used.

도 4d는 도 3에 도시된 광대역 전력분배기의 다른 예이다.4D is another example of the broadband power divider shown in FIG. 3.

도 4a와 같은 구조의 광대역 전력분배기는 입력단으로부터 출력단에 이르는 경로의 길이가 중앙부분은 상대적으로 짧고 외각으로 갈수록 길어지므로 그에 따라 위상차가 발생되고, 위상변위기에서는 이러한 위상차를 보정해 주어야만 한다.In the broadband power divider having the structure as shown in FIG. 4A, the length of the path from the input terminal to the output terminal is relatively short in the center portion and becomes longer toward the outer shell so that a phase difference is generated accordingly, and the phase shift should be corrected in the phase shifter.

그러나 도 4d에 도시된 바와 같이 물리적으로 모든 경로의 길이를 동일하게 하면 위상이 같아지게 되어 보정이 필요없는 잇점이 있다. 도 4d를 참조하면, 외각으로부터 중앙에 이르기까지 r1, r2, ...,r8의 물리적인 경로의 길이가 중앙부분으로 갈수록 꾸불꾸불하게 되어(즉, 굴곡을 형성하여) 전체적으로 같은 길이를 갖도록 되어 전파경로가 동위상이 될 수 있게 하였다.However, as shown in FIG. 4D, when the lengths of all the paths are the same, the phases are the same and there is no need for correction. Referring to FIG. 4D, the lengths of the physical paths r1, r2, ..., r8 from the outer shell to the center become serpentine (i.e., bend) toward the center to have the same length as a whole. The propagation path could be in phase.

한편, 빔을 앙각방향으로 가변시키기 위한 가역성 위상 변위기(120-1)는 도 5에 도시된 바와 같이, 페라이트 봉(31)의 양 쪽에 유전체 봉(35a,35b)이 접합되어 하나의 접합봉으로 형성된 후, 은도금된 접합봉이 중앙에 위치하여 분배/합성기(10) 측의 도파관(36a)과 복사기 측의 도파관(36b)을 연결하는 구조로 되어 있고, 접합봉의 양단 유전체 봉(35a,35b)은 각 도파관(36a,36b)과 결합되어 임피던스 정합기(22a,22b)를 형성하고 있다. 그리고 접합봉의 중앙 페라이트 봉(31)에는 셋(set) 코일(32s)과 리셋(rest) 코일(32r)이 감겨 있음과 아울러 페라이크 요크(33)에 의해 둘러 쌓여 위상 변위부(24)를 형성하고 있고, 위상 변위부(24)와 좌,우 임피던스 정합기(22a,22b) 사이에는 접합봉을 감싸는 자석(34a,34b)이 각각 위치하여 직선편파를 원형편파로 혹은 원형편파를 직선편파로 변환하는 편파기(23a,23b)를 형성하고 있다. 이때 위상 변위부(24)의 셋코일(32s)에는 구동회로(25)의 셋 구동부(25s)로부터 전류(i1)가 공급되어 흐르고, 리셋 코일(32r)에는 구동회로(25)의 리셋 구동부(25r)로부터 전류(i2)가 공급되어 흐르며, 각 전류(i1,i2)의 크기는 위상 제어기(27)의 제어에 따라 가변되어 접합봉을 통과하는 고주파신호의 위상을 자동으로 가변시킨다. 그리고 접합봉의 형상은 원 기둥형 혹은 사각 기둥형 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 분배/합성기(10)측의 도파관(36a)과 복사기(30)측의 도파관(36b)은 구형 도파관이나 원통형 도파관이 사용될 수 있다.On the other hand, in the reversible phase shifter 120-1 for varying the beam in an elevation direction, as shown in FIG. 5, dielectric rods 35a and 35b are bonded to both sides of the ferrite rod 31 to form one bonding rod. After being formed in the structure, the silver-plated bonding rod is positioned at the center to connect the waveguide 36a on the distribution / compositor 10 side and the waveguide 36b on the copier side, and the dielectric rods 35a and 35b at both ends of the bonding rod are formed. Is coupled to each of the waveguides 36a and 36b to form impedance matchers 22a and 22b. In addition, a set coil 32s and a rest coil 32r are wound around the center ferrite rod 31 of the joining rod, and are surrounded by the perike yoke 33 to form a phase shift portion 24. Between the phase shifter 24 and the left and right impedance matchers 22a and 22b, magnets 34a and 34b surrounding the joining rod are positioned, respectively, so that a linear polarization is a circular polarization or a circular polarization is a linear polarization. The polarizers 23a and 23b to be converted are formed. At this time, the current i1 is supplied to the set coil 32s of the phase shifter 24 from the set driver 25s of the drive circuit 25, and the reset driver 32 of the drive circuit 25 is supplied to the reset coil 32r. The current i2 is supplied and flows from 25r, and the magnitudes of the currents i1 and i2 are varied under the control of the phase controller 27 to automatically vary the phase of the high frequency signal passing through the junction rod. And the shape of the bonding rod can be implemented in a variety of shapes, such as circular columnar or square columnar. As the waveguide 36a on the distributor / compositor 10 side and the waveguide 36b on the copying machine 30 side, a spherical waveguide or a cylindrical waveguide may be used.

이와 같은 구성에서 로터리 조인트(5)를 통해 송신기(8)로부터 전달된 고주파 무선신호는 광대역 전력분배기(110)의 인입 급전점(14)으로 입력되어 광대역 전력분배기(110)에서 수평 복사소자의 수(n)만큼 분배되어 위상 변위기(120-1~120-n)로 전달되고, 위상 변위기(120-1~120-n)는 위상 콘트롤러(140)로부터 전달된 위상제어신호에 따라 고주파 무선신호의 위상을 변위시켜 U링크(150-1~150-n)를 거쳐 해당 수평 복사소자(130-1~130-n)로 전달되어 공중으로 방사된다. 그리고 위상 콘트롤러(140)는 제어 및 감시기(9)로부터 로터리 조인트(5)를 통해 전달된 스캔제어신호에 따라 위상제어신호를 발생하여 해당 위상 변위기(120-1~120-n)에 제공한다.In such a configuration, the high frequency radio signal transmitted from the transmitter 8 through the rotary joint 5 is input to the inlet feed point 14 of the broadband power divider 110 and thus the number of horizontal radiating elements in the broadband power divider 110. (n) is distributed and transmitted to the phase shifters 120-1 to 120-n, and the phase shifters 120-1 to 120-n are radio frequency radios according to the phase control signal transmitted from the phase controller 140. The phase of the signal is displaced and transmitted to the corresponding horizontal radiation elements 130-1 to 130-n via the U-links 150-1 to 150-n, and radiated to the air. The phase controller 140 generates a phase control signal according to the scan control signal transmitted from the control and monitor 9 through the rotary joint 5 and provides the phase control signal to the phase shifters 120-1 to 120-n. .

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 목표물 탐색용 주 안테나(100)는, 송신기(8)에서 발생된 고주파 신호가 로터리 조인트(5)에 인입되면 회전체를 통하여 회전하면서 안테나(100) 내부로 급전된다. 급전된 고주파 신호는 광대역 전력분배기 인입 급전점(14)에 인입되어 광대역 전력분배기(110)에 의해 적절하게 분배된 후에 해당위상 변위기(120-1~120-n)로 전송되는데, 이 위상 변위기(120-1~120-n)에서는 위상을 각기 다르게 가변시키므로, 서로 다른 위상을 갖는 신호가 해당 복사소자군(130-1~130-n)에 전달되어 전파 복사된다. 송신 후 목표물에서 반사된 신호는 다시 목표물 탐색용 주 안테나(100)를 통해 수신된 후 송신시와 반대의 경로를 통해 수신기(8)로 전달되고, 이 수신신호는 제어 및 감시기(9)에서 분석되어 목표물의 위치(거리 및 고도 등)와 이동속도를 탐지하게 된다.That is, as shown in FIG. 2, when the high frequency signal generated by the transmitter 8 enters the rotary joint 5, the main antenna 100 for target search feeds into the antenna 100 while rotating through the rotating body. do. The fed high frequency signal enters the broadband power divider feed-in point 14 and is appropriately distributed by the broadband power divider 110 and then transmitted to the corresponding phase shifters 120-1 to 120-n. In the crisis 120-1 to 120-n, the phases are changed differently, so that signals having different phases are transmitted to the corresponding radiation element groups 130-1 to 130-n and radiated. After transmission, the signal reflected from the target is again received through the target antenna 100 for searching for the target, and then transmitted to the receiver 8 through a path opposite to that of the transmission, and the received signal is analyzed by the control and monitor 9. It detects the target's location (distance and altitude, etc.) and its moving speed.

이때, 위상 변위기(120-1~120-n)는 위상 변위기(120-1~120-n)를 연속 반복 제어하기 위하여 각각 연결 설치되는 위상 콘트롤러(140)를 통해 1초에 수십 번 주기적으로 위상을 가변시키는 동시에 수직 앙각으로 펜슬 빔(pencil-beam)을 형성시킨다. 또한, 광대역 전력분배기(110)는 송신 전력을 불균등하게 분배하여 부엽준위를 낮추는 기능을 하며, 안테나 복사소자(130-1~130-n)는 슬롯 도파관이나 직선편파, 또는 원편파 등 다양한 편파로 구현될 수 있다.At this time, the phase shifters 120-1 to 120-n periodically perform dozens of times per second through phase controllers 140 connected to each other in order to continuously control the phase shifters 120-1 to 120-n. The phases are varied with each other to form a pencil beam at a vertical elevation angle. In addition, the broadband power divider 110 serves to lower the side lobe level by distributing the transmission power unevenly, and the antenna radiation elements 130-1 to 130-n have various polarizations such as slot waveguides, linear polarizations, or circular polarizations. Can be implemented.

이와 같이 본 발명에 따른 목표물 탐색용 안테나(100)는 위상을 자동 조정하는 위상 변위기(120-1~120-n)로 인하여 수직 빔의 앙각방향이 가변됨으로써 수직방향으로 움직이지 않아도 저앙각과 고앙각의 목표물 고도를 탐지(스캔)할 수 있으며, 로터리 조인트(5)로 인해 안테나(10) 전체를 좌,우방향으로 360도 회전시킴으로써 전방향 목표물의 수평 방향각을 탐지할 수 있다.As described above, the target search antenna 100 according to the present invention has a low angle of view even when the vertical beam is not moved in the vertical direction by varying the elevation angle of the vertical beam due to the phase shifters 120-1 to 120-n for automatically adjusting the phase. The elevation of the target may be detected (scanned), and the horizontal joint angle of the omnidirectional target may be detected by rotating the entire antenna 10 360 degrees due to the rotary joint 5.

2. 피아식별용 안테나2. PIA identification antenna

본 발명의 피아식별용 안테나(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 합, 차패턴을생성하는 결합기(202)와, 결합기(202)로부터 분류된 신호를 분배하는 2개의 광대역 전력분배기(110a,110b), 및 결합기(202)가 있는 중앙을 중심으로 좌우 대칭되게 수평 배열된 복사소자군(210-1~210-n, 210'-1~210'-n; 이하, '좌측 복사소자군','우측 복사소자군'이라 함)과 중앙의 전방향 안테나(220)로 구성된다. 이때 사용되는 좌, 우측 복사소자군(210-1~210-n, 210'-1~210'-n)은 야기 안테나나 슬롯 안테나, 스트립 안테나 등 다양한 안테나로 구현될 수 있으며, 직선편파, 원형편파 등 다양한 편파로 변형하여 실시할 수 있다.As illustrated in FIG. 6, the PIA antenna 200 of the present invention includes a combiner 202 for generating a sum and a difference pattern, and two broadband power dividers 110a for distributing the classified signals from the combiner 202. 110b), and the radiation element groups 210-1 to 210-n and 210'-1 to 210'-n arranged horizontally and symmetrically about the center where the combiner 202 is located; , The right radiation element group) and the central omni-directional antenna 220. In this case, the left and right radiating element groups 210-1 to 210-n and 210'-1 to 210'-n may be implemented by various antennas such as Yagi antenna, slot antenna, and strip antenna. It can be modified by various polarizations such as polarization.

더욱 상세히 설명하면, 송수신기(8)에서 발생된 목표물 탐지용 고주파신호와 다른 주파수의 고주파 신호(피아식별용 고주파신호)가 로터리 조인트(5)에 인입되면, 이 피아식별용 고주파신호는 로터리 조인트(5)와 연결된 위상 콘트롤러(140)를 거쳐 결합기(202)로 급전된다. 결합기(202)에 급전된 고주파 신호는 동축 급전선을 통하여 일정 비율로 분배되어 피아식별용 안테나의 좌,우측 복사소자군(210-1~210-n, 210'-1~210'-n)과 중앙의 전방향 안테나(220)로 전달된 후에 목표물 방향으로 복사됨으로써 송신이 이루어진다.In more detail, when a high frequency signal (pia identification high frequency signal) having a frequency different from that of the target detection generated by the transceiver 8 is introduced into the rotary joint 5, the high frequency signal for pia identification is a rotary joint ( The power is fed to the combiner 202 via the phase controller 140 connected with 5). The high frequency signal supplied to the combiner 202 is distributed at a constant rate through the coaxial feed line, and the left and right radiating element groups 210-1 to 210-n and 210'-1 to 210'-n of the PIA antenna are separated. After being transmitted to the central omni-directional antenna 220, the transmission is made by copying in the direction of the target.

송신시 복사된 신호에는 피아를 식별하기 위한 암호코드가 실려있으며, 목표물로부터 반사된 신호는 다시 송신시와 역의 경로를 통해 피아식별용 안테나(200)로 수신된다. 결합기(202)는 180도 하이브리드 또는 90도 하이브리드와 90도 위상피드, 렛레이스 링(Rat Race Ring)과 월킨슨(Willkilson) 디바이더로 이루어지며, 2개의 하이브리드 또는 렛레이스 링 입력포트에는 피아식별용 안테나(200)가 연결되고, 월킨슨 디바이더의 입력단에는 전방향성 안테나(220)가 연결된다. 하이브리드는 좌,우 복사소자에서 수신된 신호의 합(∑)패턴과 차(△)패턴을 생성하고, 디바이더는 차(△)패턴과 전방향 안테나(220)로부터 수신된 신호를 이용하여 노치패턴을 출력한다. 따라서 결합기(202)의 출력포트에서는 하이브리드 렛레이스 링에서 생성된 합(∑)패턴과 월킨슨 디바이더에서 생성된 노치패턴이 출력된다. 즉, 각각의 좌,우측 복사소자군(21~2n,2'1~2'n)으로부터 입력된 신호는 전술한 렛레이스 링의 사용으로 합패턴과 차패턴이 발생되고, 전방향성 안테나(220)로부터 입력된 신호는 월킨스 디바이더의 사용으로 전술한 차패턴과 결합하여 노치(Notch)패턴이 발생된다. 이때, 전방향성 안테나(220)는 옴니 안테나(Omni Antenna)와 같이 무지향성의 특성을 갖는 안테나를 사용하여 모든 방향에 동일한 범위를 갖도록 하는 것이 바람직하다.The signal copied at the transmission includes an encryption code for identifying the PIA, and the signal reflected from the target is received by the PIA identifying antenna 200 through the reverse path at the time of transmission. Coupler 202 consists of a 180-degree hybrid or a 90-degree hybrid, a 90-degree phase feed, a Rat Race Ring and a Walkilson divider. The antenna 200 is connected, and the omni-directional antenna 220 is connected to the input terminal of the Walkinson divider. The hybrid generates a sum pattern and a difference pattern of signals received from the left and right radiation elements, and the divider uses a notch pattern using the difference pattern and the signal received from the omnidirectional antenna 220. Outputs Therefore, the sum pattern generated in the hybrid racelace ring and the notch pattern generated in the Walkinson divider are output from the output port of the combiner 202. That is, a signal input from each of the left and right radiating element groups 2 1 to 2n and 2 ' 1 to 2'n generates a sum pattern and a difference pattern by using the above-described lattice ring, and generates an omni-directional antenna ( The signal input from 220 is combined with the difference pattern described above using a Walkins divider to generate a notch pattern. In this case, the omni-directional antenna 220 is preferably to have the same range in all directions using an antenna having a non-directional characteristic, such as omni antenna.

따라서, 피아식별용 안테나(200)는 목표물 탐색용 안테나(100)와 다른 주파수대 즉, UHF대역 또는 극초단파대를 사용하며, 급전된 고주파 전력은 결합기(202)에서 일정한 비율로 분배하여 복사소자(210-1~210-n,210'-1~210'-n) 및 전방향성 안테나(220)에 전파 복사되고, 목표물로부터 반사되어 결합기(202)에 다시 수신되면 합, 차패턴 및 노치 패턴을 생성하여 피아를 식별할 수 있게 한다.Accordingly, the PIA identification antenna 200 uses a different frequency band, that is, the UHF band or the microwave band, from the target search antenna 100, and the high frequency power supplied is distributed at a constant rate in the combiner 202 to radiate the radiation element 210. -1 ~ 210-n, 210'-1 ~ 210'-n) and radio wave radiation to the omni-directional antenna 220, reflected from the target and received back to the combiner 202 to generate a sum, difference pattern, and notch pattern. To identify the pia.

이러한 목표물 탐색용 안테나(100)와 피아식별용 안테나(200)의 구성으로, 본 발명에 따른 목표물 탐지용 안테나(10)는 수직 배열된 수평 어레이 복사소자군(130-1~130-n)의 위상을 자동 조정하여 수직빔의 방향을 가변시킴으로써 고이득, 협대역의 수직 빔을 형성하고, 수평방향으로는 안테나(10) 전체를 회전하여 수평빔의 방향을 360도 연속회전 가능하게 함으로써 목표물의 수평 방향각을 탐지하는 동시에 피아를 식별할 수 있는 기능을 제공한다.With the configuration of the target search antenna 100 and the PIA identification antenna 200, the target detection antenna 10 according to the present invention is a vertical array of horizontal array radiation element group 130-1 ~ 130-n Automatically adjust the phase to change the direction of the vertical beam to form a high-gain, narrow band vertical beam, and rotate the entire antenna 10 in the horizontal direction to enable 360 degrees of continuous rotation of the horizontal beam. It provides the ability to detect pia angles while simultaneously identifying horizontal angles.

한편, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 본 안테나 전체에 방설커버(4) 즉, 전파 투과율이 좋은 절연체로 도포하여 환경 변화로부터 내부의 안테나를 보호하고, 수평방향과 수직방향의 전력비는 각 소자별로 불균등하게 하여 부엽을 최소화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, as shown in Fig. 2a to 2c is applied to the entire deflection cover 4, that is, an insulator with good radio wave transmittance to protect the internal antenna from environmental changes, the power ratio in the horizontal and vertical direction is It is desirable to minimize the side lobe by disproportionating the elements.

도 7은 본 발명에 따른 안테나의 수직 및 수평 복사패턴을 나타낸 것으로, (가)는 수직 복사 패턴을 도시한 것이고, (나)는 수평 복사 패턴을 도시한 것이다.Figure 7 shows the vertical and horizontal radiation pattern of the antenna according to the present invention, (a) shows a vertical radiation pattern, (b) shows a horizontal radiation pattern.

도 7에서 미설명부호 "A"는 안테나의 측면도, "IVO"는피아식별 전방향 안테나(220)의 수직복사패턴, "IV"는 피아식별 안테나(200)의 수직패턴, "PV1~PVn"는 목표물 탐색용 안테나(100)의 수직패턴, "IHO"는 피아식별 전방향 안테나(220)의 하트형 수평 복사패턴, "IH"는 피아식별용 안테나(200)의 수평 복사패턴, "PH1~PHn"는 목표물 탐색용 안테나(100)의 수평 복사패턴이다.In FIG. 7, reference numeral “A” is a side view of the antenna, “I VO ” is a vertical radiation pattern of the PIA identification omnidirectional antenna 220, and “I V ” is a vertical pattern of the PIA identification antenna 200, “P V1. P Vn "is the vertical pattern of the target search antenna 100," I HO "is the heart-shaped horizontal radiation pattern of the pia identification omnidirectional antenna 220," I H "is the horizontal of the pia identification antenna 200 The radiation pattern, "P H1 to P Hn ", is a horizontal radiation pattern of the target search antenna 100.

먼저, (가)에 도시된 안테나의 수직 복사패턴을 살펴보면, 피아식별용 안테나(200)는 반구형(IV)의 형상이고, 피아식별용 안테나(200)의 상부에 위치한 전방향성 안테나(220)는 8자형(IVO)이며, 목표물 탐색용 안테나(100)는 지향성이 예민한 수직빔(펜슬빔)으로 앙각방향이 상,하로 가변되는 것을 보여준다. 이와 같이 목표물 탐색용 안테나(100)의 수직 복사패턴(PV1~PVn)은 위상 콘트롤러(140)와 위상 변위기(120-1~120-n)를 이용하여 위상을 전기적으로 1초에 수십 번 자동 조정하여 수직 빔의 방향이 가변되도록 함으로써 저앙각 또는 고앙각의 목표물을 정확히 탐지할 수 있다.First, looking at the vertical radiation pattern of the antenna shown in (a), the PIA identification antenna 200 is a hemispherical shape (I V ), the omni-directional antenna 220 located on the top of the PIA identification antenna 200 Is an octagonal shape (I VO ), and the target search antenna 100 is a vertical beam (pencil beam) with sensitive directivity, and shows that the elevation angle is changed up and down. As described above, the vertical radiation patterns P V1 to P Vn of the target search antenna 100 are electrically dozens of phases in one second using the phase controller 140 and the phase shifters 120-1 to 120-n. By automatically adjusting the angle, the direction of the vertical beam can be changed to accurately detect the target at the lower or upper elevation angle.

(나)에 도시된 안테나의 수평 복사패턴을 살펴보면, 전방향성 안테나(220)는 하트형(IHO)으로 수평면내 단일 지향성의 특성을 지니고 있으며, 목표물 탐색용 안테나(100)의 복사패턴(PH1~PHn)은 피아식별용 안테나(200)보다 지향성이 예민하여 1차적으로 원거리의 목표물을 탐지한 후에 피아를 식별하는데 용이하다. 이때, 부엽은 전계강도와 전력밀도가 높게 나타나는 주빔을 제외한 나머지 부분을 말하는 것으로, 부엽준위가 낮을수록 물체를 추적하고 정확히 탐지하는데 용이하다.Looking at the horizontal radiation pattern of the antenna shown in (b), the omni-directional antenna 220 is a heart-shaped (I HO ) has a characteristic of a single directivity in the horizontal plane, the radiation pattern (P) of the target antenna 100 for search H1 to P Hn ) is more directional than the PIA identification antenna 200, and thus, it is easy to identify a PIA after detecting a target of a long distance. At this time, the side lobe refers to the rest of the main beam except for the main beam, which shows high electric field strength and power density. The lower the side lobe level, the easier it is to track and accurately detect an object.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 응용 또는 변형하여 실시할 수 있다.This invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can be implemented in various applications or modifications within the range which the technical idea of this invention allows.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 수직 배열된 수평 어레이 복사소자군의 위상을 전기적으로 변화(스캔)시켜 안테나가 수직방향으로는 움직이지 않아도 전방향에 위치한 목표물의 고도(저앙각/고앙각)를 탐지 및 추적하는 동시에, 수평방향으로는 안테나 자체를 360도 회전시켜 전방향 목표물의 수평 방향각을 탐지할 수 있어 매우 간단한 제어 메커니즘과 기구적인 구조로 고성능의 안테나를 구현할 수 있다. 더욱이 목표물 탐지용 안테나와 함께 피아식별용 안테나를 탑재하여 피아를 쉽게 식별할 수 있게 하는 효과가 있고, 목표물 탐색용 안테나의 광대역 전력분배기를 통해 수평방향 또는 수직방향의 전력비를 불균등하게 분배함으로써 부엽준위가 최소가 되도록 할 수 있다. 재래식 안테나는 수직방향으로 위상변위기를 이용, 코세컨트 팬빔(빔폭이 매우 넓은)을 형성하여 탐색물체의 수평방향 위치만 알고 정확한 고도와 앙각을 식별할 수가 없었다. 이런 폐단을 방지하기 위하여 위상변위기 콘트롤러로 위상을 정밀 콘트롤하여 빔폭이 매우 좁은 펜슬빔을 구성하여 앙각을 콘트롤하여 피탐색물체의 높이와 앙각거리를 정확히 식별할 수 있는 안테나이다.As described above, according to the present invention, the phase of the vertically arranged horizontal array radiating element group is electrically changed (scanned) so that the altitude (eft angle / elevation angle) of the target object located in all directions even when the antenna does not move in the vertical direction. At the same time, the antenna itself can be rotated 360 degrees in the horizontal direction to detect the horizontal direction angle of the omnidirectional target, enabling a high performance antenna with a very simple control mechanism and mechanical structure. Furthermore, it is equipped with a pia identification antenna together with the target detection antenna, which makes it easy to identify the pia, and by distributing the power ratio in the horizontal or vertical direction unevenly through the broadband power divider of the target detection antenna, the subleaf level is reduced. Can be minimized. Conventional antennas use phase shifters in the vertical direction to form cosecant fan beams (very wide beam widths), so they cannot know the exact elevation and elevation angles only by knowing the horizontal position of the search object. In order to prevent such closure, the phase shifter controller precisely controls the phase to form a pencil beam with a very narrow beam width, and controls the elevation angle to accurately identify the height and elevation distance of the object to be inspected.

Claims (5)

목표물을 탐지하기 위한 목표물 탐지용 안테나와, 피아를 식별하기 위한 피아식별용 안테나로 이루어진 안테나에 있어서,In the antenna consisting of a target detection antenna for detecting a target, and a Pia identification antenna for identifying a Pia, 상기 목표물 탐지용 안테나가,The target detection antenna, 로터리 조인트로부터 인입된 고주파 신호를 분배하는 광대역 전력분배기와;A wideband power distributor for distributing high frequency signals drawn from the rotary joints; 위상제어신호에 따라 상기 광대역 전력분배기로부터 분배된 고주파 신호의 위상을 가변시키는 위상 변위기;A phase shifter for varying a phase of a high frequency signal distributed from the broadband power divider according to a phase control signal; 상기 위상 변위기의 출력신호의 방향을 전환시켜주는 방향 전환 연결부;A direction change connector for changing a direction of an output signal of the phase shifter; 수평으로 연결된 복사소자들이 수직으로 배열되어 있고, 방향 전환 연결부로부터 전달된 고주파 신호를 공중으로 방사하는 복사소자어레이; 및A radiating element array in which horizontally connected radiating elements are arranged vertically and radiating high frequency signals transmitted from the redirection connection parts into the air; And 상기 위상 변위기를 제어하기 위한 위상 콘트롤러를 구비하고,A phase controller for controlling the phase shifter, 상기 위상 변위기가,The phase shifter, 입출력신호를 효율적으로 전달하기 위해 임피던스를 정합하는 제1 임피던스 정합부;A first impedance matching unit for matching impedance to efficiently transmit an input / output signal; 송신시에는 입력신호를 직선편파에서 원형편파로 변환하고, 수신시에는 원형편파를 직선편파로 변환하는 제1 편파기;A first polarizer for converting an input signal from a linearly polarized wave to a circularly polarized wave at the time of transmission and converting the circularly polarized wave to a linearly polarized wave at reception; 상기 위상제어기의 제어에 따라 고주파신호의 위상을 변위시키기 위한 구동전류를 출력하는 구동회로;A driving circuit outputting a driving current for shifting a phase of the high frequency signal according to the control of the phase controller; 상기 구동전류에 따라 고주파신호의 위상을 변위시키는 위상 변위부;A phase shift unit for shifting a phase of the high frequency signal according to the driving current; 송신시에는 입력신호를 원형편파에서 직선편파로 변환하고, 수신시에는 직선편파를 원형편파로 변환하는제2 편파기; 및A second polarizer for converting an input signal from a circularly polarized wave to a linearly polarized wave at the time of transmission and converting the linearly polarized wave to a circularly polarized wave at the time of reception; And 입출력신호를 효율적으로 전달하기 위해 임피던스를 정합하는 제2 임피던스 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 목표물 탐지용 3차원 안테나.3D antenna for target detection, characterized in that it comprises a second impedance matching unit for matching the impedance to efficiently transmit the input and output signals. 제1항에 있어서, 상기 목표물 탐색용 안테나의 상기 광대역 전력분배기는The broadband power divider of claim 1, wherein 혼 구조의 외부 하우징을 형성하는 섹터 혼과; 상기 섹터 혼 내부의 미리 지정된 공간에 설치되어, 전력을 분배하는 하나 또는 그 이상의 격막을 포함하고,A sector horn forming an outer housing of the horn structure; One or more diaphragms installed in a predetermined space inside the sector horn to distribute power, 상기 격막은The diaphragm is 상기 섹터 혼 내부의 소정 위치에 배치되는 입력부와; 상기 섹터 혼의 형상을 따라 형성된 안내부와; 상기 섹터 혼의 개구면을 향해 배치되는 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 목표물 탐지용 3차원 안테나.An input unit disposed at a predetermined position inside the sector horn; A guide formed along the shape of the sector horn; 3D antenna for target detection, characterized in that the output portion disposed toward the opening surface of the sector horn. 제2항에 있어서, 상기 광대역 전력분배기는,According to claim 2, The broadband power divider, 상기 섹터 혼의 중앙 부분으로 갈수록 경로가 굴곡되게 하여 전체 경로의 길이가 같아지도록 된 것을 특징으로 하는 목표물 탐지용 3차원 안테나.3D antenna for target detection, characterized in that the path is bent toward the center portion of the sector horn so that the length of the entire path is the same. 제 2항에 있어서, 상기 입력부는The method of claim 2, wherein the input unit 전력이 유입되는 첨두(尖頭)부와; 상기 첨두부로부터 상기 섹터혼을 따라 일정 비율로 두께가 증가되는 변환부로 이루어지고,A peak portion into which power is introduced; A conversion unit having a thickness increased from the peak part at a predetermined ratio along the sector horn, 상기 첨두부는 상기 섹터 혼의 길이를 축으로 한 소정 반경의 동심원 상에서 대칭 병렬 구조로 배치되고, 상기 변환부는 상기 섹터혼의 길이를 축으로 한 소정 반경의 동심원상에서 대칭 병렬 구조로 배치된 것을 특징으로 하는 목표물 탐지용 3차원 안테나.The peak portion is arranged in a symmetrical parallel structure on a concentric circle of a predetermined radius around the length of the sector horn, and the conversion unit is arranged in a symmetrical parallel structure on a concentric circle of a predetermined radius around the length of the sector horn 3D antenna for detection. 제1항에 있어서, 상기 목표물 탐지용 3차원 안테나는,According to claim 1, The three-dimensional antenna for detecting the target, 상기 위상 콘트롤러가 상기 위상 변위기의 위상을 제어하여 펜슬빔을 구성함으로써 피탐색물체의 앙각과 고도, 거리를 탐색할 수 있는 것을 특징으로 하는 목표물 탐지용 3차원 안테나.And the phase controller controls the phase of the phase shifter to construct a pencil beam to search elevation angles, elevations, and distances of the object to be searched.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013048454A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Intel Corporation Method and apparatus for directional proxmity detection
KR20180137376A (en) * 2017-06-17 2018-12-27 최옥재 Drone flight route guidance and landing guidance system using signal travel time
KR102103841B1 (en) * 2019-11-21 2020-04-24 한화시스템 주식회사 Identification of friend or foe apparatus for next generation destroyer having phased array iff antenna and its down-tilt control unit with adjustable transmission line

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