KR100638738B1 - Circularly polarized wave generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원편파 발생장치에 관한 것으로, 도파관 내부에 일정 높이의 코러게이션을 일체로 형성시키고 전력분배기를 장착하여 내구성이 강하면서도 송신과 수신주파수 대역에서 상이한 원편파를 얻을 수 있는 원편파 발생장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention relates to a circularly polarized wave generator, which is formed by forming a corrugation of a certain height inside the waveguide integrally and equipped with a power divider to provide a circular polarized wave generator capable of obtaining a different circular polarized wave in the transmission and reception frequency bands while being durable To provide that purpose.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도파관; 상기 도파관 내부에 반경방향 내측으로 돌출되어 일체로 형성되며, 상기 도파관 내부를 통과하는 전계벡터를 수직성분과 수평성분으로 분리시키는 다수의 코러게이션; 및 상기 도파관의 일단에 결합되며 전계벡터를 소정 각도 경사시키는 전력분배기를 포함하는 원편파 발생장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a waveguide; A plurality of corrugations protruding radially inwardly into the waveguide and integrally separating the electric field vectors passing through the waveguide into vertical and horizontal components; And a power divider coupled to one end of the waveguide and configured to incline the electric field vector by a predetermined angle.
원편파, 전력분배기, 도파관, 코러게이션, 전계벡터Circular polarization, power divider, waveguide, corrugation, electric field
Description
도1 및 도2는 각각 본 발명의 원편파 발생장치를 도시한 횡단면도 및 종단면도.1 and 2 are a cross-sectional view and a longitudinal sectional view, respectively, showing a circular polarization generator of the present invention.
도3은 본 발명의 원편파 발생장치의 일단에 구비된 제1플랜지를 도시한 평면도.Figure 3 is a plan view showing a first flange provided at one end of the circular polarization generator of the present invention.
도4는 본 발명의 원편파 발생장치의 타단에 구비된 제2플랜지를 도시한 평면도.Figure 4 is a plan view showing a second flange provided at the other end of the circular polarization generator of the present invention.
도5는 도1에 도시된 원편파 발생장치의 일부를 도시한 상세도.FIG. 5 is a detailed view showing a part of the circular polarization generator shown in FIG. 1; FIG.
도6은 도1에 도시된 원편파 발생장치의 요부인 코러게이션을 도시한 상세도.FIG. 6 is a detailed view showing the corrugation as a main part of the circular polarization generator shown in FIG. 1; FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1: 도파관 2: 제1플랜지1: waveguide 2: first flange
3: 제2플랜지 4: 코러게이션3: 2nd flange 4: corrugation
5: 편파기 6: 전력분배기5: polarizer 6: power divider
7: 8.6mm 정사각형 도파관 7: 8.6mm square waveguide
S1: 코러게이션 두께 S2: 코러게이션 간격S1: corrugation thickness S2: corrugation interval
H1 내지 H8: 각 코러게이션 높이H1 to H8: each corrugation height
본 발명은 원편파 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도파관 내부에 일정 높이의 코러게이션을 일체로 형성시키고 전력분배기를 장착하여 내구성이 강하면서도 송신과 수신주파수 대역에서 상이한 원편파를 얻을 수 있는 원편파 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a circular polarization generating device, and more particularly, to form a corrugation of a certain height inside the waveguide integrally and to install a power divider, which is durable and can obtain different circular polarizations in transmission and reception frequency bands. A circular polarization generator.
일반적으로, 원편파라 함은 진폭이 같고 편파면이 서로 직교하며 위상이 90도 다른 두 직선 편파 성분으로 나누어지는 것을 말하며, 이러한 원편파는 안테나와 같은 제품에 응용 사용된다, In general, circular polarization refers to two linearly polarized components having the same amplitude, orthogonal polarization planes, and 90 degree phases, which are used in products such as antennas.
상기와 같은 원편파를 발생시키는 종래의 장치로는 자성체 편파기, 셉텀(septum) 편파기, 유전체 슬랩 편파기, 핀 삽입형 편파기가 사용되고 있다. 상기 자성체 편파기는 도파관 내에 자성체를 삽입시켜 편파기를 구성하는 것으로서, 자기장을 이용하여 선형편파 신호를 임의의 각도와 방향으로 회전시켜 좌선회 원편파와 우선회 원편파를 발생시키는 방식이나 자성체의 보자력에 따라 위상편이현상이 발생하여 정확한 원편파를 만들기 어렵다는 단점이 있고, 상기 셉텀 편파기는 도파관 내부에 셉텀을 삽입시켜 편파기를 구성하는 것으로서, 셉텀의 위치, 두께, 모양에 따라 전기적 특성이 결정되기 때문에 설계가 어렵고 셉텀을 고정시켜줄 장 치를 도파관 내부에 만들어야 하기 때문에 제작이 까다롭다. 위성탑재용 부품은 수동상호변조 레벨이 낮아야 하는데 셉텀과 같은 도파관 내부의 불연속은 수동상호변조 레벨이 높아지는 단점이 있고, 상기 유전체 슬랩 편파기는 고온에서 형태가 변할 수 있고, 충격에 약한 단점을 가지고 있으며, 내부 불연속 구조에 의해 수동상호변조 레벨이 높아지는 단점이 있으며, 상기 핀 삽입형 편파기는 외부로 돌출된 핀을 조절하여 성능을 향상시키는 것으로서, 핀의 개수를 증가시킴에 따라 발생되는 원편파 대역폭을 증가시킬 수 있으며, 수동으로 핀의 위치를 조절함으로 발생되는 원편파의 주파수를 조절해야 하므로 동일한 성능을 갖는 물건을 대량 생산 하기가 어렵다는 단점이 있다.As a conventional device for generating such circular polarization, a magnetic polarizer, a septum polarizer, a dielectric slab polarizer, and a pin insertion polarizer are used. The magnetic polarizer constitutes a polarizer by inserting a magnetic body into the waveguide. The magnetic polarizer rotates a linear polarization signal at an arbitrary angle and direction using a magnetic field to generate a left circularly polarized wave and a preferential circularly polarized wave or to coercive force of a magnetic body. As a result of the phase shift phenomenon, it is difficult to make an accurate circular polarization, and the septum polarizer is configured as a polarizer by inserting a septum into the waveguide, and the electrical characteristics are determined according to the position, thickness, and shape of the septum. It is difficult to fabricate because it is difficult and the device to fix the septum must be made inside the waveguide. Satellite mounted components should have a low passive intermodulation level, but discontinuities in a waveguide such as a septum have a disadvantage of high passive intermodulation level, and the dielectric slab polarizer may have a shape change at a high temperature and has a weakness in impact. In addition, there is a disadvantage in that the passive intermodulation level is increased by an internal discontinuity structure, and the pin insertion type polarizer improves performance by adjusting pins protruding outward, and increases circular polarization bandwidth generated by increasing the number of pins. Since it is possible to adjust the frequency of circular polarization generated by manually adjusting the position of the pin, it is difficult to mass-produce objects having the same performance.
또한, 상기와 같은 여러 가지 종류의 편파기가 안테나 제품에 적용되기 위해서는, 듀플렉서와 연결되어야 하고 송수신 주파수에서 각각 다른 원편파를 얻기 위해 직교모드 변환기와 연결되는 경우 전계벡터를 45도 기울여 줄 수 있는 장치가 필요하다. 이 장치와 편파기를 연결하기 위해 플랜지를 사용하여 체결하게 되는데 이는 전계벡터의 진행방향에 불연속면을 주어 수동상호변조 레벨이 높아지는 문제점이 있었다.In addition, in order to be applied to the antenna products of the various kinds of polarizers as described above, the device that can tilt the electric field vector 45 degrees when connected to the duplexer and orthogonal mode converter to obtain different circular polarization at the transmission and reception frequency Is needed. The flange is used to connect the device and the polarizer, which gives a discontinuity in the traveling direction of the electric field vector, resulting in a high level of passive intermodulation.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 도파관 내부에 일정 높이의 코러게이션을 일체로 형성시키고 전력분배기를 장착하여 내구성이 강하면서도 송신과 수신주파수 대역에서 상이한 원편파를 얻을 수 있는 원편파 발생장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, integrally formed a corrugation of a certain height inside the waveguide and equipped with a power divider to provide a different circular polarization in the transmission and reception frequency bands while being durable. It is an object of the present invention to provide a circular polarization generator that can be obtained.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도파관; 상기 도파관 내부에 반경방향 내측으로 돌출되어 일체로 형성되며, 상기 도파관 내부를 통과하는 전계벡터를 수직성분과 수평성분으로 분리시키는 다수의 코러게이션; 및 상기 도파관의 일단에 결합되며 전계벡터를 소정 각도 경사시키는 전력분배기를 포함하는 원편파 발생장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a waveguide; A plurality of corrugations protruding radially inwardly into the waveguide and integrally separating the electric field vectors passing through the waveguide into vertical and horizontal components; And a power divider coupled to one end of the waveguide and configured to incline the electric field vector by a predetermined angle.
상기 코러게이션은 서로 다른 높이 및 같은 두께를 갖도록 형성되고, 서로 균일한 간격을 갖는다.The corrugations are formed to have different heights and the same thickness, and have a uniform distance from each other.
상기 전력분배기는 전계벡터를 45도 경사시켜 송신 및 수신 경로에서 서로 다른 원편파를 발생시킨다.The power divider inclines the electric field vector by 45 degrees to generate different circular polarizations in the transmission and reception paths.
상기 도파관의 단면 형상은 정사각형 또는 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.The cross-sectional shape of the waveguide is preferably made of square or circle.
상기 도파관과 전력분배기의 결합은 전기성형으로 이루어지는 것이 바람직하다.The combination of the waveguide and the power divider is preferably made by electroforming.
상기 도파관은 20.8-21.2GHz 주파수 내에서 0.4dB 이하의 축비를 갖고, 29.6-30.0GHz 주파수 내에서는 0.2dB 이하의 축비를 갖는다.The waveguide has an axial ratio of 0.4 dB or less within the 20.8-21.2 GHz frequency and an axial ratio of 0.2 dB or less within the 29.6-30.0 GHz frequency.
이하, 첨부된 도1 내지 도6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 1 to 6 will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도1 및 도2는 각각 본 발명의 원편파 발생장치를 도시한 횡단면도 및 종단면도이다.1 and 2 are a cross-sectional view and a longitudinal cross-sectional view, respectively, showing the circular polarization generator of the present invention.
본 발명에 따른 원편파 발생장치는 도파관 내부에 다수의 코러게이션을 일체로 형성하여 내구성을 높이고, 전력분배기를 사용하여 송신 및 수신주파수 대역에서 상이한 원편파를 얻을 수 있도록 한 구성이다.The circular polarization generating device according to the present invention is configured to increase durability by integrally forming a plurality of corrugations inside the waveguide, and to obtain different circular polarizations in transmission and reception frequency bands using a power divider.
즉, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 도파관(1) 내부에 소정 높이와 소정 간격을 가진 다수의 코러게이션(4)을 일체로 형성시키고, 상기 코러게이션(4)을 통해 상기 도파관(1) 내부를 통과하는 전계벡터를 수직성분과 수평성분으로 분리시키며, 상기 도파관의 일단에는 전력분배기(6)를 결합하여 상기 도파관(1) 내로 입사되는 전계벡터를 미리 소정 각도로 경사시키거나, 상기 도파관(1) 내에서 수직 및 수평성분으로 변환된 전계벡터를 입사받아 소정 각도로 경사시킨다.That is, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
상기 도파관(1) 내로 입사된 전계벡터는 상기 코러게이션(4)에 수직한 전계성분과 수평한 전계성분의 위상차를 송수신 주파수의 비가 1:1.5인 경우에 대해서 약 90도 정도가 되도록 하며, 상기 전력분배기(6)를 통해 출력전계벡터를 45도 경사시킴으로 송신과 수신에서 상이한 원형 편파가 되도록 한다. 여기에서, 상기 전력분배기(6)란 도파관의 일종으로서 전계벡터를 45도 경사시키며, 전기적으로 전력을 3dB로 나누어 주는 역할을 하므로, 본 실시예에서는 그 기능적 역할에 중점을 두어 전력분배기(6)란 용어를 사용한다.The electric field vector incident into the
상기 코러게이션(4)에 수평한 전계성분은 각각의 코러게이션(4)에 의해 지연되는 반면 상기 코러게이션(4)에 수직한 전계성분은 지연되지 않고 그대로 도파관(1)을 통과하게 되어 전계성분의 수평성분과 수직성분이 90도의 위상차를 갖게 되는 것이다.The electric field component horizontal to the
상기와 같이 코러게이션(4)을 일체형 코러게이션(4)을 이용하여 전계성분을 분리하는 방법은 내구성 면에서 큰 장점을 갖는다.As described above, the method of separating the electric field components by using the
상기 도파관(1)의 일측에는 플랜지(이하, 제1플랜지라 함)(2)가 형성되고, 그 내부에는 다수의 코러게이션(4)이 형성되어 원형 편파를 발생시키는 편파기(5)를 이룬다.A flange (hereinafter, referred to as a first flange) 2 is formed at one side of the
상기 코러게이션(4)들은 상하단에 서로 대향되도록 형성되는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 도파관(1)의 단면형상은 그 내부에 코러게이션(4)을 구비할 수 있는 구조이면 어떤 것이든 가능하고, 바람직하게는 원형 또는 정사각형으로 이루어진다.In addition, the cross-sectional shape of the
상기 전력분배기(6)는 입사된 전계벡터를 45도 경사시키며, 그 일측은 상기 편파기(5)에 결합되고 그 타측에는 플랜지(이하, 제2플랜지라 함)(3)가 형성된다.The
상기 편파기(5)의 일측에 상기 전력분배기(6)를 결합시키는 방식은, 가공오차를 줄이고 분연속에 의한 수동상호변조를 방지하기 위하여 전기성형으로 정밀하게 가공되었다.The method of coupling the
상기 전력분배기(6)는 3dB 전력분배기를 사용하는 것이 바람직하다.The
전계벡터의 입사방향은 상기 전력분배기(6)를 먼저 거쳐 편파기(5)로 입사되거나, 상기 편파기(5)를 먼저 거쳐 전력분배기(6)로 입사되는 것에 상관 없이 본 발명이 요하는 효과, 즉 전계성분의 수평성분과 수직성분을 분리시키고 전계벡터의 45도 경사시켜 송수신 경로에서 서로 다른 원편파를 얻을 수 있도록 구현할 수 있다.The incident direction of the electric field vector is incident to the
도3은 본 발명의 원편파 발생장치의 일단에 구비된 제1플랜지를 도시한 평면도이며, 도4는 본 발명의 원편파 발생장치의 타단에 구비된 제2플랜지를 도시한 평면도로서, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 상기 도파관(1)의 일측에는 제1플랜지(2)가 형성되고, 상기 도파관(1)의 타측에 결합된 전력분배기(6)의 일측에도 제2플랜지(3)가 형성되어 서로 45도의 위상차를 가지고 있다. 즉, 상기 제1플랜지(2)가 상기 제2플랜지(3)에 대해 45도 반시계방향 또는 시계방향으로 회전된 구조이다. 상기와 같이 45도 회전된 구조에 의해, 송신 주파수에서는 우선회 원편파가 생기고 수신 주파수에서는 좌선회 원편파가 발생하게 된다. 또한, 45도 회전된 구조에 의한 전기적 성능은 저하되지 않는다.3 is a plan view showing a first flange provided at one end of the circular polarization generating device of the present invention, Figure 4 is a plan view showing a second flange provided at the other end of the circular polarization generating device of the present invention, Figure 3 As shown in FIG. 4, a
도5는 도1에 도시된 원편파 발생장치의 일부를 도시한 상세도이며, 도6은 도1에 도시된 원편파 발생장치의 요부인 코러게이션을 도시한 상세도로서, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 상기 코러게이션(4)은 다양한 높이(H1 내지 H8) 및 일정한 두께(S1) 및 간격(S2)으로 형성되어 상기 코러게이션(4)에 수직한 전계성분과 수평한 전계성분의 위상차가 20.8-21.2GHz와 29.6-30.0GHz의 주파수 대역에서 약 90도가 되게 한다.FIG. 5 is a detailed view showing a part of the circular polarization generator shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a detailed view showing a corrugation that is a main part of the circular polarization generator shown in FIG. As shown in FIG. 4, the
상기 도파관(1) 내부에 형성되는 코러게이션(4) 간의 간격(S2)은 생성되는 원편파에 큰 영향을 주게되므로, 상기 코러게이션(4) 간의 간격은 도파관(1)의 직경이나 가로, 세로의 크기와 사용주파수에 따라 적절히 가변시키는 것이 바람직하다.Since the spacing S2 between the
상기 도파관(1)에 형성되는 코러게이션(4)의 갯수를 증가시킴에 따라 생성되 는 원편파의 주파수 대역폭을 증가시킬 수 있다.As the number of
즉, 본 실시예에서는 일정 갯수의 코러게이션(4)이 형성된 정사각형 형상의 도파관(1)을 예로 들어 설명하였으나, 생성되는 원편파의 주파수 대역을 더욱 증가시키고자 할 경우에는 상기 도파관(1)에 형성되는 코러게이션(4)의 갯수를 증가시는 것으로 구현될 수 있다.That is, in the present embodiment, the
상기한 바와 같은 본 발명의 원편파 발생장치는 그 부피가 매우 작게 구성가능하며, 충격에 강할뿐 아니라 고온에 대한 내구성도 좋은 장점이 있다.The circular polarization generator of the present invention as described above is configurable to be very small in volume, has the advantage of being resistant to shock as well as good durability against high temperatures.
따라서, 본 발명의 원편파 발생장치는 진동이 많고 고온에 노출될 수 있는 곳에 설치되는 안테나에 적용가능하다.Therefore, the circular polarization generator of the present invention is applicable to an antenna installed in a place where vibration is high and can be exposed to high temperature.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the field of the present invention that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 원편파 발생장치는, 도파관 내부에 미리 일정 높이의 코러게이션을 형성시키고 전력분배기를 장착하여 내구성이 강하면서도 송신과 수신주파수 대역에서 상이한 원편파를 얻을 수 있으며, 수동상호변조 레벨을 낮출 수 있는 효과가 있다.As described above, the circular polarization generator according to the present invention, by forming a corrugation of a predetermined height inside the waveguide in advance and equipped with a power divider, it is possible to obtain different circular polarizations in the transmission and reception frequency bands while being durable. It is effective to lower the level of passive intermodulation.
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