KR100684280B1 - 경중량 추적용 레이더 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적의 항공기 또는 미사일 공격을 받을 경우 도래 방향을 자동 추적하여 요격하기 위한 추적 레이더 안테나에서 허니컴 셀의 양면에 섬유강화플라스틱(FRP)을 부착한 소재를 사용하여 경량화가 가능하고 하나의 피드 혼을 사용하여 부엽 특성을 향상시킨 고속회전 경중량 추적 레이더 안테나에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 안테나는 허니컴 절연체의 양면에 파라볼라형 섬유강화플라스틱판이 부착된 이중 구조 반사판으로 되어 직선편파를 회전 원편파로 변환 후 다시 다른 직선편파로 변환하여 반사하는 주반사판; 허니컴 절연체의 양면에 파라볼라형 섬유강화플라스틱판이 부착되어 있고, 수직편파 혹은 수평편파 중 하나를 선택하여 통과시키고 다른 하나는 상기 주반사판측으로 반사시키기 위한 부반사판; 상기 부반사판과 상기 주반사판 사이에서 부엽을 제거하기 위한 반사판 테; 하나의 피드 혼; 허니컴 절연체의 양면에 섬유강화플라스틱 판이 부착된 구조의 케이스 내에 급전계통과 모드 커플러를 내장하고 있는 함체; 및 상기 주반사판과 상기 부반사판으로 이루어진 안테나 판을 지지하고, 상하/좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물을 포함하여 구성된다.
추적, 안테나, 경량, FRP, 허니컴, 고속회전, 반사판, 피드 혼

Description

경중량 추적용 레이더 안테나{ LIGHT WEIGHT RADAR ANTENNA FOR TRACKING }
도 1은 본 발명에 따른 부반사판을 이용한 추적 레이더 안테나를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 부반사판의 세부 도면,
도 3은 도 1에 도시된 주반사판의 세부 도면,
도 4는 본 발명에 따른, 혼을 주반사판의 정면에 부착한 구조의 추적 레이더 안테나를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 안테나에 사용되는 혼의 외관을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 안테나의 피드혼, 모드 커플러 배선 및 송수신 계통을 도시한 도면,
도 7은 종래의 추적 레이더 안테나를 개략적으로 도시한 예.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110: 주반사판 111,113: 탄소섬유강화플라스틱판
115: 유리섬유강화플라스틱판
112,114: 허니컴 셀 116: 경사 스트립라인
117: 에폭시 막 120: 편파(수평/수직) 선택형 부반사판
121,123: 유리섬유강화플라스틱판 122: 허니컴 셀
124: 반사 스트립라인 125: 에폭시 막
130: 반사판 테 131,133: 탄소섬유강화플라스틱판
132: 허니컴 셀 134: 전파흡수체
140: 피드 혼 141: 모드 카플러
142: 모드트랜스듀서 143: 급전 후렌지 커넥터
150: 함체 151,153: 탄소섬유강화플라스틱판
152: 허니컴 셀 161: 수직지지대
162: 수직회전체 163: 도파관
162a: 수직 회전 기어 162b: 피니언 기어
164: 수평회전대 165: 안테나 설치대
166: 수평 로터리조인트 및 슬립링
167: 수직 로터리조인트 및 슬립링
210: 반사판 211,213: 탄소섬유강화플라스틱판
212: 허니컴 셀 220: 피드혼 함체
221: 피드혼 222: 모드 카플러
230: 도파관 240: 장비함체
241,243: 탄소섬유강화플라스틱판 242: 허니컴 셀
244: 송수신장치 및 ACU 251: 수직지지대
252: 수직회전체 253: 수평회전대
252a: 수직 회전 기어 252b: 피니언 기어
254: 안테나 설치대 255: 수평 로터리조인트 및 슬립링
256: 수직 로터리조인트 및 슬립링
302: 방습카바 304: 피드혼
306: 원형도파관 307: 모드카플러
308: 모드 트랜스듀서 310: 급전 후렌지 커넥터
321: LNA 322: D/C
323: 추적 수신기 324: 안테나 콘트롤 유니트(ACU)
325: 수직 구동모터 326:수평 구동모터
H: 하이브리드(래트링 혹은 매직티)
본 발명은 적의 항공기 또는 미사일 공격을 받을 경우 도래 방향을 자동 추적하여 요격하기 위한 추적 레이더 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 허니컴 셀의 양면에 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)을 부착한 소재를 사용하여 경량화가 가능하고 하나의 피드 혼을 사용하여 부엽 특성을 향상시킨 고속회전 경중량 추적 레이더 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 추적 레이더 안테나는 항공기나 미사일과 같이 고속으로 이동하 는 물체를 탐지하여 추적하기 위한 안테나로서 물체의 이동을 신속하게 추적하기 위하여 경량화가 요구된다.
그런데 종래의 추적 레이더 안테나는 도 7에 도시된 바와 같이, 반사판(1)과 함체들(2,3)이 알루미늄과 같은 금속으로 이루어져 중량이 크기 때문에 고속회전이 어렵고, 대용량의 구동장치로 고속회전시킬 경우에는 고장이 자주 발생하는 문제점이 있었다. 또한 종래의 추적 레이더 안테나에서는 수평 및 수직방향의 모노펄스 신호를 얻기 위하여 수평방향으로 2개(H1,H2), 수직방향으로 2개(V1,V2), 모두 4개의 피드 혼을 사용하여 부품 수가 증가하고, 4개의 피드 혼(H1,H2,V1,V2)을 배열할 경우에는 촛점의 중앙에 혼이 위치하지 못하므로 편심되어 이득이 감소되고 부엽 특성이 열화되어 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하니컴 셀의 양면에 탄소 혹은 유리 섬유강화플라스틱(FRP)을 부착하는 소재로 안테나 반사판과 함체 등을 구현하여 경량화가 가능하여 고속으로 회전할 수 있는 경량 추적 레이더 안테나를 제공하는데 그목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 피드 혼만을 촛점 위치에 설치한 후 모드 카플러를 이용하여 추적에 필요한 모노펄스 신호를 발생함으로써 부엽특성을 향상시킨 경량 추적 레이더 안테나를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 파라볼라형 탄소섬유강화플라스틱판이 부착된 주반사판, 또는 유리섬유강화플라스틱 허니컴 이중 구조 반사판으로 되어 직선편파를 회전 원편파로 변환 후 다시 다른 직선편파로 변환하여 반사하는 편파변환용 주반사판; 허니컴 절연체의 양면에 카세그린 또는 변형의 유리섬유강화플라스틱판이 부착되어 있고, 수직편파 혹은 수평편파 중 하나를 선택하여 통과시키고 다른 하나는 상기 주반사판측으로 반사시키기 위한 부반사판; 상기 부반사판과 상기 주반사판 사이에서 부엽을 제거하기 위한 반사판 테; 하나의 피드 혼; 허니컴 절연체의 양면에 섬유강화플라스틱 판이 부착된 구조의 케이스 내에 급전계통과 모드 커플러를 내장하고 있는 함체; 및 상기 주반사판과 상기 부반사판으로 이루어진 안테나 판을 지지하고, 상하/좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는 허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 파라볼라형 탄소섬유강화플라스틱판이 부착된 반사판; 상기 반사판의 전면 중앙 촛점에 위치하는 하나의 피드 혼; 상기 피드 혼을 지지하고 전파신호를 전송하기 위한 전송선로; 상기 반사판의 후면에 설치되고, 허니컴 절연체의 양면에 탄소섬유강화플라스틱 판이 부착된 구조의 케이스 내에 장치들을 내장하고 있는 함체; 및 상기 반사판을 지지하고 상하좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 추적 레이더 안테나는 마이크로웨이브 주파수대를 주로 사용하는데, 본 발명의 실시예에서는 Ku밴드 주파수의 안테나를 예로 들어 설명한다. 또한 이해의 편의를 위하여 본 발명의 추적 안테나를 설명함에 있어서 부반사판과 이중의 주반사판을 이용한 구조를 제1 실시예로 설명하고, 반사판의 촛점에 피드혼이 설치되는 구조를 제2 실시예로 구분하여 설명하기로 한다.
[제 1 실시예]
도 1은 본 발명에 따른 부반사판을 이용한 추적 레이더 안테나를 도시한 도면으로서, 도 1a는 평면도, 도 1b는 정면도, 도 1c는 후면도, 도 1d는 측면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 부반사판의 세부 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 주반사판의 세부 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 허니컴 셀에 탄소 및 유리 섬유강화플라스틱(FRP)판이 부착된 이중 구조의 주반사판(110)과, 허니컴 셀에 유리섬유강화플라스틱(GFRP)판이 부착된 부반사판(120), 부엽을 제거하기 위한 반사판 테(130), 하나의 피드 혼(140), 허니컴 셀에 탄소섬유강화플라스틱판이 부착된 구조의 케이스 내에 급전계통과 모드 커플러 등을 내장하고 있는 함체(150), 안테나를 지지하고 상하좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물들로 구성된다.
부반사판(120)은 도 2의 세부도면에 도시된 바와 같이, 허니컴 셀(122)의 절연체 양면에 유리섬유강화플라스틱(FRP) 판(121,123)을 부착한 카세그린 혹은 변형으로서, 부반사판의 내측(주반사판측)의 유리섬유강화플라스틱판(123)에는 수평(혹은 수직)편파만을 선택적으로 반사시키고 수직(혹은 수평)편파만을 통과시키기 위한 도체의 반사 스트립라인(124)이 수평(혹은 수직)으로 전면에 배열되어 있고, 반사 스트립라인들(124)은 박막 에폭시막(125)에 의해 내측 유리섬유강화플라스틱판(123)에 부착되어 있다. 부반사판(120)에 사용되는 섬유강화플라스틱으로는 절연성을 갖는 유리섬유강화플라스틱(GFRP)을 사용한다. 이러한 편파(수평.수직) 선택형 부반사판(120)은 카세그랜형 또는 변형 카세그렌형 등 곡면으로 구성하고, 절연형 경량 허니컴 셀(셀의 형상은 삼각, 4각, 5각, 6각형 등이 가능하고 유전율이 작은 절연체로 구성함)의 양면에 얇은 FRP판(121,123)을 부착하고, 내면(피드혼쪽)의 FRP판(123)에는 수평으로 나란히 좁은 금속테를 도면과 같이 전체로 배열하여 부착한 후 박막 에폭시(125)로 접착한다. 또한 부반사판(120)은 피드 혼(140)의 편파(수직 또는 수평)에 따라 90도 회전 가능하게 하여 수평 또는 수직 복사 가변 후 접착제로 고정케 구성할 수도 있다. 즉, 부반사판(120)을 피드 혼(140)에서 출력하는 편파에 따라 수평편파반사-수직편파통과 혹은 수직편파반사-수평편파통과 가능하게 ±90˚이상 회전가능하게 하여 편파 변환 후 강력 접착제로 고정(재조정시 접착제 제거 후 재고정)하게 구성할 수도 있다.
주반사판(110)은 도 3의 세부 도면에 도시된 바와 같이, 허니컴 셀(112)의 도체(박금속) 또는 절연체 양면에 탄소섬유강화플라스틱판(111,113)을 부착한 제1 주반사판과, 절연 허니컴 셀(114)의 절연체 일면은 제1 주반사판의 탄소섬유강화플라스틱판(113)과 접하고 타면은 유리섬유강화플라스틱판(115)을 부착한 후 오목면의 유리섬유강화플라스틱판(115)에 부반사판 스트립라인과 45˚각도의 경사를 갖는 경사 스트립라인들(116)이 배열된 제2 주반사판이 합쳐진 이중 구조로 되어 있다.
주반사판(110)에서 반사를 위한 제1 주반사판의 섬유강화플라스틱판(111,113)은 주로 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 사용하고, 특히 제1 주반사판과 제2 주반사판이 만나는 중앙의 섬유강화플라스틱판(113)은 바람직하게는 탄소섬유강화플라스틱판(혹은 유리섬유강화플리스틱판)에 금이나 은, 동 등 전도성이 양호한 금속을 도금 혹은 도장하거나 박막으로 입힌 것이다.
그리고 편파변환을 위한 제2 주반사판의 섬유강화플라스틱판(115)은 절연성의 유리섬유강화플라스틱판을 사용하고, 이 유리섬유강화플라스틱판(115)에는 우측(혹은 좌측으로)으로 45˚의 기울기를 갖고 일정간격으로 배열된 경사 스트립라인들(116)이 박막 에폭시막(117)에 의해 부착되어 있다. 제2 주반사판은 경사스트립라인(116)에 의해 수직편파를 우회전 원편파(혹은 좌회전 원편파)로 변환하여 제1 주반사판이 우회전 원편파(혹은 좌회전 원편파)를 반사시키게 한다. 이를 위하여 제2 주반사판의 두께는 위상이 90도 지연되게 조정할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 주반사판(110)은 경박 허니컴 셀(셀의 형상은 삼각, 4각, 5각, 6각형 등) 양면에 얇고 강한 카본 화이바판(CFRP)(111,113)을 부착하고, 내부의 CFRP판 (113)에는 높은 주파수의 경우 금, 은, 동 또는 전도성이 양호한 금속 박판을 도포하거나 도금 혹은 금속 도장한다. 그리고 이와 같이 도체화한 주반사판(제1 주반사판) 안쪽에 편파 변환 주반사판(제2 주반사판)을 부착함에 있어서 절연체 경박 허니컴을 일정한 두께, 약 90도 위상 지연되게 부착한 후, 다시 얇은 유리 FRP 곡면판(115)을 부착하고, 그 위에 수평 편파면에 45도 방향각을 갖는 경사 스트립라인들(116)을 좁은 간격으로 도포한다.
또한 주반사판 후면은 원통형 함체(150)를 부착하기 위하여 함체 체결구를 원형으로 부착하여 함체(150)를 부착하게 하고, 함체에는 유지보수를 위하여 개폐기(도어)가 설치되어 있으며, 함체 내부에는 추적용 차신호를 인출하는 모드 카플라와 LNA, D/C, 수신기 등을 삽입할 수 있게 한 것이다.
반사판 테(130)는 허니컴 셀(132)의 절연체 양면에 탄소섬유강화플라스틱판(131,133)을 부착한 소재의 원통으로 이루어져 주반사판(110)과 부반사판(120)을 기구적으로 연결함과 아울러 내부에 밀폐된 공간을 형성하고 있고, 반사판 테(130)의 내측에는 불필요한 부엽을 억제하기 위한 전파흡수체(134)가 부착되어 있다.
피드 혼(140)은 주반사판(110)의 중앙에 위치하여 송신시 함체(150)의 급전계통으로부터 급전된 수평(혹은 수직)편파를 부반사판(120)측으로 방사하고, 수신시 부반사판(120)에 의해 반사되어 집중(포커싱)된 수평(혹은 수직)편파를 수신받아 함체 내의 급전 계통으로 전달한다.
함체(150)는 케이스가 허니컴 셀(152)의 절연체 양면에 탄소섬유강화플라스틱판(151,153)을 부착한 재료로 되어 있어 가볍고, 함체 케이스 내에는 급전 후렌 지 커넥터, 모드 카플러 등이 내장되어 있다. 또한 본 함체(150)는 수신장치 고장시 수리 가능케 하기 위한 개폐용 카버(도어)를 부착하고, 안테나를 수직 앙각 회전 가능하게 하는 수직 회전장치(162)를 부착하여 안테나 수직 회전하게 하고, 수직 회전 피니언 기어(162b) 중앙에는 수직 로터리 조인트, 슬립링(167) 등을 부착하여 수직 회전시 전기적 신호 전원공급에 지장이 없게 하였다. 이 수직회전 장치(162)는 안테나 수직 지지대(161)에 부착 후 구동장치(모터 또는 에어콤퓨레서)를 부착하고 수평회전대(164)에 부착한다. 수평회전대(164)에는 수평회전장치, 고주파 송수신장치 등을 부착할 수 있고, 수평 로타리조인트 또는 슬립링(166) 등을 부착하여 전원, 신호 등의 전송이 가능하게 하였다.
안테나를 지지하고 상하좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물들은 수직 지지대(161)와, 수직 회전체(162), 수평 회전대(164), 안테나 설치대(165) 등으로 구성되는데, 부반사판(120)과 주반사판(110)으로 이루어진 안테나 판은 수직 지지대(161)에 의해 지지됨과 아울러 수직모터(162a)와 수직 피니언 기어(162b) 등으로 이루어진 수직 회전체(162)에 의해 앙각 방향으로 회동할 수 있도록 되어 있고, 수직 지지대(161)는 수평 회전대(164)에 연결되어 수평회전대(164)에 의해 회동됨으로써 안테나 판을 방위각 방향으로 회동할 수 있도록 되어 있다. 이때 수평 회전대(164)는 안테나 설치대(165)에 의해 지지되고, 수직 혹은 수평 회전체의 회전에 관계없이 안테나에 신호를 급전하고 전원을 공급하기 위하여 수직 회전체와 수평 회전대에는 로터리 조인트와 슬립링(166,167)이 설치되어 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예 안테나는 전면에 편파 선택형 부반사판을 사용함으로써 투과 복사편파(수직)의 경우 전파 장애물 차폐가 없는 것이 되어 부엽(사이드로브)이 적고, 경량이어서 회전 구동 부하가 극히 적다. 또한 반사판 변두리에 스카트를 카본 화이바 허니컴으로 둘러 싸고, 내부에 전파 흡수체(134) 부착하여 부엽특성을 개선하였다.
이와 같이 구성되는 제1 실시예의 안테나에서 전파의 송수신 경로를 설명하면 다음과 같다.
[송신시]
먼저, 송신시에 급전 후렌지 커넥터(143)를 통해 피드 혼(140)으로 급전된 수평편파는 도 1a에 도시된 화살표 방향과 같이 부반사판(120)측으로 방사된다. 부반사판(120)은 내측의 수평 반사 스트립라인(124)으로 수평편파를 주반사판(110)측으로 전반사시키고, 주반사판(110)의 제2 주반사판은 경사 스트립라인(116)에 의해 수평편파를 우회전 원편파로 변환시킨다. 우회전 원편파는 제1 주반사판의 탄소섬유강화플라스틱판(113)에서 전반사되어 좌회전 원편파가 되고, 좌회전 원편파는 다시 제2 주반사판측으로 입사되는데, 제2 주반사판은 다시 좌회전 원편파를 수직편파로 변환하여 부반사판측(120)으로 전달한다. 부반사판(120)으로 전달된 수직편파는 수평 반사 스트립라인(124)을 거의 감쇠없이 통과하여 공기중(공간)으로 방사된다.
[수신시]
공기중(공간)으로부터 수신된 전파는 부반사판(120)에서 수직편파만 통과되 어 제2 주반사판에 의해 좌회전 원편파로 변환된 후, 제1 주반사판의 탄소섬유강화플라스틱판(113)에서 반사된 후 우회전 원편파가 되고, 우회전 원편파는 다시 제2 주반사판을 통과하면서 수평편파로 변환되어 부반사판(120)측으로 전달되고, 이 수평편파는 부반사판의 수평 반사 스트립라인(124)에 의해 반사 및 포커싱되어 피드 혼(140)으로 전달된다. 피드 혼(140)으로 전달된 신호는 후술하는 바와 같이 메인 급전선로를 통해 수신기로 전달됨과 아울러 일부 신호가 모드 카플러에 의해 모니터링되어 추적을 위한 모노펄스 신호를 생성한다.
[제 2 실시예]
도 4는 본 발명에 따라 혼을 반사판 촛점에 부착한 Ku Band 주파수대의 안테나의 예로서, 도 4a는 평면도, 도 4b는 후면도, 도 4c는 함체 측면도, 도 4d는 측면도, 도4 e는 정면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 허니컴 셀의 양면에 탄소섬유강화플라스틱이 부착된 파라볼라형 반사판(210)과, 반사판(210)의 전면 중앙 촛점에 위치하는 하나의 피드 혼(221)과, 피드 혼(221) 및 모드 카플러(222)를 내장하기 위한 피드 혼 함체(220), 피드 혼 함체(220)를 지지하고 전파신호를 전송하기 위한 도파관(230), 반사판(210)의 후면에 설치되고 허니컴 셀에 탄소섬유강화플라스틱판이 부착된 구조의 케이스 내에 송수신장치와 제어장치들을 내장하고 있는 장비함체(240), 반사판을 지지하고 상하좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물들로 구성된다.
반사판(210)은 도 4에 도시된 바와 같이, 허니컴 셀(212)의 도체(박금속) 또는 절연체 양면에 탄소섬유강화플라스틱판(211,213)을 부착한 구조로 되어 있고, 오목면의 탄소섬유강화플라스틱판(213)은 바람직하게는 탄소섬유강화플라스틱판에 금, 은, 동 등 전도성이 양호한 금속을 도금 혹은 도장한 것이다. 즉, 제2 실시예의 반사판(210)은 경박 허니컴 셀(셀이 삼각, 4각, 5각, 6각형 등)(212)의 박금속 또는 절연체 양면에 얇고 강한 카본 화이바판(211,213)을 부착하고, 내부면에는 높은 주파수의 경우 금, 은, 동 또는 전도성이 양호한 금속 박판을 도포하거나 도금 혹은 금속 도장한 것이다. 또한 반사판 후면은 원통형 장비함체(240)를 부착하기 위하여 함체 체결구를 원형으로 부착하여 장비함체(240)를 부착하게 하고, 장비함체(240)에는 유지보수를 위하여 개폐기(도어)가 설치되어 있으며, 함체 내부에는 송신수신 저잡음증폭기(LNA), 송수신기 등을 삽입할 수 있게 하였다.
피드 혼(221)은 피드 혼 함체(220) 내에 설치되어 있고, 반사판(210)의 전면 초점거리에 반사판(210)을 향하여 설치되어 송신시 장비함체(240)의 급전계통으로부터 급전된 전파를 반사판(210)측으로 송신하고, 수신시 반사판(210)에 의해 반사되어 집중된 전파를 수신받아 장비함체(240) 내의 급전 계통으로 전달한다.
장비함체(240)는 케이스가 허니컴 셀(242)의 절연체 양면에 탄소섬유강화플라스틱판(241,242)을 부착한 재료로 되어 있어 가볍고, 수신장치 고장시 수리 가능케 하기 위한 개폐용 도어(커버)를 부착하고, 안테나를 수직 앙각 회전 가능하게 하는 수직 회전장치(252)를 부착하여 안테나 수직 회전하게 하며, 수직 회전 피니언 기어(252b) 중앙에는 수직 로터리 조인트와 슬립링(256) 등을 부착하여 수직회 전시 전기적 신호와 전원공급에 지장이 없게 하였다. 이 수직회전 장치(252)는 안테나 수직 지지대(251)에 부착된 후 구동장치(모터 또는 에어콤퓨레서)를 부착하고, 수평회전대(253)에 부착한다. 수평회전대(253)에는 수평 로타리조인트 또는 슬립링(255) 등을 부착하여 전원과 신호 등의 전송이 가능하게 하였다.
안테나를 지지하고 상,하,좌,우로 구동하기 위한 기구적인 구조물들은 수직 지지대(251)와, 수직회전체(252), 수평회전대(253), 안테나 설치대(254) 등으로 구성되는데, 반사판(210)은 수직 지지대(251)에 의해 지지됨과 아울러 수직모터(252a)와 수직 피니언 기어(252b) 등으로 이루어진 수직 회전체(252)에 의해 앙각방향으로 회동할 수 있도록 되어 있고, 수직 지지대(251)는 수평 회전대(253)에 연결되어 수평회전체에 의해 회동됨으로써 안테나 판을 방위각 방향으로 회동할 수 있도록 되어 있다.
그리고 피드 혼(221)과 모드 커플러(222)에서 전송된 신호를 반사판(210) 뒤 함체(240)로 전송함에 전송선(230)을 상기 피드 혼 지지대용으로 구형 도파관 또는 동축관을 4(3)방향으로 상기 반사판(210)에 지지하고, 도파관(동축관) 전부 또는 일부를 이용하여 반사판 뒷 부분으로 신호를 전송한다.
이러한 제2 실시예의 추적 레이더 안테나는 송신시 장비함체의 송신기로부터 도파관을 통해 급전된 송신신호는 피드 혼(221)에서 반사판(210)측으로 방사되고, 도전성의 탄소섬유강화플라스틱판(213)은 피드 혼(221)으로부터 전달된 전파를 공간으로 반사한다. 또한 수신시에 공간으로부터 전달된 전파는 반사판(210)에서 반사 및 포커싱되어 촛점거리에 위치한 피드 혼(221)으로 수신되고, 피드 혼(221) 에서 수신된 수신신호는 후술하는 바와 같이, 메인 급전선로(도파관이나 동축선 등)를 통해 수신기로 전달됨과 아울러 일부 신호가 모드 카플러(222)에 의해 모니터링되어 추적을 위한 차신호를 생성한다.
[ 피드 혼 및 추적신호 처리계통]
도 5는 본 발명에 따른 안테나에 사용되는 피드 혼의 외관을 도시한 도면이고, 도 6a와 6b는 본 발명에 따른 안테나의 추적신호 처리 계통을 도시한 블럭도이다.
본 발명의 실시예에 사용되는 피드 혼(300)은 도 5에 도시된 바와 같이, 코르게이트 혼으로서, 나팔관 형의 혼(304)의 개구면에는 방습커버(302)가 설치되어 있고, 혼의 후면 원형 도파관(306) 외측에는 8개의 모드 커플러(307-1~307-8)와 6개의 하이브리드(H1~H6: 래트링이나 매직티를 사용할수도 있다)가 설치되어 도파관을 통해 전달되는 신호를 모니터링하여 추적을 위한 모노펄스 차 신호를 생성할 수 있게 되어 있으며, 원형 도파관(306)에는 모드 튜랜스듀서(308)와, 급전 후렌지 커넥터(310)가 연결되어 있다. 즉, 모드 카플러 중앙의 원형 도파관(306) 종단에는 모드 트랜스듀서(308)를 부착하여 급전 후렌지 커넥터(310)에 구형 도파관 TE10모드 인출하여 RF 데이터 송수신 가능하게 한 것이다.
즉, 제1 실시예의 경우 주반사판 중앙에 피드 혼(300)을 부착하고, 후면으로 모드 커플러용 원형 도파관(306)을 부착하고, 원형 도파관(306) 주위에 8등분 슬롯형 카플러(307-1~307-8)를 부착하되 상호 인접 카플러 전기각이 90˚되게 (기계적 각도는 45˚) 하여 하이브리드(H1~H6)로 상호 결합하여 모노펄스 차신호 △E, X△E(△Az)를 인출한 후 추적용 저잡음증폭기(LNA), 다운 컨버터(D/C), 추적 수신기, 안테나 콘트롤 유니트(ACU)에 연결하여 자동추적이 가능하게 하고, 원형 도파관 종단에는 모드 트랜스듀서(308)와, 모드변환 구형도판관(또는 동축) 코넥터(310)로 연결하여 데이터 송수신 가능하게 한 것이다.
또한 하이브리드(H)에서 얻어진 추적을 위한 차 신호(△E, X△E)는 저잡음증폭기(LNA)와 다운 컨버터(D/C)를 거쳐 추적 수신기(TRACK RX)와 안테나 제어기(ACU)를 거쳐 수직(앙각) 구동모터(325)와 수평(방위각) 구동모터(326)를 각각 구동하도록 되어 있다.
이때, 고속형일 경우에는 도 6a에 도시된 바와 같이 수직 LNA(321a)와 수직 다운 컨버터(322a), 수평 LNA(321b)와 수평 다운 컨버터(322b)를 거쳐 수직 추적 수신기(323a)와 수평 추적 수신기(323b), 수직 안테나 제어기(324a)와 수평 안테나 제어기(324b)를 거쳐 수직 구동모터(325)와 수평 구동모터(326)를 각각 구동하도록 되어 있어 신속하게 처리할 수 있도록 되어 있다.
그리고 저속형일 경우에는 도 6b에 도시된 바와 같이, 하이브리드(H7)를 이용하여 추적을 위한 차 신호(△E, X△E)를 결합한 후, 하나의 LNA(321), D/C(322), 추적 수신기(323)와 하나의 안테나 컨트롤러 유니트(324)를 이용하는 저렴한 구조로 구성할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 안테나의 반사판과 함체 등에 허니컴 셀의 절연체 양면에 아주 가벼운 탄소 또는 유리 섬유강화플라스틱(FRP) 판을 부착하여 사용함으로써 안테나의 전체 무게를 대폭 줄여 가볍게 하고, 하나의 피드 혼만을 사용하여 촛점거리에 설치함으로써 편심이 발생되지 않아 부엽을 억제시켜 안테나 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명의 안테나는 모든 구조물을 허니컴 카본 화이바 방식을 채택하여 직경 1m 안테나일 경우에 초속 360도까지 고속회전이 파손없이 운영 가능하게 하여 고속 미사일도 추적할 수 있다.

Claims (10)

  1. 허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 파라볼라형 탄소 및 유리 섬유강화플라스틱판이 부착된 이중 구조 반사판으로 되어 직선편파를 회전 원편파로 변환 후 다시 다른 직선편파로 변환하여 반사하는 주반사판;
    허니컴 절연체의 양면에 카세그린 또는 변형의 유리섬유강화플라스틱판이 부착되어 있고, 수직편파 혹은 수평편파 중 하나를 선택하여 통과시키고 다른 하나는 상기 주반사판측으로 반사시키기 위한 부반사판;
    상기 부반사판과 상기 주반사판 사이에서 부엽을 제거하기 위한 반사판 테;
    하나의 피드 혼;
    허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 섬유강화플라스틱 판이 부착된 구조의 케이스 내에 급전계통과 모드 커플러를 내장하고 있는 함체; 및
    상기 주반사판과 상기 부반사판으로 이루어진 안테나 판을 지지하고, 상하/좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물을 포함하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부반사판은
    주반사판측의 유리섬유강화플라스틱 판에는 수평(혹은 수직)편파만을 선택적으로 반사시키고 수직(혹은 수평)편파만을 통과시키기 위한 반사 스트립라인들이 일정 간격을 두고 다수 배열되어 있고,
    상기 반사 스트립 라인들은 박막 에폭시막에 의해 상기 유리섬유강화플라스 틱 판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주반사판은
    허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 파라볼라형 탄소섬유강화플라스틱 판을 부착한 제1 주반사판과,
    허니컴 절연체의 일면이 상기 제1 주반사판의 탄소섬유강화플라스틱 판과 접하고 타면에 카세그린 또는 변형의 유리섬유강화플라스틱 판을 부착한 후, 상기 유리섬유강화플라스틱 판에 45˚각도의 경사 스트립 라인이 일정간격으로 다수 배열되어 직선 편파를 회전 원편파로 혹은 회전 원편파를 직선 편파로 변환하는 제2 주반사판이 합쳐진 이중 구조로 되어 있고,
    상기 제1 주반사판과 상기 제2 주반사판이 만나는 중앙의 탄소섬유강화플라스틱 판은 탄소섬유강화플라스틱 판에 전도성이 양호한 금속을 도금 혹은 도장하거나 박판으로 부착한 것을 특징으로 하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반사판 테는
    허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 탄소섬유강화플라스틱 판을 부착한 원통으로 이루어져 상기 주반사판과 상기 부반사판을 기구적으로 연결함과 아울러 내부에 밀폐된 공간을 형성하고,
    상기 내측면 탄소섬유강화플라스틱 판에는 불필요한 부엽을 억제하기 위한 전파흡수체가 부착된 것을 특징으로 하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 피드 혼은
    상기 부반사판의 촛점이면서 상기 주반사판의 중앙인 곳에 위치하여 송신시 함체의 급전계통으로부터 급전된 수평(혹은 수직)편파를 상기 부반사판측으로 방사하고, 수신시 상기 부반사판에 의해 반사되어 집중된 수평(혹은 수직)편파를 수신받아 함체 내의 급전 계통으로 전달하는 것을 특징으로 하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 안테나는
    상기 주반사판 중앙에 상기 피드 혼을 부착하고, 후면으로 모드 커플러용 원형 도파관을 부착하고, 상기 원형 도파관 주위에 8등분 슬롯형 모드 카플러를 부착하되 상호 인접 카플러 전기각이 90˚되게 (기계적 각도는 45˚) 하여 하이브리드로 상호 결합하여 모노펄스 차신호 △E, X△E(△Az)를 인출한 후 추적용 저잡음증폭기(LNA), 다운 컨버터(D/C), 추적 수신기, 안테나 콘트롤 유니트(ACU)에 연결하여 자동추적이 가능하게 하고,
    상기 원형 도파관 종단에는 모드 트랜스듀서와, 모드변환 구형도파관(또는 동축) 코넥터로 연결하여 데이터 송수신 가능하게 한 것을 특징으로 하는 경중량 추적 레이더.
  7. 제1항에 있어서, 상기 안테나는
    부반사판을 피드 혼에서 출력하는 편파에 따라 수평편파반사-수직편파통과 혹은 수직편파반사-수평편파통과 가능하게 ±90˚이상 회전가능하게 하여 편파 변환 후 강력 접착제로 고정(재조정시 접착제 제거 후 재고정)하게 구성한 것을 특징으로 하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  8. 허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 파라볼라형 탄소섬유강화플라스틱판이 부착된 반사판;
    상기 반사판의 전면 중앙 촛점에 위치하는 하나의 피드 혼;
    상기 피드 혼을 지지하고 전파신호를 전송하기 위한 전송선로;
    상기 반사판의 후면에 설치되고, 허니컴 절연체의 양면에 탄소섬유강화플라스틱 판이 부착된 구조의 케이스 내에 장치들을 내장하고 있는 함체; 및
    상기 반사판을 지지하고 상하좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물들을 포함하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  9. 제8항에 있어서, 상기 안테나는
    상기 반사판의 촛점거리에 피드 혼과 모드 카플러를 부착하고, 상기 모드 카플러 결선한 모노펄스 차출력, 모드 트랜스듀서의 구형도파관(또는 동축) 후렌지 커넥터의 데이터 출력 등을 피드 혼 지지대를 겸한 도파관(동축)의 전체 혹은 일부로 전송하여 상기 반사판 뒤의 함체로 인입한 후 저잡음증폭기(LNA), 다운 컨버터(D/C), 수평회전 로타리 조인트 통과 후 안테나 콘트롤 유니트에서 자동 추적 가능 하게 하는 것을 특징으로 하는 경중량 추적용 레이더 안테나.
  10. 제9항에 있어서, 상기 안테나는
    상기 피드 혼과 상기 모드 커플러에서 전송된 신호를 반사판 뒤 함체로 전송함에 전송선을 상기 피드 혼 지지대용으로 구형 도파관 또는 동축관을 4(3)방향으로 상기 반사판에 지지하고,
    상기 도파관(동축관) 전부 또는 일부를 이용하여 상기 반사판 뒷 부분으로 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 경중량 추적용 레이다 안테나.
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