KR100723605B1

KR100723605B1 - 편파 변환형 추적 레이더 안테나

Info

Publication number: KR100723605B1
Application number: KR1020060014030A
Authority: KR
Inventors: 이돈신
Original assignee: (주)하이게인안테나
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-06-04

Abstract

본 발명은 허니컴 셀의 양면에 섬유강화플라스틱(FRP)을 부착한 소재를 사용하여 경량화가 가능한 편파 변환형 추적 레이더 안테나를 개시한다. 본 발명의 안테나는 부반사판과 주반사판, 함체 등이 허니컴 셀의 양면에 섬유강화플라스틱(FRP)을 부착한 소재로 됨과 아울러 피드 혼이 개구면이 정사각형이고 송수신기측으로 갈수록 폭이 좁아지는 4개의 개별 피드 혼이 "2x2" 형태로 배열된 구조로서 상기 각 개별 피드 혼의 벽이 경박 허니컴 셀 양면에 금속 도금한 카본 화이바판을 부착한 구조로 되어 있다. 또한 다른 실시예의 피드혼은 개구면이 세로변이 긴 직사각형으로서 4개의 개별 피드 혼이 수평 일렬로 배열된 구조이고, 각 개별 피드 혼의 출력단에는 모드변환을 위한 TE모드 변환기와, 하나의 신호를 2개로 분리하기 위한 TE모드 분리기가 차례로 연결되어 있다.

이러한 본 발명의 안테나는 전체적으로 중량을 가볍게 함으로써 저용량의 구동 모터로 신속하게 구동할 수 있어 경제적이고, 소형화가 가능하여 이동이 편리하므로 야전에 배치하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

추적, 안테나, 레이더, 편파변환, 피드 혼, 모노펄스, 허니컴, CRP

Description

편파 변환형 추적 레이더 안테나 { LIGHT WEIGHT RADAR ANTENNA FOR TRACKING }

도 1a는 본 발명에 따른 반사판 테에 전파흡수체 부착한 편파 변환형 추적 레이더 안테나를 도시한 도면,

도 1b는 본 발명에 따른 경사 반사판 테를 부착한 편파 변환형 추적 레이더 안테나를 도시한 도면,

도 2a는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 도시한 사시도,

도 2b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 도시한 정면도,

도 2c는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 도시한 측면도,

도 2d는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 측단면도,

도 2e는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 평단면도,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모노펄스 결합기의 구성 블럭도,

도 4a는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 도시한 사시도,

도 4b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 도시한 정면도,

도 4c는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 도시한 측면도,

도 4d는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 측단면도,

도 4e는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 평단면도,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모노펄스 결합기의 구성 블럭도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110: 주반사판 111,113: 탄소섬유강화플라스틱판

115: 유리섬유강화플라스틱판 112,114: 허니컴 셀(절연체)

117: 에폭시 막

120: 편파(수평/수직) 선택형 부반사판(절연 허니컴 내장 유리섬유플라스틱 접시형판)

121,123: 유리섬유강화플라스틱판 122,Hu: 허니컴 셀

124: 평행배열 도체들 띠 130-1:경사형 반사판 테

130: 반사판 테 131,133: 탄소섬유강화플라스틱판

132: 허니컴 셀 134: 전파흡수체

135: 유리섬유강화플라스틱판 141c,240c:탄소섬유강화플라스틱

140,140-1~140-4,240-1~240-4: 피드 혼 150: 모노펄스 결합기

H1~H8: 하이브리드 D1~D8: 위상지연기

145: 체결구 144: 방습커버

244: 모노펄스결합기 244-1~244-8: TE₁₀모드 혼출력 커넥터

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 가능한 편파 변환형 추적 레이더 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 본 발명자에 의해 선발명된 출원번호 10-2005-0090256호(2005.09.28)의 발명을 개량한 것이다.

일반적으로, 추적 레이더 안테나는 항공기나 미사일과 같이 고속으로 이동하는 물체를 탐지하여 추적하기 위한 안테나로서 물체의 이동을 신속하게 추적하기 위하여 경량화가 요구된다.

그런데 종래의 추적 레이더 안테나는 반사판과, 피드 혼, 함체 등이 알루미늄과 같은 금속으로 이루어져 중량이 크기 때문에 고속회전이 어렵고, 대용량의 구동장치로 고속 회전시킬 경우에는 구동장치가 비싸고 고장이 자주 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 허니컴 셀의 양면에 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)을 부착한 소재를 사 용하여 경량화가 가능한 편파 변환형 추적 레이더 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 안테나는, 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 변형 접시형 곡면에 유리섬유강화플라스틱판이 부착되어 있고, 수직편파 혹은 수평편파 중 하나를 선택하여 통과시키고 다른 하나는 상기 주반사판측으로 반사시키기 위한 평형 도체선들을 배열한 부반사판; 상기 부반사판과 상기 주반사판 사이에서 부엽을 제거하기 위한 반사판 테; 4개의 허니컴으로 구성한 피드 혼; 허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 섬유강화플라스틱 판이 부착된 구조의 케이스 내에 모노펄스 결합기를 내장하고 있는 함체; 및 상기 주반사판과 상기 부반사판으로 이루어진 안테나 판을 지지하고, 상하/좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 피드 혼의 제1 실시예는 개구면이 정사각형이고 송수신기측으로 갈수록 폭이 좁아지는 4개의 개별 피드 혼이 "2x2" 형태로 배열된 구조로서 상기 각 개별 피드 혼의 벽이 경박 허니컴 셀 양면에 금속 도금한 카본 화이바판을 부착한 구조로 되어 있고,

상기 피드 혼의 제2 실시예는 개구면이 세로변이 긴 직사각형이고 송수신기측으로 갈수록 폭이 좁아지는 4개의 개별 피드 혼이 수평 일렬로 배열된 구조로서 상기 각 개별 피드 혼의 벽이 경박 허니컴 셀 양면에 금속 도금한 카본 화이바판을 부착한 구조로 되어 있고, 상기 각 개별 피드 혼의 출력단에는 모드변환을 위한 TE₁₀모드 변환기와, 하나의 신호를 2개로 분리하기 위한 TE₁₀모드 분리기가 차례로 연결되어 있고, 상기 각 TE₁₀모드 분리기의 출력은 커넥터 또는 도파관을 통해 상기 모노펄스 결합기로 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한 반사판 테를 경사형으로 하여 정면 풍압을 경감케할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 편파 변환형 추적 레이더 안테나를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 편파 변환형 추적 레이더 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(130,130-1), 4개의 피드 혼(140), 허니컴 셀에 탄소섬유강화플라스틱판이 부착된 구조의 케이스 내에 급전계통과 모드 커플러 등을 내장하고 있는 함체(미도시), 안테나를 지지하고 상하좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물들(미도시)로 구성된다.

부반사판(120)은 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 스트립라인이 수평(혹은 수직)으로 전면에 배열되어 있고, 반사 스트립라인들은 박막 에폭시막에 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 카세그린형 또는 변형 카세그린형 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(피드 혼쪽)의 FRP판(123)에는 수평으로 나란히 좁은 금속테를 전체로 배열하여 부착한 후 박막 에폭시로 접착한 것이다.

주반사판(110)은 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 스트립라인들이 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 탄소섬유 강화플라스틱판(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 나란히 배열된 경사 도체라인들이 박막 에폭시막에 의해 부착되어 있다. 제2 주반사판은 경사 도체라인에 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 도체라인들을 좁은 간격으로 나란히 도포한다.

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. 경우에 따라서는 도 1b에 도시된 방화 같이 정면 풍압을 최소화하기 위하여 경사진 반사판 테(130-1)를 부착할 수 있다. 이 경우 전파흡수체는 생략하고, 허니컴 유리섬유강화플라스틱(135)만 부착한다.

본 발명에 따른 피드 혼(140)은 주반사판(110)의 중앙에 위치하여 송신시 함체(미도시)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. 이러한 피드 혼(140)은 후술하는 바와 같이 개구면이 정사각형에 가까운 4개의 피드 혼(140-1~140-4)이나 개구면이 세로변이 긴 직사각형 모양의 4개의 피드 혼(240-1~240-4)으로 구성될 수 있다.

이하의 구체적인 실시예에서는 개구면이 정사각형에 가까운 4개의 피드 혼(140-1~140-4)을 사용하는 제1 실시예와, 개구면이 세로변이 긴 직사각형 모양의 4개의 피드 혼(240-1~240-4)을 사용하는 제2 실시예로 구분하여 상세히 설명하기로 한다.

[제1 실시예]

도 2a는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 도시한 사시도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 도시한 정면도이며, 도 2c는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 도시한 측면도이다. 그리고 도 2d는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 측단면도이고, 도 2e는 본 발명에 따른 제1 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 평단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 피드 혼(140-1~140-4)은 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이 개구면이 정사각형에 가깝고 송수신기측으로 갈수록 폭이 좁아지는 4개의 개별 피드 혼(140-1~140-4)이 "2x2" 형태로 배열된 구조이다. 각 개별 피드 혼(140-1~140-4)은 내부가 비어 있는 도파관 형태로서, 4면을 이루는 피드 혼 벽(141-1~141-4)이 도 2d 및 도 2e에 도시된 바와 같이 경박 허니컴 셀(Hu; 셀의 형상은 삼각, 4각, 5각, 6각형 등) 양면에 금속 도금한 카본 화이바판(CFRP)(141c)을 부착한 구조로 되어 있어 매우 가벼운 잇점을 제공한다.

각 개별 피드 혼(140-1~140-4)의 송수신기측 출력단에는 도파관이나 동축케이블을 연결하기 위한 커넥터(142-1~142-4)가 플렌지 이음으로 연결되어 있고, 각 커넥터(142-1~142-4)에는 동축케이블이나 도파관을 통해 모노펄스 결합기(150)가 연결되어 전체 합(Σ) 신호와 수평 모노펄스 차(Az△) 신호, 수직 모노펄스 차(E△) 신호를 출력하도록 되어 있다.

또한 제1 실시예에 따른 4개의 피드 혼(140-1~140-4)의 개구면은 이물질이 들어가는 것을 방지하도록 방설커버(144)에 의해 보호됨과 아울러 4개의 피드 혼(140-1~140-4)이 흩어지는 것을 방지하기 위하여 양측 끝부분이 체결구(145)로 서로 체결되어 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모노펄스 결합기의 구성 블럭도이다.

제1 실시예의 모노펄스 결합기(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 피드 혼(140-1~140-4) 신호를 전달받기 위한 4개의 커넥터 또는 도파관 플렌지(142-1~142-4)와, 제2 커넥터(142-2)를 통해 제공된 제2 피드 혼신호를 90°위상지연시키기 위한 제2 위상지연기(D2), 제1 피드 혼의 신호와 제2 위상지연기(D2)에서 90°위상지연된 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공하는 제1 하이브리드(H1), 제4 커넥터(142-4)를 통해 제공된 제4 피드 혼신호를 90°위상지연시키기 위한 제4 위상지연기(D4), 제3 피드 혼의 신호와 제4 위상지연기(D4)에서 90°위상지연된 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공하는 제2 하이브리드(H2), 제1 하이브리드(H1)의 차(△)신호를 90°위상지연시키기 위한 제1 위상지연기(D1), 제1 하이브리드(H1)의 합(Σ)신호를 90°위상지연시키기 위한 제3 위상지연기(D3), 제1 위상지연기(D1)에서 90°위상지연된 제1 하이브리드(H1)의 차신호와 제2 하이브리드(H2)의 차신호를 하이브리드시켜 수직 차(E△)신호를 제공하는 제3 하이브리드(H3), 제3 위상지연기(D3)에서 90°위상지연된 제1 하이브리드(H1)의 합(Σ)신호와 제2 하이브리드(H2)의 합(Σ)신호를 하이브리드시켜 전체 합(Σ)신호와 수평 차(Az△)신호를 제공하는 제4 하이브리드(H4)로 구성된다. 본 발명의 실시예에서는 하이브리드를 사용한 것으로 설명하였으나 하이브리드 대신에 매직T나 레드링 등을 사용할 수도 있다. 그리고 매직T나 레드링을 사용할 경우에는 위상지연기를 생략할 수도 있다.

이와 같이 구성되는 제1 실시예의 안테나의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

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 제1 내지 제4 피드 혼(140-1~140-4)으로 전달된다. 각 피드 혼(140-1~140-4)으로 전달된 신호는 해당 커넥터 또는 도파관 플렌지(142-1~142-4)를 통해 모노펄스 결합기(150)로 전달된다.

제1 실시예의 모노펄스 결합기(150)에서 제2 커넥터(142-2)를 통해 제2 피드 혼(140-2)으로부터 전달된 신호는 제2 위상지연기(D2)에서 90°위상지연되어 제1 하이브리드(H1)로 입력되고, 제1 커넥터(142-1)를 통해 제1 피드 혼(140-1)으로부터 전달된 신호는 위상지연없이 제1 하이브리드(H1)로 입력된다. 제1 하이브리드(H1)는 제1 피드 혼(140-1)의 신호와 제2 위상지연기(D2)에서 90°위상지연된 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 출력한다.

제4 커넥터(142-4)를 통해 제4 피드 혼(140-4)으로부터 전달된 신호는 제4 위상지연기(D4)에서 90°위상지연되어 제2 하이브리드(H2)로 입력되고, 제3 커넥터(142-3)를 통해 제3 피드 혼(140-3)으로부터 전달된 신호는 위상지연없이 제2 하이브리드(H2)로 입력된다. 제2 하이브리드(H2)는 제3 피드 혼(140-3)의 신호와 제4 위상지연기(D4)에서 90°위상지연된 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 출력한다.

제3 하이브리드(H3)는 제1 위상지연기(D1)에서 90°위상지연된 제1 하이브리 드(H1)의 차신호와 제2 하이브리드(H2)의 차신호를 하이브리드시켜 수직 차(E△)신호를 출력하고, 제4 하이브리드(H4)는 제3 위상지연기(D3)에서 90°위상지연된 제1 하이브리드(H1)의 합신호와 제2 하이브리드(H2)의 합신호를 하이브리드시켜 전체 합(Σ)신호와 수평 차(Az△)신호를 출력하며, 이에 따라 제1 실시예의 모노펄스 결합기는 최종적으로 추적을 위한 3밴드신호인 전체 합(Σ) 신호와 수평 모노펄스 차(Az△) 신호, 수직 모노펄스 차(E△) 신호를 출력한다.

위 하이브리드 대신 매직T, 레드링 등을 사용할 수 있으며, 이 경우 90° 위상지연기를 생략할 수 있고, 또 커넥터 대신 도파관 플렌지를 사용할 수도 있다.

[제2 실시예]

도 4a는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 도시한 사시도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 도시한 정면도이며, 도 4c는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 도시한 측면도이다. 도 4d는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 측단면도이고, 도 4e는 본 발명에 따른 제2 실시예의 피드 혼을 구성하는 재료의 평단면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 피드 혼(240-1~240-4)은 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 개구면이 세로변이 긴 직사각형이고 송수신기측으로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 4개의 개별 피드 혼(240-1~240-4)이 수평방향으로 일렬로 배열된 구조이다. 각 개별 피드 혼(240-1~240-4)은 내부가 비어 있는 도파관 형태로서, 4면을 이루는 피드 혼 벽(241-1~241-4)이 도 4d 및 도 4e에 도시된 바와 같이 경박 허 니컴 셀(Hu; 셀의 형상은 삼각, 4각, 5각, 6각형 등) 양면에 금속 도금한 카본 화이바판(CFRP)(240c)을 부착한 구조로 되어 있어 매우 가벼운 잇점을 제공한다.

각 개별 피드 혼(240-1~240-4)의 송수신기측에는 하나의 TE₁₀모드 변환기(242-1~242-4)가 연결되어 있고, 하나의 TE₁₀모드 변환기(242-1~242-4)에는 변환된 하나의 신호를 2개의 신호로 분리하기 위한 TE₁₀모드 분리기(243-1~243-4)가 연결되어 있다. 그리고 각 TE₁₀모드 분리기(234-1~243-4)에는 도파관이나 동축케이블을 연결하기 위한 8개의 커넥터(244-1~244-8))가 플렌지 이음으로 연결되어 있고, 각 커넥터(244-1~244-8)에는 동축케이블이나 도파관을 통해 모노펄스 결합기(150)가 연결되어 전체합(Σ) 신호와 수평 모노펄스 차(Az△) 신호, 수직 모노펄스 차(E△) 신호를 출력하도록 되어 있다.

또한 제2 실시예에 따른 4개의 피드 혼의 개구면은 이물질이 들어가는 것을 방지하도록 방설커버(246)에 의해 보호됨과 아울러 4개의 피드 혼이 흩어지는 것을 방지하기 위하여 양측 끝부분이 체결구(245)로 서로 체결되어 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모노펄스 결합기의 구성 블럭도이다.

제2 실시예의 모노펄스 결합기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이, 8개의 TE₁₀모드 신호를 전달받기 위한 8개의 커넥터(244-1~244-8)와, 입력신호를 90°위상지연시키기 위한 8개의 위상지연기(D1~D8), 입력신호의 합과 차신호를 제공하기 위한 8개의 하이브리드(H1~H8)로 구성되어 전체합(Σ) 신호와 수평 모노펄스 차(Az△) 신호, 수직 모노펄스 차(E△) 신호를 출력한다.

도 5를 참조하면, 모노펄스결합기(244)의 제5 위상지연기(D5)는 제1 커넥터(244-1)를 통해 제공된 제1 피드 혼의 분리된 TE₁₀모드신호(제1 TE₁₀모드신호라 한다)를 90°위상지연시키고, 제3 위상지연기(D3)는 제2 커넥터(244-2)를 통해 제공된 제2 피드 혼의 분리된 TE₁₀모드신호(제2 TE₁₀모드신호라 한다)를 90°위상지연시킨다. 제4 위상지연기(D4)는 제3 커넥터(244-3)를 통해 제공된 제3 피드 혼의 분리된 TE₁₀모드신호(제3 TE₁₀모드신호라 한다)를 90°위상지연시키고, 제6 위상지연기(D6)는 제4 커넥터(244-4)를 통해 제공된 제4 피드 혼의 분리된 TE₁₀모드신호(제4 TE₁₀모드신호라 한다)를 90°위상지연시킨다.

제2 하이브리드(H2)는 제5 커넥터(244-5)를 통해 전달된 제1 피드 혼의 분리된 다른 TE₁₀모드신호(이하 제5 TE₁₀모드신호라 한다)와 제5 위상지연기(D5)에서 90°위상지연된 제1 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)신호를 제공하고, 제1 하이브리드(H1)는 제6 커넥터(244-6)를 통해 전달된 제2 피드 혼의 분리된 다른 TE₁₀모드신호(이하 제6 TE₁₀모드신호라 한다)와 제3 위상지연기(D3)에서 90°위상지연된 제2 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공한다.

제4 하이브리드(H4)는 제7 커넥터(244-7)를 통해 전달된 제3 피드 혼의 분리된 다른 TE₁₀모드신호(이하 제7 TE₁₀모드신호라 한다)와 제4 위상지연기(D4)에서 90 °위상지연된 제3 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공하고, 제3 하이브리드(H3)는 제8 커넥터(244-8)를 통해 전달된 제4 피드 혼의 분리된 다른 TE₁₀모드신호(이하 제8 TE₁₀모드신호라 한다)와 제6 위상지연기(D6)에서 90°위상지연된 제4 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)신호를 제공한다.

제6 하이브리드(H6)는 제2 위상지연기(D2)에서 90°위상지연된 제3 하이브리드(H3)의 합신호와, 제2 하이브리드(H2)의 합신호를 하이브리드시켜 차(△)신호를 출력하고, 제5 하이브리드(H5)는 제1 위상지연기(D1)에서 90°위상지연된 제4 하이브리드(H4)의 합신호와, 제1 하이브리드(H1)의 합신호를 하이브리드시켜 전체합(Σ)신호와 차(△)신호를 출력하고, 제8 하이브리드(H8)는 제8 위상지연기(D8)에서 90°위상지연된 제5 하이브리드(H5)의 차신호와, 제6 하이브리드(H6)의 차신호를 하이브리드시켜 수평차(Az△)신호를 출력하고, 제7 하이브리드(H7)는 제7 위상지연기(D7)에서 90°위상지연된 제4 하이브리드(H4)의 차신호와, 제1 하이브리드(H1)의 차신호를 하이브리드시켜 수직 차(E△)신호를 출력한다.

이와 같이 구성되는 제2 실시예의 안테나의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

공기중(공간)으로부터 수신된 전파는 부반사판(120)에서 수직편파만 통과되어 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 수 평편파는 부반사판의 수평 반사 스트립라인(124)에 의해 반사 및 포커싱되어 제1 내지 제4 피드 혼(240-1~240-4)으로 전달된다. 각 피드 혼(240-1~240-4)으로 전달된 신호는 TE₁₀모드 변환기(242-1~242-4)와 TE모드 분리기(243-1~234-4)를 거쳐 8개의 TE₁₀모드신호로 분리된 후 해당 커넥터(244-1~242-8)를 통해 모노펄스 결합기(150)로 전달된다.

제2 실시예의 모노펄스 결합기(150)에서 제1 커넥터(244-1)를 통해 전달된 제1 TE₁₀모드신호는 제5 위상지연기(D5)에서 90°위상지연되어 제2 하이브리드(H2)로 입력되고, 제5 커넥터(244-5)를 통해 전달된 제5 TE모드 신호는 위상지연없이 제2 하이브리드(H2)로 입력된다. 제2 하이브리드(H2)는 제5 TE모드 신호와 제5 위상지연기(D5)에서 90°위상지연된 제1 TE₁₀모드 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)신호를 출력한다.

제2 커넥터(244-2)를 통해 전달된 제2 TE모드신호는 제3 위상지연기(D3)에서 90°위상지연되어 제1 하이브리드(H1)로 입력되고, 제6 커넥터(244-6)를 통해 전달된 제6 TE₁₀모드 신호는 위상지연없이 제1 하이브리드(H1)로 입력된다. 제1 하이브리드(H1)는 제6 TE모드 신호와 제3 위상지연기(D3)에서 90°위상지연된 제2 TE₁₀모드 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 출력한다.

제4 커넥터(244-4)를 통해 전달된 제4 TE₁₀모드신호는 제6 위상지연기(D6)에서 90°위상지연되어 제3 하이브리드(H3)로 입력되고, 제8 커넥터(244-8)를 통해 전달된 제8 TE₁₀모드 신호는 위상지연없이 제3 하이브리드(H3)로 입력된다. 제3 하이브리드(H3)는 제8 TE₁₀모드 신호와 제6 위상지연기(D6)에서 90°위상지연된 제4 TE₁₀모드 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)신호를 출력한다.

제3 커넥터(244-3)를 통해 전달된 제3 TE₁₀모드신호는 제4 위상지연기(D4)에서 90°위상지연되어 제4 하이브리드(H4)로 입력되고, 제7 커넥터(244-7)를 통해 전달된 제7 TE₁₀모드 신호는 위상지연없이 제4 하이브리드(H4)로 입력된다. 제4 하이브리드(H4)는 제7 TE₁₀모드 신호와 제4 위상지연기(D4)에서 90°위상지연된 제3 TE₁₀모드 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 출력한다.

이후, 제6 하이브리드(H6)는 제2 위상지연기(D2)에서 90°위상지연된 제3 하이브리드(H3)의 합신호와 제2 하이브리드(H2)의 합신호를 하이브리드시켜 차신호를 출력하고, 제5 하이브리드(H5)는 제1 위상지연기(D1)에서 90°위상지연된 제4 하이브리드(H4)의 합신호와 제1 하이브리드(H1)의 합신호를 하이브리드시켜 전체합(Σ)신호와 차신호를 출력하고, 제8 하이브리드(H8)는 제8 위상지연기(D8)에서 90°위상지연된 제5 하이브리드(H5)의 차신호와, 제6 하이브리드(H6)의 차신호를 하이브리드시켜 수평차(Az△)신호를 출력하고, 제7 하이브리드(H7)는 제7 위상지연기(D7)에서 90°위상지연된 제4 하이브리드(H4)의 차신호와 제1 하이브리드(H1)의 차신호를 하이브리드시켜 수직 차(E△)신호를 출력한다. 따라서 제2 실시예의 모노펄스 결합기(150)는 최종적으로 추적을 위한 3밴드신호인 전체합(Σ) 신호와 수평 모노펄스 차(Az△) 신호, 수직 모노펄스 차(E△) 신호를 출력한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 편파 변환형 추적 안테나에 사용되는 주반사판, 부반사판, 피드 혼, 함체 등을 모두 절연체의 허니컴 셀에 금속도금된 FRP판을 부착한 구조로 구현하여 전체적으로 중량을 가볍게 함으로써 저용량의 구동 모터로 신속하게 구동할 수 있어 경제적이고, 소형화가 가능하여 이동이 편리하므로 야전에 배치하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

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;

4개의 피드 혼;

허니컴 박금속 또는 절연체의 양면에 섬유강화플라스틱 판이 부착된 구조의 케이스 내에 모노펄스 결합기를 내장하고 있는 함체; 및

상기 주반사판과 상기 부반사판으로 이루어진 안테나 판을 지지하고, 상하/좌우로 구동하기 위한 기구적인 구조물을 포함하는 편파 변환형 추적 레이더 안테나.
제1항에 있어서, 상기 피드 혼은

개구면이 정사각형이고 송수신기측으로 갈수록 폭이 좁아지는 4개의 개별 피드 혼이 "2x2" 형태로 배열된 구조로서 상기 각 개별 피드 혼의 벽이 경박 허니컴 셀 양면에 금속 도금한 카본 화이바판을 부착한 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 편파 변환형 추적 레이더 안테나.
제2항에 있어서, 상기 모노펄스 결합기는

상기 4개의 피드 혼 신호를 전달받기 위한 4개의 커넥터와,

제2 커넥터를 통해 제공된 제2 피드 혼신호를 90°위상지연시키기 위한 제2 위상지연기와,

제1 피드 혼의 신호와 상기 제2 위상지연기에서 90°위상지연된 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공하는 제1 하이브리드와,

제4 커넥터를 통해 제공된 제4 피드 혼신호를 90°위상지연시키기 위한 제4 위상지연기와,

제3 피드 혼의 신호와 상기 제4 위상지연기에서 90°위상지연된 신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공하는 제2 하이브리드와,

상기 제1 하이브리드의 차(△)신호를 90°위상지연시키기 위한 제1 위상지연기와,

상기 제1 하이브리드의 합(Σ)신호를 90°위상지연시키기 위한 제3 위상지연기와,

상기 제1 위상지연기에서 90°위상지연된 상기 제1 하이브리드의 차신호와 상기 제2 하이브리드의 차신호를 하이브리드시켜 수직 차(E△)신호를 제공하는 제3 하이브리드와,

상기 제3 위상지연기에서 90°위상지연된 상기 제1 하이브리드의 합(Σ)신호 와 상기 제2 하이브리드의 합(Σ)신호를 하이브리드시켜 전체 합(Σ)신호와 수평 차(Az△)신호를 제공하는 제4 하이브리드로 구성된 것을 특징으로 하는, 합성 신호 ∑밴드, 수직 모노펄스 차신호 E△밴드, 수평모노펄스 차신호 Az 밴드 구성한, 편파 변환형 추적 레이더 안테나.
제 3항에 있어서, 상기 하이브리드 대신 매직 T, 또는 레드링으로 교체하고, 교체부분은 90 위상기를 생략하는 편파 변환 추적레이다 안테나.
제1항에 있어서, 상기 피드 혼은

개구면이 세로변이 긴 직사각형이고 송수신기측으로 갈수록 폭이 좁아지는 4개의 개별 피드 혼이 수평 일렬로 배열된 구조로서 상기 각 개별 피드 혼의 벽이 경박 허니컴 셀 양면에 금속 도금한 카본 화이바판을 부착한 구조로 되어 있고,

상기 각 개별 피드 혼의 출력단에는 모드변환을 위한 TE10모드 변환기와, 하나의 신호를 2개로 분리하기 위한 TE₁₀모드 분리기가 차례로 연결되어 있고, 상기 각 TE₁₀모드 분리기의 8개 출력은 커넥터 또는 도파관 플랜지를 통해 모노펄스 결합기로 전달되어 합차 신호 구성하여 ∑합신호 밴드, 수직 모노펄스 차신호 E△, 수평모노펄스 차신호 Az△ 출력을 구성하는 편파 변환형 추적 레이더 안테나.
제5항에 있어서, 상기 모노펄스 결합기는

제1 커넥터를 통해 제공된 제1 피드 혼의 분리된 제1 TE₁₀모드신호를 90°위상지연시키는 제5 위상지연기(D5);

제2 커넥터를 통해 제공된 제2 피드 혼의 분리된 제2 TE₁₀모드신호를 90°위상지연시키는 제3 위상지연기(D3);

제3 커넥터를 통해 제공된 제3 피드 혼의 분리된 제3 TE₁₀모드신호를 90°위상지연시키는 제4 위상지연기(D4);

제4 커넥터를 통해 제공된 제4 피드 혼의 분리된 제4 TE₁₀모드신호를 90°위상지연시키는 제6 위상지연기(D6);

제5 커넥터를 통해 전달된 제1 피드 혼의 분리된 제5 TE₁₀모드신호와 상기 제5 위상지연기(D5)에서 90°위상지연된 제1 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)신호를 제공하는 제2 하이브리드(H2);

제6 커넥터를 통해 전달된 제2 피드 혼의 분리된 제6 TE₁₀모드신호와 상기 제3 위상지연기(D3)에서 90°위상지연된 제2 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공하는 제1 하이브리드(H1);

제7 커넥터를 통해 전달된 제3 피드 혼의 분리된 제7 TE₁₀모드신와 상기 제4 위상지연기(D4)에서 90°위상지연된 제3 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)과 차(△)신호를 제공하는 제4 하이브리드(H4);

제8 커넥터(244-8)를 통해 전달된 제4 피드 혼의 분리된 제8 TE₁₀모드신호와 상기 제6 위상지연기(D6)에서 90°위상지연된 제4 TE₁₀모드신호를 하이브리드시켜 합(Σ)신호를 제공하는 제3 하이브리드(H3);

제2 위상지연기(D2)에서 90°위상지연된 제3 하이브리드(H3)의 합신호와 상기 제2 하이브리드(H2)의 합신호를 하이브리드시켜 차(△)신호를 출력하는 제6 하이브리드(H6);

제1 위상지연기(D1)에서 90°위상지연된 제4 하이브리드(H4)의 합신호와 상기 제1 하이브리드(H1)의 합신호를 하이브리드시켜 전체합(Σ)신호와 차(△)신호를 출력하는 제5 하이브리드(H5);

제8 위상지연기(D8)에서 90°위상지연된 제5 하이브리드(H5)의 차신호와 상기 제6 하이브리드(H6)의 차신호를 하이브리드시켜 수평차(Az△)신호를 출력하는 제8 하이브리드(H8); 및

제7 위상지연기(D7)에서 90°위상지연된 제4 하이브리드(H4)의 차신호와 상기 제1 하이브리드(H1)의 차신호를 하이브리드시켜 수직 차(E△)신호를 출력하는 제7 하이브리드(H7)를 구비한 것을 특징으로 하는 편파 변환형 추적 레이더 안테나.
제6항에 있어서, 상기 전체 하이브리드들 대신에 매직T 또는 레드링으로 교체하고, 상기 모든 90° 위상지연기를 빼고 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 편 파 변환형 추적 레이더 안테나.
제1항에 있어서, 상기 반사판 테를 부반사판을 지지하는 경사형 절연체 허니컴 테를 부착한 것을 특징으로 하는 편파 변환형 추적 레이더 안테나.