KR100790953B1 - High power wideband pulse generator using dipole antenna - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 기존의 광대역 고출력 펄스신호 발생장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional broadband high output pulse signal generator.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 고출력 펄스신호 발생장치의 구성도.2 is a block diagram of a wideband high power pulse signal generator according to the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발진기의 구성도.3 is a block diagram of an oscillator according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다이폴 안테나의 구성 요소를 나타낸 개략도.4 is a schematic diagram illustrating components of a dipole antenna according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발진기의 양단에 다이폴 안테나를 결합한 상태도.5 is a state diagram coupled to a dipole antenna at both ends of the oscillator according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발진기의 양단에 다이폴 안테나를 결합한 상태도.Figure 6 is a state diagram coupled to the dipole antenna at both ends of the oscillator according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다이폴 안테나의 길이를 가변했을 때, 시간영역에서 수신한 전계 세기의 파형을 나타낸 그래프.7 is a graph illustrating waveforms of electric field strength received in the time domain when the length of the dipole antenna is changed according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 다이폴 안테나의 길이를 가변했을 때, 시간 영역의 수신 전계파형을 주파수 영역으로 변환한 그래프.8 is a graph in which the reception field waveform in the time domain is converted into the frequency domain when the length of the dipole antenna is changed according to an embodiment of the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10, 100 : 고전압 충전장치 20, 111 : 고전압 스위치10, 100: high
30 : 안테나 110 : 발진기30
120 : 다이폴 안테나 112 : 지지대120: dipole antenna 112: support
121 : 제1조정부 122 : 제2조정부121: first adjusting unit 122: second adjusting unit
123 : 제3조정부 124 : 안테나 마개123: third adjusting unit 124: antenna plug
본 발명은 길이 가변형 다이폴 안테나를 이용한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에 관한 것으로서, 고출력 전자파 펄스신호 발생장치는 크게 협대역 발생장치와 광대역 발생장치로 나눠지는데 본 발명은 광대역 고출력 전자파 펄스신호 발생장치에 관련된 것이다.The present invention relates to a wideband high power pulse signal generator using a variable-length dipole antenna, wherein the high power electromagnetic pulse signal generator is largely divided into a narrowband generator and a wideband generator. will be.
상기 광대역 고출력 전자파 펄스신호 발생장치의 기본 형태는 도 1에 도시된 바와 같이 고전압 충전장치(10), 고전압 스위치(20) 및 안테나(30)로 구성된다. 고전압 충전장치는 일반적으로 막스나 변압기 형태가 많이 사용되며 상용전원을 이용하여 고전압 펄스를 발생한다. 고전압 스위치는 일정한 고전압에서 자발 방전되는 스파크 갭 스위치(Spark gap switch)를 많이 사용하며 다이폴 안테나 사이에 위치한다. The basic form of the broadband high power electromagnetic pulse signal generator is composed of a high
상기 고전압 충전장치가 고전압 스위치를 충전하면 고전압 스위치는 일정 전압 이상에서 자발 방전되고 공진 주파수로 진동하면서 안테나를 통해 감쇄 진동 파 형의 고출력 전자파 펄스를 발생한다. 고전압 스위치는 일정 전압 이하에서 내부의 절연파괴를 방지하기 위해 일반적으로 상기 고전압 스위치 사이에 기체 가스를 주입한다.When the high voltage charging device charges the high voltage switch, the high voltage switch spontaneously discharges over a predetermined voltage and vibrates at a resonant frequency to generate a high output electromagnetic pulse of attenuated vibration waveform through the antenna. The high voltage switch generally injects gaseous gas between the high voltage switches to prevent internal breakdown at a predetermined voltage or less.
상기 안테나는 고전압 충전장치와 연결이 용이하고, 발진기를 내부에 포함할 수 있는 팻 다이폴(Fat Dipole)이나 바이코니컬(Biconical)형태의 다이폴 안테나를 사용한다. 또한, RF 복사 펄스신호의 최대크기를 향상시키기 위해 다이폴 안테나에 도체봉(Rod)을 부착하는 경우도 있다.The antenna uses a dipole or biconical dipole antenna that can be easily connected to a high voltage charging device and can include an oscillator. In addition, a conductor rod may be attached to the dipole antenna to improve the maximum size of the RF radiation pulse signal.
광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 발생 되는 펄스신호의 최대크기 혹은 주파수 대역폭은 신호 발생장치의 스위치와 안테나의 크기와 형태에 따라 많은 영향을 받는다. The maximum size or frequency bandwidth of the pulse signal generated by the broadband high power pulse signal generator is greatly affected by the size and shape of the switch and antenna of the signal generator.
따라서 신호 발생장치에서 발생 되는 펄스신호의 최대크기 혹은 주파수 대역폭을 변경하려면 스위치와 다이폴 안테나를 새로 설계하고 제작해야 하는 문제점이 발생 된다.Therefore, in order to change the maximum size or frequency bandwidth of the pulse signal generated by the signal generator, a problem arises in the design and manufacture of a switch and a dipole antenna.
본 발명은 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 발생 되는 펄스 신호의 최대크기 혹은 주파수 대역폭을 조정하기 위하여 발진기와 다이폴 안테나의 추가적인 제작이 필요하지 않도록 다이폴 안테나의 길이를 가변하여 구현한다.The present invention is implemented by varying the length of the dipole antenna so that the oscillator and the dipole antenna need not be manufactured in order to adjust the maximum size or frequency bandwidth of the pulse signal generated in the broadband high power pulse signal generator.
따라서, 본 발명은 발진기와 길이 가변형 다이폴 안테나를 이용하여 펄스신호의 최대크기 혹은 주파수 대역폭의 조정이 가능한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a wideband high output pulse signal generator capable of adjusting the maximum size or frequency bandwidth of a pulse signal using an oscillator and a variable dipole antenna.
이를 위하여, 광대역 고출력 펄스신호 발생장치는 일정 전압이상에서 자발 방전하는 발진기와 길이 가변형 다이폴 안테나로 구성되는 것을 특징으로 한다.To this end, the broadband high power pulse signal generator is characterized by consisting of an oscillator and a variable length dipole antenna that spontaneously discharges above a certain voltage.
본 발명은 다이폴 안테나를 이용한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에 관한 발명으로서, 고전압으로 충전시키는 고전압 충전장치, 상기 고전압 충전장치에 의해서 고전압으로 충전된 후 자발 방전되면서 공진주파수로 진동하여 감쇄진동 파형의 고출력의 전자파 펄스 신호를 발생하는 고전압 스위치를 갖는 발진기, 상기 펄스 신호의 최대 크기 또는 주파수 대역폭의 조정이 가능하도록 상기 발진기의 양단에 결합되는 다수의 조정부로 이루어진 다이폴 안테나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a wideband high output pulse signal generator using a dipole antenna, comprising: a high voltage charging device for charging with a high voltage, and a high voltage for charging with a high voltage by the high voltage charging device and then spontaneously discharging to vibrate at a resonance frequency to generate a high output of attenuation vibration waveform. An oscillator having a high voltage switch for generating an electromagnetic pulse signal of the oscillator, characterized in that it comprises a dipole antenna consisting of a plurality of adjusting units coupled to both ends of the oscillator to adjust the maximum size or frequency bandwidth of the pulse signal .
여기서, 상기 다이폴 안테나는 상기 다수의 조정부의 각각의 조합에 의하여 길이의 변경이 가능한 것을 특징으로 한다.Here, the dipole antenna is characterized in that the length can be changed by each combination of the plurality of adjusting units.
또한, 상기 조정부는 소정 길이의 제 1 조정부, 제 2 조정부, 제 3 조정부로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the adjustment part is composed of a first adjustment part, a second adjustment part, and a third adjustment part of a predetermined length.
또한, 상기 다이폴 안테나는 상기 조정부의 조합에 의해 길이가 조정된 상기 다이폴 안테나의 양 끝단 조정부와 결합 되는 안테나 마개를 더 포함하는 것이 바람직하다.The dipole antenna may further include an antenna plug coupled to both ends of the dipole antenna whose length is adjusted by a combination of the adjusting units.
상기 발진기와 상기 다이폴 안테나의 조정부 및 안테나 마개는 각각이 서로 나사식으로 결합 되는 것을 특징으로 한다.The oscillator and the adjusting portion and the antenna plug of the dipole antenna are characterized in that each is screwed together.
상기 발진기는 자발 방전 전압에 도달할 때까지 절연 상태를 유지하기 위하 여 내부에 가스(SF6)를 채우고 일정한 기압을 유지하는 것을 특징으로 한다.The oscillator is characterized by filling a gas (SF6) therein and maintaining a constant air pressure to maintain the insulation state until reaching the spontaneous discharge voltage.
이하, 본 발명에 따른 다이폴 안테나를 이용한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치의 일실시 예에 대하여, 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a broadband high power pulse signal generator using a dipole antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 고출력 펄스신호 발생장치의 구성도를 나타낸다. 본 발명에 따른 광대역 고출력 펄스신호 발생장치는 고전압 펄스신호를 발생하기 위한 고전압 충전장치(100)와, 일정 전압이상에서 자발 방전되는 발진기(110)와 길이 가변이 가능한 다이폴 안테나(120)를 포함한다.2 is a block diagram of a wideband high output pulse signal generator according to the present invention. The broadband high power pulse signal generator according to the present invention includes a high
상기와 같이 구성된 광대역 고출력 펄스신호 발생장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the broadband high output pulse signal generator configured as described above is as follows.
도 3은 본 발명에 따른 발진기(110)의 구성도를 나타낸 일실시예로서, 고전압 스위치(111)와 지지대(112)로 구성된다. 고전압 스위치(111)의 재질은 구리인 것이 바람직하고, 지지대(112)의 재질은 폴리카본네이트인 것이 바람직하다.Figure 3 is an embodiment showing the configuration of the
발진기(110)는 고전압 충전장치(100)(미도시)에 의해 고전압으로 충전된 후, 고전압 스위치(111)가 자발 방전되면서 공진 주파수로 진동하여 감쇄진동 파형의 고출력 전자파 펄스신호를 발생한다. 또한, 발진기(110)는 자발방전 전압에 도달할 때까지 절연상태를 유지하기 위하여 내부에 가스(113)를 채우고 일정기압을 유지하도록 한다.After the
이때, 상기 가스(113)는 불화유황(SF6) 가스인 것이 바람직하다.At this time, the
도 4는 본 발명에 따른 다이폴 안테나(120)의 구성 요소를 나타낸 일실시예로서, 제1조정부(121), 제2조정부(122), 제3조정부(123) 및 안테나 마개(124)로 구성되며, 상기 각 구성 요소는 각각의 구성 요소와 서로 결합 가능하도록 되어 있다.4 is a diagram illustrating the components of the
또한, 제1조정부(121), 제2조정부(122), 제3조정부(123), 안테나 마개(124)는 각각 소정의 길이를 갖는 것이 바람직하며, 체결이 용이하고 고전압에도 견딜 수 있도록 각 구성요소가 각각의 구성 요소와 서로 나사식으로 결합되는 것이 바람직하다.In addition, each of the first adjusting
다이폴 안테나(120)의 재질은 알루미늄인 것이 바람직하다.The material of the
상기 다이폴 안테나(120)는 각각 다수로 제작된 제 1 조정부(121), 제 2 조정부(122), 제 3 조정부(123)를 조합하여 다이폴 안테나(120)의 길이를 결정하며, 조합된 다이폴 안테나(120)의 양 끝단 조정부와 안테나 마개(124)를 결합하는 것을 특징으로 한다.The
상기 다이폴 안테나(120)는 발진기(110)의 양단에 부착되며, 체결이 용이하고 고전압에도 견딜 수 있도록 서로 나사식으로 결합되는 것이 바람직하다.The
상기 다이폴 안테나(120)는 발진기(110)에서 발생된 감쇄진동 파형의 고출력 전자파 펄스신호를 대기 중으로 복사한다. The
상기 다이폴 안테나(120)는 단면적이 일반 다이폴 안테나에 비해 크므로 광대역의 특성을 지닌다.Since the cross-sectional area is larger than that of a general dipole antenna, the
도 5는 본 발명에 따른 발진기(110)의 양단에 다이폴 안테나를 결합한 일실 시예로서, 상기 발진기의 양단에 각각 제3조정부와 안테나 마개의 결합으로 이루어진 다이폴 안테나를 결합한 펄스신호 발생장치이다. 5 is an exemplary embodiment in which a dipole antenna is coupled to both ends of the
도 6은 본 발명에 따른 발진기(110)의 양단에 다이폴 안테나(120)를 결합한 일실시예로서, 상기 발진기의 양단에 각각 제1조정부와 제2조정부와 제3조정부와 안테나 마개의 결합으로 이루어진 다이폴 안테나를 결합한 펄스신호 발생장치이다.Figure 6 is an embodiment in which the
이때, 다이폴 안테나의 각 조정부의 결합에 의해 빈 공간(125)을 갖는다.At this time, the
상기 도 5와 도 6에서 나타나는 바와 같이, 상기 다이폴 안테나(120)는 각 조정부의 조합에 의한 결합으로 인해 다이폴 안테나의 길이가 결정되며, 상기 각 조정부의 또 다른 조합에 의한 결합으로 다이폴 안테나의 길이를 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the length of the dipole antenna is determined by the combination of the combinations of the adjusting units, and the length of the dipole antenna is determined by the combination by another combination of the adjusting units. Characterized in that can be changed.
도 7은 본 발명에 따른 다이폴 안테나의 길이를 가변했을 때 시간영역에서 수신한 전계 세기의 파형을 나타낸 그래프의 일실시예로서, 도 5의 짧은 다이폴 안테나를 이용한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 복사된 최대(Peak)수신 전계세기에 비해서 도 6의 긴 다이폴 안테나를 이용한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 복사된 최대 수신 전계 세기가 보다 증가 되었음을 나타낸다.FIG. 7 is a graph showing waveforms of electric field strength received in a time domain when the length of a dipole antenna according to the present invention is varied. FIG. 7 is copied from a wideband high output pulse signal generator using the short dipole antenna of FIG. Compared to the peak received field strength, the maximum received field strength copied from the wideband high power pulse signal generator using the long dipole antenna of FIG. 6 is increased.
따라서, 본 발명에 따른 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 다이폴 안테나의 길이를 조정하여 줌으로써, RF 복사 펄스신호의 최대크기를 조정할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the maximum size of the RF radiation pulse signal can be adjusted by adjusting the length of the dipole antenna in the broadband high power pulse signal generator according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 다이폴 안테나의 길이를 가변했을 때 시간 영역의 수신 전계파형을 주파수 영역으로 변환한 그래프의 일실시예로서, 도 5의 짧은 다이 폴 안테나를 이용한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에 비해 도 6의 긴 다이폴 안테나를 이용한 광대역 고출력 펄스신호 발생장치가 보다 광대역임 나타낸다.FIG. 8 is a graph illustrating a conversion of a received field waveform in a time domain into a frequency domain when the length of a dipole antenna according to the present invention is varied. The apparatus for generating a wideband high output pulse signal using the short dipole antenna of FIG. Compared with the long dipole antenna of FIG. 6, the wideband high output pulse signal generator is more wideband.
따라서, 본 발명에 따른 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 다이폴 안테나의 길이를 조정하여 줌으로써, 주파수 대역폭을 조정할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the frequency bandwidth can be adjusted by adjusting the length of the dipole antenna in the broadband high power pulse signal generator according to the present invention.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the foregoing description, it should be understood that those skilled in the art can only make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as it merely illustrates preferred embodiments of the present invention.
이와 같이, 본 발명은 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 다수의 조정부의 조합에 의해서 다이폴 안테나의 길이를 결정함으로써, 펄스신호 발생장치에서 발생 되는 RF 복사 펄스신호의 최대크기 혹은 주파수 대역폭을 조정 가능한 효과가 있으며, 이에 따라, 광대역 고출력 펄스신호 발생장치에서 발생 되는 펄스신호의 최대크기 혹은 주파수 대역폭을 조정하기 위하여 발진기와 다이폴 안테나의 추가적인 제작을 필요로 하지 않는다.As described above, the present invention determines the length of the dipole antenna by a combination of a plurality of adjusting units in the wideband high output pulse signal generator, thereby adjusting the maximum size or frequency bandwidth of the RF radiation pulse signal generated by the pulse signal generator. Accordingly, it is not necessary to manufacture the oscillator and the dipole antenna in order to adjust the maximum size or frequency bandwidth of the pulse signal generated in the broadband high power pulse signal generator.
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