KR101054733B1 - Antenna hat device for radio communication test of projectile - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 발사체의 전파 통신시험을 위한 안테나 햇 장치에 있어서, 상기 발사체의 장착면에 설치되되, 내부에는 일정한 크기를 갖는 공간부를 구비하며, 상기 공간부에는 역에프 안테나가 위치되는 금속 재질의 안테나 햇 바디; 상기 공간부의 내부에 위치하되, 상기 역에프 안테나에서 방사되는 전자기장 성분을 커플링하여 출력포트로 전달하는 커플링 프로브; 상기 장착면과 상기 안테나 햇 바디의 사이에 위치하며, 상기 역에프 안테나로부터 방사된 전자기파를 흡수하여 외부로의 누설을 감소시키는 EMI 가스켓; 상기 안테나 햇 바디의 일측에 위치하되, 일측부에는 상기 안테나 햇 바디가 상기 장착면에 고정되도록 상기 안테나 햇 바디의 일측면을 가압하는 고정부가 구비되며, 타측부에는 상기 장착면과의 고정 결합을 위해 접착부재가 구비된 고정치구;를 포함하는 안테나 햇 장치를 개시한다.According to the present invention, an antenna hat apparatus for a radiocommunication test of a projectile, which is installed on the mounting surface of the projectile, has a space portion having a predetermined size therein, and the space portion has a metal material in which an inverse F antenna is located. Antenna hat body; A coupling probe positioned in the space part and coupling an electromagnetic field component radiated from the inverse F antenna to an output port; An EMI gasket positioned between the mounting surface and the antenna hat body and absorbing electromagnetic waves radiated from the inverted F antenna to reduce leakage to the outside; Located on one side of the antenna hat body, one side is provided with a fixing portion for pressing one side of the antenna hat body so that the antenna hat body is fixed to the mounting surface, the other side is fixed coupling with the mounting surface Disclosed is an antenna hat apparatus including a fixing jig provided with an adhesive member.
개시된 안테나 햇 장치에 따르면, 전파 통신시험시 탑재안테나와 무선 송수신장치를 분리하지 않아도 되므로, 발사체 RF 시스템의 종합 연계 시험(End-to-End)이 가능한 효과를 제공한다.According to the disclosed antenna hat device, it is not necessary to separate the mounting antenna and the radio transceiver during the radio communication test, thereby providing an effect capable of comprehensive end-to-end testing of the projectile RF system.
역에프 안테나, EMI, 발사체 Inverted antenna, EMI, projectile
Description
본 발명은 발사체의 전파 통신시험을 위한 안테나 햇 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발사체에 탑재되는 무선 송수신장치와 역 에프형(Inverted-F) 안테나를 포함하여, RF 시스템 레벨의 전파 통신 시험을 안정적으로 수행하기 위해 지상점검 장비(지상국)와 탑재시스템 사이를 연계하는 안테나 햇(Antenna Hat) 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna hat apparatus for a radiocommunication test of a projectile, and more particularly, to a radio system communication test of an RF system level, including a radio transceiver and an inverted-F antenna mounted on a projectile. The present invention relates to an antenna hat device that links the ground inspection equipment (ground station) and the payload system to perform stably.
종래에는 발사체에 탑재되는 무선 송수신장치의 RF 성능 점검을 위한 방법으로, 상기 무선 송수신장치에 연결된 탑재안테나를 무선 송수신장치로부터 분리한 후, 역에프 안테나를 통하지 않고 측정장치와 무선 송수신장치를 직접적으로 연결함으로써, 상기 무선 송수신장치의 성능 점검만 수행할 수 있었다.Conventionally, as a method for checking the RF performance of a radio transceiver mounted on a projectile, the mounting antenna connected to the radio transceiver is separated from the radio transceiver, and then the measurement device and the radio transceiver are directly connected without an inverted antenna. By connecting, only the performance check of the wireless transceiver could be performed.
이는 발사체에 탑재되는 무선 송수신장치는, 통상적으로 고출력의 전자기파가 상기 역에프 안테나를 통해 입출력되기 때문에 인체에 유해할 수 있으며 주변 전파환경에 영향을 받게 되어 신호의 요동이 발생할 수 있기 때문이다.This is because the radio transceiver mounted on the projectile may be harmful to a human body because high frequency electromagnetic waves are inputted and outputted through the inverted F antenna, and may be affected by the surrounding radio wave environment, thereby causing signal fluctuations.
따라서, 역에프 안테나를 포함한 무선 송수신 시스템의 시험을 수행할 수 없 었기 때문에, 상기 무선 송수신장치와 역에프 안테나 연결된 상태를 확인할 수가 없었다.Therefore, since the test of the wireless transmission / reception system including the inverse F antenna could not be performed, it was not possible to confirm the state of the inverse F antenna connection with the wireless transceiver.
또한, 통상적으로 상기 발사체는 수 개의 단(Stage)이 적층되는 구조로 조립되며, 각 단은 개별적으로 제작된 후 발사체가 발사되는 지점에 위치하는 조립동의 실내에서 총조립되어, 발사되기 이전까지 종합적인 기계적 전기적 성능 시험을 하게 된다.In addition, the projectile is typically assembled in a structure in which several stages are stacked, and each stage is individually assembled and then totally assembled in an interior of an assembly building located at a point where the projectile is launched, and then integrated until the stage is launched. Mechanical and electrical performance tests.
그러나, 상기 조립동에서 발사체가 총조립된 후 하나의 발사체 형태를 갖추게 되면, 상기 조립동 외부(실외)에서는 탑재 안테나를 포함한 무선 송수신 장치와 기지국 사이의 RF 신호 측정을 정상적으로 수행할 수 있으나, 상기 조립동 내부(실내)에 발사체가 위치하게 되면, 조립동 내부의 전파 환경의 영향으로 인하여 정확한 RF 신호 측정이 불가능한 문제점이 있었다.However, when the projectile is totally assembled in the assembly building and has one projectile form, the RF signal measurement between the base transceiver station and the base station can be normally performed outside the assembly building (outdoor). When the projectile is located inside the assembly building (indoor), there is a problem that accurate RF signal measurement is impossible due to the influence of the radio wave environment inside the assembly building.
그러므로, 상기 발사체가 조립동 내부에 위치한 상태에서의 역에프 안테나를 포함하는 무선 송수신장치의 전파 통신시험 방법으로, 상기 무선 송수신장치와 기지국 사이에 중계용 안테나를 위치시켜, 상기 무선 송수신장치와 기지국과의 전파 통신 상태를 시험할 수 있으나, 시험시 발생할 수 있는 상기 중계용 안테나의 주변 전파 환경에 영향으로 인해 RF 신호의 요동이 발생할 수 있으며, 실제로 무선 송수신장치의 송신출력이나 수신감도 등의 RF 특성상의 이상 현상 발생시 정확한 진단이 불가능한 문제점이 있었다.Therefore, a radio wave communication test method of a radio transceiver comprising an inverted F antenna with the projectile located in an assembly building, wherein a relay antenna is located between the radio transceiver and the base station, and the radio transceiver and the base station are located. Although it is possible to test the state of radio wave communication with the radio wave, the fluctuation of the RF signal may occur due to the influence of the surrounding radio wave environment of the relay antenna, which may occur during the test. There was a problem in that accurate diagnosis was impossible when abnormalities occurred in characteristics.
또한, 종래의 위성용 안테나 햇 장치의 경우에는, 안테나 내벽에 고무 형태의 전파흡수체(Absorber)를 적용하고 내부에 또 다른 형태의 커플링용 안테나를 배 치하여 안테나 햇 바디 기구물이 탑재안테나로부터 방사되어지는 전자기파에 영향을 주지 않고 무한경계조건으로서의 대역내 방사 신호만을 커플링하는 방식이 적용되었다.In addition, in the case of the conventional satellite antenna hat device, a rubber-shaped absorber is applied to the inner wall of the antenna, and another type of coupling antenna is disposed therein, whereby the antenna hat body device is radiated from the mounting antenna. The method of coupling only the in-band radiated signal as an infinite boundary condition without affecting electromagnetic waves has been applied.
그러나, 발사체의 외부면에는 안테나 외에 추력기, 별도의 타 안테나, 엄브리칼(Umbilical) 커넥터 및 탑재카메라 등 여러 구조물이 장착되어지며, 따라서 이러한 구조물들과의 물리적, 전기적으로 성능적인 간섭을 피해야 하므로 안테나 햇 사이즈 및 장착 방법에 있어서 많은 제약이 존재하는 문제점이 있었다.However, in addition to the antenna, the outer surface of the projectile is equipped with several structures such as a thruster, a separate antenna, an umbilical connector, and a mounting camera, so physical and electrical performance interference with these structures must be avoided. There are many problems in the antenna hat size and mounting method.
또한, 종래의 위성용 안테나 햇 장치는, 경계조건으로 흡수조건을 갖기 때문에 안테나 햇 내벽(전파흡수체)과 탑재 안테나 사이가 근접하게 설치되면, 상기 전파흡수체에 의한 효과가 크게 나타나지 않을 뿐만 아니라, 상기 전파흡수체로부터 반사된 반사파가 탑재 안테나에 영향을 주어 안테나의 공진주파수가 이동하고 삽입손실이 증가하게 되는 문제점이 발생하였다. In addition, since the conventional antenna hat device for satellite has absorption conditions as boundary conditions, if the antenna hat inner wall (wave absorber) and the mounted antenna are installed in close proximity, the effect of the radio wave absorber does not show much, and the radio wave The reflected wave reflected from the absorber affects the mounted antenna, which causes the resonance frequency of the antenna to move and the insertion loss increases.
따라서, 상기 전파흡수체와 탑재 안테나를 상기 반사파의 영향을 받지 않을 정도의 일정 거리 이상으로 이격시켜야만 정상적으로 RF 신호를 측정할 수 있기 때문에 안테나 햇 장치의 크기가 커지는 구조적인 단점이 있었다.Therefore, since the radio wave absorber and the on-board antenna are separated from each other by a predetermined distance or more so as not to be affected by the reflected wave, the RF hat can be measured normally.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 발사체가 총조립되는 조립동의 실내에서 발사체 RF 시스템의 종합 연계 시험시에, 상기 발사체의 내부 장치와 탑재되는 역에프 안테나 사이의 RF 케이블링 조건에 변화를 주지 않으며, 주변의 전파 장애 환경에도 영향을 받지 않는 시험환경을 제공하는 안테나 햇 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the RF cabling condition between an internal device of the projectile and an inverted-f antenna mounted on the projected body in a comprehensive linkage test of the projectile RF system in an interior of an assembly building in which a projectile is totally assembled. The purpose is to provide an antenna hat device that does not change the environment and provides a test environment that is not affected by surrounding radio interference environment.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안테나 햇 장치는, 발사체의 전파 통신시험을 위한 안테나 햇 장치에 있어서, 상기 발사체의 장착면에 설치되되, 내부에는 일정한 크기를 갖는 공간부를 구비하며, 상기 공간부에는 역에프 안테나가 위치되는 금속 재질의 안테나 햇 바디; 상기 공간부의 내부에 위치하되, 상기 역에프 안테나에서 방사되는 전자기장 성분을 커플링하여 출력포트로 전달하는 커플링 프로브; 상기 장착면과 상기 안테나 햇 바디의 사이에 위치하며, 상기 역에프 안테나로부터 방사된 전자기파를 흡수하여 외부로의 누설을 감소시키는 EMI 가스켓; 상기 안테나 햇 바디의 일측에 위치하되, 일측부에는 상기 안테나 햇 바디가 상기 장착면에 고정되도록 상기 안테나 햇 바디의 일측면을 가압하는 고정부가 구비되며, 타측부에는 상기 장착면과의 고정 결합을 위해 접착부재가 구비된 고정치구;를 포함한다.An antenna hat apparatus according to the present invention for achieving the above object, in the antenna hat apparatus for radiocommunication communication test of the projectile, is installed on the mounting surface of the projectile, there is provided a space having a constant size therein, The space portion includes a metal antenna hat body in which the inverted F antenna is positioned; A coupling probe positioned in the space part and coupling an electromagnetic field component radiated from the inverse F antenna to an output port; An EMI gasket positioned between the mounting surface and the antenna hat body and absorbing electromagnetic waves radiated from the inverted F antenna to reduce leakage to the outside; Located on one side of the antenna hat body, one side is provided with a fixing portion for pressing one side of the antenna hat body so that the antenna hat body is fixed to the mounting surface, the other side is fixed coupling with the mounting surface It includes; a fixing jig provided with an adhesive member.
여기서, 상기 역에프 안테나가 상기 공간부 내부에서 고정되어 설치되도록, 상기 안테나의 외부면을 지지하는 가이드 블록을 더 포함하여 구비될 수 있다.Here, the reverse F antenna may be further provided with a guide block for supporting the outer surface of the antenna to be fixedly installed in the space portion.
또한, 상기 EMI 가스켓은, 상기 장착면과 상기 안테나 햇 바디의 사이에 위치하되, 상기 고정부의 가압력에 의해 상기 장착면과 안테나 햇 바디의 사이에서 가압된 상태로 설치되어, 상기 장착면과 상기 안테나 햇 바디의 사이의 이격된 공간을 차단하도록 구비될 수 있다. In addition, the EMI gasket is located between the mounting surface and the antenna hat body, the pressure gasket is installed between the mounting surface and the antenna hat body by the pressing force of the fixing portion, the mounting surface and the It may be provided to block the spaced space between the antenna hat body.
게다가, 상기 안테나 햇 바디는, 상기 장착면의 외부면이 갖는 형태에 대응하여, 상기 장착면과 접촉하는 안테나 햇 바디의 접촉면의 형태가 변형된 상태로 구비될 수 있다.In addition, the antenna hat body may be provided in a state in which the shape of the contact surface of the antenna hat body in contact with the mounting surface corresponds to the shape of the outer surface of the mounting surface.
더불어, 상기 커플링 프로브는, 상기 공간부의 내부에 위치되되, EM 시뮬레이션 기법을 사용하여, 상기 공간부 내에서의 상기 커플링 프로브의 설치 위치(D) 및 설치 높이(H)와, 상기 커플링 프로브의 길이(L) 및 폭(W)이 정해질 수 있다. In addition, the coupling probe is located inside the space portion, using the EM simulation technique, the installation position (D) and the installation height (H) of the coupling probe in the space portion, and the coupling The length L and the width W of the probe can be determined.
본 발명에 따른 발사체의 전파 통신시험을 위한 안테나 햇 장치에 의하면,According to the antenna hat device for radio wave communication test of the projectile according to the present invention,
첫째, 발사체가 총조립되어 대기하는 공간인 조립동의 실내에서 실시되는 상기 전파 통신시험시에 상기 발사체의 내부 장치와 역에프 안테나 사이의 RF 케이블링 조건에 변화를 주지 않으며, 주변의 전파 장애 환경에도 영향을 받지 않는 시험환경을 제공되므로 신뢰성있는 측정데이터를 확보할 수 있다.First, the radiocommunication test conducted inside the assembly building, a space where the projectile is assembled and waiting, does not change the RF cabling condition between the internal device of the projectile and the inverted F antenna, It provides a test environment that is not affected, so that reliable measurement data can be obtained.
둘째, 상기 전파 통신시험시 탑재되는 역에프 안테나와 무선 송수신장치를 분리하지 않아도 되므로, 발사체 RF 시스템의 종합 연계 시험(End-to-End)이 가능 한 효과를 제공한다.Second, since it is not necessary to separate the inverted-f antenna and the radio transceiver mounted on the radio communication test, a comprehensive linkage test (end-to-end) of the projectile RF system provides an effect.
셋째, 상기 전파 통신시험시에 외부로 인체에 유해한 고출력의 전자기파가 누출되지 않으므로 사용자에게 안전한 전파 통신시험 환경을 제공하는 장점이 있다.Third, since the electromagnetic wave of high power harmful to the human body does not leak to the outside during the radio communication test, there is an advantage of providing a safe radio communication test environment to the user.
넷째, 안테나 햇 장치의 내부에 장착되는 모듈(커플링 프로브)의 크기가 최적화되어 설치되므로, 안테나 햇 장치를 소형으로 제작할 수 있으며 중량이 가벼운 알루미늄 재질로 안테나 햇 바디를 형성할 수 있으므로, 운반, 설치 및 제거가 용이하다.Fourth, since the size of the module (coupling probe) mounted inside the antenna hat device is optimized and installed, the antenna hat device can be manufactured in a small size and a lightweight aluminum material can form the antenna hat body. Easy to install and remove
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 햇 장치의 구성을 나타낸 단면사시도, 도 1b는 도 1a의 안테나 햇 장치의 구성을 나타낸 측면도, 도 2는 발사체가 총조립된 상태에서 발사체 RF 시스템의 종합 연계 시험(End-to-End)을 위해 RF 전파 통신시험 시스템을 구성한 상태를 나타낸 개략도이다.Figure 1a is a cross-sectional perspective view showing the configuration of the antenna hat device according to an embodiment of the present invention, Figure 1b is a side view showing the configuration of the antenna hat device of Figure 1a, Figure 2 is a projectile of the projectile RF system in the state of the total assembly Schematic diagram showing the state of RF radiocommunication test system for the end-to-end test.
또한, 도 3a 내지 도 3c는 도 2의 S-밴드에 적용된 안테나 햇 장치의 외형을 촬영한 사진, 도 4a 내지 도 4c는 도 2의 C-밴드에 적용된 안테나 햇 장치의 외형을 촬영한 사진, 도 5a 내지 도 5c는 도 2의 UHF-밴드에 적용된 안테나 햇 장치의 외형을 촬영한 사진이다.3A to 3C are photographs of the external appearance of the antenna hat apparatus applied to the S-band of FIG. 2, and FIGS. 4A to 4C are photographs of the external appearance of the antenna hat apparatus applied to the C-band of FIG. 5a to 5c are photographs of the external appearance of the antenna hat apparatus applied to the UHF-band of FIG.
여기서, 보다 구체적으로는 상기 도 4a, 도 5a 및 도 6a는 안테나 햇 장치의 전체 외형을 촬영한 사진, 상기 도 4b, 도 5b 및 도 6b는 안테나 햇 장치의 안테나 햇 바디의 외형을 촬영한 사진이며, 상기 도 4c, 도 5c 및 도 6c는 안테나 햇 장치의 안테나 햇 바디의 내부 형태를 촬영한 사진이다.4A, 5A, and 6A are photographs of the overall appearance of the antenna hat apparatus, and FIGS. 4B, 5B, and 6B are photographs of the exterior of the antenna hat body of the antenna hat apparatus. 4C, 5C, and 6C are photographs of the internal shape of the antenna hat body of the antenna hat apparatus.
한편, 도 6 은 도 2의 S-밴드에 장착되는 안테나 햇 장치에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형, 도 7 은 도 2의 C-밴드 안테나 햇 장치에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형이며, 도 8은 도 2의 UHF-밴드 안테나 햇 장치에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형이다.6 is an S-parameter waveform measured by a network analyzer for the antenna hat device mounted on the S-band of FIG. 2, and FIG. 7 is an S-measured by a network analyzer for the C-band antenna hat device of FIG. It is a parametric waveform, and FIG. 8 is an S-parameter waveform measured by a network analyzer for the UHF-band antenna hat device of FIG.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 햇 장치(100)는, 안테나 햇 바디(110), 커플링 프로브(120), EMI 가스켓(130), 고정치구(140) 및 가이드 블록(150)을 포함한다.1A and 1B, the
상기 안테나 햇 바디(110)는, 상기 발사체(200)의 장착면에 설치되되, 내부에는 일정한 크기를 갖는 공간부(111)를 구비하며, 상기 공간부(111)에는 역에프 안테나(160)가 위치되는 금속 재질의 금속체이다. The
여기서, 상기 안테나 햇 바디(110)는 도 1a 및 도1b와 같이, 상기 역에프 안테나(160)를 전체적으로 감싸서 덮는 외곽 구조물의 형태를 갖으며, 상기 장착면은 본 발명의 안테나 햇 장치(100)가 장착되는 상기 발사체(200)의 외부면의 일부분을 의미한다.1A and 1B, the
그리고, 상기 역에프 안테나(160)는 레이돔(161)과 방사소자(162)로 이루어지는데, 상기 방사소자(162)의 일측부는 네트웍분석기와 같은 RF 성능 점검장비와 연결되는 제1포트(145)와 결합되도록 구비된다.In addition, the inverted
또한, 상기 안테나 햇 바디(110)를 형성하는 재질은 금속 재질로 이루어지나, 중량이 가볍고 가공이 용이한 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. In addition, the material forming the
게다가, 상기 안테나 햇 바디(110)는, 상기 장착면의 외부면이 갖는 형태에 대응하여, 상기 장착면과 접촉하는 안테나 햇 바디(110)의 접촉면의 형태가 변형된 상태로 구비될 수 있다. In addition, the
이는, 일반적으로 발사체(200)의 외형으로 원통형으로 형성되므로 상기 발사체(200)의 외부면은 곡률반경을 갖게 된다. 따라서, 상기 발사체(200)의 외부면의 일부분에 장착되는 상기 안테나 햇 바디(110)의 접촉면은 상기 외부면이 갖는 곡률반경을 고려하여 상기 외부면에 상기 접촉면이 밀착되도록 그 형태가 정해지는 것이다.This is generally formed as a cylindrical shape of the
상기 커플링 프로브(120)는, 상기 공간부(111)의 내부에 위치하되, 상기 역에프 안테나(160)에서 방사되는 전자기장 성분을 최대한 커플링하여 제2포트(146) 로 전달하는 기능을 하며, 상기 커플링 프로브(120)의 일측부는 네트웍분석기와 같은 RF 성능 점검장비와 연결되는 제2포트(146)와 결합되도록 구비된다. The
여기서, 상기 커플링 프로브(120)는, 상기 공간부(111)의 내부에서 장착되는 설치 위치(D) 및 설치 높이(H)와, 상기 커플링 프로브의 길이(L) 및 폭(W)에 따라 상기 전자기장 성분을 커플링하는 특성이 달라지게 된다.Here, the
따라서, 본 발명에서는 상용 EM 시뮬레이션(Electromagnetic Simulation) 툴을 활용하여 상기 커플링 프로브(120)의 설치 위치(D), 설치 높이(H), 길이(L) 및 폭(W)의 크기가 최적화되어 정해지도록 구비된다.Therefore, in the present invention, the size of the installation position (D), installation height (H), length (L) and width (W) of the
이러한 EM 시뮬레이션 툴을 이용하여 상기 커플링 프로브(120)의 사양이 결정되게 되면, 안테나 햇의 장착 유무에 상관없이 사용 대역내에서 역에프 안테나(160) 자체의 반사손실에는 변화를 주지 않으며, 안테나 햇 장치(100)가 장착된 후의 삽입손실도 우수한 특성을 나타나게 된다. 또한, 정확한 물성치(유전율, 도전율)를 사용할 수 있으므로 보다 정확한 시뮬레이션을 적용할 수 있어서 최적화가 가능하며 소형화 및 효율적인 설계가 가능한 효과를 구현할 수 있다.When the specification of the
상기, EMI 가스켓(Electromagnetic Interfernce Gasket ; 130)은, 상기 발사체(200)의 장착면과 상기 안테나 햇 바디(110)의 사이에 위치하며, 상기 역에프 안테나(160)로부터 방사된 전자기파를 흡수하여 외부로의 누설을 감소시키는 기능을 한다.The
일반적으로 상기 안테나 햇 바디(110)가 장착되는 발사체(200)의 외부면은 견고한 재질의 금속체로 이루어지며 상기 안테나 햇 바디(110)도 상술한 바와 같이 알루미늄과 같은 금속재질로 형성된다. 따라서, 상기 장착면과 안테나 햇 바디(110)의 사이에는 상기 장착면과 접촉되는 안테나 햇 바디(110)의 접촉면의 형태가 상기 발사체(200)의 외부면의 형태를 고려하여 제작되더라도, 미세한 간격이 발생할 수 있다.In general, the outer surface of the projectile 200 on which the
또한, 역에프 안테나(160)를 통해 입출력되는 RF 신호는, 상기 장착면과 안테나 햇 바디(110)의 사이의 이격된 공간인 상기 미세한 간격을 통해 유입될 수 있는 주변 전파환경에 영향을 받아 신호의 요동이 발생할 수 있으며, 상기 미세한 간격을 통해 고출력의 RF 신호가 누출될 수 있다.In addition, the RF signal input and output through the
따라서, 본 발명의 안테나 햇 장치(100)에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 장착면과 접촉되는 안테나 햇 바디(110)의 접촉면에는 상기 EMI 가스켓(130)이 구비된다.Therefore, in the
상기 EMI 가스켓(130)은, 상기 역에프 안테나(160)로부터 방사된 전자기파를 흡수하여 외부로의 누설을 감소시킴은 물론, 후술되는 고정부(141)의 가압력에 의해 상기 장착면과 안테나 햇 바디(110)의 사이에서 가압된 상태로 설치되어, 상기 장착면과 안테나 햇 바디(110)의 사이의 이격된 공간을 차단하도록 구비된다.The
한편, 상기 고정치구(140)는, 상기 안테나 햇 바디(110)의 일측에 위치하되, 일측부에는 상기 안테나 햇 바디(110)가 상기 장착면에 고정되도록 상기 안테나 햇 바디(110)의 일측면을 가압하는 고정부(141)가 구비되며, 타측부에는 상기 장착면과의 고정 결합을 위해 접착부재(142)가 구비된다.Meanwhile, the fixing
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 고정치구(140)는, 상기 안테나 햇 바디(110)가 발사체(200)의 장착면에 고정되어 설치되도록 상기 안테나 햇 바디(110)를 가압하여 고정시키는 기능을 한다.1A and 1B, the fixing
이를 위해 상기 고정치구(140)의 일측부에는 내부에 나사선이 형성된 통공이 구비되며, 상기 나사선과 대응되는 나사선이 외부면에 형성된 상기 고정부(141)는 상기 통공을 관통한 형태로 두 나사선이 상호 맞물린 상태로 설치된다.To this end, one side of the fixing
따라서, 상기 고정부(141)는 회전하게 되면 상기 두 나사선에 의해 상승 또는 하강하게 되는데, 상기 고정부(141)가 하강할 경우에는 상기 고정부(141)의 일단부가 상기 안테나 햇 바디(110)의 일측면을 발사체(200)의 장착면 방향으로 가압하게 된다.Accordingly, when the fixing
여기서, 상기 고정부(141) 및 상기 통공은 상기 안테나 햇 바디(110)의 일측면을 가압하되, 상기 가압하는 힘(가압력)이 상기 안테나 햇 바디(110)의 일측면에 고르게 가해지도록 구비될 수 있다. Here, the fixing
그리고, 상기 고정부(141)가 상승할 경우에는 상기 가압력이 해제되어 상기 안테나 햇 바디(110)를 발사체(200)로부터 용이하게 설치 해제할 수 있도록 구비된다. When the fixing
또한, 도 1a 및 도 1b와 같이, 상기 고정부(141)와 안테나 햇 바디(110)가 접촉되는 상기 고정부(141)의 일단부에는, 상기 고정부(141)의 일단부로부터 전달되는 가압력에 의해 상기 안테나 햇 바디(110)의 일측면이 변형 또는 훼손되지 않도록 탄성재질로 형성된 지지부(144)가 구비될 수 있다. 1A and 1B, a pressing force transmitted from one end of the fixing
더불어, 상기 지지부(144)는, 상기 고정부(141)의 회전에 따른 가압력이 상기 안테나 햇 바디(110)로 전달되되, 상기 안테나 햇 바디(110)의 외부면이 손상되지 않는 범위 내에서 지지부(144)가 갖는 재질의 경도(Strength) 및 탄성계수 또는 상기 안테나 햇 바디(110)와 접촉되는 면적의 크기가 정해질 수 있다. In addition, the
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 햇 장치(100)에서는, 상기 안테나 햇 바디(110)의 일측부를 가압하기 위한 수단으로 상기 고정부(141)의 회전과 상기 고정부(141)의 나사선과 통공의 나사선의 맞물린 결합에 의해 가압력이 발생하는 것을 일예로 들어 설명하였으나, 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술범위에서 이용되는 가압대상물의 일측면을 가압하며 고정시킬 수 있는 기계적인 가압 장치이면, 본 발명의 상기 고정부(141)와 통공의 구성을 대치하여 적용이 가능한 것은 물론이다.Here, in the
상기 고정치구(140)가 상기 발사체(200)의 외부면에 고정됨에 있어서, 상기 고정치구(140)의 타측부의 일측면에는 접착부재(142)가 사용되는데, 상기 접착부재(142)는 통상적으로 사용되는 양면테잎 또는 접착제가 사용될 수 있다.In the fixing
여기서, 상기 고정치구(140)와 발사체(200)의 고정을 위해 볼트와 같은 기계적 결합부재가 사용될 수 있으나, 이는 상기 발사체(200)의 외부면에 불필요한 가공홈(볼트홈)을 형성시키게 되므로, 발사체의 전파 통신시험 후에 용이하게 안테나 햇 장치(100)가 제거될 수 있도록 상기와 같은 접착부재(142)가 사용될 수 있다. Here, a mechanical coupling member such as a bolt may be used to fix the fixing
상기 가이드 블록(150)은, 상기 역에프 안테나(160)가 상기 공간부(111) 내부에서 고정되어 설치되도록, 상기 역에프 안테나(160)의 외부면을 지지하는 기능 을 한다.The
여기서, 도 3c, 도 4c 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 블록(150)은 발사체(200)에 탑재되는 역에프 안테나(160)의 외형에 따라 다양한 형태로 형성되되, 상기 역에프 안테나(160)의 외부면을 지지하여 상기 안테나 햇 바디(110)의 내부에서 상기 역에프 안테나(160)가 고정되어 위치되도록 구비될 수 있다. 3C, 4C, and 5C, the
한편, 종래의 위성용 안테나 햇 장치에서는 주로 햇 바디의 내벽 전체에 전파흡수체를 사용하고 안테나로부터 방사된 신호를 내부 안테나로 커플링하므로 안테나 햇도 비교적 큰 사이즈가 요구되며 10dB 이상의 삽입손실이 있었다.On the other hand, in the conventional antenna antenna device for the satellite is mainly using a radio wave absorber on the entire inner wall of the hat body and coupling the signal emitted from the antenna to the internal antenna, the antenna hat is also required a relatively large size, there was an insertion loss of more than 10dB.
그러나, 본 발명의 안테나 햇 장치(100)에서는, 발사체의 외부면에 장착되는 안테나 햇 장치(100)의 크기 및 장착되는 위치의 제한성의 구속 조건에 따라 전파흡수체를 사용하지 않으며, 역 에프 안테나의 전기적 특성과 안테나 햇 바디(110)의 크기를 고려하여 커플링 프로브(120)의 장착 위치와 크기를 최적의 형태로 설계하여 안테나로부터의 커플링량을 극대화하여 3dB 이내의 낮은 삽입손실을 갖는 효과를 구현할 수 있다.However, the
상기 커플링 프로브(120)는 종래의 역 에프 안테나의 공진 대역폭을 모두 포함하도록 갭 커플링(gap coupling) 방식으로 비교적 광대역 특성을 지닌다.The
도 2는 발사체가 총조립된 상태에서 발사체 RF 시스템의 종합 연계 시험(End-to-End)을 위해 RF 전파 통신시험 시스템을 구성한 상태를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram showing a state in which the RF radiocommunication test system is configured for the end-to-end of the projectile RF system in a state where the projectile is totally assembled.
도 2를 참조하면, 일반적으로 발사체(200)에는 비행 간에 지상국(280)간의 RF 무선 통신을 위해 S-밴드 20Watt급의 고출력 송신기를 사용하는 원격측정시스템, C-밴드 첨두전력 400Watt급의 레이다트랜스폰더 송수신기를 사용하는 추적레이다시스템 및 UHF-밴드 수신기를 사용하는 비행종단시스템 등의 RF 시스템이 장착되며, 이러한 각 RF 시스템의 전파 통신시험을 위해서는 각 RF 시스템의 탑재된 역에프 안테나(220,230,240)와 지상국(280)에 위치된 S-밴드 원격측정 수신국, C-밴드 레이다, S-밴드 비행종단 송신국과 같은 각 RF 시스템의 수신장치 간의 RF 신호 송수신 상태를 측정함으로써 가능하다.Referring to FIG. 2, the projectile 200 generally includes a telemetry system using an S-band 20Watt high power transmitter for RF wireless communication between
여기서, 도 3a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 안테나 햇 장치(100)에 구비되는 안테나 햇 바디(110), 커플링 프로브(120), EMI 가스켓(130), 고정치구(140) 및 가이드 블록(150)의 형태 및 크기는, 상기 역에프 안테나(160)에 입출력되는 RF 신호의 출력크기 정도에 따라 달라질 수 있다.3A to 5C, the
일반적으로 도 2와 같이 상기 발사체(200)는 총조립된 상태로 발사대에 설치되어 발사되기 전까지 기계적 전기적 성능 시험을 하기 위해 조립동 건물 내에서 대기하게 되는데, 이때에는 지상국(280)과의 가시거리(LOS ; Line-of-Sight)가 확보되지 않으므로 종래의 RF 성능 시험방식으로는 상기 발사체 및 지상국 모두의 RF 시스템의 성능 시험을 수행하기가 제한되었으나, 본 발명의 안테나 햇 장치(100)를 이용하게 되면, 발사 전 발사장에서 지상국(280)과 직접 연계시험을 할 수 있으며, 개발 시험 단계에서는 건물 내에서 지상 점검장비(지상국 모사장비)를 활용하여 RF 성능 시험을 효율적으로 수행할 수 있는 효과를 구현할 수 있다.In general, as shown in FIG. 2, the projectile 200 is installed in the launch pad in a totally assembled state and waits in the building for assembly to perform mechanical and electrical performance tests before being launched. In this case, the visible distance with the ground station 280 (LOS; Line-of-Sight) is not secured, but the conventional RF performance test method was limited to perform the performance test of both the projectile and the ground station RF system, but using the
여기서, 발사체(200)에 장착되는 S-밴드 원격측정시스템, C-밴드 추적레이다시스템 및 UHF-밴드 비행종단시스템의 각 RF 시스템을 측정하기 위해서는, 먼저 도 2와 같이, 각 역에프 안테나(210,220,230)의 장착 위치에 대응되도록 각 안테나 햇 장치(240,250,260)를 장착한다.Here, in order to measure each RF system of the S-band telemetry system, the C-band tracking radar system and the UHF-band flight termination system mounted on the projectile 200, as shown in Figure 2, each inverted F antenna (210, 220, 230) Each antenna hat device (240, 250, 260) is mounted to correspond to the mounting position.
이후, S-밴드 원격측정시스템에서는 상기 안테나 햇장치(240)와 연결된 제2포트에 스펙트럼분석기 및 지상 점검장치를 연결하여 송신기의 출력을 측정함으로써 RF 신호를 측정할 수 있으며, C-밴드 추적레이더 시스템 및 UHF-밴드 비행종단시스템에서는 안테나 햇 장치(250,260)과 연결된 각 제2포트에 지상 점검장치를 연결하여 RF 신호를 측정할 수 있다.Subsequently, in the S-band telemetry system, the spectrum analyzer and the ground check device are connected to the second port connected to the
여기서, 도 6 은 S-밴드 안테나 햇 장치(240)의 실시예에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형, 도 7 은 C-밴드 안테나 햇 장치(250)의 실시예에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형이며, 도 8은 UHF-밴드 안테나 햇 장치(260)의 실시예에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형이다. 또한, 아래의 [표 1]은 상기 도 6 내지 도 7의 S-파라미터 파형의 수치를 기록한 RF 신호 성능 시험 결과표이다.6 is an S-parameter waveform measured by a network analyzer for an embodiment of the S-band
도 6 내지 도 8 및 [표 1]을 참조하면, 상기 각 안테나 햇 장치(240,250,260)에 대한 반사손실(S11, S22)과 삽입손실(S12, 21)은 [표 1]의 성능 시험 결과표에 나타나듯이 VSWR 2:1 범위의 사용 주파수 대역 내에서 만족할 만한 결과를 획득할 수 있었다.6 to 8 and [Table 1], the reflection loss (S11, S22) and insertion loss (S12, 21) for each antenna hat device (240, 250, 260) is shown in the performance test results table of [Table 1] As a result, satisfactory results were obtained within the frequency band used in the VSWR 2: 1 range.
특히, 반사손실 S11은 역에프 안테나(210,220,230)의 반사손실이며 이러한 그래프는 안테나 햇 장치(240,250,260)을 부착하지 않는 무한경계조건에서의 안테나(210,220,230) 자체에서 측정되어지는 특성과 동일하다.In particular, the return loss S11 is the return loss of the
또한, 삽입손실 S21 및 S12는 주로 위성 시험용으로 개발되어진 기존의 안테나 햇의 삽입손실이 10~20dB임을 감안할 때 향상된 성능을 보여준다.In addition, insertion loss S21 and S12 show improved performance considering that the insertion loss of the existing antenna hat mainly developed for satellite testing is 10-20dB.
안테나 햇 종류
Antenna Hat Type
측정 포트
Measuring port
주파수(MHz)
Frequency (MHz)
반사손실(dB)
Return loss (dB)
삽입손실(dB)
Insertion loss (dB)
S-밴드
안테나 햇
(240)
S-band
Antenna hat
(240)
제1포트-to-제2포트
(S11, S21)
1st port-to-2nd port
(S11, S21)
2,200 ~ 2,300
(100MHz)
2,200-2,300
(100 MHz)
-12.5 max
-12.5 max
-0.69 ~ 0.25
-0.69 to 0.25
제2포트-to-제1포트
(S22, S12)
Second port-to-first port
(S22, S12)
-12.6 max
-12.6 max
-0.76 ~ 0.21
-0.76 to 0.21
C-밴드
안테나 햇
(250)
C-band
Antenna hat
(250)
제1포트-to-제2포트
(S11, S21)
1st port-to-2nd port
(S11, S21)
5,400 ~ 5,700
(300MHz)
5,400-5,700
(300 MHz)
-10.4 max
-10.4 max
-1.7 ~ -1.2
-1.7 to -1.2
제2포트-to-제1포트
(S22, S12)
Second port-to-first port
(S22, S12)
-11.0 max
-11.0 max
-1.7 ~ -1.2
-1.7 to -1.2
UHF-밴드
안테나 햇
(260)
UHF-Band
Antenna hat
(260)
제1포트-to-제2포트
(S11, S21)
1st port-to-2nd port
(S11, S21)
430 ~ 435
(5MHz)
430-435
(5 MHz)
-10.3 max
-10.3 max
-2.2 ~ -1.9
-2.2 to -1.9
제2포트-to-제1포트
(S22, S12)
Second port-to-first port
(S22, S12)
-10.7 max
-10.7 max
-2.5 ~ -2.1
-2.5 to -2.1
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 햇 장치(100)에 따르면, 발사체 RF 시스템의 종합 연계 시험시에 발사체 내부 장치와 탑재안테나 사이의 RF 케이블링 조건에 변화를 주지 않으며, 주변의 전파 장애 환경에도 영향을 받지 않는 시험 환경을 제공하므로 신뢰성 있는 측정 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 발사체의 외부면에 별도로 안테나 햇의 고정을 위한 물리적인 가공을 하지 않고 손쉽게 탈부착이 가능한 효과를 구현할 수 있다.As described above, according to the
따라서, 본 발명의 안테나 햇 장치는 역 에프 안테나가 장착되는 발사체, 로켓, 미사일 등의 시스템 레벨의 성능 시험시에서도 활용이 기대된다.Therefore, the antenna hat apparatus of the present invention is expected to be utilized in system level performance testing of projectiles, rockets, missiles, etc., equipped with reverse F antennas.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 햇 장치의 구성을 나타낸 단면사시도,Figure 1a is a cross-sectional perspective view showing the configuration of an antenna hat device according to an embodiment of the present invention,
도 1b는 도 1a의 안테나 햇 장치의 구성을 나타낸 측면도,Figure 1b is a side view showing the configuration of the antenna hat device of Figure 1a,
도 2 는 발사체가 총조립된 상태에서 RF 전파 통신시험 시스템을 구성한 상태를 나타낸 상태도,2 is a state diagram showing a state in which the RF radiocommunication test system is configured in a state where the projectile is assembled;
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 S-밴드 안테나 햇 장치의 외형을 촬영한 사진,Figure 3a to 3c is a photograph of the appearance of the S-band antenna hat device of Figure 2,
도 4a 내지 도 4c는 도 2의 C-밴드 안테나 햇 장치의 외형을 촬영한 사진,Figures 4a to 4c is a photograph of the appearance of the C-band antenna hat device of Figure 2,
도 5a 내지 도 5c는 도 2의 UHF-밴드 안테나 햇 장치의 외형을 촬영한 사진,5a to 5c is a photograph of the appearance of the UHF-band antenna hat device of Figure 2,
도 6 은 도 2의 S-밴드에 장착되는 안테나 햇 장치에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형,6 is an S-parameter waveform measured by a network analyzer for the antenna hat device mounted in the S-band of FIG.
도 7 은 도 도의 C-밴드 안테나 햇 장치에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형이며,7 is an S-parameter waveform measured by a network analyzer for the C-band antenna hat device of FIG.
도 8은 도 2의 UHF-밴드 안테나 햇 장치에 대한 네트웍분석기로 측정된 S-파라미터 파형이다.FIG. 8 is an S-parameter waveform measured by a network analyzer for the UHF-band antenna hat device of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 안테나 햇 장치 110...안테나 햇 바디100:
120...커플링 프로브 130...EMI 가스켓120 ... Coupling
140...고정치구 141...고정부140 ... Fixed
142...접착부재 150...가이드 블록142 ...
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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FPAY | Annual fee payment |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |