KR101092752B1 - The conformal antenna structure for a improving input impedance - Google Patents

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KR101092752B1 KR1020100121455A KR20100121455A KR101092752B1 KR 101092752 B1 KR101092752 B1 KR 101092752B1 KR 1020100121455 A KR1020100121455 A KR 1020100121455A KR 20100121455 A KR20100121455 A KR 20100121455A KR 101092752 B1 KR101092752 B1 KR 101092752B1
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Abstract

PURPOSE: A conformal antenna structure for increasing input impedance is provided to replace a frame of an aircraft with a radome and increase the input impedance of a conformal antenna which prints an antenna on the radome, thereby facilitating antenna matching. CONSTITUTION: An antenna insertion space unit is covered by a radome(21) along with the surface of the frame in which an antenna is formed. An antenna power supply unit(40) is connected to an antenna radiating unit which is printed on the radome by the bottom of the antenna insertion space unit. A monopole antenna(31) and a dipole antenna(32) are connected to the antenna power supply unit. The dipole antenna has a bent shape to surround a monopole antenna. The dipole antenna has an induction coupling structure with the monopole antenna.

Description

입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조{THE CONFORMAL ANTENNA STRUCTURE FOR A IMPROVING INPUT IMPEDANCE}CONFORMAL ANTENNA STRUCTURE FOR A IMPROVING INPUT IMPEDANCE

본 발명은 외부의 돌출된 안테나에 의해 공력 특성이 약해지거나 감소되는 경우 비행안전 및 전투력에 위험을 초래할 수 있는 항공체에 있어서의 컨포멀 안테나 설계에 관한 것으로, 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the design of a conformal antenna in an aircraft that may pose a risk to flight safety and combat power when aerodynamic characteristics are weakened or reduced by an external projecting antenna. It's about structure.

모든 항공기는 항공기의 안전한 비행을 위해 지상 관제소와 음성 및 데이터 통신을 수행하기 위하여 안테나를 구비하고 있으며, 대부분의 항공기는 FM 라디오 통신을 위해 꼬리 날개 상단에 설치되는 폴(pole) 형태 안테나 또는 항공기의 꼬리 날개와 같은 형상으로 이루어지고, 항공기의 배면에 부착되는 블레이드(blade) 안테나를 사용하고 있다. All aircraft are equipped with antennas for voice and data communications with ground control stations for safe flight, and most aircraft are equipped with pole-type antennas or aircraft mounted on top of tail wings for FM radio communications. It is shaped like a tail wing and uses a blade antenna attached to the back of the aircraft.

외부에 돌출되는 안테나의 경우 공력특성이 약해지거나 감소되는 경우 비행안전 및 전투력에 위험을 초래할 수 있게 되는 바, 따라서 폴 이나 블레이드 형태의 안테나는 안테나가 항공기 외부로 돌출되어 있어 공력 특성에 많은 영향을 주게 됨으로써 상기한 바와 같은 문제점으로부터 자유스러울 수 없으며, 내구성 또한 약한 문제점을 가지고 있다. Antennas protruding from the outside may pose a danger to flight safety and combat power when the aerodynamics are weakened or reduced. Therefore, the antenna of pole or blade type has a large effect on the aerodynamics as the antenna protrudes out of the aircraft. By giving it can not be free from the above problems, durability also has a weak problem.

또한 안테나의 무게 또한 수 kg에 해당하여 항공기 전체 무게를 증가시키는 문제점을 갖는다. In addition, the weight of the antenna also has a problem of increasing the total weight of the aircraft corresponding to a few kg.

근래에는 이러한 문제들을 해결하기 위해 최근 일부 항공기 꼬리 부분에 안테나를 인쇄하는 형태의 컨포멀 안테나(conformal antenna)가 개발되어 사용되고 있다. Recently, in order to solve these problems, a conformal antenna has been developed and used to print an antenna on a part of an aircraft tail.

그러나 종래의 컨포멀 안테나는 도체로 구성된 구조체 표면의 일부분을 라돔(radome)으로 대체하고 라돔에 안테나를 인쇄하는 형태를 지니기 때문에 동작 주파수에서 입력 임피던스가 낮아 안테나 정합이 어렵고 안테나 복사특성이 저하되는 단점을 가진다.However, the conventional conformal antenna has a form in which a part of the surface of a structure composed of a conductor is replaced with a radom and the antenna is printed on the radom, so that the input impedance is low at the operating frequency, making it difficult to match the antenna and reducing the antenna radiation characteristics. Has

본 발명은 이러한 점을 감안하여 항공기의 대체 가능한 프레임을 라돔(radome)으로 대체하고 라돔에 안테나를 인쇄하는 컨포멀(conformal) 안테나의 입력 임피던스를 증가시키는 설계 방법을 제안하고자 한다.In view of this, the present invention proposes a design method of increasing an input impedance of a conformal antenna for replacing a replaceable frame of an aircraft with a radom and printing an antenna on the radom.

항공기에서 사용되고 있는 폴 안테나와 블레이드 안테나는 안테나가 외부로 돌출되어 있어 입력 임피던스가 높으며 안테나 정합을 향상시킬 수 있는 구조지만 컨포멀 안테나의 경우는 구조체 접지면(Ground) 때문에 입력 임피던스가 매우 낮다. The pole and blade antennas used in the aircraft have a high input impedance due to the antenna protruding to the outside and can improve antenna matching, but the conformal antenna has a very low input impedance due to the structure ground.

따라서 이에 본 발명에서는 안테나 복사부에 안테나를 인쇄하여 안테나 간의 이중 공진을 발생시키는 유도결합 구조와 안테나와 그라운드 사이의 거리를 이용하여 기생 커패시턴스를 발생시키고 이를 통해 정합 특성을 향상시키는 컨포멀 안테나 구조를 제공하고자 한 것이다.Therefore, in the present invention, an inductive coupling structure for generating a double resonance between antennas by printing an antenna to an antenna radiator and a conformal antenna structure for generating parasitic capacitance using the distance between the antenna and the ground and thereby improving matching characteristics It is intended to provide.

본 발명 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조는,The conformal antenna structure for improving the input impedance of the present invention,

안테나가 형성될 동체부분에 안테나를 삽입하기 위한 도체공간을 형성하고 상부를 안테나가 형성될 동체의 표면을 따라 라돔으로 덮은 형태로 구성되는 안테나 삽입공간부와, 안테나 삽입공간부에 형성되는 안테나로 구성되며, 안테나 삽입공간부에 형성되는 안테나는 라돔에 안테나 복사부를 인쇄하여 형성되고, 안테나 삽입공간부의 바닥부를 통해 라돔에 인쇄된 안테나 복사부에 연결되는 안테나 급전부를 구성하며, An antenna insertion space portion and an antenna formed in the antenna insertion space portion to form a conductor space for inserting the antenna in the fuselage to be formed the antenna and cover the top with a radom along the surface of the fuselage to be formed antenna The antenna formed in the antenna insertion space portion is formed by printing an antenna radiation portion on the radom, and constitutes an antenna feeder connected to the antenna radiation portion printed on the radom through the bottom portion of the antenna insertion space portion,

상기 안테나 복사부는 안테나 급전부와 연결된 모노폴 안테나와, 모노폴 안테나를 감싸도록 구부러진 형태로 모노폴 안테나와 유도결합구조를 갖으며 안테나 삽입공간부 내 벽면과의 거리에 따라서 발생하는 기생커패시터를 고려하여 형성되는 다이폴 안테나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The antenna radiation unit has a monopole antenna connected to the antenna feeding unit, a monopole antenna and an inductive coupling structure bent to surround the monopole antenna, and is formed in consideration of the parasitic capacitor generated according to the distance from the wall in the antenna insertion space. It is characterized by including a dipole antenna.

이와 같은 본 발명에 따르면 동체의 대체가능한 프레임을 라돔으로 대체하고 라돔의 표면에 인쇄하는 컨포멀 안테나를 구성함에 있어서, 이중공진을 발생시키는 유도결합구조와 안테나와 그라운드 사이의 거리를 이용하는 기생 커패시턴스를 이용하여 입력 임피던스를 향상시킬 수 있도록 하여 안테나 정합이 용이하고 안테나 복사 특성을 향상시키는 컨포멀 안테나를 제공할 수 있다. According to the present invention in the configuration of the conformal antenna for replacing the replaceable frame of the fuselage with the radom and printing on the surface of the radom, the parasitic capacitance using the inductive coupling structure to generate a double resonance and the distance between the antenna and the ground It is possible to provide a conformal antenna that can improve the input impedance to facilitate antenna matching and improve antenna radiation characteristics.

도 1 내지 도 3은 본 발명 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조를 나타낸 것으로, 도 1은 수직 핀에 구성되는 안테나의 구조를 보인 도면이고, 도 2는 안테나 복사부의 구성을 나타낸 것이고, 도 3은 안테나 급전부의 구성을 보이기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 있어서, 안테나의 입력 임피던스를 증가시켜 정합 특성을 향상시킨 최적화된 안테나 형상의 일 실시 예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 있어서, 컨포멀 안테나의 등가회로도.
도 6은 본 발명에 있어서, 컨포멀 안테나의 반사손실 성능을 나타낸 도면.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 있어서, 컨포멀 안테나의 4방향 안테나 이득을 나타낸 것으로, 도 7a는 전면방향, 도 7b는 후면방향, 도 7c는 오른쪽 방향, 도 7d는 왼쪽 방향을 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 있어서, 컨포멀 안테나의 azimuth 복사패턴을 나타낸 것으로, 도 8a는 40MHz 일 때의 복사패턴, 도 8b는 50MHz 일 때의 복사패턴, 도 8c는 600MHz일 때의 복사 패턴, 도 8d는 70MHz 일 때의 복사 패턴을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로, L-매칭선로가 더 포함되는 안테나 급전부의 형상을 나타낸 도면.
도 10은 L-매칭선로가 추가된 안테나 급전부를 포함하는 본 발명 다른 실시 예에 있어서의 안테나 급전부와 안테나 복사부의 등가회로도.
도 11은 본 발명 다른 실시 예에 있어서, 안테나 반사 손실 성능을 나타낸 도면.
1 to 3 show the conformal antenna structure for improving the input impedance of the present invention, Figure 1 is a view showing the structure of the antenna configured on the vertical pin, Figure 2 shows the configuration of the antenna radiator, 3 is a view for showing the configuration of the antenna feeder.
FIG. 4 is a view showing an embodiment of an optimized antenna shape in which the matching impedance is improved by increasing the input impedance of the antenna. FIG.
5 is an equivalent circuit diagram of a conformal antenna according to the present invention.
6 is a view showing the return loss performance of the conformal antenna in the present invention.
7A to 7D illustrate the four-way antenna gain of the conformal antenna according to the present invention. FIG. 7A is a front view, FIG. 7B is a rear direction, FIG. 7C is a right direction, and FIG. 7D is a left direction. .
8A to 8D illustrate an azimuth radiation pattern of a conformal antenna according to the present invention. FIG. 8A illustrates a radiation pattern at 40 MHz, FIG. 8B illustrates a radiation pattern at 50 MHz, and FIG. 8C illustrates a radiation at 600 MHz. Pattern, Fig. 8D shows a radiation pattern at 70 MHz.
9 is a view showing another embodiment of the present invention, a diagram showing the shape of the antenna feeding portion further includes an L-matching line.
10 is an equivalent circuit diagram of an antenna feeding unit and an antenna radiating unit according to another embodiment of the present invention including an antenna feeding unit to which an L-matching line is added.
11 is a view showing antenna return loss performance according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면 도 1 내지 도 8에 도시된 본 발명 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조의 실시 예를 참조하여 본 발명의 구조 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the structure and operation of the present invention will be described in detail with reference to an embodiment of the conformal antenna structure for improving the input impedance of the present invention shown in FIGS. 1 to 8.

항공기의 수직 핀(10) 부분에 안테나를 삽입하기 위한 도체공간을 형성하고 상부를 수직 핀(10) 표면을 따라 라돔(21)으로 덮은 형태로 구성되는 안테나 삽입공간부(20)와, 안테나 삽입공간부(20)에 형성되는 안테나로 구성되며, 안테나 삽입공간부(20)에 형성되는 안테나는 라돔(21)에 안테나 복사부(30)를 인쇄하여 형성되고, 안테나 삽입공간부(20)의 바닥부를 통해 라돔(21)에 인쇄된 안테나 복사부(30)에 플레이트를 연결하여 안테나 급전부(40)를 구성하며, An antenna insertion space portion 20 formed of a form in which a conductor space for inserting an antenna in a vertical pin 10 portion of the aircraft is covered with a radom 21 along the surface of the vertical pin 10, and an antenna insertion The antenna is formed in the space portion 20, the antenna formed in the antenna insertion space 20 is formed by printing the antenna radiation unit 30 on the radom 21, the antenna insertion space of the By connecting the plate to the antenna radiator 30 printed on the radom 21 through the bottom portion to configure the antenna feeding portion 40,

상기 안테나 복사부(30)는 안테나 급전부(40)와 연결된 모노폴 안테나(31)와, 모노폴 안테나(31)를 감싸도록 구부러진 형태로 모노폴 안테나(31)와 유도결합구조를 갖는 다이폴 안테나(32)로 구성된다. The antenna radiation unit 30 has a monopole antenna 31 connected to the antenna feeding unit 40 and a dipole antenna 32 having an inductive coupling structure with the monopole antenna 31 in a bent form to surround the monopole antenna 31. It consists of.

이와 같은 본 발명은 모노폴 안테나와 다이폴안테나의 유도결합구조 및 안테나 삽입공간부 내 벽면과의 공간을 통하여 형성되는 기생커패시턴스를 추가로 발생시키는 컨포멀 안테나를 기술적 특징으로 하는 것으로, Such a technical feature of the present invention is a conformal antenna for generating a parasitic capacitance formed through the space between the inductive coupling structure of the monopole antenna and the dipole antenna and the wall in the antenna insertion space.

도 1 내지 도 3은 본 발명에서 제안된 유도결합구조와 기생커패시턴스가 포함되는 컨포멀 안테나 형상을 나타낸다. 1 to 3 show the conformal antenna shape including the inductive coupling structure and parasitic capacitance proposed in the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 수직 핀(10) 형상에 따른 안테나 삽입공간부(20)를 형성하고, 수직 핀(10)의 표면을 따라 안테나 삽입공간부(20)의 표면을 라돔(21)으로 덮은 형상으로 이루어지고, 이와 같이 수직 핀(10) 부분에 형성된 안테나 삽입공간부(20)는 같이, 120cm , 45 cm, ´50 cm 의 도체공간으로 형성된다.As shown in FIG. 1, the antenna insertion space portion 20 is formed according to the vertical pin 10 shape, and the surface of the antenna insertion space portion 20 is disposed along the surface of the vertical pin 10 to the radom 21. The antenna insertion space portion 20 formed in a covered shape and thus formed in the vertical pin 10 portion is formed in a conductor space of 120 cm, 45 cm, and 50 cm.

안테나 삽입공간부(20)내에 형성되는 안테나는 라돔(21)에 인쇄되는 안테나 복사부(30)와, 바닥면을 통해 안테나 복사부(30)에 급전하는 안테나 급전부(40)로 구성되며, 안테나 복사부(30)는 라돔(21)의 표면을 따라 인쇄되고, 안테나 급전부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 바닥면을 통하여 플레이트를 안테나 복사부(30)에 연결하여 구성한다. The antenna formed in the antenna insertion space 20 is composed of an antenna radiator 30 printed on the radom 21, and an antenna feeder 40 feeding power to the antenna radiator 30 through the bottom surface. The antenna radiation unit 30 is printed along the surface of the radom 21, the antenna feed unit 40 is configured by connecting the plate to the antenna radiation unit 30 through the bottom surface as shown in FIG.

상기 안테나 복사부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 급전부(40)와 연결되는 모노폴 안테나(31)와 구부러진 다이폴 안테나(32)로 구성되며, 모노폴 안테나를 감싸도록 구부러진 다이폴 안테나(32)를 구성하여 두 성분 사이에 유도결합으로 인한 이중 공진의 발생으로 입력 임피던스를 증가시키도록 한 구조로 이루어진다. As shown in FIG. 2, the antenna radiator 30 includes a monopole antenna 31 and a bent dipole antenna 32 connected to the antenna feeder 40, and a dipole antenna bent to surround the monopole antenna. 32) to increase the input impedance due to the occurrence of double resonance due to inductive coupling between the two components.

또한 구부러진 다이폴 안테나(32)와 도체 공간의 벽면의 거리를 조절하여 기생 커패시턴스를 발생시켜 입력 임피던스 정합을 증가시킨 구조를 갖는다. In addition, by adjusting the distance between the bent dipole antenna 32 and the wall surface of the conductor space, the parasitic capacitance is generated to increase the input impedance matching.

모노폴 안테나(31)의 길이(l 1)와 구부러진 다이폴 안테나의 길이(l 2), 모노폴 안테나(31)와 다이폴 안테나(32) 사이의 거리(d 1), 다이폴 안테나(32)와 도체 공간 벽면까지의 거리(d 2)의 설계 변수를 이용하여 안테나의 정합특성을 극대화시킨 구조로 설계할 수 있다. The length of the monopole antenna 31 ( l 1 ) and the length of the bent dipole antenna ( l 2 ), the distance between the monopole antenna 31 and the dipole antenna 32 ( d 1 ), the dipole antenna 32 and the conductor space wall surface. By using the design variable of the distance ( d 2 ) can be designed to maximize the matching characteristics of the antenna.

도 4는 안테나의 입력 임피던스를 증가시켜 정합 특성을 향상시킨 최적화된 안테나 형상의 일 실시 예를 나타낸다. 4 illustrates an embodiment of an optimized antenna shape in which the input impedance of the antenna is increased to improve matching characteristics.

안테나 급전부(40)는 안테나 삽입공간부(20)의 바닥면에서 수직방향으로 비스듬하게 위치하며 안테나 복사부(40)는 안테나 삽입공간부(20)의 아래쪽으로 집중되어 있음을 확인할 수 있다. The antenna feeder 40 may be positioned obliquely in the vertical direction from the bottom of the antenna insertion space 20, and the antenna radiator 40 may be concentrated below the antenna insertion space 20.

이는 안테나 삽입공간부(20) 즉, 도체 공간의 벽면과 안테나 복사부(30)가 근접하여 기생 커패시턴스가 발생하였음을 보여준다.This shows that the parasitic capacitance is generated when the antenna insertion space portion 20, that is, the wall surface of the conductor space and the antenna radiation portion 30 are close to each other.

도 5는 상기 도 4에서와 같이 최적 설계된 컨포멀 안테나의 등가회로를 나타낸다.FIG. 5 shows an equivalent circuit of a conformal antenna optimally designed as in FIG.

안테나 급전부(40)와 모노폴 안테나(31)로 인하여 41 MHz에서 공진하며 모노폴 안테나와 다이폴 안테나 사이에 유도결합이 존재하여 64 MHz에서 또 다른 공진이 발생하는 것을 확인할 수 있다. The antenna feed unit 40 and the monopole antenna 31 are resonant at 41 MHz, and there is an inductive coupling between the monopole antenna and the dipole antenna, so it can be seen that another resonance occurs at 64 MHz.

또한 다이폴 안테나(32)와 도체 공간 벽면 사이가 근접하여 12pF의 기생 커패시턴스 (Cp)가 발생하는 것을 보여준다. It is also shown that a parasitic capacitance C p of 12 pF occurs in close proximity between the dipole antenna 32 and the conductor space wall.

다음의 표 1은 상기 도 5의 등가회로에 있어서, 각 저항(R), 인덕턴스(L), 커패시터(;콘덴서)(C)의 소자 값을 나타낸다. Table 1 below shows device values of the resistors R, the inductance L, and the capacitor C in the equivalent circuit of FIG. 5.

Figure 112010079263710-pat00001
Figure 112010079263710-pat00001

도 6은 본 발명 컨포멀 안테나의 반사손실 성능을 나타낸다. 6 shows the return loss performance of the conformal antenna of the present invention.

안테나 급전부(40)와 모노폴 안테나(31)만 구성되는 경우에는 단일 공진이 3-dB 미만으로 발생하며 다이폴 안테나(32)가 추가되어 유도결합이 발생하는 경우는 이중 공진이 발생하는 것을 확인할 수 있다. When only the antenna feed unit 40 and the monopole antenna 31 are configured, a single resonance occurs less than 3-dB, and when a dipole antenna 32 is added and inductive coupling occurs, double resonance occurs. have.

또한 기생 커패시턴스가 발생하는 경우는 64 MHz에서 정합 특성이 더욱 좋아지는 것을 확인할 수 있다. In addition, when parasitic capacitance occurs, it can be seen that the matching characteristic is better at 64 MHz.

기생커패시턴스는 가상의 커패시턴스로 등가적으로 커패시터가 연결된 것같은 현상을 나타내는 것으로, 본 발명 실시 예에서 기생 커패시턴스 (Cp)는 도체 벽면사이의 공간으로 인하여 발생되는 것을 나타낸 것이다. The parasitic capacitance represents a phenomenon in which a capacitor is equivalently connected to the virtual capacitance. In the embodiment of the present invention, the parasitic capacitance C p is generated due to the space between the conductor walls.

커패시턴스(콘덴서)의 특성은 주파수가 높을수록 임피던스가 낮아지고, 주파수가 낮을 경우에는 임피던스가 높아지기 때문에, 주파수에 따라 안테나의 입력 임피던스에 영향을 미치게 됨으로써, 이를 고려하여 안테나를 설계하고자 한 것이다. The capacitance characteristics of the capacitor (capacitor) is higher impedance, the lower the impedance, the lower the frequency, the higher the impedance, so the frequency affects the input impedance of the antenna, it is intended to design the antenna in consideration of this.

이와 같은 도 6은 본 발명에 따라 최적 설계된 안테나를 항공기의 1/10 축소 모델에 장착하여 반사손실을 측정한 것이며, 측정 결과 시뮬레이션과 매우 유사한 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 6, the antenna is optimally designed according to the present invention, and the return loss is measured by mounting the 1/10 scale model of the aircraft.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따라 최적 설계된 컨포멀 안테나의 4방향 안테나 이득을 나타낸 것으로, 시뮬레이션과 측정이 매우 유사한 것을 확인할 수 있다.7A to 7B show four-way antenna gains of a conformal antenna optimally designed according to the present invention, and it can be seen that simulation and measurement are very similar.

도 7a는 전면방향, 도 7b는 후면방향, 도 7c는 오른쪽 방향, 도 7d는 왼쪽 방향을 나타낸다. 7A shows a front direction, FIG. 7B shows a rear direction, FIG. 7C shows a right direction, and FIG. 7D shows a left direction.

상기 도 7a 내지 도 7d에서의 안테나 이득은 본 발명에서 항공기(Korea Utility Helicopter (KUH) '수리온')의 1/10 축소모형을 제작하여 해당 부분에 안테나를 구성하여 측정한 것이며, 제안된 FM 라디오 통신 주파수 대역은 30MHz에서 88MHz 대역으로 1/10 축소 모델을 이용한 경우는 300 MHz에서 880 MHz까지의 주파수에서 성능을 측정하였다. The antenna gains of FIGS. 7A to 7D are measured by constructing a 1/10 scale model of an aircraft (Korea Utility Helicopter (KUH) 'Surion') in the present invention and constructing an antenna at a corresponding portion, and proposed FM. The radio communication frequency band was measured at a frequency of 300 MHz to 880 MHz in the 1/10 scale model from 30 MHz to 88 MHz.

안테나 성능은 축소모형과 실제 크기의 두 가지 경우에 대하여 시뮬레이션한 안테나의 성능을 비교하여 검증하였다. 네 방향에서의 FM 주파수에서의 평균 복사이득은 각각 -5.87dBi(정면), -14.62dBi(후면), -6.70dBi(우측면), -8.32dBi(좌측면)으로 후면을 제외하고 -10dBi 이상의 높은 이득을 보여, 외부에 돌출되어 있는 모노폴 안테나와 유사한 성능을 나타내었다.The antenna performance was verified by comparing the performance of the simulated antenna in two cases, the reduced model and the actual size. The average radiation gain at the FM frequencies in four directions is -5.87 dBi (front), -14.62 dBi (rear), -6.70 dBi (right), and -8.32 dBi (left), which is higher than -10 dBi except for the rear. The gain is similar to that of a monopole antenna projecting outside.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따라 최적 설계된 컨포멀 안테나의 azimuth 복사패턴으로 40MHz에서 70MHz 까지 결과를 나타낸 것으로, 도 8a는 40MHz 일 때의 복사패턴, 도 8b는 50MHz 일 때의 복사패턴, 도 8c는 600MHz일 때의 복사 패턴, 도 8d는 70MHz 일 때의 복사 패턴을 나타낸다. 8A to 8D show the results from 40 MHz to 70 MHz as azimuth radiation patterns of a conformal antenna optimally designed according to the present invention. FIG. 8A illustrates a radiation pattern at 40 MHz, and FIG. 8B illustrates a radiation pattern at 50 MHz. 8c shows a radiation pattern at 600 MHz, and FIG. 8D shows a radiation pattern at 70 MHz.

이를 살펴볼 때, 시뮬레이션과 측정 복사패턴이 매우 유사하며 각 주파수에서 패턴의 평균이득이 -10dBi 이상을 나타내며 패턴의 이득 편차가 20dB 이내로 무지향성 패턴 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.From this, simulation and measurement radiation pattern is very similar, the average gain of the pattern at each frequency is -10dBi or more, and the gain deviation of the pattern shows the non-directional pattern characteristics within 20dB.

이는 모든 방향에서 FM 라디오 신호를 송수신해야 하는 항공기 특성상 매우 중요한 결과가 되며 여러 환경의 모든 조건에서 원활하게 시스템이 동작할 수 있음을 보여준다. This is a very important result in the nature of aircraft having to transmit and receive FM radio signals in all directions and shows that the system can operate smoothly under all conditions in various environments.

도 9는 L-매칭이 추가된 컨포멀 안테나를 나타낸 것으로 본 발명 컨포멀 안테나의 다른 실시 예를 나타낸다. 9 shows a conformal antenna to which L-matching is added, which shows another embodiment of the conformal antenna of the present invention.

안테나 급전부(40')에 안테나 복사부(30)로 직접 연결되는 선로 이외에 L-매칭 선로를 추가하여 입력 임피던스를 증가시킨다. An input impedance is increased by adding an L-matching line to the antenna feeder 40 'in addition to the line directly connected to the antenna radiation section 30'.

이때 L-매칭 선로의 길이와 위치인 l 3l 4에 의해 안테나 정합특성이 결정된다. At this time, the antenna matching characteristics are determined by the lengths and positions of L-matching lines l 3 and l 4 .

도 10은 도 9에서와 같이 나타낸 본 발명의 다른 실시 예에서 L-매칭선로가 추가된 컨포멀 안테나에 있어서, 안테나 급전부(40')와 모노폴 안테나(31)의 등가회로를 나타낸 것으로, 안테나 급전부(40')와 모노폴 안테나(31)에 의해 48 MHz에서 공진하며 추가된 L-매칭선로(l 3l 4 성분)에 의해 64 MHz에서 추가적인 공진이 발생한다.FIG. 10 illustrates an equivalent circuit of the antenna feeder 40 'and the monopole antenna 31 in the conformal antenna to which the L-matching line is added in another embodiment of the present invention as shown in FIG. Resonance occurs at 48 MHz by the feed section 40 'and monopole antenna 31, and additional resonance occurs at 64 MHz by the added L-matching lines ( l 3 and l 4 components).

도 11은 본 발명 다른 실시 예에 있어서, L-매칭을 이용한 컨포멀 안테나의 반사손실 성능을 나타낸다.11 shows return loss performance of a conformal antenna using L-matching according to another embodiment of the present invention.

안테나 급전부(40)와 안테나 복사부(30)만 존재하는 경우는 48 MHz에서 단일 공진이 3-dB 미만으로 발생하며 L-매칭 구조가 삽입되는 안테나 급전부(40')로 구성하는 경우 64 MHz에서 안테나가 공진함에 따라 정합 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.In the case where only the antenna feeder 40 and the antenna radiator 30 are present, a single resonance occurs at less than 3-dB at 48 MHz, and the antenna feeder 40 'is inserted into which an L-matching structure is inserted. As the antenna resonates at MHz, the matching characteristic is improved.

본 발명의 실시 예에서 안테나 복사부(30)를 구성함에 있어서, 모노폴 안테나(31)와 모노폴 안테나(31)를 감싸는 다이폴 안테나(32)의 유도결합구조를 나타내고 있으나, 이들 안테나의 유도결합구조인 경우 그 형상에 제한받지 않고 다양하게 실시 가능하다.In the embodiment of the present invention, in the configuration of the antenna radiation unit 30, the inductive coupling structure of the dipole antenna 32 surrounding the monopole antenna 31 and the monopole antenna 31 is shown, but the inductive coupling structure of these antennas In this case, it is possible to implement variously without being limited by the shape.

또한 항공기의 수직 핀(10) 부분에 구성되는 실시 예로 그 구성을 설명하고 있으나, 항공기에 한정되지 않고, 항공기, 자동차와 같은 동체의 일정 위치에 안테나 삽입공간부(20)를 형성하여 외부에 노출되지 않는 컨포멀 안테나를 형성하는 다양한 실시 예에 적용가능하다.In addition, although the configuration is described as an embodiment configured in the vertical pin 10 of the aircraft, the configuration is not limited to the aircraft, the antenna insertion space portion 20 is formed at a predetermined position of the fuselage, such as aircraft, automobiles and exposed to the outside Applicable to various embodiments of forming a conformal antenna that is not.

10: 수직 핀 20: 삽입공간부
21: 라돔 30: 안테나 복사부
31: 모노폴 안테나 32: 다이폴 안테나
40: 안테나 급전부
10: vertical pin 20: insertion space
21: Radom 30: antenna radiator
31: monopole antenna 32: dipole antenna
40: antenna feeder

Claims (6)

안테나가 형성될 동체부분에 안테나를 삽입하기 위한 도체공간을 형성하고 상부를 안테나가 형성될 동체의 표면을 따라 라돔으로 덮은 형태로 구성되는 안테나 삽입공간부와, 안테나 삽입공간부에 형성되는 안테나로 구성되며, 안테나 삽입공간부에 형성되는 안테나는 라돔에 안테나 복사부를 인쇄하여 형성되고, 안테나 삽입공간부의 바닥부를 통해 라돔에 인쇄된 안테나 복사부에 연결되는 안테나 급전부를 구성하며,
상기 안테나 복사부는 안테나 급전부와 연결된 모노폴 안테나와, 모노폴 안테나를 감싸도록 구부러진 형태로 모노폴 안테나와 유도결합구조를 갖는 다이폴 안테나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조.
An antenna insertion space portion and an antenna formed in the antenna insertion space portion to form a conductor space for inserting the antenna in the fuselage to be formed the antenna and cover the top with a radom along the surface of the fuselage to be formed antenna The antenna formed in the antenna insertion space portion is formed by printing an antenna radiation portion on the radom, and constitutes an antenna feeder connected to the antenna radiation portion printed on the radom through the bottom portion of the antenna insertion space portion,
The antenna radiator comprises a monopole antenna connected to an antenna feeding unit, and a dipole antenna having an inductive coupling structure with a monopole antenna in a bent form to surround the monopole antenna. .
제 1항에 있어서, 안테나 급전부는 안테나 복사부로 직접 연결되는 선로 이외에 L-매칭 선로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조. The conformal antenna structure of claim 1, wherein the antenna feeding unit further includes an L-matching line in addition to a line directly connected to the antenna radiation unit. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 모노폴 안테나와 다이폴 안테나의 유도 결합구조 사이의 너비 조절을 통해 결합계수를 증가시켜 입력 임피던스를 향상시키도록 하기 위하여 모노폴 안테나의 길이(l 1)와 구부러진 다이폴 안테나의 길이(l 2), 모노폴 안테나와 다이폴 안테나 사이의 거리(d 1)를 결정하도록 한 것을 특징으로 하는 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조. The bent dipole antenna according to claim 1 or 2, wherein the length of the monopole antenna ( l 1 ) and the curved dipole antenna are increased so as to increase the coupling coefficient through the width adjustment between the inductive coupling structure of the monopole antenna and the dipole antenna to improve the input impedance. The length of ( l 2 ), the distance between the monopole antenna and the dipole antenna ( d 1 ) to determine the conformal antenna structure for improving the input impedance. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 안테나 정합특성에 따라 기생 커패시터값을 결정하는 다이폴 안테나와 도체 공간 벽면까지의 거리(d 2)를 결정하도록 한 것을 특징으로 하는 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조. The conformal for improving the input impedance according to claim 1 or 2, wherein the distance d 2 between the dipole antenna and the conductor space wall, which determines the parasitic capacitor value according to the antenna matching characteristic, is determined. Antenna structure. 제 1항에 있어서, 상기 안테나 삽입공간부는 항공기의 수직 핀 형상에 따라 형성되고 수직 핀의 표면형상에 따라 라돔이 덮힌 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조. The conformal antenna structure of claim 1, wherein the antenna insertion space portion is formed according to a vertical pin shape of the aircraft and has a radom covered shape according to a surface shape of the vertical pin. 제 2항에 있어서, 안테나 정합특성에 따라 안테나 급전부에 포함되는 L-매칭 선로의 길이와 위치(l 3l 4)를 결정하도록 한 것을 특징으로 하는 입력 임피던스를 향상시키기 위한 컨포멀 안테나 구조.The method of claim 2, wherein the conformal antenna structure to enhance the input impedance, characterized in that to determine the length and the location (l 3 and l 4) of L- matching track included in the antenna feeding portion in accordance with the antenna matching characteristics .
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