KR101126158B1 - Anntena housing and anntena for direction finding application - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 방향 탐지용 안테나 하우징은 안테나 모듈이 삽입되는 안테나 설치 홀이 복수로 형성된 평판 형상의 베이스 부재 및 상기 베이스 부재의 상면에 적층되는 전류 흡수층을 포함함으로써 수직편파와 수평편파의 위상차를 최소화시킬 수 있어 위상 비교를 통해 수신 전파의 방향을 탐지할 때 정밀도를 향상시킬 수 있다.The antenna housing for direction detection according to the present invention includes a base member having a flat plate shape having a plurality of antenna installation holes into which the antenna module is inserted, and a current absorbing layer stacked on an upper surface of the base member, thereby minimizing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization. Phase comparison can improve accuracy when detecting the direction of incoming radio waves.
Description
본 발명은 방향 탐지용 안테나 하우징 및 방향 탐지용 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직편파와 수평편파의 위상차를 감소시킴으로써 방향 탐지의 정밀도를 향상시킬 수 있는 방향 탐지용 안테나 하우징 및 방향 탐지용 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to an antenna housing for direction finding and an antenna for direction finding, and more particularly, a direction detecting antenna housing and a direction detecting antenna which can improve the accuracy of the direction detecting by reducing the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization. It is about.
방향 탐지기(方向探知機, direction finder)는 전파가 도래하는 방향을 측정하는 수신장치로 무선 방향 탐지기라고도 한다. 레이더와는 달리 자신은 전파를 발사하지 않는다. 선박이나 항공기의 안전을 도모하고, 또 불명(不明)하거나 불법전파의 해명(解明)?감시 등에 사용된다.A direction finder is a receiver for measuring a direction in which radio waves arrive and is also called a wireless direction finder. Unlike radar, it does not emit radio waves. It is used for the safety of ships and aircrafts, and for the clarification and monitoring of unknown or illegal radio waves.
전파에 대한 방향 탐지는 여러 개의 안테나를 배치하고 각 안테나에 입사된 전파의 진폭 또는 위상을 비교함으로써 이루어진다.Direction detection for radio waves is achieved by placing multiple antennas and comparing the amplitude or phase of radio waves incident on each antenna.
진폭 비교 방법은 전파가 각 안테나에 입사될 때 입사되는 방향에 따라 각 안테나에 대해 다른 진폭을 나타내는 성질을 이용한다. 위상 비교 방법은 전파가 각 안테나에 도착할 때 발생하는 위상차를 이용하며 진폭 비교 방법에 비해 높은 정밀도를 제공한다.
The amplitude comparison method utilizes a property that shows a different amplitude for each antenna depending on the direction in which the radio waves are incident on each antenna. The phase comparison method takes advantage of the phase difference that occurs when radio waves arrive at each antenna and provides higher precision than the amplitude comparison method.
본 발명은 위상차를 이용하여 방향 탐지를 수행하는 방향 탐지 시스템에서 수직편파와 수평편파의 위상차를 감소시킬 수 있는 방향 탐지용 안테나 하우징 및 방향 탐지용 안테나를 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to provide a direction detecting antenna housing and a direction detecting antenna that can reduce the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization in the direction detection system that performs the direction detection using the phase difference.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방향 탐지용 안테나 하우징은 안테나 모듈이 삽입되는 안테나 설치 홀이 복수로 형성된 평판 형상의 베이스 부재 및 상기 베이스 부재의 상면에 적층되는 전류 흡수층을 포함할 수 있다.The antenna housing for direction detection of the present invention for achieving the above object may include a flat base member having a plurality of antenna installation holes into which the antenna module is inserted and a current absorbing layer stacked on the upper surface of the base member.
이때, 상기 전류 흡수층은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.In this case, the current absorbing layer may include silicon (Si).
또한, 상기 전류 흡수층은 플렉시블한 필름 형태일 수 있다.In addition, the current absorbing layer may be in the form of a flexible film.
또한, 상기 안테나 설치 홀은 일렬로 형성될 수 있다.In addition, the antenna installation holes may be formed in a row.
또한, 상기 베이스 부재의 하면 방향으로 상기 베이스 부재에 체결되는 설비함을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a fitting box that is fastened to the base member in a lower direction of the base member.
또한, 상기 전류 흡수층의 두께는 6mm 범위 내에서 4mm 이상일 수 있다.
In addition, the thickness of the current absorbing layer may be 4mm or more within the range of 6mm.
한편, 본 발명의 방향 탐지용 안테나는 적어도 상면이 평평한 베이스 부재와 상기 베이스 부재에 복수로 형성되는 안테나 설치 홀과 상기 베이스 부재의 상면에 적층되는 전류 흡수층이 구비된 하우징 및 상기 전류 흡수층과 동일한 층에 위치하는 평면형 안테나 소자를 구비하고, 상기 안테나 소자의 방사측이 상기 베이스 부재의 상면 전방을 향하도록 상기 각 안테나 설치 홀에 삽입되는 안테나 모듈을 포함할 수 있다.On the other hand, the direction detecting antenna of the present invention is the same layer as the current absorbing layer and the housing having a base member having a flat upper surface, a plurality of antenna mounting holes formed in the base member and a current absorbing layer stacked on the upper surface of the base member; An antenna module having a planar antenna element which is located in the antenna element is inserted into each of the antenna installation holes so that the radiation side of the antenna element toward the front surface of the base member.
이때, 상기 안테나 설치 홀은 일렬로 형성될 수 있다.In this case, the antenna installation holes may be formed in a row.
또한, 상기 전류 흡수층은 실리콘(Si)을 포함할 수 있으며, 이때 상기 전류 흡수층은 플렉시블한 필름 형태일 수 있다.In addition, the current absorbing layer may include silicon (Si), wherein the current absorbing layer may be in the form of a flexible film.
또한, 상기 전류 흡수층은 6mm 범위 내에서 4mm 이상의 두께로 형성될 수 있다.In addition, the current absorbing layer may be formed to a thickness of 4mm or more within the range of 6mm.
또한, 상기 안테나 모듈은 위상 비교를 통해 수신 전파의 방사 위치를 탐지하는 방향 탐지부에 연결되는 급전선을 더 구비하고, 상기 수신 전파의 주파수는 18GHz 범위 내에서 2GHz이상일 수 있다.
In addition, the antenna module further includes a feed line connected to the direction detecting unit for detecting the radiation position of the received radio wave through the phase comparison, the frequency of the received radio wave may be 2GHz or more within the 18GHz range.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 방향 탐지용 안테나 하우징 및 방향 탐지용 안테나는 안테나 모듈이 설비되는 표면에 실리콘 재질의 전류 흡수층을 형성함으로써 하우징과 안테나들 사이의 커플링 특성과 반사 특성을 개선하여 위상차를 이용한 방향 탐지의 정밀도를 향상시킬 수 있다.As described above, the direction detecting antenna housing and the direction detecting antenna according to the present invention improve the coupling characteristics and the reflection characteristics between the housing and the antennas by forming a current absorbing layer made of silicon on the surface where the antenna module is installed. The accuracy of the direction detection using the phase difference can be improved.
특히, 수직편파와 수평편파에 대한 위상차를 감소시킴으로써 수신 전파의 편파 종류에 상관없이 높은 정밀도로 수신 전파의 방사 방향을 탐지할 수 있다.In particular, by reducing the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization, it is possible to detect the radiation direction of the received radio wave with high accuracy regardless of the polarization type of the received radio wave.
또한, 하우징에서 표면에만 전류 흡수층을 적층하면 되므로 안테나 하우징 및 안테나의 설비 공간을 최소화할 수 있다. 이를 이용해 안테나 하우징의 후방에 다양한 부가 요소를 부가할 수 있다.
In addition, since the current absorbing layer only needs to be stacked on the surface of the housing, it is possible to minimize the installation space of the antenna housing and the antenna. This allows for the addition of various additional elements to the rear of the antenna housing.
도 1은 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나 하우징을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나 하우징의 적층 구조를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나 하우징에 안테나 모듈이 삽입된 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나의 평면과 단면을 나타낸 개략도.
도 6은 실험에 사용한 방향 탐지용 안테나의 평면 사진.
도 7은 2GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 8은 4GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 9는 6GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 10은 8GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 11은 10GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 12는 12GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 13은 14GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 14는 16GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.
도 15는 18GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프.1 is a schematic view showing the antenna housing for direction detection in accordance with the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the laminated structure of the antenna housing for direction detection in accordance with the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a state in which the antenna module is inserted into the antenna housing for direction detection in accordance with the present invention.
4 is a schematic diagram showing a direction detecting antenna according to the present invention.
5 is a schematic view showing a plane and a cross section of a direction detecting antenna according to the present invention.
6 is a plan view of the direction detecting antenna used in the experiment.
7 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 2 GHz.
8 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 4 GHz.
9 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 6 GHz.
10 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 8 GHz.
FIG. 11 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 10 GHz. FIG.
12 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 12 GHz.
FIG. 13 is a graph showing a phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 14 GHz. FIG.
14 is a graph showing the phase difference between vertical and horizontal polarizations before and after applying a current absorbing layer at 16 GHz.
FIG. 15 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 18 GHz. FIG.
이하 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나 하우징 및 방향 탐지용 안테나에 대해서 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a direction detecting antenna housing and a direction detecting antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나 하우징을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing the antenna housing for direction detection in accordance with the present invention.
도 1에 도시된 방향 탐지용 안테나 하우징은 안테나 모듈(150)이 삽입되는 안테나 설치 홀(111)이 복수로 형성된 평판 형상의 베이스 부재(110) 및 상기 베이스 부재의 상면에 적층되는 전류 흡수층(130)을 포함하고 있다.The antenna housing for direction detection shown in FIG. 1 includes a flat base-
안테나(antenna)는 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위해 공간에 효율적으로 전파를 방사하거나 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유기(誘起)시키기 위해 가설한 도선(導線)이다. 안테나는 매우 다양하게 구성될 수 있는데 방향 탐지에 사용되는 안테나, 특히 광대역이 요구되는 방향탐지 시스템에서는 스파이럴 안테나가 주로 사용된다.An antenna is a conductor line that is hypothesized to efficiently radiate radio waves into a space or to efficiently radiate electromotive force by radio waves in order to achieve the purpose of communication in wireless communication. Antennas can be configured in various ways. Spiral antennas are mainly used in antennas used for directional detection, particularly in directional systems requiring broadband.
방향 탐지의 대상은 안테나에서 수신된 전파의 방사체이다. 전파도 파동인 관계로 편파의 성질을 나타낸다. 편파란 빛이나 전파에서 파동의 진동방향이 어떤 특정한 성질을 가지는 일을 말하며 그와 같은 파동 자체를 의미한다. 전파는 전자기장의 에너지가 파동의 형태로 전파하는 것으로 전기장 벡터와 파동의 진행방향이 만드는 면을 편파면(偏波面)이라고 한다. 편파면이 대지에 수직인 파동을 수직편파(垂直偏波), 대지와 평행인 파동을 수평편파라고 한다. 또 전기장 벡터의 끝이 원(圓)인 파동을 원편파라고 한다. 안테나에서는 전파의 편파 특성을 고려해야 하는데 수직편파의 경우 수직편파 안테나로 수신하고, 수평편파의 경우 수평편파로 수신해야 정상적인 수신이 가능하기 때문이다. 방향 탐지시 수신된 전파의 편파는 수직편파, 수평편파 또는 원편파일 수 있다. 따라서 편파의 종류에 상관없이 전파를 수신하여 처리하여야 하는데 이를 위해 수직편파와 수평편파의 특성을 모두 갖는 원편파의 스파이럴 안테나가 주로 사용된다.The object of the direction detection is the radiator of the radio wave received at the antenna. The propagation is also a wave, indicating the nature of polarization. Polarization refers to the fact that the direction of vibration of a wave in a light or radio wave has certain properties, and that wave itself. Radio waves propagate the energy of electromagnetic fields in the form of waves. The plane created by the electric field vector and the direction of wave propagation is called a polarization plane. Waves with a polarized plane perpendicular to the earth are called vertically polarized waves, and waves parallel to the earth are called horizontal polarized waves. The wave whose end of the electric field vector is circular is called circular polarization. In the antenna, polarization characteristics of radio waves should be considered, because normal polarization can be normally received by vertical polarization antennas and horizontal polarization antennas. The polarization of the received radio wave in the direction detection may be a vertical polarization, horizontal polarization or circular polarization. Therefore, regardless of the type of polarization, radio waves must be received and processed. For this purpose, a spiral antenna of circular polarization having both vertical and horizontal polarization characteristics is mainly used.
스파이럴 안테나를 비롯한 각종 안테나는 실질적인 방사체인 안테나 소자, 반사판, 급전선, 안테나 소자를 반사판 상의 공중으로 띄우기 위한 발룬을 포함하여 이루어진다. 안테나 하우징에 안전하고 견고하게 설치하기 위해 이들 각 요소는 속이 빈 기둥 형상의 캐비티(cavity)에 설비되고, 캐비티를 하우징에 설치하게 된다. 이때 안테나의 각 요소가 구비된 캐비티를 안테나 모듈(150)이라 칭하기로 한다. 본 실시예에서 안테나 모듈(150)은 캐비티의 단면과 동일한 형상의 안테나 설치 홀(111)에 삽입된다.Various antennas, including spiral antennas, include an antenna element, a reflector, a feed line, and a balun for floating the antenna element into the air on the reflector, which are actual radiators. In order to safely and securely install the antenna housing, each of these elements is installed in a hollow columnar cavity, and the cavity is installed in the housing. In this case, the cavity provided with each element of the antenna will be referred to as an
베이스 부재(110)는 안테나 모듈이 삽입되는 안테나 설치 홀(111)이 복수로 형성된 평판 형상으로 이루어진다.The
방향 탐지, 특히 위상차를 이용한 방향 탐지를 위해서는 동일 평면 상에 형성된 복수의 안테나를 이용하여야 하는데 이상의 베이스 부재를 이용하여 이러한 조건을 만족시킬 수 있다.In order to detect the direction, in particular, the direction detection using the phase difference, a plurality of antennas formed on the same plane must be used, and the above base member can be used to satisfy this condition.
안테나 설치 홀(111)은 안테나 모듈의 단면 형상, 크기에 대응되도록 형성되며, 이때 안테나 모듈의 단면 형상 및 크기는 구체적으로 캐비티에 의해 결정된다.The
위상차를 이용한 방향 탐지를 위해 안테나 모듈을 일렬로 배열할 수 있는데 이를 위해 안테나 설치 홀 또한 일렬로 형성할 수 있다. 안테나 설치 홀의 개수는 수신된 전파를 분석하여 방사 위치를 탐지하는 방향 탐지부에서 요구하는 안테나의 수와 대응된다. 방향 탐지부에서 요구하는 안테나의 수는 방향 탐지 알고리즘에 따라 유동적일 수 있다.Antenna modules can be arranged in a line for direction detection using phase difference, and antenna installation holes can also be formed in a line for this purpose. The number of antenna installation holes corresponds to the number of antennas required by the direction detecting unit for detecting the radiation position by analyzing the received radio waves. The number of antennas required by the direction detector may be flexible according to the direction detection algorithm.
위상차를 이용한 방향 탐지에서 수신되는 전파의 편파 특성은 모든 안테나에 대해서 일정하게 수신되어져야 하는데 실제로는 안테나를 지지하는 하우징 구조에 의해 다르게 나타난다. 이는 안테나 주변의 하우징(특히, 금속 재질로 이루어진 경우)과 안테나들 사이의 커플링 특성이 영향을 미치기 때문이다. 그 결과 수신되는 전파의 편파가 수직인지 수평인지에 따라 위상차의 특성이 변하게 된다. 즉, 동일 방사체에서 방사된 전파가 수평편파일 때 이를 수신한 안테나들 사이의 위상차와 수직편파일 때 이를 수신한 안테나들 사이의 위상차가 다르게 된다.The polarization characteristic of the radio wave received in the direction detection using the phase difference should be uniformly received for all the antennas, but it is actually different depending on the housing structure supporting the antennas. This is because the coupling characteristics between the antennas and the housing (especially made of metal) around the antenna are affected. As a result, the characteristics of the phase difference change depending on whether the polarization of the received radio wave is vertical or horizontal. That is, the phase difference between the antennas receiving the radio waves radiated from the same radiator when the horizontal radiation is received and the phase difference between the antennas receiving the radio waves when receiving the vertical wave is different.
방향 탐지를 위한 보정에 사용되는 보정 테이블이 수직편파와 수평편파 각각에 대해 마련되지 않는 관계로 수직편파와 수평편파에 대한 위상 차이를 최소화할 필요가 있다.Since the correction table used for the correction for the direction detection is not provided for each of the vertical polarization and the horizontal polarization, it is necessary to minimize the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization.
이를 위해 본 실시예에서는 베이스 부재(110)의 상면에 전류 흡수층(130)을 적층하고 있다.To this end, in the present embodiment, the current
전류 흡수층(130)은 안테나 모듈이 설치되는 베이스 부재의 상면에 유기되는 표면 전류를 흡수하여 베이스 부재와 안테나들 사이의 커플링 현상을 방지한다. 전류 흡수층(130)은 실리콘(Si) 재질일 수 있으며 다양한 방식으로 베이스 부재(110)의 상면에 적층될 수 있다. 예를 들어 전류 흡수층을 액상 상태로 만들어 베이스 부재의 상면을 칠하는 것으로 적층할 수 있으며 분무 형태로 도포함으로써 적층할 수도 있다. 또한, 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나 하우징의 적층 구조를 나타낸 도 2에서와 같이 실리콘 재질의 플렉시블한 필름을 마련하고 베이스 부재에 맞게 절취한 후 부착하는 것으로 적층할 수도 있다.The current
전류 흡수층이 실리콘 재질인 경우 두께가 6mm 범위 내에서 4mm 이상일 때 수직편파와 수평편파의 위상차가 최소화되는 것을 확인하였다.When the current absorbing layer is made of silicon, it was confirmed that the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization is minimized when the thickness is 4 mm or more within the range of 6 mm.
전류 흡수층의 적층시 고려하여야 할 점은 베이스 부재의 상면에서 상기 베이스 부재의 상면으로 노출되는 안테나 모듈을 제외한 모든 부위가 전류 흡수층으로 적층되어야 한다는 것이다. 이에 따르면 전체적으로 도 1과 같이 평판 형상으로 방향 탐지용 안테나 하우징을 형성할 수 있게 되며 그 결과 안테나 하우징에서 필요로 하는 설비 공간을 최소화할 수 있다. 또한 베이스 부재의 후방의 공간에 안테나 모듈 및 안테나 모듈에 부가되는 부가 요소, 그 밖의 관련 장비를 지지/수납할 수 있는 설비함(170)을 배치할 수도 있다. 이때 설비함(170)은 설비의 편의를 위해 베이스 부재의 하면 방향으로 상기 베이스 부재에 체결될 수 있다.Consideration in the stacking of the current absorbing layer is that all parts except for the antenna module exposed from the upper surface of the base member to the upper surface of the base member should be stacked with the current absorbing layer. Accordingly, as shown in FIG. 1, the antenna housing for direction detection may be formed in a flat plate shape, and as a result, the installation space required by the antenna housing may be minimized. In addition, an
전류 흡수층은 베이스 부재의 상면에 적층되는데 이때 베이스 부재가 평판인 관계로 양 평면 모두 상면이 될 수 있다. 본 실시예에서 개시되는 상면은 안테나 모듈에 구비된 안테나 소자의 방사측이 향하는 방향의 면이다. 도 3을 예로 들어 설명한다.The current absorbing layer is stacked on the upper surface of the base member, and both surfaces of the current absorbing layer may be the upper surfaces since the base member is a flat plate. The upper surface disclosed in this embodiment is a surface in a direction toward which the radiation side of the antenna element provided in the antenna module faces. 3, an example will be described.
도 3은 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나 하우징에 안테나 모듈이 삽입된 상태를 나타낸 단면도이다. 구체적으로 도 1에서 A-A'를 절단한 단면을 나타내고 있는데 살펴보면 안테나 모듈(150)은 안테나 소자(151)와 상기 안테나 소자를 일방향에서 지지하는 캐비티(153)를 포함하고 있다. 캐비티 내부는 빈 공간으로 나타내었으나 실제로는 안테나 소자의 아래로 발룬, 급전선 등이 형성되며 경우에 따라 그 외의 빈 공간을 전파 흡수체로 충진할 수도 있다. 이때 안테나 소자가 지향하는 방향(안테나 소자의 방사 지향성과는 다름, 안테나 모듈에서 안테나 소자가 설비된 방향으로 볼 수도 있음))은 도 3의 윗방향이 되는데 이 윗방향을 방사측이라 칭하기로 한다. 이렇게 안테나 소자의 방사측이 윗방향이면 도 3에서의 상면은 베이스 부재의 윗면이 된다.
3 is a cross-sectional view showing a state in which the antenna module is inserted into the antenna housing for direction detection in accordance with the present invention. Specifically, FIG. 1 illustrates a cross-sectional view taken along the line A-A ', and the
도 4는 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나를 나타낸 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a direction detecting antenna according to the present invention.
도 4에 도시된 방향 탐지용 안테나는 앞에서 살펴본 방향 탐지용 안테나 하우징을 이용하여 구성한 것으로 볼 수 있다.The direction detecting antenna shown in FIG. 4 may be viewed as configured using the direction detecting antenna housing described above.
방향 탐지용 안테나는 적어도 상면이 평평한 베이스 부재(211)와 적어도 상기 베이스 부재에 복수로 형성되는 안테나 설치 홀(215)과 상기 베이스 부재의 상면에 적층되는 전류 흡수층(213)이 구비된 하우징(210) 및 상기 전류 흡수층과 동일한 층에 위치하는 안테나 소자를 구비하고 상기 안테나 소자의 방사측이 상기 베이스 부재의 상면 전방을 향하도록 상기 각 안테나 설치 홀에 삽입되는 안테나 모듈(250)을 포함하고 있다.The direction detecting antenna includes a
베이스 부재(211)에서 고려할 부분은 평평한 형상의 상면으로, 그 외 하면의 형상과 하면 방향으로 체결되는 부가 요소(예를 들어 설비함)는 다양하게 구성될 수 있다.The portion to be considered in the
안테나를 신뢰성 있게 지지하고 외부 수단에 신뢰성 있게 체결시키기 위해 베이스 부재는 금속 재질로 구성될 수 있는데, 이때 베이스 부재에 유기되는 표면 전류에 의해 수직편파와 수평편파의 위상차가 커지게 된다. 이러한 위상차를 최소화하기 위해 표면 전류를 제거하여야 하는데 이를 위해 전류 흡수층(213)이 이용된다. 전류 흡수층은 실리콘 재질(Si)로 이루어지며, 예를 들어 플렉시블한 필름 형태로 베이스 부재에 부착되는 등 다양한 방식으로 베이스 부재의 상면에 적층될 수 있다. 전류 흡수층의 두께는 6mm 범위 내에서 4mm 이상일 수 있다.In order to reliably support the antenna and fasten to the external means reliably, the base member may be made of a metal material, and the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization is increased by the surface current induced by the base member. In order to minimize the phase difference, the surface current must be removed. For this, the current
베이스 부재에는 안테나 모듈이 삽입되는 안테나 설치 홀이 복수개 형성되는데 안테나 설치 홀의 크기와 형상은 안테나 모듈의 단면과 대응된다. 이때, 안테나 설치 홀은 일렬로 형성될 수 있다.The base member is provided with a plurality of antenna installation holes into which the antenna module is inserted. The size and shape of the antenna installation hole correspond to the cross section of the antenna module. In this case, the antenna installation holes may be formed in a row.
위상차를 이용한 방향 탐지를 위한 안테나 모듈(250)로서 스파이럴 안테나가 구비된 안테나 모듈이 주로 이용된다. 안테나 모듈의 수는 각 안테나 모듈의 급전선과 연결되어 위상 비교를 이용해 수신 전파의 방사체 위치를 탐지하는 방향 탐지부에 의해 결정된다. 안테나 모듈의 수가 결정되면 베이스 부재에서 안테나 설치 홀의 개수 또한 결정된다.As the
스파이럴 안테나가 구비된 안테나 모듈을 살펴보면 전체적으로 속이 빈 기둥 형상의 캐비티가 존재하고 캐비티의 일 측에 평면형 안테나 소자(스파이럴 안테나)가 배치되고 그 아래의 빈 공간에 발룬, 급전선 등이 형성된다. 이러한 구성의 안테나 모듈은 베이스 부재의 상면과 관련하여 삽입 방향과 삽입 정도에 따라 그 특성이 달라질 수 있으므로 적절한 방향과 위치로 안테나 설치 홀에 삽입되어져야 한다.Looking at the antenna module provided with a spiral antenna, there is a hollow columnar cavity as a whole, and a planar antenna element (spiral antenna) is disposed on one side of the cavity, and a balun, a feed line, etc. are formed in an empty space below. The antenna module of such a configuration may be changed in the direction of insertion and the degree of insertion with respect to the upper surface of the base member, so it should be inserted into the antenna installation hole in the proper direction and position.
구체적으로 안테나 모듈은 안테나 소자의 방사측이 베이스 부재의 상면 전방을 향하도록, 즉 도 3과 같이 삽입되어야 한다. 또한 안테나 설치 홀에 대한 삽입의 정도는 안테나 소자가 전류 흡수층과 동일한 층에 위치하는 정도로 이루어져야 한다. 안테나 소자가 전류 흡수층과 동일한 층에 위치할 경우 주의할 것은 안테나 소자가 전류 흡수층보다 돌출되어서는 안된다는 것이다. 전류 흡수보다 안테나 소자가 돌출될 경우 안테나 소자 간의 간섭이 발생되어 수직편파와 수평편파의 위상차가 커질 수 있다.Specifically, the antenna module should be inserted such that the radiation side of the antenna element faces the front surface of the base member, that is, as shown in FIG. In addition, the degree of insertion into the antenna mounting hole should be such that the antenna element is located on the same layer as the current absorbing layer. Note that when the antenna element is located on the same layer as the current absorbing layer, the antenna element should not protrude beyond the current absorbing layer. If the antenna element protrudes more than current absorption, interference may occur between the antenna elements, thereby increasing the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization.
안테나 모듈은 위상 비교를 통해 수신 전파의 방사 위치를 탐지하는 방향 탐지부에 연결되는 급전선을 구비하는데, 이때 수신 전파의 주파수는 18GHz 범위 내에서 2GHz이상인 것이 바람직하다.
The antenna module has a feed line connected to a direction detector for detecting a radiation position of the received radio wave through phase comparison, wherein the frequency of the received radio wave is preferably 2 GHz or more within the range of 18 GHz.
도 5는 본 발명과 관련된 방향 탐지용 안테나의 평면과 단면을 나타낸 개략도이다.5 is a schematic diagram showing a plane and a cross section of a direction detecting antenna according to the present invention.
살펴보면, 4개의 안테나 모듈(250)을 일렬로 배치하였으며 각 안테나 모듈은 스파이럴 평면형 안테나 소자를 구비하는 모듈로 구성되어 홀 형상의 안테나 설치 홀(215)에 삽입되어 있다. 도 5 우측의 단면도는 B-B'를 절단한 단면을 나타내는데 안테나 소자(251)가 전류 흡수층과 동일한 층에 위치하는 것을 알 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이 안테나 소자는 적어도 전류 흡수층으로부터 돌출되지 않아야 한다.Looking at, four
좌측으로부터 일렬로 배치된 안테나 모듈1, 안테나 모듈2, 안테나 모듈3, 안테나 모듈4 이렇게 4개의 안테나 모듈을 이용하여 방향을 탐지하기 위해서는 안테나 모듈1과 안테나 모듈2의 위상차, 안테나 모듈1과 안테나 모듈4의 위상차, 안테나 모듈3과 안테나 모듈4의 위상차가 필요하다. 이때 각 위상차가 신뢰성 있는 데이터가 되기 위해서는 안테나 모듈1과 안테나 모듈2 간의 수직편파와 수평편파에 대한 위상 차이를 나타내는 위상1, 안테나 모듈1과 안테나 모듈4 간의 수직편파와 수평편파에 대한 위상 차이를 나타내는 위상2, 안테나 모듈3과 안테나 모듈4 간의 수직편파와 수평편파에 대한 위상 차이를 나타내는 위상3이 작아야 한다.
하우징에서 베이스 부재의 상면에 전류 흡수층을 적층시킴으로써 위상1, 위상2, 위상3을 줄일 수 있으며 그 결과는 도 7 내지 도 15와 같다.By laminating the current absorbing layer on the upper surface of the base member in the housing,
도 6은 실험에 사용한 방향 탐지용 안테나의 평면 사진으로 2GHz~6GHz의 주파수 구간을 위한 안테나군 ⓐ, 6GHz~18GHz의 주파수 구간을 위한 안테나군 ⓑ, 18GHz~40GHz의 주파수 구간을 위한 안테나군 ⓒ를 하나의 베이스 부재에 마련하였다. 각 안테나군에 5개의 안테나 모듈을 일렬로 설비하였으나 실험에는 하나의 안테나 모듈을 배제하고 4개의 안테나만을 이용하였으며 베이스 부재의 상면에 5mm 두께의 필름 형태로 실리콘 재질의 전류 흡수층을 형성하여 부착하였다. 각 안테나 모듈은 스파이럴 평면형 안테나 소자를 구비하고 있다.
6 is a planar photograph of a direction detecting antenna used in the experiment, antenna group ⓐ for a frequency section of 2 GHz to 6 GHz, an antenna group ⓑ for a frequency section of 6 GHz to 18 GHz, and an antenna group ⓒ for a frequency section of 18 GHz to 40 GHz. It provided in one base member. Five antenna modules were installed in a line in each antenna group, but one antenna module was removed and only four antennas were used in the experiment. A current absorbing layer made of silicon was formed on the upper surface of the base member in the form of a 5 mm thick film. Each antenna module has a spiral planar antenna element.
도 7은 2GHz에서 전류 흡수층을 적용하기 전과 적용한 후의 수직편파와 수평편파의 위상차를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the phase difference between vertical polarization and horizontal polarization before and after applying a current absorbing layer at 2 GHz.
전류 흡수층을 적용하기 전의 경우는 안테나 모듈을 긴 화분형의 하우징에 배치하고 각 안테나 모듈의 사이를 스티로폼 형태의 전파 흡수체로 충진시킨 상태이다. 기존의 경우에는 본 실시예에서의 베이스 부재가 없는 상태로 베이스 부재의 상면에 적층되는 전류 흡수층 또한 없는 상태이다. 전류 흡수층을 적용한 후의 형태는 도 6과 같으며 각 안테나 모듈의 사이에 별도의 전파 흡수체를 설비하지 않은 상태이다.Before the current absorbing layer is applied, the antenna modules are placed in a long pot-shaped housing and filled with a styrofoam-type radio wave absorber between each antenna module. In the conventional case, there is also no current absorbing layer laminated on the upper surface of the base member without the base member in the present embodiment. The shape after applying the current absorbing layer is as shown in FIG. 6 and is in a state where no separate wave absorber is provided between the antenna modules.
다양한 각도에서 입사되는 수신 전파를 상정하기 위해 고정된 위치에 전파를 발신하는 수단을 설비하고 방향 탐지용 안테나를 다양한 각도로 회전시켜가며 위상차를 산출하였다. In order to assume received radio waves incident from various angles, a means for transmitting radio waves at a fixed position was installed, and a phase difference was calculated by rotating a direction detecting antenna at various angles.
살펴보면, 위상1, 위상2, 위상3 모두에 대해서 위상차가 수십도 스케일로 줄어든 것을 알 수 있다.Looking at it, it can be seen that the phase difference is reduced on the scale of several tens of degrees for all of
도 8 내지 도 15는 주파수를 2GHz 스케일로 증가시켜 가며 측정한 결과를 나타낸 그래프로서 도 7과 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있다.8 to 15 are graphs showing the results obtained by increasing the frequency on a 2 GHz scale, and the results similar to those of FIG. 7 can be seen.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 2GHz이상 18GHz이하의 주파수 대역에서 수직편파와 수평편파의 위상차를 크게 줄일 수 있다.
As described above, according to the present invention, the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization can be greatly reduced in the frequency band of 2 GHz to 18 GHz.
한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
방향 탐지용 안테나 하우징에 적용할 수 있다.Applicable to the antenna housing for direction detection.
2GHz이상 18GHz이하의 주파수 대역에서 수신 전파의 방사 방향을 정밀하게 탐지하고자 하는 방향 탐지 안테나 시스템에 적용할 수 있다.
It can be applied to the direction detection antenna system to precisely detect the radiation direction of the received radio waves in the frequency band of 2GHz to 18GHz.
110, 211...베이스 부재 111, 215...안테나 설치 홀
130, 213...전류 흡수층 150, 250...안테나 모듈
151, 251...안테나 소자 153...캐비티
170...설비함110, 211 ...
130, 213 ... Current
151, 251
170 ... equipment box
Claims (12)
상기 베이스 부재의 상면에서 상기 베이스 부재의 상면으로 노출되는 안테나 모듈을 제외한 모든 부위에 적층되는 전류 흡수층;
을 포함하는 방향 탐지용 안테나 하우징.
A base member having a flat plate shape having a plurality of antenna installation holes into which the antenna module is inserted; And
A current absorbing layer stacked on all portions of the base member except for the antenna module exposed to the top surface of the base member;
Antenna housing for direction detection comprising a.
상기 전류 흡수층은 실리콘(Si)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나 하우징.
The method of claim 1,
And the current absorbing layer comprises silicon (Si).
상기 전류 흡수층은 플렉시블한 필름 형태인 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나 하우징.
The method of claim 2,
The current absorbing layer is a direction detection antenna housing, characterized in that the flexible film form.
상기 안테나 설치 홀은 일렬로 형성되는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나 하우징.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Directional antenna housing for the direction detection, characterized in that formed in a row.
상기 베이스 부재의 하면 방향으로 상기 베이스 부재에 체결되는 설비함을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나 하우징.
The method according to any one of claims 1 to 3,
And a fitting box which is fastened to the base member in a lower surface direction of the base member.
상기 전류 흡수층의 두께는 6mm 범위 내에서 4mm 이상인 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나 하우징.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The thickness of the current absorbing layer is a direction detection antenna housing, characterized in that 4mm or more within the range of 6mm.
상기 전류 흡수층과 동일한 층에 위치하는 평면형 안테나 소자를 구비하고, 상기 안테나 소자의 방사측이 상기 베이스 부재의 상면 전방을 향하도록 상기 각 안테나 설치 홀에 삽입되는 안테나 모듈;
을 포함하는 방향 탐지용 안테나.
A housing having a base member having at least a flat top surface, a plurality of antenna mounting holes formed in the base member, and a current absorbing layer laminated on all portions except the antenna module exposed from the top surface of the base member to the top surface of the base member. ; And
An antenna module having a planar antenna element positioned on the same layer as the current absorbing layer and inserted into each of the antenna installation holes so that the radiation side of the antenna element faces the front surface of the base member;
Direction detection antenna comprising a.
상기 안테나 설치 홀은 일렬로 형성되는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나.
The method of claim 7, wherein
And the antenna installation holes are formed in a line.
상기 전류 흡수층은 실리콘(Si)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나.
The method of claim 8,
And the current absorbing layer includes silicon (Si).
상기 전류 흡수층은 플렉시블한 필름 형태인 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나.
The method of claim 9,
The current absorbing layer is a direction detecting antenna, characterized in that the flexible film form.
상기 전류 흡수층은 6mm 범위 내에서 4mm 이상의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나.
The method of claim 10,
The current absorbing layer is a direction detecting antenna, characterized in that formed in a thickness of 4mm or more within the range of 6mm.
상기 안테나 모듈은 위상 비교를 통해 수신 전파의 방사 위치를 탐지하는 방향 탐지부에 연결되는 급전선을 더 구비하고,
상기 수신 전파의 주파수는 18GHz 범위 내에서 2GHz이상인 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 안테나.
The method of claim 11,
The antenna module further includes a feed line connected to a direction detector for detecting a radiation position of the received radio wave through phase comparison,
The frequency of the received radio waves is a direction detection antenna, characterized in that 2GHz or more within the range of 18GHz.
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