KR101255659B1 - Slot Antenna And Bistatic Radar using the same - Google Patents

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KR101255659B1
KR101255659B1 KR1020110084983A KR20110084983A KR101255659B1 KR 101255659 B1 KR101255659 B1 KR 101255659B1 KR 1020110084983 A KR1020110084983 A KR 1020110084983A KR 20110084983 A KR20110084983 A KR 20110084983A KR 101255659 B1 KR101255659 B1 KR 101255659B1
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이석재
웅 강
김강욱
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 슬롯 안테나 및 이를 이용한 바이스태틱 레이더으로서, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 직사각형 형상의 도체평판의 중심부 상에 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 슬롯이 형성된 슬롯 안테나로서, 상기 슬롯이 형성된 도체평판은 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접힌 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 슬롯이 형성된 도체평판을 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접음으로써, 안테나의 복사를 주빔방향으로 집중시키고, 후방방사 성분을 억제하여 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬롯 안테나의 구조가 접히게 됨으로써, 소형의 구조가 가능해 차폐성능을 높일 수 있다.The present invention provides a slot antenna and a bi-static radar using the same. The slot antenna according to the present invention is a slot antenna having a slot having a rectangular shape having a length and width set on a central portion of a rectangular conductive plate. The formed conductor flat plate is folded at a predetermined angle along the center line in the longitudinal direction of the rectangular shape of the conductor flat plate.
According to the present invention as described above, by folding the conductor plate with a slot at a predetermined angle along the longitudinal center line of the rectangular shape of the conductor plate, the radiation of the antenna is concentrated in the main beam direction, the rear radiation component is suppressed to Directivity can be improved. In addition, since the structure of the slot antenna is folded, a compact structure is possible and the shielding performance can be improved.

Description

슬롯 안테나 및 이를 이용한 바이스태틱 레이더{Slot Antenna And Bistatic Radar using the same}Slot Antenna And Bistatic Radar Using The Same

본 발명은 슬롯 안테나 및 이를 이용한 바이스태틱 레이더에 관한 것으로, 특히, 슬롯 안테나의 그라운드 및 슬롯이 소정각도로 접힘으로써 설정된 방향으로 광대역에 걸쳐 전파 지향성을 향상시킬 수 있는 슬롯 안테나 및 이를 이용한 바이스태틱 레이더에 관한 것이다.The present invention relates to a slot antenna and a non-static radar using the same, and more particularly, a slot antenna and a non-static radar using the same to improve the propagation directivity over a broadband in a set direction by folding the ground and the slot of the slot antenna at a predetermined angle It is about.

전자기파를 이용하여 매질 내부에 위치한 물체를 탐지하는 방법으로 투과레이더를 많이 이용한다. 투과레이더는 광대역의 임펄스 파형의 신호를 목표물 방향으로 방사하고, 목표물로부터 반사되는 신호를 수신하고 분석하는 레이더이다. 투과 레이더에서 광대역의 신호를 사용하는 것은 탐지 해상도를 높이기 위함이다. 따라서, 투과레이더의 안테나는 광대역에서 우수한 동작 특성이 요구된다. 또한 투과레이더는 후방에서 돌아오는 클러터 신호에 취약하므로, 후방 신호에 대한 차폐가 중요하다.The transmission radar is widely used as a method of detecting an object located inside a medium using electromagnetic waves. The transmission radar is a radar that emits a wide band impulse waveform in a direction of a target and receives and analyzes a signal reflected from the target. The use of wideband signals in transmission radars is intended to increase detection resolution. Therefore, the antenna of the transmission radar is required to have excellent operating characteristics in a wide band. Also, since the transmission radar is vulnerable to clutter signals coming from the rear, shielding against the rear signal is important.

이와 같은, 투과 레이더에 적합한 안테나로서 슬롯안테나(Slot antenna)가 있다. As such, there is a slot antenna as a suitable antenna for transmission radar.

도 1은 종래기술에 따른 슬롯 안테나를 나타내는 도로서, 도 1에서와 같이, 종래 기술에 따른 슬롯안테나는 직사각형 형상의 도체평판(100)의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이(B)와 폭(C)을 갖는 직사각형 형상의 슬롯(150)이 형성된 것으로, 슬롯(150)의 직사각형 형상 중 양 긴변(길이(B)에 해당)의 각 중심부를 통하여 급전을 이루게 된다. 여기서, 도체평판(100)은 그라운드(Ground)로서 방사체 역할을 하게 된다. 이런 슬롯 안테나는 다이폴 안테나와 상보적 관계에 있는 안테나로서 다이폴 안테나가 다이폴의 길이에 해당하는 주파수에서 공진하는 것과 같은 맥락으로, 슬롯(150)의 길이(B)에 해당하는 주파수에서 공진을 하게 된다. 여기서, 슬롯(150)은 그라운드 내에 공백인데, 도체평판(100) 상에 뚫려 있는 공간을 의미한다.FIG. 1 is a view illustrating a slot antenna according to the prior art. As shown in FIG. 1, the slot antenna according to the prior art has a length B and a width (B) of a predetermined size on the center of the rectangular flat conductor plate 100. The slot 150 having a rectangular shape having C) is formed, and feeding is performed through each center of both long sides (corresponding to the length B) of the rectangular shape of the slot 150. Here, the conductor plate 100 serves as a radiator as ground. Such a slot antenna is an antenna having a complementary relationship with a dipole antenna, and in the same context as the dipole antenna resonates at a frequency corresponding to the length of the dipole, the slot antenna resonates at a frequency corresponding to the length B of the slot 150. . Here, the slot 150 is a space in the ground, which means a space that is drilled on the conductor plate 100.

그런데, 종래기술에 따른 슬롯 안테나는 그라운드인 도체평판(100) 면의 상하방향으로 동일한 크기의 빔(beam)을 형성하기 때문에, 전파 방사시 목표 방향인 주빔과 동일한 크기의 후방방사가 일어나게 된다. 이에 따라, 후방방사에 의한 반사신호에 의해 목표물로부터 반사되는 주빔에 의한 반사신호 세기가 영향을 받아 성능이 저하되는 문제점이 발생되었다.However, since the slot antenna according to the related art forms a beam having the same size in the vertical direction of the plane of the conductor flat plate 100 which is the ground, rear radiation having the same size as the main beam in the target direction occurs during radio wave radiation. Accordingly, there is a problem in that the performance is degraded due to the influence of the reflected signal intensity of the main beam reflected from the target by the reflected signal by the rear radiation.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 슬롯 안테나 및 이를 이용한 바이스태틱 레이더는, 슬롯이 형성된 도체평판을 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접음으로써, 안테나의 복사를 주빔방향으로 집중시키고, 후방방사 성분을 억제하여 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있는 슬롯 안테나 및 이를 이용한 바이스태틱 레이더를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the slot antenna and the non-static radar using the same according to the present invention, by folding the slotted conductor plate at a predetermined angle along the longitudinal center line of the rectangular shape of the conductor plate, radiation of the antenna It is an object of the present invention to provide a slot antenna and a bistatic radar using the same, which concentrates in the main beam direction and suppresses the rear radiation component to improve the directivity of the antenna.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슬롯 안테나는, 직사각형 형상의 도체평판의 중심부 상에 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 슬롯이 형성된 슬롯 안테나로서, 상기 슬롯이 형성된 도체평판은 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접힌 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a slot antenna according to the present invention is a slot antenna having a rectangular slot having a length and width of a size set on a central portion of a rectangular flat conductor plate, and the conductive flat plate having the slot is a conductor flat plate. It is folded at a predetermined angle along the center line in the longitudinal direction of the rectangular shape of.

여기서, 상기 소정각도는 측정값으로서 안테나 이득이 가장 큰 값을 이루는 각도인 것이 바람직하다.Here, the predetermined angle is preferably an angle at which the antenna gain has the largest value as the measured value.

또한, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 상기 슬롯의 양 긴변의 각 중심부를 통하여 급전을 이루게 된다. In addition, the slot antenna according to the present invention is fed through each of the central portions of both long sides of the slot.

또는, 바람직한 실시예로써, 상기 도체평판은 상기 슬롯의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 상기 도체평판의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 코플래너 웨이브가이드 선로부를 형성할 수 있다.Alternatively, as a preferred embodiment, the conductor plate may form a coplanar waveguide line portion that penetrates the center portion of the long side of the conductor plate facing from one of the long side centers of both slots to form a feed line. have.

또한, 상기 슬롯은 내부에 저항이 장하(裝荷)된 것이 바람직하다.In addition, the slot is preferably loaded with a resistance therein.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더(Bistatic Radar)는, 직사각형 형상의 제1 도체평판의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 제1 슬롯이 형성되며, 상기 제1 슬롯이 형성된 제1 도체평판은 제1 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접힌 송신용 제1 슬롯 안테나; 및, 상기 제1 슬롯 안테나와 동일한 크기로서, 직사각형 형상의 제2 도체평판의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 제2 슬롯이 형성되며, 상기 제2 슬롯이 형성된 제2 도체평판은 제2 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 상기 소정각도로 접힌 수신용 제2 슬롯 안테나를 구비하되, 상기 제1 슬롯 안테나 및 제2 슬롯 안테나의 제1 도체 평판과 제2 도체 평판의 일변이 서로 마주보도록 대칭배치되어, "W" 또는 "M"자 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in order to achieve the above object, a bistatic radar using a slot antenna according to the present invention includes a rectangular first having a length and width of a predetermined size on a central portion of a rectangular first conductor flat plate. A slot is formed, and the first conductor plate having the first slot formed thereon comprises: a first slot antenna for transmission folded at a predetermined angle along a longitudinal center line of the rectangular shape of the first conductor plate; And a second slot of a rectangular shape having a length and width of a predetermined size is formed on a central portion of the second conductor flat plate having the same size as the first slot antenna and having the second slot formed thereon. The conductor plate includes a receiving second slot antenna folded at the predetermined angle along a longitudinal center line of the rectangular shape of the second conductor plate, wherein the first conductor plate and the second conductor plate of the first slot antenna and the second slot antenna are provided. One side of the conductor plate is arranged symmetrically facing each other, characterized in that forming a "W" or "M" shape.

여기서, 상기 소정각도는 측정값으로서 안테나 이득이 가장 큰 값을 이루는 각도인 것으로 한다.Here, the predetermined angle is an angle at which the antenna gain is the largest value as the measured value.

또한, 본 발명에 따른 상기 제1 슬롯 안테나 및 제2 슬롯 안테나는, 상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 양 긴변의 각 중심부를 통하여 급전을 이루게 된다.In addition, the first slot antenna and the second slot antenna according to the present invention is fed through each of the central portions of both long sides of the first slot and the second slot.

또는, 바람직한 실시예로서, 상기 제1 슬롯 안테나에서 제1 도체 평판은 제1 슬롯의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 제1 도체 평판의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 제1 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비되며, 상기 제2 슬롯 안테나에서 제2 도체 평판은 제2 슬롯의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 제2 도체평판의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 제2 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비되되, 상기 제1 코플래너 웨이브가이드 선로부 및 제2 코플래너 웨이브가이드 선로부는 서로 마주보도록 배치된다.Or, in a preferred embodiment, the first conductor plate in the first slot antenna to penetrate the center of the long side of the first conductor plate facing from either of the long side center of either long side of the first slot to form a power supply line A first coplanar waveguide line part is provided, and in the second slot antenna, the second conductor plate passes through the center of the long side of the second conductor plate facing from the long side center of either long side of the second slot. A second coplanar waveguide line portion forming a line is provided, and the first coplanar waveguide line portion and the second coplanar waveguide line portion are disposed to face each other.

또한, 상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯은 내부에 저항이 장하(裝荷)된 것이 바람직하다.In addition, the first slot and the second slot is preferably loaded with a resistance therein.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 슬롯이 형성된 도체평판을 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접음으로써, 안테나의 복사를 주빔 방향으로 집중시키고, 후방방사 성분을 억제하여 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬롯 안테나의 구조가 접히게 됨으로써, 후방방사를 억제하여 차폐성능을 높일 수 있다.According to the present invention as described above, by folding the slotted conductor plate at a predetermined angle along the longitudinal center line of the rectangular shape of the conductor plate, the radiation of the antenna is concentrated in the main beam direction, and the rear radiation component is suppressed to Directivity can be improved. In addition, since the structure of the slot antenna is folded, shielding performance can be improved by suppressing rear radiation.

도 1은 종래기술에 따른 슬롯 안테나를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 도체평판을 나타낸다.
도 4는 도 3의 의한 슬롯 안테나를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더를 나타낸다.
도 6은 종래기술에 따른 슬롯 안테나와 본 발명에 따른 슬롯 안테나의 반사손실을 나타내는 도이다.
도 7은 종래기술에 따른 슬롯 안테나와 본 발명에 따른 슬롯 안테나에 있어서, 슬롯의 길이방향에서 바라본 방사패턴을 주파수 2GHz 에서 나타낸 도이다.
도 8은 종래기술에 따른 슬롯 안테나와 본 발명에 따른 슬롯 안테나에 있어서, 슬롯의 폭 방향에서 바라본 방사패턴을 주파수 2GHz에서 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명에 일실시예에 따른 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 슬롯 안테나의 반사손실을 나타내는 도이다.
도 10은 본 발명의 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 슬롯 안테나에 있어서, 슬롯의 폭 방향에서 바라본 방사패턴을 슬롯의 가운데에서 직접 급전되는 이상적인 급전구조의 방사패턴과 비교한 도이다.
도 11은 본 발명의 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 슬롯 안테나에 있어서, 슬롯의 길이 방향에서 바라본 방사패턴을 슬롯의 가운데에서 직접 급전되는 이상적인 급전구조의 방사패턴과 비교한 도이다.1 shows a slot antenna according to the prior art.
2 shows a slot antenna according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a conductor plate with a coplanar waveguide line portion according to another embodiment of the present invention.
4 illustrates a slot antenna of FIG. 3.
5 shows a bistatic radar using a slot antenna according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the return loss of the slot antenna according to the prior art and the slot antenna according to the present invention.
7 is a view illustrating a radiation pattern seen in a longitudinal direction of a slot in a slot antenna according to the prior art and a slot antenna according to the present invention at a frequency of 2 GHz.
8 is a view illustrating a radiation pattern viewed from a width direction of a slot in a slot antenna according to the prior art and a slot antenna according to the present invention at a frequency of 2 GHz.
9 is a diagram illustrating a return loss of a slot antenna having a coplanar waveguide line unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view of a slot antenna having a coplanar waveguide line part of the present invention, in which a radiation pattern viewed from a width direction of a slot is compared with a radiation pattern of an ideal feeding structure in which power is fed directly from the center of the slot.
11 is a view illustrating a radiation pattern of an ideal feeding structure in which a radiation pattern viewed in a longitudinal direction of a slot is directly fed in the center of the slot in the slot antenna having the coplanar waveguide line part of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 안테나를 나타내는 것으로서, 본 발명에 따른 슬롯안테나는, 직사각형 형상의 도체평판(10)의 중심부 상에 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 슬롯(15)이 형성된 슬롯 안테나로서, 슬롯(15)이 형성된 도체평판(10)은 도체평판(10)의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선(L)을 따라 소정각도(A)로 접힌 것을 특징으로 한다.2 shows a slot antenna according to an embodiment of the present invention, wherein the slot antenna according to the present invention has a rectangular slot having a length and width of a size set on a central portion of the rectangular conductor flat plate 10. 15 is formed as a slot antenna, characterized in that the conductor flat plate 10 having the slot 15 is folded at a predetermined angle A along the longitudinal center line L of the rectangular shape of the conductor flat plate 10.

여기서, 상기 도체평판(10)은 그라운드(Ground)로서 방사체의 역할을 수행하게 된다. 이런 그라운드는, 이론상 무한대로 형성되는 것이 바람직하나, 슬롯 안테나의 방사특성을 고려하여 최적화된 크기로 구성될 수 있다.Here, the conductor flat plate 10 serves as a radiator as a ground. Such ground is preferably formed to be infinite in theory, but may be configured to an optimized size in consideration of the radiation characteristics of the slot antenna.

본 발명에 따른 슬롯 안테나는 종래 기술에 따른 슬롯 안테나와 동일한 크기를 전제로 비교할 때, 도체평판(10)인 그라운드를 접음으로써 안테나 이득이 증가하게 된다. 또한, 상기 안테나 이득은 그라운드를 접는 각도에 따라 달라지게 된다. 따라서, 상기 소정각도(A)는 측정값으로서 안테나 이득이 가장 큰 값을 이루는 각도로 설정되는 것이 바람직하다. 이로써, 안테나의 복사를 주빔방향으로 집중시키고, 후방방사 성분을 억제하여 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있게 된다.When comparing the slot antenna according to the present invention with the same size as the slot antenna according to the related art, the antenna gain is increased by folding the ground that is the conductor plate 10. In addition, the antenna gain will vary depending on the folding angle of the ground. Therefore, it is preferable that the predetermined angle A is set to an angle at which the antenna gain has the largest value as the measured value. As a result, it is possible to concentrate the radiation of the antenna in the main beam direction and to suppress the back radiation component to improve the directivity of the antenna.

이와 같은, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는, 슬롯(15)의 양 긴변의 각 중심부를 통하여 급전을 이룰 수 있다.As described above, the slot antenna according to the present invention can achieve power feeding through the central portions of both long sides of the slot 15.

또는, 바람직한 실시예로써, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 도체평판(10)은 슬롯(15)의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 도체평판(10)의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 코플래너 웨이브가이드 선로부(17)를 형성할 수 있다. 이를 통해, 구조적으로 급전이 더 용이하여 레이더에 더 적합하게 응용할 수 있다.Or, as a preferred embodiment, as shown in Figures 3 and 4, the conductor plate 10 is a central portion of the long side of the conductor plate 10 facing from the long side center of any one of both long sides of the slot (15). The coplanar waveguide line portion 17 penetrating to form a line for feeding may be formed. Through this, the power supply is structurally easier to apply to the radar more suitably.

또한, 본 발명에 따른 슬롯 안테나의 슬롯(15)은 내부에 저항이 장하(裝荷)된 것이 바람직하다. 슬롯 안테나에 장하되는 저항은 그 저항값을 일정한 프로파일에 근거하여 결정하는데 예로써, 가장 일반적인 프로파일은 "Wu-King 프로파일"이 있다. 이 프로파일은 저항값을 안테나 내부 임의지점에 대한 함수식으로 나타낸 것인데, 이를 통해, 안테나 내부의 임의지점에 대해 각각 다른 저항값으로 저항을 장하할 수 있다. 또는, 다른 예로써, 단일한 저항값을 통해 저항을 장하할 수도 있다. 이에 따라, 저항이 장하된 슬롯 안테나는 넓은 대역폭을 확보하고, 안테나 끝단에서의 두드러진 반사파를 없앨 수 있다. 저항 장하 방법으로서는, 여러 가지 방법이 공지되어 있으며, 예로써, 슬롯(15)의 특정 지점들을 칩 저항으로 납땜하여 장착시킬 수 있다. 이 방법은 작업이 손쉬우면서도 기계적 안정성을 도모할 수 있다. 이 밖에도 저항 장하 방법으로서 저항성 물질을 슬롯(15)에 입히는 방법 또는 저항성 필름을 붙이는 방법 등이 적용될 수 있다.In addition, the slot 15 of the slot antenna according to the present invention preferably has a resistance loaded therein. The resistance loaded on a slot antenna determines its resistance value based on a constant profile. For example, the most common profile is the "Wu-King profile". This profile represents the resistance value as a function of an arbitrary point inside the antenna, whereby the resistance can be loaded with different resistance values for any point inside the antenna. Alternatively, as another example, the resistance may be loaded through a single resistance value. As a result, the slot antenna loaded with resistance can secure a wide bandwidth and eliminate the remarkable reflected wave at the antenna end. As the resistance loading method, various methods are known, and for example, specific points of the slot 15 can be soldered and mounted with chip resistors. This method is easy to operate and can achieve mechanical stability. In addition, a method of applying a resistive material to the slot 15 or a method of attaching a resistive film may be applied as a resistive loading method.

한편, 본 발명에 따른 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더(또는 바이스태틱 레이더 시스템; Bistatic Radar)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상의 제1 도체평판(10a)의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 제1 슬롯(15a)이 형성되며, 제1 슬롯(15a)이 형성된 제1 도체평판(10a)은 제1 도체평판(10a)의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선(L)을 따라 소정각도(A)로 접힌 송신용 제1 슬롯 안테나; 및, 상기 제1 슬롯 안테나와 동일한 크기로서, 직사각형 형상의 제2 도체평판(10b)의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 제2 슬롯(15b)이 형성되며, 제2 슬롯(15b)이 형성된 제2 도체평판(10b)은 제2 도체평판(10b)의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선(L)을 따라 상기 소정각도(A)로 접힌 수신용 제2 슬롯 안테나를 구비하되, 상기 제1 슬롯 안테나 및 제2 슬롯 안테나의 제1 도체 평판(10a) 및 제2 도체 평판(10b)의 일변이 서로 마주보도록 대칭배치되어, "W" 또는 "M"자 형상을 이루는 것을 특징으로 한다. (여기서, 도 5는 전체적인 구조의 특성을 알리기 위해 간략화로 도시된 도면으로서, 제1 슬롯 안테나 및 제2 슬롯 안테나는 도 2 내지 도 4를 통해 구체적으로 표현되고 있음을 언급한다.)On the other hand, a bistatic radar (or bistatic radar system) using a slot antenna according to the present invention, as shown in Figure 5, the size set on the center of the rectangular first conductor plate 10a A rectangular first slot 15a having a length and a width of the first slot 15a is formed, and the first conductor flat plate 10a on which the first slot 15a is formed is a center line in the longitudinal direction of the rectangular shape of the first conductor flat plate 10a. A first slot antenna for transmission folded at a predetermined angle A along L; And a rectangular second slot 15b having a length and width of a predetermined size on a central portion of the rectangular second conductor flat plate 10b having the same size as that of the first slot antenna. The second conductor flat plate 10b on which the slot 15b is formed has a second slot antenna for reception folded at the predetermined angle A along the longitudinal center line L of the rectangular shape of the second conductor flat plate 10b. However, one side of the first conductor plate 10a and the second conductor plate 10b of the first slot antenna and the second slot antenna are symmetrically arranged to face each other, thereby forming a “W” or “M” shape. It features. (Here, FIG. 5 is a simplified diagram to inform the characteristics of the overall structure. It is noted that the first slot antenna and the second slot antenna are specifically represented through FIGS. 2 to 4.)

앞서 슬롯 안테나에서 언급한 바와 마찬가지로, 상기 소정각도(A)는 측정값으로서 안테나 이득이 가장 큰 값을 이루는 각도로 설정되는 것이 바람직하다.As mentioned earlier in the slot antenna, the predetermined angle (A) is preferably set to the angle at which the antenna gain is the largest value as a measurement value.

또한, 본 발명에 따른 상기 제1 슬롯 안테나 및 제2 슬롯 안테나는, 제1 슬롯(15a) 및 제2 슬롯(15b)의 양 긴변의 각 중심부를 통하여 급전을 이룰 수 있다.In addition, the first slot antenna and the second slot antenna according to the present invention can be fed through each of the central portions of both long sides of the first slot (15a) and the second slot (15b).

또는, 상기 제1 슬롯 안테나에서 제1 도체 평판(10a)은 제1 슬롯(15a)의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 제1 도체 평판(10a)의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 제1 코플래너 웨이브가이드 선로부(17a)가 구비되며, 상기 제2 슬롯 안테나에서 제2 도체 평판(10b)은 제2 슬롯(15b)의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 제2 도체평판(10b)의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 제2 코플래너 웨이브가이드 선로부(17b)가 구비되되, 이 때, 제1 코플래너 웨이브가이드 선로부(17a) 및 제2 코플래너 웨이브가이드 선로부(17b)는 서로 마주보도록 배치된다. 이로써, 중앙에서 동축 케이블(30a, 30b)을 통해 제1 코플래너 웨이브가이드 선로부(17a) 및 제2 코플래너 웨이브가이드 선로부(17b)와 연결됨으로써, 급전을 이룰 수 있다. 이러한 구조를 통해, 소형 제작이 가능하며, 또한, 차폐가 가능하고 지향성이 향상된 광대역 펄스를 송수신할 수 있다.Alternatively, in the first slot antenna, the first conductor plate 10a passes through the center of the long side of the first conductor plate 10a facing from the center of either long side of both long sides of the first slot 15a. A first coplanar waveguide line portion 17a forming a line is provided, and in the second slot antenna, the second conductor plate 10b faces from the long side center portion of either long side of the second slot 15b. A second coplanar waveguide line portion 17b is provided to penetrate the central portion of the long side of the second conductor flat plate 10b to form a power supply line. In this case, the first coplanar waveguide line portion 17a is provided. And the second coplanar waveguide line portion 17b are disposed to face each other. As a result, power is achieved by being connected to the first coplanar waveguide line unit 17a and the second coplanar waveguide line unit 17b through the coaxial cables 30a and 30b at the center thereof. Through this structure, it is possible to manufacture a small size, and also to transmit and receive a wideband pulse can be shielded and improved directivity.

참고적으로, 본 발명 따른 슬롯 안테나는 안테나의 기계적 안정성을 위해 도체평판(10)이 기판(예로써, PCB; 인쇄회로기판) 상에 형성되도록 구현될 수도 있다. For reference, the slot antenna according to the present invention may be implemented such that the conductor flat plate 10 is formed on a substrate (eg, a printed circuit board) for the mechanical stability of the antenna.

또한, 제1 슬롯(15a) 및 제2 슬롯(15b)은 내부에 저항이 장하(裝荷)된 것이 바람직하다.In addition, the first slot 15a and the second slot 15b are preferably loaded with a resistance therein.

본 발명에 따른 슬롯 안테나가 종래 기술에 따른 슬롯 안테나보다 투과 레이더에 더 유용하게 활용될 수 있다는 점을 입증하기 위해 가상실험을 수행한 결과를 다음의 도면을 통해 설명한다.The results of performing the virtual experiment to demonstrate that the slot antenna according to the present invention can be more usefully used for transmission radar than the slot antenna according to the prior art will be described with reference to the following drawings.

도 6은 종래기술에 따른 슬롯 안테나(도 6a)와 본 발명에 따른 슬롯 안테나(도 6b)의 반사손실을 나타내는 도이다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 종래기술의 슬롯 안테나와 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 모두 2GHz의 주파수에서 공진을 나타내며, 6dB에서의 대역폭은 각각 720MHz, 890 MHz를 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 종래기술에 따른 슬롯 안테나 및 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 모두 광대역에서 동작하지만, 본 발명에 따른 슬롯 안테나가 대역폭이 더 확장됨을 알 수 있다.6 is a view showing the return loss of the slot antenna according to the prior art (Fig. 6a) and the slot antenna according to the present invention (Fig. 6b). As shown in FIG. 6, both the slot antenna according to the related art and the slot antenna according to the present invention exhibit resonance at a frequency of 2 GHz, and the bandwidth at 6 dB has 720 MHz and 890 MHz, respectively. That is, although the slot antenna according to the prior art and the slot antenna according to the present invention both operate in a wide band, it can be seen that the slot antenna according to the present invention further extends the bandwidth.

도 7은 종래기술에 따른 슬롯 안테나(도 7a)와 본 발명에 따른 슬롯 안테나(도 7b)에 있어서, 슬롯의 길이방향에서 바라본 방사패턴을 주파수 2GHz 에서 나타낸 도이다. 도 7의 가상 실험 결과에 따르면, 종래기술에 따른 슬롯 안테나는 그라운드(즉, 도체평판)의 상하부에 대해 각각 5.9dB, 6.13dB로서 최대의 복사가 이루어지고 있는 반면, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 안테나의 상부에 대해 9.66dB, 하부에 대해 -2.79dB를 복사되고 있음을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 종래 기술에 의한 슬롯 안테나보다 주빔 방향(상부)으로 3.76dB 만큼 향상되고, 후방(하부)으로 8.92dB 만큼 억제된 방사특성을 보이는 것을 알 수 있다.7 is a view showing a radiation pattern seen in the longitudinal direction of the slot in the slot antenna (FIG. 7A) and the slot antenna (FIG. 7B) according to the present invention at a frequency of 2 GHz. According to the results of the virtual experiment of FIG. 7, the slot antenna according to the present invention has a maximum radiation of 5.9 dB and 6.13 dB, respectively, for the upper and lower parts of the ground (ie, the conductor plate). You can see that it is radiating 9.66dB for the top of the antenna and -2.79dB for the bottom. Accordingly, it can be seen that the slot antenna according to the present invention has an improved radiation characteristic of 3.76 dB in the main beam direction (upper) and 8.92 dB in the rear (lower) than the slot antenna according to the prior art.

도 8은 종래기술에 따른 슬롯 안테나(도 8a)와 본 발명에 따른 슬롯 안테나(도 8b)에 있어서, 슬롯의 폭 방향에서 바라본 방사패턴을 주파수 2GHz에서 나타낸 도이다. 도 8의 가상 실험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 도 7에서의 슬롯의 길이방향에 비해 1dB 미만의 측면 방사 성분이 존재하기는 하지만, 종래기술에 따른 슬롯 안테나에 비해 안테나의 주빔방향으로 3.76 dB만큼 향상되고, 후방으로 8.92dB 만큼 억제된 방사특성을 보이는 것을 알 수 있다.8 is a view illustrating a radiation pattern viewed from a width direction of a slot in a slot antenna (FIG. 8A) and a slot antenna (FIG. 8B) according to the present invention at a frequency of 2 GHz. According to the results of the virtual experiment of FIG. 8, the slot antenna according to the present invention has a side radiation component of less than 1 dB compared to the length direction of the slot in FIG. 7, but the main beam direction of the antenna compared to the slot antenna according to the related art. As a result, it can be seen that the radiation characteristics are improved by 3.76 dB and suppressed by 8.92 dB backwards.

도 9는 본 발명에 일실시예에 따른 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 슬롯 안테나의 반사손실을 나타내는 도이다. 도 9를 살펴보면, 6dB에서 1020 MHz의 대역폭을 가지는 것을 알 수 있다.9 is a diagram illustrating a return loss of a slot antenna having a coplanar waveguide line unit according to an exemplary embodiment of the present invention. Looking at Figure 9, it can be seen that has a bandwidth of 1020 MHz at 6dB.

도 10은 본 발명의 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 슬롯 안테나에 있어서, 슬롯의 폭 방향에서 바라본 방사패턴을 슬롯의 가운데에서 직접 급전되는 이상적인 급전구조의 방사패턴과 비교한 도이다. 여기서, 점선은 이상적인 급전구조의 슬롯 안테나이고, 실선은 코플래너 웨이브가이드 선로부를 통해 급전된 슬롯 안테나의 방사패턴이다. 살펴보면, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 이상적인 급전 구조의 안테나에 비해 주빔 방향으로 약 0.8 dB 만큼 성능이 악화되나, 후방방사에서 약 0.2 dB 만큼 성능이 향상된 것을 볼 수 있다.FIG. 10 is a view of a slot antenna having a coplanar waveguide line part of the present invention, in which a radiation pattern viewed from a width direction of a slot is compared with a radiation pattern of an ideal feeding structure in which power is fed directly from the center of the slot. Here, the dotted line is a slot antenna of an ideal feeding structure, and the solid line is a radiation pattern of the slot antenna fed through the coplanar waveguide line part. Looking at, the slot antenna according to the present invention is deteriorated by about 0.8 dB in the main beam direction compared to the antenna of the ideal feeding structure, it can be seen that the performance is improved by about 0.2 dB in the rear radiation.

또한, 도 11은 본 발명의 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 슬롯 안테나에 있어서, 슬롯의 길이 방향에서 바라본 방사패턴을 슬롯의 가운데에서 직접 급전되는 이상적인 급전구조의 방사패턴과 비교한 도이다. 여기서, 점선은 이상적인 급전구조의 슬롯 안테나이고, 실선은 코플래너 웨이브가이드 선로부를 통해 급전된 슬롯 안테나의 방사패턴이다. 살펴보면, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 이상적인 급전 구조의 안테나에 비해 주빔 방향으로 약 0.8dB 만큼 성능이 악화되나, 측면 및 후방 방사에서 각각 약 0.3 dB, 0.2 dB 만큼 성능이 향상된 것을 볼 수 있다.11 is a view illustrating a radiation pattern of an ideal feeding structure in which a radiation pattern viewed in the longitudinal direction of the slot is directly fed in the center of the slot in the slot antenna provided with the coplanar waveguide line part of the present invention. Here, the dotted line is a slot antenna of an ideal feeding structure, and the solid line is a radiation pattern of the slot antenna fed through the coplanar waveguide line part. Looking at, the slot antenna according to the present invention is degraded by about 0.8 dB in the main beam direction compared to the antenna of the ideal feeding structure, it can be seen that the performance is improved by about 0.3 dB, 0.2 dB in the side and rear radiation, respectively.

참고적으로, 상기 도 6 내지 도 11에 따른 가상 실험은 종래기술에 따른 슬롯 안테나의 도체평판과, 본 발명에 따른 슬롯 안테나에서 그라운드가 투영된 단면(Projected aperture)의 크기가 동일한 조건에서 실험한 결과이며, 이 때 그라운드인 도체평판의 접힌 각도는 50 도의 각도로 접힌 것이다.For reference, the virtual experiments according to FIGS. 6 to 11 are conducted under the same condition of the conductor plate of the slot antenna according to the prior art and the size of the projected aperture in the slot antenna according to the present invention. The result is that the folded angle of the ground plane is folded at an angle of 50 degrees.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 슬롯이 형성된 도체평판을 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접음으로써, 안테나의 복사를 주빔방향으로 집중시키고, 후방방사 성분을 억제하여 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬롯 안테나의 구조가 접히게 됨으로써, 소형의 구조가 가능해 차폐성능을 높일 수 있다.According to the present invention as described above, by folding the conductor plate with a slot at a predetermined angle along the longitudinal center line of the rectangular shape of the conductor plate, the radiation of the antenna is concentrated in the main beam direction, the rear radiation component is suppressed to Directivity can be improved. In addition, since the structure of the slot antenna is folded, a compact structure is possible and the shielding performance can be improved.

이상, 본 발명에 대하여 도면과 실시예를 가지고 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형이 가능함을 이해할 것이다. 또한, 상기 도면은 발명의 이해를 돕기 위해 도시된 것으로서, 청구범위를 한정하도록 이해해서는 아니될 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and those skilled in the art can make many modifications and variations without departing from the scope of the present invention. I will understand what is possible. In addition, the drawings are shown for the purpose of understanding the invention and should not be understood to limit the scope of the claims.

10, 100 : 도체 평판 15, 150 : 슬롯
17 : 코플래너 웨이브가이드 선로부
30a, 30b : 동축 케이블10, 100: Conductor plate 15, 150: Slot
17: Coplanar Waveguide Line
30a, 30b: coaxial cable

Claims (10)

직사각형 형상의 도체평판의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 슬롯이 형성된 슬롯 안테나로서,
상기 슬롯이 형성된 도체평판은 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접힌 것이며,
상기 슬롯의 양 긴변의 각 중심부를 통하여 급전을 이루는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.A slot antenna in which a rectangular slot is formed on a central portion of a rectangular conductor flat plate and has a set length and width.
The slotted conductor flat plate is folded at a predetermined angle along the center line in the longitudinal direction of the rectangular shape of the conductor flat plate,
The slot antenna, characterized in that the power supply is achieved through each of the central portions of both long sides of the slot. 제 1 항에 있어서,
상기 소정각도는 측정값으로서 안테나 이득이 가장 큰 값을 이루는 각도인 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.The method of claim 1,
The predetermined angle is a slot antenna, characterized in that the angle the antenna gain is the largest value. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 도체평판은 상기 슬롯의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 상기 도체평판의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비된 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.The method of claim 1,
The conductor plate is a slot antenna, characterized in that the coplanar waveguide line portion is provided to pass through the central portion of the long side of the conductor plate facing from either of the long side center of the both sides of the slot to form a power supply line. 제 1 항에 있어서,
상기 슬롯은 내부에 저항이 장하(裝荷)된 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나.The method of claim 1,
The slot antenna is characterized in that the resistance is loaded therein. 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더로서,
직사각형 형상의 제1 도체평판의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 제1 슬롯이 형성되며, 상기 제1 슬롯이 형성된 제1 도체평판은 제1 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 소정각도로 접힌 송신용 제1 슬롯 안테나;
상기 제1 슬롯 안테나와 동일한 크기로서, 직사각형 형상의 제2 도체평판의 중심부 상에, 설정된 크기의 길이와 폭을 갖는 직사각형 형상의 제2 슬롯이 형성되며, 상기 제2 슬롯이 형성된 제2 도체평판은 제2 도체평판의 직사각형 형상의 길이방향의 중심선을 따라 상기 소정각도로 접힌 수신용 제2 슬롯 안테나;
를 포함하되,
상기 제1 슬롯 안테나 및 제2 슬롯 안테나는 제1 도체 평판 및 제2 도체 평판의 일변이 서로 마주보도록 대칭배치되어, "W" 또는 "M"자 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더.Bistatic radar using a slot antenna,
On the central portion of the rectangular first conductor plate, a first slot of a rectangular shape having a length and width of a predetermined size is formed, and the first conductor plate on which the first slot is formed has a length of a rectangular shape of the first conductor plate. A first slot antenna for transmission folded at a predetermined angle along a center line in a direction;
A second slot having a same shape as that of the first slot antenna and having a length and width of a predetermined size is formed on a central portion of the rectangular second conductor flat plate, and the second slot having the second slot is formed. A second slot antenna for reception folded at the predetermined angle along a longitudinal center line of a rectangular shape of a second conductor plate;
Including but not limited to:
The first slot antenna and the second slot antenna are symmetrically arranged so that one side of the first conductor plate and the second conductor plate face each other, thereby forming a “W” or “M” shape. Static Radar. 제 6 항에 있어서,
상기 소정각도는 측정값으로서 안테나 이득이 가장 큰 값을 이루는 각도인 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더.The method according to claim 6,
The predetermined angle is a bi-static radar using a slot antenna, characterized in that the angle that the antenna gain is the largest value as a measured value. 제 6 항에 있어서,
상기 제1 슬롯 안테나 및 제2 슬롯 안테나는,
상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 양 긴변의 각 중심부를 통하여 급전을 이루는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더.The method according to claim 6,
The first slot antenna and the second slot antenna,
A bistatic radar using a slot antenna, characterized in that the power supply is achieved through each of the central portions of both long sides of the first slot and the second slot. 제 6 항에 있어서,
상기 제1 슬롯 안테나에서 제1 도체 평판은 제1 슬롯의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 제1 도체 평판의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 제1 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비되며,
상기 제2 슬롯 안테나에서 제2 도체 평판은 제2 슬롯의 양 긴변 중 어느 하나의 긴변 중심부로부터 마주보는 제2 도체평판의 긴변의 중심부를 관통하여 급전용 선로를 형성하는 제2 코플래너 웨이브가이드 선로부가 구비되되,
상기 제1 코플래너 웨이브가이드 선로부 및 제2 코플래너 웨이브가이드 선로부는 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더.The method according to claim 6,
In the first slot antenna, the first coplanar waveguide line forms a feed line through a central portion of the long side of the first conductor plate facing from one of the long side centers of either long side of the first slot. Additional is provided,
The second coplanar waveguide line of the second slot antenna in which the second conductor plate passes through the center of the long side of the second conductor plate facing from the long side center of either long side of the second slot to form a feed line. A wealth is provided,
And the first coplanar waveguide line portion and the second coplanar waveguide line portion are disposed to face each other. 제 6 항에 있어서,
상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯은 내부에 저항이 장하(裝荷)된 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나를 이용한 바이스태틱 레이더.The method according to claim 6,
The first slot and the second slot is a bi-static radar using a slot antenna, characterized in that the load is loaded therein.
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