KR101457004B1

KR101457004B1 - 포탄 신관용 안테나

Info

Publication number: KR101457004B1
Application number: KR1020140062344A
Authority: KR
Inventors: 김완주; 안병철; 김찬수; 김호진; 오세근
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-11-04

Abstract

본 발명은 위성측위기술을 이용하여 종래의 탄착지점 정확도를 향상시키기 위한 위성측위 신호 수신 안테나의 제3,4 패치 안테나(120a,120b)와 원격전송(telemetry) 데이터 송신 안테나의 제1,2 패치 안테나(110a,110b)가 포탄 표면에 일체형으로 구현된 포탄 신관용 안테나에 관한 것이다. 이를 위해, 위성측위 신호 수신 안테나는 포탄신관 하부에 고정된 유전체 링 표면에 2개의 제3,4 패치 안테나(120a,120b)를 0°와 180°위치에 배열하여 방위각 방향 균일 이득 패턴을 확보하고, 제3,4 패치 안테나(120a,120b) 의 임피던스 정합과 급전을 위해 금속봉을 구비하며, 금속봉의 일측과 연결되고 제3,4 패치 안테나(120a,120b)를 하나의 포트로 연결하기 위한 안테나 합성회로와 이에 연결되는 동축선으로 구성된다. 더불어, 원격전송 데이터 송신 안테나의 제1,2 패치 안테나(110a, 110b) 는 포탄신관 하부에 고정된 유전체 링 표면에 2개의 패치 안테나를 90°와 270°위치에 배열하여 방위각 방향 균일 이득 패턴을 확보하고, 제1,2 패치 안테나(110a, 110b)의 임피던스 정합과 급전을 위해 금속봉을 구비하며, 금속봉의 일측과 연결되고 제1,2 패치 안테나(110a, 110b)를 하나의 포트로 연결하기 위한 안테나 합성회로와 이에 연결되는 동축선으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

포탄 신관용 안테나{Antennas for the Fuze of Projectiles}

본 발명은 포탄 신관용 안테나에 관한 것으로, 특히 탄착지점 정확도 향상을 위한 위성측위 기술을 이용하고 더불어 포탄 신관 하단부위의 표면에 위성측위 신호수신 안테나와 원격전송(telemetry) 데이터 송신 안테나를 일체형으로 구현한 포탄 신관용 안테나에 관한 것이다.

포탄의 정확도 향상을 위해 GPS(Global Positioning System)와 같은 위성측위기술을 이용한 정밀포탄 기술이 적용되고 있다. 예를 들어, 30km 사거리 포탄의 오차반경이 종래 방식에선 200-300m이지만 위성측위기술이 적용될 경우 5-30m로 크게 감소된다.

이러한 정밀포탄기술에서는 포탄의 비행궤적이 실시간으로 측정되고, 포탄의 궤도가 포탄에 부착된 소형 조종날개를 이용해 수정됨으로써 재래식 포탄의 탄착지점 정확도가 크게 향상된다.

정밀포탄의 개발 단계에서는 포탄의 궤도 정보와 운동정보를 지상으로 송신하기 위한 원격전송(telemetry)이 요구된다. 이에 따라, 정밀포탄에 탑재되어 위성측위신호를 수신하거나 원격전송 데이터를 지상으로 송신하기 위해 적절한 성능의 안테나가 포탄에 설치됨이 요구된다.

통상, 정밀포탄의 탄두에는 신관이 부착되고, 신관에는 위성측위 신호를 수신하기 위한 수신기 및 안테나, 포탄궤적 등의 데이터를 원격전송하기 위한 송신기 및 안테나가 설치된다. 정밀포탄 신관용 안테나는 제한된 공간에 설치되어야 하며, 이득, 편파, 동작 주파수, 방사패턴 등의 전기적 성능이 요구사항을 만족해야 하고, 더불어 포탄 발사 시 발생하는 중력 가속도의 1.5만 내지 2.5만 배의 고충격력과 초당 200회 내지 300회의 고회전 환경에서 구조적으로 변형이 되지 않도록 충분한 기계적 강도를 가져야 한다. 하기의 특허 및 비특허 문헌과 같이, 포탄 신관에 탑재되는 위성측위 신호수신용 또는 원격전송 데이터 송신용 안테나는 포탄 신관 내부에 설치됨이 통상적이다. 그러나, 정밀포탄용 신관 내부에는 포탄이 발사되기 전에는 탄약이 절대적으로 점화되지 않게 하는 안전장치, 포탄이 발사되는 순간 발생하는 충격력과 회전력을 감지하여 탄약 점화계열을 활성화시키는 장전장치, 발사된 후 적절한 시점 또는 적절한 위치에서 포탄이 폭발되도록 하는 폭발 시동장치, 신관 전자회로에 전원을 제공하는 전지, 포탄의 주화약을 폭발시키기 위한 기폭화약 등을 포함하고, 이에 더하여 위성측위 수신기, 원격전송 송신기, 조정날개 제어 장치 등이 추가적으로 설치되어야 한다. 이로 인해, 정밀포탄용 신관 내부에서는 안테나 설치 공간 확보가 용이하지 않다. 따라서, 상기 특허 및 비특허 문헌과 같이 포탄의 신관 내부에 설치되는 안테나는 정밀포탄에 적용하기가 곤란하다는 문제가 있다.

국내특허공개10-2013-0115571(2013년10월22일)

[1] J.-H. Bang, B. Enkhbayar, D.-H. Min, and B.-C. Ahn, "A compact GPS antenna for artillery projectile applications," IEEEAntennasWirelessPropagat.Lett.,Vol.10,pp.266-269,2011. [2] P. G. Jagnow and W. C. Jennings, "Artillery fuse antenna for positioning and telemetry," U.S. Pat. 6,020,854, Feb. 1, 2000. [3] A. Bourel, "Microwave antenna integrated into an artillery projectile," European Pat. EP1296409B1, Sept. 20, 2002. [4] V. Koch and M. Hertel, "Slot antenna for artillery ammunition," U.S. Pat. 6919846, Jul. 19, 2005.

상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 신관 표면에 설치되면서 포탄 둘레 방향으로 균일한 이득 특성을 가지는 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 포탄 신관의 하단부위 표면에 위성측위 신호수신 안테나와 원격전송 데이터 송신 안테나를 동시에 탑재함으로써 포탄 신관 내부의 설치 공간 제약을 해결하고, 위성측위 신호수신 안테나 및 원격전송 데이터 송신 안테나를 신관 표면 둘레에 일체형으로 구현함으로써 포탄 둘레방향으로 균일한 이득 패턴이 얻어지는 것을 특징으로 하는 포탄 신관용 안테나를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포탄 신관용 안테나는 신관몸체 하단의 금속원통에 설치된 일정 높이와 두께의 유전체 링 표면의 둘레 방향으로 0°와 180°위치에 배치된 2개의 패치 안테나가 위성측위 신호 수신을 담당하며 90°와 270°에 배치된 2개의 패치 안테나가 원격전송 데이터 송신을 담당하도록 구성되며, 각각 두 개의 패치 안테나는 인쇄회로 형태의 안테나 합성회로에 의해 합해져서 동축선과 연결되며 동축선은 개별적으로 위성측위 신호 수신기와 원격전송 데이터 송신기와 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나는 비행 중인 포탄 상에서 위성측위 신호를 안정적으로 수신할 수 있게 하며 원격전송 데이터를 안정적으로 송신할 수 있게 한다.

둘째, 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나는 포탄 신관 하단 표면 상에 최소한의 공간에 설치될 수 있다는 이점을 제공한다.

셋째, 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나는 포탄 둘레 방향으로 균일한 이득을 제공함으로써 포탄이 고속으로 회전하는 상황에서도 안정적인 수신 특성과 송신 특성을 제공한다.

넷째, 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나는 위성측위 신호 수신에 있어서 탄두 방향 이득에 있어서 깊은 영점(null)을 형성함으로써 탄두 방향으로부터 도래하는 방해신호에 대한 우수한 대응능력을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 포탄 신관용 안테나의 형상을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나의 안테나 소자 배치도이고, 도 4는 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나의 안테나 합성회로 배치도이며, 도 5는 본 발명에 의한 안테나 합성회로용 기판 접지면 구성도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 있어서 패치 안테나와 안테나 합성회로의 연결 구조의 예이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 있어서 원격전송 데이터 송신 안테나의 동축선 연결 구조의 예이고, 도 8은 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나의 반사계수와 결합도 특성이며, 도 9는 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나의 위성측위 신호수신 안테나 방사패턴이고, 도 10은 본 발명에 의한 포탄 신관용 안테나의 원격전송 데이터 송신 안테나 방사패턴이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성품의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다. 또한 문장의 간결성을 위해, 앞 뒤의 문맥으로 볼 때, 지칭하는 구성품이 무엇인지 쉽게 이해할 수 있는 경우에는, 구성품 명칭 다음에 붙이는 괄호와 구성품 번호를 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 포탄 신관용 안테나의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 포탄 신관용 안테나는 포탄 신관의 하단에 구비된 위성측위 신호 수신 안테나, 포탄 신관의 하단에서 위성측위 신호 수신 안테나와 함께 구비된 원격전송 데이터 송신 안테나로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 신관은 상부에 위치한 레이돔(300), 레이돔(300)의 하단으로 연결된 상부 금속몸체(310), 상부 금속몸체(310)의 하단과 연결되어 포탄 신관 안테나가 설치되는 원통 접지면(320), 원통 접지면(320)에 연결되는 금속 슬리브(330), 금속 슬리브(330)의 하단으로 연결된 하부 금속몸체(340)로 구성된다. 더불어, 일정 두께와 높이를 가지는 유전체 링(130)이 원통 접지면(320)의 위에 고정된다. 또한, 유전체 링(130) 표면에는 위성측위 신호 수신 안테나 및 원격전송 데이터 송신 안테나가 스퍼터링 방식이나 또는 실크 스크린 인쇄 방식에 의해 구현된다.

상기 원격전송 데이터 송신 안테나는 2개의 패치 안테나로 구성되고, 상기 위성측위 신호 수신 안테나도 2개의 패치 안테나로 구성된다.

일례로, 상기 위성측위 신호 수신 안테나용 패치 안테나는 금속 슬리브(330)와 일측면(122a)이 전기적으로 연결되고, 패치 안테나를 급전하기 위한 금속봉(121a), 금속봉(121a)을 통해 공급되는 전력이 하나의 동축선으로 연결되도록 인쇄된 안테나 합성회로(220)를 구비한 인쇄된 기판(222), 안테나 합성회로(220)와 동축선이 연결되는 출력 포트(221) 등을 구비한다.

동일하게, 원격전송 데이터 송신 안테나용 패치 안테나는 상부 금속몸체(310)와 일측면(112a)이 전기적으로 연결되고, 패치 안테나(110a)를 급전하기 위한 금속봉(111a), 금속봉(111a)을 통해 공급되는 전력이 동축선에 연결되도록 인쇄된 안테나 합성회로(210)를 구비한 인쇄된 기판(212), 안테나 합성회로(210)와 동축선이 연결되는 출력 포트(211) 등을 구비한다.

이로부터, 상기 위성측위 신호 수신 안테나 및 원격전송 데이터 송신 안테나는 그 일측면을 상부 금속몸체(310) 또는 금속 슬리브(330)와 연결하여 전체 패치 크기를 크게 줄일 수 있고, 이러한 크기 축소로 포탄 신관에 설치되는 안테나를 위한 공간 제약이 크게 개선될 수 있다.

이하, 상기 원격전송 데이터 송신 안테나용 2개의 패치 안테나는 제1,2 패치 안테나(110a, 110b)로 설명되고, 상기 위성측위 신호 수신 안테나용 2개의 패치 안테나는 제3,4 패치 안테나(120a, 120b)로 설명된다.

한편, 도 2는 유전체 링(130)의 수평 단면으로서, 설명의 편의를 위하여 수평 단면에서 x축이 만나는 점을 0°로 가정한다.

도시된 바와 같이, 포탄 신관용 안테나의 수평 단면에는 원통 접지면(320) 위에 안테나 합성회로가 인쇄된 기판(212), 기판(212) 위에 밀착되어 설치된 유전체 링(130), 유전체 링(130) 위에 설치된 제1,2,3,4 패치 안테나(110a,110b,120a,120b,)등이 구비됨을 나타낸다.

상기 제3,4 패치 안테나(120a, 120b)는 방위각 방향으로 등방성 이득 패턴을 가지도록 신관 둘레의 0°와 180°의 위치로 배치되고, 제3,4 패치 안테나(120a, 120b)를 금속봉(121a, 121b)으로 각각 급전하며, 금속봉(121a, 121b)을 유전체 링(130)을 통과시켜 기판(212)에 인쇄된 안테나 합성회로(220)와 연결하고, 안테나 합성회로(220)는 동축선(420)과 연결한다.

동일하게, 상기 제1,2 패치 안테나(110a, 110b)도 방위각 방향으로 등방성 이득 패턴을 확보하도록 신관 둘레의 90°와 270°의 위치에 배치되고, 제1,2 패치 안테나(110a, 110b)를 금속봉(111a, 111b)으로 각각 급전하며, 금속봉(111a, 111b)을 유전체 링(130)에 통과시켜 기판에 인쇄된 안테나 합성회로(210)와 연결하며 상기 안테나 합성회로(210)는 동축선(410)과 연결한다.

한편, 도 3은 제1,2,3,4 패치 안테나(110a,110b,120a,120b)의 배치를 보이기 위하여 유전체 링(310) 표면을 절개하여 펼친 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 제3,4 패치 안테나(120a,120b)는 유전체 링(130)의 하단에 180° 간격으로 배치되며, 더불어 금속봉(121a, 121b)를 통해 유전체 링(130) 밑에 배치된 안테나 합성회로(220a,220b)와 연결된다. 동일하게, 제1,2 패치 안테나(110a, 110b)는 유전체 링(130)의 상단에 180° 간격으로 배치되며, 더불어 금속봉(111a, 111b)을 통해 상기 유전체 링 밑에 배치된 안테나 합성회로(220a,220b)와 연결된다.

특히, 유전체 링(130)이 상부 금속몸체(310)와 금속 슬리브(330)에 접촉되는 면에서 제3,4 패치 안테나(120a, 120b) 및 제1,2 패치 안테나(110a, 110b)의 폭과 동일한 금속 코팅을 구성하고, 이 금속 코팅이 제1,2,3,4 패치 안테나(110a,110b,120a, 120b)의 각 일측면(112a, 112b, 122a, 122b)과 연결되게 함으로써 단락된(shorted) 형태의 패치가 구현되고, 이로써 패치의 크기가 크게 감소될 수 있다.

또한, 제1,2,3,4 패치 안테나(110a,110b,120a, 120b)상의 적절한 위치에서 금속봉(111a, 111b, 121a, 121b)을 안테나 합성회로에 연결함으로써 제1,2,3,4 패치 안테나(110a, 110b,120a, 120b)의 각각에 대한 급전과 임피던스 정합이 동시에 이루어진다.

한편, 도 4는 상기 원통 접지면(320)에 안테나 합성회로(210a,210b,220a,220b)가 인쇄된 기판(212, 222)을 원통 접지면(320)에 고정한 상태에서 절개한 상태를 나타낸다. 특히, 안테나 합성회로(210a,210b,220a,220b)와 이를 포함하는 기판(212, 222) 배치의 이해를 돕기 위해 제1,2,3,4 패치 안테나(110a,110b,120a,120b)를 점선으로 표시하였다.

구체적으로, 위성측위 신호 수신용 안테나 합성회로(210)는 원통 접지면(320)에 밀착되어 유연하게 휘어질 수 있는 기판(212, 222) 위에 구현된다. 위성측위 신호 수신용 안테나 합성회로(220a,220b)는 특성 임피던스 100Ω을 가지는 2개의 마이크로스트립 선로가 병렬 구조로 연결되며, 마이크로스트립 선로의 양 끝은 금속봉(121a, 121b)을 통해 제3,4 패치 안테나(120a,120b)에 전기적으로 연결되고, 마이크로스트립 선로의 중앙은 출력 포트(221)와 연결되며, 출력포트(221)는 하나의 동축선(420)에 연결된다. 특히, 기판(212, 222)은 원통 접지면(320)의 표면에 밀착하여 부착된다.

동일하게, 원격전송 데이터 송신용 안테나 합성회로(210a,210b)는 특성 임피던스 100Ω을 가지는 2개의 마이크로스트립 선로가 병렬로 연결되며, 마이크로스트립 선로의 양 끝은 금속봉(121a, 121b)을 통해 제1,2 패치 안테나(110a,110b)에 전기적으로 연결되고, 마이크로스트립 선로의 중앙은 출력 포트(221)와 연결되며, 출력포트(221)는 하나의 동축선(410)에 연결된다.

이로부터, 유전체 링(130)의 하단에는 위성측위 신호 수신 안테나(120a, 120b)와 이에 대응되는 안테나 합성회로(220a,220b)가 배치되고, 유전체 링(130)의 상단에는 원격전송 데이터 송신 안테나(110a, 110b)와 이에 대응되는 안테나 합성회로(210a,210b)가 배치된다. 이로써 포탄 신관 안테나의 공간적 제약이 크게 개선된다.

한편, 도 5는 기판 접지면을 펼친 상태로서, 이해를 돕기 위해 기판 접지면(213, 223)은 음영으로 표시하였고, 위성측위 신호 수신용 제3,4 패치 안테나(120a,120b) 및 원격전송 데이터 송신용 제1,2 패치 안테나(110a,110b)와 이의 각각에 대한 안테나 합성회로(210a,210b,220a,220b)는 점선으로 표시된다.

도시된 바와 같이, 기판 접지면은 원통 접지면(320)과 전기적으로 연결되고, 제1,2,3,4 패치 안테나(110a,110b,120a,120b)에 각각 연결된 금속봉(111a, 111b, 121a, 121b)을 기판 접지면에서 납땜하기 위해 구비된 납땜 패드(214a, 214b, 224a, 224b), 납땜 패드(214a, 214b, 224a, 224b)와 기판 접지면이 전기적으로 절연되도록 구비된 환형 링(216a, 216b, 226a, 226b)으로 구성된다. 동일하게, 안테나 합성회로의 출력포트(211, 221)는 상기 기판 접지면의 납땜 패드(217, 227)와 연결되고, 납땜 패드(217, 227)의 주위에 환형 링(218, 228)을 구비하여 기판 접지면(213, 223)과 도통되지 않으며, 납땜 패드(217, 227)에서 동축선(410,420)과 연결된다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 원격전송 데이터 송신용 제1 패치 안테나(110a)와 안테나 합성회로(210a)의 일점을 연결하는 금속봉(111a), 기판이 유연하게 밀착되어 고정된 원통 접지면(320)의 단면을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 원격전송 데이터 송신 안테나 용 제1 패치 안테나(110a)는 임피던스 정합을 이루면서 급전되도록 패치 표면의 일점(140a)에서 금속봉(111a)과 전기적으로 연결되고, 금속봉(111a)은 유전체 링(130)을 관통하며, 금속봉(111a)과 안테나 합성회로(210a)가 만나는 일측점에 형성된 기판(212)의 비아홀(215)를 관통하여 기판 접지면(213)의 납땜 패드(214a)와 연결되며, 납땜 패드(214a)와 기판 접지면(213)이 전기적으로 격리되도록 납땜 패드(214a)의 주위에 환형 링(216a)이 배치되고, 금속봉(111a)은 납땜 패드(214a)에 납땜(140b)으로 고정된다. 더불어, 원통 접지면(320)과 원통 접지면(320)에 밀착되어 유연하게 고정된 기판 접지면(213)의 납땜 패드(214a)주위에는 금속봉(111a)을 용이하게 납땜하도록 원통 접지면(320)과 금속봉(111a)이 만나는 지점으로 관통홀(311a)이 더 형성된다.

이러한 원격전송 데이터 송신 안테나 용 제1 패치 안테나(110a)의 급전 구성은 본 발명에 의한 실시 예의 일례이며, 이는 원격전송 데이터 송신 안테나를 구성하는 제2 패치 안테나(110b) 및 위성측위 신호 수신 안테나용 제3,4 패치안테나(120a, 120b)에도 동일하게 적용된다.

한편, 도 7은 원격전송 데이터 송신 안테나에 대응되는 안테나 합성회로(210)의 출력 포트(211)와 원통 접지면(320)에 밀착되어 고정된 동축선(410)의 연결 구성에 대한 단면을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 원격전송 데이터 송신 안테나에 대응되는 안테나 합성회로(210a,210b)의 출력 포트(211)는 기판(212)를 관통하는 비아홀(219)을 통해 납땜 패드(217)와 전기적으로 연결되고, 납땜 패드(217)는 환형 링(218)에 의해 통해 기판 접지면(213)과 전기적으로 격리된다. 또한, 원격전송 데이터 송신 안테나를 급전하기 위한 동축선(410)의 외부 도체는 원형 접지판(320)의 일측면에 고정되고, 동축선(410)의 내심(411)은 비아홀(219)을 통해 안테나 합성회로(210a,210b)의 출력 포트(211)와 연결됨과 더불어 납땜 패드(217)에서 납땜(250)으로 연결된다.

이러한 원격전송 데이터 송신 안테나와 동축선(410)의 연결 구성은 본 발명에 의한 실시 예의 일례이며, 이는 위성측위 신호 수신 안테나와 동축선의 연결에도 동일하게 적용된다.

한편, 도 8은 본 발명이 적용된 포탄 신관용 안테나의 한 실시 예에 따른 동작 주파수별 반사계수와 안테나 간의 전달계수 특성 그래프를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 위성 측위 수신용 안테나의 반사계수(401)는 -10dB 이하이면서 대역폭이 55MHz이고, 원격전송 데이터 송신용 안테나의 반사계수(402)는 -10dB이면서 대역폭이 75MHz임을 알 수 있다. 또한, 위성측위 신호 수신 안테나 및 원격전송 데이터 송신 안테나 간의 전달계수(403)는 전 주파수 대역에서 -25dB 이하임을 알 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명이 적용된 포탄 신관용 안테나의 한 실시 예에 따른 위성측위 신호수신 안테나(120a,120b)의 이득패턴 그래프를 나타낸다. 위성측위 신호수신 안테나의 방위각 방향 이득패턴(501)은 거의 등방성으로 형성되며, 위성측위 신호수신 안테나의 고각 방향 이득패턴(502)은 포탄의 신관 하부몸체 방향으로 최대이득 2.5dBi를 가진다. 또한 안테나의 고각 방향 패턴에서 포탄 신관의 탄두방향으로 깊은 영점이 형성되어 탄두 방향으로 도래하는 방해신호에 대한 우수한 대응 능력을 제공함을 알 수 있다.

또한, 도 10은 본 발명이 적용된 포탄 신관용 안테나의 한 실시 예에 따른 원격전송 데이터 송신 안테나의 이득 패턴 그래프를 나타낸다. 이로부터, 원격전송 데이터 송신 안테나의 방위각 방향 이득 패턴(601)은 거의 등방성으로 형성되고, 원격전송 데이터 송신 안테나(110a, 110b)의 고각 방향 이득패턴(602)은 포탄의 신관 하부금속몸체 방향으로 최대이득 3.2dBi를 가진다.

110a, 110b : 원격전송 데이터 송신용 제1,2 패치 안테나
120a, 120b : 위성측위 신호 수신용 제3,4 패치 안테나
110a, 110b, 121a, 121b : 금속봉
130 : 유전체 링
210a, 220b,220a,220b : 안테나 합성회로
212, 222 : 기판
214a, 214b, 217, 224a, 224b, 227 : 납땜 패드
216a, 216b, 218, 226a, 226b, 228 : 환형 링
300 : 레이돔 310 : 상부 금속몸체
320 : 원통 접지면 330 : 금속 슬리브
340 : 하부 금속몸체 410, 420 : 동축선

Claims

원격전송 데이터 송신 안테나와, 위성측위 신호 수신 안테나가 포탄 신관의 하단부위에 고정된 유전체 링 표면 위로 각각 배치간격을 갖고 함께 탑재되고;
상기 원격전송 데이터 송신 안테나는 상부 금속몸체와 전기적으로 연결되어 단락 형태로 구성되는 2개의 제1,2 패치 안테나로 구성되며, 상기 1,2 패치 안테나의 급전과 임피던스 정합을 위해 구비된 금속봉과, 상기 1,2 패치 안테나를 하나로 묶기 위한 안테나 합성회로와, 상기 안테나 합성회로의 최종 출력 포트에 연결된 동축선이 더 포함되고;
상기 위성측위 신호 수신 안테나는 금속 슬리브와 전기적으로 연결되어 단락 형태로 구성되는 2개의 제3,4 패치 안테나로 구성되며, 상기 제3,4 패치 안테나의 급전과 임피던스 정합을 위해 구비된 금속봉과, 상기 제3,4 패치 안테나를 하나로 묶기 위한 안테나 합성회로와, 상기 안테나 합성회로의 최종 출력 포트에 연결된 동축선이 더 포함된 것을 특징으로 하는 포탄 신관용 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 위성측위 신호 수신 안테나 및 원격전송 데이터 송신 안테나의 각각은 스퍼터링 또는 실버스크린 인쇄 방식으로 상기 유전체 링 표면에 설치되고, 상기 유전체 링이 상기 상부 금속몸체와 금속 슬리브가 접촉되는 면에서 상기 위성측위 신호 수신 안테나 및 상기 원격전송 데이터 송신 안테나의 각각이 갖는 폭과 동일한 금속 코팅을 구비하며, 상기 금속 코팅이 상기 위성측위 신호 수신 안테나 및 상기 원격전송 데이터 송신 안테나의 각각이 형성한 일측면과 연결되게 함으로써 단락된 형태의 패치를 구현하여 패치의 크기를 크게 감소시키는 것을 특징으로 하는 포탄 신관용 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 위성측위 신호 수신 안테나의 제3,4 패치 안테나와 상기 원격전송 데이터 송신 안테나의 제1,2 패치 안테나는 상기 유전체 링의 둘레방향으로 180° 간격을 갖도록 배치되어 상기 포탄 신관의 둘레 방향으로 균일한 이득 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 포탄 신관용 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 위성측위 신호 수신 안테나의 제3,4 패치 안테나에 대응되는 안테나 합성회로가 유전체 링의 하단에 배치되고, 상기 원격전송 데이터 송신 안테나의 제1,2 패치 안테나에 대응되는 안테나 합성회로를 상기 유전체 링의 상단에 배치되어 두 안테나 배치상 상호 간섭이 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 포탄 신관용 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 위성 측위 신호 수신용 안테나의 이득 패턴이 포탄 신관의 탄두 방향으로 깊은 영점을 형성함으로써 상기 포탄의 탄두 방향으로 도래하는 방해 신호에 대해 우수한 대응능력이 제공되는 것을 특징으로 하는 포탄 신관용 안테나.