KR101461129B1 - W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이, w대역 밀리미터파 탐색기용 안테나 및 상기 어레이를 형성하는 방법 - Google Patents

W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이, w대역 밀리미터파 탐색기용 안테나 및 상기 어레이를 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나는 확산접합방식을 통해 정밀 금속 접합을 가능하게 하기 때문에, 종래의 딥 브레이징 방식에 기인하는 접합 잔유물의 영향을 제거할 수 있다. 또한, 상기 안테나는 기존의 Ku 대역의 모노펄스 방식의 금속 도파관 슬롯 어레이 안테나 구조를 W대역에 관한 본 발명의 일 실시예의 구조에 이용하기 때문에, 초소형으로 제작될 수 있다. 이러한 안테나는 복수 개의 서브 어레이로 구성되는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이; 및 상기 복수 개의 서브 어레이로부터 각각의 신호를 수신하여, 상기 신호들에 대한 합 신호, 방위각 차 신호, 고각 차 신호를 출력하는 모노펄스 구조층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이, W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나 및 상기 어레이를 형성하는 방법{METAL WAVEGUIDE SLOT ARRAY FOR W-BAND MILLIMETER-WAVE SEEKER AND ANTENNA THEREFOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE ARRAY}
본 발명의 실시예들은 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이, W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나 및 상기 어레이를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형화와 높은 해상도의 표적 식별 기능을 갖는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이, 안테나 및 상기 어레이를 형성하는 방법에 관한 것이다.
레이더는 전파의 반사 및 산란 특성을 이용하여 목표 물체의 방위 및 거리를 결정함으로써 물체의 위치에 관한 정보를 얻는 장치이다. 즉, 레이더는 전파를 목표물에 보내어 그 전파 에너지의 반사파를 수신하고 전파의 직진성과 정속성을 이용하여 그 왕복 시간과 안테나의 지향 특성에 의해 목표물의 위치를 측정한다. 이러한 레이더에 있어서, 목표물로부터 반사된 신호로부터 속도와 각도 정보를 얻기 위해 합 채널, 고각 차 채널, 방위각 차 채널로 구성된 3-채널 모노펄스 레이더(3-Channel Monopulse RADAR)가 일반적으로 사용된다. 이러한 3-채널 모노펄스 레이더는 목표물로부터 반사된 합 채널 신호의 도플러 성분을 분석하여 목표물의 속도를 추정하고, 합 채널 신호에 대한 각각의 차 채널 신호의 상대적 크기와 위상으로부터 고각과 방위각 등의 각도 정보를 획득한다.
이러한 3-채널 모노펄스 레이더들 중, 금속 도파관 슬롯 어레이 안테나는 고효율 평면 배열 안테나로서, 고출력 송신이 가능하고 강인한 구조를 가지며 공간 효율 또한 높다. 이에 따라 금속 도파관 슬롯 어레이 안테나는 항공기나 미사일에 탑재되는 레이더 및 레이더 탐색기, 유도무기용 탐색기에 적용되고 있으며 이에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
한편, 향후 요구될 유도무기용 탐색기는 현재보다 소형화와 높은 해상도의 표적식별 성능이 요구된다. 현재는 Ku 대역(12~14GHz), Ka 대역 (20~30GHz)의 안테나가 이용되고 있으나, 이러한 소형화와 높은 해상도를 위해서는 높은 주파수대역인 W대역(56~110GHz)의 탐색기 개발이 요구될 것이다. W대역은 전기적 파장이 수 밀리미터(mm)로 아주 짧기 때문에 탐색기 핵심 구성품인 안테나의 경우 매우 정밀한 제작방법이 요구된다.
그러나, 종래의 금속 도파관 모노펄스 슬롯 배열 안테나 제작에 이용되는 딥 브레이징(DIP Brazing) 접합방식은 접합공정 중 발생하는 잔유물 찌꺼기가 W대역의 도파관 구조에 전기적 영향을 미치게 하기 때문에 제작정밀도에 한계가 있다.
또한, W대역의 안테나로는 주로 반사판 형태의 안테나가 사용될 수 있으나, 반사판 안테나는 큰 회전각도가 요구될 시 회전공간이 많이 확보되어야 함으로 탐색기 소형화에 적합하지 않다는 문제점이 있다.
따라서 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 확산접합방식을 통해 정밀 금속 접합제작이 가능하도록 하였으며, 기존의 모노펄스 방식의 금속 도파관 슬롯 어레이 안테나 구조를 이용함으로써 반사판 형태의 안테나 없이도 W 대역의 금속 도파관 슬롯 어레이 안테나를 구현하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이는 슬롯의 길이방향이 제 1 방향으로 되도록 배열되며 지그재그 형태로 배열된 복수 개의 방사슬롯을 포함하는 적어도 하나의 방사슬롯층; 상기 방사슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 방사슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 방사도파관을 포함하는 적어도 하나의 방사도파관층; 상기 방사도파관층의 하부에 배치되며, 슬롯의 길이방향이 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 되도록 배열되며 일렬로 배열된 복수 개의 커플링 슬롯을 포함하는 적어도 하나의 커플링 슬롯층; 및 상기 커플링 슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 커플링 슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 2 방향으로 배열된 급전도파관을 포함하는 적어도 하나의 급전도파관층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사슬롯층, 상기 방사도파관층, 상기 커플링 슬롯층 및 상기 급전도파관층을 구성하는 각각의 층의 두께는 모두 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수 개의 방사도파관은 서로 단속적으로 배열되며, 상기 급전도파관은 상기 커플링 슬롯에 대응한 영역들을 연결하도록 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 어레이는 사각형태로 형성되며, 상기 급전도파관은 복수 개의 T 형태가 결합한 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나는 복수 개의 서브 어레이로 구성되는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이; 및 상기 복수 개의 서브 어레이로부터 각각의 신호를 수신하여, 상기 신호들에 대한 합 신호, 방위각 차 신호, 고각 차 신호를 출력하는 모노펄스 구조층;을 포함하며, 각각의 상기 서브 어레이는, 슬롯의 길이방향이 제 1 방향으로 되도록 배열되며 지그재그 형태로 배열된 복수 개의 방사슬롯을 포함하는 적어도 하나의 방사슬롯층; 상기 방사슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 방사슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 방사도파관을 포함하는 적어도 하나의 방사도파관층; 상기 방사도파관층의 하부에 배치되며, 슬롯의 길이방향이 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 되도록 배열되며 일렬로 배열된 복수 개의 커플링 슬롯을 포함하는 적어도 하나의 커플링 슬롯층; 및 상기 커플링 슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 커플링 슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 2 방향으로 배열된 급전도파관을 포함하는 적어도 하나의 급전도파관층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 서브 어레이 내에서 상기 복수 개의 방사도파관은 서로 단속적으로 배열되며, 상기 급전도파관은 상기 커플링 슬롯에 대응한 영역들을 연결하도록 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 서브 어레이는 사각형태로 형성되며, 상기 각 서브 어레이의 급전도파관은 복수 개의 T 형태가 결합한 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 서브 어레이의 급전도파관층은 신호를 송신하기 위한 커플링 홈을 더 포함하며, 상기 모노펄스 구조층은 상기 각 서브 어레이의 커플링 홈을 통해 상기 각 서브 어레이로부터 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모노펄스 구조층은 상기 각 서브 어레이로부터 수신된 신호의 위상을 변위 시키기 위해 고리 형태의 채널을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수 개의 서브 어레이는 4개로 구성되며, 상기 금속 도파관 슬릿 어레이가 정사각형 구조가 되도록 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 도파관 슬릿 어레이의 방사슬롯의 개수는 1024개인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이를 형성하는 방법은 상기 방사슬롯층, 상기 방사도파관층, 상기 커플링 슬롯층 및 상기 급전도파관층을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 방사슬롯층 내지 급전도파관층을 확산접합방식을 통해 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예는 확산접합방식을 통해 정밀 금속 접합을 가능하게 하기 때문에, 종래의 딥 브레이징 방식에 기인하는 접합 잔유물의 영향을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예는 기존의 Ku 대역의 모노펄스 방식의 금속 도파관 슬롯 어레이 안테나 구조를 W대역에 관한 본 발명의 일 실시예의 구조에 이용하기 때문에, 반사판 형태의 안테나와 같이 회전공간 확보가 불필요하여 초소형으로 제작될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나를 구성하는 금속 도파관 슬롯 어레이의 사시도이다.
도 2는 도 1의 어레이를 구성하는 서브 어레이의 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 서브 어레이의 반사슬롯층에 대한 평면도이다.
도 4는 도 2의 서브 어레이의 반사도파관층에 대한 평면도이다.
도 5는 도 2의 서브 어레이의 커플링 슬롯층에 대한 평면도이다.
도 6은 도 2의 서브 어레이의 급전도파관층에 대한 평면도이다.
도 7은 도 2의 서브 어레이의 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나의 모노펄스 구조층의 구조도이다.
도 8b는 도 8a의 모노펄스 구조층의 포트 위치를 도시한 개략도이다.
도 9a는 도 2의 반사슬롯층과 반사도파관층에 대한 단위 슬롯이다.
도 9b는 도 2의 반사슬롯층과 반사도파관층에 대한 단위 어레이다.
도 9c는 금속 도파관 슬롯 어레이를 구성하는 단위 슬롯의 8 x 8, 16 x 16, 32 x 32 배열 형태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10a는 도 2의 서브 어레이의 평면도이다.
도 10b는 도 2의 서브 어레이의 방사패턴에 대한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이, W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나 및 상기 어레이를 형성하는 방법 에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일 ㅇ 유사한 구성에 대해서는 동일 ㅇ 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 또한, 본 명세서에 첨부된 도면의 구성요소들은 설명의 편의를 위해 확대 또는 축소되어 도시될 수 있음이 고려되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있으나 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되므로 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나를 구성하는 금속 도파관 슬롯 어레이의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이(100)로 구성되며, 금속 도파관 슬롯 어레이(100)는 적어도 하나의 서브 어레이(110 ~ 140)로 구성된다. 각 서브 어레이(110 ~ 140)는 다층구조로 형성되며, 바람직하게는 사각 형태로 형성될 수 있다. 도 1에서 서브 어레이(110 ~ 140)는 4 개로 구성되며, W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이(100)가 정사각형 형태가 되도록 서로 인접하게 배치되어 있다. 그러나, 반드시 이에 한하지 않으며, 금속 도파관 슬롯 어레이(100)를 이루는 서브 어레이는 4개 뿐만 아니라 다른 개수로 구성될 수 있다.
이어서, 도 2내지 도 6을 통해 단일의 서브 어레이의 구조에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 어레이를 구성하는 서브 어레이의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 서브 어레이의 반사슬롯층에 대한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 서브 어레이(110)는 방사슬롯층(111), 방사도파관층(112), 커플링 슬롯층(113), 급전도파관층(114)을 포함한다.
방사슬롯층(111)은 복수 개의 방사슬롯(111a)들이 배열된 구조로 형성된다. 복수 개의 방사슬롯(111a)들은 방사도파관층(112)으로부터 전달된 전자기파 에너지가 원하는 필드 분포로 여기(excitation) 되도록 하는 역할을 한다. 이를 위해 방사슬롯(111a)의 배열과 형태는 방사슬롯(111a)의 옵셋(offset)과 방사 슬롯의 길이가 CST(Computer Simulation Technology)를 통해 산출된 값이 되도록 설정될 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 단일의 서브 어레이 내에서 방사슬롯(111a)은 슬롯의 길이방향이 제 1 방향을 향하도록 배열된다. 즉, 방사슬롯(111a)의 장(長)변이 제 1 방향을 향하도록 배열된다. 또한, 복수 개의 방사슬롯(111a)은 제 1 방향에 대해서 서로 지그재그로 배열된다. 또한, 방사슬롯(111a)은 4개의 영역들(R1 ~ R4)로 나뉘어 형성되며, 각 영역 마다 동일한 개수를 갖도록 형성된다. 바람직하게, 각 영역들(R1 ~ R4)의 방사슬롯(111a)의 개수는 8 x 8 개(=64개)가 될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한하지는 않는다.
도 4는 도 2의 서브 어레이의 반사도파관층에 대한 평면도이다.
방사도파관층(112)은 전자기파 에너지를 방사슬롯층(111)에 전달하는 역할을 수행한다. 도 4를 참조하면, 방사도파관층(112)은 전자기파 에너지 전달을 위해 복수 개의 방사도파관(112a)을 포함한다. 복수 개의 방사도파관(112a)은 방사슬롯(111a)이 배열된 위치에 대응하도록 형성된다. 따라서, 방사도파관(112a) 역시 도파관의 길이 방향이 제 1 방향을 향하도록 형성된다. 즉, 방사도파관(112a)의 장변이 제 1 방향을 향하도록 형성된다. 또한, 방사도파관(112a)은 서로 병렬적으로 배치되며, 서로 단속적인 형태로 형성된다. 즉, 8개의 방사도파관(112a)이 4개의 영역(R1 ~ R4)에 병렬적으로 배치되는 형태로서 각 방사도파관(112a)은 이웃하는 방사도파관(112a)과 연결되지 않는다.
도 5는 도 2의 서브 어레이의 커플링 슬롯층에 대한 평면도이다.
커플링 슬롯층(113)은 급전도파관층(114)의 전자기파 에너지를 방사도파관층(112)으로 급전하는 역할을 수행한다. 도 5를 참조하면, 커플링 슬롯층(113)은 전자기파 에너지를 급전하기 위해 복수 개의 커플링 슬롯(113a)을 포함한다. 커플링 슬롯(113a)은 방사도파관(112a)에 대응하는 위치에 형성되며, 슬롯의 길이방향이 제 2 방향을 향하도록 배열된다. 제 2 방향은 제 1 방향과 수직한 방향이 될 수 있다. 즉, 커플링 슬롯(113a)의 장변의 방향은 방사도파관(112a)의 장변과 수직하도록 배열될 수 있다. 방사도파관(112a)이 8개씩 4개의 영역(R1 ~ R4)에 배치되는 형태라고 가정할 경우, 커플링 슬롯층(113) 역시 8개씩 4개의 영역(R1 ~ R4)에 배치되는 형태가 될 수 있다. 또한, 방사슬롯(111a)이 지그재그 형태로 배열되는 데에 반해 커플링 슬롯(113a)은 일렬로 배열될 수 있다. 도 5에서 방사도파관(112a) 1개당 하나의 커플링 슬롯(113a)이 대응하도록 도시되었으나, 본 발명의 일 실시예는 반드시 이에 한하지 않으며 방사도파관(112a) 1개당 복수 개의 커플링 슬롯(113a)이 대응될 수도 있다.
도 6은 도 2의 서브 어레이의 급전도파관층에 대한 평면도이다.
급전도파관층(114)은 커플링 슬롯(113a)의 배열에 대응하도록 급전도파관(114a)들을 포함하는 형태로 구성된다. 도 6을 참조하면, 급전도파관(114a)은 커플링 슬롯(113a)의 위치에 대응하도록 형성된다. 이 경우, 4 개의 영역(R1 ~ R4)에 급전도파관(114a)이 배열되며, 각 4 개의 영역(R1 ~ R4)의 급전도파관(114a)들을 서로 연결하도록 급전도파관(114a)들이 추가로 배열된다. 구체적으로, T자 형태가 복수개로 마주보며 배치되는 형상이라고 할 수 있다. 이러한 급전도파관(114a)은 연속적인 하나의 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 병렬방식의 방사도파관(112a)에 대하여 직렬 방식의 급전도파관(114a)이 배열됨으로써 급전 구조를 형성한다고 말할 수 있다. 또한, 급전도파관층(114)은 커플링 홀(coupling aperture)(114b)을 포함할 수 있다. 커플링 홀(114b)은 모노펄스 구조층으로 수신받은 신호를 전달하는 입력 포트 역할을 수행할 수 있다.
도 7은 도 2의 서브 어레이의 단면도이다.
서브 어레이의 단면은 도 7에 도시된 바와 같이, 상부에서부터 하부로 감에 따라 차례로, 방사슬롯층(111), 방사도파관층(112), 커플링 슬롯층(113), 급전도파관층(114)이 배치된다. 그리고 각 층들은 확산접합방식에 의해 접합될 수 있다. 확산접합(Diffusion Jointing)방식은 재료를 밀착시켜 소재를 융점 이하의 온도로 가열하면서 소성변형을 일으키지 않을 정도로 압력을 가해, 접합면 사이에서 발생하는 의 을 이용하여 접합하는 방식이다. 확산접합방식은 접합 후의 이나 변형이 적고, 변형량이 적으며, 조직 변화에 의한 재료의 열화가 적다는 등의 특징이 있다. 또한, 서로 다른 금속끼리나 금속과 세라믹스와의 접합도 가능하다는 등 응용 범위도 넓다는 장점이 있다. 이러한 확산접합방식은 정밀 금속 접합이 가능하기 때문에, 종래의 딥 브레이징 방식에 기인하는 접합 잔유물의 영향을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐지기용 안테나는 목표물로부터 반사된 신호로부터 속도와 각도 정보를 얻기 위해 모노펄스 방식의 출력을 제공하며, 모노펄스 방식 출력을 위해 금속 도파관 슬롯 어레이의 후면에 모노펄스 구조층을 더 포함한다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나의 모노펄스 구조층의 구조도이고, 도 8b는 도 8a의 모노펄스 구조층의 포트 위치를 도시한 개략도이다.
도 8a를 참고하면, 모노펄스 구조층은 고리 부분(200)의 말단 영역에서 각 서브 어레이가 수신한 신호를 전달받아, 수신 신호의 합과 차에 대한 연산을 수행하여 포트 5 내지 포트 8을 통해 결과를 출력한다. 도 8b를 참고하면, 모노펄스 구조층은 각 서브 어레이의 커플링 홀(H1~H4)로부터 신호를 수신한다. 이어서, 포트 5는 각 서브 어레이에서 입력된 신호의 고각(angle of elevation) 차를 출력하고, 포트 6은 각 서브 어레이에서 입력된 신호의 합을 출력하고, 포트7은 각 서브 어레이에서 입력된 신호의 방위각 차를 출력한다. 여기서 고리 부분(200)은 위상을 변위시키기 위해서 의도적으로 형성된 것이며, 출력 포트 인접 부분(210)은 180도 하이브리드(hybrid)를 수행하기 위한 부분이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따르는 W대역 밀리미터파 탐지기용 금속 도파관 슬롯 어레이의 규격에 대해서 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 방사슬롯층 내지 급전도파관층(111~114)은 각각 적어도 한 개 이상으로 구성될 수 있다. 다만, 바람직하게, 방사도파관층(112)은 5개로 구성될 수 있으며, 급전도파관층(114)은 3개로 구성될 수 있다. 또한, 각 층(111~114)은 층당 두께가 0.2mm로 동일한 두께를 가질 수도 있다. 예를 들어, 방사슬롯층(111) 1개, 방사도파관층(112)이 5개로 구성될 경우, 방사슬롯층(111)은 0.2mm이나 방사도파관층(112)의 총 두께는 1mm가 될 것이다.
도 9a는 도 2의 반사슬롯층과 반사도파관층에 대한 단위 슬롯이고, 도 9b는 도 2의 반사슬롯층과 반사도파관층에 대한 단위 어레이이며, 도 9c는 금속 도파관 슬롯 어레이를 구성하는 단위 슬롯의 8 x 8, 16 x 16, 32 x 32 배열 형태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2 내지 도 4를 통해 설명된 방사슬롯층(111)과 방사도파관층(112)은 도 9a와 같은 단위 슬롯의 집합으로 표현될 수 있다. 도 9a의 단위 슬롯은 다양한 규격을 가질 수 있으나, 바람직하게 폭(a) 2.0mm, 높이(b) 1.0mm, 어레이의 벽 두께(t) 0.3mm, 슬롯 폭 (ws) 0.3mm 의 초소형 규격을 가질 수 있다.
단위 슬롯이 복수 개로 병렬 결합되어 배치될 경우 도 9b와 같은 단위 어레이 형태가 될 수 있다. 단위 어레이의 방사슬롯은 전술한 바와 같이 지그재그 형태로 배열된다. 이때, 단위 어레이의 규격은 다양하게 정해질 수 있으나, 그레이팅 로브(Grating Lobe)를 방지하기 위해 도파관 간격(d)은 0.8mm 그리고 슬롯간의 배치간격 dx, dy 는 각각 2.8, 2.6mm 로 배치되는 것이 바람직하다.
도 9c를 참조하면, 이러한 단위 어레이는 8 x 8 개의 단위 슬롯으로 구성되는 기본 배열 구조를 갖는다. 이러한 기본 배열 구조는 도 8c의 A 영역으로 표시되어 있다. 이어서, 4개의 기본 배열 구조가 집합되어 16 x 16 개(=256개)의 단위 슬롯으로 구성되는 배열 구조를 갖는다. 16 x 16 배열구조가 바로 서브 어레이의 구조이다. 이러한 구조는 도 8c의 B 영역으로 표시되어 있다. 4개의 서브 어레이의 구조가 집합될 경우, 32 x 32 개(=1024개)의 단위 슬롯이 구성되며, 이것이 금속 도파관 슬롯 어레이이다. 즉, 탐색기용 안테나의 형태, 즉, 원형에 맞추어 최적으로 슬롯 배치를 하게 될 경우 금속 도파관 슬롯 어레이에는 총 1024개의 단위 슬롯이 배치될 수 있다.
도 10a는 도 2의 서브 어레이의 평면도이고, 도 10b는 도 2의 서브 어레이의 방사패턴에 대한 그래프이다.
도 10a를 참조하면, 16 x 16 배열의 서브 어레이는 가로 길이(x) 44.5mm, 세로 길이(y) 42.74mm의 규격을 가지게 된다. 이러한 16 x 16 배열의 서브 어레이의 방사패턴은 도 9에 도시된 바와 같다. 도 10b를 참조하면, 0도(degree)에서 30dB의 이득을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 32 x 32 배열의 어레이 구조의 경우 16x16 배열이 4개가 모이게 되므로, 총 규격 160mm 이내의 구조로 36dB 이득을 얻을 수 있다. 즉, 초소형의 구조로도 35dB이상의 고이득을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 금속 도파관 슬롯 어레이 110 ~ 140 : 서브 어레이
111 : 방사슬롯층 112 : 방사도파관층
113 : 커플링 슬롯층 114 : 급전도파관층

Claims (12)

  1. 슬롯의 길이방향이 제 1 방향으로 되도록 배열되며 지그재그 형태로 배열된 복수 개의 방사슬롯을 포함하는 적어도 하나의 방사슬롯층;
    상기 방사슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 방사슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 방사도파관을 포함하는 적어도 하나의 방사도파관층;
    상기 방사도파관층의 하부에 배치되며, 슬롯의 길이방향이 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 되도록 배열되며 일렬로 배열된 복수 개의 커플링 슬롯을 포함하는 적어도 하나의 커플링 슬롯층; 및
    상기 커플링 슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 커플링 슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 2 방향으로 배열된 급전도파관을 포함하는 적어도 하나의 급전도파관층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사슬롯층, 상기 방사도파관층, 상기 커플링 슬롯층 및 상기 급전도파관층을 구성하는 각각의 층의 두께는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 방사도파관은 서로 단속적으로 배열되며, 상기 급전도파관은 상기 커플링 슬롯에 대응한 영역들을 연결하도록 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이는 사각형태로 형성되며, 상기 급전도파관은 복수 개의 T 형태가 결합한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이.
  5. 복수 개의 서브 어레이로 구성되는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이; 및
    상기 복수 개의 서브 어레이로부터 각각의 신호들을 수신하여, 상기 신호들에 대한 합 신호, 방위각 차 신호, 고각 차 신호를 출력하는 모노펄스 구조층;을 포함하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나에 있어서,
    각각의 상기 서브 어레이는,
    슬롯의 길이방향이 제 1 방향으로 되도록 배열되며 지그재그 형태로 배열된 복수 개의 방사슬롯을 포함하는 적어도 하나의 방사슬롯층; 상기 방사슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 방사슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 방사도파관을 포함하는 적어도 하나의 방사도파관층; 상기 방사도파관층의 하부에 배치되며, 슬롯의 길이방향이 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 되도록 배열되며 일렬로 배열된 복수 개의 커플링 슬롯을 포함하는 적어도 하나의 커플링 슬롯층; 및 상기 커플링 슬롯층의 하부에 배치되며, 상기 커플링 슬롯의 배열에 대응하여 상기 제 2 방향으로 배열된 급전도파관을 포함하는 적어도 하나의 급전도파관층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각 서브 어레이 내에서 상기 복수 개의 방사도파관은 서로 단속적으로 배열되며, 상기 급전도파관은 상기 커플링 슬롯에 대응한 영역들을 연결하도록 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 서브 어레이는 사각형태로 형성되며, 상기 각 서브 어레이의 급전도파관은 복수 개의 T 형태가 결합한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각 서브 어레이의 급전도파관층은 신호를 송신하기 위한 커플링 홈을 더 포함하며,
    상기 모노펄스 구조층은 상기 각 서브 어레이의 커플링 홈을 통해 상기 각 서브 어레이로부터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모노펄스 구조층은 상기 각 서브 어레이로부터 수신된 신호의 위상을 변위 시키기 위해 고리 형태의 채널을 갖는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 어레이는 4개로 구성되며, 상기 금속 도파관 슬롯 어레이가 정사각형 구조가 되도록 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 도파관 슬롯 어레이의 방사슬롯의 개수는 1024개인 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 안테나.
  12. 제 1 항에 따른 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 방사슬롯층, 상기 방사도파관층, 상기 커플링 슬롯층 및 상기 급전도파관층을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 방사슬롯층 내지 급전도파관층을 확산접합방식을 통해 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 W대역 밀리미터파 탐색기용 금속 도파관 슬롯 어레이를 형성하는 방법.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017044168A3 (en) * 2015-06-16 2017-04-27 King Abdulaziz City Of Science And Technology Efficient planar phased array antenna assembly
US10871561B2 (en) 2015-03-25 2020-12-22 Urthecast Corp. Apparatus and methods for synthetic aperture radar with digital beamforming
CN112151947A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 霍尼韦尔国际公司 用于增强基于siw技术的平板缝隙阵列天线的机械可靠性的固定结构
US10955546B2 (en) 2015-11-25 2021-03-23 Urthecast Corp. Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods
KR102413119B1 (ko) 2020-12-31 2022-06-27 인천대학교 산학협력단 밀리미터파 안테나 회로용 필름형 유연기판 전송선로
US11378682B2 (en) 2017-05-23 2022-07-05 Spacealpha Insights Corp. Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods for moving targets
US20220231423A1 (en) * 2019-05-29 2022-07-21 Amotech Co., Ltd. Radar antenna
WO2022231315A1 (ko) * 2021-04-28 2022-11-03 주식회사 아모센스 레이더 안테나
US11506778B2 (en) 2017-05-23 2022-11-22 Spacealpha Insights Corp. Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods
US11525910B2 (en) 2017-11-22 2022-12-13 Spacealpha Insights Corp. Synthetic aperture radar apparatus and methods
KR102529244B1 (ko) 2022-11-04 2023-05-03 이돈신 고효율 평면 개구면 마이크로웨이브 슬롯 배열 안테나 및 그 제조방법
WO2023080529A1 (ko) * 2021-11-05 2023-05-11 한국전기연구원 고출력 슬롯 도파관 배열 안테나
CN116683200A (zh) * 2023-06-14 2023-09-01 扬州玛克微尔科技有限公司 一种基布烘干用高功率波导缝隙天线阵

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010054058A (ko) * 1999-12-03 2001-07-02 김덕용 도파관 슬롯 어레이 평면 안테나
WO2009119298A1 (ja) 2008-03-25 2009-10-01 三菱電機株式会社 導波管電力分配器及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010054058A (ko) * 1999-12-03 2001-07-02 김덕용 도파관 슬롯 어레이 평면 안테나
WO2009119298A1 (ja) 2008-03-25 2009-10-01 三菱電機株式会社 導波管電力分配器及びその製造方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10871561B2 (en) 2015-03-25 2020-12-22 Urthecast Corp. Apparatus and methods for synthetic aperture radar with digital beamforming
US10615513B2 (en) 2015-06-16 2020-04-07 Urthecast Corp Efficient planar phased array antenna assembly
WO2017044168A3 (en) * 2015-06-16 2017-04-27 King Abdulaziz City Of Science And Technology Efficient planar phased array antenna assembly
US11754703B2 (en) 2015-11-25 2023-09-12 Spacealpha Insights Corp. Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods
US10955546B2 (en) 2015-11-25 2021-03-23 Urthecast Corp. Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods
US11378682B2 (en) 2017-05-23 2022-07-05 Spacealpha Insights Corp. Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods for moving targets
US11506778B2 (en) 2017-05-23 2022-11-22 Spacealpha Insights Corp. Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods
US11525910B2 (en) 2017-11-22 2022-12-13 Spacealpha Insights Corp. Synthetic aperture radar apparatus and methods
US20220231423A1 (en) * 2019-05-29 2022-07-21 Amotech Co., Ltd. Radar antenna
US11923609B2 (en) * 2019-05-29 2024-03-05 Amotech Co., Ltd. Radar antenna
CN112151947A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 霍尼韦尔国际公司 用于增强基于siw技术的平板缝隙阵列天线的机械可靠性的固定结构
KR102413119B1 (ko) 2020-12-31 2022-06-27 인천대학교 산학협력단 밀리미터파 안테나 회로용 필름형 유연기판 전송선로
WO2022231315A1 (ko) * 2021-04-28 2022-11-03 주식회사 아모센스 레이더 안테나
WO2023080529A1 (ko) * 2021-11-05 2023-05-11 한국전기연구원 고출력 슬롯 도파관 배열 안테나
KR102529244B1 (ko) 2022-11-04 2023-05-03 이돈신 고효율 평면 개구면 마이크로웨이브 슬롯 배열 안테나 및 그 제조방법
CN116683200A (zh) * 2023-06-14 2023-09-01 扬州玛克微尔科技有限公司 一种基布烘干用高功率波导缝隙天线阵
CN116683200B (zh) * 2023-06-14 2023-11-21 扬州玛克微尔科技有限公司 一种基布烘干用高功率波导缝隙天线阵

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