KR101527207B1 - 4-port waveguide Circulator for X-band, and transcype-WR 90 standard waveguide, and communication terminal of radar using the same - Google Patents

4-port waveguide Circulator for X-band, and transcype-WR 90 standard waveguide, and communication terminal of radar using the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a four-port wave guide circulator for an X-band and a radar transceiver unit using the same. According to an embodiment of the present invention, provided is a four-port wave guide circulator for an X-band in a four-port circulator type, comprising: a metal triangular support (F1) below ferrite (P) inside a Y-type WR-90 wave guide; a Teflon (T) formed in the same triangular shape as the ferrite (P); and first to fourth ports (1a-4a). Therefore, the present invention provides a design structure of a four-port based circulator to protect the RF component of a sensitive receiver against a great power X-band signal applied to the receiver of a system.

Description

Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터, 그리고 이를 이용한 레이더의 송수신부{4-port waveguide Circulator for X-band, and transcype-WR 90 standard waveguide, and communication terminal of radar using the same}A 4-port waveguide curator for X-band, and a radar transmitting and receiving unit using the 4-port waveguide circulator, and a transcoding-WR 90 standard waveguide,

본 발명은 X-밴드용 도파관 써큐레이터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 큰 전력의 X-밴드 신호가 시스템의 수신단에 들어올 경우 민감한 수신단의 RF 부품을 보호하는 하도록 하기 위해 4-포트 기반의 써큐레이터의 설계를 제공하도록 하기 위한 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터, 그리고 이를 이용한 레이더의 송수신부에 관한 것이다.
The present invention relates to a waveguide curator for an X-band, and more particularly, to a waveguide curator for an X-band, and more particularly, 4-port waveguide curator for X-band to provide the design of curator, and transmission and reception part of radar using it.

레이더(radar)를 비롯하여 많은 이동통신 장비에서는 하나의 안테나를 사용하여 송신용, 수신용으로 사용하는데, 이것을 가능하게 하는 것이 바로 써큐레이터(circulator) 이다. In many mobile communication equipment including radar, one antenna is used for transmission and reception, and this is the circulator.

즉, 송신기, 수신기, 안테나 사이에 RF 신호의 흐름을 제어하는 소자가 써큐레이터(circulator) 인데, 보통 소신호를 사용하는 이동통신 단말기에서는 보통마이크로스트립(microstrip)을 이용하지만, 대전력을 취급하는 레이더(Radar)에서는 도파관(waveguide)을 이용하여 3-포트(3-Port)로 제작한다. 이러한 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)의 동작원리는 도 1과 같다. That is, a device that controls the flow of an RF signal between a transmitter, a receiver, and an antenna is a circulator. In a mobile communication terminal using a small signal, usually a microstrip is used, In a radar, a waveguide is used to make a 3-port. The operation principle of the 3-port circulator is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 포트 1(1)로 RF 신호를 입사하면, 포트 2(2)로 출력되고, 포트 2(2)로 입사하면, 포트 3(3)로 출력되고, 포트 3(3)으로 입사하면, 포트 1(3)으로 출력되어 RF 에너지를 순환시켜 출력시킬 수가 있다. 1, when an RF signal is input to the port 1 (1), it is output to the port 2 (2), and when it is incident on the port 2 (2), output to the port 3 (3) , It is output to the port 1 (3), and the RF energy can be circulated and output.

따라서, 안테나를 포트 2(2)에 연결하고, 포트 1(1)에 송신기를, 포트 3(3)에 수신기를 연결하면 하나의 안테나로 송신 안테나, 수신 안테나로서 사용할 수 있다. 이러한 상호 간에 논-리시프로컬(non-reciprocal) 에너지 전달이 가능하게 하기 위해서는, 도파관 써큐레이터(circulator)는 페라이트(ferrite) 공진기를 사용해야한다. 이때, 페라이트 자이레이더(ferrite gyrator)의 임피던스와 도파관의 입력 임피던스 매칭이 되어야한다. 일반적으로 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)를 이용하여 아이솔레이더(isolator)를 제작하고, 송수신단의 듀플렉서로 사용하지만 수신기 보호 회로가 필요한 경우 4-포트 써큐레이터(4-port circulator)가 요구된다.Therefore, when an antenna is connected to port 2 (2), a transmitter is connected to port 1 (1), and a receiver is connected to port 3 (3), one antenna can be used as a transmitting antenna and a receiving antenna. To enable mutual non-reciprocal energy transfer to each other, the waveguide circulator must use a ferrite resonator. At this time, the impedance of the ferrite gyrator must match the input impedance of the waveguide. In general, a 3-port circulator is used to fabricate an isolator and is used as a duplexer at the transmitter and receiver. However, if a receiver protection circuit is required, a 4-port circulator is used. Is required.

즉, 각종 탐지 레이더에 소요되는 도파관형 전력 제한기는 큰 전력의 X-밴드(X-band) 신호가 시스템의 수신단에 들어올 경우 민감한 수신단의 RF 부품을 보호하는 역할을 수행하며, 이러한 전력 제한기가 써큐레이터와 결합하기 위해서는 4-포트 써큐레이터(4-port circulator)가 필요한 실정이다. In other words, the waveguide type power limiter for various detection radar protects the RF part of the sensitive receiving terminal when a large power X-band signal enters the receiving end of the system, A 4-port circulator is needed to combine with the curator.

이러한 관점에서 본 발명에서는 전력 제한기와 반파사 감쇄기를 수용할 수 있는 4-포트 써큐레이터(4-port circulator)를 제안하고자 한다.
From this point of view, the present invention proposes a 4-port circulator capable of accommodating a power limiter and a half-wave attenuator.

[관련기술문헌][Related Technical Literature]

1. 고주파 전기 신호 제어 장치 및 센싱 시스템(HIGH FREQUENCY ELECTRICAL SIGNAL CONTROL DEVICE AND SENSING SYSTEM) (특허출원번호 제10-2007-7010941호)1. HIGH FREQUENCY ELECTRICAL SIGNAL CONTROL DEVICE AND SENSING SYSTEM (Patent Application No. 10-2007-7010941)

2. 레이더용 주파수 대역의 송수신 모듈(TRANSCEIVER MODULE FOR FREQUENCY BAND OF RADAR) (특허출원번호 제10-2009-0080312호)
2. TRANSCEIVER MODULE FOR FREQUENCY BAND OF RADAR (Patent Application No. 10-2009-0080312)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 큰 전력의 X-밴드 신호가 시스템의 수신단에 들어올 경우 민감한 수신단의 RF 부품을 보호하는 하도록 하기 위해 4-포트 기반의 써큐레이터의 설계를 제공하도록 하기 위한 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터, 그리고 이를 이용한 레이더의 송수신부를 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above problems, the present invention provides a design of a 4-port based circulator in order to protect the RF parts of a sensitive receiving terminal when a large power X-band signal enters the receiving end of the system 4-port waveguide curator for X-band, and transmission / reception unit of radar using it.

또한, 본 발명은 X-밴드 용 4-포트 써큐레이터에 대한 원천 기술을 확보함으로써, 방위 산업 분야의 레이더에 있어서 국산화를 이루도록 하기 위한 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터, 그리고 이를 이용한 레이더의 송수신부를 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a 4-port waveguide curator for an X-band for securing the source technology for a 4-port curator for an X-band and a radar for a defense industry, And a transmission / reception unit.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터는, Y형-WR 90 표준 도파관 내부에 페라이트(P)의 하부에 형성되는 금속의 삼각형 형태의 받침대(F1); Y형-WR 90 표준 도파관의 받침대(F1)와 페라이트(P)와 사이에 임피던스 정합을 위하여 페라이트(P)와 동일한 삼각형 형태로 형성되는 테프론(T); 및 각 포트 입구에 장방형으로 위치하는 정합용 테프론; 을 각각 포함하는 3-포트 써큐레이터(3-port circulator) 2 개가 결합한 형태의 제 1 포트(1a) 내지 제 4 포트(4a)로 이루어진 4-포트 써큐레이터(4-port circulator) 타입으로 구성된다.In order to achieve the above object, a 4-port waveguide curator for an X-band according to an embodiment of the present invention includes a Y-WR 90 standard waveguide, a metal triangular- (F1); A Teflon (T) formed in the same triangular shape as the ferrite (P) for impedance matching between the pedestal (F1) and the ferrite (P) of the Y-type WR 90 standard waveguide; And a matching teflon positioned in a rectangular shape at each port inlet; And a 4-port circulator type comprising a first port 1a to a fourth port 4a in which two 3-port circulators each including a first port 1a and a second port 2b are coupled to each other .

이때, 정합용 테프론은 비유전율이 2.24이며, 3×1.5×1.5 mm의 장방형으로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the matching Teflon has a relative dielectric constant of 2.24 and a rectangular shape of 3 x 1.5 x 1.5 mm.

또한, 본 발명은 포트 1(1a) 입력 및 포트-2(2a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 3(3a) 및 포트 4(4a)는 아이솔레이션(isolation)이며, 포트 2(2a) 입력 및 포트 4(4a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 1(1a) 및 포트 3(3a) 아이솔레이션(isolation)이며, 포트 3(3a) 입력 및 포트 1(1a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 2(2a) 및 포트 4(4a)는 아이솔레이션(isolation)이며, 포트 4(4a) 입력 및 포트 3(3a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 1(1a) 및 포트 2(2a)는 아이솔레이션(isolation)인 상태인 것이 바람직하다. In addition, the present invention is isolation when port 3 (3a) and port 4 (4a) are the signal flows of port 1 (1a) input and port 2 Port 2a and port 3 3a for the signal flow of output 4 (4a) and signal flow for output of port 3 (3a) and port 1 (1a) And port 4 (4a) are isolation, and port 1 (1a) and port 2 (2a) are in the state of isolation when they are signal flows of port 4 (4a) .

또한, 본 발명은 포트 1(1a)에 송신기(Tx)를 연결하여 입력 포트(port)로 하고, 포트 2(2a)를 출력 포트(port)로 하여 안테나(14)를 연결하고, 안테나(14)에서 수신된 신호는 포트 4(4a)로 전송되므로, 포트 4(4a)에 수신기(Rx)를 연결하며, 포트 3(3a)에는 감쇄기(17)를 연결하는 것이 바람직하다. The present invention is also applicable to an antenna in which a transmitter Tx is connected to a port 1 a to form an input port and a port 2 a is connected to an antenna 14 as an output port, It is preferable that the receiver Rx is connected to the port 4 4a and the attenuator 17 is connected to the port 3 3a because the signal received at the port 4a is transmitted to the port 4a.

또한, 본 발명은 포트 4(4a) 앞 단에는 도파관형 파워 리미터(power limiter)가 연결되어 안테나(14)로부터 과도한 전자파가 수신부(Rx)에 전송되었을 경우, 수신부(Rx)를 보호하기 위하여 전송된 전력을 반사시키고, 반사되지 않은 나머지 전력은 파워 리미터(power limiter)에서 소모되도록 하는 것이 바람직하다. In the present invention, when a waveguide type power limiter is connected to the front end of the port 4a and an excessive electromagnetic wave is transmitted from the antenna 14 to the receiving unit Rx, It is desirable to reflect the power that is not reflected and consume the remaining power in the power limiter.

또한, 본 발명에서 Y형-WR 90 표준 도파관으로 사용 주파수 8 내지 12.4 Ghz, 분리도 18 dB, 삽입손실 0.4 dB, 정재파비 1.30 : 1 인 것이 사용되는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, it is preferable to use a Y-type WR 90 standard waveguide having a used frequency of 8 to 12.4 GHz, a separation of 18 dB, an insertion loss of 0.4 dB, and a standing wave ratio of 1.30:

또한, 본 발명에서 받침대(F1)는, 빗변이 29 mm, 높이가 1.7 mm에 해당하며, 테프론(T)은, 페라이트(P)와 동일한 삼각형 형태로 두께가 1.17 mm, 비유전율이 2.2인 것이 바람직하다.In the present invention, the pedestal F1 has a hypotenuse of 29 mm and a height of 1.7 mm. The Teflon T has a thickness of 1.17 mm and a relative dielectric constant of 2.2 in the same triangular shape as that of the ferrite (P) desirable.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터를 이용한 레이더의 송수신부는, Y형-WR 90 표준 도파관 내부에 페라이트(P)의 하부에 형성되는 금속의 삼각형 형태의 받침대(F1)와, Y형-WR 90 표준 도파관의 받침대(F1)와 페라이트(P)와 사이에 임피던스 정합을 위하여 페라이트(P)와 동일한 삼각형 형태로 형성되는 테프론(T)과, 각 포트 입구에 장방형으로 위치하는 정합용 테프론을 각각 포함하는 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18)를 2 개 이용한 레이더의 송수신부에 있어서, 2 개의 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18) 각각에 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)와 감쇄기(17)가 연결된다.In order to achieve the above object, a transceiver of a radar using a 4-port waveguide curator for X-band according to an embodiment of the present invention includes a Y-WR 90 standard waveguide, A Teflon (T) formed in the same triangular shape as ferrite (P) for impedance matching between a pedestal (F1) of a Y-type WR 90 standard waveguide and a ferrite (P) Port circulator (18), each of which includes a matching teflon disposed in a rectangular shape at the inlet of each port, in which two three-port circulators (3 a receiver protector 19 and an attenuator 17 are connected to each of the receiver circuits 18 and 18.

이때, 송신기(Tx)(12)에서 X-밴드(X-band) RF 신호를 발생시키면, 2개의 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18)를 통하여 안테나(Antenna)(14)로 전송되어 전자파를 자유공간에 복사하며, 안테나(14)를 통하여 수신된 전자파(15)는 0.2 내지 0.5 dB의 삽입손실을 가지는 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)를 거쳐서 수신부(Rx)로 전송되는 것이 바람직하다.At this time, when an X-band RF signal is generated in the transmitter (Tx) 12, the RF signal is transmitted to the antenna 14 through two 3-port circulators 18 And the electromagnetic wave 15 transmitted through the antenna 14 is transmitted to the receiving unit Rx through a receiver protector 19 having an insertion loss of 0.2 to 0.5 dB .

또한, 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)는, 안테나(14)를 통하여 수신된 전자파가 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)의 임계값을 넘는 강한 전자파가 들어올 경우 전자파를 반사시켜서 수신부(Rx)를 보호하는 역할을 수행하며, 반사되는 전자파는, 두 개의 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18)를 거쳐서 저항(17)에서 소모되는 것이 바람직하다.
The receiver protector 19 reflects the electromagnetic waves when the electromagnetic waves received through the antenna 14 exceed the threshold value of the receiver protector 19, And the reflected electromagnetic waves are preferably consumed in the resistor 17 via two 3-port circulators 18.

본 발명의 실시예에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터, 그리고 이를 이용한 레이더의 송수신부는, 큰 전력의 X-밴드 신호가 시스템의 수신단에 들어올 경우 민감한 수신단의 RF 부품을 보호하는 하도록 하기 위해 4-포트 기반의 써큐레이터의 설계 구조를 제공하는 효과를 제공한다. The 4-port waveguide curator for X-band according to the embodiment of the present invention and the radar transmitter / receiver using the 4-port waveguide curator according to an embodiment of the present invention protects the RF part of a sensitive receiver when a large power X- The present invention provides an effect of providing a design structure of a 4-port based reflector.

뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터, 그리고 이를 이용한 레이더의 송수신부는, X-밴드 용 4-포트 써큐레이터에 대한 원천 기술을 확보함으로써, 방위 산업 분야의 레이더에 있어서 국산화를 이룰 수 있는 산업상 이용 가능한 효과를 제공한다.
In addition, the 4-port waveguide curator for the X-band according to another embodiment of the present invention and the radar transmitting / receiving unit using the 4-port waveguide curator according to another embodiment of the present invention have the original technology for the X- To provide an industrially applicable effect that can achieve localization in the radar of the vehicle.

도 1은 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)의 동작원리를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터를 위한 설계된 페라이트(ferrite)(P)를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2와 같이 설계된 페라이트(P)에 의한 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 3-포트 써큐레이터의 외형, 도 4는 3-포트 써큐레이터의 내부구조의 설계 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 3-포트 써큐레이터의 S-파라미터(S-parameter)를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 3의 3-포트 써큐레이터의 각 포트에서 신호를 입사할 때의 신호 흐름을 나타낸 것이다.
도 12는 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대해서 CST 시뮬레이더에 의해 시뮬레이션된 최적의 S-파라미터(S-parameter)를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 4-포트 써큐레이터 기반의 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터가 이용되는 레이더의 송수신부를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11 각각은 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 외형 및 내부 구조를 나타내는 것이다.
도 12는 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대해서 CST 시뮬레이더에 의해 시뮬레이션된 최적의 S-파라미터(S-parameter)를 나타낸 것이다.
도 13은 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대해서 각 정합용 테프론이 위치된 입력 포트에서 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio: VSWR)를 나타내는 도면이다.
도 14 내지 도 17은 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터 상에서 각 포트를 입력으로 하였을 때 출력포트와 분리포트를 나타내는 도면이다.
도 18은 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 감쇄기(17)가 연결된 구조에서의 신호 흐름을 나타내는 상태도면이다.
도 19는 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 설계된 3차원 외형을 나타내는 도면이며, 도 20은 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 설계된 도파관 하부 영역(도 20a) 및 도파관 상부 영역(도 20b)의 외형을 나타내는 도면이다.
도 21 및 도 22는 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 2차원 외형 구조를 나타내는 도면이다.
도 23은 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 테프론(T)을 부착한 페라이트(ferrite)(P)를 나타내는 도면이다.
도 24는 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 4-포트 도파관에 테프론(T)을 부착한 페라이트(P)가 접착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 도파관 하부 영역(도 20a) 및 도파관 상부 영역(도 20b)이 조립된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터를 나타내는 도면이며, 도 26은 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 성능 테스트를 위해 실제 제작되어 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 실제로 제작된 4-포트 써큐레이터 기반의 X-밴드용 Y형-WR 90 도파관 써큐레이터를 나타내는 참조 도면이다.
도 28은 도 27의 본 발명의 실시예에 따른 4-포트 써큐레이터 기반의 X-밴드용 Y형-WR 90 도파관 써큐레이터에서 도파관과 터미네이터(Terminator)가 연결된 상태를 나타내는 참조 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 4-포트 써큐레이터 기반의 X-밴드용 Y형-WR 90 도파관 써큐레이터를 이용한 레이더 시스템을 나타내는 참조 도면이다. 1 is a view showing an operation principle of a 3-port circulator.
2 is a diagram illustrating a ferrite (P) designed for a 4-port waveguide curator for an X-band according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing the outline of a 3-port curator of a 4-port waveguide curator for X-band by ferrite (P) designed as shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a drawing showing a design structure of an internal structure of a 3-port curator to be.
FIG. 5 is a diagram showing an S-parameter of a 3-port curator among four-port waveguide curators for X-bands according to FIGS. 3 and 4. FIG.
Figs. 6 to 8 show signal flows when a signal is incident at each port of the 3-port curator shown in Fig. 3. Fig.
12 shows the optimal S-parameter simulated by a CST simulator for a 4-port curator among 4-port waveguide curators for X-bands shown in FIGS. 10 and 11. FIG.
9 is a view illustrating a transceiver of a radar using a 4-port waveguide curator for X-band based on a 4-port curator according to an embodiment of the present invention.
10 and 11 show the external shape and internal structure of a 4-port waveguide curator for X-band, respectively, for a 4-port curator.
12 shows the optimal S-parameter simulated by a CST simulator for a 4-port curator among 4-port waveguide curators for X-bands shown in FIGS. 10 and 11. FIG.
13 is a graph showing the relationship between the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) at the input port where each matching Teflon is placed for the 4-port curator of the 4-port waveguide curator shown in FIG. 10 and FIG. Fig.
FIGS. 14 to 17 are views showing output ports and minute reports when each port is input on a 4-port curator of the 4-port waveguide curator for X-band shown in FIGS. 10 and 11. FIG.
18 is a state diagram showing a signal flow in a structure in which the attenuator 17 is connected to the 4-port curator of the 4-port waveguide curator for X-band shown in FIG. 10 and FIG.
FIG. 19 is a three-dimensional outline view of a 4-port waveguide curator for an X-band designed for a 4-port waveguide curator. FIG. (Fig. 20A) and the upper portion of the waveguide (Fig. 20B) designed for the waveguide.
FIGS. 21 and 22 are views showing a two-dimensional outer structure of a 4-port waveguide curator for an X-band.
23 is a view showing a ferrite (P) with Teflon (T) attached to a 4-port curator of a 4-port waveguide curator for X-band.
FIG. 24 is a view showing a state in which ferrite (P) with Teflon (T) attached to a 4-port waveguide for a 4-port curator in an X-band 4-port waveguide curator is bonded.
Fig. 25 is a view showing a 4-port curator among a 4-port waveguide curator for X-band incorporating a waveguide lower region (Fig. 20A) and a waveguide upper region (Fig. 20B) according to an embodiment of the present invention. 26 is a diagram showing a state in which a 4-port waveguide curator for an X-band is actually manufactured and connected for a performance test of a 4-port curator.
27 is a reference diagram showing a Y-WR 90 waveguide curator for an X-band based on a 4-port curator actually manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a reference diagram showing a state in which a waveguide and a terminator are connected in a 4-port curator-based Y-type WR 90 waveguide curator for X-band according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
29 is a reference diagram showing a radar system using a 4-port curator-based Y-type WR 90 waveguide curator for X-band according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터를 위한 설계된 페라이트(ferrite)(P)를 나타내는 도면이다. 먼저, 본 발명의 핵심이 되는 4-포트 써큐레이터(4-port circulaotor) 기반의 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터에 대해 살펴보기 전에, 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)에 대한 설계 및 시뮬레이션을 통하여 페라이트(ferrite)(P) 제원을 결정하도록 한다. 2 is a diagram illustrating a ferrite (P) designed for a 4-port waveguide curator for an X-band according to an embodiment of the present invention. First, a 4-port circulator based on a 4-port waveguide curator for X-bands, which is the core of the present invention, will be described with respect to a 3-port circulator Design and simulation are used to determine ferrite (P) specifications.

B/R(Below/Resonance)로 동작하는 써큐레이터 제작시, 페라이트(ferrite)(P)에 RF 신호를 인가할 때, RF의 자계 신호 레벨(hrf)이 어떤 한계(instability threshold: hc)를 넘어서면,(hrf > hc) 공진을 발생시키는 내부 dc 자계 H0 보다도, 작은 dc 자계 값 근처에서 부가적인 RF 신호의 강한 흡수 손실이 발생하여 더 이상 RF 소자로서 사용할 수 없게 된다. When a RF signal is applied to a ferrite P in the manufacture of a circulator operating under B / R (Below / Resonance), a magnetic field signal level h rf of the RF is set to a certain instability threshold (h c ) , A strong absorption loss of an additional RF signal occurs near the dc magnetic field value smaller than the internal dc magnetic field H 0 which generates the resonance (h rf > h c ), so that it can no longer be used as an RF device.

따라서 사용되는 RF 고출력(RF high power)에 제한이 있다. 이때 (불안정성 임계값(instability threshold):

Figure 112014002636860-pat00001
, 여기서 ΔHk는 스핀 웨이브 라인 위드쓰(spin wave line width)로 이 값이 크면, 클수록, hc가 크므로 hrf도 크게 할 수 있어 고출력(high power)용으로 적합하다.Therefore, there is a restriction on the RF high power used. At this time (instability threshold:
Figure 112014002636860-pat00001
, Where ΔH k is the spin wave line width. The larger this value is, the larger the h c is, and the larger the h rf is, the more suitable for high power.

가넷(Garnet) 형 페라이트(Ferrite)에서 알루미늄(Aluminum) 도핑시 ΔHk = 1.3에서 2.0 정도이며, 가돌리늄(Gadolinium) 도핑시 ΔHk = 3.8에서 7.6 정도 이며, 홀뮴(Holmium) 도핑시 ΔHk = 5.4에서 8.9 정도이며, 스피넬(Spine) 형 페라이트(Ferrite)에서 마그네슘(Magnesium) 도핑시 2.1에서 5.1 정도이며, 니켈(Nickel) 도핑시 ΔHk = 6.1에서 12.4 정도이다. When aluminum is doped in a garnet type ferrite, ΔH k = 1.3 to 2.0, and when Gadolinium is doped, it is about 7.6 at ΔH k = 3.8, and when Holmium is doped, ΔH k = 5.4 to 8.9, and when magnesium is doped in a spinel type ferrite, it is about 2.1 to 5.1. When nickel is doped, ΔH k = 6.1 to 12.4.

따라서 고출력(high power) 용으로 사용되는 페라이트(ferrite)(P)는 니켈(Nickel)이 도핑된 것이 유리하지만 선폭의 값이 크므로 손실이 많이 발생한다. 따라서 고출력(high power)에도 ΔHk 값이 크고, 선폭이 작은 재질의 선택이 필요한데, 홀뮴(Holmium) 도핑시ΔHk = 5.4, 선폭 ΔH =84인 페라이트(ferrite)(P)를 선택한다.Therefore, it is advantageous that ferrite (P) used for high power is doped with nickel, but the loss is large due to a large line width value. Therefore, it is necessary to select a material having a large ΔH k value and a small linewidth at high power. A ferrite (P) having a ΔH k = 5.4 and a line width ΔH = 84 is selected for Holmium doping.

즉, 본 발명에서 사용되는 페라이트(P)의 자기적 특성은 다음과 같다. 포화자화 4πMs = 1600[Gauss] ± 5%, g-Factor g-eff = 1.99, 비 유전율 εr = 15.1 ± 5%, 스핀 웨이브 라인 위드쓰(spin wave line width: ΔHk = 5.4, 유전율 손실 탄젠트(Dielectric Loss Tangent) = 0.0002, 그리고 형태는 정삼각형으로 A = 2.8mm, B = 9.8mm으로 도 2와 같이 형성된다.
That is, the magnetic properties of the ferrite (P) used in the present invention are as follows. The saturation magnetization 4 πM s = 1600 [Gauss] ± 5%, g-Factor g-eff = 1.99, relative permittivity ε r = 15.1 ± 5%, spin wave line width ΔH k = (Dielectric Loss Tangent) = 0.0002, and its shape is formed as shown in Fig. 2 with a regular triangle A = 2.8 mm and B = 9.8 mm.

한편, 도 3은 도 2와 같이 설계된 페라이트(P)에 의한 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 3-포트 써큐레이터의 외형, 도 4는 3-포트 써큐레이터의 내부구조의 설계 구조를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a schematic view showing the outline of a 3-port curator in a 4-port waveguide curator for X-band by ferrite (P) designed as shown in FIG. 2, Fig.

여기서 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 형성을 위해 사용된 도파관은 WR 90 표준형으로 본 발명에서의 X-밴드용 Y형-WR 90 표준 도파관의 크기는 2.286㎝×1.016㎝ (0.9“×0.4”)에 해당하며, 내부적으로 페라이트(P)와 도파관의 임피던스 정합을 위하여 다음과 같은 방법을 사용한다.Here, the waveguide used for forming the 4-port waveguide curator for the X-band is a WR 90 standard type, and the size of the Y-type WR 90 standard waveguide for the X-band in the present invention is 2.286 cm x 1.016 cm (0.9 & "), And the following method is used internally to match the impedance of the ferrite (P) and the waveguide.

(a) 도파관 내부에 페라이트(P)의 받침대로 금속의 삼각형 형태의 받침대(F1)를 사용하며, 여기서 받침대(F1)의 빗변은 29mm, 높이는 1.7mm에 해당한다. (a) In the waveguide, a metal triangular pedestal (F1) is used as a pedestal of ferrite (P), where the hypotenuse of the pedestal (F1) is 29 mm and the height is 1.7 mm.

(b) 받침대(F1)와 페라이트(P) 사이에 임피던스 정합을 위하여 페라이트(P)와 동일한 삼각형 형태의 두께 1.17 mm, 비유전율 2.2인 Taconi 사의 테프론(T)을 사용한다. (b) For the impedance matching between the pedestal (F1) and the ferrite (P), Teflon (T) with a thickness of 1.17 mm and a relative dielectric constant of 2.2 is used.

(c) 각 포트 입구에 3×1.5×1.5 mm의 장방형의 정합용 테프론(미도시)이 위치한다.
(c) A rectangular 3 × 1.5 × 1.5 mm matching teflon (not shown) is located at the inlet of each port.

도 5는 도 3 및 도 4에 따른 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 3-포트 써큐레이터의 S-파라미터(S-parameter)를 나타내는 도면이다. 도 5의 그래프는 모든 포트에 입력을 인가했을 경우의 설계된 3-포트 써큐레이터의 S-파라미터(S-parameter)를 나타낸 것이다.FIG. 5 is a diagram showing an S-parameter of a 3-port curator among four-port waveguide curators for X-bands according to FIGS. 3 and 4. FIG. The graph of FIG. 5 shows the S-parameter of the designed 3-port curator when an input is applied to all ports.

써큐레이터(circulator)의 반사계수를 -20 dB로 하고, 삽입손실을 -0.2 dB로 한다는 관점에서 설계된 3-포트 써큐레이터는 매우 우수한 성능을 보인다고 할 수 있다. 도 6 내지 도 8은 각 포트에서 신호를 입사할 때의 신호 흐름을 나타낸 것이다. 도 6은 포트 1(1) 입력, 포트 3(3) 전송, 포트 2(2) 아이솔레이션 상태를 나타낸다. 도 7은 포트 2(2) 입력, 포트 1(1) 전송, 포트 3(3) 아이솔레이션 상태를 나타내며, 도 8은 포트 3(3) 입력, 포트 2(2) 전송, 포트 1(1) 아이솔레이션 상태를 나타낸다.
The 3-port curator designed from the perspective that the reflection coefficient of the circulator is -20 dB and the insertion loss is -0.2 dB is very good performance. FIGS. 6 to 8 show signal flows when a signal is input at each port. 6 shows port 1 (1) input, port 3 (3) transmission, port 2 (2) isolation. 7 shows port 2 (2) input, port 1 (1) transmission, port 3 (3) isolation state and FIG. 8 shows port 3 (3) input, port 2 State.

다음으로 X-밴드용 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터에서 4-포트 써큐레이터의 필요성에 대해서 살펴보도록 한다. Next, we will discuss the need for a 4-port curator in a 4-port waveguide curator for an X-band X-band.

L-밴드(L-band)를 사용하는 GPS 시스템, 모바일 폰(mobile phone) 시스템, X-밴드(X-band)를 사용하는 레이더(radar) 등의 RF 시스템의 수신부는 안테나로부터 수신된 매우 작은 RF 신호를 증폭하여야 하기 때문에 매우 민감한 소자로 구성되어 있다. A receiver of an RF system such as a GPS system using an L-band, a mobile phone system, and an X-band radar uses a very small It is composed of very sensitive elements because it has to amplify the RF signal.

따라서 의도하지 않는 매우 큰 전력의 RF 신호가 수신부에 들어오면, 수신부의 파괴에 의해서 레이더 및 무선 시스템으로서 동작기능이 상실된다. 따라서 수신부가 감당하기 어려운 과도한 큰 신호가 들어올 때 수신부를 보호하는 전력 제한기가 필요하고, 이것은 수신부 바로 앞 단에 설치되어서, 큰 신호를 반사시켜서 수신부를 보호한다. 이때 반사된 전력을 송신부로 반사시키면, 송신부의 파괴를 야기하므로 비 가역소자와 감쇄기를 이용하여 반사된 신호를 소멸시켜야한다.
Therefore, when an unintended RF signal of a very large power enters the receiving unit, the operation function as a radar and a wireless system is lost due to the destruction of the receiving unit. Therefore, a power limiter that protects the receiver when an excessively large signal that is difficult for the receiver to receive is required. This is installed at the front end of the receiver, and protects the receiver by reflecting a large signal. At this time, if the reflected power is reflected to the transmitter, it causes destruction of the transmitter, so the reflected signal should be canceled by using the non-reversible element and the attenuator.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 4-포트 써큐레이터 기반의 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터가 이용되는 레이더의 송수신부를 나타내는 도면이다. 9 is a view illustrating a transceiver of a radar using a 4-port waveguide curator for X-band based on a 4-port curator according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 4-포트 써큐레이터(circulator)를 구성하는 3-포트 써큐레이터(18) 각각에 에 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)와 감쇄기(17)가 연결된 구조를 나타낸다.9, there is shown a structure in which a receiver protector 19 and an attenuator 17 are connected to each of three-port curators 18 constituting a 4-port circulator.

송신기(Tx)(12)에서 X-밴드(X-band) RF 신호를 발생시키면, 써큐레이터(circulator)(18)를 통하여 안테나(Antenna)(14)로 전송되어 전자파를 자유공간에 복사한다. When an X-band RF signal is generated in the transmitter (Tx) 12, it is transmitted to an antenna (Antenna) 14 through a circulator 18 to copy the electromagnetic wave into free space.

그리고 안테나(14)를 통하여 수신된 전자파(15)는 신호가 충분히 작으면 약 0.2 내지 0.5 dB의 삽입손실을 가지는 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)를 거쳐서 수신부(Rx)로 전송된다. The electromagnetic wave 15 received through the antenna 14 is transmitted to the receiver Rx through a receiver protector 19 having an insertion loss of about 0.2 to 0.5 dB if the signal is sufficiently small.

그러나 안테나(14)를 통하여 수신된 전자파가 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)의 임계값을 넘는 강한 전자파가 들어올 경우 대부분의 전자파를 반사시켜서 수신부(Rx)를 보호하는 역할을 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)가 수행한다. 이때, 반사되는 전자파는 두 개의 써큐레이터(circulator)(18)를 거쳐서 저항(17)에서 소모되게 한다. However, when electromagnetic waves received through the antenna 14 are strong electromagnetic waves exceeding the threshold value of the receiver protector 19, the role of protecting the receiver Rx by reflecting most of the electromagnetic waves is called a receiver protector ) 19 is performed. At this time, the reflected electromagnetic wave is consumed in the resistor 17 through the two circulators 18.

따라서, L-밴드(L-Band) 용 GPS 혹은 이동통신 단말기, X-밴드(X-Band) 레이더(radar)에서는 의도하지 않는 강한 전자파에 수신부(Rx)를 보호하기 위해서는 상기와 같이 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)와 반사된 전자파를 소모하기 위해서는 감쇄기가 필요하고, 이러한 구조를 만족시키기 위해서는 4-포트 써큐레이터(4-port Circulator)가 필요한 것이다.
Therefore, in order to protect the receiver Rx against intense electromagnetic waves which are not intended by GPS for L-band, mobile communication terminal, and X-band radar, Receiver protector 19 and an attenuator is required to consume the reflected electromagnetic waves. A 4-port circulator is required to satisfy such a structure.

이하에서는 4-포트 써큐레이터 기반의 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터(4-port circulator)의 구조에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다. 본 발명에서는 성능개선을 위한 2 개의 상술한 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)를 결합하여 4-포트 써큐레이터(4-port circulator)를 설계 및 제작하도록 한다.
Hereinafter, the structure of a 4-port circulator of a 4-port waveguide curator for an X-band based on a 4-port curator will be described in detail. In the present invention, a 4-port circulator is designed and manufactured by combining two above-mentioned 3-port circulators for improving performance.

도 10 및 도 11 각각은 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 외형 및 내부 구조를 나타내는 것이다. 앞서 설계한 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)를 연결하여 4-포트 써큐레이터(4-port circulator)를 형성시 발생하는 문제점은 경계 조건의 변화에 의한 임피던스 부정합으로 인한 각 포트에서 S11의 크기가 증가한다는 것이다. 10 and 11 show the external shape and internal structure of a 4-port waveguide curator for X-band, respectively, for a 4-port curator. The problem that arises when forming a 4-port circulator by connecting the 3-port circulator designed above is that the impedance of the S11 at each port due to the impedance mismatch due to the change of the boundary condition The size increases.

이러한 임피던스 정합의 문제를 해결하기 위하여 각 포트의 입력단의 적당한 위치에 사각형의 정합용 테프론(미도시)(비유전율 2.24)을 위치시킨다.
In order to solve the problem of impedance matching, a quadrangular matching Teflon (not shown) (relative dielectric constant of 2.24) is placed at a proper position of the input end of each port.

도 12는 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대해서 CST 시뮬레이더에 의해 시뮬레이션된 최적의 S-파라미터(S-parameter)를 나타낸 것이다. 도 12에서 정합용 테프론의 반사계수가 10.463 GHz에서 가장 큰 반사계수 값이 S34 이고, -31.5 dB 정도이며, 가장 큰 삽입손실이 S14로서 -0.24 dB 가 되는 것을 알 수 있다.
12 shows the optimal S-parameter simulated by a CST simulator for a 4-port curator among 4-port waveguide curators for X-bands shown in FIGS. 10 and 11. FIG. In FIG. 12, it can be seen that the largest reflection coefficient value of the Teflon for matching at 10.463 GHz is S34, -31.5 dB, and the largest insertion loss is -0.24 dB at S14.

도 13은 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대해서 각 정합용 테프론이 위치된 입력 포트에서 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio: VSWR)를 보인 것인데, 1.03 이하로 매우 우수한 값을 보이고 있다.
13 is a graph showing the relationship between the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) at the input port where each matching Teflon is placed for the 4-port curator of the 4-port waveguide curator shown in FIG. 10 and FIG. , Which shows a very good value of 1.03 or less.

도 14 내지 도 17은 도 10 및 도 11에서 도시된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터 상에서 각 포트를 입력으로 하였을 때 출력포트와 분리포트를 나타낸 것이며, 여기서 화살표는 신호의 입출력 방향을 나타낸 것이다. 도 14에서 포트 1(1a) 입력, 포트-2(2a) 출력, 포트 3(3a) 및 포트 4(4a) 아이솔레이션(isolation)인 상태를 나타내며, 도 15는 포트 2(2a) 입력, 포트 4(4a) 출력, 포트 1(1a) 및 포트 3(3a) 아이솔레이션(isolation)인 상태를 나타내며, 도 16은 포트 3(3a) 입력, 포트 1(1a) 출력, 포트 2(2a) 및 포트 4(4a) 아이솔레이션(isolation)인 상태를 나타내며, 도 17은 포트 4(4a) 입력, 포트 3(3a) 출력, 포트 1(1a) 및 포트 2(2a) 아이솔레이션(isolation)인 상태를 나타낸다.
FIGS. 14 to 17 show output ports and minute reports when inputting each port on a 4-port curator of the 4-port waveguide curator for X-band shown in FIG. 10 and FIG. 11, Output direction of the signal. 14 shows a state in which port 1 (1a) input, port 2 (2a) output, port 3 (3a) and port 4 (4a) isolation, 16 shows a state where the output of the port 3 (3a), the output of the port 1 (1a), the port 2 (2a), and the port 4 (3a) (4a), and FIG. 17 shows a state in which the port 4 (4a) input, the output of the port 3 (3a), the port 1 (1a), and the port 2 (2a) are isolation.

이러한 관점에서 어떠한 방법으로 연결해도 동작에는 상관이 없으므로, 본 개발에서는 포트 1(1a)에 송신기(Tx)를 연결하여 입력 포트(port)로 하고, 포트 2(2a)를 출력 포트(port)로 하여 안테나(14)를 연결하고, 안테나(14)에서 수신된 신호는 포트 4(4a)로 전송되므로, 포트 4(4a)에 수신기(Rx)를 연결하는 것으로 한다. In this regard, in this development, a transmitter Tx is connected to the port 1 (1a) as an input port and a port 2 (2a) is connected as an output port. And the signal received from the antenna 14 is transmitted to the port 4 (4a), so that the receiver (Rx) is connected to the port 4 (4a).

그리고 포트 3(3a)에 감쇄기(17)를 연결한다. 즉, 본 발명의 다른 실시예로 도파관형 파워 리미터(power limiter)가 포트 4(4a) 앞 단에 연결되어 안테나(14)로부터 과도한 전자파가 수신부(Rx)에 전송되었을 경우, 수신부(Rx)를 보호하기 위하여 전송된 대부분의 전력을 반사시키고, 극히 일부분의 전력은 파워 리미터(power limiter)에서 소모한다. 이때, 포트 3(3a)에 감쇄기(17)를 연결하여 감쇄기(17)에서 대부분의 전력이 소모되어, 송신기 쪽으로 가는 전력이 최소화되어 송신부(Rx)를 보호한다. 도 18은 이러한 감쇄기(17)를 연결 구조에서의 신호 흐름을 나타내는 상태도면이다.
Then, the attenuator 17 is connected to the port 3 (3a). That is, according to another embodiment of the present invention, when a waveguide type power limiter is connected to the front end of the port 4 (4a) and excess electromagnetic wave is transmitted from the antenna 14 to the receiving unit Rx, the receiving unit Rx Reflects most of the transmitted power to protect, and a small fraction of the power consumes in the power limiter. At this time, most of the power is consumed in the attenuator 17 by connecting the attenuator 17 to the port 3 (3a), so that power to the transmitter is minimized to protect the transmitter Rx. Fig. 18 is a state diagram showing the signal flow in the connecting structure of the attenuator 17. Fig.

다음으로 상술한 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터의 3차원 구조를 살펴보도록 한다. 도 19는 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 설계된 3차원 외형을 나타내는 도면이며, 도 20은 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 설계된 도파관 하부 영역(도 20a) 및 도파관 상부 영역(도 20b)의 외형을 나타내는 도면이다. 도 21 및 도 22는 4-포트 써큐레이터에 대한 2차원 외형 구조를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 도파관은 동일하게 형성된 하부 영역(20a)과 상부 영역(20b)이 두 개가 결합하여 형성된다.
Next, the three-dimensional structure of the 4-port waveguide curator for the X-band will be described. FIG. 19 is a three-dimensional outline view of a 4-port waveguide curator for an X-band designed for a 4-port waveguide curator. FIG. (Fig. 20A) and the upper portion of the waveguide (Fig. 20B) designed for the waveguide. Figs. 21 and 22 are diagrams showing a two-dimensional outer configuration of a four-port curator. Fig. As shown in the drawing, the waveguide is formed by combining two lower regions 20a and an upper region 20b formed in the same manner.

다음으로 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 제작 과정을 살펴보도록 한다. Next, the fabrication process of the 4-port waveguide curator for the X-band is described.

먼저, 도 23은 테프론(T)을 부착한 페라이트(ferrite)(P)를 나타내는 도면으로, 설계된 페라이트(P)의 하부에 테프론(T)을 부착한다.FIG. 23 is a view showing a ferrite P having a Teflon (T) attached thereto. Teflon T is attached to a lower portion of the designed ferrite P.

이후, 4-포트 써큐레이터의 도파관에 도 24와 같이, 테프론(T)을 부착한 페라이트(P)가 부착한다. Thereafter, ferrite (P) with Teflon (T) adheres to the waveguide of the 4-port curator as shown in Fig.

다음으로, 도 25는 도파관 하부 영역(도 20a) 및 도파관 상부 영역(도 20b)이 조립된 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터를 나타내는 도면이며, 도 26은 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터 중 4-포트 써큐레이터에 대한 성능 테스트를 위해 실제 제작되어 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
Next, Fig. 25 is a view showing a 4-port curator among four-port waveguide curators for X-bands in which a waveguide lower region (Fig. 20A) and a waveguide upper region (Fig. 20B) are assembled. 4-port waveguide curator of a band for a performance test of a 4-port curator.

한편, 본 발명에 따른 4-포트 써큐레이터를 기반으로 한 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터는 Y 접합용 도파관(Y-Junction Waveguide Circulator) 써큐레이터로 제원으로는 상술한 바와 같이 WR-90 표준 도파관으로, 사용 주파수 8 내지 12.4 Ghz, 분리도 18 dB, 삽입손실 0.4 dB, 정재파비 1.30 : 1을 사용한다.
Meanwhile, the 4-port waveguide curator for the X-band based on the 4-port curator according to the present invention is a Y-junction waveguide circulator curator which is a WR-90 As the standard waveguide, use frequency 8-12.4 Ghz, separation 18 dB, insertion loss 0.4 dB, standing wave ratio 1.30: 1 is used.

도 27은 실제로 제작된 4-포트 써큐레이터 기반의 X-밴드용 Y형-WR 90 도파관 써큐레이터를 나타내는 참조 도면이다. Fig. 27 is a reference diagram showing a 4-port curator-based X-band Y-WR90 waveguide curator manufactured actually.

도 28은 도 27의 4-포트 써큐레이터 기반의 X-밴드용 Y형-WR 90 도파관 써큐레이터에서 도파관과 터미네이터(Terminator)가 연결된 상태를 나타내는 참조 도면이다.28 is a reference diagram showing a state in which a waveguide and a terminator are connected in a 4-port curator-based X-band Y-WR 90 waveguide curator of FIG.

도 29는 4-포트 써큐레이터 기반의 X-밴드용 Y형-WR 90 도파관 써큐레이터를 이용한 레이더 시스템을 나타내는 참조 도면이다.
29 is a reference diagram showing a radar system using a 4-port curator-based X-band Y-WR 90 waveguide curator.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily describe the technical contents of the present invention and to facilitate understanding of the invention , And are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

1a: 포트 1
2a: 포트 2
3a: 포트 3
4a: 포트 4
P: 페라이트
F1: 받침대
T: 테프론1a: port 1
2a: port 2
3a: port 3
4a: Port 4
P: ferrite
F1: Pedestal
T: Teflon

Claims (7)

Y형-WR 90 표준 도파관 내부에 페라이트(P)의 하부에 형성되는 금속의 삼각형 형태의 받침대(F1); Y형-WR 90 표준 도파관의 받침대(F1)와 페라이트(P)와 사이에 임피던스 정합을 위하여 페라이트(P)와 동일한 삼각형 형태로 형성되는 테프론(T); 및 각 포트 입구에 장방형으로 위치하는 정합용 테프론; 을 각각 포함하는 3-포트 써큐레이터(3-port circulator) 2 개가 결합한 형태의 제 1 포트(1a) 내지 제 4 포트(4a)로 이루어진 4-포트 써큐레이터(4-port circulator) 타입으로 구성되는 것이되,
포트 1(1a) 입력 및 포트-2(2a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 3(3a) 및 포트 4(4a)는 아이솔레이션(isolation)이며, 포트 2(2a) 입력 및 포트 4(4a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 1(1a) 및 포트 3(3a) 아이솔레이션(isolation)이며, 포트 3(3a) 입력 및 포트 1(1a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 2(2a) 및 포트 4(4a)는 아이솔레이션(isolation)이며, 포트 4(4a) 입력 및 포트 3(3a) 출력의 신호 흐름인 경우 포트 1(1a) 및 포트 2(2a)는 아이솔레이션(isolation)인 상태인 것이고,
포트 1(1a)에 송신기(Tx)를 연결하여 입력 포트(port)로 하고, 포트 2(2a)를 출력 포트(port)로 하여 안테나(14)를 연결하고, 안테나(14)에서 수신된 신호는 포트 4(4a)로 전송되므로, 포트 4(4a)에 수신기(Rx)를 연결하며, 포트 3(3a)에는 감쇄기(17)를 연결하는 것이고,
포트 4(4a) 앞 단에는 도파관형 파워 리미터(power limiter)가 연결되어 안테나(14)로부터 과도한 전자파가 수신부(Rx)에 전송되었을 경우, 수신부(Rx)를 보호하기 위하여 전송된 전력을 반사시키고, 반사되지 않은 나머지 전력은 파워 리미터(power limiter)에서 소모되도록 하는 것을 특징으로 하는 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터.
A triangular-shaped pedestal F1 formed at the bottom of the ferrite P inside the Y-type WR 90 standard waveguide; A Teflon (T) formed in the same triangular shape as the ferrite (P) for impedance matching between the pedestal (F1) and the ferrite (P) of the Y-type WR 90 standard waveguide; And a matching teflon positioned in a rectangular shape at each port inlet; And a 4-port circulator type comprising a first port 1a to a fourth port 4a in which two 3-port circulators each including a first port 4a and a second port 4a are coupled. That is,
Port 3a (3a) and port 4 (4a) are isolation and port 2 (2a) input and port 4 (4a) output for the signal flow of port 1 (1a) Port 2a and port 4 (4a) for the signal flow of port 1 (1a) and port 3 (3a) for signal flow of port 3 Is isolation and port 1 (1a) and port 2 (2a) are in an isolation state in the case of a signal flow of port 4 (4a) input and port 3 (3a) output,
The antenna 14 is connected to the port 1 (1a) by connecting the transmitter (Tx) to the input port and the port 2 (2a) to the output port, Is connected to the port 4 (4a), the receiver (Rx) is connected to the port 4 (4a), and the attenuator 17 is connected to the port 3 (3a)
When a waveguide type power limiter is connected to the front end of the port 4 (4a) and excess electromagnetic wave is transmitted from the antenna 14 to the receiving unit Rx, the transmitted power is reflected to protect the receiving unit Rx And the remaining unreflected power is consumed in a power limiter. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
삭제delete 삭제delete 삭제delete Y형-WR 90 표준 도파관 내부에 페라이트(P)의 하부에 형성되는 금속의 삼각형 형태의 받침대(F1)와, Y형-WR 90 표준 도파관의 받침대(F1)와 페라이트(P)와 사이에 임피던스 정합을 위하여 페라이트(P)와 동일한 삼각형 형태로 형성되는 테프론(T)과, 각 포트 입구에 장방형으로 위치하는 정합용 테프론을 각각 포함하는 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18)를 2 개 이용한 레이더의 송수신부에 있어서,
2 개의 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18) 각각에 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)와 감쇄기(17)가 연결된 것이고,
송신기(Tx)(12)에서 X-밴드(X-band) RF 신호를 발생시키면, 2개의 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18)를 통하여 안테나(Antenna)(14)로 전송되어 전자파를 자유공간에 복사하며, 안테나(14)를 통하여 수신된 전자파(15)는 0.2 내지 0.5 dB의 삽입손실을 가지는 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)를 거쳐서 수신부(Rx)로 전송되는 것이며,
수신기 보호기(Receiver Protector)(19)는, 안테나(14)를 통하여 수신된 전자파가 수신기 보호기(Receiver Protector)(19)의 임계값을 넘는 강한 전자파가 들어올 경우 전자파를 반사시켜서 수신부(Rx)를 보호하는 역할을 수행하고,
반사되는 전자파는, 두 개의 3-포트 써큐레이터(3-port circulator)(18)를 거쳐서 저항(17)에서 소모되는 것을 특징으로 하는 Ｘ-밴드용 4-port 도파관 써큐레이터를 이용한 레이더의 송수신부.A Y-type WR 90 standard waveguide has a triangular-shaped pedestal F1 formed at the lower part of the ferrite P and an impedance between the pedestal F1 and the ferrite P of the Y- A 3-port circulator 18 including a Teflon (T) formed in the same triangular shape as the ferrite (P) for matching and a matching Teflon positioned in a rectangular shape at each port inlet In the transmitting and receiving portion of two radar devices,
A receiver protector 19 and an attenuator 17 are connected to each of the two three-port circulators 18,
When an X-band RF signal is generated at a transmitter (Tx) 12, it is transmitted to an antenna 14 through two 3-port circulators 18 And the electromagnetic wave 15 received through the antenna 14 is transmitted to the receiving unit Rx via a receiver protector 19 having an insertion loss of 0.2 to 0.5 dB,
The receiver protector 19 reflects electromagnetic waves when the electromagnetic waves received through the antenna 14 exceed the threshold value of the receiver protector 19 and receives the electromagnetic waves to protect the receiver Rx In addition,
The reflected electromagnetic waves are consumed in the resistor 17 through two 3-port circulators 18. The 4-port waveguide curator for X- . 삭제delete 삭제delete
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