KR101590788B1 - Ultra wideband dual circular polarization planar waveguide antenna - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 초광대역 듀얼 선형편파 평판형 안테나의 전면부에 빔패턴 개선을 위한 필름인 분할부재가 구비되고, 후면부에 원편파를 구현하기 위한 직교모드 변환기 및 편파기가 추가로 장착됨으로써, 초광대역 축비 특성을 만족하고, 안테나 방사 효율이 높은 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-wideband dual circular-wave flat-plate type waveguide antenna, and more particularly, to an ultra-wideband dual linearly polarized flat-plate-type antenna having a front- The present invention relates to an ultra-wideband dual-circular-wave flat-plate waveguide antenna that satisfies ultra-wide-band axial ratio characteristics and has high antenna radiation efficiency by additionally providing an orthogonal mode converter and a polarizer.

Description

초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나{Ultra wideband dual circular polarization planar waveguide antenna }[0001] The present invention relates to an ultra-wideband dual circular polarization planar waveguide antenna,

본 발명은 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 초광대역 듀얼 선형편파 평판형 안테나의 전면부에 빔패턴 개선을 위한 필름인 분할부재가 구비되고, 후면부에 원편파를 구현하기 위한 직교모드 변환기 및 편파기가 추가로 장착됨으로써, 초광대역 축비 특성을 만족하고, 안테나 방사 효율이 높은 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultra-wideband dual circular-wave flat-plate type waveguide antenna, and more particularly, to an ultra-wideband dual linearly polarized flat-plate-type antenna having a front- The present invention relates to an ultra-wideband dual-circular-wave flat-plate waveguide antenna that satisfies ultra-wide-band axial ratio characteristics and has high antenna radiation efficiency by additionally providing an orthogonal mode converter and a polarizer.

일반적으로, 안테나는 무선전파를 자유공간으로 방사하거나 수신하기 위한 것으로, 다양한 분류기준이 있으나 통상적으로 선형 안테나, 개구면 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 평판형 혼 어레이 안테나, 반사기 안테나, 렌즈 안테나 등으로 구분할 수 있다.Generally, an antenna is used to radiate or receive a radio wave into a free space, and there are various classification standards, but it is generally classified into a linear antenna, an opening antenna, a microstrip antenna, a flat plate horn array antenna, a reflector antenna, .

상기 안테나에서 방사되는 전파는 일정한 패턴을 갖는데, 방사되는 전파의 편파는 전계나 자계가 진동하는 방향과 파동이 진행하는 방향에 따라 직선편파, 원편파, 타원편파 등으로 구분된다.The radio waves radiated from the antenna have a certain pattern. The polarized waves of the radiated radio waves are divided into linear polarized waves, circular polarized waves, elliptical polarized waves, and the like depending on the direction in which the electric field or the magnetic field vibrates and the direction in which the waves propagate.

이 때, 안테나에서 방사되는 전파의 편파 중 원편파는 전파 방향에 직각인 면에서 전계의 크기와 방향을 나타내는 벡터 끝의 궤적이 원을 그리는 전파로써, 일반적으로 진폭이 같고 편파 면이 서로 직교하며 위상이 90˚ 다른 두 직선 편파 성분으로 나눌 수 있지만, 그 진폭들이 다른 경우 합성파는 전파 방향에 수직인 면상에서 타원형을 그리게 되는데, 이것을 타원 편파라고 하며, 원편파 또는 타원 편파에서 전파 방향에 직각인 면의 전계 벡터가 전파 방향을 향하여 시계 방향으로 회전하는 것을 우회전 타원 편파, 반 시계 방향으로 회전하는 것을 좌회전 타원 편파라 한다.In this case, the circular polarized wave of the polarized wave radiated from the antenna is a radio wave whose circle traces the locus of the vector end indicating the magnitude and direction of the electric field on the plane perpendicular to the propagation direction, and is generally equal in amplitude and orthogonal to each other If the amplitudes are different, the composite wave is drawn on the plane perpendicular to the propagation direction. This is referred to as an elliptical polarization, and it is referred to as an elliptical polarization, and the circular polarization or elliptical polarization is orthogonal to the propagation direction A clockwise elliptical polarization of the electric field vector in the clockwise direction toward the propagation direction and a counterclockwise rotation of the electric field vector in the counterclockwise direction are represented by the counterclockwise ellipse.

기존의 평판형 듀얼 원편파 안테나는 마이크로 스트립 또는 도파관 타입으로 개발이 되었다.Conventional flat dual circular polarized antennas have been developed as microstrip or waveguide type.

마이크로 스트립 타입의 경우 도파관 타입에 비하여 얇은 두께로 구현이 가능한 반면에 전송선 손실 때문에 안테나 방사 효율이 떨어지며 광대역 특성을 만족시키기 어렵다는 단점이 있다.In the case of a microstrip type, it is possible to realize a thinner thickness than a waveguide type, but it has a disadvantage that it is difficult to satisfy the broadband characteristic because the transmission radiation loss is reduced due to transmission line loss.

또한, 기존의 도파관 타입의 경우 안테나 각 셀의 내부에 Polarizer를 삽입하거나 필름을 사용하여 원편파를 구현하는 방법을 사용 하였는데, 이 또한 안테나의 중요한 성능인 축비(Axial-Ratio)의 광대역 특성을 만족시키지 못한다는 문제점이 있다. 특히, 각 셀의 내부에 삽입되는 Polarizer의 경우 구조적인 제한으로 인하여 Septum 방식이 사용되었는데 이는 광대역 특성을 만족하지 못한다.In addition, in the case of the conventional waveguide type, a method of embedding a polarizer in each cell of the antenna or implementing a circular polarized wave using a film is used. This also satisfies the broadband characteristic of the axial ratio, which is an important performance of the antenna There is a problem. Particularly, in the case of the polarizer inserted in each cell, the septum method is used due to the structural limitation, which does not satisfy the broadband characteristic.

또한, 평판형 Array 방식의 안테나의 빔패턴은 구조적인 특성으로 인하여 Grating Lobe가 필연적으로 발생하는 단점이 있다.Also, the beam pattern of the antenna of the planar array type has a disadvantage in that the grating lobe necessarily occurs because of the structural characteristics.

다시 설명하면, Grating Lobe는 Side Lobe의 일종으로 평판형 Array 안테나에서 Antenna Element 개수와 Element 사이의 간격에 의해 발생한다.In other words, the grating lobe is a kind of side lobe, which is caused by the number of antenna elements and the distance between elements in a planar array antenna.

적도 36,000km 상공에는 정지궤도 위성이 위치하고 있다. 현재 적도 상공에는 거의 1도 간격으로 정지 궤도 위성이 있을 만큼 포화 상태에 이르렀다. 때문에, 신호 송신 시 Side Lobe의 특성이 좋지 않게 되면, 원치 않는 주변의 위성에 간섭 신호를 송신하게 되며, 이는 곧 다른 위성의 통신 장애를 일으킬 수 있게 된다.A geostationary satellite is located above the equator at 36,000 km. At present, satellites have reached a saturation level with a geostationary satellite at almost 1 degree intervals above the equator. Therefore, if the characteristics of the side lobe become poor at the time of transmitting a signal, an interference signal is transmitted to an undesired neighboring satellite, which may cause communication failure of other satellites.

위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 평판형 도파관 안테나의 신호 출력 레벨을 줄이고 주파수를 보다 많이 할당받는 방법이 있으나, 이는 평판형 도파관 안테나의 신호의 전송속도가 감소되고 통신용 위성의 임대료가 증가되는 문제점이 있다.In order to solve the above problems, there is a method of reducing the signal output level of the planar waveguide antenna and allocating more frequencies, but this has the problem that the transmission speed of the signal of the planar waveguide antenna is reduced and the rent of the communication satellite is increased have.

또한, 국내공개특허 제2008-0105856호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 듀얼 선형편파 혼어레이 안테나)에서는 이를 개선하기 위한 듀얼 선형편파 혼어레이 안테나가 개시된 바 있으나, 상기 특허는 안테나의 크기를 축소시킬 뿐, 평판형 도파관 안테나에서 발생하는 그레이팅 로브가 해결되지 않는다는 문제점이 있다.
In addition, a dual linear polarized wave horn array antenna has been disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0105856 (published on December 24, 2008, entitled: dual linear polarized wave horn array antenna) However, there is a problem in that the grating lobe generated in the flat type waveguide antenna can not be solved.

국내공개특허 제2008-0105856호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 듀얼 선형편파 혼어레이 안테나)Korean Patent Publication No. 2008-0105856 (published on December 24, 2008, entitled: Dual Linearly Polarized Horn Array Antenna)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 초광대역 듀얼 선형편파 평판형 안테나의 전면부에 빔패턴 개선을 위한 필름인 분할부재가 구비되고, 후면부에 원편파를 구현하기 위한 직교모드 변환기 및 편파기가 추가로 장착됨으로써, 초광대역 축비 특성을 만족하고, 안테나 방사 효율이 높은 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide an ultra-wideband dual linearly polarized flat antenna with a parting member for improving a beam pattern, The present invention provides an ultra-wideband dual circular polarization flattened type waveguide antenna that satisfies ultra-wideband axial ratio characteristics and has high antenna radiation efficiency by additionally providing an orthogonal mode converter and a polarizer for implementing the antenna.

본 발명의 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나는 일면이 도파관부(100)와 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(210)가 형성되는 혼부(200)를 포함하여 형성되는 도파관 안테나에 있어서, 상기 도파관 안테나의 전면에 위치한 상기 개구부(210)에 장착되며, 천공되어 형성되는 분할홀(310)이 n x n의 행렬로 배열되는 분할부재(300); 상기 도파관 안테나의 후면에 형성된 제1신호입출력포트(410) 및 제2신호입출력포트(420)에 연결된 제1도파관로(510) 및 제2도파관로(520); 상기 제1도파관로(510) 및 제2도파관로(520)와 연결된 직교모드 변환기(600); 상기 직교모드 변환기(600)의 일측에 장착되는 편파기(700); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The UWB dual planar waveguide antenna of the present invention includes a horn part 200 having one surface connected to the waveguide part 100 and having an opening 210 for guiding radio waves incident on or emitted from the other surface, A waveguide antenna comprising: a dividing member (300) mounted in the opening (210) at a front surface of the waveguide antenna and having perforated split holes (310) arranged in a matrix of nxn; A first waveguide path 510 and a second waveguide path 520 connected to the first signal input / output port 410 and the second signal input / output port 420 formed on the rear surface of the waveguide antenna; An orthogonal mode converter 600 connected to the first waveguide path 510 and the second waveguide path 520; A polarizer 700 mounted on one side of the orthogonal mode transducer 600; And is formed to include a plurality of protrusions.

또한, 상기 편파기(700)는 상기 직교모드 변환기(600)와 연결되는 측으로부터 연장 형성된 단부가 양 갈래로 분기되며, 분기된 일측 단부에 우회전 원편파 포트(710)가 형성되고, 분기된 타측 단부에 좌회전 원편파 포트(720)가 형성될 수 있다.The polarizer 700 includes a right-handed circularly polarized-wave port 710 formed at one end of the polarizer 700 branched from the end connected to the orthogonal mode transducer 600, A counterclockwise circularly polarized wave port 720 may be formed at the end.

또한, 상기 분할부재(300)는 상기 분할홀(310)이 타원 형태로 천공되어 형성될 수 있다.In addition, the partitioning member 300 may be formed by perforating the partitioning hole 310 in an elliptical shape.

또한, 상기 분할부재(300)는 상기 분할홀(310)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 분할홀(310)의 내경이 λ/2 이하로 형성될 수 있다.The dividing member 300 may be formed such that the inner diameter of the dividing hole 310 is equal to or smaller than? / 2 when the wavelength of a radio wave incident on or emitted from the dividing hole 310 is?.

또한, 상기 분할부재(300)는 분할홀(310)이 2 x 2의 행렬로 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the division member 300 may be characterized in that the division holes 310 are arranged in a matrix of 2 x 2.

또한, 상기 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나(1)는 상기 개구부(210) 및 분할부재(300) 사이에 개재되어 결합되는 커버부재(800)를 포함하여 형성될 수 있다.The ultra-wideband dual circular polarization flat waveguide antenna 1 may include a cover member 800 interposed between the opening 210 and the partitioning member 300.

또한, 상기 커버부재(800)는 상기 분할홀(310)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 두께가 λ/2 이하로 형성될 수 있다.
The cover member 800 may be formed to have a thickness of? / 2 when a wavelength of a radio wave incident on or emitted from the split hole 310 is?.

본 발명의 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나는 전면부에 빔패턴 개선을 위한 필름인 분할부재가 구비되고, 후면부에 원편파를 구현하기 위한 직교모드 변환기 및 편파기가 추가로 장착됨으로써, 초광대역 축비 특성을 만족하고, 안테나 방사 효율이 높다는 장점이 있다.The present invention provides an ultra-wideband dual circularly polarized waveguide antenna comprising a split member for improving a beam pattern on a front surface thereof and an orthogonal mode transducer and a polarizer for implementing a circularly polarized wave on the rear surface, Axial ratio characteristics, and antenna radiation efficiency is high.

또한, 본 발명은 분할홀이 n x n의 행렬로 천공되어 형성되는 분할부재를 통해, 개구부로 입사 또는 출사되는 전파가 n x n개로 분할되어 사이드 로브(side lobe)의 특성이 좋아지며, 특히 그레이팅 로브(grating lobe)의 발생이 최소화될 수 있다.Further, in the present invention, the radio waves incident on or emitted from the openings are divided into nxn pieces through the divided members formed by perforating the partitioning holes with the matrix of nxn, thereby improving the characteristics of side lobes, the occurrence of lobes can be minimized.

특히, 본 발명은 하나의 개구부 당 2 x 2의 분할홀이 위치되도록 할 때, 혼을 통해 입사 또는 출사되는 신호를 4등분 하여, 마치 혼의 개수가 4배 늘어나고, 혼 사이의 간격이 절반으로 줄어들게 하여 그레이팅 로브의 발생이 현저하게 감소하며, 이에 따른 안테나 방사 효율이 가장 극대화될 수 있다.
Particularly, according to the present invention, when 2 x 2 divided holes are positioned per one opening, the signal incident or emitted through the horn is divided into quadruple, so that the number of horns is increased four times and the interval between horns is reduced to half The generation of the grating lobe is remarkably reduced, and the antenna radiation efficiency can be maximized.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나를 전면에서 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나를 후면에서 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나를 후면에서 나타낸 분해사시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나의 단위 셀을 나타낸 분해사시도.
도 6은 분할부재를 적용하기 전과 후의 빔패턴을 나타낸 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 are perspective views showing an ultra-wideband dual circular polarization flat type waveguide antenna according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a rear perspective view of an ultra-wideband dual circular polarized wave flat waveguide antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view of an ultra-wideband dual circular polarization flattened type waveguide antenna according to an embodiment of the present invention, as viewed from the rear; FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a unit cell of an ultra-wideband dual circular polarization flattened waveguide antenna according to another embodiment of the present invention. FIG.
6 is a graph showing the beam pattern before and after the application of the dividing member.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the ultra-wideband dual circularly polarized waveguide antenna of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 일면이 도파관부(100)와 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(210)가 형성되는 혼부(200)를 포함하여 형성되는 도파관 안테나에 관한 것이다.As shown in FIGS. 1 to 4, the present invention includes a horn 200 having one surface connected to the waveguide part 100 and having an opening 210 for guiding a wave to be incident on or emitted from the other surface, To a waveguide antenna.

상기 도파관부(100)는 내부가 중공된 도체로 이루어지며, 전파가 내벽 사이를 반사되면서 전송되는 역할을 한다.The waveguide unit 100 is made of a hollow conductor and serves to transmit the wave while being reflected between the inner walls.

상기 혼부(200)는 전파를 입사 또는 출사하는 방사소자로, 일면이 상기 도파관부(100)의 내부와 연결되며, 외부에서 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(210)가 타면에 형성된다.The horn part 200 is a radiating element for entering or exiting a radio wave. The horn part 200 is connected to the inside of the waveguide part 100 on one side and an opening part 210 for guiding radio waves incident or emitted from the outside.

상기 혼부(200)는 상기 개구부(210)로 입사된 전파에 포함된 다양한 형태의 편파를 각각 안내하는 다수의 편파가이드를 포함하여 형성될 수 있으며, 제작이 용이하도록 상기 도파관부(100)와 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.The horn part 200 may include a plurality of polarization guides for guiding various types of polarized waves included in a radio wave incident on the opening part 210, And can be integrally formed.

특히, 본 발명의 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나(1)는 분할부재(300), 제1도파관로(510), 제2도파관로(520), 직교모드 변환기(600) 및 편파기(700)를 포함하여 형성된다.In particular, the ultra-wideband dual circular-wave flat-plate waveguide antenna 1 of the present invention includes a split member 300, a first waveguide path 510, a second waveguide path 520, an orthogonal mode transducer 600, 700).

상기 분할부재(300)는 상기 도파관 안테나의 전면에 위치한 상기 개구부(210)에 장착되며, 천공되어 형성되는 분할홀(310)이 n x n의 행렬로 배열되는 하나의 시트(sheet)이다.The partition member 300 is a sheet which is mounted on the opening 210 located on the front surface of the waveguide antenna and in which divided holes 310 formed by perforation are arranged in a matrix of n x n.

이때, 상기 분할부재(300)는 상기 개구부(210)의 테두리에 실리콘 또는 접착제를 이용하여 결합 고정될 수도 있으며, 이 외에도 볼트나 다른 결합부재를 이용하는 등 다양한 방법으로 결합될 수 있다.At this time, the partitioning member 300 may be fixed to the rim of the opening 210 by using silicone or an adhesive, or may be connected to the partitioning member 300 by various methods such as bolts or other coupling members.

상기 분할부재(300)는 금속과 같은 도체로 제조될 수도 있는데, 이때, 상기 분할홀(310)은 n x n의 행렬로 상기 분할부재(300)의 일정 영역이 에칭되어 형성될 수도 있다.The partitioning member 300 may be made of a metal-like conductor. In this case, the partitioning hole 310 may be formed by etching a certain region of the partitioning member 300 with a matrix of nxn.

이 외에도, 상기 분할부재(300)의 재질과 상기 분할홀(310)의 제조 방법은 다양하게 변경실시가 가능하다.In addition, the material of the partitioning member 300 and the manufacturing method of the partitioning hole 310 can be variously modified.

상기 분할홀(310)은 타원 형태로 천공되어 형성될 수 있는데, 이는 원을 포함하는 형태를 의미한다. 실제로, 본 출원인은 실험을 통해 상기 분할홀(310)을 사각 형태로 형성하였을 때는 원형태로 형성하였을 때보다 안테나의 방사효과가 떨어지는 것이 확인하였다.The partitioning hole 310 may be formed in an elliptical shape, which means a shape including a circle. In fact, the present applicant has confirmed through experiments that the radiating effect of the antennas is lower than that when the divided holes 310 are formed in a rectangular shape.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 분할부재(300)는 하나의 도파관 및 혼으로 이루어지는 도파관 안테나의 1개 셀(cell), 즉 하나의 개구부(210) 당 2 x 2의 행렬로 배열된 분할홀(310)이 배치되도록 상기 개구부(210)에 결합될 수 있다.2, the division member 300 includes one cell of a waveguide antenna consisting of one waveguide and horn, that is, a division hole 300 arranged in a 2 x 2 matrix per one opening 210, May be coupled to the opening 210 so that the opening 310 is disposed.

이 경우, 상기 분할부재(300)는 상기 혼을 통해 입사 또는 출사되는 신호를 4등분 하여, 마치 혼의 개수가 4배 늘어나고, 혼 사이의 간격이 절반으로 줄어들게 하는 효과를 낼 수 있다.In this case, the dividing member 300 divides a signal incident or emitted through the horn into four equal parts, so that the number of horns is increased four times and the interval between the horns is reduced to half.

이에 따라, 전파가 지향하고자 하는 방향 이외로 방사되는 사이드 로브(side lobe)를 최소화하고, 특히, 그레이팅 로브(grating lobe)의 발생을 현저하게 감소시킬 수 있다.Thus, it is possible to minimize the side lobe that radiates in a direction other than the direction in which the radio wave is intended to be directed, and in particular, to significantly reduce the occurrence of a grating lobe.

이는 현재 적도 상공에 포화 상태에 이르는 정기 궤도로 인해, 지상에서 송신하는 신호가 인접한 위성에 신호 간섭을 주는 문제를 해결할 수 있으며, 추가적으로 빔패턴의 질을 향상시키기 위해 신호 송신 레벨을 줄이거나 더 많은 주파수를 할당할 필요가 없어져, 비용을 절감시키는데 기여할 수 있다.This can solve the problem that signals transmitted from the ground cause signal interference to adjacent satellites due to the periodic orbit that reaches saturation above the current equatorial plane. In addition, in order to improve the quality of the beam pattern, There is no need to allocate a frequency, which can contribute to cost reduction.

도 6(a)은 상기 분할부재(300)를 적용하기 전의 빔패턴이며, 도 6(b)은 상기 분할부재(300)를 적용한 후의 빔패턴이다.6 (a) is a beam pattern before the division member 300 is applied, and FIG. 6 (b) is a beam pattern after the division member 300 is applied.

도 6의 OAM(Off-Axis Mask)이라고 표시된 라인은 일종의 위성 통신 규약으로써, 안테나의 빔패턴이 Off-Axis Mask 아래쪽에 위치해야만 인접 위성에 영향을 주지 않는다는 것을 의미하는데, 도 6(a)에서 표시된 부분과 같이 분할부재(300)를 적용하기 전에는 50도 부근에서 신호가 크게 튀는 현상이 발생되었다.The line labeled OAM (Off-Axis Mask) in FIG. 6 is a kind of satellite communication protocol, which means that the beam pattern of the antenna should be located below the off-axis mask to affect the adjacent satellite. As shown in the figure, before the division member 300 was applied, a large signal spike occurred at around 50 degrees.

이는 평판형 어레이 안테나에서 필연적으로 발생되는 그레이팅 로브로 목표 위성과 50도 떨어진 위성에도 큰 신호를 송신하게 되어 위성 간섭을 일으킬 수도 있다는 것을 의미한다.This means that a grating lobe that is necessarily generated in a planar array antenna may transmit a large signal to a satellite 50 degrees away from the target satellite, which may cause satellite interference.

이에 반해, 도 6(b)은 50도 부근의 그레이팅 로브가 모두 사라지고, 빔패턴 또한 Off-Axis Mask 아래로 위치하게 되어, 전반적인 사이드 로브 특성이 좋아진 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in FIG. 6 (b), all the grating lobes in the vicinity of 50 degrees are disappeared, and the beam pattern is also positioned below the Off-Axis Mask, and the overall side lobe characteristic is improved.

상기 분할부재(300)는 2 x 2 외에도 4 x 4의 행렬로 상기 분할홀(310)이 형성될 수도 있지만, 분할홀(310)의 개수가 증가될수록 상기 개구부(210)로 입사 또는 출사되는 전파가 많은 수로 분할되어 그레이팅 로브의 발생은 감소하지만, 상기 전파의 세기가 감소되므로 상기 분할부재(300)는 2 x 2의 행렬로 상기 분할홀(310)이 형성되는 것이 가장 바람직하다.The dividing member 300 may have the dividing hole 310 formed by a matrix of 4 x 4 in addition to 2 x 2, The generation of the grating lobes is reduced. However, since the intensity of the electric waves is reduced, it is most preferable that the partitioning member 300 has the partitioning holes 310 formed in a matrix of 2 x 2.

또한, 상기 분할부재(300)는 상기 분할홀(310)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 분할홀(310)의 내경이 1λ 이하로 형성될 수 있다. 이 때, λ = f/c (f=파장, c=광속)이다.The dividing member 300 may have an inner diameter equal to or less than 1? When the wavelength of a radio wave incident on or emitted from the dividing hole 310 is?. At this time,? = F / c (f = wavelength, c = speed of light).

이 때, 상기 분할홀(310)의 지름이 1λ 이상이 되면 본 발명에 따른 안테나의 혼어레이 간격이 넓어지면서 안테나의 효율이 떨어지며 그레이팅 로브의 크기도 증가하게 되므로, 상기 분할홀(310)의 내경이 λ/2 이하로 형성되는 것이 바람직하다.In this case, when the diameter of the split hole 310 is equal to or larger than 1?, The efficiency of the antenna decreases and the size of the grating lobe increases as the spacing of the horn array of the antenna according to the present invention increases. / 2 or less.

한편, 본 발명의 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나(1)의 후면에는 제1신호입출력포트(410)와 제2신호입출력포트(420)가 형성되며, 상기 제1신호입출력포트(410)에는 제1도파관로(510)가 연결되고, 상기 제2신호입출력포트(420)에는 제2도파관로(520)가 연결된다.The first signal input / output port 410 and the second signal input / output port 420 are formed on the rear surface of the UWB dual flat plate waveguide antenna 1 of the present invention. The first signal input / And a second waveguide path 520 is connected to the second signal input / output port 420. The first waveguide path 510 is connected to the second signal input /

상기 직교모드 변환기(600)는 상기 제1도파관로(510) 및 제2도파관로(520)와 연결되어 서로 직교하는 두 편파를 분리하여 통과시킨다.The orthogonal mode transducer 600 is connected to the first waveguide path 510 and the second waveguide path 520 to separately pass two polarized waves orthogonal to each other.

즉, 상기 직교모드 변환기(600)는 상기 제1도파관로(510) 및 제2도파관로(520) 중 어느 하나로부터 입력되는 수직편파와, 나머지 하나로부터 입력되는 수평편파를 분리하여 통과시키게 된다.That is, the orthogonal mode transducer 600 separates vertically polarized waves input from one of the first waveguide path 510 and the second waveguide path 520 and horizontal polarization input from the other.

상기 편파기(700)는 원편파를 발생시키는 장치로, 상기 직교모드 변환기(600)의 일측에 장착되어 상기 직교모드 변환기(600)를 통과한 편파를 통과시키며, 우회전 원편파 또는 좌회전 원편파를 발생시킨다.The polarizer 700 is a device for generating a circularly polarized wave. The polarizer 700 is mounted on one side of the orthogonal mode transducer 600 and allows the polarized wave passed through the orthogonal mode transducer 600 to pass therethrough. The right polarized wave or the left- .

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 편파기(700)는 상기 직교모드 변환기(600)와 연결되는 측으로부터 연장 형성된 단부가 양 갈래로 분기되어 Y자 또는 T자로 형성되며, 분기된 일측 단부에 우회전 원편파 포트(710)가 형성되고, 분기된 타측 단부에 좌회전 원편파 포트(720)가 형성될 수 있다.3, the polarizer 700 includes Y-shaped or T-shaped end portions extending from the side connected to the orthogonal mode transducer 600 and branched rightward, A circularly polarized wave port 710 may be formed and a left-turn circularly polarized wave port 720 may be formed at the other branched end.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나(1)의 단위 셀을 나타낸 것으로, 상기 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나(1)는 상기 개구부(210) 및 분할부재(300) 사이에 개재되어 결합되는 커버부재(800)를 포함하여 형성될 수 있다.5 illustrates a unit cell of an ultra-wideband dual circular polarization flattened waveguide antenna 1 according to another embodiment of the present invention. The ultra wideband dual circular polarization flattened waveguide antenna 1 includes a plurality of openings 210, And a cover member 800 which is interposed between and coupled to the divided member 300. [

상기 커버부재(800)는 상기 개구부(210)로 입사 도는 출사되는 전파가 통과될 수 있는 필름 형태의 재질로 이루어지고, 일면이 상기 개구부(210)에 결합되고, 타면에 상기 분할부재(300)가 코팅될 수도 있다.The cover member 800 is made of a film-like material through which the radio wave incident or emitted to the opening 210 can pass. The cover member 800 has one side coupled to the opening 210, May be coated.

상기 커버부재(800)의 두께는 안테나의 임피던스 매칭과 연관이 있으며, 안테나의 임피던스 매칭이 좋지 않다는 것은 안테나의 이득(antenna gain)이 감소되는 것, 즉, 안테나의 성능이 저하되는 것을 의미한다.The thickness of the cover member 800 is related to the impedance matching of the antenna, and the poor impedance matching of the antenna means that the antenna gain of the antenna is reduced, that is, the performance of the antenna is deteriorated.

이에 따라, 상기 커버부재(800)는 도파관 혼 안테나의 이득(antenna gain)이 감소되지 않도록 상기 분할홀(310)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 두께가 λ/2 이하로 형성되는 것이 바람직하다.Accordingly, when the wavelength of the radio wave incident on or emitted from the split hole 310 is?, The cover member 800 is formed so as to have a thickness of? / 2 or less, such that the antenna gain of the waveguide horn antenna is not reduced. .

다시 한 번 정리하면, 본 발명의 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나(1)는 전면부에 빔패턴 개선을 위한 필름인 분할부재(300)가 구비되고, 후면부에 원편파를 구현하기 위한 직교모드 변환기(600) 및 편파기(700)가 추가로 장착됨으로써, 초광대역 축비 특성을 만족하고, 안테나 방사 효율이 높다는 장점이 있다.In order to improve the beam pattern, an ultra-wideband dual circular polarized wave flat waveguide antenna 1 of the present invention is provided with a dividing member 300 as a film for improving a beam pattern, The mode converter 600 and the polarizer 700 are additionally provided, thereby satisfying the UWB axial characteristics and having an advantage of high antenna radiation efficiency.

또한, 본 발명은 분할홀(310)이 n x n의 행렬로 천공되어 형성되는 분할부재(300)를 통해, 개구부(210)로 입사 또는 출사되는 전파가 n x n개로 분할되어 사이드 로브(side lobe)의 특성이 좋아지며, 특히 그레이팅 로브(grating lobe)의 발생이 최소화될 수 있다.
Also, the present invention is characterized in that a radio wave incident on or emitted from the opening 210 is divided into nxn pieces through a division member 300 formed by perforating the division hole 310 with a matrix of nxn, so that the characteristics of the side lobe And the generation of a grating lobe can be minimized.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1 : 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나
100 : 도파관부
200 : 혼부 210 : 개구부
300 : 분할부재 310 : 분할홀
410 : 제1신호입출력포트 420 : 제2신호입출력포트
510 : 제1도파관로 520 : 제2도파관로
600 : 직교모드 변환기
700 : 편파기
710 : 우회전 원편파 포트 720 : 좌회전 원편파 포트
800 : 커버부재
1: Ultra-Wideband Dual Circularly Polarized Flat Waveguide Antenna
100: waveguide part
200: horn 210: opening
300: Split member 310: Split hole
410: first signal input / output port 420: second signal input / output port
510: first waveguide path 520: second waveguide path
600: orthogonal mode converter
700: polarizer
710: Right turn circular polarized wave port 720: Left turn circular polarized wave port
800: cover member

Claims (7)

일면이 도파관부(100)와 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(210)가 형성되는 혼부(200)를 포함하여 형성되는 도파관 안테나 엘리먼트(element)가 다수개 배열되는 평판형 어레이(array) 방식의 도파관 안테나에 있어서,
상기 도파관 안테나의 전면에 위치한 측의 상기 개구부(210) 테두리에 결합되며, 천공되어 원 또는 타원 형태로 형성되는 분할홀(310)이 하나의 개구부(210) 당 2 x 2의 행렬로 배열되는 필름인 분할부재(300);
상기 도파관 안테나의 후면에 형성된 제1신호입출력포트(410) 및 제2신호입출력포트(420)에 연결된 제1도파관로(510) 및 제2도파관로(520);
상기 제1도파관로(510) 및 제2도파관로(520)와 연결된 직교모드 변환기(600);
상기 직교모드 변환기(600)의 일측에 장착되는 편파기(700); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나.
A plurality of waveguide antenna elements formed by including a horn part 200 connected to the waveguide part 100 on one side and an opening part 210 for guiding radio waves incident on or emitted from the other side , In an array type waveguide antenna,
Coupled to the opening 210, the rim of the side on the front of the waveguide antenna, a perforated partition holes 310 that type property in a circle or an oval form is arranged in one of the 2 x 2 per opening 210 matrix A split member 300 which is a film ;
A first waveguide path 510 and a second waveguide path 520 connected to the first signal input / output port 410 and the second signal input / output port 420 formed on the rear surface of the waveguide antenna;
An orthogonal mode converter 600 connected to the first waveguide path 510 and the second waveguide path 520;
A polarizer 700 mounted on one side of the orthogonal mode transducer 600; Wherein the first and second planar waveguide antennas are formed on the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 편파기(700)는
상기 직교모드 변환기(600)와 연결되는 측으로부터 연장 형성된 단부가 양 갈래로 분기되며,
분기된 일측 단부에 우회전 원편파 포트(710)가 형성되고,
분기된 타측 단부에 좌회전 원편파 포트(720)가 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나.
The method according to claim 1,
The polarizer 700 includes:
An end portion extending from a side connected to the orthogonal mode transducer 600 branches in two directions,
A rightward circularly polarized wave port 710 is formed at one branched end,
And a counterclockwise circularly polarized wave port (720) is formed at the other branched end of the circularly polarized waveguide antenna (720).
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 분할부재(300)는
상기 분할홀(310)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 분할홀(310)의 내경이 λ/2 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나.
The method according to claim 1,
The partitioning member 300
Wherein an inner diameter of the split hole (310) is formed to be equal to or smaller than? / 2 when a wavelength of a radio wave incident on or output from the split hole (310) is?.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나(1)는
상기 개구부(210) 및 분할부재(300) 사이에 개재되어 결합되는 커버부재(800)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나.
The method according to claim 1,
The ultra-wideband dual circular polarization flattened waveguide antenna (1)
And a cover member (800) interposed between the opening (210) and the dividing member (300). The planar antenna of claim 1, wherein the cover member (800)
제 6항에 있어서,
상기 커버부재(800)는
상기 분할홀(310)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 두께가 λ/2 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 듀얼 원편파 평판형 도파관 안테나.
The method according to claim 6,
The cover member (800)
And the thickness of the ultra-wideband dual circular polarized wave flat waveguide antenna is set to be equal to or smaller than? / 2 when a wavelength of a radio wave incident on or outputted to the split hole (310) is?.
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