KR101826316B1

KR101826316B1 - 컨포멀 안테나

Info

Publication number: KR101826316B1
Application number: KR1020170106385A
Authority: KR
Inventors: 유병길
Original assignee: 한화시스템(주)
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2018-02-06

Abstract

본 발명은 컨포멀 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 플랫폼에 적용가능한 강도를 가지며 원형의 모노폴 안테나와 상기 모노폴 안테나의 주위에 원형 배열되는 부채꼴 형상의 4개의 머쉬룸 안테나를 통해 대역폭이 개선되고 무지향성 방사패턴 형성이 가능한 컨포멀 안테나에 관한 것으로써, 신호를 송신 및 수신하는 패치 안테나부; 상기 패치 안테나부의 접지를 수행하며 카본으로 구성된 그라운드부; 및 상기 패치 안테나부와 그라운드부 사이에 형성되는 벌집형태의 허니컴부로 구성된다.

Description

컨포멀 안테나{Conformal Antenna}

본 발명은 컨포멀 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 플랫폼에 적용가능한 강도를 가지며 원형의 모노폴 안테나와 상기 모노폴 안테나의 주위에 원형 배열되는 부채꼴 형상의 4개의 머쉬룸 안테나를 통해 대역폭이 개선되고 무지향성 방사패턴 형성이 가능한 컨포멀 안테나에 관한 것이다.

최근 항공기 및 미사일 등에 해당하는 고속 플랫폼에 장착되는 무지향성 안테나는 기존의 외부로 돌출된 블레이드 안테나에서 플랫폼 형상 일체형의 컨포멀 안테나로 대체되도록 개발되고 있다. 플랫폼 형상 일체형의 컨포멀 안테나의 경우에는 돌출된 높이 감소로 인하여 고속 플랫폼의 공기저항을 줄이며, 또한 레이다 유효 반사면적(RCS) 저감으로 스텔스 기능을 향상시키는 장점이 있다.

그러나 현재까지는 컨포멀 무지향성 안테나의 개발 단계가 미미한 수준이며 실제적으로 운용되고 있는 안테나는 블레이드 타입을 주로 사용하고 있다. 따라서 기존 블레이드 안테나의 높이를 소형화하고 동일 방사패턴 및 편파 성능을 위해서 metamaterial 기반의 0차공진 컨포멀 무지향성 안테나에 관한 개발이 필요한 상황이다.

등록특허 10-1435246, 등록일자 2014년 08월 21일, '링 머쉬룸과 용량성 결합한 마이크로스트립 패치 구조 CRLH 0차 공진 안테나의 광대역화 및 이득 향상방법' 공개특허 10-2012-0035273, 공개일자 2012년 04월 16일, '원형 버섯 링과 용량성 결합한 원형 마이크로스트립 패치 구조의 2차원 메타 재질 구조 CRLH 0차 공진 안테나 및 직각형 버섯 링과 용량성 결합한 직각형 마이크로스트립 패치 구조의 2차원 메타 재질구조 CRLH 0차 공진 안테나'

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=611507&cid=50314&categoryId=50314

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 고속 플랫폼에 적용가능한 강도를 가지며 원형의 모노폴 안테나와 상기 모노폴 안테나의 주위에 원형 배열되는 부채꼴 형상의 4개의 머쉬룸 안테나를 통해 대역폭이 개선되고 무지향성 방사패턴 형성이 가능한 컨포멀 안테나를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 컨포멀 안테나는 신호를 송신 및 수신하는 패치 안테나부; 상기 패치 안테나부의 접지를 수행하며 카본으로 구성된 그라운드부; 및 상기 패치 안테나부와 그라운드부 사이에 형성되는 벌집형태의 허니컴부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나부는, 유전체를 구비하거나 유전체와 자성체를 함께 구비하는 원형의 기판; 상기 기판의 중앙에 형성되며 전기를 공급 받는 원형의 모노폴 안테나; 및 상기 모노폴 안테나의 주위로 부채꼴 형상으로 형성되고 중앙에 상기 그라운드부와 연결된 단락 핀이 형성되는 4개의 머쉬룸 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 머쉬룸 안테나는, 상기 모노폴 안테나와 전기적으로 개방되어 있으며 상기 모노폴 안테나와의 스트립 간격에서 직렬 커패시턴스를 유도하며, 접지된 단락 핀을 통해 병렬 인덕턴스를 얻어 0차 공진을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제시하는 컨포멀 안테나는 고속 플랫폼에 적용가능한 강도를 가지며 원형의 모노폴 안테나와 상기 모노폴 안테나의 주위에 원형 배열되는 부채꼴 형상의 4개의 머쉬룸 안테나를 통해 대역폭이 개선되고 무지향성 방사패턴 형성이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 사시도
도 2a는 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 평면도
도 2b는 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 측면도
도 3은 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 공진특성 예시도
도 4는 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 방사패턴 예시도

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구성될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우만이 아니라, 다른 부분을 통해 “간접적으로 연결”되는 경우도 포함하여 어떤 부분이 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함 할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1은 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 컨포멀 안테나는 신호를 송신 및 수신하는 패치 안테나부(100)와 상기 패치 안테나부(100)의 접지를 수행하며 카본(Carbon)으로 구성된 그라운드부(200) 및 상기 패치 안테나부(100)와 그라운드부(200) 사이에 형성되는 벌집형태의 허니컴부(300)를 포함하여서 구성된다. 고속 플랫폼에 적용되는 컨포멀 안테나는 플랫폼의 고속 이동에 따른 외압에 의해 안테나가 파손되는 것을 막기 위한 적당한 강도가 필요하다. 이를 위해 본 발명에서는 패치 안테나부(100)의 접지를 수행하는 그라운드부(200)를 카본(Carbon)으로 구성하였으며, 상기 패치 안테나부(100)와 그라운드부(200)의 사이에 벌집형태의 허니컴부(300)를 구성하였다. 상기 허니컴부(300)는 안테나의 강도를 높여줄 수 있는 재질로서 안테나의 사용목적에 따라 그 재질이 달라질 수 있다.

도 2a는 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 평면도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 측면도이다. 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 패치 안테나부(100)는 유전체를 구비하거나 유전체와 자성체를 함께 구비하는 원형의 기판(110)과 상기 기판(110)의 중앙에 형성되며 전기를 공급 받는 원형의 모노폴 안테나(120) 및 상기 모노폴 안테나(120)의 주위로 부채꼴 형상으로 형성되고 중앙에 상기 그라운드부(200)와 연결된 단락 핀(131)이 형성되는 4개의 머쉬룸 안테나(130)를 포함하여서 구성된다. 상기 모노폴 안테나(120)와 상기 머쉬룸 안테나(130)는 서로 전기적으로 개방되어 있다. 상기 모노폴 안테나(120)는 일반적으로 수직 접지 안테나 및 공진형 안테나로써 무지향성 방사패턴을 형성하고 전계분포가 수직으로 형성되는 특징을 가지고, 상기 모노폴 안테나(120)는 상기 머쉬룸 안테나(130)에 비해 상대적으로 높은 주파수에서 공진하는 특징을 가진다.

본 발명에서는 상기 모노폴 안테나(120)의 안테나의 대역폭을 개선하면서도 무지향성 방사패턴을 형성하는 컨포멀 안테나를 제공하기 위해 상술한 것처럼 상기 모노폴 안테나(120)의 주위로 부채꼴 형상으로 형성되고 중앙에 상기 그라운드부(200)와 연결된 단락 핀(131)이 형성되는 4개의 머쉬룸 안테나(130)를 추가로 구성하였다. 상술한 것처럼 컨포멀 안테나를 구성할 경우, 상기 머쉬룸 안테나(130)는 동위상의 전계분포가 수직으로 형성되며, 상기 모노폴 안테나(120)와의 스트립 간격에서 직렬 커패시턴스를 유도하며, 접지된 단락 핀(131)을 통해 병렬 인덕턴스를 얻어 0차 공진을 발생시키는데 상기 0차 공진은 상기 모노폴 안테나(120)가 발생시키는 공진과 마찬가지로 무지향성 방사패턴을 형성한다.

본 발명에 따른 컨포멀 안테나는 상술한 것처럼 상대적으로 낮은 주파수에서는 상기 머쉬룸 안테나(130)가 공진하고 상대적으로 높은 주파수에서는 상기 모노폴 안테나(120)가 공진하게 된다. 이 때 상기 머쉬룸 안테나(130)와 모노폴 안테나(120)의 공진이 서로 합성되게 되는데 이로 인하여 대역폭이 상기 모노폴 안테나(120)의 공진 대역폭 보다는 개선되는 효과가 발생한다. 또한 상기 모노폴 안테나(120)의 방사패턴과 상기 머쉬룸 안테나(130)의 방사패턴은 무지향성 방사패턴을 형성하므로 상기 모노폴 안테나(120)와 머쉬룸 안테나(130)의 공진이 합성되어도 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 방사패턴은 무지향성 방사패턴을 형성하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 공진특성 예시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 방사패턴 예시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모노폴 안테나(120)가 단독 공진할 경우보다 본 발명에 따른 컨포멀 안테나의 반사특성 및 공진특성과 대역폭이 개선됨을 알 수 있다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 컨포멀 안테나가 모노폴 안테나(120)처럼 무지향성 방사패턴을 형성하는 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시 예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 안테나부
110 : 기판
120 : 모노폴 안테나
130 : 머쉬룸 안테나
131 : 단락 핀
200 : 그라운드부
300 : 허니컴부

Claims

항공기나 미사일과 같은 고속 기동 플랫폼에 적용 가능한 컨포멀 안테나에 있어서,
신호를 송신 및 수신하는 패치 안테나부(100);
상기 패치 안테나부(100)의 접지를 수행하며 카본으로 구성된 그라운드부(200); 및
상기 패치 안테나부(100)와 그라운드부(200) 사이에 형성되는 벌집형태의 허니컴부(300)를 포함하되,
상기 패치 안테나부(100)는,
유전체를 구비하거나 유전체와 자성체를 함께 구비하는 원형의 기판(110);
상기 기판(110)의 중앙에 형성되며 전기를 공급 받는 원형의 모노폴 안테나(120); 및
상기 모노폴 안테나(120)의 주위로 부채꼴 형상으로 형성되고 중앙에 상기 그라운드부(200)와 연결된 단락 핀(131)이 형성되는 4개의 머쉬룸 안테나(130);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨포멀 안테나.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 머쉬룸 안테나(130)는,
상기 모노폴 안테나(120)와 전기적으로 개방되어 있으며 상기 모노폴 안테나(120)와의 스트립 간격에서 직렬 커패시턴스를 유도하며, 접지된 단락 핀(131)을 통해 병렬 인덕턴스를 얻어 0차 공진을 발생시키는 것을 특징으로 하는 컨포멀 안테나.