KR101841685B1 - Antenna for radar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이더용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이더 신호를 송신하고, 주변의 장애물에서 반사되는 레이더 신호를 수신하는 레이더용 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to a radar antenna, and more particularly, to a radar antenna for transmitting a radar signal and receiving a radar signal reflected from an obstacle in the vicinity.
레이더 센서는 마이크로파(microwave)를 이용하여 전파를 송신하고 표적에서 반사된 일부 반사(reflection) 신호를 수신하여 거리, 속도, 각도 정보를 측정하는 감지수단이다. A radar sensor is a sensing means for measuring the distance, velocity, and angle information by transmitting a radio wave using a microwave and receiving a reflection signal reflected from the target.
이러한 레이더 센서는 펄스 도플러 레이더(Pulsed Doppler Radar), 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, 이하 'FMCW'라 함), 계단형 주파수 연속파(Stepped-Frequency Continous Wave, 이하 'SFCW'라 함), 주파수 편이 방식(Frequency Shift Keying, 이하 'FSK'라 함) 레이더 등의 다양한 레이더 파형(Radar Waveform)을 사용하여 표적정보를 측정한다. The radar sensor may be a pulse radar, a frequency modulated continuous wave (FMCW), a stepped-frequency continuous wave (SFCW) And a frequency shift keying (FSK) radar. The radar waveform is used to measure target information.
본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 레이더 센서 기술을 개시해서 특허 출원하여 등록받은 바 있다. The applicant of the present invention has disclosed a radar sensor technology to many of the following
한편, 인쇄형(printed) 마이크로스트립(micro strip) 형태의 패치 배열 안테나(patch array antenna)는 24㎓ ISM(Industrial, Scientific and Medical) 대역용 레이더 감지기에 주로 사용되고 있다. Meanwhile, a patch array antenna in the form of a printed microstrip is mainly used for radar detectors for 24GHz Industrial, Scientific and Medical (ISM) bands.
그리고 차량용 레이더 센서는 주로 24㎓ 대역이나 77㎓ 대역을 사용한다. The radar sensors for automobiles mainly use the 24GHz band or the 77GHz band.
차량용 레이더 센서와 같이, 안테나의 이득(gain)을 높여야 하거나, 또는 부엽 레벨(side lobe level, SLL)을 낮출 필요가 있는 등 안테나의 특별한 특성을 부여해야 한다. It is necessary to give special characteristics of the antenna such as an antenna gain or an increase in the side lobe level (SLL), as in a vehicle radar sensor.
이와 같이, 안테나의 특별한 특성을 얻기 위해, 체비쇼프(chebyshov), 바이노미얼(binomial), 테일러(taylor) 등 복잡한 구조가 배열 안테나에 적용되는 경우, 각 방사소자에 대한 급전을 위해 복잡한 급전 회로가 필요하다. 그래서 복잡한 급전 회로를 가진 배열 안테나의 설계 및 성능 최적화에는 긴 시간이 소요되는 단점이 있다.Thus, in order to obtain special characteristics of an antenna, when a complex structure such as a chebyshov, binomial, or taylor is applied to an array antenna, a complicated feeding circuit . Therefore, it takes a long time to design and optimize the performance of the array antenna having a complex power supply circuit.
따라서 24㎓ 또는 77㎓ 대역용 패치 배열 안테나는 설계의 복잡성으로 인한 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 전류의 크기 및 위상이 각 패치로 균일하게 입력되도록 설계되고 있다. Therefore, in order to solve the above problems due to the complexity of the design, the patch array antenna for the 24 ㎓ or 77 ㎓ band is designed such that the magnitude and phase of the current are uniformly input to each patch.
그러나 패치로 입력되는 전류의 크기 및 위상이 균일한 배열 안테나는 높은 부엽 레벨(side lobe level) 특성을 보임에 따라, 감지 영역이 매우 불균일한 문제점이 있었다. However, the array antenna having a uniform magnitude and phase of a current input through the patch has a high side lobe level, which results in a problem that the sensing area is very uneven.
또한, 레이더 감지기의 감지 영역이 매우 좁은 경우, 배열 안테나에서 생성되는 빔의 부엽 레벨이 높아서 레이더 알고리즘만으로 좁고 균일한 폭의 빔을 생성하기 어려운 문제점이 있었다.Further, when the detection area of the radar detector is very narrow, there is a problem that it is difficult to generate a narrow and uniformly wide beam only by the radar algorithm because the level of the side lobes generated by the array antenna is high.
하기의 특허문헌 3에는 고이득 및 낮은 부엽 레벨 특성을 갖는 배열 안테나 기술이 개시되어 있다. The following
종래기술에 따른 배열 안테나는 패치 사이의 급전 선로가 길어질수록 급전 선로 손실이 증가하는 문제점이 있었다. The array antenna according to the related art has a problem that the feed line loss increases as the feed line between patches becomes longer.
특히, 밀리미터파 대역에서는 손실이 더욱 커지기 때문에, 급전 선로의 개선이 요구되고 있다. Particularly, since the loss in the millimeter wave band is further increased, improvement of the feed line is required.
예를 들어, 도 1은 종래기술에 따른 직사각형 구조 패치를 이용한 일반적인 직렬 급전 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 구성도이다.For example, FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional serial feed microstrip patch array antenna using a rectangular structure patch according to the related art.
도 1에 도시된 배열 안테나에서 직사각형 마이크로스트립 패치(#1 내지 #4)에서는 길이 방향의 양 종단이 에너지가 방사되는 방사 슬롯이다. In the rectangular microstrip patches (# 1 to # 4) in the array antenna shown in Fig. 1, both longitudinal ends are radial slots through which energy is radiated.
여기서, 직사각형은 길이 방향의 양 종단 길이, 즉 두 방사 슬롯의 길이가 같기 때문에, 같은 에너지가 방사된다. Here, since the rectangles are equal in length in both longitudinal ends, that is, the lengths of the two radiation slots, the same energy is emitted.
이로 인해, 직사각형 구조 패치를 적용한 배열 안테나에서는 슬롯별로 방사 레벨이 계단 형상으로 분포된다(도 3의 점선 참조). For this reason, in the array antenna to which the rectangular structure patch is applied, the radiation levels are distributed in a step-like manner for each slot (see the dotted line in FIG. 3).
따라서 급전 선로에 의한 손실을 최소화하도록 패치의 구조를 변형해서 고이득 및 낮은 부엽 레벨 특성을 갖는 배열 안테나의 개발이 요구되고 있다. Therefore, it is required to develop an array antenna having high gain and low side level characteristics by modifying the patch structure so as to minimize the loss caused by the feed line.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직렬 급전 마이크로스트립 패치를 적용하여 급전 선로에 의한 손실을 최소화할 수 있는 레이더용 안테나를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a radar antenna capable of minimizing loss due to a feed line by applying a series feed microstrip patch.
본 발명의 다른 목적은 급전 선로에 의한 손실을 최소화하여 고이득 및 낮은 부엽 레벨 특성을 갖는 레이더용 안테나를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a radar antenna having a high gain and a low sidelobe level characteristic by minimizing loss caused by a feed line.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이더용 안테나는 복수의 방사 소자 및 상기 복수의 방사 소자를 직렬로 연결하는 급전선을 포함하는 적어도 하나 이상의 방사부를 포함하는 배열 안테나로 마련되고, 상기 복수의 방사 소자는 각각 에너지가 방사되는 방사 슬롯인 양측 종단이 서로 다른 길이를 갖는 이등변 사다리꼴 형상의 패치로 마련되는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a radar antenna comprising: an array antenna including at least one radiating element including a plurality of radiating elements and a feed line for connecting the plurality of radiating elements in series, And the plurality of radiating elements are each provided with an isosceles trapezoidal patch having a length different from that of a radiating slot at which both ends are radiated to emit energy.
본 발명은 복수의 상기 방사부와 상기 복수의 방사부에 공급하고자 하는 전력을 전달하는 급전부 및 상기 급전부를 통해 공급되는 전력을 분배하는 전력분배부를 더 포함하여 각 방사부로 전력을 공급하는 복수의 열을 갖는 배열 안테나로 마련되는 것을 특징으로 한다. The present invention may further include a power feeder for delivering power to be supplied to the plurality of radiation units and the plurality of radiation units and a power distribution unit for distributing power supplied through the power feeder, Of the antenna array.
상기 복수의 방사 소자는 상기 방사부의 길이 방향을 따라 직렬로 배열되고, The plurality of radiating elements are arranged in series along the longitudinal direction of the radiating portion,
상기 복수의 방사 소자 중에서 중앙에 위치한 방사 소자의 크기가 가장 크며, 중앙에서 양 끝으로 갈수록 방사 소자의 크기가 작아지고, 상기 패치의 크기는 패치의 수에 대해 배열 안테나 설계이론 적용에 따라 변경되는 것을 특징으로 한다.Among the plurality of radiating elements, the size of the radiating element located at the center is the largest, the size of the radiating element decreases from the center to both ends, and the size of the patch is changed according to the application of the array antenna design theory to the number of patches .
상기 복수의 방사 소자로 마련되는 각 패치는 배열 안테나 전체 구조에서 대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. And each patch provided by the plurality of radiating elements has a symmetrical structure in the entire structure of the array antenna.
상기 배열 안테나는 각 패치의 전류 비율 결정시, 각 패치의 두 방사 슬롯의 폭을 고려해서 각 패치*2개의 컨덕턴스(G) 값을 산출하고, 산출된 컨덕턴스 값에 기초해서 배열안테나 설계이론을 이용하여 각 패치의 전류 비율을 결정해서 설계되는 것을 특징으로 한다.When determining the current ratio of each patch, the array antenna calculates the value of each patch * 2 conductance (G) in consideration of the width of two radiation slots of each patch, and uses the array antenna design theory based on the calculated conductance value And determining the current ratio of each patch.
상기 배열 안테나는 상기 이등변 사다리꼴 구조 패치가 적용된 슬롯별 방사 레벨을 점차적으로 증가 또는 감소하도록 기울기를 감소시켜 직사각형 구조 패치 적용시 방사 레벨 형태보다 완만한 형태로 분포시키는 것을 특징으로 한다.The array antenna is characterized in that the gradient is reduced to gradually increase or decrease the radiation level for each slot to which the isosceles trapezoidal structure patch is applied, and the array antenna is distributed in a more gentle manner than the radiation level type when the rectangular structure patch is applied.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이더용 안테나에 의하면, 이등변 사다리꼴 형상의 직렬 급전 마이크로스트립 패치를 적용하여 급전 선로에 의한 손실을 최소화해서 레이더용 안테나의 고이득 및 낮은 부엽 레벨 특성을 얻을 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the antenna for a radar of the present invention, it is possible to minimize the loss due to the feeder line by applying an isosceles trapezoidal series feed microstrip patch to obtain high gain and low side level characteristics of a radar antenna Effect is obtained.
즉, 본 발명에 의하면, 이등변 사다리꼴 구조의 패치를 적용하고, 각 패치의 두 방사 슬롯의 폭과 길이를 조절해서 직사각형 구조의 패치를 적용하는 경우에 비해 전류 분포를 보다 완만하게 함으로써, 부엽 특성을 효과적으로 개선할 수 있다는 효과가 얻어진다.That is, according to the present invention, by applying a patch having an isosceles trapezoidal structure and adjusting the width and length of the two radiation slots of each patch, the current distribution is made more gentle as compared with the case of applying the patch of the rectangular structure, It is possible to obtain an effect that it can be effectively improved.
도 1은 종래기술에 따른 직사각형 구조 패치를 이용한 일반적인 직렬 급전 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더용 안테나의 구성도이고,
도 3은 도 1 및 도 2에 각각 도시된 안테나에서 방사되는 신호 레벨을 비교한 그래프,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더용 안테나의 분해 사시도,
도 5는 사각 패치 안테나 구조 및 전송선로 모델의 등가 회로도이며,
도 6은 도 5에 도시된 패치 안테나의 전계 분포 특성을 보인 도면. FIG. 1 is a schematic view of a conventional series feed microstrip patch array antenna using a rectangular structure patch according to the prior art. FIG.
2 is a configuration diagram of a radar antenna according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a graph comparing signal levels radiated from the antenna shown in FIGS. 1 and 2,
4 is an exploded perspective view of a radar antenna according to another embodiment of the present invention,
5 is an equivalent circuit diagram of a rectangular patch antenna structure and a transmission line model,
6 is a view showing electric field distribution characteristics of the patch antenna shown in FIG.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더용 안테나를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a radar antenna according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더용 안테나의 구성도이고, 도 3은 도 1 및 도 2에 각각 도시된 안테나에서 방사되는 신호 레벨을 비교한 그래프이다. FIG. 2 is a configuration diagram of a radar antenna according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a graph comparing signal levels radiated from the antenna shown in FIG. 1 and FIG.
도 3에서 직사각형 구조 패치를 적용한 배열 안테나에서 방사되는 신호 레벨은 점선으로 도시되어 있고, 이등변 사다리꼴 구조 패치를 적용한 배열 안테나에서 방사되는 신호 레벨은 실선으로 도시되어 있다. In FIG. 3, the signal levels radiated from the array antennas to which the rectangular structure patches are applied are shown by dotted lines, and the signal levels radiated from the array antennas using the isosceles trapezoidal structure patches are shown by solid lines.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더용 안테나(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수(N)의 방사 소자(21) 및 복수의 방사 소자(21)를 직렬로 연결하는 급전선(22)을 포함하는 방사부(20)를 포함한다. 2, a
도 2에서 방사부(20)는 복수의 방사 소자(21) 및 복수의 방사 소자(22)를 직렬로 연결하는 급전선(22)을 포함하는 하나의 배열 안테나로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 2, the
예를 들어, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더용 안테나의 분해 사시도이다. For example, FIG. 4 is an exploded perspective view of a radar antenna according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개(M)의 방사부(20)와 각 방사부(20)에 공급하고자 하는 전력을 전달하는 급전부(30)를 통해 공급되는 전력을 분배하는 전력분배부(40)를 마련해서 각 방사부(20)로 전력을 공급하도록 구성함으로써, N*M 배열 안테나로 구성될 수 있다. 4, a plurality of (M) radiating
방사부(20)와 급전부(30) 및 전력분배부(40)는 유전체 기판(50) 및 접지면 상에 배열될 수 있다. The
급전부(30)는 각 방사부(20)에 공급하고자 하는 전력을 전력분배부(40)로 공급하는 기능을 하고, 트랜지션(transition) 구조를 이용하여 동축 선로 또는 코플라나 전송선(coplanar wavequide, CPW)과 같이 다양한 급전 형태로 적용될 수 있다.The
전력분배부(40)는 급전부(30)로부터 제공된 전력을 분배해서 각 방사부(20)에 제공하는 기능을 한다. The
예를 들어, 전력분배부(40)는 급전부(30)로부터 제공된 전력을 일정한 출력 전력비로 균등 분배하는 균등 전력 분배기 또는 각 방사부(20)에 서로 다른 크기의 전력을 분배하는 비균등 전력 분배기 중에서 하나 이상을 포함하고, 각 방사부(20)와 직접 연결되어 분배된 전력을 공급하는 전력 분배기는 급전부(30)에 대하여 방사부(20)의 임피던스를 정합(impedance matching)할 수 있다. For example, the
다시 도 2 및 도 3에서, 방사부(20)는 복수 개(N)개의 방사 소자(21)를 포함하고, 각 방사 소자(21) 사이에는 각 방사 소자(21)를 직렬로 연결하는 급전선(22)이 마련된다. 2 and 3, the
예를 들어, 본 실시 예에서 복수(N)의 방사 소자(21)는 각각 이등변 사다리꼴 형상을 갖는 패치(#1 내지 #4)로 마련될 수 있다. For example, in the present embodiment, a plurality of (N)
복수의 방사 소자(21)는 방사부(20)의 길이 방향을 따라 직렬로 배열되고, 복수의 방사 소자(21) 중 중앙에 위치한 방사 소자(21)의 크기가 가장 크고, 중앙에서 양 끝으로 갈수록 방사 소자(21)의 크기가 작아진다. The plurality of
여기서, 각 방사 소자(21)의 크기는 방사 컨덕턴스에 따라서 결정될 수 있다. 즉, 크기가 큰 방사 소자(21)는 크기가 작은 방사 소자(21)에 비해 큰 방사 컨덕턴스를 가질 수 있다. Here, the size of each
예를 들어, 배열 안테나는 유전체 기판(50)에 프린트되는 형식으로 제작됨에 따라, 각 방사 소자(20)는 x방향 길이(폭) 및 y방향 길이(길이)를 갖는 면으로 크기가 정의될 수 있다. For example, as the array antenna is fabricated in a printed form on the
방사 소자(21)의 개수는 배열 안테나의 사용 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다. The number of radiating
그리고 복수의 방사 소자(21)의 방사 컨덕턴스는 낮은 부엽 레벨 특성을 갖는 배열 함수에 따라 결정될 수 있다. And the radiation conductance of the plurality of
급전선(22)은 각 방사 소자(21)로 입력되는 전류의 위상을 조절하여 방사되는 빔의 기울기를 제어할 수 있다.The
즉, 각 방사 소자(21)를 연결하는 급전선(221)의 길이는 각 방사 소자(21)로 입력되는 신호의 파장(λ)/2에 근사화되어 약 λ/2 길이를 가지고, 이웃한 방사 소자(21)와의 급전 위상을 반전시키는 기능을 한다. That is, the length of the
그리고 입력단(input)과 방사 소자(21)를 연결하는 급전선(222)은 임피던스 정합에 보다 큰 기능을 한다. The
이를 위해, 입력단(input)과 방사 소자(21)를 연결하는 급전선(222)은 임피던스 정합을 위해 길이가 조정되거나 다단 임피던스 선로 등으로 변경될 수 있다. For this purpose, the
이와 같이, 각 방사 소자(21)에 이등변 사다리꼴 형상의 패치를 적용하는 경우, 각 패치(#1 내지 #4)는 도 3에 실선으로 도시된 바와 같이, 두 방사 슬롯의 방사 레벨이 서로 다르기 때문에, 슬롯별 방사 레벨을 점차적으로 증가 또는 감소하도록 기울기를 감소시킴에 따라, 보다 완만한 형태로 분포시킬 수 있다. In this way, when an isosceles trapezoidal patch is applied to each radiating
도 5는 사각 패치 안테나 구조 및 전송선로 모델의 등가 회로도이며, 도 6은 패치 안테나의 전계 분포 특성을 보인 도면이다. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a rectangular patch antenna structure and a transmission line model, and FIG. 6 is a view showing an electric field distribution characteristic of a patch antenna.
도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 패치는 전송선로 모델로 분석할 때, 급전 선로가 연결되는 면의 어드미턴스 Y1과 맞은편 종단면의 어드미턴스 Y2로 등가화될 수 있다. As shown in Figure 5, the microstrip patch may be a model for analyzing a transmission line, the feed line admittance of the surface which is connected to the Y 1 equivalent admittance Y 2 of the longitudinal section opposite the screen.
패치 길이(L)가 약 λ/2인 경우, 두 방사 슬롯의 어드미턴스는 실수부인 컨덕턴스는 동일하나, 허수부인 서셉턴스는 크기가 같고 부호가 반대가 되어 상쇄된다. When the patch length L is about lambda / 2, the admittance of the two radiation slots is the same as the conductance of the real number, but the susceptance of the imaginary number is canceled by the same size and opposite sign.
이는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. This can be expressed as Equation (1).
[수학식 1] [Equation 1]
반면, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 이등변 사다리꼴 구조의 패치 구조를 적용함에 따라, 각 패치(#1 내지 #4)는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 대칭되지 않으나, 배열 안테나 전체 구조에서는 대칭 구조를 가진다. 2, the
즉, 입력단의 전송선로(222)는 제외되고, 패치를 기준으로 패치 #1과 #N, 패치 #2와 #(N-1) 등의 순서로 대칭되는 구조이다. That is, the
따라서 도 2에 도시된 각 패치(#1 내지 #4)의 어드미턴스는 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다. Therefore, the admittance of each of the
[수학식 2]&Quot; (2) "
따라서 전체 입력 어드미턴스(YIN)는 수학식 3과 같이, 허수성분 없이 컨덕턴스의 실수 성분이 된다. Therefore, the total input admittance (Y IN ) becomes the real component of the conductance without the imaginary component, as shown in Equation (3).
[수학식 3]&Quot; (3) "
해당 컨덕턴스에 대한 패치 폭은 다음의 수학식 4에 의해 결정된다. The patch width for the conductance is determined by the following equation (4).
[수학식 4]&Quot; (4) "
이를 통해, 이등변 사다리꼴 패치의 두 방사 슬롯의 폭(W)을 결정하며, 패치의 길이(L)는 도 6에 도시된 바와 같이 두 방사 슬롯의 전계가 반대 방향으로 형성되도록 한다.Thus, the width (W) of the two radiating slots of the isosceles trapezoid patch is determined, and the length L of the patch causes the electric fields of the two radiating slots to be formed in opposite directions as shown in FIG.
다음, 패치의 개수 N=10인 배열 안테나의 설계 방법을 설명한다. Next, a method of designing the array antenna with the number of patches N = 10 will be described.
도 1과 같이 직사각형 구조의 패치를 적용하는 경우에는 각 패치의 전류 비율을 정하고, 이를 통해 패치 폭을 계산할 수 있다.When a patch having a rectangular structure is applied as shown in FIG. 1, the current ratio of each patch is determined, and the patch width can be calculated through this.
예컨대, 표 1은 26㏈의 부엽을 갖는 체비쇼프(chebyshov) 방정식을 이용하여 각 패치의 전류 비율(an)을 유도한 결과 테이블이다. For example, Table 1 is a table that derives the current ratio (an) of each patch using a chebyshov equation having a side edge of 26 dB.
반면, 도 2에 도시된 이등변 사다리꼴 구조의 패치를 적용하는 경우, 상술한 바와 마찬가지로 #1 내지 #5 패치의 전류 비율을 결정하는 과정에서 각 패치의 두 방사 슬롯의 폭까지 고려해야 하기 때문에, 10개의 소자 값을 구해야 한다. On the other hand, in the case of applying the patch of the isosceles trapezoidal structure shown in FIG. 2, since the width of the two radiation slots of each patch must be considered in the process of determining the current ratio of the
표 2는 표 1과 동일하게 26㏈의 부엽을 갖는 체비쇼프 방정식을 이용하여 각 패치의 전류비율(an)을 유도한 결과 테이블이다. Table 2 shows the results of deriving the current ratios (an) of each patch using the Chebyshev equation with side dips of 26 dB as in Table 1. [
표 2에서 이등변 사다리꼴 형상의 패치를 적용하는 경우의 전류분포는 도 4에 실선으로 도시된 바와 같이, 직사각형 구조를 적용한 경우의 전류분포(점선)에 비해 완만해짐에 따라, 본 발명은 부엽 특성 개선에 보다 유용함을 확인할 수 있다. As shown in the solid line in FIG. 4, the current distribution in the case of applying the patch of an isosceles trapezoidal shape in Table 2 becomes gentler than the current distribution (dotted line) in the case of applying the rectangular structure, It is possible to confirm that it is more useful.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 이등변 사다리꼴 형상의 직렬 급전 마이크로스트립 패치를 적용하여 급전 선로에 의한 손실을 최소화해서 레이더용 안테나의 고이득 및 낮은 부엽 레벨 특성을 얻을 수 있다. Through the above-mentioned process, the present invention can obtain the high gain and low side level characteristics of the radar antenna by minimizing the loss due to the feeder line by applying the isosceles trapezoidal series feed microstrip patch.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
즉, 상기 실시 예에서는 체비쇼프 방정식을 이용해서 각 패치의 전류비율을 유도해서 배열 안테나를 설계하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 체비쇼프 방정식뿐만 아니라, 바이노미얼(binomial), 테일러(taylor) 등 다양한 방식의 배열 안테나 설계이론을 적용하도록 변경될 수 있다. That is, in the above-described embodiment, the array antenna is designed by deriving the current ratio of each patch by using the Chebyshev equation. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to the Chebyshev equation, , Taylor (taylor) can be changed to apply various types of array antenna design theory.
본 발명은 이등변 사다리꼴 형상의 직렬 급전 마이크로스트립 패치를 적용하여 급전 선로에 의한 손실을 최소화해서 레이더용 안테나의 고이득 및 낮은 부엽 레벨 특성을 얻는 레이더용 안테나 기술에 적용된다.The present invention is applied to an antenna technology for radar which obtains high gain and low side level characteristics of a radar antenna by minimizing loss caused by a feeding line by applying an isosceles trapezoidal series feeding micro strip patch.
10: 레이더용 안테나
20: 방사부
21: 방사 소자
22,221,222: 급전선
30: 급전부
40: 전력분배부
50: 유전체 기판10: Antenna for radar
20:
21: radiating element
22,221,222:
30: Feeding part
40: Power distributor
50: dielectric substrate
Claims (6)
상기 복수의 방사 소자는 각각 에너지가 방사되는 방사 슬롯인 양측 종단이 서로 다른 길이를 갖는 이등변 사다리꼴 형상의 패치로 마련되며,
상기 배열 안테나는 상기 이등변 사다리꼴 구조 패치가 적용된 슬롯별 방사 레벨을 점차적으로 증가 또는 감소하도록 기울기를 감소시켜 직사각형 구조 패치 적용시 방사 레벨 형태보다 완만한 형태로 분포시키고,
상기 복수의 방사 소자로 마련되는 각 패치는 배열 안테나 전체 구조에서 대칭 구조를 가지며,
상기 복수의 방사 소자는 상기 방사부의 길이 방향을 따라 직렬로 배열되고,
상기 복수의 방사 소자 중에서 중앙에 위치한 방사 소자의 크기가 가장 크며, 중앙에서 양끝으로 갈수록 방사 소자의 크기가 작아지고,
각 방사 소자를 연결하는 급전선의 길이는 각 방사 소자로 입력되는 신호의 파장/2에 근사화되는 것을 특징으로 하는 레이더용 안테나. And at least one radiating part including a plurality of radiating elements and a feeder line for connecting the plurality of radiating elements in series,
Wherein the plurality of radiating elements are each provided with an isosceles trapezoidal patch having a length different from each other,
Wherein the array antenna reduces inclination to gradually increase or decrease the radiation level of each slot to which the isosceles trapezoidal structure patch is applied,
Wherein each patch provided by the plurality of radiating elements has a symmetrical structure in the entire structure of the array antenna,
The plurality of radiating elements are arranged in series along the longitudinal direction of the radiating portion,
Among the plurality of radiating elements, the size of the radiating element located at the center is the largest, the size of the radiating element is decreased from the center to both ends,
Wherein a length of a feed line connecting each radiating element is approximated to a wavelength / 2 of a signal input to each radiating element.
복수의 상기 방사부와
상기 복수의 방사부에 공급하고자 하는 전력을 전달하는 급전부 및
상기 급전부를 통해 공급되는 전력을 분배하는 전력분배부를 더 포함하여
각 방사부로 전력을 공급하는 복수의 열을 갖는 배열 안테나로 마련되는 것을 특징으로 하는 레이더용 안테나. The method according to claim 1,
The plurality of radiation parts
A power feeding part for transmitting electric power to be supplied to the plurality of radiation parts;
And a power distributor for distributing power supplied through the power feeder
And an array antenna having a plurality of columns for supplying electric power to each radiation part.
상기 배열 안테나는 각 패치의 전류 비율 결정시, 각 패치의 두 방사 슬롯의 폭을 고려해서 각 패치*2개의 컨덕턴스(G) 값을 산출하고,
산출된 컨덕턴스(G) 값에 기초해서 배열 안테나 설계이론을 이용하여 각 패치의 전류 비율을 결정해서 설계되는 것을 특징으로 하는 레이더용 안테나.The method according to claim 1,
When determining the current ratio of each patch, the array antenna calculates the value of each patch * 2 conductance (G) in consideration of the width of two radiation slots of each patch,
And the current ratio of each patch is determined by using the array antenna design theory based on the calculated conductance (G) value.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020170137191A KR101841685B1 (en) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | Antenna for radar |
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KR101841685B1 true KR101841685B1 (en) | 2018-03-27 |
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ID=61874498
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Cited By (2)
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KR101963384B1 (en) | 2018-10-25 | 2019-07-19 | (주)디지탈엣지 | Antenna for radar |
CN112787076A (en) * | 2019-11-06 | 2021-05-11 | 华为技术有限公司 | Antenna structure, radar and terminal |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101726412B1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-04-12 | 주식회사 에스원 | Array antenna |
-
2017
- 2017-10-23 KR KR1020170137191A patent/KR101841685B1/en active IP Right Grant
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CN112787076A (en) * | 2019-11-06 | 2021-05-11 | 华为技术有限公司 | Antenna structure, radar and terminal |
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