KR101913819B1 - 장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치 - Google Patents

장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 레이더용 배열 안테나에 있어서, 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들을 포함하며, 상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정되므로 탐지거리를 만족하기 위한 안테나의 크기를 결정하는 장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치가 개시된다.

Description

장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치{Long Range Radar Array Antenna, Horizontal Array with Antenna Radiating Elements, Antenna Apparatus for Long Range Radar}
본 발명은 장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 300km 이상을 만족하는 장거리 레이더의 장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치에 관한 것이다.
장거리레이더는 표적을 탐지하기 위한 탐색을 수행하며, 24 시간 무중단 운용을 통해 항공기의 피아 식별 및 항적을 신속, 정확하게 탐지하고 탐지된 표적을 중앙 통제소로 전달하여 격추할 수 있도록 감시 정찰하는 임무를 수행한다.
능동 레이더의 탐지 성능을 결정하는 중요 요소인 안테나는 물리적 한계 때문에 그 크기가 성능에 비례하여 커지게 된다. 이에 따라, 탐지거리를 만족하기 위한 안테나의 크기 결정이 필요하다.
종래에는 가로폭이 8m 이상이 넘는 대형 레이더의 경우에는 이동 및 설치를 위해 안테나 소자를 블록 단위로 제작하여 분해 및 조립하였다. 차량 이동을 한 후 설치 사이트에서 블록 단위로 조립을 하다 보니, 설치 시간이 다량 소요되고, 전자적 빔 정렬 작업을 하는 근접전계시험을 하고 온 안테나를 현장에서 재 조립하다보니, 안테나 설치 후 전기적인 셋업을 다시 하면서 발생되는 성능 저하 부분을 감수하고, 운영하였다.
본 발명은 장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치로 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들을 포함하며, 상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 제공함으로써 탐지거리를 만족하기 위한 안테나의 크기를 결정하는데 목적이 있다.
또한, 이동 설치를 위한 분해 및 재조립을 통한 안테나 정렬의 틀어짐 발생으로 인해 성능 저하를 해결하고, 이동 및 재설치 시에도 근접전계 결과와 동일한 안테나 성능을 유지하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더용 배열 안테나는, 레이더용 배열 안테나에 있어서, 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들을 포함하며, 상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정되며, 상기 탐지 거리의 상한 범위인 최대 탐지 거리는 300km 내지 600Km이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이더의 안테나 장치는 레이더의 안테나 장치에 있어서, 상기 레이더의 탐지 신호를 송수신하며, 방사되는 면적이 조절 가능한 안테나부를 포함하고, 상기 안테나부는, 각도 조절이 가능한 베이스 및 상기 베이스의 일측면에 연장되는 날개부를 포함하고, 상기 베이스 및 날개부는, 각각 복수의 수평 배열 방사소자 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조이며, 상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 레이더용 배열 안테나에 있어서, 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들을 포함하며, 상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정되므로 탐지거리를 만족하기 위한 안테나의 크기를 결정할 수 있다.
또한, 안테나 장치의 이동 설치를 위한 분해 및 재조립이 필요 없으므로, 안테나 정렬의 틀어짐 발생으로 인해 성능 저하를 막을 수 있고, 근접 전계 결과와 동일한 안테나 성능을 유지할 수 있다.
또한, 종래에는 안테나 소자를 블록 단위로 제작하다보니, 조립공차가 매우 크고, Human error가 자주 발생되며, 현장에서 성능 저하 발생 시에 어느 부위가 문제인지 찾아 내기가 불가능하지만, 본 발명을 통해 조립 공차 최소화가 가능해진다.
또한, 변위센서를 활용한 안테나 운용 중 이상 상태 신호 발생 및 원격 알림을 통해 최적 성능을 유지할 수 있고, 기존의 장비는 안테나 회전각도 조정 기능이 없어서 성능에 대한 튜닝이 불가했지만, 현장 적응을 통해 운용환경 별 조절이 가능해질 수 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더용 배열 안테나(10)를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장거리 레이더용 배열 안테나(10)를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이더의 안테나 장치(20)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이더의 안테나 장치(30)를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 배열 방사소자 안테나를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 관련된 장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 장거리 레이더용 배열 안테나와 이의 수평 배열 방사소자 안테나 및 장거리 레이더의 안테나 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더용 배열 안테나(10)를 나타낸 도면이다.
장거리 레이더용 배열 안테나(10)는 탐지거리 확장에 따른 개구면이 확장된 안테나이다. 안테나의 소자의 해당 위치들이 직선 상에 놓여있는 1차원 배열 안테나로 구성된다.
배열 구성과 조정 방식으로 기능을 구분할 수 있으며, 방사소자 간 거리와 각 방사소자의 급전 신호(전류)의 진폭 및 위상이 배열 안테나의 차이점을 구현한다.
도 1을 참조하면, 장거리 레이더용 배열 안테나(10)는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)을 포함하고, 수평 배열 방사소자 안테나들은 각각 복수개의 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)을 포함한다.
복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)은 레이더용 배열 안테나에 있어서, 상기 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는다.
복수개의 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)은 수평 배열 방사소자 안테나에 선형으로 서로 이격되어 배열되며, 수평 배열 방사소자 안테나는 방사소자들을 지지하는 베이스부재(113, 123, 133, 143)를 포함한다. 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이(L4)는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정된다.
본 발명에 따른 안테나 장치 또는 이를 포함하는 레이더의 탐지거리에 특별한 제한은 없다. 다만, 본 발명에 따른 장치의 탐지거리의 상한 범위인, 최대 탐지거리는 300~600km가 바람직하다.
최대 탐지거리는 레이더의 성능을 정하는 요인의 하나로, 목표물을 관측할 수 있는 최대 거리이다. 최대 탐지 거리는 송신 전력을 크게 하고, 수신기의 감도를 높이고, 안테나의 이득을 크게 높일수록 증대한다.
본 발명에 따른 장거리 레이더용 배열 안테나(10)는 최대 탐지 거리가 300km 이상으로, 종래의 레이더용 안테나에 비해 상대적으로 먼 거리까지 탐지할 수 있다. 탐지 거리가 600Km 초과일 경우, 레이더 탐지율이 낮아지는 한계가 있다.
복수개의 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)은, 베이스부재(113, 123, 133, 143) 상에 또는 그 내에 배치된다.
도 1의 L3은 서로 인접하는 단위 방사소자들간의 이격 거리이고, L5는 단위 방사소자의 가로 길이이며, L6은 단위 방사소자들간의 이격 거리에서 단위 방사소자의 가로 길이를 제외한 길이이며, 7 내지 8 센티미터인 것이 바람직하다. 구체적으로 서로 인접하는 단위 방사소자들간의 중심 이격 거리(Y)는 X + Yoffset ≤ Y ≤ 2X 센티미터 이고, 15 내지 20 센티미터인 것이 바람직하다. 단위 방사소자의 가로 길이 X는 9 내지 15 센티미터인 것이 바람직하다. Yoffset은 중심 이격 거리의 오프셋으로 6 내지 8 센티미터인 것이 바람직하다.
서로 인접하는 단위 방사소자들간의 이격 거리가 15 센티미터 미만일 경우 물리적으로 안테나간 간섭이 발생하고, 전기적으로도 뮤츄얼 커플링이 증가하여 안테나 빔패턴이 왜곡된다. 또한 20 센티미터 초과일 경우 그래이팅로브(Grating Lobe)가 발생하여 이득을 감소시키고 주빔 이외의 방향에서 신호가 수신되어 허위 신호를 발생시킨다. 따라서, 서로 인접하는 단위 방사소자들간의 이격 거리는 운용주파수를 파장(Wavelength)으로 변환했을 때 가장 긴 파장의 절반 이상, 가장 짧은 파장의 1배 미만으로 설계하는 것이 바람직하다. 1배 이상으로 증가하면 부효과(Sideeffect)로 Grading lobe가 발생하여 안테나의 이득을 감소시킨다.
탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정되는 빔의 이득(G)은, P/40 ≤ G ≤ P/30 dBi 이고, (P는 상기 수평 배열 방사소자 안테나의 표준 안테나 전력이며, 여기서, 30 ≤ P ≤ 40 이다.)
여기서, 빔 폭(beam width)은 안테나의 지향 특성을 각도로 나타낸 것이다. 송신점 또는 수신점을 중심으로 한 극좌표를 써서 각 방향의 벡터 길이를 전계 강도 또는 방사 전력에 대하여 나타난다.
도 1의 L4는 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이이다. 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이(W)는, 550 ≤ W ≤ 750 센티미터이며, 도 1의 L4는 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이이다. 수평 배열 길이(W)는, 상기 베이스부재의 평면에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리이다.
단위 방사소자의 배열은 방사소자들의 집합체를 기하학적(기계적 또는 전기적)으로 배열한 것이며 전기적으로 전류위상을 변화시킴으로써 공간적으로 원하는 방사패턴을 얻는다.
수평 배열 길이가 550 센티미터 미만일 경우 안테나의 이득이 감소하고 방위각 빔폭은 증가하며 750 센티미터 초과일 경우 이득은 증가하나 빔폭이 감소하여 레이더 전 탐지범위를 탐지하기 위해 필요한 빔운용시간 자원이 부족해진다.
도 1의 L1는 선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들이 배열된 수직 배열 길이이다.
상기 선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들이 배열된 수직 배열 길이(H)는, 550 ≤ H ≤ 700 센티미터이며, 상기 수직 배열 길이(H)는, 상기 선형으로 배열된 상기 복수의 수평 배열 방사소자 안테나에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리이다.
베이스부재의 평면에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들의 배열된 개수(N1)는, 수평 배열 길이(W)와 서로 인접하는 단위 방사소자들간의 중심 이격 거리(Y)를 고려하며, W/2X ≤ N1 ≤ W/[Yoffset+X] 이다.
도 1의 L2는 복수 개의 수평 배열 방사소자 안테나들간의 이격 거리(D)이다. 복수 개의 수평 배열 방사소자 안테나들간의 이격 거리(D)는 15 ≤ D ≤ 20 센티미터 이고, 상기 선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들의 배열된 개수(N2)는, 수직 배열 길이(H)와 서로 인접하는 배열 안테나들간의 이격 거리(D)를 고려하며, H/20 ≤ N2 ≤ H/15 이다.
여기에서, 이격거리가 15 센티미터 미만일 경우 물리적으로 안테나간 간섭이 발생하고, 전기적으로도 뮤츄얼 커플링이 증가하여 안테나 빔패턴이 왜곡된다. 또한 20 센티미터 초과일 경우 그래이팅로브(Grating Lobe)가 발생하여 이득을 감소시키고 주빔 이외의 방향에서 신호가 수신되어 허위 신호를 발생시킨다.
선배열 안테나간 간격도 안테나소자간 간격은 운용주파수를 파장(Wavelength)으로 변환했을 때 가장 긴 파장의 절반 이상, 가장 짧은 파장의 1배 미만으로 설계하는 것이 바람직하다. 간격을 넓게 하면 이득이 늘어나나 1배 이상으로 증가하면 부효과(Sideeffect)로 Grading lobe가 발생하여 안테나의 이득을 감소시킨다.
레이더용 배열 안테나(10)는, 상기 빔을 방사하는 면의 가로는 30 내지 36 미터의 파장 범위 이고, 상기 빔을 방사하는 면의 세로는 27 내지 33 미터의 파장 범위이다. 여기서, 파장은 레이더 운용을 위해 미리 정해진 단위 길이를 의미한다. 파장(Wavelength)은 운용주파수의 역수로 계산된다. 면의 가로가 27파장 미만인 경우, 방위각 빔폭은 증가하나 이득이 감소하여 최대거리 탐지를 위한 이득이 부족하므로 부적절하고, 36파장을 초과할 경우 이득은 증가하나 방위각 빔폭이 좁아져서 일정한속도로 회전하는 레이더에서 탐지시간을 확보하기 어려우므로 위 범위 내가 바람직하다. 면의 세로가 27파장 미만일 경우 최대거리 탐지를 위한 이득이 부족한 문제가 있고, 33파장을 초과할 경우 고각 빔폭이 좁아져 고각 탐지범위를 모두 포함하지 못하게 되므로 위 범위 내가 바람직하다.
복수개의 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)의 하나의 소자에서 폭은 중심주파수의 반파장이며. 높이는 회로기판 높이이다.
레이더용 배열 안테나(10)가 탐지하고자 하는 탐지 거리는 단위 시스템을 이용하여 결정할 수 있다.
단위 시스템은 능동안테나 배열이 구성되기 전 1개의 안테나 소자와 송수신기로 구성된 시스템이다. 이 레이더 시스템의 탐지거리는 수학식 1을 이용하여 결정된다.
Figure 112018034354822-pat00001
여기서, R0은 탐지거리[m], Pt 는 송신출력[W], Gt 는 송신이득[dBi], Gr 는 수신이득[dBi], λ는 파장[m], σ는 레이더 반사 단면적[m2], k는 볼츠만상수, Ts 는 시스템 온도[K], B는 대역폭, (S/N)req 는 요구 신호대잡음비이다.
예를 들어 중심주파수 1.3 GHz, 등방성 안테나(0 dB), 출력 1W, 대역폭 3 MHz 단위 시스템이 1 m2 항적을 탐지확률 80%, 오경보 확률 10-6 로 탐지한다면 최대거리는 약 952 m가 된다.
단위 시스템을 배열로 구성하여 300 km 이상의 표적을 동일 조건으로 탐지할 때 필요한 이득은 수학식 2와 같다.
Figure 112018034354822-pat00002
여기서, Rmax은 최대 탐지거리[m], R0은 탐지거리[m], Pt 는 송신출력[W], Gt 는 송신이득[dBi], Gr 는 수신이득[dBi]이다.
단위시스템을 기준으로 하면 약 105 dB이상 이득이 필요하다. 이 이득은 단위시스템의 배열화를 통해 확보한다.
능동레이더 시스템에서 N개의 단위시스템 배열화를 수행하면 이득이 발생하게 된다. 이 효과는 수학식 3과 같다.
Figure 112018034354822-pat00003
여기서, Pt 는 송신출력[W], Gt 는 송신이득[dBi], Gr 는 수신이득[dBi]이고, N은 단위시스템 배열 개수, Dt, Dr은 안테나의 지향성을 나타내고 et, er은 각각 안테나의 효율이다.
일반적인 지향성과 이득과의 관계는 수학식 4와 같다.
Figure 112018034354822-pat00004
G0 는 임의 안테나의 지향성이고 e0는 안테나의 효율, D0는 지향성이다. θh, θv 는 각각 안테나의 수직, 수평 빔폭이다.
안테나가 면적에 대해 안테나 효율을 최대화 하기 위하여 직사각형 또는 정사각형 배열을 갖는다면 배열의 가로, 세로 소자 개수를 각각 Nh, Nv 라고 정의할 수 있다.
수학식 5로부터 배열안테나의 제약 사항인
Figure 112018034354822-pat00005
내에서 N의 개수에 따른 배열 이득을 계산할 수 있다.
Figure 112018034354822-pat00006
여기서, Pt 는 송신출력[W], Gt 는 송신이득[dBi], Gr 는 수신이득[dBi]이고, Nh, Nv 는 배열의 가로, 세로 소자 개수, θh, θv 는 각각 안테나의 수직, 수평 빔폭이다.
θh, θv 는 수학식 6을 통해 계산된다.
Figure 112018034354822-pat00007
여기서, θh, θv 는 각각 안테나의 수직, 수평 빔폭, Nh, Nv 는 배열의 가로, 세로 소자 개수이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장거리 레이더용 배열 안테나(10)를 나타낸 도면이다.
안테나 배열(antenna array)는 물리적 안테나 여러개를 모아 놓은 형태로, 지향 방사 패턴을 얻기 위해 안테나를 공간에 배치하고, 배열 내에 많은 소형 안테나를 사용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 장거리 레이더용 배열 안테나(10)는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)을 포함하고, 수평 배열 방사소자 안테나들은 각각 복수개의 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)을 포함한다.
복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)은 레이더용 배열 안테나에 있어서, 상기 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는다.
복수개의 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)은 수평 배열 방사소자 안테나에 선형으로 서로 이격되어 배열되며, 수평 배열 방사소자 안테나는 방사소자들을 지지하는 베이스부재(113, 123, 133, 143)를 포함한다. 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정된다. 여기서, 탐지 거리의 상한 범위인 최대 탐지 거리는 300km 내지 600Km이다.
복수개의 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)은, 베이스부재(113, 123, 133, 143) 상에 또는 그 내에 배치된다.
베이스 부재는 판형 또는 굴곡된 면을 포함할 수 있으며, 단위 방사소자들은 판형 부재 또는 굴곡된 면에 위치할 수 있다.
또한, 장거리 레이더용 배열 안테나(10)는 공통 위상 변위(common phase shifter)에 대한 요소가 공급되는 선들(113, 123)을 포함할 수 있다.　서로에 대해 수직으로 장착 된 선형 어레이는 평면 안테나를 형성하여 배치가 간단하다는 장점이 있다.
수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)은 단위 방사소자들(111, 121, 131, 141)로 위상 정보를 공급하는 패턴(112)을 포함할 수 있고, 위상 정보는 제어부(115, 125, 135, 145)로부터 공급받을 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이더의 안테나 장치(20)를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 레이더의 안테나 장치(20)는 방사되는 면적이 조절 가능한 안테나부를 포함하고, 안테나부는 베이스(100) 및 날개부(200, 300)를 포함한다.
베이스(100)는 각도 조절이 가능하다.
날개부(200, 300)는 베이스의 일측면에 연장된다.
베이스(100)는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)을 포함하고, 날개부(200, 300)는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(210, 220, 230, 240)을 각각 포함한다.
복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)은 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는다.
베이스 및 날개부는, 각각 복수의 수평 배열 방사소자 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조이며, 상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정된다.
도 3의 L7, L8, L9는 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이(L4)를 삼등분한 것이다. 여기서, L7은 베이스의 수평 배열 길이(W1), L8은 제1 날개부의 수평 배열 길이(W2), L9는 제2 날개부의 수평 배열 길이(W3)이다.
도 3을 참조하면 상대적으로 베이스의 수평 배열 길이(L7)가 가장 길고, 250 내지 270 센티미터인 것이 바람직하다.
L8 및 L9는 서로 길이가 같고, 240 내지 250 센티미터이다. 이에 따라, L8과 L9를 합하면 480 내지 500 센티미터로, 제1 날개부와 제2 날개부의 수평 배열 길이의 합(W2+W3)은 베이스의 수평 배열 길이(W1) 보다 크다.
장거리레이더의 경우, 차량 이동을 위해 접었을 때 도로 규정을 만족하도록 접이식 구조인 것이 바람직하다.
또한, 베이스(100)에 배열된 복수의 수평 배열 방사소자 안테나와 상기 날개부에 배열된 복수의 수평 배열 방사소자 안테나 사이를 연결하는 위상보정부(미도시)를 더 포함한다.
베이스(100)와 날개부(200, 300)는 접이식 구조로 제작하여 연결부위에 물리적인 불연속이 발생하여 급전회로에 불연속이 발생하므로, 본체와 각 Wing간에 균일한 위상을 갖도록 수평 배열 방사소자 안테나들의 섹션간을 케이블로 연결할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더의 안테나 장치가 적용되는 레이더의 안테나부는 분리 영역을 경계로 구분되는 베이스(100)와 날개부(200, 300)를 포함한다. 즉 탐지 성능이 개선된 레이더의 안테나 장치는 크게 3가지 안테나 섹션을 가질 수 있다. 안테나부는 적을 탐지하기 위한 레이더 신호를 방사하며, 이동 시 제1 날개부(200) 및 제2 날개부(300)는 베이스(100)에 절첩식 구조로 연결되어, 접힌 상태로 유지될 수 있다. 레이더의 안테나부는 레이더 가동시 펼쳐진 제1 날개부(200) 및 베이스(100)와 제2 날개부(300) 및 베이스 영역(100)사이에 미리 설치된 오프셋 보정 장치에 케이블만을 연결하여 작전지역에서 별도의 튜닝 과정이 필요 없이 운용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 소자 별로 미리 튜닝되어 배열 소자들의 적어도 일단에 고정되는 오프셋 보정 장치를 포함하고, 오프셋 보정 장치를 케이블로 연결하여 배열 소자들의 위상 오프셋을 보정할 수도 있다. 오프셋 보정 장치는 배열 소자간 위상 오프셋을 보정하고, 레이더 신호의 주파수 특성을 보정하며, 분리되어 배치된 배열 소자들을 전기적으로 연결하는 케이블이 수용된다. 접속 모듈은 배열 소자들의 전기적 특성을 개선하여 레이더 안테나의 성능을 개선할 수 있다.
즉, 배열 소자들의 미리 고정된 오프셋 보정 장치에 케이블을 연결하고, 동시에 배열 소자들의 전기적 특성을 개선하는 접속 모듈을 안테나 지지부의 체결 부재에 체결함으로써 간편한 튜닝만으로 레이더 안테나의 성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 베이스와 날개부와 배열 소자를 연결하는 커넥터 모듈을 더 포함할 수 있다. 커넥터 모듈은 상기 배열 소자들의 적어도 일단에 기 설정된 면적으로 형성되어 상기 커넥터 모듈을 고정하기 위한 커넥터 베이스를 더 포함하고, 커넥터 베이스는 상기 배열 소자에서 상기 레이더 신호가 방사되는 방사면의 반대 측면에서 상기 커넥터 모듈에 일체로 형성되거나 기계적으로 체결된다.
레이더 신호의 주파수 특성을 보정하는 것은 상기 분리 영역으로 구분되는 배열 소자들 각각에서 방사되는 레이더 신호의 위상의 편차를 나타내는 위상 오프셋을 보정하는 것이고, 커넥터 모듈은 상기 분리 영역을 경계로 상기 배열 소자들이 접히는 경우, 상기 커넥터 모듈이 서로 접촉되지 않도록 상기 배열 소자 각각의 일단에서 고정된다.
복수의 수평 배열 방사소자 안테나들(110, 120, 130, 140)은 레이더용 배열 안테나에 있어서, 상기 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는다.
선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이(W)는, 550 ≤ W ≤ 750 센티미터이며, 도 1의 L4는 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이이다. 수평 배열 길이(W)는, 상기 베이스부재의 평면에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리이다.
수평 배열 길이가 550 센티미터 미만일 경우 안테나의 이득이 감소하고 750 센티미터 초과일 경우 이득은 증가하나 빔폭이 감소하여 빔운용시간 자원이 부족해진다.
선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들이 배열된 수직 배열 길이(H)는, 550 ≤ H ≤ 700 센티미터이며, 상기 수직 배열 길이(H)는, 상기 선형으로 배열된 상기 복수의 수평 배열 방사소자 안테나에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리이다.
선배열 안테나간 간격도 안테나소자간 간격은 운용주파수를 파장(Wavelength)으로 변환했을 때 가장 긴 파장의 절반 이상, 가장 짧은 파장의 1배 미만으로 설계하는 것이 바람직하다. 간격을 넓게 하면 이득이 늘어나나 1배 이상으로 증가하면 부효과(Sideeffect)로 Grading lobe가 발생하여 안테나의 이득을 감소시킨다.
레이더용 배열 안테나(10)는, 상기 빔을 방사하는 면의 가로는 30 내지 36 미터의 파장 범위 이고, 상기 빔을 방사하는 면의 세로는 27 내지 33 미터의 파장 범위이다. 여기서, 파장은 레이더 운용을 위한 단위 길이를 의미한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이더의 안테나 장치(30)를 나타낸 도면이다.
레이더의 안테나 장치(30)는 이동 가능형 또는 이동형 레이더로의 제작을 위해 안테나를 폴딩 가능 구조로 설계한 안테나 장치이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 안테나 장치(30)는 안테나부(500) 부안테나(600), 안테나 결합기(610), 부엽차단안테나(700), 구동부(800)를 더 포함한다.
레이더의 탐지거리는 안테나의 면적에 비례한다. 장거리 탐지가 가능하기 위해서는 안테나 크기가 커짐에 따라 레이더구조물의 전체사이즈도 비례하여 증가한다. 이에 따라 이동 및 설치 시 안테나를 조립체 단위별로 분해한다. 특히 대형구조물 이동 시에는 도로교통법에 따른 차량이동을 고려하여 한다.
종래에는 가로폭이 8m 이상이 넘는 대형 레이더의 경우에는 이동 및 설치를 위해 안테나 소자를 블록 단위로 제작하여 분해 및 조립하였다. 차량 이동을 한 후 설치 사이트에서 블록 단위로 조립을 하다 보니, 설치 시간이 다량 소요되고, 근접전계시험을 하고 온 안테나를 현장에서 재 조립하다보니, 안테나 설치 후 전기적인 셋업을 다시 하면서 발생되는 성능 저하 부분을 감수하고, 운영하였다.
안테나 소자를 블록 단위로 제작 하게 되면 조립공차가 매우 크고, Human error가 자주 발생되며, 현장에서 성능 저하 발생 시에 어느 부위가 문제인지 찾아 내기가 어렵다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 안테나 장치에 따르면, 이동 설치를 위한 분해 및 재조립을 통한 안테나 정렬의 틀어짐 발생으로 인해 성능 저하가 생기는 종래의 기술과 달리, 본 발명을 이용하면 근접전계 결과와 동일한 안테나 성능을 유지할 수 있다.
또한, 종래 기술의 경우 블록 단위의 조립이다보니, 설치 기간이 1개월 가량이 소요되지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 확장 가능한 레이더의 안테나 장치에 따르면, 2일 이내 운용이 가능하며, 최초 설치 후 고정형 레이더로만 운용하게 되는 대형레이더를 이동 가능형으로 운용할 수 있으므로 작전의 유동성 확장에 기여할 수 있으므로, 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다.
장거리 탐색용 레이더에 있어서, 폭 8m 이상의 구조물의 경우, 이동편리성을 위해서는 도로교통법에 대한 차량 적재용량 기준을 충족하여야 한다.
도로 폭 및 높이 기준은 각 도로별 허가 제원(길이, 너비, 높이, 중량)에 의해 부피가 제한되며 고속 도로 기준 가능한 최대 높이는 4.5m 너비는 3.2~3.5m 이다.
도 4는 구체적으로, 300km 이상 360도의 전방위 탐지를 위한 전자기파 방사장치 및 탐지장치 구조를 나타낸 것이다.
안테나부(500)는 상기 레이더의 탐지 신호를 송수신하며, 방사되는 면적이 조절 가능하다. 안테나부 차량탑재 및 이동 시 도로 폭을 감안하여 접이식 힌지구조를 적용하는 것이 바람직하다.
안테나부(500)는 각도 조절부와 연결되는 베이스(510) 및 베이스의 일측면에 연장되는 날개부(520, 530) 및 베이스와 연결되며 상기 안테나부가 회전 및 각도 조절이 가능하게 지지하는 안테나 지지부를 포함하는 확장 가능한 레이더의 안테나 장치의 주안테나부이다. 주안테나는 1차 레이더 빔을 방사하고 수신하는 기능을 수행하며, 빔을 방사하는 면의 가로 30~36 파장, 세로 27파장~33파장 범위인 것이 바람직하다. 이동이 용이하도록 안테나 소자에 회전결합기를 적용한 접이식 구조를 갖는다. 전자빔조향 및 디지털빔형성을 위해 주안테나의 각 행에는 고출력 증폭기와 디지털 송수신기가 장착된다.
날개부(520, 530)는 베이스(510)에 절첩식 구조로 연결될 수 있으며, 절첩식 구조 이외에도, 안테나의 방사면이 확장 가능한 슬라이드 구조, 길이 조절이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
구동부(800)는 안테나부의 하단에 연결되어 상기 안테나 장치를 구동한다.
구동부(800)는 회전 시 안테나를 고정하며, 안테나를 일정한 주기로 회전할 수 있도록 한다. 구동부(800)에는 이중화된 모터를 포함하여, 모터 고장 시 즉시 대체할 수 있도록 한다. 또한 안테나의 회전각을 감지하는 센서를 장착하여 안테나 회전각을 인식할 수 있다.
각도 조절부(820)는 안테나부(500)와 구동부(800)를 연결하며, 안테나부(500)를 회전시키고 각도를 조절한다. 구체적으로, 구동부(800)로부터 상기 안테나부를 회전하고 상승시키기 위한 구동 신호를 수신하며, 상기 구동 신호를 수신하여 정회전 또는 역회전하는 모터 및 모터에 연동하여 운동하는 모터측 기어를 포함한다.
안테나 받침대(850)는 안테나 장치를 지탱하면서 회전 시 회전하는 역할을 수행한다.
부안테나(600)는 2차 레이더의 빔을 방사하고, 수신하는 기능을 수행하며 빔을 방사하는 면의 가로 27파장 ~ 30 파장, 세로는 6파장~7파장 범위인 것이 바람직하다.
여기서, 파장은 레이더 운용을 위한 단위 길이를 의미한다. 파장(Wavelength)은 운용주파수의 역수로 계산된다. 면의 가로가 27파장 미만인 경우, 방위각 빔폭은 증가하나 이득이 감소하여 최대거리 탐지를 위한 이득이 부족하므로 부적절하고, 30파장을 초과할 경우 이득은 증가하나 방위각 빔폭이 좁아져서 일정한속도로 회전하는 레이더에서 탐지시간을 확보하기 어려우므로 위 범위 내가 바람직하다. 면의 세로가 6파장 미만일 경우 최대거리 탐지를 위한 이득이 부족한 문제가 있고, 7파장을 초과할 경우 고각 빔폭이 좁아져 고각 탐지범위를 모두 포함하지 못하게 되므로 위 범위 내가 바람직하다.
안테나 결합기(610)는 ±5도로 회전이 가능하여 주안테나면과 부안테나의 전자기파 방사면 옵셋이 가능하다. 옵셋은 주안테나의 빔과 부안테나의 빔각도를 고려하여 설정하여 두 안테나 간 간섭을 줄일 수 있다.
부엽차단안테나(700)는 주 안테나에 장착되고, 저잡음증폭기를 내장하여 수신잡음을 최소화할 수 있다.
송수신제어부는 안테나 장치를 제어하고, 장치의 상태를 취합하며, 점검 보정기능을 수행한다. 빔 송신 시는 송신 위상 보정값과 빔 조향값에 따라 각 송신기로 제어 명령을 송신하여 위상을 조정한다. 디지털 수신기로 수신된 디지털 데이터를 취합하여 데이터 형태로 신호처리 장치로 송신하는 기능을 수행한다.
안테나부(500)는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들을 각각 포함한다.
복수의 수평 배열 방사소자 안테나들은 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는다.
베이스 및 날개부는, 각각 복수의 수평 배열 방사소자 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조이며, 상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들 및 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정된다.
또한, 수평 배열 방사소자 안테나는 변위센서를 더 포함할 수 있다. 변위센서는 복수 개의 배열소자들의 이동을 감지한다.
물체가 이동한 거리 또는 위치를 계측하는 것은 여러 가지 역학량을 측정하는 기초가 되는 것으로서, 역학량을 일단 변위로 변화시키고 변위 측정에서 역학량을 구하는 것도 있다. 변위를 전기량으로 변환하는 데 정전 용량 변화나 인덕턴스 변화, 전기 저항 변화, 발생 기전력 변화를 이용하는 것이 많다.
변위센서는 각각 분리된 구조물 간 하중이 많이 발생되는 위치에 위치하며, 안테나 운용 중 발생하는 이격 발생 상태 신호를 잡을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 배열 방사소자 안테나를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 배열 안테나는 수평 배열 방사소자 안테나는 베이스의 수평 배열 방사소자 안테나(110, 120, 130), 날개부의 수평 배열 방사소자 안테나(220, 230, 240), 이동부(180)를 포함한다.
이동부(180)는 수평 배열 방사소자 안테나를 안테나부의 평면 범위 내에서 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 능동 배열 안테나는 배열 안테나에 능동 소자를 직접 장착한 형태의 안테나로서, 각각의 안테나 소자들을 결합 손실이나 전송 손실 없이 직접 구동함으로써 빔 형성(Beam Forming) 안테나, 다중 입력 다중 출력(MIMO) 방식 등과 같은 고성능 안테나를 효율적으로 구현할 수 있다.
수평 배열 방사소자 안테나(110, 120, 130)는 안테나가 지향성을 갖도록 하기 위하여 2개 이상 적절한 간격으로 정연하게 배치하여 구성된다.
여기서, 지향성은 소리, 전파, 빛 등의 송수신에 있어, 그것들의 장치특성이 특정 방향에서 강한 성질을 나타내는 현상이다.
즉, 텔레비전의 수신 안테나를 회전하면 어떤 방향에서 가장 선명한 화상을 얻게 되는데, 이와 같이 수신 안테나의 입력 감도나 발사전파의 강도 또는 마이크로폰의 감도 등이 방향에 따라 현저하게 달라지는 성질이다. 송신의 경우에는 에너지가 그 방향으로 집중되므로 능률이 좋고, 수신의 경우는 여분의 방향에서 잡음이 들어오기 힘든 것 등의 특징이 있다.
지향성은 대체로 입체적이며, 수평지향성과 수직지향성으로 나타낸다. 텔레비전의 수신 안테나는 수평, 수직의 지향성을 모두 가지고 있으나, 송신 안테나는 보통 수평무지향성, 수직지향성이 있다. 지향성의 예민성은 방사전기장의 강도, 또는 수신감도가 최대인 방향에서 그 절반으로 감소되는 방향까지의 각도[半値角]으로 표시되며, 반치각이 작을수록 지향성은 예민하다. 지향성을 주는 방법에는 나팔에 의하는 것, 렌즈나 오목거울에 의하는 것, 도파기(導波器)나 반사기에 의하는 것이 있다.
수평 배열 방사소자 안테나(110)는 조립 블록(181)에 연결되어 이동부(180)에 조립되며 조립 블록(181)은, 복수의 홀(182, 183, 184, 185)을 포함하여, 수평 배열 방사소자 안테나가 복수의 홀 중 수평 배열 방사소자 안테나 간의 이격을 줄일 수 있는 홀에 조립된다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
10: 장거리 레이더용 배열 안테나
110: 수평 배열 방사소자 안테나
111: 단위 방사소자

Claims (16)

  1. 레이더용 배열 안테나에 있어서,
    상기 배열 안테나는 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조를 갖는 복수의 수평 배열 방사소자 안테나들을 포함하며,
    상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들; 및 상기 단위 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정되되,
    상기 베이스부재는, 주 베이스부; 상기 주 베이스부의 우측에 연장되는 제1 날개부; 및 상기 주 베이스부의 좌측에 연장되는 제2 날개부;로 구분되며, 상기 제1 날개부 및 제2 날개부는 상기 주 베이스부 측으로 접히고, 상기 주 베이스부 외측으로 확장 가능하도록 마련되되, 상기 제1 날개부 및 상기 제2 날개부는 상기 주 베이스부 외측으로 확장 시 상기 제1 날개부, 상기 제2 날개부 및 상기 주 베이스부는 동일한 면에 위치되는 것을 특징으로 하는 레이더용 배열 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탐지 거리의 상한 범위인 최대 탐지 거리는 300km 내지 600Km인 것을 특징으로 하는 레이더용 배열 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위 방사소자들은, 상기 베이스부재 상에 또는 그 내에 배치되며, 서로 인접하는 단위 방사소자들의 중심간의 중심 이격 거리(Y)는 X + Yoffset ≤ Y ≤ 2X (여기서, X는 단위 방사소자의 가로 길이이며, 9 ≤ X ≤ 15 센티미터 이고, Yoffset은 중심 이격 거리의 오프셋이다)인 레이더용 배열 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정되는 빔의 이득(G)은, P/40 ≤ G ≤ P/30 dBi (여기서, P는 상기 수평 배열 방사소자 안테나의 표준 안테나 전력이며, 30 ≤ P ≤ 40 이다)인 레이더용 배열 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이(W)는, 550 ≤ W ≤ 750 센티미터이며,
    상기 수평 배열 길이(W)는, 상기 베이스부재의 평면에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리이고,
    상기 선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들이 배열된 수직 배열 길이(H)는, 550 ≤ H ≤ 700 센티미터이며,
    상기 수직 배열 길이(H)는, 상기 선형으로 배열된 상기 복수의 수평 배열 방사소자 안테나에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리인 것을 특징으로 하는 레이더용 배열 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스부재의 평면에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들의 배열된 개수(N1)는, 수평 배열 길이(W)와 서로 인접하는 단위 방사소자들간의 중심 이격 거리(Y)를 고려하며, W/2X ≤ N1 ≤ W/[Yoffset+X] 인 레이더용 배열 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 수평 배열 방사소자 안테나들간의 이격 거리(D)는 15 ≤ D ≤ 20 센티미터 이고,
    상기 선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들의 배열된 개수(N2)는, 수직 배열 길이(H)와 서로 인접하는 배열 안테나들간의 이격 거리(D)를 고려하여 결정되며, H/20 ≤ N2 ≤ H/15 인 레이더용 배열 안테나.
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  11. 레이더의 안테나 장치에 있어서,
    상기 레이더의 탐지 신호를 송수신하며, 방사되는 면적이 조절 가능한 안테나부를 포함하고,
    상기 안테나부는, 각도 조절이 가능한 베이스; 및 상기 베이스의 일측면에 연장되는 날개부;를 포함하고, 상기 베이스 및 날개부는, 각각 복수의 수평 배열 방사소자 안테나가 일정한 이격 거리를 갖고 선형으로 배열된 구조이며,
    상기 날개부는, 상기 베이스의 우측에 연장되는 제1 날개부; 및 상기 베이스의 좌측에 연장되는 제2 날개부;를 포함하며, 상기 제1 날개부 및 제2 날개부는 상기 베이스 측으로 접히고, 상기 베이스 외측으로 확장 가능하도록 마련되되, 상기 제1 날개부 및 상기 제2 날개부는 상기 베이스 외측으로 확장 시 상기 제1 날개부, 상기 제2 날개부 및 상기 베이스는 동일한 면에 위치되고,
    상기 수평 배열 방사소자 안테나는, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들; 및 상기 단위 방사소자들을 지지하는 베이스부재를 포함하며, 상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이는 탐지하고자 하는 탐지 거리에 따라 결정되며, 상기 탐지 거리의 상한 범위인 최대 탐지 거리는 300km 내지 600Km인 것을 특징으로 하는 레이더의 안테나 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위 방사소자들은, 상기 베이스부재 상에 또는 그 내에 배치되며, 서로 인접하는 단위 방사소자들간의 중심 이격 거리(Y)는 X + Yoffset ≤ Y ≤ 2X (여기서, X는 단위 방사소자의 가로 길이이며, 9 ≤ X ≤ 15 센티미터 이고, Yoffset은 중심 이격 거리의 오프셋이다)인 레이더의 안테나 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선형으로 배열된 복수개의 단위 방사소자들이 배열된 수평 배열 길이(W)는, 550 ≤ W ≤ 750 센티미터이며,
    상기 수평 배열 길이(W)는, 상기 베이스부재의 평면에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리이고,
    상기 선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들이 배열된 수직 배열 길이(H)는, 550 ≤ H ≤ 700 센티미터이며,
    상기 수직 배열 길이(H)는, 상기 선형으로 배열된 상기 복수의 수평 배열 방사소자 안테나에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들 중 상기 베이스부재의 양측 최외각에 위치한 단위 방사소자들 사이의 중심거리인 것을 특징으로 하는 레이더의 안테나 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 날개부는, 상기 베이스에 절첩식 구조로 연결되며, 적어도 하나 이상의 조립 모듈을 포함하고,
    상기 수평 배열 길이(W)는, 상기 베이스의 수평 배열 길이(W1)와 상기 제1 날개부의 수평 배열 길이(W2) 및 상기 제2 날개부의 수평 배열 길이(W3)로 구분되며, W1 ≤ W3 + W2 인 것을 특징으로 하는 레이더의 안테나 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 베이스부재의 평면에 포함된 복수 개의 단위 방사소자들의 배열된 개수(N1)는, 수평 배열 길이(W)와 서로 인접하는 단위 방사소자들간의 중심 이격 거리(Y)를 고려하며, W/2X ≤ N1 ≤ W/[Yoffset+X] 이며,
    상기 복수 개의 수평 배열 방사소자 안테나들간의 이격 거리(D)는 15 ≤ D ≤ 20 센티미터 이고,
    상기 선형으로 배열된 복수개의 수평 배열 방사소자 안테나들의 배열된 개수(N2)는, 수직 배열 길이(H)와 서로 인접하는 배열 안테나들간의 이격 거리(D)를 고려하여 결정되며, H/20 ≤ N2 ≤ H/15 인 레이더의 안테나 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 안테나부는,
    상기 베이스에 배열된 복수의 수평 배열 방사소자 안테나와 상기 날개부에 배열된 복수의 수평 배열 방사소자 안테나 사이를 연결하는 위상보정부;를 더 포함하며,
    상기 위상보정부는, 접이식 구조인 상기 베이스부와 상기 날개부의 사이의 연결부위에 포함되어, 상기 수평 배열 방사소자 안테나들의 섹션간을 연결하는 것을 특징으로 하는 레이더의 안테나 장치.
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