KR101938779B1 - 안테나 적층 구조체 및 이를 포함하는 장거리 레이더 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 전극 패턴을 갖는 제1 기판부, 상기 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층 및 상기 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층을 제공함으로써 안테나의 송, 수신용 급전소자의 내구성 향상 및 경량화 제작할 수 있는 안테나 적층 구조체 및 이를 포함하는 장거리 레이더 안테나 장치가 개시된다.

Description

안테나 적층 구조체 및 이를 포함하는 장거리 레이더 안테나 장치{Antenna Laminated Structure and Long Range Radar Antenna having the same}

본 발명은 안테나 적층 구조체 및 이를 포함하는 장거리 레이더 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 300km 이상을 만족하는 장거리 레이더의 안테나 장치에 적용되는 안테나 적층 구조체에 관한 것이다.

레이더는 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 감시정찰하는 임무를 수행한다.

종래에는 스트립라인을 제작하여 유전체 폼과의 기계적인 조립을 하여 레이더 안테나의 송, 수신 급전소자를 제작하였으나, 유전체 폼이 고가이며, 내환경성이 좋지 않고, 기계적인 조립으로 인한 성능 저화 및 중량 증가의 요인이 된다.

따라서 안테나의 송, 수신용 급전소자의 내구성 향상 및 경량화 제작 기술이 필요하다.

한국등록특허 제10-0799844호 (등록일 : 2008.01.24.)

본 발명은 안테나 적층 구조체 및 이를 포함하는 장거리 레이더 안테나 장치로 전극 패턴을 갖는 제1 기판부, 상기 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층 및 상기 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층을 제공함으로써 안테나의 송, 수신용 급전소자의 내구성 향상 및 경량화 제작 하는데 그 목적이 있다.

또한, 기계적 조립이 필요하지 않으므로 이로 인한 금속 볼트 부의 존재 및 조립 공차 발생으로 인한 성능 저하가 발생되지 않고, 금속 체결류 등으로 인한 중량 증가 및 성능 저하 요소를 제거할 수 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 안테나 적층 구조체는, 전극 패턴을 갖는 제1 기판부, 상기 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층 및 상기 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층을 포함한다.

또한, 제1 기판부의 다른 일면에 위치하는 제2 접착층 및 상기 제2 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제2 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제2 유전체층을 더 포함한다.

또한, 제1 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제3 접착층, 제3 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제3 접착층을 매개로 상기 1 유전체층과 이격된 제1 그라운드 판 및 제2 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제4 접착층, 상기 제4 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제4 접착층을 매개로 상기 2 유전체층과 이격된 제2 그라운드 판을 더 포함한다.

여기서, 상기 제1 유전체층은, 폼 형상을 포함하며, 상기 폼은 고분자 수지 폼을 포함한다.

여기서, 상기 제1 접착층은, 필름 또는 상기 필름에 도포된 핫멜트를 포함하고, 상기 핫멜트는, 열가소성 폴리우레탄과, 아크릴계 첨가제, 에폭시 올리고머, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 및 폴리부텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 첨가제를 포함한다.

여기서, 제1 기판부의 상기 전극 패턴은, 상기 제1 유전체층을 통해 상기 그라운드와 연결되는 스트립 라인을 포함하며, 상기 고분자 수지 폼은, 상기 스트립 라인에 닿는 부분을 가공하지 않고 적층되되, 상기 핫멜트 접착 처리 시 접합부가 형성된다.

또한, 안테나 적층 구조체의 외측에 마련되며, 막대의 형상을 포함하여 외측의 가로 방향과 세로 방향에 각각 설치되는 유전체 보강부 및 상기 안테나 적층 구조체의 외면의 적어도 일부를 감싸며, 안테나의 전파가 전방으로 나가도록 하는 레이돔을 더 포함한다.

여기서, 상기 제1 그라운드 판의 다른 일면에 위치하는 제5 접착층, 상기 제5 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제5 접착층을 매개로 상기 제1 그라운드 판과 이격된 제3 유전체층을 더 포함하며, 상기 제3 유전체 폼은 상기 제1 그라운드 판 보다 길이가 짧게 형성되어, 상기 제3 유전체 폼과 상기 제1 그라운드 판의 외면의 적어도 일부를 감싸는 제1 레이돔은 계단식 구조를 포함한다.

여기서, 상기 핫멜트 접착 처리는, 별도의 오토 클레이브 내에서 수행되며, 공정 온도는 80℃ 내지 100℃이다.

여기서, 안테나 적층 구조체는, 중앙부에서 급전하여 안테나의 중앙을 기준으로 상하 또는 좌우의 선상 전위 분포 및 극성이 대칭이 되어 상기 기판부를 통해 공급된 전파가 전방으로 방사되도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 안테나 장치는, 회전 및 각도 조절이 가능한 베이스 안테나 및 상기 베이스 안테나의 일측면에 연장되는 날개 안테나를 포함하고, 상기 날개 안테나는 상기 베이스 안테나에 접이식 구조로 연결되며, 상기 베이스 안테나와 상기 날개 안테나는, 각각 안테나 적층 구조체가 40 내지 50열로 배열되고, 상기 안테나 적층 구조체는, 전극 패턴을 갖는 제1 기판부, 상기 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층, 상기 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층, 상기 제1 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제2 접착층 및 상기 제2 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제3 접착층을 매개로 상기 1 유전체층과 이격된 제1 그라운드 판을 포함하고, 상기 제1 유전체층은, 폼 형상을 포함하며, 상기 폼은 고분자 수지 폼을 포함한다.

여기서, 상기 제1 접착층은, 필름 또는 상기 필름에 도포된 핫멜트를 포함하고, 상기 핫멜트는, 열가소성 폴리우레탄과, 아크릴계 첨가제, 에폭시 올리고머, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 및 폴리부텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 첨가제를 포함한다.

여기서, 제1 기판부의 상기 전극 패턴은, 상기 제1 유전체층을 통해 상기 그라운드와 연결되는 스트립 라인을 포함하며, 상기 고분자 수지 폼은, 상기 스트립 라인에 닿는 부분을 가공하지 않고 적층되되, 상기 핫멜트 접착 처리 시 접합부가 형성된다.

여기서, 핫멜트 접착 처리는, 별도의 오토 클레이브 내에서 수행되며, 공정 온도는 80℃ 내지 100℃이다.

여기서, 상기 안테나 적층 구조체는, 중앙부에서 급전하여 안테나의 중앙을 기준으로 상하 또는 좌우의 선상 전위 분포 및 극성이 대칭이 되어 상기 기판부를 통해 공급된 전파가 전방으로 방사되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 전극 패턴을 갖는 제1 기판부, 상기 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층 및 상기 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층을 제공함으로써 안테나의 송, 수신용 급전소자의 내구성 향상 및 경량화 제작할 수 있다.

또한, 기계적 조립이 필요하지 않으므로 이로 인한 금속 볼트 부의 존재 및 조립 공차 발생으로 인한 성능 저하가 발생되지 않고, 금속 체결류 등으로 인한 중량 증가 및 성능 저하 요소를 제거할 수 있다.

이에 따라, 환경제어 기능이 없이도, 안테나를 단독적으로 취급 및 야외 환경에서의 운용이 가능하다.

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 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 적층 구조체를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전소자 내구성 향상 및 경량화 제작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 제작 공정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 제작 공정 온도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더 안테나 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더 안테나 장치의 안테나 적층 구조체를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 관련된 안테나 적층 구조체 및 이를 포함하는 장거리 레이더 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 안테나 적층 구조체 및 이를 포함하는 장거리 레이더 안테나 장치에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 적층 구조체를 나타낸 도면이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 적층 구조체(10)를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 적층 구조체(10)의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나 적층 구조체(10)는 그라운드 판(110), 유전체 층(120), 기판부(130), 접착층(200)을 포함한다.

안테나 적층 구조체(10)는 안테나의 송, 수신용 급전소자의 내구성 향상 및 경량화 제작에 적용 가능한 적층 구조체이다.

안테나의 송, 수신 급전소자의 제작을 위해서는 스트립라인을 제작하여 유전체 폼과의 기계적인 조립을 하여, 안테나로 운용을 하게 되는데 여기에 사용되는 유전체 품은 고가이며, 습기나 온도변화에 민감한 소재로 상용화하는데 많은 문제가 있다. 이의 해결을 위해 지금까지는 환경 제어되는 케이스를 제작하여 내부에 안테나 급전소자를 조립하여 사용해왔으며, 기계적인 조립으로 인해 중량이 증가하는 단점이 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 적층 구조체(10)는 안테나 특성에 영향을 미치지 않으면서, 안테나 급전소자인 스트립라인을 감싸는 재질로 변경하여 제작 공정의 변화를 통한 내구성 향상 및 경량화까지 구현 가능하다.

그라운드 판(110)은 배열소자의 외형을 구성하며 유전체 층(120)은 기판부(130)와 그라운드 판 사이의 간격을 유지한다.

그라운드판(110)은 기판부(130)를 통해 공급된 전파가 전방으로 방사되도록 다이폴 안테나 역할을 하도록 가공 되어있다. 또한, 방사부(133)를 포함한다.

접착층(200)은 그라운드 판(110)-유전체 층(120)-기판부(130)의 각 사이사이에 위치하여 핫멜트 작업 시 각 구성품을 접착시킨다.

유전체 층(120)은, 폼 형상을 포함하며, 상기 폼은 고분자 수지 폼을 포함한다. PE foam으로 구현되는 것이 바람직하다. 유전체 층(120)은 기판부(130)와 그라운드 판 사이의 간격을 유지하는 역할을 한다.

유전체 보강부(300)는 막대 안테나 역할을 하며, 배열소자의 외측에 위치하여 구조를 보강하는 역할을 한다.

레이돔(400)은 안테나 적층 구조체의 외면의 적어도 일부를 감싸며, 안테나의 전파가 전방으로 나가도록 한다.

레이돔 케이스(410)와 레이돔 고정블록(420)을 포함하며, 레이돔 케이스(410)는 외부 환경으로부터 각 구성품을 보호하는 역할을 하고, 레이돔 고정블록(420)은 레이돔을 고정한다.

제1 기판부(130)의 전극 패턴은, 제1 유전체층(120)을 통해 그라운드와 연결되는 스트립 라인(133)을 포함하며, 고분자 수지 폼(120)은, 상기 스트립 라인에 닿는 부분을 가공하지 않고 적층되되, 상기 핫멜트 접착 처리 시 접합부가 형성된다.

접착층(200)은, 필름 또는 상기 필름에 도포된 핫멜트를 포함하고, 핫멜트는, 열가소성 폴리우레탄과, 아크릴계 첨가제, 에폭시 올리고머, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 및 폴리부텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 첨가제를 포함한다.

핫멜트 접착 처리는, 별도의 오토 클레이브 내에서 수행되며, 공정 온도는 80℃ 내지 100℃이다. 80℃ 미만일 경우, 핫멜트 접착이 수행되지 않으며, 100℃ 이상일 경우, 핫멜트 녹는점에 비해 높으므로 접착 처리가 힘들고, 탈형시키기 힘들 수 있다.

구체적으로, 제1 기판부(130)는 전극 패턴(133)을 포함한다. 제1 접착층(210)은 제1 기판부(130)의 적어도 일면에 위치한다.

제1 유전체층(121)은 제1 접착층(210)의 일면에 위치하며, 제1 접착층(210)을 매개로 제1 기판부(130)와 이격된다.

제1 기판부(130)의 다른 일면에는 제2 접착층(220)이 위치한다.

제2 유전체층(122)은 제2 접착층(220)의 일면에 위치하며, 제2 접착층(220)을 매개로 제1 기판부(130)와 이격된다.

제1 유전체층(121)의 다른 일면에는 제3 접착층(230)이 위치한다.

제1 그라운드 판(111)은 제3 접착층(230)의 일면에 위치하며, 제3 접착층을 매개로 제1 유전체층(121)과 이격된다.

제2 유전체층(122)의 다른 일면에는 제4 접착층(240)이 위치한다.

제2 그라운드 판(112)은 제4 접착층(240)의 일면에 위치하며, 제4 접착층을 매개로 제2 유전체층(122)과 이격된다.

제1 그라운드 판(111)의 다른 일면에는 제5 접착층(250)이 위치한다.

제3 유전체층(123)은 제5 접착층의 일면에 위치하며, 제5 접착층을 매개로 상기 제1 그라운드 판(111)과 이격된다.

제3 유전체 폼(123)은 제1 그라운드 판(111) 보다 길이가 짧게 형성되어, 상기 제3 유전체 폼과 상기 제1 그라운드 판의 외면의 적어도 일부를 감싸는 제1 레이돔(410)은 계단식 구조를 포함한다. 구체적으로, 제1 레이돔(410)은 제1 곡선부(411)와 제2 곡선부(413)를 포함한다.

제2 그라운드 판(112)의 다른 일면에는 제6 접착층(260)이 위치한다.

제4 유전체층(124)은 제6 접착층의 일면에 위치하며, 제6 접착층을 매개로 상기 제2 그라운드 판(112)과 이격된다.

유전체 보강부(300)는 상기 안테나 적층 구조체의 외측에 마련되며, 막대의 형상을 포함하여 외측의 가로 방향과 세로 방향에 각각 설치된다.

레이돔(400)은 안테나 적층 구조체의 외면의 적어도 일부를 감싸며, 안테나의 전파가 전방으로 나가도록 한다.

안테나 적층 구조체는, 중앙부에서 급전하여 안테나의 중앙을 기준으로 상하 또는 좌우의 선상 전위 분포 및 극성이 대칭이 되어 상기 기판부를 통해 공급된 전파가 전방으로 방사되도록 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전소자 내구성 및 경량화 제작 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3a는 종래의 안테나 제작 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3a를 참조하면, 종래의 안테나 제작 방법은 유전체 폼 구매 단계(S110)에서 시작한다.

단계 S120에서 스트립 라인을 제작한다.

종래에는 안테나의 송, 수신 급전소자의 제작을 위해서 스트립라인을 제작하여 유전체 폼과의 기계적인 조립을 하여, 안테나로 운용되었다. 종래의 방법은 유전체 폼이 고가이며, 내환경성이 좋지 않으므로 기계적인 조립으로 인해 성능이 저하되고 중량이 증가된다. 또한, 환경 제어되는 케이스를 제작하여 내부에 안테나 급전소자를 조립하여 사용됨으로써, 구성품의 부피 및 수량, 중량이 증가 된다.

단계 S130에서 유전체 폼을 가공한다.

유전체 폼을 가공하는 단계에서, 유전체 폼이 급전 라인에 닿지 않도록 유전체 폼을 가공한 후, 볼트와 스페이서 등을 활용한 기계적 조립을 하게 되는데, 금속 볼트 부의 존재 및 조립 공차 발생으로 인해 성능 저하가 발생하게 된다.

또한, 유전율이 1에 가까운 로하쉘 폼을 도입하여 가공 후 제품에 적용하게 되는데, 가공의 어려움 및 내환경성에 취약하므로 인해 취급 및 운용 시에 성능 열화가 지속적으로 발생한다.

단계 S140에서 조립볼트를 제작한다.

단계 S150에서 구성품을 조립한다.

환경 제어되는 하우징 내부에 조립하여 사용함으로써 구성품의 부피, 수량, 중량이 증가되며 환경제어 기능이 고장 시에는 제품의 수명이 다하게 된다.

단계 S160에서 검사 및 시험을 수행하고 안테나 제작 방법은 종료된다.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전소자 내구성 및 경량화 제작 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전소자 내구성 및 경량화 제작 방법은 유전체 폼 구매 단계(S210)에서 시작한다.

단계 S220에서 스트립라인을 제작한다. 구체적으로 안테나의 송, 수신 급전소자의 스트립라인을 제작한다.

단계 S230에서 유전체 폼을 절단한다. 여기서 스트립 라인 가공을 하지 않는 PE폼의 외형을 제작한다.

단계 S240에서 HOT MELT를 접착한다. 단계 S240은 HOT MELT용 치구 조립 단계와 HOT MELT 제작 단계를 포함한다.

단계 S250에서 검사 및 시험을 수행하고 안테나 제작 방법은 종료된다. 근접전계시험을 통한 안테나 성능을 점검한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전소자 내구성 및 경량화 제작 방법에 따르면, 지금까지는 유전체 폼이 급전 라인에 닿지 않도록 유전체 폼을 가공한 후, 볼트와 스페이서 등을 활용한 기계적 조립을 하게 되는데, 이로 인한 금속 볼트 부의 존재 및 조립 공차 발생으로 인한 성능 저하가 발생하지만 이 발명을 활용하면 금속 체결류 등으로 인한 중량 증가 및 성능 저하 요소를 사전에 제거할 수 있다.

또한, 지금까지는 유전체 폼이 급전 라인에 닿지 않도록 유전체 폼을 가공한 후, 제품에 적용하여 취급 및 운용을 하여 성능이 지속적으로 열화 되었으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 환경제어 기능이 없이도, 안테나를 단독적으로 취급 및 야외 환경에서의 운용이 가능하고, 안테나의 부피, 수량, 내구성 및 경량화가 가능하며, 환경제어 기능이 불필요하게 된다.

구체적으로, 안테나 제작 공정은 PCB를 배열소자의 성능에 맞게 에칭하여 제작한 후 각 구성품을 형상에 맞게 재단 및 가공한다.

또한, HOT MELT 제작을 수행하며 도 4a 및 도 4b와 같은 형태의 치구를 제작한다. 치구는 각 구성품의 간격을 일정하게 유지하며, 전 면적에서 일정한 압력으로 접착 될 수 있도록 눌러주는 역할을 한다

구성품을 순서대로 적층하며, 도 2에 나타난 바와 같이 각 구성품을 적층한다.

적층된 구성품의 HOT MELT 접착을 수행하며, 도 4c의 오토클레이브를 이용하여 HOT MELT 접착을 수행하고, 접착하는 공정 온도는 도 5에 맞게 설정한다.

제작 후 시험을 통하여 성능을 검증하고 안테나 제작 공정은 종료된다.

안테나 생산 방법은 그라운드 판류 입고 단계에서 시작한다. 수입 검사를 시행한 후 PCB 회로를 제작하고, 도통 검사를 시행한다. PP폼과 PE필름을 입고한 후 수입 검사를 시행하고, 레이업 및 성형을 시행하며, 외관을 검사한 후 3차원 측정을 시행한다.

레이돔 및 반사판을 조립한 후 도장 후 외관 검사를 시행하고, 성적서를 작성하여 포장 납품한다. VSWR Pattern을 측정하고 성적서를 작성하여 외관검사를 수행하고 포장 납품 및 설치하며 안테나 제작 방법은 종료된다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 제작 공정을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 HOT MELT 제작을 수행하기 위하여 치구를 제작하는 공정을 나타낸 도면이다.

도 4c는 오토클레이브를 이용하여 HOT MELT 접착을 수행하는 공정을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 제작 공정 온도를 나타낸 도면이다.

도 5에서 가로축은 시간이고, 세로축은 공정 온도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 제작 공정 온도는 80℃~100℃이며 시간은 10분~180분이다.

핫멜트 접착 처리는, 별도의 오토 클레이브 내에서 수행되며, 공정 온도는 80℃ 내지 100℃이다. 80℃ 미만일 경우, 핫멜트 접착이 수행되지 않으며, 100℃ 이상일 경우, 핫멜트 녹는점에 비해 높으므로 접착 처리가 힘들고, 탈형시키기 힘들 수 있다. 도달 후 2시간 유지하며 탈형 온도는 60℃이하인 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더 안테나 장치를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더 안테나 장치(20)를 나타낸 사시도이다.

도 6을 참조하면, 안테나부(500), 구동부(800), 각도 조절부(900)를 포함한다.

안테나부(500)는 회전 및 각도 조절이 가능한 베이스 안테나(510) 및 베이스 안테나(510)의 일측면에 연장되는 날개 안테나(520, 530)를 포함한다.

날개 안테나는 베이스 안테나에 접이식 구조로 연결되며, 상기 베이스 안테나와 상기 날개 안테나는, 각각 안테나 적층 구조체(511, 521, 531)가 40 내지 50열로 배열된다. 구체적으로, 절첩식 구조로 연결될 수 있으며, 절첩식 구조 이외에도, 안테나의 방사면이 확장 가능한 슬라이드 구조, 길이 조절이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.

안테나 적층 구조체(511, 521, 531)는, 전극 패턴을 갖는 제1 기판부, 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층, 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층, 상기 제1 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제2 접착층 및 상기 제2 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제3 접착층을 매개로 상기 1 유전체층과 이격된 제1 그라운드 판을 포함하고, 제1 유전체층은, 폼 형상을 포함하며, 폼은 고분자 수지 폼을 포함한다.

장거리 레이더 안테나 장치(20)는 이동 가능형 또는 이동형 레이더로의 제작을 위해 안테나를 폴딩 가능 구조로 설계한 안테나 장치이다.

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 확장 가능한 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.

도 6은 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.

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.

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(900)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(920) 및 모터에 연동하여 운동하는 모터측 기어를 포함한다.

안테나 받침대(910)는 각도 조절부(900)에 포함되며, 안테나 장치를 지탱하면서 회전 시 회전하는 역할을 수행한다. 안테나 받침대(910)와 안테나부는 별도의 힌지로 연결되며 모터(920)를 이용하여 안테나를 눕힐 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 부안테나(600), 안테나 결합기(610), 부엽차단안테나(700), 송수신제어부(930)를 더 포함할 수 있다.

부안테나(600)는 2차 레이더의 빔을 방사하고, 수신하는 기능을 수행하며 빔을 방사하는 면의 가로 27파장 ~ 30 파장, 세로는 6파장~7파장 범위인 것이 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.

송수신제어부(930)는 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.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더 안테나 장치의 안테나 적층 구조체를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 레이더 안테나 장치(20)의 안테나부(500)를 나타낸 도면이다.

안테나부(500)는 복수 개의 주 안테나 배열소자들(531), 반사판(533), 이동부(535)를 포함한다.

배열소자(531)는 안테나부의 내부에 복수개 설치된다.

구체적으로, 안테나 적층 구조체(531)가 40 내지 50열로 배열된다. 안테나 적층 구조체(531)는, 전극 패턴을 갖는 제1 기판부, 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층, 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층, 상기 제1 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제2 접착층 및 상기 제2 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제3 접착층을 매개로 상기 1 유전체층과 이격된 제1 그라운드 판을 포함하고, 제1 유전체층은, 폼 형상을 포함하며, 폼은 고분자 수지 폼을 포함한다.

반사판(533)은 복수 개의 주 안테나 배열소자들과 같은 평면 범위 내에 설치되며, 고각 방향으로의 간섭을 억제한다.

이동부(535)는 복수 개의 주 안테나 배열소자들을 상기 반사판의 평면 범위 내에서 상하 방향으로 이동시킨다.

배열소자(531)는 경량 소재를 활용한 hot melt 기법을 적용하여 설계하는 것이 바람직고, 고각 빔 커버리지 및 조향 시의 고각 방향으로의 간섭을 배제하기 위해 반사판(533)이 적용된다.

또한, 변위센서를 더 포함하여 복수 개의 배열소자들의 이동을 감지할 수 있다.

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.

변위 센서는 도표와 같이 직선 변위 센서와 회전 변위 센서로 대별할 수 있다. 직선 변위 센서로서는 수십 mm 이상의 계측에는 스케일이 사용되고, 수 mm의 범위에서는 각종의 퍼텐쇼미터, 차동 변압기를 사용할 수 있으며, 회전 변위 센서로서는 싱크로, 리졸버, 로터리 인코더, 펄스 제너레이터를 사용할 수 있다.

이동부(535)는 복수 개의 배열소자(531)들을 안테나부의 평면 범위 내에서 좌우 방향으로 이동시킨다.

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.

복수 개의 배열소자(531)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.

배열소자(531)는 조립 블록에 연결되어 이동부(535)에 조립되며 조립 블록은, 복수의 홀을 포함하여, 상기 배열소자가 복수의 홀 중 상기 배열소자 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: 안테나 적층 구조체
110: 그라운드 판
120: 유전체 층
130: 기판부
200: 접착층
300: 유전체 보강부
400: 레이돔

Claims (15)

1. 안테나 적층 구조체에 있어서,
   전극 패턴을 갖는 제1 기판부; 상기 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층; 상기 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층; 상기 제1 기판부의 다른 일면에 위치하는 제2 접착층; 상기 제2 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제2 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제2 유전체층; 상기 제1 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제3 접착층; 상기 제3 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제3 접착층을 매개로 상기 제1 유전체층과 이격된 제1 그라운드 판; 상기 제2 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제4 접착층; 및 상기 제4 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제4 접착층을 매개로 상기 제2 유전체층과 이격된 제2 그라운드 판; 을 포함하며,
   상기 제1 유전체층은, 고분자 수지 폼을 포함하고, 상기 제1 접착층은, 필름 또는 상기 필름에 도포된 핫멜트를 포함하며,
   상기 제1 기판부의 상기 전극 패턴은, 상기 제1 유전체층을 통해 상기 제1 그라운드 판과 연결되는 스트립 라인;을 포함하며, 상기 고분자 수지 폼은, 상기 스트립 라인에 닿는 부분을 가공하지 않고 적층되되, 핫멜트 접착 처리 시 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 적층 구조체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 핫멜트는, 열가소성 폴리우레탄과, 아크릴계 첨가제, 에폭시 올리고머, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 및 폴리부텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 적층 구조체.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 안테나 적층 구조체의 외측에 마련되며, 막대의 형상을 포함하여 외측의 가로 방향과 세로 방향에 각각 설치되는 유전체 보강부; 및
   상기 안테나 적층 구조체의 외면의 적어도 일부를 감싸며, 안테나의 전파가 전방으로 나가도록 하는 레이돔;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 적층 구조체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 그라운드 판의 다른 일면에 위치하는 제5 접착층;
   상기 제5 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제5 접착층을 매개로 상기 제1 그라운드 판과 이격된 제3 유전체층을 더 포함하며,
   상기 제3 유전체층은 상기 제1 그라운드 판 보다 길이가 짧게 형성되어, 상기 제3 유전체층과 상기 제1 그라운드 판의 외면의 적어도 일부를 감싸는 제1 레이돔은 계단식 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 적층 구조체.
9. 제5항에 있어서,
   상기 핫멜트 접착 처리는,
   별도의 오토 클레이브 내에서 수행되며, 공정 온도는 80℃ 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 안테나 적층 구조체.
10. 제8항에 있어서,
    상기 안테나 적층 구조체는,
    중앙부에서 급전하여 안테나의 중앙을 기준으로 상하 또는 좌우의 선상 전위 분포 및 극성이 대칭이 되어 상기 제1 기판부를 통해 공급된 전파가 전방으로 방사되도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나 적층 구조체.
11. 회전 및 각도 조절이 가능한 베이스 안테나; 및
    상기 베이스 안테나의 일측면에 연장되는 날개 안테나; 를 포함하고,
    상기 날개 안테나는 상기 베이스 안테나에 접이식 구조로 연결되며,
    상기 베이스 안테나와 상기 날개 안테나는, 각각 안테나 적층 구조체가 40 내지 50열로 배열되고,
    상기 안테나 적층 구조체는, 전극 패턴을 갖는 제1 기판부; 상기 제1 기판부의 적어도 일면에 위치하는 제1 접착층; 상기 제1 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제1 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제1 유전체층; 상기 제1 기판부의 다른 일면에 위치하는 제2 접착층; 및 상기 제2 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제2 접착층을 매개로 상기 제1 기판부와 이격된 제2 유전체층; 상기 제1 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제3 접착층; 및 상기 제3 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제3 접착층을 매개로 상기 제1 유전체층과 이격된 제1 그라운드 판; 상기 제2 유전체층의 다른 일면에 위치하는 제4 접착층; 상기 제4 접착층의 일면에 위치하며, 상기 제4 접착층을 매개로 상기 제2 유전체층과 이격된 제2 그라운드 판; 을 포함하며,
    상기 제1 유전체층은, 고분자 수지 폼을 포함하며, 상기 제1 접착층은, 필름 또는 상기 필름에 도포된 핫멜트를 포함하고,
    상기 제1 기판부의 상기 전극 패턴은, 상기 제1 유전체층을 통해 상기 제1 그라운드 판과 연결되는 스트립 라인;을 포함하며, 상기 고분자 수지 폼은, 상기 스트립 라인에 닿는 부분을 가공하지 않고 적층되되, 핫멜트 접착 처리 시 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이더 안테나 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 핫멜트는, 열가소성 폴리우레탄과, 아크릴계 첨가제, 에폭시 올리고머, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 및 폴리부텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 안테나 장치.
13. 삭제
14. 제12항에 있어서,
    상기 핫멜트 접착 처리는,
    별도의 오토 클레이브 내에서 수행되며, 공정 온도는 80℃ 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 레이더 안테나 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 안테나 적층 구조체는,
    중앙부에서 급전하여 안테나의 중앙을 기준으로 상하 또는 좌우의 선상 전위 분포 및 극성이 대칭이 되어 상기 제1 기판부를 통해 공급된 전파가 전방으로 방사되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이더 안테나 장치.
    

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