KR102005101B1 - Folded reflectarray antenna using active phased array feed - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴디드 리플렉트어레이 안테나에 관한 것으로, 특히 레이더, 위성용 SAR 및 탐색기 시스템의 폴디드 리플렉트어레이 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to folded reflect array antennas, and more particularly to folded reflect array antennas in radar, satellite SAR and navigator systems.
종래의 폴디드 리플렉트어레이(folded reflectarray) 안테나 구조는 기본적으로 단일 급전 안테나를 사용함에 따라 단일 피드 안테나에 함께 구성되는 송/수신기의 고장에 따라서 센서 시스템을 운용할 수 없으며, 전기적인 빔 조향도 불가능한 단점이 존재한다. The conventional folded reflectarray antenna structure basically uses a single feed antenna, so that the sensor system can not be operated according to the failure of the transmitter / receiver combined with the single feed antenna, and the electric beam steering angle There are disadvantages that are impossible.
이러한 단점을 보완할 수 있는 일반적인 형태로 동일한 개구면 크기를 갖는 능동형 위상 배열 안테나의 구조를 생각할 수 있으나, 동일한 이득을 가질 수 있는 개구면 기준으로 안테나 소자를 배열하고 각 안테나 소자마다 송수신모듈(TR-모듈)을 배치해야 하므로 개수에 비례해서 무게가 상당히 증가하여 탑재하고자 하는 시스템의 제한사항이 될 가능성이 높으며, 비용이 상당히 증가할 수 있다. In order to compensate for these disadvantages, a structure of an active phased array antenna having the same opening surface size can be considered. However, it is also possible to arrange antenna elements on the basis of an opening surface having the same gain, and transmit / - modules), the weight increases significantly in proportion to the number, which is likely to be a limitation of the system to be mounted, and the cost may increase considerably.
따라서, 이러한 단점들을 서로 보완하면서 절충 할 수 있는 형태의 안테나 구조가 필요하다.Therefore, there is a need for an antenna structure that can compromise and compensate for these disadvantages.
본 발명은 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나로 설정된 공간으로 전파를 방사하며, 상기 전파의 복사 방향 변환이 가능한 능동형 위상 배열 피드, 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 그리드 어레이 및 다수개의 트위스터들이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사되는 리플렉트 어레이를 포함하여 탑재 중량을 최소화하는데 목적이 있다.The present invention relates to an active phased array feed which radiates radio waves into a space defined by a folded reflected array antenna using an active phased array feed and is capable of changing the direction of the radio wave radiated, A grid array and a plurality of twisters for reflecting the components are arranged in the grid array, and polarized waves reflected from the grid array are converted into plane waves at each of the twisters, and a reflection array in which the plane waves are reflected, .
또한, 송/수신기의 고장에 따른 운용 불가를 최소화 하면서 폴디드 리플렉트어레이(folded reflectarray) 안테나 구조를 활용하므로 무게 및 비용을 감소시키면서 개구면 크기를 유사한 수준으로 가져갈 수 있어 안테나 성능인 이득을 기존구조대비 동등한 수준으로 구현하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, by using a folded reflectarray antenna structure, it is possible to reduce the weight and cost while bringing the opening surface size to a similar level while minimizing the operation failure due to the failure of the transmitter / receiver, There is another purpose for achieving equal level of structure.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other and further objects, which are not to be described, may be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나는, 설정된 공간으로 전파를 방사하며, 상기 전파의 복사 방향 변환이 가능한 능동형 위상 배열 피드, 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 그리드 어레이 및 다수개의 트위스터들이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사되는 리플렉트 어레이를 포함한다.In order to solve the above problems, a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention includes an active phase array feeder that radiates radio waves into a predetermined space, A grid array and a plurality of twisters for reflecting a specific polarization component of a radio wave radiated from the active phased array feed are arranged, wherein polarized waves reflected from the grid array at each of the twisters are rotated and converted into plane waves, And a reflector array.
여기서, 상기 능동형 위상 배열 피드는, 적어도 하나 이상의 안테나 모듈이 행 또는 열을 이루어 배열되는 구조이며, 상기 안테나 모듈은, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들, 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재 및 상기 안테나 모듈 각각에 대한 위상을 조절하는 위상 편이기를 포함한다.Here, the active phased array feed is a structure in which at least one or more antenna modules are arranged in rows or columns, and the antenna module includes a plurality of unit radiating elements linearly spaced from each other, And a phase shifter for adjusting the phase of each of the base member and the antenna module.
여기서, 상기 그리드 어레이는, 다수개의 편파 그리드들이 배열되며, 상기 편파 그리드 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시킨다.Here, the grid array includes a plurality of polarization gratings, and reflects a specific polarization component of a radio wave radiated from the active phased array feed in each of the polarization grids.
여기서, 상기 편파 그리드는, 상기 리플렉트 어레이에서 반사된 상기 평면파를 투과 시켜 방사 공간으로 최종 방사한다.Here, the polarization grating finally transmits the plane wave reflected from the reflector array to the radiation space.
여기서, 상기 능동형 위상 배열 피드는, 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 제1 구면파를 생성할 수 있는 위상 분포를 갖도록 설정된다.Here, the active phased array feed is set to have a phase distribution capable of generating a first spherical wave based on a feed focus position located at a center line of the antenna module.
여기서, 상기 그리드 어레이는, 상기 편파 그리드 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 상기 제1 구면파의 특정 편파 성분을 반사하면, 상기 방사 공간에 위치하는 가상의 그리드 초점 위치를 기준으로 하는 제2 구면파를 생성한다.Here, the grid array may be configured such that when a specific polarized component of the first spherical wave radiated from the active phased array feed is reflected in each of the polarization grids, a second spherical wave based on a virtual grid focus position located in the radiation space .
여기서, 상기 리플렉트 어레이는, 상기 편파 그리드 각각에서 반사된 상기 제2 구면파의 특정 편파 성분을 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사된다.Here, the reflector array rotates and converts a specific polarized component of the second spherical wave reflected from each of the polarization gratings into a plane wave, and the plane wave is reflected.
여기서, 상기 그리드 어레이는, 상기 안테나 모듈의 중심선의 연장선에 위치하는 제1 편파 그리드, 상기 제1 편파 그리드를 중심으로, 상기 피드에서 방사된 구면파가 순차적으로 도달하는 제2 편파 그리드 및 제3 편파 그리드를 포함하며, 상기 제1 편파 그리드, 제2 편파 그리드, 제3 편파 그리드는, 순차적으로 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 구면파의 특정 편파 성분을 반사시킨다.The grid array includes a first polarization grating positioned at an extension of a center line of the antenna module, a second polarization grating having a spherical wave radiated from the feed sequentially reaching the first polarization grating, Wherein the first polarization grating, the second polarization grating, and the third polarization grating sequentially reflect specific polarization components of the spherical wave radiated from the active phased array feed.
여기서, 상기 리플렉트 어레이는, 상기 제1 편파 그리드, 제2 편파 그리드, 제3 편파 그리드 각각에서 순차적으로 반사된 상기 구면파의 특정 편파 성분의 위상 지연을 보완하여, 동일한 위상 분포를 구현한다.Here, the reflector array compensates for the phase delay of the specific polarization component of the spherical wave sequentially reflected from each of the first polarization grating, the second polarization grating, and the third polarization grating, thereby implementing the same phase distribution.
또한, 상기 그리드 어레이는, 기판 및 상기 기판의 일측면에 배치되며, 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 다수개의 리플렉터들을 포함한다.The grid array further includes a substrate and a plurality of reflectors disposed on one side of the substrate, the reflectors reflecting a specific polarization component of a radio wave radiated from the active phased array feed.
또한, 상기 그리드 어레이는, 상기 기판의 타측면에 다수개 배열되는 다이폴 슬롯들을 더 포함하며, 상기 다이폴 슬롯 각각은, 상기 리플렉트 어레이에서 반사된 상기 평면파를 투과 시켜 방사 공간으로 최종 방사한다.Further, the grid array further includes dipole slots arranged on the other side of the substrate, wherein each of the dipole slots transmits the plane wave reflected from the reflector array to finally radiate into the radiation space.
여기서, 상기 능동형 위상 배열 피드는, 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 평면파를 생성할 수 있는 균일한 위상 분포를 갖도록 설정된다.Here, the active phased array feed is set to have a uniform phase distribution capable of generating plane waves based on the feed focal point located at the center line of the antenna module.
여기서, 상기 그리드 어레이는, 상기 리플렉터 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 상기 전파의 특정 편파 성분을 반사하면, 방사 공간에 위치하는 가상의 그리드 초점 위치를 기준으로 하는 구면파를 생성한다.The grid array generates a spherical wave wave based on a virtual grid focus position located in the radiation space when the reflector reflects a specific polarization component of the radio wave emitted from the active phased array feed.
여기서, 상기 리플렉트 어레이는, 상기 리플렉터 각각에서 반사된 상기 구면파의 특정 편파 성분을 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사된다.Here, the reflector array rotates and converts a specific polarized wave component of the spherical wave reflected by each of the reflectors into a plane wave, and the plane wave is reflected.
여기서, 상기 리플렉트 어레이는, 상기 다수개의 트위스터들이 상기 능동형 위상 배열 피드를 중심으로 외곽으로 순차적으로 배열되는 구조이며, 상기 다수개의 트위스터들은 각각 서로 다른 크기이다.Here, the reflective array is a structure in which the plurality of twisters are arranged sequentially outward around the active phased array feed, and the plurality of twisters are of different sizes.
여기서, 상기 그리드 어레이는, 상기 다이폴 슬롯들이 일정한 이격 거리를 갖고 배열되되, 상기 다이폴 슬롯 간의 이격 거리와 상기 다이폴 슬롯들의 길이는 일정하며, 상기 다수개의 리플렉터들 각각은 상기 다이폴 슬롯들과 어긋나게 배치되고, 상기 다이폴 슬롯 간의 이격 거리의 중심과 상기 다이폴 슬롯의 길이의 중심이 일치한다.Here, the grid array is arranged such that the dipole slots are spaced apart by a predetermined distance, the spacing distance between the dipole slots and the length of the dipole slots are constant, and each of the plurality of reflectors is arranged to be offset from the dipole slots , The center of the distance between the dipole slots coincides with the center of the length of the dipole slot.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 설정된 공간으로 전파를 방사하며, 상기 전파의 복사 방향 변환이 가능한 능동형 위상 배열 피드, 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 그리드 어레이 및 다수개의 트위스터들이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사되는 리플렉트 어레이를 포함하여 탑재 중량을 최소화할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, an active phased array feed that radiates radio waves in a predetermined space and is capable of changing the radial direction of the radio waves, A grid array and a plurality of twisters are arranged. In each of the twisters, polarized waves reflected from the grid array are rotated and converted into plane waves, and a reflective array in which the plane waves are reflected can minimize the weight of the mounting.
또한, 송/수신기의 고장에 따른 운용 불가를 최소화 하면서 폴디드 리플렉트어레이(folded reflectarray) 안테나 구조를 활용하므로 무게 및 비용을 감소시키면서 개구면 크기를 유사한 수준으로 가져갈 수 있어 안테나 성능인 이득을 기존구조대비 동등한 수준으로 구현할 수 있다.In addition, by using a folded reflectarray antenna structure, it is possible to reduce the weight and cost while bringing the opening surface size to a similar level while minimizing the operation failure due to the failure of the transmitter / receiver, It can be implemented at an equivalent level to the structure.
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.Even if the effects are not expressly mentioned here, the effects described in the following specification which are expected by the technical characteristics of the present invention and their potential effects are handled as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 방사 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드의 위상 분포를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리플렉트 어레이(Reflectarray)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드 어레이(Grid array)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 형성된 안테나 패턴 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 전계 분포를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 방사 원리를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드의 위상 분포를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리플렉트 어레이(Reflectarray)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그리드 어레이(Grid array)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 형성된 안테나 패턴 결과를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 전계 분포를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 리플렉트 어레이 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 그리드 어레이 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 그리드 어레이 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 illustrates a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a view illustrating a radiation principle of a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the phase distribution of an active phased array feed according to one embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a reflector array according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a grid array according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a result of an antenna pattern formed in a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating an electric field distribution related to a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation result of a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
10 is a view illustrating a radiation principle of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating the phase distribution of an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a reflector array according to another embodiment of the present invention.
13 is a view showing a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a grid array according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a result of an antenna pattern formed in a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG.
15 is a view showing an electric field distribution related to a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating calculation results of a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention. FIG.
17 to 18 are views showing the structure of a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
19 is a diagram illustrating a reflect array structure of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
20 is a diagram illustrating a grid array structure of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
21 is a diagram illustrating a grid array structure of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 관련된 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나에 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.Hereinafter, a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.
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. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .
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.The suffix " module " and " part " for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
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.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명은 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to folded reflect array antennas using an active phased array feed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나를 나타낸 도면이다.FIG. 1 illustrates a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1을 참조하면, 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나(10)는 능동형 위상 배열 피드(100), 그리드 어레이(200), 리플렉트 어레이(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a folded
본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나(10)는 기존의 단일 급전기를 사용하는 안테나에 능동형 위상 배열 안테나를 급전기로 활용하는 구조로써, 동일한 수준의 개구면 크기를 갖도록 하여 동등한 이득 성능을 구현하면서, 일정 수준의 빔 조향 범위을 보유할 수 있다. 또한, 동일한 개구면의 크기를 갖는 능동형 위상 배열 안테나 시스템에 비해 비용 및 무게를 감소시켜 탑재되는 시스템에 보다 효율적으로 적용이 가능하다.The folded
능동형 위상 배열 피드(100)는 설정된 공간으로 전파를 방사하며, 상기 전파의 복사 방향 변환이 가능하다.The active phased array feed 100 radiates radio waves into a set space and is capable of changing the direction of the radio waves.
종래의 안테나 구조는 기본적으로 단일 급전 안테나를 사용함에 따라 단일 피드 안테나에 함께 구성되는 송/수신기의 고장에 따라서 센서 시스템을 운용할 수 없었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드(100)는 전기적인 빔 조향이 가능하며, 급전기에 능동형 위상 배열 안테나를 이용하므로 송/수신기의 고장에 따른 운용 불가를 최소화 하면서 folded reflectarray 안테나 구조를 활용하므로 무게 및 비용을 감소시키면서 개구면 크기을 유사한 수준으로 가져갈 수 있어 안테나 성능인 이득을 기존구조대비 동등한 수준으로 구현할 수 있다.The conventional antenna structure can not operate the sensor system according to the failure of the transmitter / receiver together with the single feed antenna due to the use of the single feed antenna. However, the active phased array feed according to the embodiment of the present invention 100) is capable of steering an electric beam and uses an active phased array antenna for power supply. By using a folded reflectarray antenna structure, it is possible to reduce the weight and cost, The gain of the antenna performance can be realized at a level comparable to that of the existing structure.
능동형 위상 배열 피드는, 적어도 하나 이상의 안테나 모듈이 행 또는 열을 이루어 배열되는 구조이며, 상기 안테나 모듈은, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들, 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재 및 상기 안테나 모듈 각각에 대한 위상을 조절하는 위상 편이기를 포함한다.The active phased array feed is a structure in which at least one or more antenna modules are arranged in rows or columns, and the antenna module includes a plurality of unit radiating elements arranged linearly spaced from each other, a base member supporting the radiating elements, And a phase shifter for adjusting the phase of each of the antenna modules.
능동형 위상 배열 피드(100)는 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 제1 구면파를 생성할 수 있는 위상 분포를 갖도록 설정된다.The active phased array feed 100 is set to have a phase distribution capable of generating a first spherical wave based on a feed focal position located at the center line of the antenna module.
그리드 어레이(200)는 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분(B1)을 반사시킨다.The
그리드 어레이(200)는, 제1 기판(220)에 다수개의 편파 그리드들(210)이 배열되며, 상기 편파 그리드 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분(B1)을 반사시킨다.The
리플렉트 어레이(300)는 제2 기판(320)에 다수개의 트위스터들(310)이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파(B2)를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파(B3)가 반사된다.The
또한, 편파 그리드(210)는, 상기 리플렉트 어레이에서 반사된 상기 평면파(B3)를 투과 시켜 방사 공간으로 최종 방사한다.Further, the polarization grating 210 transmits the plane wave B3 reflected by the reflector array and finally emits the light into the radiation space.
또한, 상기 피드의 상기 전파의 복사 방향을 변환하는 피드 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a feed control unit (not shown) for changing the radiation direction of the radio wave of the feed.
피드 제어부는, 상기 전파의 복사 방향에 따른 주사 각도를 계산하는 주사 각도 계산부, 상기 주사 각도에 따른 상기 전파의 위상값을 계산하는 위상 계산부 및 상기 계산된 위상값으로 상기 위상 편이기의 설정을 제어하는 위상 편이기 설정부를 포함할 수 있다.The feed control unit includes a scanning angle calculation unit for calculating a scanning angle in accordance with the radiation direction of the radio wave, a phase calculation unit for calculating a phase value of the radio wave according to the scanning angle, And a phase shifter setting unit for controlling the phase shifter.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 방사 원리를 나타낸 도면이다.2 is a view illustrating a radiation principle of a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
도 2의 (a)에서, 능동형 위상 배열 피드(100)는, 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치(110)를 기준으로 하는 제1 구면파(S1)를 생성한다.In FIG. 2 (a), the active phased array feed 100 generates a first spherical wave S1 based on the feed
도 2의 (b)에서, 그리드 어레이(200)는, 상기 편파 그리드(210) 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 상기 제1 구면파의 특정 편파 성분을 반사하면, 상기 방사 공간에 위치하는 가상의 그리드 초점 위치(230)를 기준으로 하는 제2 구면파(S2)를 생성한다.2 (b), the
도 2의 (c)에서, 리플렉트 어레이(300)는, 상기 편파 그리드 각각에서 반사된 상기 제2 구면파의 특정 편파 성분을 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파(S3)가 반사된다.In (c) of FIG. 2, the
도 2의 (b)를 참조하면, 그리드 어레이는, 상기 안테나 모듈의 중심선의 연장선에 위치하는 제1 편파 그리드, 상기 제1 편파 그리드를 중심으로, 상기 피드에서 방사된 구면파가 순차적으로 도달하는 제2 편파 그리드 및 제3 편파 그리드를 포함하며, 상기 제1 편파 그리드, 제2 편파 그리드, 제3 편파 그리드는, 순차적으로 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 구면파의 특정 편파 성분을 반사시킨다.Referring to FIG. 2 (b), the grid array includes a first polarization grating located at an extension of the center line of the antenna module, a second polarization grating disposed at the center of the first polarization grating, A second polarization grating, and a third polarization grating sequentially reflect a specific polarization component of a spherical wave radiated from the active phased array feed.
도 2의 (c)를 참조하면, 리플렉트 어레이는, 상기 제1 편파 그리드, 제2 편파 그리드, 제3 편파 그리드 각각에서 순차적으로 반사된 상기 구면파의 특정 편파 성분의 위상 지연을 보완하여, 동일한 위상 분포를 구현한다.Referring to FIG. 2 (c), the reflector array compensates for the phase delay of the specific polarization component of the spherical wave sequentially reflected from each of the first polarization grating, the second polarization grids, and the third polarization grids, Implements a phase distribution.
본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 구조의 구현 가능성을 확인하기 위하여 정의된 구조를 갖는 경우에 대해 해석하고 이에 대한 결과를 도 3 내지 도 8에 나타난 바와 같이 도출하였다.In order to confirm the feasibility of the structure of the folded reflective array antenna using the active phased array feed according to an embodiment of the present invention, a case having a defined structure is analyzed and the results are shown in FIGS. 3 to 8 As shown.
여기서, 주파수는 30 ~ 35 GHz, 안테나 반지름은 80 ~ 120 mm, 급전기 반지름은 15~ 25 mm, Grid array/Reflectarray 배열 간격은 3.0 ~ 4.0 mm, Grid array 위치 높이는 27 ~ 35 mm인 것이 바람직하다.Here, the frequency is preferably 30 to 35 GHz, the antenna radius is 80 to 120 mm, the feeder radius is 15 to 25 mm, the grid array / reflector array spacing is 3.0 to 4.0 mm, and the grid array position height is 27 to 35 mm .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드의 위상 분포를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating the phase distribution of an active phased array feed according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드의 위상 분포는 도 2의(a)와 연결된다.The phase distribution of the active phased array feed according to one embodiment of the present invention is coupled to FIG. 2 (a).
도 2의 (a)에서, 능동형 위상 배열 피드(100)는, 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치(110)를 기준으로 하는 제1 구면파(S1)를 생성한다.In FIG. 2 (a), the active phased array feed 100 generates a first spherical wave S1 based on the feed
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리플렉트 어레이(Reflectarray)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a reflector array according to an embodiment of the present invention.
설계된 reflectarray의 위상 분포와 기하학적 구조에 의해 물리적으로 발생한 크기 분포를 보여주며, 도 2의 (c)와 연결된다.It shows the size distribution physically generated by the geometric structure and the phase distribution of the designed reflectarray, and is connected with Fig. 2 (c).
도 2의 (c)에서, 리플렉트 어레이(300)는, 상기 편파 그리드 각각에서 반사된 상기 제2 구면파의 특정 편파 성분을 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파(S3)가 반사된다.In (c) of FIG. 2, the
급전기에서 발생한 전계는 각각의 기하학적인 구조에 의해 grid array에서 우선 반사되며 여기에서 급전기에서 멀어질 수록 위치에 의한 위상 지연이 발생하여 reflectarray로 전파가 진행한다. Reflectarray에서는 물리적으로 발생한 예상되는 위상 지연 분포를 활용하여 배열을 구성하고 안테나 개구면에 동일 위상 분포를 구현할 수 있도록 구성된다.The electric field generated by the feeder is firstly reflected in the grid array by the geometric structure of each feeder. Reflectarray is configured to construct an array using the physically generated phase delay distribution and to implement the same phase distribution on the antenna aperture.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드 어레이(Grid array)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a grid array according to an embodiment of the present invention.
크기 분포는 개념적으로 중심에 가까울 수록 전계의 밀도가 높음으로 인해서 발생하는 물리적인 분포를 보여주며, 이로 인하여 grid array에서도 이러한 분포가 반영된 크기 분포를 보여준다. The size distribution shows the physical distribution due to the high density of the electric field as the concept is closer to the center, which shows the size distribution reflecting this distribution in the grid array.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 형성된 안테나 패턴 결과를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a result of an antenna pattern formed in a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
도 6은 개구면의 분포를 활용하여 원전계 패턴을 계산한 결과를 보여준다. 개구면 형태 및 크기 분포로 인하여 원형으로 대칭인 형태의 패턴 결과를 확인할 수 있으며, 크기 테이퍼링으로 인하여 균일 분포보다 낮은 패턴의 결과를 확인할 수 있다.FIG. 6 shows a result of calculating a circular electric field pattern by utilizing the distribution of opening surfaces. Because of the opening shape and the size distribution, it is possible to confirm the pattern result of the symmetrical shape by the circular shape, and the result of the pattern which is lower than the uniform distribution can be confirmed by the size tapering.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 전계 분포를 나타낸 도면이다.7 is a view illustrating an electric field distribution related to a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
도 7은 빔조향된 경우의 능동형 위상 배열 급전기, reflectarray, grid array의 분포중 일부를 보여준다. 빔 조향은 단지 능동형 위상 배열 급전기의 위상 조절을 통해서만 이루어지게 된다.FIG. 7 shows some of the distributions of the active phased array feeder, reflectarray, and grid array in the case of beam steering. Beam steering is achieved only through phase adjustment of the active phased array feeder.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 계산 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation result of a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
개념적으로 존재하는 피더의 초점위치를 물리적으로 이동시킨것과 같은 위상 분포를 배열 급전기에서 구현하면 도 8과 같은 조향된 패턴 결과를 확인할 수 있으며, 각 빔조향 각도별 지향성 계산 결과를 도시하였다.If a phase distribution such as a physically shifting the focus position of a feeder that is conceptually present is implemented in the array feeder, the result of the steered pattern as shown in FIG. 8 can be confirmed, and the result of calculating the directivity for each beam steering angle is shown.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나를 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나(11)는 능동형 위상 배열 피드(100), 그리드 어레이(200), 리플렉트 어레이(300)를 포함한다.Referring to FIG. 9, a folded reflected
능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나(11)는 능동형 위상 배열 피드(100)에서는 모두 동위상의 분포를 구현하고, 이를 물리적으로 grid array에 적용한 구조이다.A folded
능동형 위상 배열 피드(100)는 설정된 공간으로 전파를 방사하며, 상기 전파의 복사 방향 변환이 가능하다.The active phased array feed 100 radiates radio waves into a set space and is capable of changing the direction of the radio waves.
능동형 위상 배열 피드는, 적어도 하나 이상의 안테나 모듈이 행 또는 열을 이루어 배열되는 구조이며, 상기 안테나 모듈은, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들, 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재 및 상기 안테나 모듈 각각에 대한 위상을 조절하는 위상 편이기를 포함한다.The active phased array feed is a structure in which at least one or more antenna modules are arranged in rows or columns, and the antenna module includes a plurality of unit radiating elements arranged linearly spaced from each other, a base member supporting the radiating elements, And a phase shifter for adjusting the phase of each of the antenna modules.
능동형 위상 배열 피드는, 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 평면파를 생성할 수 있는 균일한 위상 분포를 갖도록 설정된다.The active phased array feed is set to have a uniform phase distribution capable of generating plane waves based on the feed focus position located at the center line of the antenna module.
그리드 어레이(200)는 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분(B1)을 반사시킨다.The
그리드 어레이(200)는 제1 기판(220) 및 상기 기판의 일측면에 배치되며, 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 다수개의 리플렉터들(240)을 포함한다.The
리플렉트 어레이(300)는 제2 기판(320)에 다수개의 트위스터들(310)이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파(B2)를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파(B3)가 반사된다.The
또한, 그리드 어레이는, 제1 기판(220)의 타측면에 다수개 배열되는 다이폴 슬롯들(250)을 더 포함하며, 상기 다이폴 슬롯(250) 각각은, 상기 리플렉트 어레이에서 반사된 상기 평면파(B3)를 투과 시켜 방사 공간으로 최종 방사한다.The grid array further includes
또한, 상기 피드의 상기 전파의 복사 방향을 변환하는 피드 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a feed control unit (not shown) for changing the radiation direction of the radio wave of the feed.
피드 제어부는, 상기 전파의 복사 방향에 따른 주사 각도를 계산하는 주사 각도 계산부, 상기 주사 각도에 따른 상기 전파의 위상값을 계산하는 위상 계산부 및 상기 계산된 위상값으로 상기 위상 편이기의 설정을 제어하는 위상 편이기 설정부를 포함할 수 있다.The feed control unit includes a scanning angle calculation unit for calculating a scanning angle in accordance with the radiation direction of the radio wave, a phase calculation unit for calculating a phase value of the radio wave according to the scanning angle, And a phase shifter setting unit for controlling the phase shifter.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 방사 원리를 나타낸 도면이다.10 is a view illustrating a radiation principle of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
도 10의 (a)에서, 능동형 위상 배열 피드(100)는, 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 평면파(S4)를 생성한다.10 (a), the active phased array feed 100 generates a plane wave S4 based on the feed focal point located at the center line of the antenna module.
도 10의 (b)에서, 그리드 어레이(200)는, 상기 리플렉터(240) 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 상기 전파의 특정 편파 성분을 반사하면, 방사 공간에 위치하는 가상의 그리드 초점 위치를 기준으로 하는 구면파(S5)를 생성한다.10 (b), the
도 10의 (c)에서, 리플렉트 어레이(300)는, 상기 리플렉터 각각에서 반사된 상기 구면파의 특정 편파 성분을 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사된다.In (c) of FIG. 10, the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 구조의 구현 가능성을 확인하기 위하여 정의된 구조를 갖는 경우에 대해 해석하고 이에 대한 결과를 도 11 내지 도 16에 나타난 바와 같이 도출하였다.In order to confirm the feasibility of the structure of the folded reflective array antenna using the active phased array feed according to another embodiment of the present invention, a case having a defined structure is analyzed and the results are shown in Figs. 11 to 16 As shown in Fig.
여기서, 주파수는 30 ~ 35 GHz, 안테나 반지름은 80 ~ 120 mm, 급전기 반지름은 25~ 35 mm, Grid array/Reflectarray 배열 간격은 3.0 ~ 4.0 mm, Grid array 위치 높이는 27 ~ 35 mm인 것이 바람직하다.Here, the frequency is preferably 30 to 35 GHz, the antenna radius is 80 to 120 mm, the feeder radius is 25 to 35 mm, the grid array / reflector array spacing is 3.0 to 4.0 mm, and the grid array position height is 27 to 35 mm .
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드의 위상 분포를 나타낸 도면이다.11 is a diagram illustrating the phase distribution of an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리플렉트 어레이(Reflectarray)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.12 is a diagram showing a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a reflector array according to another embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그리드 어레이(Grid array)의 설계된 전계 위상 및 물리적으로 발생한 크기 분포를 나타낸 도면이다.13 is a view showing a designed electric field phase and a physically generated size distribution of a grid array according to another embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 형성된 안테나 패턴 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 14 is a diagram illustrating a result of an antenna pattern formed in a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드는 급전기의 위상분포가 균일한 형태로 구성되며, 따라서 하단의 reflectarray구조를 일 실시예와 동일한 형태로 구현하면서 상단의 grid array에서 요구되는 반사 전계 분포의 위상 분포를 변화시키기 위하여 설계한다.In the active phased array feed according to another embodiment of the present invention, the phase distribution of the feeder is uniform, so that the lower reflector array structure is implemented in the same manner as the embodiment, It is designed to change the phase distribution of the electric field distribution.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 전계 분포를 나타낸 도면이다.15 is a view showing an electric field distribution related to a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
빔조향된 경우의 능동형 위상 배열 급전기, reflectarray, grid array의 분포중 일부를 보여준다. 빔 조향은 단지 능동형 위상 배열 급전기의 위상 조절을 통해서만 이루어진다. 배열 급전기에서는 요구되는 빔 조향각 기준으로의 빔 조향 위상 분포만을 갖고 전체안테나 패턴을 전기적으로 조향이 가능하다.And the active phased array feeder, reflectarray, and grid array when the beam is steered. Beam steering is achieved only through phase adjustment of the active phased array feeder. In the array feeder, it is possible to electrically steer the entire antenna pattern only with the beam steering phase distribution based on the required beam steering angle.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 빔 조향 경우 관련 계산 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating calculation results of a beam steering case of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention. FIG.
도 16에 나타난 바와 같이. 조향된 패턴 결과를 확인할 수 있으며, 각 빔조향 각도별 지향성 계산 결과를 도시하였다.As shown in FIG. The results of the steering pattern can be confirmed, and the results of directivity calculation for each beam steering angle are shown.
도 17 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.17 to 18 are views showing the structure of a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나는 두 개의 베이스 기판의 구조를 포함하는 것이 바람직하며, 각각 그리드 어레이(200)와 리플렉트 어레이(300)를 포함한다.17, a folded reflective array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention preferably includes a structure of two base substrates, and each of the
도 18의 (a)를 참조하면, 상단부의 기판은 그리드 어레이(200)가 포함된다. 그리드 어레이(200)는, 제1 기판(220)에 다수개의 편파 그리드들(210)이 배열되며, 상기 편파 그리드 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분(B1)을 반사시킨다.Referring to Figure 18 (a), the substrate at the upper end includes the
도 18의 (b)를 참조하면, 하단부의 기판의 중앙부는 능동형 위상 배열 피드(100)가 배치되며, 중앙부를 중심으로 리플렉트 어레이(300)가 배치된다.Referring to FIG. 18 (b), the active phase array feed 100 is disposed at the center of the substrate at the lower end, and the
능동형 위상 배열 피드는, 적어도 하나 이상의 안테나 모듈이 행 또는 열을 이루어 배열되는 구조이며, 상기 안테나 모듈은, 선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들, 상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재 및 상기 안테나 모듈 각각에 대한 위상을 조절하는 위상 편이기를 포함한다.The active phased array feed is a structure in which at least one or more antenna modules are arranged in rows or columns, and the antenna module includes a plurality of unit radiating elements arranged linearly spaced from each other, a base member supporting the radiating elements, And a phase shifter for adjusting the phase of each of the antenna modules.
능동형 위상 배열 피드(100)는 상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 제1 구면파를 생성할 수 있는 위상 분포를 갖도록 설정된다.The active phased array feed 100 is set to have a phase distribution capable of generating a first spherical wave based on a feed focal position located at the center line of the antenna module.
리플렉트 어레이(300)는 제2 기판(320)에 다수개의 트위스터들(310)이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파(B2)를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파(B3)가 반사된다.The
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 리플렉트 어레이 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.19 is a diagram illustrating a reflect array structure of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 리플렉트 어레이(300)는 제2 기판(320)에 다수개의 트위스터들(310)이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파(B2)를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파(B3)가 반사된다.19, the
다수개의 트위스터들은 능동형 위상 배열 피드(100)를 중심으로 외곽으로 순차적으로 배열되는 구조이며, 다수개의 트위스터들(310a, 310b)은 각각 서로 다른 크기이다.The plurality of twisters are sequentially arranged around the active phased
본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드(100)는 Phase array feed의 patch array antenna를 예로 들어 도시한 것이며, 다른 형태의 안테나 형태 적용도 가능할 수 있다.The active phased array feed 100 according to an embodiment of the present invention is illustrated as an example of a patch array antenna of a phase array feed and may be applied to other types of antennas.
능동형 위상 배열 피드는, 적어도 하나 이상의 안테나 모듈(101)이 행 또는 열을 이루어 배열되는 구조이다.The active phased array feed is a structure in which at least one or more antenna modules 101 are arranged in rows or columns.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 그리드 어레이 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.20 is a diagram illustrating a grid array structure of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to an embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 그리드 어레이(200)는, 제1 기판(220)에 다수개의 편파 그리드들(210)이 배열되며, 상기 편파 그리드 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분(B1)을 반사시킨다.20, the
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나의 그리드 어레이 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.21 is a diagram illustrating a grid array structure of a folded reflected array antenna using an active phased array feed according to another embodiment of the present invention.
도 21을 참조하면, 그리드 어레이(200)는 제1 기판(220) 및 상기 기판의 일측면에 배치되며, 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 다수개의 리플렉터들(240)을 포함한다.21, the
또한, 그리드 어레이는, 제1 기판(220)의 타측면에 다수개 배열되는 다이폴 슬롯들(250)을 더 포함하며, 상기 다이폴 슬롯(250) 각각은, 상기 리플렉트 어레이에서 반사된 상기 평면파(B3)를 투과 시켜 방사 공간으로 최종 방사한다.The grid array further includes
다이폴 슬롯들(250)이 일정한 이격 거리를 갖고 배열되되, 상기 다이폴 슬롯 간의 이격 거리와 상기 다이폴 슬롯들의 길이는 일정하며, 상기 다수개의 리플렉터들(240) 각각은 상기 다이폴 슬롯들과 어긋나게 배치되고, 상기 다이폴 슬롯 간의 이격 거리의 중심과 상기 다이폴 슬롯의 길이의 중심이 일치한다.The dipole slots (250) are arranged with a constant spacing distance, wherein a distance between the dipole slots and a length of the dipole slots are constant, and each of the plurality of reflectors (240) is arranged to be offset from the dipole slots, The center of the distance between the dipole slots coincides with the center of the length of the dipole slot.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims.
10: 능동형 위상 배열 피드를 사용하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나
100: 능동형 위상 배열 피드
200: 그리드 어레이
300: 리플렉트 어레이
210: 편파 그리드
310: 트위스터10: folded reflect array antenna using active phased array feed
100: active phased array feed
200: grid array
300: Reflected array
210: polarization grid
310: Twister
Claims (16)
설정된 공간으로 전파를 방사하며, 상기 전파의 복사 방향 변환이 가능한 능동형 위상 배열 피드;
상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 그리드 어레이; 및
다수개의 트위스터들이 배열되며, 상기 트위스터 각각에서 상기 그리드 어레이에서 반사된 편파를 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사되는 리플렉트 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.In a folded reflected array antenna,
An active phased array feeder that radiates radio waves into a set space and is capable of changing the direction of the radio waves;
A grid array for reflecting specific polarization components of radio waves radiated from the active phased array feed; And
And a reflective array in which a plurality of twisters are arranged, and polarized waves reflected from the grid array are converted into plane waves at each of the twisters, and the plane waves are reflected.
상기 능동형 위상 배열 피드는,
적어도 하나 이상의 안테나 모듈이 행 또는 열을 이루어 배열되는 구조이며,
상기 안테나 모듈은,
선형으로 서로 이격되어 배열되는 복수개의 단위 방사소자들;
상기 방사소자들을 지지하는 베이스부재; 및
상기 안테나 모듈 각각에 대한 위상을 조절하는 위상 편이기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the active phased array feed comprises:
At least one antenna module is arranged in rows or columns,
The antenna module includes:
A plurality of unit radiating elements arranged linearly spaced apart from each other;
A base member supporting the radiating elements; And
And a phase shifter for adjusting a phase of each of the antenna modules.
상기 그리드 어레이는,
다수개의 편파 그리드들이 배열되며, 상기 편파 그리드 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.3. The method of claim 2,
The grid array includes:
Wherein a plurality of polarization gratings are arranged and each reflects a specific polarization component of a radio wave radiated from the active phased array feed in each of the polarization grids.
상기 편파 그리드는,
상기 리플렉트 어레이에서 반사된 상기 평면파를 투과 시켜 방사 공간으로 최종 방사하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.The method of claim 3,
The polarization grating may include:
And transmits the plane wave reflected from the reflector array to finally radiate into the radiation space.
상기 능동형 위상 배열 피드는,
상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 제1 구면파를 생성할 수 있는 위상 분포를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.5. The method of claim 4,
Wherein the active phased array feed comprises:
Wherein the phase shifter is set to have a phase distribution capable of generating a first spherical wave based on a feed focal point located at a center line of the antenna module.
상기 그리드 어레이는,
상기 편파 그리드 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 상기 제1 구면파의 특정 편파 성분을 반사하면,
상기 방사 공간에 위치하는 가상의 그리드 초점 위치를 기준으로 하는 제2 구면파를 생성하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.6. The method of claim 5,
The grid array includes:
Wherein when reflecting the specific polarization component of the first spherical wave radiated from the active phased array feed in each of the polarization grids,
And generates a second spherical wave based on a virtual grid focus position located in the radiation space.
상기 리플렉트 어레이는,
상기 편파 그리드 각각에서 반사된 상기 제2 구면파의 특정 편파 성분을 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사되는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.The method according to claim 6,
The reflective array includes:
Wherein the polarized wave component of the second spherical wave reflected by each of the polarization gratings is rotated and converted into a plane wave, and the plane wave is reflected.
상기 그리드 어레이는,
상기 안테나 모듈의 중심선의 연장선에 위치하는 제1 편파 그리드;
상기 제1 편파 그리드를 중심으로, 상기 피드에서 방사된 구면파가 순차적으로 도달하는 제2 편파 그리드 및 제3 편파 그리드를 포함하며,
상기 제1 편파 그리드, 제2 편파 그리드, 제3 편파 그리드는, 순차적으로 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 구면파의 특정 편파 성분을 반사시키는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.5. The method of claim 4,
The grid array includes:
A first polarization grid located at an extension of a centerline of the antenna module;
A second polarization grid and a third polarization grid about which the spherical waves radiated from the feed sequentially reach, centering on the first polarization grid,
Wherein the first polarization grating, the second polarization grating, and the third polarization grating sequentially reflect specific polarization components of a spherical wave radiated from the active phased array feed.
상기 리플렉트 어레이는,
상기 제1 편파 그리드, 제2 편파 그리드, 제3 편파 그리드 각각에서 순차적으로 반사된 상기 구면파의 특정 편파 성분의 위상 지연을 보완하여, 동일한 위상 분포를 구현하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.9. The method of claim 8,
The reflective array includes:
Wherein the phase retardation compensating unit compensates the phase retardation of a specific polarization component of the spherical wave sequentially reflected from each of the first polarization grating, the second polarization grating, and the third polarization grating to implement the same phase distribution. .
상기 그리드 어레이는,
기판; 및
상기 기판의 일측면에 배치되며, 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 전파의 특정 편파 성분을 반사시키는 다수개의 리플렉터들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.3. The method of claim 2,
The grid array includes:
Board; And
And a plurality of reflectors disposed on one side of the substrate and reflecting a specific polarization component of a radio wave radiated from the active phased array feed.
상기 그리드 어레이는,
상기 기판의 타측면에 다수개 배열되는 다이폴 슬롯들;을 더 포함하며,
상기 다이폴 슬롯 각각은,
상기 리플렉트 어레이에서 반사된 상기 평면파를 투과 시켜 방사 공간으로 최종 방사하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.11. The method of claim 10,
The grid array includes:
And a plurality of dipole slots arranged on the other side of the substrate,
Each of the dipole slots
And transmits the plane wave reflected from the reflector array to finally radiate into the radiation space.
상기 능동형 위상 배열 피드는,
상기 안테나 모듈의 중심선에 위치하는 피드 초점 위치를 기준으로 하는 평면파를 생성할 수 있는 균일한 위상 분포를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.12. The method of claim 11,
Wherein the active phased array feed comprises:
Wherein the antenna is set to have a uniform phase distribution capable of generating a plane wave based on a feed focal point located at a center line of the antenna module.
상기 그리드 어레이는,
상기 리플렉터 각각에서 상기 능동형 위상 배열 피드에서 방사된 상기 전파의 특정 편파 성분을 반사하면,
방사 공간에 위치하는 가상의 그리드 초점 위치를 기준으로 하는 구면파를 생성하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.12. The method of claim 11,
The grid array includes:
Reflecting the specific polarization component of the radio wave emitted from the active phased array feed in each of the reflectors,
And generates a spherical wave based on a virtual grid focus position located in the radiation space. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 리플렉트 어레이는,
상기 리플렉터 각각에서 반사된 상기 구면파의 특정 편파 성분을 회전하여 평면파로 변환시키고, 상기 평면파가 반사되는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.14. The method of claim 13,
The reflective array includes:
Wherein the polarized wave component of the spherical wave reflected by each of the reflectors is rotated and converted into a plane wave, and the plane wave is reflected.
상기 리플렉트 어레이는,
상기 다수개의 트위스터들이 상기 능동형 위상 배열 피드를 중심으로 외곽으로 순차적으로 배열되는 구조이며,
상기 다수개의 트위스터들은 각각 서로 다른 크기인 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.3. The method of claim 2,
The reflective array includes:
Wherein the plurality of twisters are sequentially arranged around the active phased array feeder,
Wherein the plurality of twisters are of different sizes. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 그리드 어레이는,
상기 다이폴 슬롯들이 일정한 이격 거리를 갖고 배열되되, 상기 다이폴 슬롯 간의 이격 거리와 상기 다이폴 슬롯들의 길이는 일정하며,
상기 다수개의 리플렉터들 각각은 상기 다이폴 슬롯들과 어긋나게 배치되고, 상기 다이폴 슬롯 간의 이격 거리의 중심과 상기 다이폴 슬롯의 길이의 중심이 일치하는 것을 특징으로 하는 폴디드 리플렉트어레이 안테나.12. The method of claim 11,
The grid array includes:
Wherein the dipole slots are arranged with a constant spacing distance, the spacing distance between the dipole slots and the length of the dipole slots are constant,
Wherein each of the plurality of reflectors is disposed so as to be shifted from the dipole slots, and the center of the distance between the dipole slots matches the center of the length of the dipole slot.
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|---|---|---|---|
| KR1020190031929A KR102005101B1 (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Folded reflectarray antenna using active phased array feed |
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| KR (1) | KR102005101B1 (en) |
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