KR102053846B1 - 쿼드릿지 혼 안테나 - Google Patents

쿼드릿지 혼 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR102053846B1
KR102053846B1 KR1020180159255A KR20180159255A KR102053846B1 KR 102053846 B1 KR102053846 B1 KR 102053846B1 KR 1020180159255 A KR1020180159255 A KR 1020180159255A KR 20180159255 A KR20180159255 A KR 20180159255A KR 102053846 B1 KR102053846 B1 KR 102053846B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ridge
waveguide
opening surface
quadridge
horn antenna
Prior art date
Application number
KR1020180159255A
Other languages
English (en)
Inventor
유홍균
김지흥
박범준
이규송
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020180159255A priority Critical patent/KR102053846B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102053846B1 publication Critical patent/KR102053846B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/0275—Ridged horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나는, 급전부에 대하여 수평 편파, 및 수직 편파 각각이 입출력 되는 급전 포트; 일 측에 개구면을 가지고, 상기 급전 포트에 입력된 상기 수평 편파와 상기 수직 편파 중 적어도 하나를 상기 개구면을 통해 방사하거나, 상기 개구면을 통해 수신된 상기 수평 편파와 상기 수직 편파 중 적어도 하나를 상기 급전 포트를 통해 출력하는 도파관; 상기 도파관 내측면 상에서 상호 마주보도록 쌍으로 마련되는 제 1 릿지, 및 상기 도파관 내측면 상에서 상기 제 1 릿지와 수직하는 방향으로 상호 마주보도록 쌍으로 마련되는 제 2 릿지를 포함하는 릿지부; 및 상기 제 1 릿지와 상기 제 2 릿지 중 적어도 하나의 적어도 일부가 상기 개구면을 통해 노출되지 않도록, 상기 개구면의 외측에 마련되는 유전체부를 포함한다.

Description

쿼드릿지 혼 안테나{QUAD-RIDGED HORN ANNTENA}
본 발명은 도파관 내측면에 네 개의 릿지가 형성되는 쿼드릿지 혼 안테나에 관한 것이다.
이중 급전 혼 안테나(Dual Feed Horn Antenna)는 수평 편파와 수직 편파를 송수신하는 혼 안테나를 의미한다. 이중 급전 구조를 가지는 쿼드릿지 혼 안테나는 개구면을 가지는 이중 급전 혼 안테나 내부에 4개의 릿지가 마련된다.
그 결과, 쿼드릿지 혼 안테나는 넓은 주파수 대역에서 동작하고, 수평 편파와 수직 편파 각각에 대한 이득 및 위상의 편차가 적으며, 대역폭 내에서 일정 이상의 균일한 이득 성능을 가질 수 있다. 또한, 쿼드릿지 혼 안테나는 수평 편파 및 수직 편파 수신 시에 고각 및 방위각 방향의 변화에 대하여 동일한 복사 패턴을 가질 수 있다.
이와 같은 쿼드릿지 혼 안테나는 광대역 특성을 가지므로, 군사용 전자전장비(Electric Warfare System)의 광대역, 고이득을 필요로 하는 송/수신 안테나 및 전파 무반사실에서의 안테나 측정, 모바일 단말기 성능 측정, EMI/EMC 측정을 위한 표준용 혼안테나로 널리 사용된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1083050호 (2011년11월07일 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상호 수직하는 두 쌍의 릿지 중 어느 한 쌍의 적어도 일부가 도파관의 개구면을 통해 노출되지 않도록, 개구면 외측에 형성되는 유전체부를 포함하는 쿼드릿지 혼 안테나를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나는, 급전부에 대하여 수평 편파, 및 수직 편파 각각이 입출력 되는 급전 포트; 일 측에 개구면을 가지고, 상기 급전 포트에 입력된 상기 수평 편파와 상기 수직 편파 중 적어도 하나를 상기 개구면을 통해 방사하거나, 상기 개구면을 통해 수신된 상기 수평 편파와 상기 수직 편파 중 적어도 하나를 상기 급전 포트를 통해 출력하는 도파관; 상기 도파관 내측면 상에서 상호 마주보도록 쌍으로 형성되는 제 1 릿지, 및 상기 도파관 내측면 상에서 상기 제 1 릿지와 수직하는 방향으로 상호 마주보도록 쌍으로 형성되는 제 2 릿지를 포함하는 릿지부; 및상기 제 1 릿지와 상기 제 2 릿지 중 적어도 하나의 적어도 일부가 상기 개구면을 통해 노출되지 않도록, 상기 개구면의 외측에 형성되는 유전체부를 포함한다.
또한, 상기 유전체부는, 상기 개구면으로부터 상기 개구면의 수직 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 유전체부는, 상기 개구면에 단면이 접하는 반원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유전체부는, 상기 제 1 릿지와 상기 제 2 릿지 중 적어도 하나의 적어도 일부가 상기 개구면을 통해 노출되지 않도록 쌍으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 도파관은, 사각형의 상기 개구면을 가질 수 있다.
또한, 상기 도파관은, 상호 평행한 제 1 면 및 제 2 면; 및 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면과 수직이고, 상호 평행한 제 3 면 및 제 4 면을 포함하고, 상기 개구면은, 상기 제 1 면, 제 2 면, 제 3 면, 및 제 4 면에 의해 사각형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 릿지는, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면 각각의 내측을 따라 상호 마주보도록 쌍으로 형성되고, 상기 제 2 릿지는, 상기 제 3 면 및 상기 제 4 면 각각의 내측을 따라 상호 마주보도록 쌍으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 도파관은, 원형 또는 타원형의 상기 개구면을 가질 수 있다.
또한, 상기 유전체부는, 유전 물질로 구성되고, 상기 제 1 릿지와 상기 제 2 릿지 중 적어도 하나에 대응되는 상기 개구면의 외측에 마련되는 차단부; 및 상기 차단부의 위치를 고정시키도록 상기 도파관의 외측에 부착되는 고정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 일 단이 상기 차단부와 연결되고, 상기 도파관의 외측과 접촉하는 접촉면; 상기 접촉면 상에 마련되는 고정 홀; 및 상기 고정 홀을 통해 상기 접촉면을 상기 도파관의 외측에 부착하는 고정 볼트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고주파 대역에서 고각 변화에 대한 교차 편파 격리도가 개선될 수 있다. 특히, 고주파 대역 중 각각의 고각에 대한 광각의 방위각에서의 교차 편파 격리도가 상승할 수 있다. 그 결과, 광각의 방위각으로 입사되는 신호의 편파 특성이 개선되어, 입사 신호의 편파 식별 성능이 향상될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체부의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전체부의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유전체부의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 사시도이다.
도 8은 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나의 반전력 빔 폭 그래프를 예시한 도면이다.
도 9는 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나의 방위각에 대한 이득 그래프를 예시한 도면이다.
도 10은 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나 중 수직 포트의 방위각에 대한 교차편파 격리도 그래프를 예시한 도면이다.
도 11은 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나 중 수평 포트의 방위각에 대한 교차편파 격리도 그래프를 예시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 사용되는 '?부', '?기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 분해 사시도이다.
본 발명의 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 개구부(310)를 갖는 도파관(300) 내측에 4개의 릿지가 형성되는 이중 급전 방식의 혼 안테나(1)를 의미할 수 있다. 여기서, 혼 안테나(1)란 개구부(310)를 갖는 도파관(300)을 통해 전자파 신호가 이동 가능한 모든 안테나를 의미하며, 도파관(300)의 단면이 일정한 폭과 높이를 가지는 직사각형 형상인 경우와, 단면의 수직 방향에 따라 폭과 높이가 증가 또는 감소하는 직사각형 형상을 가지는 경우를 모두 포함할 수 있다.
도 1 및 2에서는 설명의 편의 상 도파관(300)의 단면이 일정한 폭과 높이의 직사각형 형상인 경우를 예시하나, 본 발명의 쿼드릿지 혼 안테나(1)의 형상이 개시된 도면에 한정되지는 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 급전 포트(200), 도파관(300), 및 릿지부(400)를 포함할 수 있다.
급전 포트(200)는 이중 급전 방식의 급전부와 연결되도록, 장착 블록 상에 마련될 수 있다. 구체적으로, 급전 포트(200)는 직육면체 형상의 장착 블록 중 상면 및 하면, 즉 xz 평면에 평행한 면 상에 마련되는 수직 포트(210); 및 장착 블록 중 좌측면 및 우측면, 즉 yz 평면에 평행한 면 상에 마련되는 수평 포트(220)를 포함할 수 있다.
수직 포트(210)는 급전부 중 수직 편파 급전을 위한 수직 편파 급전부와 연결되며, 수직 편파 급전부로부터 수직 편파가 급전될 수 있다. 또한, 수평 포트(220)는 급전부 중 수평 편파 급전을 위한 수평 편파 급전부와 연결되어, 수평 편파 급전부로부터 수평 편파가 급전될 수 있다.
이를 통해, 급전 포트(200)는 쿼드릿지 혼 안테나(1)가 수신한 수직 편파 및 수평 편파를 급전부에 출력하거나, 급전부로부터 수직 편파 및 수평 편파가 입력될 수 있다. 일 실시예에 따른 급전 포트(200)는 동축 프로브 급전 방식에 따라 급전부에 대하여 수직 편파 및/또는 수평 편파를 입출력할 수 있다.
도파관(300)은 급전 포트(200)에 급전된 수직 편파 및/또는 수평 편파를 전송하여 자유 공간 상으로 방사하도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 도파관(300)은 장착 블록의 전면, 즉 xy 평면에 평행한 일 면 상에, 단면이 사각형, 바람직하게는 직사각형인 관 형상을 가지도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 도파관(300)은 yz 평면에 평행한 제 1 면(301) 및 제 2 면(302)과, xz 평면에 평행한 제 3 면(303), 및 제 4 면(304)에 의해 내부 공간을 형성함으로써 관 형상을 가질 수 있다.
이 때, 도파관(300)은 전송되는 수직 편파 및/또는 수평 편파를 자유 공간으로 방사하거나, 자유 공간으로부터 수신하도록, 장착 블록과 접하는 방향의 반대 측에 형성되는 개구면을 포함할 수 있다. 즉, 구체적으로 도파관(300)의 제 1 면(301), 제 2 면(302), 제 3 면(303), 및 제 4 면(304)이 장착 블록과 접하는 일단의 반대측에 위치하는 타단에 의해 개구면이 형성될 수 있다. 그 결과, 도파관(300)의 내부 공간은 개구면에 의해 외부로 개방될 수 있다. 이렇게 형성되는 개구면은 도파관(300)의 단면과 동일하거나 유사한 형상을 가질 수 있으며, 일 실시예에 따른 도파관(300)이 직사각형의 단면을 가질 경우, 개구면 역시 직사각형의 형상을 가질 수 있다.
릿지부(400)는 쿼드릿지 혼 안테나(1)의 임피던스 매칭(Impedance Matching)을 위해, 도파관(300)의 내측면에 형성될 수 있다. 구체적으로, 릿지부(400)는 도파관(300)의 내측면 상에서 상호 마주보도록 쌍으로 마련되는 제 1 릿지(410), 및 제 1 릿지(410)와 수직하는 방향으로 상호 마주보도록 쌍으로 형성되는 제 2 릿지(420)를 포함할 수 있다.
제 1 릿지(410)는 도파관(300)의 제 1 면(301) 및 제 2 면(302) 각각의 내측면의 중심을 따라 도파관(300)의 내부 공간을 향해 돌출되도록 형성될 수 있다. 이 때, 그 결과, 도파관(300)의 제 1 면(301) 상에 형성되는 제 1 릿지(410)와 도파관(300)의 제 2 면(302) 상에 형성되는 제 1 릿지(410)는 상호 대칭일 수 있다. 이렇게 형성된 제 1 릿지(410)는 수신되는 수평 편파에 대한 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
또한, 제 2 릿지(420)는 도파관(300)의 제 3 면(303) 및 제 4 면(304) 각각의 내측면의 중심을 따라 도파관(300)의 내부 공간을 형해 돌출되도록 형성될 수 있다. 그 결과, 도파관(300)의 제 3 면(303) 상에 형성되는 제 2 릿지(420)와 도파관(300)의 제 4 면(304) 상에 형성되는 제 2 릿지(420)는 상호 대칭일 수 있다. 이렇게 형성된 제 2 릿지(420)는 수신되는 수직 편파에 대한 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
그 결과, 도파관(300)의 개구면을 통해 바라본 도파관(300) 내부 공간 상에서, 릿지부(400)는 열십자 형상으로 도파관(300) 내부에 돌출되어 형성될 수 있다. 이 때, 릿지부(400)는 다양한 형상으로 도파관(300) 내부에 돌출되어 형성될 수 있으며, 일 실시예에 따른 릿지부(400)는 지수 함수를 기반으로 하는 곡면을 가지도록 형성될 수 있다.
이와 같은 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 수신되는 전자파 신호의 수직 편파 및 수평 편파의 크기 차이를 이용하여, 편파를 식별하는데 이용될 수 있다. 편파 식별을 위해 사용되는 시뉴어스 안테나(Sinuous Antenna)에 비해, 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 광대역의 전자파 신호에 대하여 상대적으로 높은 이득 특성을 가질 수 있다.
그러나, 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 고각(Altitude) 및 방위각(Azimuth) 방향으로 빔폭이 제한적으로 유지되어, 광각에서는 교차편파 특성이 열화되는 문제가 있다. 특히, 16~18GHz와 같은 고주파 대역에서는 소정의 범위 내, 예를 들어 40°이하로 빔폭이 작아, 고각이 ±5°일 때의 광각의 방위각에서 교차편파가 증가하여, 쿼드릿지 혼 안테나(1)의 교차편파 격리도(Cross Polarization Isolation, XPI)가 감소할 수 있다.
쿼드릿지 혼 안테나(1)는 수직 편파와 수평 편파의 진폭의 차이를 이용하여 편파를 구분하는데 이용되므로, 광각의 방위각에서는 교차편파 격리도의 감소에 따라 유발되는 모호성에 의해 수직 편파와 수평 편파의 구분이 어려울 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 광각의 방위각에 대한 교차편파 격리도를 향상시키기 위한 수단을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 제 1 릿지(410)의 적어도 일부가 개구면을 통해 노출되지 않도록, 개구면의 외측에 형성되는 유전체부(500)를 더 포함할 수 있다.
유전체부(500)는 제 1 릿지(410)의 노출을 차단하는 차단부(510), 및 차단부(510)의 위치를 고정시키기 위한 고정부(520)를 포함할 수 있다.
차단부(510)는 수평 편파가 개구부(310)를 통해 수신 또는 방출되는 경로 상에 마련되어, 개구부(310)를 통해 수신 또는 방출되기 전의 수평 편파의 위상을 지연시킬 수 있도록 유전 물질로 구성될 수 있다. 이 때, 차단부(510)는 공지된 유전 물질 중에서 적어도 하나에 의해 구성될 수 있으며, 손실률이 낮고, 온도에 변화에 강건하며, 제작이 용이한 유전 물질에 의해 구현되는 것이 바람직할 수 있다. 일 실시예에 따른 차단부(510)는 유전 물질 중 하나인 폴리테트라플루오르에틸렌[poly(tetrafluoroethylene)]에 의해 구현될 수 있다.
유전체부(500)는 제 1 릿지(410)에 대응되는 개구면 외측에 마련될 수 있다. 여기서, 제 1 릿지(410)에 대응되는 개구면 외측이란 개구면을 정면, 즉 z축 방향에서 도파관(300)의 내부 공간을 바라봤을 때, 제 1 릿지(410)의 적어도 일부와 중첩되는 개구면 외측 위치를 의미할 수 있다.
차단부(510)는 개구면으로부터 개구면의 수직 방향, 즉 z축 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 이 때, 차단부(510)는 다양한 형상으로 개구면으로부터 돌출 형성될 수 있는다. 이하에서는 도 3 및 4를 참조하여 차단부(510)의 돌출 형상에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체부의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전체부의 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단부(510)는 도파관(300)의 개구면의 외측, 예를 들어 z축 방향으로 곡면이 돌출되도록 형성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 차단부(510)는 상면 및 하면, 즉 xz평면에 평행한 두 면이 반원인 반원 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 반원 기둥의 단면, 즉 xy평면에 평행한 평면은 도파관(300)의 개구면에 접할 수 있다.
도 3에서는 상면 및 하면이 반원인 경우를 예시하였으나, 일 실시예에 따른 차단부(510)는 z축 방향으로 곡면이 돌출 형성되는 기술적 사상안에서 다양하게 마련될 수 있다.
이와는 달리, 도 4의 차단부(510)는 상면 및 하면, 즉 xz평면에 평행한 두 면이 사각형인 사각 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 사각 기둥의 측면 중 일면, 예를 들어 xy평면에 평행한 일 평면은 도파관(300)의 개구면에 접할 수 있다.
도 3 및 4뿐만 아니라, 차단부(510)는 도파관(300)의 개구면의 외측으로 돌출되는 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 차단부(510)는 상면 및 하면이 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 기둥 형상이거나, 다면체, 또는 구 형상일 수도 있다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 고정부(520)는 차단부(510)의 위치를 고정시키도록 도파관(300)의 외측에 부착될 수 있다. 이를 위해, 고정부(520)는 접촉면; 고정 홀(530); 및 고정 볼트(540)를 포함할 수 있다.
접촉면은 일 단이 차단부(510)와 연결되고, 도파관(300)의 외측과 접촉할 수 있다. 도 1 및 2에서는 접촉면이 도파관(300)의 제 1 면(301) 및 제 2 면(302)에 부착되는 경우를 예시하나, 접촉면이 도파관(300)의 외측과 접촉하는 위치는 이에 한정되지 않는다.
고정 홀(530)은 접촉면 상에 마련될 수 있다. 접촉면이 도파관(300)의 외측과 접촉되었을 때, 고정 홀(530)에 의해 노출되는 도파관(300)의 외측은 고정 홀(530)에 대응되는 형상으로 만입될 수 있다.
고정 볼트(540)는, 고정 홀(530)을 통해 접촉면을 도파관(300)의 외측에 부착할 수 있다. 구체적으로, 고정 볼트(540)는 고정부(520)의 고정 홀(530)과 도파관(300)의 만입된 외측에 동시에 체결됨으로써 고정될 수 있고, 고정된 고정 볼트(540)에 의해 고정부(520) 및 차단부(510)가 도파관(300)의 외측에 고정될 수 있다.
지금까지는 고정부(520)가 고정부(520)를 포함하는 경우에 대하여 설명하였으나, 차단부(510) 만으로 구성되는 것도 가능할 수 있다. 이에 대해서는 도 5를 통해 설명한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유전체부의 평면도이다.
도 5의 유전체부(500)는 도 3의 실시예에서 고정부(520)가 배제된 경우이다. 따라서, 차단부(510)의 형상이 다양할 수 있음은 도 3의 경우와 같다.
도 5와 같이, 고정부(520)가 없는 유전체부(500)는 차단부(510)의 일 면 중 전체 또는 일부와 개구면을 구성하는 도파관(300)의 적어도 한 면에 접착제를 통해 부착될 수 있다. 유전체부(500)의 차단부(510)가 접착제에 의해 도파관(300)에 부착되는 위치는 제 1 릿지(410)의 적어도 일부가 개구면을 통해 노출되지 않는 위치 내에서 다양하게 결정될 수 있다.
지금까지는 제 1 릿지(410)가 개구면을 통해 노출되지 않도록 유전체부(500)가 형성되는 경우에 대해서 설명하였다. 이와는 달리, 제 2 릿지(420) 또는 릿지부(400) 전체가 개구면을 통해 노출되지 않도록 유전체부(500)가 형성되는 것도 가능할 수 있다. 이하에서는 도 6 및 7을 참조하여 유전체부(500)가 형성되는 위치의 여러 가지 실시예를 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쿼드릿지 혼 안테나의 사시도이다. 도 6 및 7의 실시예는 유전체부(500)가 형성되는 위치를 제외하고는 도 1 내지 5의 실시예와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 다른 실시예에 따른 유전체부(500)는 제 2 릿지(420) 중 적어도 일부가 개구면을 통해 노출되지 않도록, 개구면의 외측에 형성될 수 있다. 구체적으로, 유전체부(500)는 제 2 릿지(420)에 대응되는 개구면 외측에 마련될 수 있다. 여기서, 제 2 릿지(420)에 대응되는 개구면 외측이란, 개구면을 정면, 즉 z축 방향에서 도파관(300)의 내부 공간을 바라봤을 때, 제 2 릿지(420)의 적어도 일부와 중첩되는 개구면 외측 위치를 의미할 수 있다.
이 때, 차단부(510)는 수직 편파가 개구부(310)를 통해 수신 또는 방출되는 경로 상에 마련되어, 개구부(310)를 통해 수신 또는 방출되기 전의 수직 편파의 위상을 지연시킬 수 있도록 유전 물질로 구성될 수 있다. 이 때, 차단부(510)는 공지된 유전 물질 중에서 적어도 하나에 의해 구성될 수 있으며, 예를 들어 폴리테트라플루오르에틸렌[poly(tetrafluoroethylene)]에 의해 구현될 수 있다.
또한, 차단부(510)는 개구면으로부터 개구면의 수직 방향, 즉 z축 방향으로 돌출되어 형성될 수 있음은 도 1 내지 5에서 설명한 바와 같다.
뿐만 아니라, 도 7과 같이, 또 다른 실시예에 따른 유전체부(500)는 제 1 릿지(410) 및 제 2 릿지(420) 모두의 적어도 일부가 개구면을 통해 노출되지 않도록, 개구면의 외측에 형성될 수 있다. 구체적으로, 유전체부(500)는 제 1 릿지(410) 및 제 2 릿지(420)에 대응되는 개구면 외측에 마련될 수 있다. 여기서, 제 1 릿지(410) 및 제 2 릿지(420)에 대응되는 개구면 외측이란, 개구면을 정면, 즉 z축 방향에서 도파관(300)의 내부 공간을 바라봤을 때, 제 1 릿지(410) 및 제 2 릿지(420)의 적어도 일부와 중첩되는 개구면 외측 위치를 의미할 수 있다.
이 때, 차단부(510)는 수평 편파 및 수직 편파가 개구부(310)를 통해 수신 또는 방출되는 경로 상에 마련되어, 개구부(310)를 통해 수신 또는 방출되기 전의 수평 편파 및 수직 편파의 위상을 지연시킬 수 있도록 유전 물질로 구성될 수 있다. 이 때, 차단부(510)는 공지된 유전 물질 중에서 적어도 하나에 의해 구성될 수 있으며, 예를 들어 폴리테트라플루오르에틸렌[poly(tetrafluoroethylene)]에 의해 구현될 수 있다.
또한, 차단부(510)는 개구면으로부터 개구면의 수직 방향, 즉 z축 방향으로 돌출되어 형성될 수 있음은 도 1 내지 5에서 설명한 바와 같다.
상술한 바에 따른 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 수신 또는 방출되는 수평 편파 및/또는 수직 편파를 유전체부(500)에 의해 위상 지연 시킴으로써, 빔 폭을 확대할 수 있다. 그 결과, 광각의 고각 또는 방위각에서의 교차편파 격리도를 상승시킬 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 11을 참조하여, 상술한 쿼드릿지 혼 안테나(1)의 성능에 대하여 설명한다. 설명의 편의 상 쿼드릿지 혼 안테나(1)는 도 1 및 2의 실시예에 따름을 전제한다. 다만, 도 6 및 7의 쿼드릿지 혼 안테나(1) 역시 도 8 내지 11과 유사한 성능을 가질 수 있다.
도 8은 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나의 반전력 빔 폭 그래프를 예시한 도면이다. 도 8에서, (a)는 수직 포트(210)에 대한 그래프이고, (b)는 수평 포트(220)에 대한 그래프이고, 각 그래프의 y축은 반전력 빔폭(Half Power Beam Width, HPBW)를 의미할 수 있다.
도 8을 참조하면, 주파수가 상승할수록 빔 폭이 증가함을 확인할 수 있는데, 이는 유전체부(500)에 의해 고주파 대역의 빔 폭이 증가하였기 때문이다. 특히, 유전체부(500)의 영향을 많이 받는 수평 포트(220)의 경우, 도 8의 (b)와 같이 16~18GHz 주파수 대역에서 빔 폭이 크게 증가함을 확인할 수 있다.
도 9는 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나의 방위각에 대한 이득 그래프를 예시한 도면이다. 도 9에서 붉은 선은 유전체부(500)를 부착한 경우를 예시하고, 검은 점선은 유전체부(500)를 미 부착 한 경우를 예시한다.
도 9에서는 유전체부(500)의 영향에 의한 방사 패턴 변화를 확인하기 위해, 유전체부(500)의 영향이 큰 16~18GHz 주파수 대역의 방사 패턴을 비교하여 나타내었다. 도 9와 같이, 주파수가 상승할수록 빔 폭이 증가하며, 유전체부(500)의 영향을 많이 받는 수평 포트(220)에서의 빔 폭이 수직 포트(210)에서의 빔 폭보다 더 넓어짐을 확인할 수 있다. 이러한 빔 폭의 증가는 광각에서의 교차편파 격리도를 개선할 수 있다.
도 10은 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나 중 수직 포트의 방위각에 대한 교차편파 격리도 그래프를 예시한 도면이고, 도 11은 도 1 및 2의 쿼드릿지 혼 안테나 중 수평 포트의 방위각에 대한 교차편파 격리도 그래프를 예시한 도면이다.
유전체부(500) 부착에 의한 16~18GHz 주파수 대역의 교차편파 격리도 개선 효과를 확인하기 위해, 도 10 및 11과 같이, 유전체부(500) 부착 전/후의 고각 0°, +5°, -5°에서 방위각 -60°~ +60°의 교차편파 격리도 특성을 확인하였다.
도 10을 참조하면, 수직 포트(210)의 경우, 고각 0°의 교차편파 격리도는 눈에 띄는 개선 효과가 발견되지 않았다. 그러나, 고각 +5°, -5°에서의 광각의 방위각 +30°~ +60°와 -30°~ -60°에서 각각 교차편파 격리도가 평균 5.3dB, 2.6dB 상승함을 확인할 수 있다.
도 11을 참조하면, 수평 포트(220)의 경우, 광각의 방위각 +30°~ +60°와 -30°~ -60°에 대하여, 고각 0°에서 평균 4.2dB, 고각 +5°에서 평균 4.5dB, 고각 -5°에서 평균 4.1dB의 교차편파 격리도 상승이 발견되었다. 이는 수평 편파 방향으로 형성되는 유전체부(500)에 의해, 수평 포트(220)의 교차편파 격리도가 고각 0°, +5°, -5°에서 모두 향상됨을 의미할 수 있다.
상술한 쿼드릿지 혼 안테나는, 고주파 대역에서 고각 변화에 대한 교차 편파 격리도가 개선될 수 있다. 특히, 고주파 대역 중 각각의 고각에 대한 광각의 방위각에서의 교차 편파 격리도가 상승할 수 있다. 그 결과, 광각의 방위각으로 입사되는 신호의 편파 특성이 개선되어, 입사 신호의 편파 식별 성능이 향상될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 쿼드릿지 혼 안테나
100: 설치 블록
200: 급전 포트
300: 도파관
400: 릿지부
500: 유전체부
510: 차단부
520: 고정부
530: 고정 홀
540: 고정 볼트

Claims (10)

  1. 급전부에 대하여 수평 편파 및 수직 편파 각각이 입출력 되는 급전 포트;
    일 측에 개구면을 가지고, 상기 급전 포트에 입력된 상기 수평 편파와 상기 수직 편파 중 적어도 하나를 상기 개구면을 통해 방사하거나, 상기 개구면을 통해 수신된 상기 수평 편파와 상기 수직 편파 중 적어도 하나를 상기 급전 포트를 통해 출력하는 도파관;
    상기 도파관 내측면 상에서 상호 마주보도록 쌍으로 형성되는 제 1 릿지, 및 상기 도파관 내측면 상에서 상기 제 1 릿지와 수직하는 방향으로 상호 마주보도록 쌍으로 형성되는 제 2 릿지를 포함하는 릿지부; 및
    상기 제 1 릿지와 상기 제 2 릿지 중 적어도 하나의 적어도 일부가 상기 개구면을 통해 노출되지 않도록, 상기 개구면의 외측에 형성되는 유전체부를 포함하고,
    상기 유전체부는,
    상기 제 1 릿지와 상기 제 2 릿지 중 적어도 하나의 적어도 일부가 상기 개구면을 통해 노출되지 않도록 쌍으로 형성되는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체부는,
    상기 개구면으로부터 상기 개구면의 수직 방향으로 돌출되어 형성되는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체부는,
    상기 개구면의 수직 방향으로 돌출되는 곡면을 포함하는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파관은,
    사각형의 상기 개구면을 가지는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도파관은,
    상호 평행한 제 1 면 및 제 2 면; 및
    상기 제 1 면 및 상기 제 2 면과 수직이고, 상호 평행한 제 3 면 및 제 4 면을 포함하고,
    상기 개구면은,
    상기 제 1 면, 제 2 면, 제 3 면, 및 제 4 면에 의해 사각형으로 형성되는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 릿지는,
    상기 제 1 면 및 상기 제 2 면 각각의 내측을 따라 상호 마주보도록 쌍으로 형성되고,
    상기 제 2 릿지는,
    상기 제 3 면 및 상기 제 4 면 각각의 내측을 따라 상호 마주보도록 쌍으로 형성되는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파관은,
    원형 또는 타원형의 상기 개구면을 가지는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체부는,
    유전 물질로 구성되고, 상기 제 1 릿지와 상기 제 2 릿지 중 적어도 하나에 대응되는 상기 개구면의 외측에 마련되는 차단부; 및
    상기 차단부의 위치를 고정시키도록 상기 도파관의 외측에 부착되는 고정부를 포함하는
    쿼드릿지 혼 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고정부는,
    일 단이 상기 차단부와 연결되고, 상기 도파관의 외측과 접촉하는 접촉면;
    상기 접촉면 상에 마련되는 고정 홀; 및
    상기 고정 홀을 통해 상기 접촉면을 상기 도파관의 외측에 부착하는 고정 볼트를 포함하는
    쿼드릿지 혼 안테나.
KR1020180159255A 2018-12-11 2018-12-11 쿼드릿지 혼 안테나 KR102053846B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180159255A KR102053846B1 (ko) 2018-12-11 2018-12-11 쿼드릿지 혼 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180159255A KR102053846B1 (ko) 2018-12-11 2018-12-11 쿼드릿지 혼 안테나

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102053846B1 true KR102053846B1 (ko) 2019-12-09

Family

ID=68837416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180159255A KR102053846B1 (ko) 2018-12-11 2018-12-11 쿼드릿지 혼 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102053846B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001168635A (ja) * 1999-09-29 2001-06-22 Tokimec Inc 誘電体ロッドアンテナ
KR101083050B1 (ko) 2010-09-15 2011-11-16 엘아이지넥스원 주식회사 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법
CN104466415A (zh) * 2014-12-08 2015-03-25 西安电子科技大学 透镜加载的高增益超宽带波纹双脊喇叭天线
JP2015073248A (ja) * 2013-10-04 2015-04-16 国立大学法人 名古屋工業大学 クアッドリッジホーンアンテナ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001168635A (ja) * 1999-09-29 2001-06-22 Tokimec Inc 誘電体ロッドアンテナ
KR101083050B1 (ko) 2010-09-15 2011-11-16 엘아이지넥스원 주식회사 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법
JP2015073248A (ja) * 2013-10-04 2015-04-16 国立大学法人 名古屋工業大学 クアッドリッジホーンアンテナ
CN104466415A (zh) * 2014-12-08 2015-03-25 西安电子科技大学 透镜加载的高增益超宽带波纹双脊喇叭天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8558747B2 (en) Broadband clover leaf dipole panel antenna
US8847825B2 (en) High-power-capable circularly polarized patch antenna apparatus and method
US7030831B2 (en) Multi-polarized feeds for dish antennas
US11069979B2 (en) Vertically polarized omnidirectional antenna and dual-polarization omnidirectional antenna thereof
US9246234B2 (en) Antenna for multiple frequency bands
CN106129593B (zh) 一种二维宽角度扫描的全金属相控阵雷达天线单元
US6429826B2 (en) Arrangement relating to reflector antennas
US11228113B2 (en) Wide-beam planar backfire and bidirectional circularly-polarized antenna
US4309710A (en) Multi-lobe antenna having a disc-shaped Luneberg lens
US9837724B2 (en) Antenna system
US11444383B2 (en) Antenna device, antenna system, and instrumentation system
US10135156B2 (en) Multi-mode composite antenna
KR101427148B1 (ko) 방위각 방향 빔폭을 향상시키는 리지드 혼안테나
US9293832B2 (en) Broadband antenna feed array
KR102053846B1 (ko) 쿼드릿지 혼 안테나
US11177545B2 (en) Full band orthomode transducers
KR102015530B1 (ko) 평면형 반사판을 포함하는 모노펄스 안테나
CN108281795B (zh) 一种频率选择表面型曲面介质及卡塞格伦天线系统
KR101491725B1 (ko) 이중 대역 피드혼
US7852277B2 (en) Circularly polarized horn antenna
Bayer et al. Compact Ka-band Cassegrain antenna with multimode monopulse tracking feed for satcom-on-the-move applications
EP3357125B1 (en) Cupped antenna
KR102418508B1 (ko) 안테나 개구면 공유 시스템
RU167296U1 (ru) Широкополосная двухдиапазонная микрополосковая антенна
Bayer et al. A compact planar feed structure for Ka-band satcom-on-the-move tracking antennas

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant