KR102215647B1 - 한정된 빔 조향을 형성하고 모노펄스가 가능한 위상배열 안테나 - Google Patents

한정된 빔 조향을 형성하고 모노펄스가 가능한 위상배열 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 한정된 빔 조향을 형성하고 모노펄스가 가능한 위상배열 안테나에 있어서, 상기 위상배열 안테나의 중심에서 외곽으로 가면서 점진적으로 크기가 커지는 복사소자 및 상기 복사소자의 뒷단에 위치하며, 상기 빔의 방사 방향을 조정하기 위한 위상을 변환하는 위상 변위기를 포함하는 위상배열 안테나를 제시한다.

Description

한정된 빔 조향을 형성하고 모노펄스가 가능한 위상배열 안테나{Phased Array Antenna with Limited Beam Steering and Monopulse}
본 발명은 위상배열 안테나에 관한 것이며, 특히 한정된 범위의 빔 조향을 형성하고 2축 모노펄스가 가능한 위상배열 안테나에 관한 것이다.
종래의 유도무기의 탄두에 탑재되는 탐색기는 자체적으로 조향이 불가능한 수동형 배열 안테나를 사용하고, 목표물의 탐지/추적을 위해서는 김발을 이용해 한정된 범위를 기계적으로 조향하였다.
최근에는 탐색기에도 레이더와 같이 수동/능동 위상배열 안테나를 적용하여 전자적으로 빠르게 빔 조향을 하기 위한 요구사항이 대두되고 있다. 하지만 십수년 이상을 사용하는 레이더와 다르게, 유도무기에 탑재되는 탐색기는 일회성으로 사용되기 때문에 위상배열 안테나 적용 시 비용이 매우 증가하는 단점이 있다. 따라서 비용 절감을 위한 노력이 필수적이며, 위상배열 안테나에서 대부분의 비용을 차지하고 있는 위상 변위기나 송수신기의 개수를 줄여야만 한다. 이를 위해 부배열 구조를 이용하기도 하지만 부배열 구조 적용 시 급전부가 굉장히 복잡해지고 profile이 증가하여 소형화가 요구되는 탐색기 안테나로는 적용하기 어렵다.
또한, 배열 안테나의 복사소자 개수 자체를 줄여 위상 변위기나 송수신기의 개수를 줄이는 방법이 있다. 정해진 요구사항 및 안테나 개구면에서 배열 소자의 개수를 줄이기 위해서는 배열 간격을 증가시켜야 한다. 하지만 배열 간격이 파장보다 커지면 visible region에 그레이팅 로브가 발생하며, 발생한 그레이팅 로브는 빔 패턴의 부엽으로 작용하고 이로 인해 안테나 지향도가 저하되는 등 빔 패턴 성능에 열화를 초래하게 된다. 따라서 주어진 요구사항을 만족시키기 어렵고, 목표물의 탐지/추적 등에 문제가 될 수 있으며, 이러한 문제는 빔 조향 시 더욱 심화된다.
이와 같이 배열 소자 개수를 줄이기 위해 배열 간격을 증가시키고 빔 패턴의 성능 열화를 줄이기 위해 삼각 배열(X-/Y-Shift) 구조를 많이 사용하고 있으나 한계가 있다. 따라서, 기존 유도무기에 탑재되는 탐색기의 한계점을 극복한 위상배열 안테나가 시급히 필요한 상황이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 한정된 빔 조향 범위에서 빔 패턴 성능의 열화를 최소화하고 배열 소자 개수를 획기적으로 줄이기 위해 안테나 중심에서 외곽으로 갈수록 개별 소자의 개구면이 점진적으로 커지며, 상하/좌우 대칭의 배열 구조를 적용하여 방위각/고각 방향의 2축 모노펄스까지 가능한 위상배열 안테나를 제공함에 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 위상배열 안테나에 있어서, 상기 위상배열 안테나의 중심에서 외곽으로 가면서 개구면의 크기가 점진적으로 커지는 복수의 복사소자 및 상기 복수의 복사소자의 뒷단에 각각 위치하며, 상기 빔의 방사 방향을 조정하기 위한 위상을 변환하는 복수의 위상 변위기를 포함하는 위상배열 안테나를 제안한다.
바람직하게는, 상기 복수의 복사소자는, 상기 개구면의 크기 별로 원형으로 배열됨에 따라 불규칙적인 배열 간격을 형성하며, 상기 빔 조향 시 빔 패턴 성능 열화를 최소화하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 복사소자는, 상기 위상배열 안테나의 중심에서 상하, 좌우의 4분할 대칭 구조로 구현되어 방위각 및 고각에 대한 2축 모노펄스 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 복사소자의 불규칙적인 배열 간격에 따라 상기 복수의 위상 변위기와 연결하는 제1 트랜지션을 더 포함하고, 상기 제1 트랜지션은 다수의 홀에 의해 상기 복수의 복사소자와 상기 복수의 위상 변위기를 연결하여 고정시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 위상배열 안테나는, 상기 위상 변위기의 뒷단에 위치하며, 제2 트랜지션에 의해 상기 위상 변위기와 연결되는 급전부를 더 포함하고, 상기 복수의 복사소자와 상기 복수의 위상 변위기가 제1 트랜지션에 의해 연결되고, 상기 위상 변위기와 상기 급전부가 상기 제2 트랜지션에 의해 연결되어 수동 위상배열 안테나로 구현되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 위상배열 안테나는, 상기 복수의 복사소자의 뒷단에 위치하는 개별 송수신기를 더 포함하여 능동 위상배열 안테나로 구현되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 위상배열 안테나는, 상기 복수의 복사 소자의 종류 및 상기 복수의 복사 소자의 배열 구조에 따라 선형 편파 또는 원형 편파로 구현되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 복사 소자는, 사각 혼 안테나, 원형 혼 안테나, 패치 안테나, 나선 안테나 중 하나의 형태로 적용되어 구현되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 복사소자는, 상기 위상배열 안테나의 중심에서 고정되며, 제1 지름을 형성하는 제1 소자 어레이; 상기 제1 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제2 지름을 형성하는 제2 소자 어레이; 상기 제2 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제3 지름을 형성하는 제3 소자 어레이; 상기 제3 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제4 지름을 형성하는 제4 소자 어레이; 및 상기 위상배열 안테나의 외각에서 상기 제4 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제5 지름을 형성하는 제5 소자 어레이를 포함하고, 상기 제1 소자 어레이, 상기 제2 소자 어레이, 상기 제3 소자 어레이, 상기 제4 소자 어레이 및 상기 제5 소자 어레이는 서로 다른 개구면의 지름을 가지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 지름은 상기 제2 지름보다 작고, 상기 제2 지름은 상기 제3 지름보다 작고, 상기 제3 지름은 상기 제4 지름보다 작고, 상기 제4 지름은 상기 제5 지름보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 복사소자는, 상기 위상배열 안테나의 중심을 지나가는 가상의 기준선을 따라 상하, 좌우의 4분할 대칭 구조로 구현되며, 상기 가상의 기준선에 의해 나눠진 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 및 제4 영역에 구비되고, 상기 위상배열 안테나는 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역에 상기 제1 소자 어레이, 상기 제2 소자 어레이, 상기 제3 소자 어레이, 상기 제4 소자 어레이 및 상기 제5 소자 어레이가 각각 복수개 구비되어 상기 가상의 기준선에 의해 서로 대칭되도록 위치하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 위상배열 안테나는, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역에 각각 2개의 상기 제1 소자 어레이, 3개의 상기 제2 소자 어레이, 4개의 상기 제3 소자 어레이, 4개의 상기 제4 소자 어레이 및 4개의 상기 제5 소자 어레이가 서로 상기 가상의 기준선에 의해 대칭되도록 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 파장에 비해 상대적으로 크기가 큰 개구면을 갖는 개별 소자를 사용하여 배열 간격을 넓힘으로써 사각/삼각 배열 및 같은 크기의 개구면을 갖는 단일 개별 소자로 구성된 원형 배열 등의 위상배열 안테나에 비해 복사소자 개수를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 배열 안테나 중심에서 외곽으로 갈수록 점진적으로 커지는 개별 소자를 원형으로 배열한 구조를 적용하여, 넓은 배열 간격으로 인해 가시영역(Visible Region) 내에서 발생하는 그레이팅 로브를 효과적으로 억제하였고, 그에 따라 한정된 범위에서는 빔 조향 시에도 빔 패턴 성능 열화를 최소화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 빔 패턴 성능에서 지향도와 부엽 준위(그레이팅 로브)는 트레이드오프(Trade off) 관계로서, 다른 배열 안테나 구조 대비 발명 제안 구조를 통해 지향도 열화는 최소화하면서 부엽 준위를 최대로 개선하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나의 형상을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나의 형상을 자세히 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나의 개구면 형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나 개구면 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 위상배열 안테나의 제1 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 6은 위상배열 안테나의 제2 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 7은 위상배열 안테나의 제3 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 8은 위상배열 안테나의 제4 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 9는 위상배열 안테나의 제5 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 10은 위상배열 안테나의 제6 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 11은 위상배열 안테나의 제7 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 12는 위상배열 안테나의 제8 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 13은 위상배열 안테나의 제9 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 14는 위상배열 안테나의 제10 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 15는 위상배열 안테나의 제11 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 16은 위상배열 안테나의 제12 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 17은 위상배열 안테나의 제13 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 18은 위상배열 안테나의 제14 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 19는 위상배열 안테나의 제15 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 20은 위상배열 안테나의 제16 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 편파를 적용한 위상배열 안테나에 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원형 편파를 적용한 위상배열 안테나에 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다른 배열의 구조를 형성하는 배열 안테나와 위상배열 안테나의 빔 패턴 성능을 비교한 결과를 나타낸 비교 그래프이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다른 배열의 구조를 형성하는 배열 안테나와 위상배열 안테나의 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 나타낸 비교표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 발명은 한정된 빔 조향을 형성하고 모노펄스가 가능한 위상배열 안테나에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나(10)의 형상을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나(10)의 형상을 자세히 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나(10)의 개구면 형상을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이 위상배열 안테나(10)는 복사소자(100) 및 위상 변위기(200) 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 복수의 복사소자(100) 및 복수의 위상 변위기(200)가 일대일로 대응되어 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
복사소자(100)는 위상배열 안테나(10)의 중심에서 외곽으로 가면서 개구면의 크기가 점진적으로 커질 수 있다.
위상 변위기(200)는 복사소자(100)의 뒷단에 각각 위치하며, 빔의 방사 방향을 조정하기 위한 위상을 변환할 수 있다.
복사소자(100)는 개구면의 크기 별로 원형으로 배열됨에 따라 불규칙적인 배열 간격을 형성하며, 빔 조향 시 빔 패턴 성능 열화를 최소화할 수 있다.
복사소자(100)는 위상배열 안테나(10)의 중심에서 상하, 좌우의 4분할 대칭 구조로 구현되어 방위각 및 고각에 대한 2축 모노펄스 기능을 수행할 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 복사소자(100)의 불규칙적인 배열 간격에 따라 위상 변위기(200)와 연결하는 제1 트랜지션(310)을 더 포함할 수 있다.
제1 트랜지션(310)은 다수의 홀에 의해 복수의 복사소자(100)와 복수의 위상 변위기(200)를 연결하여 고정시킬 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 위상 변위기(200)의 뒷단에 위치하며, 제2 트랜지션(320)에 의해 위상 변위기(200)와 연결되는 급전부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 위상배열 안테나(10)는 복사소자(100)와 위상 변위기(200)가 제1 트랜지션(310)에 의해 연결되고, 위상 변위기(200)와 급전부가 제2 트랜지션(320)에 의해 연결되어 수동 위상배열 안테나로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위상배열 안테나(10)는 트랜지션(300)을 포함한다. 여기서, 트랜지션(300)은 직, 병렬 제어에서 회로 접속 상태를 의미하며, 복사소자(100), 위상 변위기(200), 급전부, 개별 송수신기 간의 연결하는 회로일 수 있다.
복사소자(100)는 복사소자(100)의 뒷단에 위치하는 개별 송수신기(미도시)를 더 포함하여 능동 위상배열 안테나로 구현될 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 복사 소자(100)의 종류 및 상기 복수의 복사 소자의 배열 구조에 따라 선형 편파 또는 원형 편파로 구현될 수 있다.
복사소자(100)는 사각 혼 안테나, 원형 혼 안테나, 패치 안테나, 나선 안테나 중 하나의 형태로 적용되어 구현될 수 있다.
복사소자(100)는 위상배열 안테나(10)의 중심에서 고정되며, 제1 지름을 형성하는 제1 소자 어레이(110), 제1 소자 어레이(110)의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제2 지름을 형성하는 제2 소자 어레이(120), 제2 소자 어레이(120)의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제3 지름을 형성하는 제3 소자 어레이(130), 제3 소자 어레이(130)의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제4 지름을 형성하는 제4 소자 어레이(140) 위상배열 안테나(10)의 외각에서 제4 소자 어레이(140)의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제5 지름을 형성하는 제5 소자 어레이(150)를 포함한다.
제1 소자 어레이(110), 제2 소자 어레이(120), 제3 소자 어레이(130), 제4 소자 어레이(140) 및 제5 소자 어레이(150)는 서로 다른 개구면의 지름을 가질 수 있다.
제1 지름은 제2 지름보다 작고, 제2 지름은 제3 지름보다 작고, 제3 지름은 제4 지름보다 작고, 제4 지름은 제5 지름보다 작을 수 있다. 여기서, 제1 지름, 제2 지름, 제3 지름, 제4 지름 및 제5 지름은 개구면의 상단의 지름을 나타낸다.
복사소자(100)는 위상배열 안테나의 중심을 지나가는 가상의 기준선을 따라 상하, 좌우의 4분할 대칭 구조로 구현되며, 상기 가상의 기준선에 의해 나눠진 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 및 제4 영역에 구비될 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 및 제4 영역에 제1 소자 어레이(110), 제2 소자 어레이(120), 제3 소자 어레이(130), 제4 소자 어레이(140) 및 제5 소자 어레이(150)가 각각 복수개 구비되어 가상의 기준선에 의해 서로 대칭되도록 위치할 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 및 제4 영역에 각각 2개의 제1 소자 어레이(110), 3개의 제2 소자 어레이(120), 4개의 제3 소자 어레이(130), 4개의 제4 소자 어레이(140) 및 4개의 제5 소자 어레이(150)가 서로 가상의 기준선에 의해 대칭되도록 위치할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 복사소자(100)는 사각형태로 구현되었으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
광범위한 빔 조향 및 고성능을 요구하는 레이더 시스템과는 다르게 탐색기에 사용되는 안테나는 한정된 범위의 빔 조향만 요구된다. 따라서 본 발명의 위상배열 안테나(10)는 어느 정도의 빔 패턴 성능 열화를 감수하고, 개별 복사소자(100) 및 위상 변위기(200) 등의 개수를 줄여 비용을 절감하는 것이 더 큰 요구사항일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나(10)는 한정된 빔 조향 범위에서 빔 패턴 성능의 열화를 최소화하고 배열 소자 개수를 획기적으로 줄이기 위해 안테나 중심에서 외곽으로 갈수록 복사소자(100)의 개구면이 점진적으로 커진다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 위상배열 안테나(10)는 원형으로 형성되어 있으며, 상하/좌우 대칭의 배열 구조를 적용하여 방위각/고각 방향의 2축 모노펄스까지 가능할 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 좁은 전자적 빔 조향 범위를 요구하는 위상배열 안테나(10) 장치에 이용될 수 있으며, 모노펄스를 필요로 하는 안테나 시스템에서 사용될 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 한정된 범위의 빔 조향이 가능하면서 방위각/고각의 2축 모노펄스가 가능하다. 여기서, 위상배열 안테나(10) 중심에서 외곽으로 가면서 점진적으로 개구면 크기가 큰 복사소자(100)를 원형으로 배열함으로써, 배열 복사소자(100) 개수를 획기적으로 줄일 수 있다.
따라서, 위상배열 안테나(10)는 방위각/고각의 2축 모노펄스를 위한 4분할 대칭 배열 구조를 형성할 수 있다.
이에 따라 위상배열 안테나(10) 내 복사소자(100)들은 불규칙적인 배열 간격을 갖게 되어 한정된 빔 조향 시에도 위상배열 안테나(10) 빔 패턴의 성능 열화를 최소화하고, 줄어든 개별 소자 및 위상 변위기(200)의 개수로 인해 비용 절감은 최대화할 수 있다.
위상배열 안테나(10)는 개구면의 최대 크기 내에서 각각의 개별 소자 개구면 크기 및 원형 배열 위치는 빔 조향 시 빔 패턴 성능을 시뮬레이션하여 비교하여 최적화하였다.
위상배열 안테나(10)에 사용되는 개별 복사소자(100)는 사각 혼 안테나, 원형 혼 안테나, 패치 안테나, 나선형(Spiral) 안테나 등의 다양한 형태로 적용 가능하다.
위상배열 안테나(10)는 개별 소자 종류 및 위상배열 안테나(10) 구조에 따라 선형 편파 및 원형 편파로 구현이 가능 하는 등의 자유도가 매우 높다.
복사소자(100)는 위상배열 안테나(10)의 중심에서 외곽으로 가면서 점진적으로 크기가 커지며, 불규칙적인 배열 간격을 형성한다. 또한, 복사소자(100)는 빔 조향 시 패턴 성능 열화를 최소화로 한다.
위상배열 안테나(10)는 복사소자(100)의 뒷단에 위치하며, 빔의 방사 방향을 조정하기 위한 위상을 변환하는 위상 변위기(200)를 더 포함할 수 있다.
위상배열 안테나(10)와 위상 변위기(200) 및 급전부를 통합하여 수동 위상배열 안테나(10)로 구현 가능하며, 배열 안테나의 각각의 개별 복사소자(100) 뒷단에 개별 송수신기를 통합함으로써 능동 위상배열 안테나(10)로도 구현이 가능하다.
위상배열 안테나(10)는 복사소자(100)와 위상 변위기(200) 간의 트랜지션을 형성할 수 있으며, 위상 변위기(200)와 급전부 간의 트랜지션을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열 안테나(10) 개구면 형상을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 4의 (a)의 위상배열 안테나(10)는 사각형의 복사소자(100)를 적용한 원형 배열 안테나 개구면 형상을 나타내며, 도 4의 (b)의 원형 복사소자(100)를 적용한 원형 배열 안테나 개구면 형상을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복사소자(100)는 상하, 좌우의 4분할 대칭 구조로 구현됨으로써, 서로 다른 개구면의 지름을 가지는 제1 소자 어레이(110), 제2 소자 어레이(120), 제3 소자 어레이(130), 제4 소자 어레이(140) 및 제5 소자 어레이(150)의 상단의 지름과 하단의 지름의 비율을 일정하게 할 수 있거나, 상단의 지름과 다르게 하단의 지름은 모두 같도록 구현될 수 있다. 구체적으로, 상단의 지름은 위상배열 안테나(10)의 중심에서 외곽으로 갈수록 커지나, 하단의 지름은 모두 일정하게 구현되어 복사소자(100)와 위상 변위기(200)가 연결되는 제1 트랜지션(310)에 형성되는 다수의 홀의 크기가 모두 같은 형상으로 구현될 수 있다. 이를 통해 제1 트랜지션(310)을 크기에 따라 제작하지 않아도 되며, 원하는 복사소자(100)의 지름과 상관없이 제1 트랜지션(310)에 의해 복사소자(100)와 위상 변위기(200)가 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 지름, 제2 지름, 제3 지름, 제4 지름 및 제5 지름은 중심에서 외곽으로 갈수록 일정 비율로 개구면의 크기가 커질 수 있다. 예를 들어, 비율은 1.5배 내지 2배로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 위상배열 안테나(10)의 우수성을 검증하기 위해 다양한 구조의 배열 안테나와 함께 빔 패턴 성능을 시뮬레이션하여 비교하였으며, 하기에서 이에 대해 설명한다.
도 5는 위상배열 안테나(10)의 제1 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 5의 사각 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 사각형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 81개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 5의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 5의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00001
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00002
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00003
/
Figure 112020101170208-pat00004
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 6은 위상배열 안테나(10)의 제2 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 6의 사각 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 격자 삽입 배열을 적용하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 사각형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 85개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 6의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 6의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00005
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00006
= 45˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00007
/
Figure 112020101170208-pat00008
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 7은 위상배열 안테나(10)의 제3 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 7의 사각 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 격자 삽입 및 성김(Sparse) 배열을 적용하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 사각형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 71개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 7의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 7의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00009
= 10 ˚,
Figure 112020101170208-pat00010
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00011
/
Figure 112020101170208-pat00012
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 8은 위상배열 안테나(10)의 제4 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 8의 사각 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 격자 삽입 배열을 적용하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 69개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 8의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 8의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00013
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00014
= 45˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00015
/
Figure 112020101170208-pat00016
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 9는 위상배열 안테나(10)의 제5 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 9의 사각 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 격자 삽입 및 성김(Sparse)배열을 적용하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 83개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 9의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 9의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00017
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00018
= 45˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00019
/
Figure 112020101170208-pat00020
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 10은 위상배열 안테나(10)의 제6 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 10의 삼각 배열(Y-Shift) 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 격자 삽입 배열을 적용하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 사각형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 86개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 10의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 10의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00021
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00022
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00023
/
Figure 112020101170208-pat00024
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 11은 위상배열 안테나(10)의 제7 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 11의 삼각 배열(Y-Shift) 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 격자 삽입 및 성김(Sparse) 배열을 적용하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 사각형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 98개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 11의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 11의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00025
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00026
= 45˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00027
/
Figure 112020101170208-pat00028
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 12는 위상배열 안테나(10)의 제8 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 12의 삼각 배열(Y-Shift) 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 격자 삽입 및 성김(Sparse) 배열을 적용하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 94개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 12의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 12의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00029
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00030
= 45˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00031
/
Figure 112020101170208-pat00032
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 13은 위상배열 안테나(10)의 제9 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 13의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 개구면이 모두 같은 크기인 단일 소자로 배열을 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 84개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 13의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 13의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00033
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00034
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00035
/
Figure 112020101170208-pat00036
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 14는 위상배열 안테나(10)의 제10 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 14의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 큰 소자를 시작으로 작은 소자와 번갈아 배열을 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 60개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 14의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 14의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00037
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00038
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00039
/
Figure 112020101170208-pat00040
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 15는 위상배열 안테나(10)의 제11 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 15의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 큰 소자를 시작으로 작은 소자와 번갈아 배열을 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 60개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 15의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 15의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00041
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00042
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00043
/
Figure 112020101170208-pat00044
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 16은 위상배열 안테나(10)의 제12 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 16의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 작은 소자를 시작으로 큰 소자와 번갈아 배열을 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 52개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 16의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 16의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00045
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00046
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00047
/
Figure 112020101170208-pat00048
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 17은 위상배열 안테나(10)의 제13 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 17의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 작은 소자를 시작으로 큰 소자와 번갈아 배열을 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 48개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 17의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 17의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00049
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00050
= 45˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00051
/
Figure 112020101170208-pat00052
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 18은 위상배열 안테나(10)의 제14 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 18의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 배열의 중심에서 외곽으로 갈수록 점진적으로 작은 소자를 배열하여 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 100개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 18의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 18의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00053
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00054
= 45˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00055
/
Figure 112020101170208-pat00056
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 19는 위상배열 안테나(10)의 제15 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 19의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 배열의 중심에서 외곽으로 갈수록 큰 소자를 배열하고 최외곽은 작은 소자를 배열하여 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 100개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 19의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 19의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00057
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00058
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00059
/
Figure 112020101170208-pat00060
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 20은 위상배열 안테나(10)의 제16 개구면 형상에 따른 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 20의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 배열 안테나의 빔 패턴을 확인하였다. 배열 안테나는 배열의 중심에서 외곽으로 갈수록 점진적으로 큰 소자를 배열하여 구성하였으며, 배열 안테나의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 배열 안테나는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 84개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 20의 배열 안테나 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 20의 배열 안테나 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00061
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00062
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00063
/
Figure 112020101170208-pat00064
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 편파를 적용한 위상배열 안테나(10)에 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 21의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 위상배열 안테나(10)의 빔 패턴을 확인하였다. 위상배열 안테나(10)는 배열의 중심에서 외곽으로 갈수록 점진적으로 큰 소자를 배열하여 구성하였으며, 위상배열 안테나(10)의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 위상배열 안테나(10)는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, 선형 편파를 적용하였다. 위상배열 안테나(10)는 Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 68개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 21의 위상배열 안테나(10) 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 21의 위상배열 안테나(10) 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00065
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00066
= 0˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00067
/
Figure 112020101170208-pat00068
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원형 편파를 적용한 위상배열 안테나(10)에 빔 패턴 성능을 비교한 비교도이다.
도 22의 원형 배열 시뮬레이션 결과는 중심 주파수에서 빔 조향에 따른 위상배열 안테나(10)의 빔 패턴을 확인하였다. 위상배열 안테나(10)는 배열의 중심에서 외곽으로 갈수록 점진적으로 큰 소자를 배열하여 구성하였으며, 위상배열 안테나(10)의 개구면의 크기는 최대 200mm이하를 형성하고 있다.
또한, 위상배열 안테나(10)는 원형 개구면을 적용하고 있으며, 개별 복사소자(100)의 이론적인 혼 안테나 패턴을 적용하였으며, 원형 편파를 적용하였다. 위상배열 안테나(10)는 Taylor 급수 전개에 의한 주파수에 의해 방사 패턴이 30dB 분포를 적용하였고 전체 소자의 총 개수는 68개이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 22의 위상배열 안테나(10) 형상과 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 확인할 수 있으며, 지향도 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 2D 부엽준위 변화에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
또한, 도 22의 위상배열 안테나(10) 형상의 2D 패턴(2D 비대칭 레벨(SLL, Side-Lobe Level) 최대, @
Figure 112020101170208-pat00069
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00070
= 90˚) 에 의해 형성되는 빔 조향각에 따른 1D 패턴을 확인할 수 있으며, 방위각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)와 고각 방향 1D 패턴에 따른 주기적 진동의 절대치(Magnitude)를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 조향 각 (
Figure 112020101170208-pat00071
/
Figure 112020101170208-pat00072
)은 #1 = 0˚/0˚, #2 = 5˚/0˚, #3 = 10˚/0˚, #4 = 5˚/45˚, #5 = 10˚/45˚, #6 = 5˚/90˚, #7 = 10˚/90˚을 형성하고 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다른 배열의 구조를 형성하는 배열 안테나와 위상배열 안테나(10)의 빔 패턴 성능을 비교한 결과를 나타낸 비교 그래프이며, 도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다른 배열의 구조를 형성하는 배열 안테나와 위상배열 안테나(10)의 빔 조향각에 따른 빔 패턴 성능 변화를 나타낸 비교표이다.
시뮬레이션은 배열 안테나를 각각 사각, 삼각, 원형 배열로 형성하여 결과를 도출해냈으며, 본 발명의 위상배열 안테나(10)로부터 확인한 시뮬레이션 결과와 상기 도출한 결과를 비교하였다.
도 23 및 도 24의 시뮬레이션 결과는 본 발명의 위상배열 안테나(10) 구조 외 다양한 배열 안테나 구조를 시뮬레이션하여 획득하였다. 시뮬레이션은 빔 패턴 성능(지향도, 부엽 준위, 빔폭)을 비교하여 검토하였으며, 동일한 크기의 배열 안테나 개구면 크기(약 200mm)를 적용하였다. 또한, 본 발명의 위상배열 안테나(10)의 구조와 유사하거나 그 이상의 개별 복사소자(100)를 적용하였다.
따라서, 위상배열 안테나(10)는 지향도 열화는 최소화하면서 2D 부엽 준위는 최대로 개선됨을 확인할 수 있다.
또한, 시뮬레이션 결과에서 Case#9는 개구면이 같은 크기인 단일 복사소자(100)로 구성된 원형 배열 구조이다. Case#9의 구조는 검토한 모델 중 지향도 성능이 가장 좋은 구조로서, Case#9에 비해 발명 제안 모델(LP 적용)은 지향도가 최대 약 1.5dB 열화되나 2D SLL은 약 6.5dB 개선된다 (@
Figure 112020101170208-pat00073
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00074
= 0˚).
또한, 위상배열 안테나(10)에 CP 적용 시 지향도는 최대 약 1.6dB 열화되며, 2D SLL은 약 7.37dB 개선된다(@
Figure 112020101170208-pat00075
= 10˚,
Figure 112020101170208-pat00076
= 90˚).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 위상배열 안테나
100: 복사소자
110: 제1 소자 어레이
120: 제2 소자 어레이
130: 제3 소자 어레이
140: 제4 소자 어레이
150: 제5 소자 어레이
200: 위상 변위기

Claims (12)

  1. 위상배열 안테나에 있어서,
    상기 위상배열 안테나의 중심에서 외곽으로 가면서 개구면의 크기가 점진적으로 커지는 복수의 복사소자;
    상기 복수의 복사소자의 뒷단에 각각 위치하며, 빔의 방사 방향을 조정하기 위한 위상을 변환하는 복수의 위상 변위기; 및
    상기 복수의 복사소자의 불규칙적인 배열 간격에 따라 상기 복수의 위상 변위기와 연결하는 제1 트랜지션을 포함하고,
    상기 제1 트랜지션은 다수의 홀에 의해 상기 복수의 복사소자와 상기 복수의 위상 변위기를 연결하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 복사소자는,
    상기 개구면의 크기 별로 원형으로 배열됨에 따라 불규칙적인 배열 간격을 형성하며, 상기 빔 조향 시 빔 패턴 성능 열화를 최소화하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 복사소자는,
    상기 위상배열 안테나의 중심에서 상하, 좌우의 4분할 대칭 구조로 구현되어 방위각 및 고각에 대한 2축 모노펄스 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상배열 안테나는,
    상기 복수의 위상 변위기의 뒷단에 위치하며, 제2 트랜지션에 의해 상기 복수의 위상 변위기와 연결되는 급전부를 더 포함하고,
    상기 복수의 복사소자와 상기 복수의 위상 변위기가 상기 제1 트랜지션에 의해 연결되고, 상기 위상 변위기와 상기 급전부가 상기 제2 트랜지션에 의해 연결되어 수동 위상배열 안테나로 구현되는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위상배열 안테나는,
    상기 복수의 복사소자의 뒷단에 위치하는 개별 송수신기를 더 포함하여 능동 위상배열 안테나로 구현되는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위상배열 안테나는,
    상기 복수의 복사 소자의 종류 및 상기 복수의 복사 소자의 배열 구조에 따라 선형 편파 또는 원형 편파로 구현되는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 복사 소자는,
    사각 혼 안테나, 원형 혼 안테나, 패치 안테나, 나선 안테나 중 하나의 형태로 적용되어 구현되는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 복사소자는,
    상기 위상배열 안테나의 중심에서 고정되며, 제1 지름을 형성하는 제1 소자 어레이;
    상기 제1 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제2 지름을 형성하는 제2 소자 어레이;
    상기 제2 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제3 지름을 형성하는 제3 소자 어레이;
    상기 제3 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제4 지름을 형성하는 제4 소자 어레이; 및
    상기 위상배열 안테나의 외각에서 상기 제4 소자 어레이의 주위를 감싸는 형상으로 고정되며, 제5 지름을 형성하는 제5 소자 어레이를 포함하고,
    상기 제1 소자 어레이, 상기 제2 소자 어레이, 상기 제3 소자 어레이, 상기 제4 소자 어레이 및 상기 제5 소자 어레이는 서로 다른 개구면의 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 지름은 상기 제2 지름보다 작고, 상기 제2 지름은 상기 제3 지름보다 작고, 상기 제3 지름은 상기 제4 지름보다 작고, 상기 제4 지름은 상기 제5 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 복사소자는,
    상기 위상배열 안테나의 중심을 지나가는 가상의 기준선을 따라 상하, 좌우의 4분할 대칭 구조로 구현되며, 상기 가상의 기준선에 의해 나눠진 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 및 제4 영역에 구비되고,
    상기 위상배열 안테나는 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역에 상기 제1 소자 어레이, 상기 제2 소자 어레이, 상기 제3 소자 어레이, 상기 제4 소자 어레이 및 상기 제5 소자 어레이가 각각 복수개 구비되어 상기 가상의 기준선에 의해 서로 대칭되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위상배열 안테나는,
    상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역에 각각 2개의 상기 제1 소자 어레이, 3개의 상기 제2 소자 어레이, 4개의 상기 제3 소자 어레이, 4개의 상기 제4 소자 어레이 및 4개의 상기 제5 소자 어레이가 서로 상기 가상의 기준선에 의해 대칭되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 위상배열 안테나.
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