KR102374617B1 - 2채널의 부엽차단 안테나 및 이를 구비한 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 표적을 탐지한 부엽 신호를 배열된 방향으로 수신하는 복수의 부엽 배열소자 및 복수의 부엽 배열소자를 하나로 묶어주며, 부엽 신호를 이용하여 부엽을 제거하는 제1 급전기를 포함하고, 제1 급전기는 2채널로 구성되고, 부엽을 차단하는 2채널의 부엽차단 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 부엽차단 안테나 및 이를 구비한 안테나 장치를 제공한다.

Description

2채널의 부엽차단 안테나 및 이를 구비한 안테나 장치{Two-channel side-lobe blocking antenna and antenna apparatus having the same}

본 발명은 부엽차단 안테나 및 이를 구비한 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 2채널의 부엽차단 안테나 및 이를 구비한 안테나 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로 장거리 레이다, 저고도 레이다와 같이 회전형으로 동작하는 탐색 레이다에서 부엽차단 빔을 형성하는 부엽차단 안테나는 일반적으로 1채널로 구성된다. 주안테나의 빔이 저부엽이더라도 이득이 증가하게 되면 부엽의 수준이 증가하게 되어 부엽차단 안테나의 빔 패턴만으로는 전 영역의 부엽을 차단하기 어려운 문제가 있다.

주안테나의 빔 주변의 큰 부엽에 대해서만 부엽을 차단하기 위해 부엽차단 안테나의 이득을 증가시켜 사용하게 되고 이 경우 주안테나의 빔과 먼 영역에서 부엽은 완벽히 차단하기 어려운 문제가 있다.

종래의 선배열 레이다에서 주안테나의 이득이 클 경우 부엽의 수준 또한 높게 형성될 수 있다. 이 경우 부엽을 덮기 위한 부엽차단 빔의 이득 또한 높아야 하기 때문에 결국에는 전방향성 부엽차단 빔을 형성하기 힘들어져 부엽차단 빔으로 주안테나의 빔의 부엽을 덮지 못하는 영역이 발생하는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 2채널의 부엽차단 빔을 형성하여 주안테나의 빔과 먼 영역의 부엽까지 완벽히 차단하는데 발명의 주된 목적이 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 본 발명은 표적을 탐지한 부엽 신호를 배열된 방향으로 수신하는 복수의 부엽 배열소자 및 상기 복수의 부엽 배열소자를 하나로 묶어주며, 상기 부엽 신호를 이용하여 부엽을 제거하는 제1 급전기를 포함하고, 상기 제1 급전기는 2채널로 구성되고, 부엽을 차단하는 상기 2채널의 부엽차단 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 부엽차단 안테나를 제시한다.

바람직하게는, 상기 복수의 부엽 배열소자는 외부로부터 상기 부엽 신호를 수신하는 복수의 복사소자 및 상기 복수의 복사소자에 대응되어 결합되고, 상기 복사소자 별로 방위각 방향의 빔 패턴을 형성하는 제2 급전기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 급전기는 고각 방향의 빔 패턴을 형성하고, 최종단에서 결합기를 사용하여 2채널의 출력을 SLB 처리부로 활용하여 상기 부엽차단 빔을 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 결합기는 상기 복수의 부엽 배열소자 중 일부와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제1 결합 전파로 출력하는 제1 결합기 및 상기 복수의 부엽 배열소자 중 상기 제1 결합기와 결합되지 않은 부엽 배열소자와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제2 결합 전파로 출력하는 제2 결합기를 포함하고, 상기 제1 급전기는 상기 제1 결합기 및 상기 제2 결합기 각각에서 출력된 제1 결합 전파 및 제2 결합 전파를 2채널의 출력으로 상기 SLB 처리부로 활용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 결합기는 도파관의 중심 영역의 상단 및 측면에 도파관이 형성된 매직 T(Magic-T) 구조 또는 고리 모양의 도파관의 측면에 4개의 도파관이 형성된 링 하이브리드(Ring Hybrid) 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 급전기는 상기 제1 결합 전파가 수신되는 제1 채널 및 상기 제2 결합 전파가 수신되는 제2 채널을 이용하여 상기 부엽으로부터 들어오는 신호를 제거하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴의 최대치가 상기 부엽차단 빔으로 구현되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 급전기는 상기 제1 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 좌우의 부엽을 나타내고, 상기 제2 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 상하의 부엽을 나타내며, 상기 SLB 처리부는 주안테나에서 획득한 주빔 신호에 따른 빔 패턴에 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴을 적용하여 부엽을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 표적을 탐지한 부엽 신호를 배열된 방향으로 수신하는 복수의 부엽 배열소자 및 상기 복수의 부엽 배열소자를 하나로 묶어주며, 상기 부엽 신호를 이용하여 부엽을 제거하는 제1 급전기를 포함하는 부엽차단 안테나 및 상기 표적을 탐지하기 위한 송신 전파를 송신하고 상기 표적을 탐지한 주빔 신호를 수신하고, 방위각 방향 빔 패턴 형성하는 주 배열소자 및 상기 주 배열소자를 결합하여 고각 방향의 빔 패턴을 형성하는 종급전기를 포함하는 주안테나를 포함하는 안테나 장치를 제시한다.

바람직하게는, 상기 부엽차단 안테나는 상기 주안테나보다 적은 수의 복사소자 및 배열소자를 구비하여 상기 주안테나보다 이득이 낮고, 부엽보다는 이득이 큰 빔 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 복수의 부엽 배열소자는 외부로부터 상기 부엽 신호를 수신하는 복수의 복사소자 및 상기 복수의 복사소자에 대응되어 결합되고, 상기 복사소자 별로 방위각 방향의 빔 패턴을 형성하는 제2 급전기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 급전기는 고각 방향의 빔 패턴을 형성하고, 최종단에서 결합기를 사용하여 2채널의 출력을 SLB 처리부로 활용하여 상기 부엽차단 빔을 형성하고, 상기 결합기는 도파관의 중심 영역의 상단 및 측면에 도파관이 형성된 매직 T(Magic-T) 구조 또는 고리 모양의 도파관의 측면에 4개의 도파관이 형성된 링 하이브리드(Ring Hybrid) 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 결합기는 상기 복수의 부엽 배열소자 중 일부와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제1 결합 전파로 출력하는 제1 결합기 및 상기 복수의 부엽 배열소자 중 상기 제1 결합기와 결합되지 않은 부엽 배열소자와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제2 결합 전파로 출력하는 제2 결합기를 포함하고, 상기 제1 급전기는 상기 제1 결합기 및 상기 제2 결합기 각각에서 출력된 제1 결합 전파 및 제2 결합 전파를 2채널의 출력으로 상기 SLB 처리부로 활용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 급전기는 상기 제1 결합 전파가 수신되는 제1 채널 및 상기 제2 결합 전파가 수신되는 제2 채널을 이용하여 상기 부엽으로부터 들어오는 신호를 제거하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴의 최대치가 상기 부엽차단 빔으로 구현되고, 상기 제1 급전기는 상기 제1 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 좌우의 부엽을 나타내고, 상기 제2 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 상하의 부엽을 나타내며, 상기 SLB 처리부는 주안테나에서 획득한 주빔 신호에 따른 빔 패턴에 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴을 적용하여 부엽을 차단하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 2채널 부엽차단 안테나를 적용함으로써 부엽을 완벽히 차단하여 레이다의 허위 표적 탐지를 차단하는 효과가 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나의 형상을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2채널의 부엽차단 안테나의 형상을 나타내는 예시도이다.
도 4는 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나를 적용한 경우의 이득을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나를 적용한 경우의 이득을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주안테나의 빔 패턴을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나의 빔 패턴을 나타내는 예시도이다.

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 2채널의 부엽차단 안테나 및 이를 구비한 안테나 장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이다에서 수신 시에 부엽방향으로 들어오는 표적(허위표적) 및 클러터 신호를 최소화하기 위해 주안테나는 저부엽의 빔패턴을 가지도록 설계되고, 레이다에 들어온 신호가 주빔 방향의 신호인지 부엽 방향의 신호(허위표적)인지 구분하여 부엽 방향의 신호를 억제하기 위해 부엽차단기능을 구성한다. 선배열 레이다용 주안테나는 수십 개의 복사소자와 복사소자를 묶어주는 횡급전기로 구성된 배열소자와 배열소자를 묶어주는 종급전기로 구성된다. 여기서, 횡급전기로 구성된 배열소자는 방위각 방향의 빔패턴을 결정하고, 종급전기는 고각 방향의 빔 패턴을 결정할 수 있다.

횡급전기와 종급전기를 이용하여 저부엽의 설계를 하는 것이 일반적이지만, 종급전기는 최근 레이다 발전에 따라 아날로그 빔 형성(Analog Beam Forming)에서 디지털 빔 형성(Digital Beam Forming)으로 변화하고 있다.

부엽차단 안테나는 주안테나의 부엽 차단을 위해 주안테나보다는 이득이 훨씬 낮지만 부엽보다는 이득이 큰 빔 패턴을 가지도록 주안테나보다 적은 배열수의 복사소자, 배열소자를 가지도록 설계하거나, 또는 혼안테나와 같은 하나의 안테나로 구성될 수 있다.

상술한 상황에서, 본 발명의 안테나 장치(10)는 장거리 탐색을 위해서, 탐지 거리를 증가시키기 위해 주안테나의 이득이 커져야 하기 때문에 부엽의 이득 또한 올라가서 1채널 부엽차단 안테나만으로는 완벽히 부엽을 차단하지 못하지만 본 발명을 이용하여 2채널 부엽차단안테나를 적용함으로써 완벽히 부엽을 차단하여 레이다의 허위표적탐지를 차단할 수 있다.

2채널의 부엽차단 안테나(20)를 포함하는 안테나 장치(10)는 선배열 레이다의 부엽차단 적용되어 사용될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

안테나 장치(10)는 부엽차단 안테나(20) 및 주안테나(30)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부엽차단 안테나(20)는 별도의 안테나로 구성될 수 있다. 또한, 부엽차단 안테나(20)는 주안테나(30)의 다수의 배열소자들 중 일부 인접한 배열소자들로 구성될 수 있다. 이러한 부엽차단 안테나(20)는 다수의 배열 소자들 중 가장 자리에 위치하고 기 설정된 개수의 배열 소자들이 서로 인접하도록 구성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 부엽차단 안테나(20)는 배열 소자(100) 및 제1 급전기(200)를 포함한다. 부엽차단 안테나(20)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

배열 소자(100)는 복수개 구비되고, 표적을 탐지한 부엽 신호를 배열된 방향으로 수신할 수 있다. 여기서, 부엽 신호는 허위표적에 의해 수신되는 전파일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

배열 소자(100)는 복사소자(110) 및 제2 급전기(120)를 포함한다. 배열 소자(100)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

복사소자(110)는 외부로부터 부엽 신호를 수신할 수 있다.

제2 급전기(120)는 복수의 복사소자에 대응되어 결합되고, 복사소자 별로 방위각 방향의 빔 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 급전기(120)는 횡급전기로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 급전기(200)는 복수의 배열 소자(100)를 하나로 묶어주며, 부엽 신호를 이용하여 부엽을 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 급전기(200)는 종급전기로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 급전기(200)는 고각 방향의 빔 패턴을 형성하고, 최종단에서 결합기를 사용하여 2채널의 출력을 SLB 처리부(230)로 활용하여 상기 부엽차단 빔을 형성할 수 있다.

결합기(210)는 제1 결합기 및 제2 결합기를 포함할 수 있다.

제1 결합기는 복수의 배열 소자(100) 중 일부와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제1 결합 전파로 출력할 수 있다.

제2 결합기는 복수의 배열 소자 중 제1 결합기와 결합되지 않은 배열 소자와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제2 결합 전파로 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 결합기 및 제2 결합기에 입력되는 부엽 신호는 복수의 배열 소자(100) 각각에 수신되는 신호로서, 각각의 복사소자(110) 따라 서로 상이할 수 있다.

제1 급전기(200)는 제1 결합기 및 제2 결합기 각각에서 출력된 제1 결합 전파 및 제2 결합 전파를 2채널의 출력으로 SLB 처리부(230)에서 활용할 수 있다.

결합기(210)는 도파관의 중심 영역의 상단 및 측면에 도파관이 형성된 매직 T(Magic-T) 구조 또는 고리 모양의 도파관의 측면에 4개의 도파관이 형성된 링 하이브리드(Ring Hybrid) 구조로 형성될 수 있다.

제1 급전기(200)는 제1 결합 전파가 수신되는 제1 채널 및 제2 결합 전파가 수신되는 제2 채널을 이용하여 부엽으로부터 들어오는 신호를 제거할 수 있다.

제1 급전기(200)는 제1 채널 및 제2 채널의 빔 패턴의 최대치가 부엽차단 빔으로 구현될 수 있다.

제1 급전기(200)는 제1 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 좌우의 부엽을 나타내고, 제2 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 상하의 부엽을 나타낼 수 있다.

SLB 처리부(230)는 주안테나(30)에서 획득한 수신 전파에 따른 빔 패턴에 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴을 적용하여 부엽을 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, SLB 처리부(230)는 제1 채널의 입력으로 제1 결합기에서 출력된 제1 결합 전파와 제2 채널을 입력으로 제2 결합기 출력된 제2 결합 전파를 이용하여 부엽을 차단할 수 있다. 이때, 제1 채널 및 제2 채널은 각각의 부엽을 형성하는 전파가 전달되는 경로를 나타낼 수 있으며, 2개의 채널의 부엽차단 안테나(20)를 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, SLB 처리부(230)는 프로세서로 구현되어 부엽으로 유입되는 신호를 소프트웨어적으로 차단할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

주안테나(30)는 표적을 탐지하기 위한 송신 전파를 송신하고 표적을 탐지한 주빔 신호를 수신하고, 방위각 방향 빔 패턴 형성하는 주 배열소자 및 주 배열소자를 결합하여 고각 방향의 빔 패턴을 형성하는 종급전기를 포함할 수 있다. 여기서, 주빔 신호는 주안테나(30)의 빔 신호로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주안테나(30)는 배열 안테나로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

부엽차단 안테나(20)는 주안테나(30)보다 적은 수의 복사소자 및 배열소자를 구비하여 주안테나(30)보다 이득이 낮고, 부엽보다는 이득이 큰 빔 패턴을 형성할 수 있다.

도 2는 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나의 형상을 나타내는 예시도이다.

도 2의 (a)는 1채널의 부엽차단 안테나의 형상을 나타내는 예시도이고, 도 2의 (b)는 조향 가능한 1채널의 부엽차단 안테나의 형상을 나타내는 예시도이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 1채널의 부엽차단 안테나(22a)는 복사소자(112a), 제2 급전기(122a) 및 제1 급전기(202a)를 포함한다. 여기서, 제1 급전기(202a)는 복수의 결합기(212a)를 포함한다.

도 2의 (b)를 참조하면, 조향 가능한 1채널의 부엽차단 안테나(22b)는 복사소자(112b), 제2 급전기(122b) 및 제1 급전기(202b)를 포함한다. 여기서, 제1 급전기(202b)는 복수의 결합기(212b) 및 위상 편이기(Phase Shifter)(220)를 포함한다.

위상 편이기(Phase Shifter)(220)는 입력 파형에 의해 출력 파형의 위상을 변화시키는 회로 및 장치이다. 여기서, 위상 편이기(Phase Shifter)(220)는 제2 급전기(122b)와 복수의 결합기(212b) 사이에 각각 위치할 수 있으며, 총 4개 구비될 수 있다.

도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 1채널의 부엽차단 안테나(22a, 22b)를 나타낸다. 제2 급전기(122a, 122b)에서 제1 급전기(202a, 202b)로 전달하는 신호는 결합기(212a, 212b)에 의해 결합될 수 있다. 여기서, 결합기(212a, 212b)는 4개의 복사소자 및 4개의 제2 급전기(122a, 122b)를 거쳐 유입된 신호가 2쌍씩 짝지어 결합되며, 결합된 신호를 더 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 1채널의 부엽차단 안테나(22a, 22b)는 4개의 복사소자, 4개의 제2 급전기, 제1 급전기에 구비된 3개의 결합기를 통해 하나의 채널을 형성하여 SLB 처리부에서 부엽차단 빔을 형성할 수 있다. 상술한 바는 일 실시예로, 1채널의 부엽차단 안테나(22a, 22b)는 복수의 복사소자, 복수의 제2 급전기, 제1 급전기에 구비된 복수의 결합기를 통해 하나의 채널을 형성하여 SLB 처리부에서 부엽차단 빔을 형성할 수 있다.

도 2의 1채널의 부엽차단 안테나는 부엽차단 빔이 주빔 근처의 큰 부엽을 덮지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 이를 극복하기 위한 도 3과 같은 본 발명의 2채널의 부엽차단 안테나(20)를 이하에서 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2채널의 부엽차단 안테나의 형상을 나타내는 예시도이다.

도 3을 참조하면, 2채널의 부엽차단 안테나(20)는 복사소자(110), 제2 급전기(120) 및 제1 급전기(200)를 포함한다. 여기서, 제1 급전기(200)는 복수의 결합기(210)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 결합기(210)는 2개 구비되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 2채널로 형성될 수 있는 개수로 구비될 수 있다.

부엽차단 안테나(20)의 제1 급전기(200)는 최종단에서 Magic-T나 Ring Hybrid 구조의 분배기(결합기)를 사용하여 2채널의 출력을 SLB 처리부(230)로 활용하게 되고, 제1 채널과 제2 채널의 빔 패턴의 최대치가 부엽차단 빔으로 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 도 5와 같이 주빔 근처뿐 아니라 주빔 바깥쪽 영역의 전 영역에서 부엽을 차단할 수 있다. 이를 2차원 빔 패턴으로 설명하면 도 7과 같다.

Ring Hybrid 구조의 결합기는 도파관 접속의 일종으로, 전기적 치수를 가진 고리 모양의 회로 측면에서 4개의 분기가 나와 있다. 이들 4개의 분기가 하이브리드 결합기로서 동작할 수 있다. 여기서, 분기는 도파관으로 구현될 수 있다. Ring Hybrid 구조의 결합기의 4개의 분기는 1개의 입력, 2개의 출력 및 1개의 고립으로 구현될 수 있다. 4개의 분기 중 어느 곳에 입력되는지에 따라 위상의 차이를 확인할 수 있다.

Magic-T 구조는 4개의 분기가 있는 회로로서, 임의의 3개의 분기를 종단했을 때 나머지 포트에서 들어오는 입력은 반사가 일어나지 않도록 구현될 수 있다. Magic-T 구조의 결합기는 4개의 분기로 형성되고, 여기서 분기는 도파관으로 구현될 수 있다. Magic-T 구조의 결합기는 Ring Hybrid 구조의 결합기와 유사하게 구현되며, 4개의 분기 중 어느 곳에 입력되는지에 따라 위상의 차이를 확인할 수 있다.

SLB 처리부(230)는 레이다에서 표적을 탐지하기 위해 바라보는 각도 이외의 부엽으로부터 들어오는 신호를 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주안테나(30)는 표적을 탐지하기 위한 송신 전파를 송신합니다. 이때, 표적을 맞고 돌아오는 수신 전파를 주안테나(30) 및 부엽차단 안테나(20) 각각이 수신합니다. 여기서, 주안테나(30)가 수신하는 수신 전파는 주빔 신호로 구현될 수 있으며, 부엽차단 안테나(20)가 수신하는 수신 전파는 부엽 신호로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부엽차단 안테나(20)는 2채널의 부엽차단 안테나로서, 4개의 복사소자에 수신되는 수신 전파가 제2 급전기(120)를 지나 제1 급전기(200)의 제1 결합기 및 제2 결합기에 입력될 수 있다. 여기서, 제1 결합기 및 제2 결합기는 양 방향에서 각각의 복사소자에 대한 수신 전파가 입력되어 전기장의 방향이 같거나, 전기장의 방향이 반대인 경우에 따라 출력되는 방향이 상이할 수 있다. 이때, 제1 결합기 및 제2 결합기 각각에서 출력된 신호가 SLB 처리부(230)에 입력되어 활용될 수 있다. 제1 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 좌우의 부엽, 제2 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 상하의 부엽을 나타내며, 이를 SLB 처리부(230)에 적용하여 주안테나(30)의 빔 패턴에서 제1 채널 및 제2 채널의 빔 패턴을 부엽을 차단할 수 있으며, 이를 통해 주빔 근처뿐 아니라 주빔 바깥쪽 영역의 전 영역에서의 부엽도 차단할 수 있다.

도 4는 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나를 적용한 경우의 이득을 나타내는 그래프이다.

도 4의 (a)는 부엽이 0dBi 이하일 때, 전방향성 부엽차단 안테나 적용한 경우를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 좌측은 단일빔 수신을 나타내고, 우측은 조향빔 또는 다중빔 수신을 나타내는 그래프이다.

주안테나의 부엽이 도 4의 (a)와 같이 0dBi 이하일 경우에 부엽을 덮을 수 있는 빔 패턴은 전방향성 형태의 빔 패턴일 수 있다. 여기서, 주안테나의 부엽은 0dBi 이하가 절대값은 아니며, 부엽차단 안테나의 이득과 관련하여 설명하기 위해 사용되는 예시이다.

또한, 부엽을 덮을 수 있는 빔 패턴은 부엽을 차단하기 위한 빔 패턴일 수 있다.

따라서, 전방향성 부엽차단 안테나 적용한 경우에는 단일 모노폴, 다이폴 등과 같은 형태의 안테나를 사용하여 전 공간의 부엽보다 높은 빔 패턴을 생성하여 부엽을 차단할 수 있다. 레이다가 빔을 조향하는 경우에도 우측과 같이 동일하게 적용 가능하다.

도 4의 (b)는 부엽이 0dBi 이하일 때, 전방향성 부엽차단 안테나 적용한 경우를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 좌측은 단일빔 수신을 나타내고, 우측은 조향빔 또는 다중빔 수신을 나타내는 그래프이다.

탐지 거리가 커지면 안테나의 이득 또한 커져야 하고 높은 안테나의 이득을 가지게 되면 부엽의 크기도 그만큼 커지게 되어 도 4의 (b)와 같이 0dBi보다 커지게 된다. 이 경우 전방향성 형태의 부엽안테나를 사용하면 도 4의 (b)와 같이 주안테나의 부엽을 덮지 못하는 영역이 상당히 발생할 수 있다.

주안테나의 빔 근처의 부엽은 다른 부엽에 비해서 크기가 크기 때문에 반드시 덮어야 하지만 전방향성 형태의 부엽안테나로는 덮을 수 없는 문제가 있다. 도 4의 (b)의 우측과 같이 레이다가 빔조향을 하는 경우에도 마찬가지로 부엽차단 빔이 주빔 근처의 큰 부엽을 덮지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

도 4의 (c)는 부엽이 0dBi 이하일 때, 지향성 부엽차단 안테나 적용한 경우를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 좌측은 단일빔 수신을 나타내고, 우측은 조향빔 또는 다중빔 수신을 나타내는 그래프이다.

주빔 근처의 큰 부엽을 덮기 위해서는 주안테나의 배열소자가 배열된 방향으로 부엽차단 안테나의 배열소자도 몇 개 정도 배열하여 도 4의 (c)와 같이 지형성을 가지는 부엽차단 빔을 형성할 수 있다. 지향성을 가지는 부엽차단 빔은 도 2의 (a)와 같이 부엽차단 안테나를 구성하여 생성할 수 있다.

지향성을 가지는 부엽차단 빔의 경우에는 도 4의 (c)의 좌측 그림과 같이 주빔 근처의 큰 부엽은 잘 덮지만 주빔에서 떨어진 영역에서는 부엽을 차단하지 못할 수 있다.

도 4의 (c)의 우측 그림과 같이 고정된 부엽차단 빔을 사용할 경우에 레이다가 빔조향을 많이 하게 되면 조향된 주안테나의 빔 근처의 큰 부엽마저 덮지 못하는 경우가 발생하게 된다. 그래서 지향성을 가지는 부엽차단 안테나를 사용할 경우에는 빔조향 범위가 제한적이거나 부엽차단 빔 또한 주빔을 따라 조향을 할 수 있도록 도 2의 (b)와 같이 부엽차단 안테나를 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나를 적용한 경우의 이득을 나타내는 그래프이다.

도 5는 부엽이 0dBi 이상일 때, 2채널 부엽차단 안테나 적용한 경우를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 좌측은 단일빔 수신을 나타내고, 우측은 조향빔 또는 다중빔 수신을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 지향성이 필요한 부엽차단 안테나를 사용하는 경우 1채널로만 부엽을 덮을 수 있는 빔을 생성하는 데 한계가 있기 때문에 도 3과 같이 추가적인 부엽차단 빔을 생성하여 2채널로 운용하는 방법을 나타낸다.

여기서, 수평 방향의 제2 급전기 방향은 기본적으로 부엽을 차단할 수 있는 형태로 설계되기 때문에 본 발명에서는 논외로 할 수 있다.

도 5를 참조하면, 2채널의 부엽차단 안테나(20)는 주안테나(30)의 빔 근처의 큰 부엽도 잘 덮을 수 있으며, 주안테나(30)의 빔에서 떨어진 영역에서의 부엽도 잘 덮을 수 있다. 우측의 조향빔 또는 다중빔 수신에서도 부엽차단 안테나(20)는 모든 영역의 주안테나(30)의 빔을 덮을 수 있는 것을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주안테나의 빔 패턴을 나타내는 예시도이다.

도 6은 주안테나의(30)의 빔 패턴을 확인할 수 있다. 여기서, 주안테나(30)의 빔 패턴은 표적에 의한 빔 패턴 이외에 부엽에 의한 빔 패턴을 모두 포함할 수 있다.

주안테나(30)는 중심에 주빔이 나타나고, 그 주빔 이외의 영역에 부엽에서의 잘못된 신호가 나타나고 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부엽차단 안테나의 빔 패턴을 나타내는 예시도이다.

도 7의 (a)는 상술한 부엽차단 안테나의 제1 채널의 빔 패턴을 나타내는 예시도이고, 도 7의 (b)는 상술한 부엽차단 안테나의 제2 채널의 빔 패턴을 나타내는 예시도이고, 도 7의 (c)는 상술한 부엽차단 안테나의 제1 채널만으로 SLB 처리부에 적용 후 유효빔 패턴을 나타내는 예시도이고, 도 7의 (d)는 상술한 부엽차단 안테나의 제1 채널 및 제2 채널 모두 SLB 처리부에 적용 후 유효빔 패턴을 나타내는 예시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 채널의 빔 패턴은 좌우에 부엽이 나타날 수 있고, 제2 채널의 빔 패턴은 상하에 부엽이 나타날 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부엽차단 안테나(20)는 2채널의 출력을 SLB 처리부로 활용하게 되며, 제1 채널과 제2 채널의 빔 패턴의 최대치가 부엽차단 빔으로의 역할을 하기 때문에 주빔 근처뿐 아니라 주빔 바깥쪽의 전영역에서의 부엽을 차단할 수 있다. 이는 도 7의 (d)를 통해 2차원의 빔 패턴으로 설명할 수 있다.

도 7의 (d)를 통해, 안테나 장치(10) 주빔의 부엽이 모두 제거되는 것을 확인할 수 있으며, 2채널 부엽차단 안테나(20)를 적용함으로써 완벽히 부엽을 차단하여 레이다의 허위 표적 탐지를 차단할 수 있는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 안테나 장치(10)는 주안테나(30)의 이득이 큰 선배열 구조를 가지는 레이더에서 완벽하게 부엽차단(Sidelobe-Blanking)을 할 수 있는 부엽차단 빔을 형성할 수 있는 2채널 구조의 부엽차단 안테나(20)를 포함할 수 있다.

부엽의 이득이 큰 안테나를 가지는 선배열 레이다에서 부엽차단 기능을 활용하고자 한다면 본 발명의 부엽차단 안테나(20)의 구조가 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

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: 안테나 장치
20: 부엽차단 안테나
30: 주안테나

Claims (13)

1. 표적을 탐지한 부엽 신호를 배열된 방향으로 수신하는 복수의 부엽 배열소자; 및
   상기 복수의 부엽 배열소자를 하나로 묶어주며, 상기 부엽 신호를 이용하여 부엽을 제거하는 제1 급전기를 포함하고,
   상기 제1 급전기는 2채널로 구성되고, 부엽을 차단하는 상기 2채널의 부엽차단 빔을 형성하며, 고각 방향의 빔 패턴을 형성하고, 최종단에서 결합기를 사용하여 2채널의 출력을 SLB 처리부로 활용하여 상기 부엽차단 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 부엽차단 안테나.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 부엽 배열소자는,
   외부로부터 상기 부엽 신호를 수신하는 복수의 복사소자; 및
   상기 복수의 복사소자에 대응되어 결합되고, 상기 복사소자 별로 방위각 방향의 빔 패턴을 형성하는 제2 급전기를 포함하는 부엽차단 안테나.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 결합기는,
   상기 복수의 부엽 배열소자 중 일부와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제1 결합 전파로 출력하는 제1 결합기; 및
   상기 복수의 부엽 배열소자 중 상기 제1 결합기와 결합되지 않은 부엽 배열소자와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제2 결합 전파로 출력하는 제2 결합기를 포함하고,
   상기 제1 급전기는 상기 제1 결합기 및 상기 제2 결합기 각각에서 출력된 제1 결합 전파 및 제2 결합 전파를 2채널의 출력으로 상기 SLB 처리부에서 활용하는 것을 특징으로 하는 부엽차단 안테나.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 급전기는,
   상기 제1 결합 전파가 수신되는 제1 채널 및 상기 제2 결합 전파가 수신되는 제2 채널을 이용하여 상기 부엽으로부터 들어오는 신호를 제거하고,
   상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴의 최대치가 상기 부엽차단 빔으로 구현되는 것을 특징으로 하는 부엽차단 안테나.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 급전기는,
   상기 제1 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 좌우의 부엽을 나타내고, 상기 제2 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 상하의 부엽을 나타내며,
   상기 SLB 처리부는 주안테나에서 획득한 주빔 신호에 따른 빔 패턴에 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴을 적용하여 부엽을 차단하는 것을 특징으로 하는 부엽차단 안테나.
7. 제1항 있어서,
   상기 결합기는,
   도파관의 중심 영역의 상단 및 측면에 도파관이 형성된 매직 T(Magic-T) 구조 또는 고리 모양의 도파관의 측면에 4개의 도파관이 형성된 링 하이브리드(Ring Hybrid) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 부엽차단 안테나.
8. 표적을 탐지한 부엽 신호를 배열된 방향으로 수신하는 복수의 부엽 배열소자 및 상기 복수의 부엽 배열소자를 하나로 묶어주며, 상기 부엽 신호를 이용하여 부엽을 제거하는 제1 급전기를 포함하는 부엽차단 안테나; 및
   상기 표적을 탐지하기 위한 송신 전파를 송신하고 상기 표적을 탐지한 주빔 신호를 수신하고, 방위각 방향 빔 패턴을 형성하는 주 배열소자 및 상기 주 배열소자를 결합하여 고각 방향의 빔 패턴을 형성하는 종급전기를 포함하는 주안테나를 포함하고,
   상기 제1 급전기는, 2채널로 구성되고, 부엽을 차단하는 상기 2채널의 부엽차단 빔을 형성하며, 고각 방향의 빔 패턴을 형성하고, 최종단에서 결합기를 사용하여 2채널의 출력을 SLB 처리부로 활용하여 상기 부엽차단 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 부엽차단 안테나는,
   상기 주안테나 보다 적은 수의 복사소자 및 배열소자를 구비하여 상기 주안테나 보다 이득이 낮고, 부엽보다는 이득이 큰 빔 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 부엽 배열소자는,
    외부로부터 상기 부엽 신호를 수신하는 복수의 복사소자; 및
    상기 복수의 복사소자에 대응되어 결합되고, 상기 복사소자 별로 방위각 방향의 빔 패턴을 형성하는 제2 급전기를 포함하는 안테나 장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 결합기는 도파관의 중심 영역의 상단 및 측면에 도파관이 형성된 매직 T(Magic-T) 구조 또는 고리 모양의 도파관의 측면에 4개의 도파관이 형성된 링 하이브리드(Ring Hybrid) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 결합기는,
    상기 복수의 부엽 배열소자 중 일부와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제1 결합 전파로 출력하는 제1 결합기; 및
    상기 복수의 부엽 배열소자 중 상기 제1 결합기와 결합되지 않은 부엽 배열소자와 결합되어 입력된 부엽 신호를 제2 결합 전파로 출력하는 제2 결합기를 포함하고,
    상기 제1 급전기는 상기 제1 결합기 및 상기 제2 결합기 각각에서 출력된 상기 제1 결합 전파 및 상기 제2 결합 전파를 2채널의 출력으로 상기 SLB 처리부에서 활용하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 급전기는,
    상기 제1 결합 전파가 수신되는 제1 채널 및 상기 제2 결합 전파가 수신되는 제2 채널을 이용하여 상기 부엽으로부터 들어오는 신호를 제거하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴의 최대치가 상기 부엽차단 빔으로 구현되고,
    상기 제1 급전기는 상기 제1 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 좌우의 부엽을 나타내고, 상기 제2 채널에 의해 형성된 빔 패턴은 상하의 부엽을 나타내며,
    상기 SLB 처리부는 주안테나에서 획득한 주빔 신호에 따른 빔 패턴에 제1 채널 및 상기 제2 채널의 빔 패턴을 적용하여 부엽을 차단하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.

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