KR102394991B1 - 안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템 - Google Patents

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Abstract

안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 피아 식별 시스템은 다수의 전기적 신호를 생성하는 급전부; 다수의 전기적 신호에 기초하여 다수의 위상을 갖는 출력 신호를 생성하는 버틀러 매트릭스부; 구형 구조를 가지며 고각 방향으로 곡면을 갖는 반사판과, 반사판에 수직 방향 및 수평 방향으로 설치되며, 출력 신호에 기초하여 전자파 신호를 생성하여 방사하고 대상체로부터 전자파 신호를 수신하는 복수의 복사 소자 - 복수의 복사 소자는 복수의 복사 소자 그룹으로 이루어지고, 복수의 복사 소자 그룹은 사전 설정된 개수의 복사 소자를 포함함 - 를 포함하는 안테나 장치; 및 사전 설정된 시간 간격으로 버틀러 매트릭스부를 복수의 복사 소자 그룹 각각에 연결시켜 출력 신호를 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 복사 소자에 전송하는 스위칭부를 포함하고, 복수의 복사 소자 각각은 캐비티 구조를 가질 수 있다.

Description

안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템{ANTENNA APPARATUS AND IDENTIFICATION OF FRIEND OR FOE SYSTEM WITH THE SAME}
본 발명은 함정용 안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템에 관한 것이다.
피아 식별(identification of friend or foe, IFF) 시스템은 전자파 신호를 송신하고 대상체로부터의 전자파 신호를 수신하여 안테나를 이용하여 대상체가 아군인지 또는 적군인지를 식별하는 역할을 담당한다. 즉, 피아 식별 시스템은 이동하는 대상체에 전자파 신호를 송신하고 대상체로부터 전자파 신호를 수신하고, 수신된 전자파 신호를 분석하여 대상체가 아군인지 여부를 판단할 수 있다.
일반적으로, 함정에 적용되는 피아 식별 시스템의 안테나 장치는 평면형 위상 배열 안테나를 다수 사용하여 전방향을 커버한다. 예를 들면, 종래의 안테나 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 360°의 전방향을 커버하기 위해 4개의 영역 각각에 평면형 위상 배열 안테나를 배치시켜 전체 방위각을 커버하고 있다.
이와 같이, 4개의 영역 각각에 평면형 위상 배열 안테나를 배치시킨 경우, 평면형 위상 배열 안테나 각각은 90°를 조향하기 위해 최대 45°를 조향해야 한다. 이로 인해, 종래의 평면형 위상 배열 안테나는 특정 빔 조향각 이상의 빔 조향이 불가능하다는 문제점이 있다.
한편, 종래의 평면형 위상 배열 안테나는 전기적으로 특정 조향각 이상의 빔 조향을 수행하는 경우, 기준 방향(boresight) 대비 빔 이득의 열화가 급격히 발생하고 부엽이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 위상 변위기가 각 평면형 위상 배열 안테나의 복수의 복사 소자에 연결되어야 하므로, 비용이 증가할 뿐만 아니라 복잡도가 증가하게 되며, 디지털 빔 형성 기법을 사용하는 경우, 방위각 채널별로 별도의 TRM(transmitting/receiving module) 및 위상 변위기가 필요하므로 경제적인 측면에서 부담이 될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 구형 구조를 가지며 고각 방향으로도 곡면을 갖는 반사판에 복수의 복사 소자를 수직 및 수평 방향으로 설치하고, 버틀러 매트릭스를 이용하여 복수의 복사 소자에 전자파 신호를 위한 전기적 신호를 제공하는 안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피아 식별 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 피아 식별 시스템은, 다수의 전기적 신호를 생성하는 급전부; 상기 다수의 전기적 신호에 기초하여 다수의 위상을 갖는 출력 신호를 생성하는 버틀러 매트릭스부; 구형 구조를 가지며 고각 방향으로 곡면을 갖는 반사판과, 상기 반사판에 수직 방향 및 수평 방향으로 설치되며, 상기 출력 신호에 기초하여 전자파 신호를 생성하여 방사하고 대상체로부터 전자파 신호를 수신하는 복수의 복사 소자 - 상기 복수의 복사 소자는 복수의 복사 소자 그룹으로 이루어지고, 상기 복수의 복사 소자 그룹은 사전 설정된 개수의 복사 소자를 포함함 - 를 포함하는 안테나 장치; 및 사전 설정된 시간 간격으로 상기 버틀러 매트릭스부를 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 연결시켜 상기 출력 신호를 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 복사 소자에 전송하는 스위칭부를 포함하고, 상기 복수의 복사 소자 각각은 캐비티(cavity) 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사판은 일측면 및 상기 일측면과 대향되는 타측면이 절단된 상기 구형 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 급전부는 상기 다수의 전기적 신호에 대해 크기를 가변시키는 수평 방향 빔 형성부; 및 상기 다수의 전기적 신호에 대해 위상을 가변시키는 다수의 위상 변위기를 포함하는 위상 변위부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위상 변위기의 개수는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위상 변위기의 개수는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수와 동일할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 버틀러 매트릭스부는 기판 형태로 제작될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 버틀러 매트릭스부는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수에 대응하는 입력부 및 출력부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 버틀러 매트릭스부는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수와 동일한 개수의 상기 입력부 및 상기 출력부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스위칭부는 상기 복수의 복사 소자 그룹에 일대일 연결되는 복수의 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 스위치 각각은 RF(radio frequency) 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 장치가 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 구형 구조를 가지며 고각 방향으로 곡면을 갖는 반사판; 및 상기 반사판에 설치되고 캐비티 구조를 갖는 복수의 복사 소자를 포함하고, 상기 복수의 복사 소자는 복수의 복사 소자 그룹으로 이루어지고, 상기 복수의 복사 소자 그룹은 사전 설정된 개수의 복사 소자를 포함하며, 상기 사전 설정된 개수의 복사 소자는 상기 반사판에 대해 수직 방향으로 설치되고, 상기 복수의 복사 소자 그룹은 상기 반사판에 대해 수평 방향으로 사전 설정된 간격으로 설치되며, 상기 복수의 복사 소자 그룹은 순차적으로 전자파 신호를 방사할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사판은 일측면 및 상기 일측면과 대향되는 타측면이 절단된 상기 구형 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 구형 구조를 가지며 고각 방향으로 곡면을 갖는 반사판에 복수의 복사 소자를 수직 및 수평 방향으로 설치하고, 버틀러 매트릭스를 이용하여 복수의 복사 소자에 전자파 신호를 위한 전기적 신호를 제공할 수 있어, 360°의 전체 방향으로 빔 특성의 열화를 최소화하면서 조향할 수 있다.
또한, 복수의 복사 소자에 전기적 신호를 제공하기 위한 위상 변위기 및 TRM(transmitting/receiving module)을 최소화할 수 있어 경제적인 측면에서도 효과가 있다.
또한, 복수의 복사 소자 각각에 캐비티 구조를 적용함으로써, 복사 소자의 배열 시에 문제가 되는 상호 결합 효과를 최소화할 수 있고, 인접한 복사 소자로 넘어가는 필드를 차단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 복사 소자 간의 결합량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 안테나 장치 상에서 능동 반사계수를 최소화하여 성능 개선이 가능하다.
더욱이, RCS(radar cross section) 특성을 최소화하기 위한 함상용 레이더에 적용되는 IFF(identification of friend or foe) 레이더에 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 피아 식별 시스템에 포함되는 안테나 장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피아 식별 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티(cavity) 구조의 복사 소자의 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 구조의 복사 소자의 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 버틀러 매트릭스부를 나타낸 예시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 배열의 복사 소자를 포함하는 안테나 장치의 빔 합성 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 분리될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피아 식별 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피아 식별 시스템(200)은 안테나 장치(210), 스위칭부(220), 버틀러 매트릭스(butler matrix)부(230) 및 급전부(240)를 포함할 수 있다.
안테나 장치(210)는 스위칭부(220)를 통해 제공되는 전기적 신호를 전자파 신호(즉, 전자파 빔)를 생성하고, 생성된 전자파 신호를 방사할 수 있다. 또한, 안테나 장치(210)는 대상체(도시하지 않음)로부터 제공되는 전자파 신호를 수신하여 전기적 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 장치(210)는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각은 다수의 복사 소자(310, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N(N은 2 이상의 정수)) 각각은 특정 개수(예를 들어, M개(M은 2 이상의 정수))의 복사 소자(310)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 장치(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 복사 소자(310) 및 반사판(320)을 포함할 수 있다.
복수의 복사 소자(310)는 반사판(320)의 전면에 설치되어 전자파 신호(즉, 전자파 빔)를 방사하고 대상체로부터 제공되는 전자파 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 복사 소자(310)는 반사판(320)의 전면에 수직 및 수평 방향으로 배열되어 설치될 수 있다. 예를 들면, 복수의 복사 소자 중 다수(예를 들어, M개(M은 2 이상의 정수))의 복사 소자(310)가 반사판(320)의 전면에 수직 방향(즉, 열 방향)으로 배열되어 설치될 수 있다. 즉, 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N(N은 2 이상의 정수)) 각각은 특정 개수(예를 들어, M개)의 복사 소자(310)를 포함할 수 있다. 또한, 특정 개수(예를 들어, M개)의 복사 소자(310)를 포함하는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N)이 사전 설정된 간격으로 수평 방향으로 배열되어 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 복사 소자(310) 각각은 캐비티(cavity) 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 복사 소자(310) 각각은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 캐비티 구조(캐비티 그라운드 구조)를 가질 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 있어서, 도면부호 410은 캐비티를 나타내고, 도면부호 420은 패치면을 나타낸다.
이와 같이, 복수의 복사 소자(310) 각각에 캐비티 구조를 적용함으로써, 인접한 복사 소자(310)로 넘어가는 필드를 차단할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 따라서 복사 소자(310) 간의 결합량을 최소화할 수 있고, 안테나 장치(210) 상에서 능동 반사계수를 최소화하여 성능 개선이 가능하다.
반사판(320)은 복수의 복사 소자(310)가 설치되고, 복수의 복사 소자(310) 각각에 의해 방사되는 전자파 신호 및/또는 대상체로부터 제공되는 전자파 신호를 반사시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 반사판(320)은 구형 구조를 가지며 고각 방향으로 곡면을 가질 수 있다. 이와 같이 반사판(320)이 고각 방향으로 곡면을 가짐으로써 상대적으로 고각 크기가 감소될 수 있다. 바람직하게는, 반사판(320)은 일측면 및 일측면과 대향되는 타측면이 절단된 구형 구조를 가질 수 있다.
스위칭부(220)는 전기적 신호를 송신 및 수신하기 위한 복사 소자(310)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스위칭부(220)는 방위각 방향으로 빔을 조향시키기 위해 복수의 복사 소자(310) 중 특정 개수의 복사 소자(310)를 선택할 수 있다. 즉, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자(310) 중 특정 개수의 복사 소자를 사전 설정된 시간 간격으로 스위칭함으로써 빔을 방사하는 복사 소자(310)를 이동시켜 빔을 조향시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자(310) 중에서 특정 개수(예를 들어, M개)의 복사 소자(310)를 버틀러 매트릭스부(230)에 순차적으로 연결시킬 수 있다. 즉, 스위칭부(220)는 전자파 신호(즉, 전자파 빔)를 방사하는 복사 소자(310)의 위치를 변경시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 스위칭부(220)는 복수의 RF(radio frequency) 스위치(220_1 내지 220_N)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N)에 일대일로 연결되는 복수의 RF 스위치(220_1 내지 220_N)를 포함할 수 있다. 즉, RF 스위치(220_1 내지 220_N)의 개수는 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N)의 개수에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 중 제1 복사 소자 그룹(210_1)에 해당하는 복사 소자들(310)에 연결되어, 제1 복사 소자 그룹(210_1)에 해당하는 복사 소자들(310)에 전기적 신호를 송신하고, 제1 복사 소자 그룹(210_1)에 해당하는 복사 소자들(310)로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다. 이어서, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 중 제2 복사 소자 그룹(210_2)에 해당하는 복사 소자들(310)에 연결되어, 제2 복사 소자 그룹(210_2)에 해당하는 복사 소자들(310)에 전기적 신호를 송신하고, 제2 복사 소자 그룹(210_2)에 해당하는 복사 소자들(310)로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다. 이와 같이, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 순차적으로 연결되어, 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 해당하는 복사 소자들(310)에 전기적 신호를 송신하고, 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 해당하는 복사 소자들(310)로부터 전기적 신호를 수신함으로써, 전체 방위각(즉, 360°의 전방향)을 커버할 수 있고, 전기적으로 빔을 조향시킬 수 있을 뿐만 아니라, 빔이 틀어지면서 발생하는 이득 열화 및 부엽 증가를 방지할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 중 적어도 하나의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 해당하는 복사 소자들(310)에 연결되어, 해당 복사 소자들(310)에 전기적 신호를 송신하고, 해당 복사 소자들(310)로부터 제공되는 전기적 신호를 수신할 수 있다. 이와 같이, 스위칭부(220)는 복수의 복사 소자 그룹 중 적어도 하나의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 해당하는 복사 소자들(310)에 연결될 수 있어, 특정 각도의 방향을 커버할 수 있다.
버틀러 매트릭스부(230)는 복수의 입력 신호를 수신하고, 수신된 복수의 입력 신호에 기초하여 복수의 위상을 갖는 출력 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 버틀러 매트릭스부(230)는 복수의 입력 신호를 수신하는 복수의 입력부(도시하지 않음) 및 복수의 출력 신호를 출력하는 출력부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 버틀러 매트릭스부(230)의 입력부 및 출력부 각각의 개수는 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 포함되는 복사 소자(310)의 개수에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 버틀러 매트릭스부(230)의 출력부는 스위칭부(220)의 복수의 RF 스위치(220_1 내지 220_N)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 버틀러 매트릭스부(230)의 출력부는 복수의 RF 스위치(220_1 내지 220_N) 중 적어도 하나의 RF 스위치를 통해 적어도 하나의 복사 소자 그룹에 출력 신호를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 버틀러 매트릭스부(230)는 다수(예를 들어, M개)의 입력 신호에 기초하여 다수(예를 들어, M개)의 위상을 갖는 출력 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 버틀러 매트릭스부(230)는 급전부(240)로부터 M개의 전기적 신호를 수신하고, 수신된 M개의 전기적 신호에 위상 처리를 수행하여, M개의 위상을 갖는 전기적 신호를 생성할 수 있다. 여기서, M개의 위상을 갖는 전기적 신호는 M개의 복사 소자(310)에 각각 입력될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 버틀러 매트릭스부(230)는 디지털 빔 형성 방식이 아닌 고정 빔을 형성하는 버틀러 매트릭스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 버틀러 매트릭스는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 기판 형태로 제작될 수 있다.
급전부(240)는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 포함되는 다수의 복사 소자(310)에 제공되는 전기적 신호를 생성하고, 다수의 복사 소자(310)에 의해 생성되는 전자파 신호(즉, 전자파 빔)의 형상이 최적화되도록 전기적 신호의 크기 및 위상을 가변시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 급전부(240)는 수평 방향 빔 형성부(241) 및 위상 변위부(242)를 포함할 수 있다.
수평 방향 빔 형성부(241)는 다수의 복사 소자(310)에 의해 생성되는 전자파 빔의 형상이 최적화되도록 전기적 신호의 크기를 가변시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 수평 방향 빔 형성부(241)는 모노 펄스 및 부엽 차단 기능에 필요한 합(Sum), 차(Difference) 및 컨트롤(Omni) 패턴을 생성할 수 있다.
위상 변위부(242)는 수평 방향 빔 형성부(241)로부터 전기적 신호를 수신하고, 수신된 전기적 신호의 위상을 가변시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 위상 변위부(242)는 다수의 위상 변위기(242_1 내지 242_M)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 위상 변위부(242)의 위상 변위기(242_1 내지 242_M)의 개수는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 포함되는 복사 소자(310)의 개수에 따라 결정될 수 있다. 즉, 위상 변위기(242_1 내지 242_M)의 개수는 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N) 각각에 포함되는 복사 소자(310)의 개수와 동일할 수 있다.
이와 같이, 시스템의 요구 사항에 따라 위상 변위기(242_1 내지 242_M)의 개수가 결정될 수 있어 위상 변위기(242_1 내지 242_M)의 개수가 감소될 수 있으므로, 경제적인 측면에서 유리하며, 급전부(240)가 간략화될 수 있는 효과가 얻어질 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 배열, 즉 원통 형상을 갖는 반사판에 수직 및 수평 방향으로 배열되어 설치된 복사 소자를 포함하는 안테나 장치의 빔 합성 결과를 나타낸 도면으로서, 급전부(240)를 고려하지 않은 원통 배열 구조에 따른 빔 합성 결과를 나타낸다. 또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭부(220)를 통해 안테나 장치(210)의 복수의 복사 소자 그룹(210_1 내지 210_N)을 순차적으로 스위칭함으로써 방위각 패턴이 조향될 수 있는 효과가 얻어질 수 있다. 더욱이, 도 6c에 도시된 바와 같이, 고각 방향이 4×1의 고각 급전부를 통해 코시컨트 빔을 형성하여 원하는 빔 커버리지를 확보할 수 있다.
이와 같이, 도 6a 내지 도 6c에서는 원통 배열 상태의 빔 합성 결과를 나타낸 것으로, 사용되는 시스템에 따라 복사 소자(310)의 개수, 복사 소자(310)에 의해 생성되는 빔 형상, 빔 크기 등이 변경될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
200: 피아 식별 시스템 210: 안테나 장치
210_1 내지 210_N: 복사 소자 그룹 220: 스위칭부
220_1 내지 220_N: RF 스위치 230: 버틀러 매트릭스부
240: 급전부 241: 수평 방향 빔 형성부
242: 위상 변위부 242_1 내지 242_M: 위상 변위기
310: 복사 소자 320: 반사판
410: 캐비티 420: 패치면

Claims (12)

  1. 피아 식별 시스템으로서,
    다수의 전기적 신호를 생성하는 급전부;
    상기 다수의 전기적 신호에 기초하여 다수의 위상을 갖는 출력 신호를 생성하는 버틀러 매트릭스부;
    구형 구조를 가지며 고각 방향으로 곡면을 갖는 반사판과, 상기 반사판에 수직 방향 및 수평 방향으로 설치되며, 상기 출력 신호에 기초하여 전자파 신호를 생성하여 방사하고 대상체로부터 전자파 신호를 수신하는 복수의 복사 소자 - 상기 복수의 복사 소자는 복수의 복사 소자 그룹으로 이루어지고, 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각은 상기 수직 방향으로 동일한 위치에 있는 사전 설정된 개수의 복사 소자를 포함함 - 를 포함하는 안테나 장치; 및
    방위각 방향으로 빔을 조향시키기 위해 사전 설정된 시간 간격으로 상기 버틀러 매트릭스부를 상기 수직 방향으로 동일한 위치에 있는 사전 설정된 개수의 복사 소자를 포함하는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 순차적으로 연결시켜 상기 출력 신호를 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 사전 설정된 개수의 복사 소자에 전송하는 스위칭부
    를 포함하고,
    상기 급전부는
    상기 다수의 전기적 신호에 대해 크기를 가변시키는 수평 방향 빔 형성부; 및
    상기 다수의 전기적 신호에 대해 위상을 가변시키는 위상 변위부
    를 포함하고,
    상기 위상 변위부는 상기 사전 설정된 개수의 복사 소자에 일대일 연결되는 사전 설정된 개수의 위상 변위기를 포함하고,
    상기 복수의 복사 소자 각각은 캐비티(cavity) 구조를 갖고,
    상기 버틀러 매트릭스부는 고정 빔을 형성하는 버틀러 매트릭스를 포함하고,
    상기 수평 방향 빔 형성부는 모노 펄스 및 부엽 차단 기능에 필요한 합(Sum), 차(Difference) 및 컨트롤(Omni) 패턴을 생성하는 피아 식별 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사판은 일측면 및 상기 일측면과 대향되는 타측면이 절단된 상기 구형 구조를 갖는 피아 식별 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 위상 변위기의 개수는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수에 따라 결정되는, 피아 식별 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위상 변위기의 개수는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수와 동일한, 피아 식별 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버틀러 매트릭스부는 기판 형태로 제작되는, 피아 식별 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 버틀러 매트릭스부는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수에 대응하는 입력부 및 출력부를 포함하는 피아 식별 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 버틀러 매트릭스부는 상기 복수의 복사 소자 그룹 각각에 포함되는 상기 복사 소자의 개수와 동일한 개수의 상기 입력부 및 상기 출력부를 포함하는 피아 식별 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는 상기 복수의 복사 소자 그룹에 일대일 연결되는 복수의 스위치를 포함하는 피아 식별 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 스위치 각각은 RF(radio frequency) 스위치를 포함하는 피아 식별 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
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