KR102607515B1 - Radiating element array structure and active electronically scanned array radar system with the same - Google Patents
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Abstract
복사 소자 어레이 구조, 이를 포함하는 AESA 레이더 시스템을 개시할 수 있다. 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조는 제1 방사부; 제2 방사부를 포함하는 단일 복사 소자; 및 제1,2 방사부로 구성되는 단일 복사 소자를 구성하고자 하는 복사 소자 어레이 사양에 따라 기설정 개수 만큼 복수개로 배열 구성한 복사 소자 어레이를 포함하고, 단일 복사 소자의 제1 방사부와 제2 방사부의 끝단부에는 기설정된 두께와 유전율을 갖는 유전체 캡이 적용되고, 단일 복사 소자의 전면에는 기설정된 두께와 유전율을 갖는 WAIM 구조를 적용할 수 있다.A radiating element array structure and an AESA radar system including the same may be disclosed. A radiation element array structure according to an embodiment includes a first radiation unit; a single radiating element comprising a second radiating portion; And a radiating element array arranged in a plurality of preset numbers according to the radiating element array specification for forming a single radiating element composed of first and second radiating elements, and the first and second radiating elements of the single radiating element. A dielectric cap with a preset thickness and dielectric constant can be applied to the end, and a WAIM structure with a preset thickness and dielectric constant can be applied to the front of the single radiation element.
Description
본 발명은 능동반사계수를 최소화할 수 있는 복사 소자 어레이 구조 및 이를 포함하는 AESA 레이더 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a radiating element array structure capable of minimizing the active reflection coefficient and an AESA radar system including the same.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section simply provides background information for this embodiment and does not constitute prior art.
AESA (Active Electronically Scanned Array / 능동 전자 주사식 위상배열) 레이더 시스템은 복수개의 송수신 소자로 구성된 어레이 안테나로 구성되고, 안테나를 구성하는 어레이를 전자적으로 위상을 변화시켜 원하는 방향으로 빔 형성이 가능하며, 탐지 거리는 물론 정확도가 높은 장점이 있다.AESA (Active Electronically Scanned Array) radar system consists of an array antenna composed of a plurality of transmitting and receiving elements, and can form a beam in a desired direction by electronically changing the phase of the array that makes up the antenna. It has the advantage of high accuracy as well as detection distance.
또한, AESA 레이더 시스템의 전자 빔조향은 배열소자마다 송수신소자(TRM ; transmitting/receiving module)를 통해 신호의 크기 및 위상을 가변 제어할 수 있다.In addition, the electronic beam steering of the AESA radar system can variably control the size and phase of the signal through a transmitting/receiving module (TRM) for each array element.
한편, AESA 레이더 시스템은 송신 모드로 동작할 때, 다수의 배열 소자 각각에서 위상이 다른 신호가 방사되고, 이때 특정 채널에서 방사되는 신호의 반사 신호 이 외에 인접한 소자에서 결합되어 들어오는 신호와의 상호 결합의 영향으로 좋지 않은 능동반사계수 특성을 갖게 된다.Meanwhile, when the AESA radar system operates in transmission mode, signals with different phases are emitted from each of the multiple array elements, and in this case, in addition to the reflected signal of the signal radiated from a specific channel, it is combined with the incoming signal from adjacent elements. Due to its influence, it has poor active reflection coefficient characteristics.
능동반사계수의 증가는 특정 채널의 TRM에 임계치 이상의 반사 신호가 인가되어 TRM이 고장날 우려가 있고, 또한 AESA 레이더 성능이 열화되거나 운용이 불가능한 상황이 발생하게 된다.An increase in the active reflection coefficient may result in a reflected signal exceeding a threshold being applied to the TRM of a specific channel, causing the TRM to fail. Additionally, AESA radar performance may deteriorate or become unoperable.
따라서 이러한 반사 신호를 줄이기 위하여 배열 구조에 사용한 방사체(복사소자) 자체를 최적화해야 할 필요가 있고, 추가적인 구조물을 이용하거나 복사소자 의 추가적인 최적화를 통해 능동반사계수를 최적화해야 할 필요성이 있다.Therefore, in order to reduce these reflected signals, there is a need to optimize the radiator (radiating element) itself used in the array structure, and there is a need to optimize the active reflection coefficient through the use of additional structures or additional optimization of the radiating element.
본 발명은 복사 소자 어레이에 포함된 단일 복사 소자의 전면에 WAIM을 적용하여 능동반사계수를 최소화하고, 시스템의 안정적 운용을 도모할 수 있는 복사 소자 어레이 구조 및 이를 포함하는 AESA 레이더 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a radiating element array structure that can minimize the active reflection coefficient and promote stable operation of the system by applying WAIM to the front of a single radiating element included in the radiating element array, and an AESA radar system including the same. there is.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복사 소자 어레이 구조를 개시할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a radiation element array structure can be disclosed.
일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조는 제1 방사부; 제2 방사부를 포함하는 단일 복사 소자; 및 제1,2 방사부로 구성되는 단일 복사 소자를 구성하고자 하는 복사 소자 어레이 사양에 따라 기설정 개수 만큼 복수개로 배열 구성한 복사 소자 어레이를 포함하고, 단일 복사 소자의 제1 방사부와 제2 방사부의 끝단부에는 기설정된 두께와 유전율을 갖는 유전체 캡이 적용되고, 단일 복사 소자의 전면에는 기설정된 두께와 유전율을 갖는 WAIM 구조를 적용할 수 있다.A radiation element array structure according to an embodiment includes a first radiation unit; a single radiating element comprising a second radiating portion; And a radiating element array arranged in a plurality of preset numbers according to the radiating element array specification for forming a single radiating element composed of first and second radiating elements, and the first and second radiating elements of the single radiating element. A dielectric cap with a preset thickness and dielectric constant can be applied to the end, and a WAIM structure with a preset thickness and dielectric constant can be applied to the front of the single radiation element.
일 실시예에 따르면, 복사 소자 어레이에 포함되는 복수개의 단일 복사 소자는 가로 방향으로 선형 배열될 수 있다.According to one embodiment, a plurality of single radiation elements included in the radiation element array may be linearly arranged in the horizontal direction.
일 실시예에 따르면, 복사 소자 어레이에 포함되는 복수개의 단일 복사 소자는 세로 방향으로 선형 배열될 수 있다.According to one embodiment, a plurality of single radiation elements included in the radiation element array may be linearly arranged in the vertical direction.
일 실시예에 따르면, 유전체 캡은 제1 방사부와 제2 방사부의 끝단부에 기설정된 깊이로 모자가 씌워진 형상으로 적용될 수 있다.According to one embodiment, the dielectric cap may be applied to the ends of the first radiating portion and the second radiating portion in a cap shape at a preset depth.
일 실시예에 따르면, 유전체 캡은 의자 형상()을 갖을 수 있다.According to one embodiment, the dielectric cap is shaped like a chair ( ) can have.
일 실시예에 따르면, 유전체 캡은 적어도 하나의 일측면에 유전체 캡의 내측으로 노치를 형성할 수 있다.According to one embodiment, a notch may be formed on at least one side of the dielectric cap toward the inside of the dielectric cap.
일 실시예에 따르면, 유전체 캡은 2.2 유전율, 1.0mm 두께로 형성할 수 있다.According to one embodiment, the dielectric cap can be formed to have a dielectric constant of 2.2 and a thickness of 1.0 mm.
일 실시예에 따르면, WAIM 구조는 2.2 유전율, 2.0mm 두께, 단일 복사 소자와의 3.0mm 거리를 갖을 수 있다.According to one embodiment, the WAIM structure may have a dielectric constant of 2.2, a thickness of 2.0 mm, and a distance of 3.0 mm from a single radiating element.
일 실시예에 따르면, 단일 복사 소자는 제1 방사부와 제2 방사부 사이에 계단형 슬롯을 형성할 수 있다.According to one embodiment, the single radiating element may form a stepped slot between the first radiating part and the second radiating part.
일 실시예에 따르면, 계단형 슬롯은 위쪽으로 상승하는 계단형 노치 형태로 구성할 수 있다. According to one embodiment, the stepped slot may be configured in the form of a stepped notch rising upward.
일 실시예에 따르면, 계단형 슬롯은 제1 방사부와 제2 방사부의 상부 측에 형성된 상부 슬롯과; 제1 방사부와 제2 방사부의 하부 측에 형성된 하부 슬롯을 포함하고, 상부 슬롯의 폭은 10.3mm 이고, 하부 슬롯의 폭은 3.4mm로 형성할 수 있다.According to one embodiment, the stepped slot includes an upper slot formed on the upper side of the first radiating portion and the second radiating portion; It includes a lower slot formed on the lower side of the first radiating part and the second radiating part. The upper slot may have a width of 10.3 mm, and the lower slot may have a width of 3.4 mm.
일 실시예에 따르면, 제1 방사부와 제2 방사부는 가로방향으로 대칭 이동된 형상으로 구성할 수 있다.According to one embodiment, the first radiating portion and the second radiating portion may be configured to be symmetrically shifted in the horizontal direction.
일 실시예에 따르면, 제1 방사부는 방사가 이루어지는 상부, 상부 밑으로 연장되는 하부, 하부 밑으로 연장되어서 상부와 하부를 지지하는 제1 지지부로 구성되고, 상부와 하부와 제1 지지부는 일체로 형성할 수 있다.According to one embodiment, the first radiating part is composed of an upper part where radiation occurs, a lower part extending below the upper part, and a first support part extending below the lower part to support the upper and lower parts, and the upper part, the lower part, and the first support part are integrated. can be formed.
일 실시예에 따르면, 제2 방사부는 방사가 이루어지는 상부, 상부 밑으로 연장되는 하부, 하부 밑으로 연장되어서 상부와 하부를 지지하는 제2 지지부로 구성되고, 상부와 하부와 제2 지지부는 일체로 형성할 수 있다.According to one embodiment, the second radiating part is composed of an upper part where radiation occurs, a lower part extending below the upper part, and a second support part extending below the lower part to support the upper and lower parts, and the upper part, the lower part, and the second support part are integrated. can be formed.
일 실시예에 따르면, 제1 방사부의 제1 지지부와 제2 방사부의 제2 지지부 사이에는 급전을 위한 급전부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a power feeder for feeding power may be included between the first support part of the first radiating part and the second support part of the second radiating part.
일 실시예에 따르면, 제1 방사부와 제2 방사부의 하단에는 복사 소자 사양에 따른 흡수율을 갖는 흡수체와 접지 기능을 수행하는 메탈 그라운드를 순차 구성할 수 있다.According to one embodiment, an absorber having an absorption rate according to the radiation element specifications and a metal ground performing a grounding function may be sequentially formed at the bottom of the first radiating part and the second radiating part.
일 실시예에 따르면, 메탈 그라운드의 하단에는 동축 포트가 내장되어 단일 복사 소자를 전기적, 구조적으로 지지하기 위한 제3 지지부가 구성할 수 있다.According to one embodiment, a coaxial port is built into the bottom of the metal ground to form a third support unit to electrically and structurally support the single radiation element.
일 실시예에 따르면, 복사 소자 어레이 구조는 13*13 부배열 구조로 구성할 수 있다.According to one embodiment, the radiation element array structure may be configured as a 13*13 sub-array structure.
일 실시예에 따르면, 복사 소자 어레이 구조는 X-밴드 대역(8.5 - 9.6GHz)에서 운용할 수 있다.According to one embodiment, the radiating element array structure may operate in the X-band band (8.5 - 9.6 GHz).
일 실시예에 따르면, 단일 복사 소자는 제1 방사부의 상부와 하부를 포함하는 세로 길이는 22mm 이고, 제1 방사부와 제2 방사부를 포함하는 가로 길이는 18.7mm 이고, 제1 방사부의 최상단에서 제3 지지부의 최하단까지 포함하는 단일 복사 소자의 전체 세로 길이는 58.0mm로 형성할 수 있다.According to one embodiment, the single radiating element has a vertical length including the upper and lower portions of the first radiating portion of 22 mm, a horizontal length including the first radiating portion and the second radiating portion of 18.7 mm, and is disposed at the uppermost end of the first radiating portion. The total vertical length of the single radiation element including the bottom of the third support part can be 58.0 mm.
본 발명의 일 실시예에 따르면 복사 소자 어레이 구조를 갖는 AESA 레이더 시스템을 개시할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an AESA radar system having a radiating element array structure can be disclosed.
일 실시예에 따른 AESA 레이더 시스템은 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 청구항에 의한 복사 소자 어레이 구조를 갖는 복사 소자 어레이; 복사 소자 어레이에 포함한 복수개의 단일 복사 소자에 각각 대응되는 복수개의 송수신모듈; 복수개의 송수신모듈을 통해서 신호 송신시, 특정 채널에서 증가하는 능동반사계수를 최소화하기 위하여, 단일 복사 소자의 제1 방사부와 제2 방사부의 끝단부에 적용된 유전체 캡의 두께와 유전율의 파라미터를 최적화하고, 단일 복사 소자의 제1 방사부와 제2 방사부의 전면에 적용된 WAIM 구조에 대한 두께, 유전율, 복사 소자와의 거리의 파라미터를 최적화하고, 인접한 복사 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절하는 제어모듈을 포함할 수 있다.An AESA radar system according to an embodiment includes a radiating element array having a radiating element array structure according to any one of claims 1 to 20; A plurality of transmitting and receiving modules each corresponding to a plurality of single radiation elements included in the radiation element array; In order to minimize the active reflection coefficient that increases in a specific channel when transmitting a signal through a plurality of transmitting and receiving modules, the thickness and dielectric constant parameters of the dielectric cap applied to the ends of the first and second radiating portions of the single radiation element are optimized. Optimizing the parameters of the thickness, dielectric constant, and distance from the radiation element for the WAIM structure applied to the front surface of the first and second radiation elements of the single radiation element, and adjusting the size and phase of the coupling coefficient with adjacent radiation elements. May include a control module.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면 복사 소자 어레이에 포함된 단일 복사 소자의 전면에 WAIM을 적용하고, WAIM 구조의 유전율, 두께, 복사 소자와의 거리를 최적화하여 능동반사계수를 최소화할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the active reflection coefficient can be minimized by applying WAIM to the front surface of a single radiation element included in a radiation element array and optimizing the dielectric constant, thickness, and distance from the radiation element of the WAIM structure.
또한, WAIM이 적용된 단일 복사 소자에 대해서 인근 배열 소자와의 결합 계수 크기 및 위상을 조절하므로서, 특정 채널에서 증가하게 되는 능동반사계수를 최적화할 수 있다.In addition, by adjusting the size and phase of the coupling coefficient with adjacent array elements for a single radiation element to which WAIM is applied, the active reflection coefficient that increases in a specific channel can be optimized.
또한, 본 발명은 빔조향각이 커지는 항공기용이나 탐색기용 AESA 레이더 시스템에서 있어서 최적화된 복사 소자 어레이 구조를 적용하므로서, 시스템의 안정적 운용과 성능 및 수명을 증가하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention applies an optimized radiating element array structure in an AESA radar system for aircraft or seekers with a large beam steering angle, thereby achieving the effect of increasing stable operation, performance, and lifespan of the system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AESA 레이더 시스템의 복사 소자 어레이 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AESA 레이더 시스템에 적용된 단일 복사 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 상세 구조도이다.
도 5는 도 4에 도시된 파라미터를 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자에 유전체캡을 적용한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자를 가로 방향과 세로 방향으로 13 *13 배열한 복사 소자 어레이 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 배열 구조도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 다른 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 전면에 WAIM을 적용한 구조도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 WAIM을 적용한 단일 복사 소자의 좌측 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이를 적용한 AESA 레이더 시스템의 개략도이다.
도 13은 능동반사계수 개념도이다.
도 14는 본 발명의 시뮬레이션에 따른 안테나 구조도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조의 능동반사계수 성능 비교 예시도이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조에서 능동반사패턴 예시도이다.
도 17은 종래 AESA 레이더 시스템의 능동반사패턴 예시도이다.1 is a structural diagram of a radiation element array of an AESA radar system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of a single radiation element applied to an AESA radar system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a structural diagram of a single radiation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a detailed structural diagram of a single radiation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an example diagram showing the parameters shown in Figure 4.
Figure 6 is an example of a dielectric cap applied to a single radiation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an exemplary diagram of a radiation element array in which single radiation elements are arranged 13*13 in the horizontal and vertical directions according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a structural diagram of a single radiation element according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is another exemplary diagram of a single radiation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a structural diagram of WAIM applied to the front surface of a single radiation element according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a left cross-sectional view of a single radiation device applying WAIM according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a schematic diagram of an AESA radar system applying a radiation element array according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a conceptual diagram of the active reflection coefficient.
Figure 14 is an antenna structure diagram according to simulation of the present invention.
Figure 15 is an exemplary comparison of the active reflection coefficient performance of a radiation element array structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is an example of an active reflection pattern in a radiation element array structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 17 is an example of an active reflection pattern of a conventional AESA radar system.
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.Embodiments of the present invention are illustrated for the purpose of explaining the technical idea of the present invention. The scope of rights according to the present invention is not limited to the embodiments presented below or the specific description of these embodiments.
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.All technical and scientific terms used in the present invention, unless otherwise defined, have meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. All terms used in the present invention are selected for the purpose of more clearly explaining the present invention and are not selected to limit the scope of rights according to the present invention.
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.Expressions such as "comprising", "comprising", "having", etc. used in the present invention are open terms that imply the possibility of including other embodiments, unless otherwise stated in the phrase or sentence containing the expression. It should be understood as (open-ended terms).
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.Singular expressions described in the present invention may include plural meanings unless otherwise specified, and this also applies to singular expressions recited in the claims.
본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.Expressions such as “first” and “second” used in the present invention are used to distinguish a plurality of components from each other and do not limit the order or importance of the components.
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.The term “unit” used in the present invention refers to software or hardware components such as a field-programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC). However, “wealth” is not limited to hardware and software. The “copy” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to reproduce on one or more processors. Thus, as an example, “part” refers to software components, such as object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, Includes segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided within components and “parts” may be combined into smaller numbers of components and “parts” or may be separated into additional components and “parts”.
본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여 또는 ~에 기반하여"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.As used in the present invention, the expression "based on or on the basis of" is used to describe one or more factors that influence the act or operation of a decision judgment, which are described in the phrase or sentence containing the expression, , this expression does not exclude additional factors that influence the decision, act or action of judgment.
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.In the present invention, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it means that the component can be directly connected or connected to another component, or in a new different configuration. It should be understood as something that can be connected or connected through elements.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the accompanying drawings, identical or corresponding components are given the same reference numerals. Additionally, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of identical or corresponding components may be omitted. However, even if descriptions of components are omitted, it is not intended that such components are not included in any embodiment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AESA 레이더 시스템의 복사 소자 어레이 구조의 예시도이다. Figure 1 is an exemplary diagram of the radiating element array structure of an AESA radar system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 복사 소자 어레이 구조는 제1 방사부(101), 제2 방사부(103)를 포함하는 단일 복사 소자(100), 단일 복사 소자를 기설정 개수 만큼 복수개로 배열 구성한 복사 소자 어레이(10)를 포함할 수 있다. 복사 소자 어레이(10)에 포함된 단일 복사 소자 사이에는 전기적 분리 및 간섭 회피를 위하여 기설정된 만큼 일정 간격(110)이 유지될 수 있다. Referring to FIG. 1, the radiating element array structure includes a single radiating element 100 including a first radiating unit 101 and a second radiating unit 103, and a radiating element configured by arranging a plurality of single radiating elements as many as a preset number. It may include an array 10. A preset distance 110 may be maintained between single radiation elements included in the radiation element array 10 for electrical separation and interference avoidance.
복사 소자 어레이 구조에 있어서 방사 패턴(또는 복사 패턴)은 단일 복사 소자의 복사 패턴과 배열 인자(Array Factor)의 패턴곱의 원리에 따라 형성된다. 단일 복사 소자의 복사 패턴 특성은 전체 복사 소자 어레이의 복사 패턴 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조는 단일 복사소자 설계를 최적화하여 능동반사계수를 최소화할 수 있다. In a radiation element array structure, a radiation pattern (or radiation pattern) is formed according to the principle of pattern product of the radiation pattern of a single radiation element and an array factor. The radiation pattern characteristics of a single radiating element affect the radiation pattern characteristics of the entire radiating element array. Therefore, the radiating element array structure according to an embodiment of the present invention can minimize the active reflection coefficient by optimizing the design of a single radiating element.
일 실시예에 있어서, 단일 복사 소자(100)는 스텝 플레어 노치(Step Flare Notch) 배열로 구성하고 있다. 검정색 원으로 표시되고 있는 단일 복사 소자(100)는 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103) 사이에 계단형 슬롯(135,137)을 형성하는 구조로 이루어지고 있다. In one embodiment, the single radiation element 100 is configured with a step flare notch arrangement. The single radiation element 100, indicated by a black circle, has a structure that forms stepped slots 135 and 137 between the first radiating part 101 and the second radiating part 103.
계단형 슬롯(135,137)은 특정 채널 및 대역폭에서 임피던스 정합을 조절할 수 있도록 형성된다. 일 실시예에 있어서, 계단형 슬롯(135,137)은 위로 갈수록 넓어지는 상승형태로 형성될 수 있다. 계단형 슬롯(135,137)은 일측을 향해 점차 넓어지는 형태로 구성함으로써, 안테나 대역폭을 넓힐 수 있다. The stepped slots 135 and 137 are formed to adjust impedance matching in a specific channel and bandwidth. In one embodiment, the stepped slots 135 and 137 may be formed in a rising shape that becomes wider upward. The antenna bandwidth can be expanded by forming the stepped slots 135 and 137 in a shape that gradually widens toward one side.
계단형 슬롯은 위쪽으로 상승하는 계단형 노치 형태로 구성할 수 있다. 즉, 평평한 세그먼트에서 위쪽으로 상승하는 계단형으로, 형성된 슬롯의 폭이 위쪽으로 갈수록 넓어지는 형상이다. 예를 들면 계단형 슬롯(135,137)은 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103) 사이에 형성되고, 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103)의 절곡된 면에 의해서 형성되어, 전체적으로는 형상으로 이루어질 수 있다.The stepped slot can be configured in the form of a stepped notch rising upward. In other words, it has a stepped shape rising upward from a flat segment, and the width of the formed slot becomes wider as it goes upward. For example, the stepped slots 135 and 137 are formed between the first radiating part 101 and the second radiating part 103, and are formed on the bent surfaces of the first radiating part 101 and the second radiating part 103. Formed by, overall It can be made into a shape.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103)는 가로방향으로 대칭 이동된 형상으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 방사부(101)는 형상으로 구성되고, 제2 방사부(103)는 형상으로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the first radiating portion 101 and the second radiating portion 103 may be configured to be symmetrically shifted in the horizontal direction. For example, the first radiation portion 101 is It is composed of a shape, and the second radiating portion 103 is It can be made into a shape.
단일 복사 소자(100)는 도시하지 않고 있지만, 복수의 전기적 및 구조적 지지 구성 요소에 의해 지지되며, 제1,2 방사부로 전류를 공급하는 급전라인이 전기적으로 결합된다. Although not shown, the single radiating element 100 is supported by a plurality of electrical and structural support components, and feed lines that supply current to the first and second radiating units are electrically coupled.
그리고 단일 복사 소자(100)가 복수개 배열된 복사 소자 어레이(10) 구조는 광각 빔조향이 요구되는 항공기용 또는 탐색기용 AESA 레이더 시스템에 적용할 수 있다. 이때, 구성하고자 하는 안테나 성능 또는 구현되는 복사 소자 어레이 사양에 따라서 복사 소자는 기설정된 만큼 복수개로 구성된다. 또한, 각각의 단일 복사 소자(100)의 뒷면에는 각 복사 소자(100)를 통해서 신호를 송신하고 수신하는 송수신모듈이 장착될 수 있다. In addition, the radiation element array 10 structure in which a plurality of single radiation elements 100 are arranged can be applied to an AESA radar system for aircraft or seekers that requires wide-angle beam steering. At this time, depending on the antenna performance to be configured or the specifications of the radiation element array to be implemented, a plurality of radiation elements are configured as preset. Additionally, a transmission/reception module that transmits and receives signals through each radiation element 100 may be mounted on the back of each single radiation element 100.
이와 같이 구성되는 복사 소자 어레이 구조로 이루어진 안테나 장치는 급전라인을 통해서 제1,2 방사부(101,103)로 신호가 인가되면, 제1,2 방사부(101,103)의 양 끝부분을 통해서 신호가 목표물로 방사되고, 목표물에서 반사된 신호를 이용하여 목표물의 존재를 탐지하게 된다.When a signal is applied to the first and second radiating units (101, 103) through the feed line, the antenna device with the radiation element array structure configured as described above transmits the signal to the target through both ends of the first and second radiating units (101, 103). , and the presence of the target is detected using the signal reflected from the target.
본 발명에서 복사 소자 어레이 구조(10)에 배열된 복수개의 단일 복사 소자(100) 사이에는 길이방향으로 일정 간격을 갖는 슬롯(110)이 형성될 수 있다. 슬롯(110)은 안테나 소자(또는 복사 소자)의 능동반사계수를 최적화하는데 도움을 줄 수 있다. 즉, 갭 영역으로 단일 복사 소자 간의 이격 및 분리된 상태를 갖게 하며, 공기와 같은 비전도성 또는 저 전도성 물질로 채워진다. In the present invention, slots 110 having a constant spacing in the longitudinal direction may be formed between the plurality of single radiation elements 100 arranged in the radiation element array structure 10. Slot 110 can help optimize the active reflection coefficient of the antenna element (or radiation element). In other words, the gap area allows the single radiation elements to be spaced and separated, and is filled with a non-conductive or low-conductivity material such as air.
일 실시예에 있어서 일정 간격(110)은 단일 복사 소자(100)의 제1 방사부(101)를 다른 단일 복사 소자의 방사부와 격리되도록 구성할 수 있다. 또한 일정 간격(110)은 단일 복사 소자(100)의 제2 방사부(103)를 다른 단일 복사 소자의 방사부와 격리되도록 구성할 수 있다. In one embodiment, the predetermined interval 110 may be configured to isolate the first radiating part 101 of the single radiation element 100 from the radiating part of other single radiation elements. Additionally, the predetermined interval 110 may be configured to isolate the second radiating portion 103 of the single radiation element 100 from the radiating portion of other single radiation elements.
이와 같이 일정 간격(110)은 단일 복사 소자 사이에 다른 단일 복사 소자와 전기적으로 격리가 이루어질 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 방사부(101)와 다른 단일 복사 소자의 방사부 사이에 단일 복사 소자 사이의 격리를 위한 갭(110)을 형성할 수 있다. 또한 제2 방사부(103)와 다른 단일 복사 소자의 방사부 사이에 갭(110)을 형성할 수 있다.In this way, a certain gap 110 may be formed between single radiation elements to electrically isolate them from other single radiation elements. That is, a gap 110 for isolation between single radiation elements may be formed between the first radiating part 101 and the radiating part of another single radiation element. Additionally, a gap 110 may be formed between the second radiating part 103 and the radiating part of another single radiation element.
이때 일정 간격(110)은 그 간격을 최적화하여 단일 복사 소자(100)의 능동반사계수를 최적화할 수 있다. 따라서 갭(110)의 폭의 파라미터를 최적화하고, 이를 통하여 인접한 복사 소자 사이의 결합계수 크기 및 위상을 조절하므로서, 특정 채널에서 반사되어 들어오는 신호를 서로 상쇄시켜서 능동반사계수를 최소화하는 것이 가능해진다. 일정 간격(110)은 일 예로 0.8mm의 폭과 36.5mm 길이를 갖을 수 있다.At this time, the active reflection coefficient of the single radiation element 100 can be optimized by optimizing the constant spacing 110. Therefore, by optimizing the width parameter of the gap 110 and adjusting the size and phase of the coupling coefficient between adjacent radiation elements through this, it is possible to minimize the active reflection coefficient by canceling out the signals reflected from a specific channel. For example, the constant interval 110 may have a width of 0.8 mm and a length of 36.5 mm.
본 발명의 단일 복사 소자(100)의 끝단부는 유전체 캡(120,130)을 적용하고 있다. 도 1을 참조하면, 제1 방사부(101)의 끝단부에 제1 유전체 캡(120)을 적용하고 있고, 제2 방사부(103)의 끝단부에 제2 유전체 캡(130)을 적용하고 있다.The ends of the single radiation device 100 of the present invention are equipped with dielectric caps 120 and 130. Referring to FIG. 1, a first dielectric cap 120 is applied to the end of the first radiating part 101, and a second dielectric cap 130 is applied to the end of the second radiating part 103. there is.
유전체 캡(120,130)은 두께 및 유전율을 최적화하여 단일 복사 소자(100)의 능동반사계수를 최소화할 수 있다. 즉, 유전체 캡(120,130)의 두께 및 유전율을 최적화하고, 인근 배열 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절하여, 특정 채널에서 증가하게 되는 능동반사계수를 최소화할 수 있다. The dielectric caps 120 and 130 can minimize the active reflection coefficient of the single radiation element 100 by optimizing the thickness and dielectric constant. That is, by optimizing the thickness and dielectric constant of the dielectric caps 120 and 130 and adjusting the size and phase of the coupling coefficient with nearby array elements, the active reflection coefficient that increases in a specific channel can be minimized.
일 실시예에 있어서, 유전체 캡(120,130)은 2.2 유전율을 가지고, 1mm의 두께로 형성할 수 있다.In one embodiment, the dielectric caps 120 and 130 have a dielectric constant of 2.2 and can be formed to a thickness of 1 mm.
따라서 급전라인을 통해서 제1,2 방사부(101,103)로 신호가 인가되면, 제1,2 방사부(101,103)를 따라서 진행된 신호가 목표물로 방사가 이루어진다. 이후 방사부(101,103)에 남아있는 신호 세기는 유전체 캡(120,130)의 최적화된 유전율과, 인근 배열 소자와의 결합계수 크기 및 위상 등에 의해서 점차적으로 약해지면서 추가적인 방사가 일어나지 않는다. 이와 같이 유전체 캡(120,130)은 최적화된 파라미터 및 인근 배열 소자와의 결합 특성을 통해서 특정 채널에서 증가하는 능동방사계수를 최소화한다.Therefore, when a signal is applied to the first and second radiating units 101 and 103 through the feed line, the signal traveling along the first and second radiating units 101 and 103 is radiated to the target. Thereafter, the signal intensity remaining in the radiating portions 101 and 103 is gradually weakened by the optimized dielectric constant of the dielectric caps 120 and 130, the size and phase of the coupling coefficient with nearby array elements, etc., and no additional radiation occurs. In this way, the dielectric caps 120 and 130 minimize the active radiation coefficient that increases in a specific channel through optimized parameters and coupling characteristics with nearby array elements.
도 1을 참조하면, 복사 소자(100)의 능동반사계수는 단일 복사 소자(100)의 최적화된 설계 특성, 복사 소자(100)의 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103)에 적용된 유전체 캡(120,130)의 최적화된 파라미터에 기반해서 인근 복사 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절해서, 특정 채널에서 증가하게 되는 능동반사계수를 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 1, the active reflection coefficient of the radiation element 100 is determined by the optimized design characteristics of the single radiation element 100 and the first and second radiating units 101 and 103 of the radiation element 100. Based on the optimized parameters of the applied dielectric caps 120 and 130, the size and phase of the coupling coefficient with nearby radiation elements can be adjusted to minimize the active reflection coefficient that increases in a specific channel.
도 1에 도시하고 있는 본 발명의 복사 소자 어레이 구조는 복수개의 복사 소자를 스텝 플레어 노치(Step Flare Notch) 배열로 구성하고 있다. 도시된 실시예에서는 단일 복사 소자(100)를 중심으로 다른 복사 소자의 일부분(방사부 영역)을 도시하였으나, 복사 소자 어레이의 구현 설계에 따라서 설계되는 복사 소자의 수는 설정된 만큼 증가할 수 있다. 본 발명의 복사 소자 어레이 구조는 일반적인 안테나 제조 공법을 이용하여 제조 가능하다. 예를 들면 3D 프린팅 제조 공법을 이용하여 신속, 정확, 저가로 제조할 수 있다. 또는 유전 기판 상에 에칭되어서 제조하거나, 또는 금속 판으로부터 가공하여 복사 소자 어레이를 제조할 수 있다.The radiation element array structure of the present invention shown in FIG. 1 consists of a plurality of radiation elements arranged in a step flare notch arrangement. In the illustrated embodiment, a portion (radiating area) of other radiation elements is shown centered on a single radiation element 100, but the number of radiation elements designed according to the implementation design of the radiation element array may increase by a set amount. The radiation element array structure of the present invention can be manufactured using general antenna manufacturing methods. For example, using the 3D printing manufacturing method, it can be manufactured quickly, accurately, and at low cost. Alternatively, the radiating element array may be manufactured by etching onto a dielectric substrate, or by machining from a metal plate.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view of a single radiation device according to an embodiment of the present invention.
복사 소자(100)는 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103)를 포함하고, 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103) 사이는 계단형 슬롯(137,135)이 형성될 수 있다. The radiation element 100 includes a first radiating portion 101 and a second radiating portion 103, and stepped slots 137 and 135 are formed between the first radiating portion 101 and the second radiating portion 103. It can be.
계단형 슬롯(137,135)은 위로 갈수록 넓어지는 상승형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103) 사이에 계단형 슬롯(137,135)이 형성될 수 있다.The stepped slots 137 and 135 may be formed in an upward shape that becomes wider upward. For example, stepped slots 137 and 135 may be formed between the first radiating part 101 and the second radiating part 103.
일 실시예에 있어서, 계단형 슬롯(137,135)은 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103) 사이에 형성되고, 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103)의 절곡된 면(105,107,109,111) 사이에 형성되며, 전체적으로는 형상으로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the stepped slots 137 and 135 are formed between the first radiating portion 101 and the second radiating portion 103, and the first radiating portion 101 and the second radiating portion 103 are bent. It is formed between the faces (105, 107, 109, 111), and overall It can be made into a shape.
제1 방사부(101)는 방사가 이루어지는 상부(115), 상부 밑으로 연장되는 하부(117)를 포함하여 구성되고, 제2 방사부(103)는 방사가 이루어지는 상부(121), 상부 밑으로 연장되는 하부(123)를 포함하여 구성된다. The first radiating part 101 includes an upper part 115 where radiation occurs and a lower part 117 extending below the upper part, and the second radiating part 103 includes an upper part 121 where radiation occurs and a lower part 117 extending below the upper part. It is configured to include an extending lower portion 123.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103)는 가로방향으로 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. In one embodiment, the first radiating portion 101 and the second radiating portion 103 may be formed to be left-right symmetrical in the horizontal direction.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(101)의 하부(117)는 상부(115) 대비 넓은 방사부를 갖을 수 있다. 이는 반대로 제1 방사부(101)의 상부(115)는 하부(117) 대비 좁은 방사부를 갖을 수 있다.In one embodiment, the lower part 117 of the first radiating part 101 may have a wider radiating part than the upper part 115. Conversely, the upper part 115 of the first radiating part 101 may have a narrower radiating part than the lower part 117.
일 실시예에 있어서, 제2 방사부(103)의 하부(123)는 상부(121) 대비 넓은 방사부를 갖을 수 있다. 이는 반대로 제2 방사부(103)의 상부(121)는 하부(123) 대비 좁은 방사부를 갖을 수 있다.In one embodiment, the lower part 123 of the second radiating part 103 may have a wider radiating part than the upper part 121. Conversely, the upper part 121 of the second radiating part 103 may have a narrower radiating part than the lower part 123.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(101)의 하부(117)에 접한 절곡면(109)은 제2 방사부(103) 방향으로 상부(115)의 절곡면(105)보다 더 돌출되어서 제2 방사부(103)와 사이에 형성되는 슬롯(130)은 상부 슬롯(135) 대비 좁게 형성할 수 있다.In one embodiment, the bent surface 109 in contact with the lower part 117 of the first radiating part 101 protrudes more than the bent surface 105 of the upper part 115 in the direction of the second radiating part 103. 2 The slot 130 formed between the radiating portion 103 and the upper slot 135 may be narrower than the upper slot 135.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(101)의 상부(115)에 접한 면(105)은 제2 방사부(103) 방향으로 하부(117)의 절곡면(109) 보다 덜 돌출되어서 제2 방사부(103)와 사이에 형성되는 슬롯(135)은 하부 슬롯(130) 대비 넓게 형성할 수 있다.In one embodiment, the surface 105 in contact with the upper part 115 of the first radiating part 101 protrudes less than the bent surface 109 of the lower part 117 in the direction of the second radiating part 103, thereby forming a second radiating part 101. The slot 135 formed between the radiating portion 103 and the lower slot 130 may be wider than the lower slot 130.
마찬가지로 제2 방사부(103)의 하부(123)에 접한 절곡면(111)은 제1 방사부(101) 방향으로 상부(121)의 절곡면(107) 보다 더 돌출 가능하다. 제2 방사부(103)의 상부(121)에 접한 절곡면(107)은 제1 방사부(101) 방향으로 하부(123)의 절곡면(111) 보다 덜 돌출 가능하다.Likewise, the bent surface 111 in contact with the lower part 123 of the second radiating part 103 may protrude further than the bent surface 107 of the upper part 121 in the direction of the first radiating part 101. The bent surface 107 in contact with the upper part 121 of the second radiating part 103 may protrude less than the bent surface 111 of the lower part 123 in the direction of the first radiating part 101.
복사 소자(100)의 제1 방사부(101)의 끝단부에는 제1 유전체 캡(120)이 적용된다. 제1 유전체 캡(120)은 모자를 쓴 형상과 유사하게 제1 방사부(101)의 끝단부에 적용된다.A first dielectric cap 120 is applied to the end of the first radiation portion 101 of the radiation element 100. The first dielectric cap 120 is applied to the end of the first radiating portion 101 similar to the shape of a hat.
복사 소자(100)의 제2 방사부(103)의 끝단부에는 제2 유전체 캡(130)이 적용된다. 제2 유전체 캡(130)은 모자를 쓴 형상과 유사하게 제2 방사부(103)의 끝단부에 적용된다.A second dielectric cap 130 is applied to the end of the second radiating portion 103 of the radiation element 100. The second dielectric cap 130 is applied to the end of the second radiating portion 103 similar to the shape of a hat.
제1,2 유전체 캡(120,130)은 두께 및 유전율을 최적화하여 단일 복사 소자(100)의 능동반사계수를 최소화할 수 있다. 즉, 유전체 캡(120,130)의 두께 및 유전율을 최적화하고, 인근 배열 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절하여, 특정 채널에서 증가하게 되는 능동반사계수를 최소화할 수 있다.The first and second dielectric caps 120 and 130 can minimize the active reflection coefficient of the single radiation element 100 by optimizing the thickness and dielectric constant. That is, by optimizing the thickness and dielectric constant of the dielectric caps 120 and 130 and adjusting the size and phase of the coupling coefficient with nearby array elements, the active reflection coefficient that increases in a specific channel can be minimized.
일 실시예에 있어서, 유전체 캡(120,130)은 2.2 유전율을 가지고, 1mm의 두께로 형성할 수 있다.In one embodiment, the dielectric caps 120 and 130 have a dielectric constant of 2.2 and can be formed to a thickness of 1 mm.
도 2를 참조하면, 단일 복사 소자에 포함되는 제1 방사부(101)와 제2 방사부(103)의 구성을 단면으로 도시하고 있다. 그러나 후술되는 도면에서 단일 복사 소자는 제1 방사부와 제2 방사부 외에 지지부 및 전기적/구조적 지지를 위한 여러 구성요소를 포함할 수 있다. 이 경우 제1 방사부와 제2 방사부 외의 다른 부분들은 다양한 형태로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2, the configuration of the first radiating unit 101 and the second radiating unit 103 included in the single radiation element is shown in cross section. However, in the drawings described later, a single radiation element may include a support portion and several components for electrical/structural support in addition to the first radiating portion and the second radiating portion. In this case, parts other than the first and second radiating parts can be formed in various shapes.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 상세도를 도시하고 있다.Figure 3 shows a detailed view of a single radiation device according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 복사 소자는 스텝 플레어 노치(Step Flare Notch) 배열로 구성하고 있다. 도시된 복사 소자(200)는 일반적인 안테나 제조 공법을 이용하여 제조 가능하다. 예를 들면 유전 기판 상에 에칭되어서 제조하거나, 또는 금속 판으로부터 가공하여 복사 소자를 제조할 수 있다. 또한 3D 프린팅 제조 공법을 이용하여, 신속, 정확, 저가로 제조할 수 있다.The radiation element of the present invention is configured with a step flare notch arrangement. The illustrated radiation element 200 can be manufactured using a general antenna manufacturing method. For example, the radiating element can be manufactured by etching on a dielectric substrate, or by processing from a metal plate. Additionally, using the 3D printing manufacturing method, it can be manufactured quickly, accurately, and at low cost.
복사 소자(200)는 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)를 포함하고, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203) 사이에는 계단형 슬롯(237,235)이 형성될 수 있다. 계단형 슬롯(237,235)은 위로 갈수록 넓어지는 상승형태로 형성될 수 있다. The radiation element 200 includes a first radiating portion 201 and a second radiating portion 203, and stepped slots 237 and 235 are formed between the first radiating portion 201 and the second radiating portion 203. It can be. The stepped slots 237 and 235 may be formed in an upward shape that becomes wider upward.
일 실시예에 있어서, 계단형 슬롯(237,235)은 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203) 사이에 형성되고, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)의 절곡된 면(205,207,209,211) 사이에 형성되며, 전체적으로는 형상으로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the stepped slots 237 and 235 are formed between the first radiating portion 201 and the second radiating portion 203, and the first radiating portion 201 and the second radiating portion 203 are bent. It is formed between the faces (205, 207, 209, 211), and overall It can be made into a shape.
제1 방사부(201)는 방사가 이루어지는 상부(215), 상부 밑으로 연장된 하부(217), 하부 밑으로 연장되며 상부와 하부를 지지하는 제1 지지부(219)를 포함하여 구성된다. 제2 방사부(203)는 방사가 이루어지는 상부(221), 상부 밑으로 연장된 하부(223), 하부 밑으로 연장되고 상부와 하부를 지지하는 제2 지지부(225)를 포함하여 구성된다. 일 실시예에 있어서 제1 방사부(201)는 상부, 하부, 제1 지지부를 일체로 형성할 수 있다. 마찬가지로 제2 방사부(203)는 상부, 하부, 제2 지지부를 일체로 형성할 수 있다.The first radiating part 201 includes an upper part 215 where radiation occurs, a lower part 217 extending below the upper part, and a first support part 219 extending below the lower part and supporting the upper and lower parts. The second radiating part 203 includes an upper part 221 where radiation occurs, a lower part 223 extending below the upper part, and a second support part 225 extending below the lower part and supporting the upper and lower parts. In one embodiment, the first radiating part 201 may integrally form an upper part, a lower part, and a first support part. Likewise, the second radiating part 203 may form an upper part, a lower part, and a second support part integrally.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)는 가로방향으로 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. In one embodiment, the first radiating portion 201 and the second radiating portion 203 may be formed to be left-right symmetrical in the horizontal direction.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(201)의 하부(217)는 상부(215) 대비 넓은 방사부를 갖을 수 있다. 이는 반대로 제1 방사부(201)의 상부(215)는 하부(217) 대비 좁은 방사부를 갖을 수 있다.In one embodiment, the lower part 217 of the first radiating part 201 may have a wider radiating part than the upper part 215. Conversely, the upper part 215 of the first radiating part 201 may have a narrower radiating part than the lower part 217.
일 실시예에 있어서, 제2 방사부(203)의 하부(223)는 상부(221) 대비 넓은 방사부를 갖을 수 있다. 이는 반대로 제2 방사부(203)의 상부(221)는 하부(223) 대비 좁은 방사부를 갖을 수 있다.In one embodiment, the lower part 223 of the second radiating part 203 may have a wider radiating part than the upper part 221. Conversely, the upper part 221 of the second radiating part 203 may have a narrower radiating part than the lower part 223.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(201)의 하부(217)에 접한 절곡면(209)은 제2 방사부(203) 방향으로 상부(215)의 절곡면(205)보다 더 돌출되어서 제2 방사부(203)와 사이에 형성되는 슬롯(237)은 상부 대비 좁게 형성할 수 있다.In one embodiment, the bent surface 209 in contact with the lower part 217 of the first radiating part 201 protrudes further than the bent surface 205 of the upper part 215 in the direction of the second radiating part 203. 2 The slot 237 formed between the radiating portion 203 may be narrower than the upper portion.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(201)의 상부(215)에 접한 면(205)은 제2 방사부(203) 방향으로 하부(217)의 절곡면(209) 보다 덜 돌출되어서 제2 방사부(203)와 사이에 형성되는 슬롯(235)은 하부 대비 넓게 형성할 수 있다.In one embodiment, the surface 205 in contact with the upper part 215 of the first radiating part 201 protrudes less than the curved surface 209 of the lower part 217 in the direction of the second radiating part 203, thereby forming a second radiating part 201. The slot 235 formed between the radiating portion 203 may be wider than the lower portion.
마찬가지로 제2 방사부(203)의 하부(223)에 접한 절곡면(211)은 제1 방사부(201) 방향으로 상부(221)의 절곡면(207) 보다 더 돌출 가능하다. 제2 방사부(203)의 상부(221)에 접한 절곡면(207)은 제1 방사부(201) 방향으로 하부(223)의 절곡면(211) 보다 덜 돌출 가능하다.Similarly, the bent surface 211 in contact with the lower part 223 of the second radiating part 203 may protrude further than the bent surface 207 of the upper part 221 in the direction of the first radiating part 201. The bent surface 207 in contact with the upper part 221 of the second radiating part 203 may protrude less than the bent surface 211 of the lower part 223 in the direction of the first radiating part 201.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(201)의 하부(217) 하단에는 제1 지지부(219)가 일체로 구성되고 있고, 제2 방사부(203)의 하부(223) 하단에도 제2 지지부(225)가 일체로 형성되고 있다. In one embodiment, the first support part 219 is formed integrally with the lower part 217 of the first radiating part 201, and the second support part is also formed with the lower part 223 of the second radiating part 203. (225) is formed as a whole.
제1 지지부(219)는 제1 방사부(201)를 지지하고, 단일 복사 소자 간의 신호를 격리 및 차단하는데 도움을 주며, 제1 방사부(201)의 신호 방사 기능과는 무관하게 구성된다. 마찬가지로 제2 지지부(225)는 제2 방사부(203)를 지지하고, 단일 복사 소자 간의 신호를 격리 및 차단하는데 도움을 주며, 제2 방사부(203)의 신호 방사 기능과는 무관하게 구성된다. 따라서 본 발명의 복사 소자를 제조함에 있어서, 제1,2 방사부는 도체 성질을 갖도록 제조하고, 제1,2 지지부는 절연체 성질을 갖도록 제조할 수 있다.The first support portion 219 supports the first radiating portion 201, helps isolate and block signals between single radiation elements, and is independent of the signal radiating function of the first radiating portion 201. Likewise, the second support portion 225 supports the second radiating portion 203, helps isolate and block signals between single radiation elements, and is independent of the signal radiation function of the second radiating portion 203. . Therefore, in manufacturing the radiation element of the present invention, the first and second radiating parts can be manufactured to have conductive properties, and the first and second support parts can be manufactured to have insulating properties.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(201)의 제1 지지부(219)와 제2 방사부(203)의 제2 지지부(225) 사이에는 여기부(240)가 형성되고, 여기부(240)에서 계단형 슬롯(237)으로 연결되는 표면부에 구성된 슬롯 간격(L9)은 1.2mm로 좁게 형성된다. 그리고 도시하지 않고 있지만, 급전선을 따라 전송된 전자기 에너지가 그 폭이 점점 넓어지는 계단형 슬롯(237,235)으로 전달 가능하도록 급전부가 형성된다. 따라서 급전선에 의해 외부 전자기 에너지가 공급되면, 여기부(240)가 여기되고, 전자기 에너지는 그 폭이 점점 넓어지는 슬롯(237,235)으로 전달된다. 전달된 전자기 에너지는 제1,2 방사부(201,203)의 끝부분에서 공기 중으로 방사된다.In one embodiment, an excitation portion 240 is formed between the first support portion 219 of the first radiating portion 201 and the second support portion 225 of the second radiating portion 203, and the excitation portion 240 ), the slot gap L9 formed on the surface connected to the stepped slot 237 is formed as narrow as 1.2 mm. Although not shown, a feed portion is formed so that electromagnetic energy transmitted along the feed line can be transmitted to the stepped slots 237 and 235 whose width gradually increases. Therefore, when external electromagnetic energy is supplied by the feed line, the excitation unit 240 is excited, and the electromagnetic energy is transmitted to the slots 237 and 235 whose width gradually increases. The transmitted electromagnetic energy is radiated into the air from the ends of the first and second radiating units 201 and 203.
일 실시예에 있어서, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)의 하단에는 복사 소자 어레이 구조의 사양에 따른 흡수율 및 흡수 손실율을 갖는 흡수체(250)와, 접지 기능을 수행하는 메탈 그라운드(260)가 순차 구성되고, 메탈 그라운드(260)의 하단에는 동축 공급 포트(270)를 내장하고 단일 복사 소자를 전기적/구조적으로 지지하는 지지부(290)가 추가적으로 더 구성된다. In one embodiment, at the bottom of the first radiating part 201 and the second radiating part 203, an absorber 250 having an absorption rate and an absorption loss rate according to the specifications of the radiating element array structure, and a metal that performs a grounding function The ground 260 is configured sequentially, and a support portion 290 is additionally configured at the bottom of the metal ground 260 to embed the coaxial supply port 270 and electrically/structurally support the single radiation element.
메탈 그라운드(260)는 접지용 도체로 형성되어 접지 기능을 수행할 수 있다. The metal ground 260 is formed as a grounding conductor and can perform a grounding function.
흡수체(250)는 방사된 전자기 신호 중에서 목표물 이외의 지점에서 반사되어 돌아온 반사 신호를 효과적으로 차단할 수 있다. 흡수체(250)는 일반적인 반사 신호 흡수를 위한 구성(예를 들면, 금속 도체판)을 적용할 수 있다.The absorber 250 can effectively block reflected signals among radiated electromagnetic signals that are reflected from points other than the target. The absorber 250 may be configured to absorb general reflected signals (for example, a metal conductive plate).
일 실시예에 있어서 흡수체(250)와 메탈 그라운드(260)는 두 기능을 모두 갖고 있는 재질(예를 들면 접지용 도체판)을 이용하여 하나의 구성요소로 형성할 수 있다.In one embodiment, the absorber 250 and the metal ground 260 can be formed as one component using a material that has both functions (for example, a conductive grounding plate).
일 실시예에 있어서, 메탈 그라운드(260)와 흡수체(250)는 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)의 하단이고, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)를 중심에 두고 양측으로 돌출되도록 구성할 수 있다. 이때 돌출되는 길이, 폭, 높이는 반사 신호를 효과적으로 차단 가능한 값으로 실험치를 통해서 최적화된 값으로 설정할 수 있다.In one embodiment, the metal ground 260 and the absorber 250 are the lower ends of the first radiating part 201 and the second radiating part 203, as shown in FIG. 3, and the first radiating part ( 201) and the second radiating portion 203 can be configured to protrude on both sides with the center. At this time, the protruding length, width, and height are values that can effectively block reflected signals and can be set to optimized values through experimental values.
도 3을 참조하면, 본 발명의 단일 복사 소자의 최상단부, 즉 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)의 끝단부에는 유전체 캡(220,230)이 적용될 수 있다.Referring to FIG. 3, dielectric caps 220 and 230 may be applied to the uppermost part of the single radiation device of the present invention, that is, to the ends of the first radiating part 201 and the second radiating part 203.
유전체 캡(220,230)은 두께 및 유전율을 최적화하여 단일 복사 소자(200)의 능동반사계수를 최소화할 수 있다. 즉, 유전체 캡(220,230)의 두께 및 유전율을 최적화하고, 인근 배열 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절하여, 특정 채널에서 증가하게 되는 능동반사계수를 최소화할 수 있다.The dielectric caps 220 and 230 can minimize the active reflection coefficient of the single radiation element 200 by optimizing the thickness and dielectric constant. That is, by optimizing the thickness and dielectric constant of the dielectric caps 220 and 230 and adjusting the size and phase of the coupling coefficient with nearby array elements, the active reflection coefficient that increases in a specific channel can be minimized.
일 실시예에 있어서, 유전체 캡(220,230)은 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)의 끝단부에 기설정된 깊이로 모자가 씌위진 형상으로 적용할 수 있다.In one embodiment, the dielectric caps 220 and 230 may be applied to the ends of the first radiating portion 201 and the second radiating portion 203 in a cap shape at a preset depth.
일 실시예에 있어서, 유전체 캡(120,130)은 4mm의 깊이(L10)로, 2.2 유전율을 가지고, 1mm의 두께로 형성할 수 있다.In one embodiment, the dielectric caps 120 and 130 may be formed to a depth (L10) of 4 mm, a dielectric constant of 2.2, and a thickness of 1 mm.
일 실시예에 있어서, 유전체 캡(220,230)은 의자 형상()으로 이루어질 수 있다. 유전체 캡(220,230)은 직육면체 형상으로 이루어지되, 일측면은 오픈된 상태를 갖을 수 있다. 그리고 유전체 캡(200,230)은 적어도 하나의 일측면에 노치(280)를 형성할 수 있다. In one embodiment, the dielectric caps 220 and 230 are chair-shaped ( ) can be achieved. The dielectric caps 220 and 230 have a rectangular parallelepiped shape, and one side may be open. Additionally, a notch 280 may be formed on at least one side of the dielectric caps 200 and 230.
이때 형성되는 노치(280)는 방사부에서 유전체 캡 방향이고, 유전체 캡의 내측으로 형성될 수 있다. 노치(280)는 유전체 캡(220,230)의 유전율을 가변시키는 설계 매개 변수로 작용한다. 따라서 노치(280)의 폭, 길이, 높이 등은 용량성 결합에 따른 설계 매개 변수로 작용하고, 이는 다수의 실험과정을 통해서 최적화된 값으로 기설정된다. At this time, the notch 280 formed is in the direction from the radiating portion to the dielectric cap and may be formed inside the dielectric cap. The notch 280 acts as a design parameter that varies the dielectric constant of the dielectric caps 220 and 230. Therefore, the width, length, height, etc. of the notch 280 act as design parameters according to capacitive coupling, and are preset to optimized values through a number of experimental processes.
일 실시예에 있어서 노치(280)는 가로, 세로 3mm로 유전체 캡(220,230) 부위를 파낸 형상으로 구성할 수 있다. 노치(280)는 직사각형의 형상을 갖을 수 있다.In one embodiment, the notch 280 may be configured to have a shape in which the dielectric caps 220 and 230 are dug out with a width and length of 3 mm. The notch 280 may have a rectangular shape.
따라서 본 발명은 구현하는 복사 소자 어레이 구조에 따라서 최적의 능동반사계수 특성을 얻기 위하여, 다수의 실험과정을 통해서 유전체 캡(220,230)의 파라미터 및 유전체 캡(220,230)이 갖는 노치(280)의 특성값 등을 결정할 수 있다. Therefore, in order to obtain optimal active reflection coefficient characteristics according to the radiating element array structure implemented in the present invention, the parameters of the dielectric caps 220 and 230 and the characteristic values of the notch 280 of the dielectric caps 220 and 230 are obtained through a number of experimental processes. etc. can be decided.
도 4는 본 발명의 시뮬레이션에 따른 복사 소자의 상세도이다. 그리고 도 5는 단일 복사 소자의 최적화된 설계 구조의 예시도를 도시하고 있다.Figure 4 is a detailed view of a radiation element according to simulation of the present invention. And Figure 5 shows an example of an optimized design structure of a single radiation device.
단일 복사 소자(200)는 제1 방사부(201)의 상부(215)와 하부(217)를 포함하는 세로 길이(L4)는 22mm 이고, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)를 포함하는 가로 길이(L2)는 18.7mm 이고, 제1 방사부(201)의 상부(215) 끝단부에서 지지부(290)를 포함하는 전체 세로 길이(L1)는 58.0mm로 형성할 수 있다.The single radiation element 200 has a vertical length (L4) of 22 mm including the upper part 215 and the lower part 217 of the first radiating part 201, and the first radiating part 201 and the second radiating part 203 ), the horizontal length (L2) including the support portion 290 at the end of the upper portion 215 of the first radiating portion 201 can be formed to be 58.0 mm. .
제1 방사부(201)와 제2 방사부(203) 사이에 형성되는 상부 슬롯(235)의 폭(L3)은 10.3mm 이고, 하부 슬롯(237)의 폭(L8)은 3.4mm 이다.The width L3 of the upper slot 235 formed between the first radiating part 201 and the second radiating part 203 is 10.3 mm, and the width L8 of the lower slot 237 is 3.4 mm.
복사 소자 어레이 구조에 탑재된 단일 복사 소자 사이에는 0.8mm 폭, 36.5mm의 길이(L11)의 복사 소자 사이의 격리를 위한 슬롯을 형성하고, 제1 방사부(201)와 제2 방사부(203)에 유전체 캡(220,230)을 적용할 수 있다.Between the single radiation elements mounted on the radiation element array structure, a slot for isolation between the radiation elements with a width of 0.8 mm and a length (L11) of 36.5 mm is formed, and a first radiation portion 201 and a second radiation portion 203 are formed. ) can be applied to the dielectric caps 220 and 230.
유전체 캡(220,230)은 4.0mm 깊이(L10)로, 2.2 유전율을 가지고, 1mm의 두께로 형성할 수 있다.The dielectric caps 220 and 230 can be formed to a depth of 4.0 mm (L10), have a dielectric constant of 2.2, and have a thickness of 1 mm.
제2 방사부(203)의 상부(221)의 가로 길이(L5)는 4.2mm 이고, 상부(221)의 세로 길이(L6)은 11.5mm 이고, 하부(223)의 가로 길이(L7)은 7.65mm 이다.The horizontal length (L5) of the upper part 221 of the second radiating part 203 is 4.2 mm, the vertical length (L6) of the upper part 221 is 11.5 mm, and the horizontal length (L7) of the lower part 223 is 7.65 mm. mm.
그리고 도 7에 도시된 13 * 13 부배열 형상의 복사 소자 어레이 구조를 구성할 때, 각각의 단일 복사 소자 사이에는 도 8에 도시하고 있는 바와 같이, 0.8mm 폭, 36.5 mm 길이(L11)를 갖는 슬릿 구조(310)를 형성하여, 단일 복사 소자사이를 격리시켜서 능동반사계수를 최적화할 수 있다. And when constructing the radiating element array structure of the 13 * 13 sub-array shape shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, between each single radiating element, there is a 0.8 mm width and 36.5 mm length (L11). By forming the slit structure 310, the active reflection coefficient can be optimized by isolating single radiation elements.
그리고 도시하고 있는 유전체 캡(220,230)의 적어도 일측면에는 노치(280) 영역이 포함되고, 노치(280)는 가로/세로 각각 3.0mm 이고, 직사각형 형상으로 유전체 캡을 파낸 형상으로 구성할 수 있다.In addition, at least one side of the dielectric caps 220 and 230 shown includes a notch 280 area, and the notch 280 is 3.0 mm long and 3.0 mm each, and can be formed by digging out the dielectric cap into a rectangular shape.
그 외 단일 복사 소자의 능동반사계수를 최적화하기 위한 파라미터들은 도 5에 도시된 바와 같다.Other parameters for optimizing the active reflection coefficient of the single radiation element are as shown in FIG. 5.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자의 구조도를 도시하고 있다.Figure 6 shows a structural diagram of a radiation element according to an embodiment of the present invention.
도 6를 참조하면, 복사 소자(200)는 제1 방사부(201)의 끝단부에 유전체 캡(220)이 적용되는 부분에서 단차(253)를 형성할 수 있다. 즉, 제1 방사부(201)에 적용된 유전체 캡(220)으로 인하여 복사 소자 어레이 구조 전체적으로 부피가 확장되는 것을 방지하고, 일정 두께를 갖는 유전체 캡(220)이 적용되기 위해서 제1 방사부(201)의 끝단부가 일정 깊이의 단차(253)를 갖을 수 있다. Referring to FIG. 6 , the radiation element 200 may form a step 253 at the end of the first radiating portion 201 where the dielectric cap 220 is applied. That is, in order to prevent the overall volume of the radiation element array structure from expanding due to the dielectric cap 220 applied to the first radiating portion 201 and to apply the dielectric cap 220 with a certain thickness, the first radiating portion 201 ) The end portion may have a step 253 of a certain depth.
또한, 복사 소자(200)는 제2 방사부(203)의 끝단부에 유전체 캡(230)이 적용되는 부분에서 단차(255)를 형성할 수 있다. 즉, 제2 방사부(203)에 적용된 유전체 캡(230)으로 인하여 복사 소자 어레이 구조 전체적으로 부피가 확장되는 것을 방지하고, 일정 두께를 갖는 유전체 캡(230)이 적용되기 위해서 제2 방사부(203)의 끝단부가 일정 깊이의 단차(255)를 갖을 수 있다.Additionally, the radiation element 200 may form a step 255 at the end of the second radiation portion 203 where the dielectric cap 230 is applied. That is, in order to prevent the overall volume of the radiation element array structure from expanding due to the dielectric cap 230 applied to the second radiating portion 203, and to apply the dielectric cap 230 with a certain thickness, the second radiating portion 203 ) The end portion may have a step 255 of a certain depth.
도 6를 참조하면, 왼쪽은 유전체 캡을 적용하기 전, 단차(253,255)를 갖는 단일 복사 소자(200)를 도시하고 있고, 오른쪽은 유전체 캡(220,230)을 적용한 단일 복사 소자(200)를 도시하고 있다.Referring to FIG. 6, the left side shows the single copy device 200 with steps 253 and 255 before applying the dielectric cap, and the right side shows the single copy device 200 with the dielectric caps 220 and 230 applied. there is.
앞서 언급한 바와 같이, 유전체 캡의 두께 및 유전율은 능동반사계수를 최적화하는데 적용되는 매개 변수이므로, 제1,2 방사부에 형성되는 단차(253,255)는 유전체 캡(220,230)의 두께에 따라서 결정될 수 있다.As mentioned earlier, the thickness and dielectric constant of the dielectric cap are parameters applied to optimize the active reflection coefficient, so the steps 253 and 255 formed in the first and second radiating parts can be determined according to the thickness of the dielectric caps 220 and 230. there is.
본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조는 도 7에 도시하고 있는 바와 같이, 복수개의 단일 복사 소자(200)를 세로 방향으로 선형 배열할 수 있다. 또는 복수개의 단일 복사 소자(200)를 가로 방향으로 선형 배열할 수 있다. 이때 배열되는 단일 복사 소자(200)의 갯수는 AESA 레이더 시스템에 적용되는 안테나 사양(또는 복사 소자 어레이 구조의 사양)에 따라서 설정된 갯수만큼 가로 방향으로 선형 배열하거나 또는(및) 세로 방향으로 선형 배열할 수 있다. 이때 복사 소자(200)는 복사 소자 어레이 구조를 전체적으로 지지하는 지지구조체(도시하지 않음)의 상부에 배열할 수 있다. 또한, 복사 소자 어레이 구조 뒷면에는 각각의 복사 소자(200)를 통해서 신호를 송신하고 수신하는 송수신모듈이 장착될 수 있다.As shown in FIG. 7, the radiation element array structure according to an embodiment of the present invention may linearly arrange a plurality of single radiation elements 200 in the vertical direction. Alternatively, a plurality of single radiation elements 200 may be linearly arranged in the horizontal direction. At this time, the number of single radiating elements 200 arranged is linearly arranged in the horizontal direction or (and) linearly arranged in the vertical direction by the number set according to the antenna specifications (or specifications of the radiating element array structure) applied to the AESA radar system. You can. At this time, the radiation element 200 may be arranged on top of a support structure (not shown) that supports the radiation element array structure as a whole. Additionally, a transmission/reception module that transmits and receives signals through each radiation element 200 may be mounted on the back of the radiation element array structure.
도 7을 참조하면, 13*13 부배열 형상으로 구성되는 복사 소자 어레이 구조를 도시하고 있다. 도 7을 참조하면, 세로 방향으로 13개의 단일 복사 소자를 선형 배열한 구조체를 형성하고, 13 배열된 구조체를 가로 방향으로 13개 배열하여, 13 *13 부배열 형상으로 구성하고 있다.Referring to FIG. 7, it shows a radiation element array structure composed of a 13*13 sub-array shape. Referring to FIG. 7, a structure is formed by linearly arranging 13 single radiation elements in the vertical direction, and 13 arranged structures are arranged in the horizontal direction to form a 13 * 13 sub-array shape.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 배열의 구조도를 도시하고 있다. 도 8을 참조하면, 두개의 단일 복사 소자를 일체형으로 구성하고 있고, 단일 복사 소자 사이에는 슬릿 구조(310)를 형성하여, 단일 복사 소자 사이를 격리하고 있다. 도시된 구성에서는 두개의 단일 복사 소자를 일체형으로 구성하고 있으나, 도 7의 13*13 배열 구성일 경우, 13개의 단일 복사 소자를 선형 배열하여 일체형으로 구성할 수 있다.Figure 8 shows a structural diagram of a radiation element arrangement according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, two single radiation elements are integrated into one piece, and a slit structure 310 is formed between the single radiation elements to isolate the single radiation elements. In the illustrated configuration, two single radiation elements are configured as an integrated structure, but in the case of the 13*13 array configuration of FIG. 7, 13 single radiation elements can be linearly arranged to form an integrated structure.
이때 구성되는 단일 복사 소자(300)는 제1,2 방사부, 제1 방사부의 끝단부에 적용되는 유전체 캡(320)과 제2 방사부의 끝단부에 적용되는 유전체 캡(330), 그리고 단일 복사 소자(300) 사이를 격리시키는 슬릿 구조(310)로 구현되어진다. 그리고 제1,2 방사부의 하단부에는 메탈 그라운드와 동축 포트를 내장한 지지부를 형성하고 있다.The single radiation element 300 configured at this time includes first and second radiating units, a dielectric cap 320 applied to the end of the first radiating unit, a dielectric cap 330 applied to the end of the second radiating unit, and a single radiation unit. It is implemented as a slit structure 310 that isolates the elements 300. And at the lower end of the first and second radiating parts, a support part containing a metal ground and a coaxial port is formed.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 구조도를 도시하고 있다. 도시된 복사 소자(600)는 도 3에 도시된 복사 소자와 전체적으로 동일한 구성으로 이루어지나, 흡수체, 메탈 그라운드, 지지부의 기능을 모두 포함하여 전기적/구조적으로 지지하는 지지체(650)를 일체로 형성하고 있다. 지지체(650)에는 동축 포트(660)가 내장되어 급전부와의 전기적 연결이 이루어진다.Figure 9 shows a structural diagram of a single radiation device according to an embodiment of the present invention. The illustrated radiation element 600 has the same overall configuration as the radiation element shown in FIG. 3, but integrally forms a support body 650 that includes all the functions of an absorber, a metal ground, and a support part and provides electrical/structural support. there is. A coaxial port 660 is built into the support 650 to make an electrical connection with the power feeder.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 복사 소자의 전면에 WAIM을 추가적으로 적용한 구조도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 WAIM을 적용한 단일 복사 소자의 좌측 단면도이다.Figure 10 is a structural diagram of WAIM additionally applied to the front of a single radiation element according to an embodiment of the present invention. Figure 11 is a left cross-sectional view of a single radiation device applying WAIM according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조는 단일 복사 소자(200)의 전면에 유전체층인 WAIM(Wide Angle Impedance Matching) 구조를 적용할 수 있다. Referring to FIG. 10, the radiating element array structure according to an embodiment of the present invention may apply a Wide Angle Impedance Matching (WAIM) structure, which is a dielectric layer, to the entire surface of the single radiating element 200.
즉, 본 발명은 기본적으로 최적화된 스텝 플레어 노치 배열로 이루어진 단일 복사 소자(200)의 전면에 추가적으로 WAIM 구조(400)를 적용하고 있다.That is, the present invention applies the WAIM structure 400 additionally to the front of the single radiation element 200, which basically consists of an optimized step flare notch arrangement.
WAIM 구조(400)는 실험치로부터 결정된 기설정된 유전율, 두께(M2), 복사소자와의 거리(M1)을 통해서 능동 반사 계수를 추가적으로 최적화할 수 있다. 일 예로 WAIM 구조는 2.2 유전율, 2.0mm 두께(M2), 단일 복사 소자와의 3.0mm 거리(M1)를 갖을 수 있다.The WAIM structure 400 can additionally optimize the active reflection coefficient through the preset dielectric constant, thickness (M2), and distance from the radiation element (M1) determined from experimental values. As an example, the WAIM structure may have a dielectric constant of 2.2, a thickness of 2.0 mm (M2), and a distance of 3.0 mm from a single radiating element (M1).
WAIM 구조(400)는 다양한 형태로 형성할 수 있다. 일 예로 WAIM 구조에 복수의 천공된 상태의 홀(hole)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서 WAIM 구조는 방범창의 형상과 같이 형성될 수 있다.The WAIM structure 400 can be formed in various forms. For example, a plurality of perforated holes may be formed in the WAIM structure. In one embodiment, the WAIM structure may be formed to resemble the shape of a security window.
일 실시예에 있어서 WAIM 구조는 단일 복사 소자의 전면에 개별적으로 배치할 수 있다. 일 실시예에 있어서 WAIM 구조는 복수개의 단일 복사 소자를 포함한 복사 소자 어레이 구조의 전면에 일체화된 구조로 배치할 수 있다. 일 실시예에 있어서 WAIM 구조는 복사 소자 어레이 구조와 별도의 구조물을 이용하여 안테나 전면에 배치할 수 있다.In one embodiment, the WAIM structures may be individually placed on the front of a single radiating element. In one embodiment, the WAIM structure may be arranged as an integrated structure on the front surface of a radiation element array structure including a plurality of single radiation elements. In one embodiment, the WAIM structure can be placed in front of the antenna using a separate structure from the radiation element array structure.
일반적으로 WAIM 구조의 유전율이 높아지면 복사소자의 손실이 증가할 수 있다. 따라서 본 발명에서 적용되는 WAIM 구조(400)는 기설정된 적절한 유전율을 선택하고, 복사소자와의 거리(M1)와 두께(M2)를 최적화해서 성능 열화 없이 추가적으로 능동반사계수를 개선시킬 수 있다.In general, as the dielectric constant of the WAIM structure increases, the loss of the radiation element may increase. Therefore, the WAIM structure 400 applied in the present invention can further improve the active reflection coefficient without performance deterioration by selecting an appropriate preset dielectric constant and optimizing the distance (M1) and thickness (M2) with the radiation element.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조를 적용한 AESA 레이더 시스템의 개략적인 구성도이다.Figure 12 is a schematic configuration diagram of an AESA radar system applying a radiation element array structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 AESA 레이더 시스템(500)은 도 1에 도시된 복사 소자 어레이 구조를 갖는 복사 소자 어레이(510), 복사 소자 어레이에 포함한 복수개의 단일 복사 소자에 각각 대응되는 복수개의 송수신모듈, 복수개의 송수신모듈을 통해서 신호 송신시, 특정 채널에서 증가하는 능동반사계수를 최소화하기 위하여, 단일 복사 소자의 방사부의 끝단부에 유전체 캡을 적용하고, 유전체 캡의 두께와 유전율의 파라미터를 최적화하여, 인접한 복사 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절하는 제어모듈(530)을 포함할 수 있다. The AESA radar system 500 of the present invention includes a radiating element array 510 having a radiating element array structure shown in FIG. 1, a plurality of transmitting and receiving modules each corresponding to a plurality of single radiating elements included in the radiating element array, and a plurality of transmitting and receiving modules. In order to minimize the active reflection coefficient that increases in a specific channel when transmitting a signal through a module, a dielectric cap is applied to the end of the radiating part of a single radiating element, and the thickness and dielectric constant parameters of the dielectric cap are optimized to It may include a control module 530 that adjusts the size and phase of the coupling coefficient.
제어모듈(530)은 복사 소자 어레이 구조에 포함된 복수개의 단일 복사 소자의 사이에 적용된 슬롯 구조의 길이와 폭을 최적화하여 인접한 복사 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절할 수 있다. 제어모듈(530)은 복사 소자 어레이 구조에 포함된 단일 복사 소자의 전면에 WAIM을 적용하고, WAIM의 두께와 유전율의 파라미터를 최적화하여, 인접한 복사 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절할 수 있다.The control module 530 can adjust the size and phase of the coupling coefficient with adjacent radiation elements by optimizing the length and width of the slot structure applied between the plurality of single radiation elements included in the radiation element array structure. The control module 530 can apply WAIM to the front surface of a single radiation element included in the radiation element array structure and optimize the thickness and dielectric constant parameters of the WAIM to adjust the size and phase of the coupling coefficient with adjacent radiation elements.
일 실시예에 있어서, 복사 소자 어레이(510)는 일면은 복사 소자 어레이(510)를 탑재하고, 반대면에는 각각의 단일 복사 소자에 대응하는 송수신모듈을 탑재하여, 각 송수신모듈로부터 제공되는 송신신호를 복사 소자를 통해서 방사할 수 있다. In one embodiment, the radiation element array 510 is equipped with a radiation element array 510 on one side and a transmission/reception module corresponding to each single radiation element on the opposite side, and transmits a transmission signal provided from each transmission/reception module. Can be radiated through a radiation element.
제어모듈(530)은 빔 조향기의 기능을 탑재할 수 있다. 제어모듈(530)은 복사 소자 어레이(510)에 포함된 복수개의 송수신모듈을 개별적으로 빔 제어할 수 있다.The control module 530 may be equipped with a beam steerer function. The control module 530 can individually beam control a plurality of transmitting and receiving modules included in the radiation element array 510.
그리고 AESA 레이더 시스템(500)은 복사 소자 어레이(510)를 통해서 신호를 송신하고, 복사 소자 어레이(510)를 통해서 수신되는 송수신신호를 신호처리하는 신호처리모듈(520)을 포함한다. 신호처리모듈(520)은 제어모듈(530)과 복사 소자 어레이(510)를 통해서 신호를 송수신할 때, 필요한 정보를 교환할 수 있다.In addition, the AESA radar system 500 transmits a signal through the radiation element array 510 and includes a signal processing module 520 that processes the transmission and reception signals received through the radiation element array 510. The signal processing module 520 can exchange necessary information when transmitting and receiving signals through the control module 530 and the radiation element array 510.
이상에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조에 포함되는 다수개의 단일 복사 소자는 AESA 레이더 시스템에 적용되는 안테나 구조에서 능동 반사 계수를 최소화할 수 있도록 최적 설계가 이루어지고 있다.As described above, a plurality of single radiating elements included in the radiating element array structure according to an embodiment of the present invention are optimally designed to minimize the active reflection coefficient in the antenna structure applied to the AESA radar system.
다음은 본 발명의 일 실시예를 적용한 시뮬레이션 결과에 대해서 살펴보기로 한다. Next, we will look at the simulation results applying an embodiment of the present invention.
시뮬레이션은 CST 사의 MWS를 이용하여 부배열 구조의 S-파라미터를 추출하여 수학적으로 합성하고, 주파수 및 빔조향각에 따른 능동 반사 계수를 비교하였다.In the simulation, the S-parameters of the subarray structure were extracted and mathematically synthesized using CST's MWS, and the active reflection coefficients according to frequency and beam steering angle were compared.
도 13을 참조하면, N번째 TRM의 출력 aN 이 N번째 안테나를 통해 자기 반사되는 성분을 SN,N 이라고 하고, 임의의 M번째 안테나로부터 상호 결합되는 성분을 SN,M 이라고 한다면 N번째 포트로 넘어오는 총 반사 성분 bN 는 다음과 같이 [수학식 1]로 표현할 수 있다.Referring to FIG. 13, if the output a N of the N-th TRM is referred to as S N, N, and the component that is self-reflected through the N-th antenna is referred to as S N, M, then the N-th antenna is referred to as S N, M. The total reflection component b N coming to the port can be expressed in [Equation 1] as follows.
[수학식 1][Equation 1]
최종적으로 N번째 포트에서의 능동반사계수는 [수학식 2], [수학식 3]으로 정의된다.Finally, the active reflection coefficient at the Nth port is defined as [Equation 2] and [Equation 3].
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
동일한 TRM의 출력을 가정하면 능동반사계수는 [수학식 4]와 같이 주파수의 함수가 되고, 빔 조향각을 고려한 식은 [수학식 5]와 같이 나타난다.Assuming the same TRM output, the active reflection coefficient becomes a function of frequency as shown in [Equation 4], and the equation considering the beam steering angle appears as [Equation 5].
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 5][Equation 5]
능동반사계수는 AESA 시스템 운용 중에 계속적으로 변하게 된다. 따라서 시뮬레이션 검증은 CST 사의 MWS를 통해 모든 출력 포트에서 SN,M 값을 추출하고, [수학식 5] 기반의 수학적인 계산을 통해서 주파수, 빔 조향각에 따른 능동반사계수의 최대값, 평균값을 예측할 수 있다.The active reflection coefficient changes continuously during AESA system operation. Therefore, simulation verification extracts S N, M values from all output ports through CST's MWS, and predicts the maximum and average values of the active reflection coefficient according to frequency and beam steering angle through mathematical calculations based on [Equation 5]. You can.
본 발명의 실시예에서 능동반사계수 성능을 검증하기 위하여, 적용한 X-대역 배열 구조는 주파수에 따른 파장 길이를 고려하여 도 14와 같이 배열 간격을 결정하였다.In order to verify the active reflection coefficient performance in an embodiment of the present invention, the array spacing of the applied X-band array structure was determined as shown in FIG. 14 by considering the wavelength length according to frequency.
본 발명의 실시예에 따른 배열 소자는 상호 결합 및 소형화 설계가 가능한 스텝 플레어 노치 구조로 이루어진다. 본 발명의 단일 복사 소자는 복사부가 계단 형태로 배열 시 인근 소자와의 결합량을 최소화하며, 전체 방사소자의 길이를 최소화하는 것이 용이하다.The array element according to an embodiment of the present invention has a step flare notch structure that allows for mutual coupling and miniaturization design. The single radiating element of the present invention minimizes the amount of coupling with adjacent elements when the radiating part is arranged in a step shape, and it is easy to minimize the total length of the radiating element.
본 발명의 실시예에 따른 단일 복사 소자는 발룬 구조를 통해서 급전을 수행하고, 계단 형태로 인해 상호 결합 및 소형화 효과를 갖으며, 능동 방사 계수 최적화를 위해 복사소자 끝단부에 유전체 캡을 적용하였으며, 단일 복사 소자 사이에 격리 슬롯을 형성하였고, 복사소자의 전면에 WAIM을 적용하였다. 즉, 기본적으로 능동반사계수가 최적화된 단일 복사 소자의 전면에 추가적으로 WAIM을 적용한 구조이다.The single radiating element according to an embodiment of the present invention supplies power through a balun structure, has a mutual coupling and miniaturization effect due to the step shape, and a dielectric cap is applied to the end of the radiating element to optimize the active radiation coefficient. Isolation slots were formed between single radiation elements, and WAIM was applied to the front of the radiation elements. In other words, it is basically a structure in which WAIM is additionally applied to the front of a single radiation element with an optimized active reflection coefficient.
이러한 구조로 전체 배열 소자 송수신 간의 결합량 조절을 용이하게 한다. 또한 채널 기준 자기반사계수 및 상호 결합 계수의 위상을 조절하여, 단일 복사 소자가 갖는 능동반사계수를 최적화할 수 있다. 또한, 상호 결합 계수의 위상을 조절하여 자기 반사계수와 180도 위상차를 유지시켜서 능동 반사 계수를 최소화할 수 있다.This structure makes it easy to control the amount of coupling between transmission and reception of all array elements. Additionally, the active reflection coefficient of a single radiation element can be optimized by adjusting the phase of the channel-based self-reflection coefficient and mutual coupling coefficient. Additionally, the active reflection coefficient can be minimized by adjusting the phase of the mutual coupling coefficient to maintain a 180-degree phase difference from the self-reflection coefficient.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 어레이 구조를 통해 획득하는 능동반사계수의 성능 비교 예시도이다.Figure 15 is an example performance comparison of the active reflection coefficient obtained through a radiation element array structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 시뮬레이션을 위하여 13*13 부배열 형상의 복사 소자 어레이 구조를 구현하고, X-밴드 대역(8.5 ~9.6GHz), ±45°빔조향각에서 능동반사계수의 성능을 비교하였다. 즉, 13*13 구조의 중심 소자를 기준으로 시뮬레이션을 수행하여, 중심 소자 기준의 모든 소자의 S-파라미터 값을 추출하였다.For the simulation of the present invention, a 13*13 sub-array shape radiating element array structure was implemented, and the performance of the active reflection coefficient was compared in the X-band band (8.5 ~ 9.6 GHz) and ±45° beam steering angle. That is, the simulation was performed based on the central element of the 13*13 structure, and the S-parameter values of all elements based on the central element were extracted.
중심 복사소자 기준 자기 반사계수 및 상호결합 계수는 [수학식 4], [수학식 5]를 통해 능동반사계수를 계산할 수 있다. 이때 주파수 및 빔조향각에 따른 능동반사계수 값은 도 15와 같이 획득할 수 있었다. 도 15는 계산된 빔조향 45°범위 내의 모든 빔 조향각에서의 최대값을 설계 주파수 대역내에서 계산한 결과이다.The self-reflection coefficient and mutual coupling coefficient based on the central radiating element can be calculated as the active reflection coefficient through [Equation 4] and [Equation 5]. At this time, the active reflection coefficient values according to frequency and beam steering angle could be obtained as shown in FIG. 15. Figure 15 is the result of calculating the maximum value at all beam steering angles within the calculated beam steering range of 45° within the design frequency band.
도 15에 도시하고 있는 바와 같이, WAIM을 적용하지 않은 경우(실선)와 WAIM을 적용(점선)했을 때, 획득되는 능동반사계수를 비교하고 있다. WAIM을 적용한 경우(점선)는 WAIM을 적용하지 않은 경우(실선)와 비교하여 능동반사계수가 현저하게 낮아지고 있음을 확인할 수 있다. As shown in Figure 15, the active reflection coefficients obtained when WAIM is not applied (solid line) and when WAIM is applied (dotted line) are compared. It can be seen that the active reflection coefficient is significantly lower in the case where WAIM is applied (dotted line) compared to the case where WAIM is not applied (solid line).
기본적으로 최적화된 단일 복사 소자의 능동 반사 계수는 WAIM의 유무에 따라 시뮬레이션 주파수 대역 내에서 최대값 기준 최대 3.6dB의 성능 개선을 확인할 수 있었다. Basically, the active reflection coefficient of the optimized single radiation element showed a performance improvement of up to 3.6dB based on the maximum value within the simulation frequency band depending on the presence or absence of WAIM.
좀 더 가시적으로 빔 조향에 따른 능동반사계수 성능을 검토하기 위하여, 모든 빔조향에 따른 결과를 확인하였다.In order to more visually examine the active reflection coefficient performance according to beam steering, the results according to all beam steering were confirmed.
도 16은 WAIM을 적용한 경우이고, 도 17은 WAIM을 적용하지 않은 경우의 빔조향 결과 예시도이다. Figure 16 is a case where WAIM is applied, and Figure 17 is an example of beam steering results when WAIM is not applied.
도 16을 참조하면, Azinuth, Elevation 45° 빔조향 각도별 능동 반사 계수 시뮬레이션 결과를 도시하고 있다.Referring to Figure 16, it shows the active reflection coefficient simulation results for each Azinuth, Elevation 45° beam steering angle.
전체적으로 능동 반사 계수 성능 개선을 확인할 수 있으며, 특히 Boresight에서 능동 반사 계수 성능 개선이 효과적임을 확인할 수 있다. 이와 같이 능동 반사 계수의 성능 개선은 배열 안테나가 적용되는 시스템의 안정적 운용을 도모할 수 있다.Overall, the improvement in active reflection coefficient performance can be confirmed, and it can be seen that the improvement in active reflection coefficient performance is especially effective in Boresight. In this way, improvement in the performance of the active reflection coefficient can promote stable operation of the system to which the array antenna is applied.
본 발명은 X-대역 복사 소자 어레이 구조에서 유전체 캡과 슬롯을 적용하여 성능 개선 효과를 얻을 수 있고, 추가적으로 WAIM 구조를 적용하여 추가적인 능동 반사 계수 성능 개선 효과를 확인할 수 있다. 특히 원하는 빔조향 범위 내에서 최대 3.6dB의 능동 반사 계수 성능 개선을 확인하였고, 이와 같이 개선된 배열 안테나 구조를 AESA 레이더 시스템에 적용하면 AESA 송신빔 운용시 발생할 수 있는 음영 영역을 최소화하고, 안정적으로 시스템을 운용하는 것이 가능하다.In the present invention, performance improvement can be achieved by applying dielectric caps and slots in the X-band radiation element array structure, and additional active reflection coefficient performance improvement effects can be confirmed by applying the WAIM structure. In particular, an improvement in active reflection coefficient performance of up to 3.6 dB was confirmed within the desired beam steering range, and when this improved array antenna structure is applied to the AESA radar system, the shadow area that may occur when operating the AESA transmission beam is minimized and the It is possible to operate the system.
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.Although the technical idea of the present invention has been described through some embodiments and examples shown in the accompanying drawings, it does not depart from the technical idea and scope of the present invention that can be understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. It should be noted that various substitutions, modifications and changes may be made within the scope. Furthermore, such substitutions, modifications and alterations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100,200,300 : 단일 복사 소자, 101,201 : 제1 방사부, 103,203 : 제2 방사부, 110,310 : 슬릿 구조, 120,130,220,230 : 유전체 캡, 250 : 흡수체, 260 : 메탈 그라운드, 270 : 동축 포트, 280 : 노치, 290 : 지지부, 400 : WAIM 구조100,200,300: single radiation element, 101,201: first radiating part, 103,203: second radiating part, 110,310: slit structure, 120,130,220,230: dielectric cap, 250: absorber, 260: metal ground, 270: coaxial port, 280: notch, 290: Support part, 400: WAIM structure
Claims (21)
제1 방사부;
제2 방사부를 포함하는 단일 복사 소자; 및
제1,2 방사부로 구성되는 단일 복사 소자를 구성하고자 하는 복사 소자 어레이 사양에 따라 기설정 개수 만큼 복수개로 배열 구성한 복사 소자 어레이를 포함하고,
단일 복사 소자의 제1 방사부와 제2 방사부의 끝단부에는 기설정된 두께와 유전율을 갖는 유전체 캡이 적용되고,
단일 복사 소자의 전면에는 기설정된 두께와 유전율을 갖는 WAIM 구조를 적용하고,
유전체 캡은 제1 방사부와 제2 방사부의 끝단부에 기설정된 깊이로 모자가 씌워진 형상으로 적용되는 복사 소자 어레이 구조.As a radiation element array structure,
First radiation section;
a single radiating element comprising a second radiating portion; and
It includes a radiating element array arranged in a plurality of preset numbers according to the radiating element array specification to form a single radiating element composed of first and second radiating units,
A dielectric cap having a preset thickness and dielectric constant is applied to the ends of the first and second radiating parts of the single radiation element,
A WAIM structure with a preset thickness and dielectric constant is applied to the front of the single radiation element,
The dielectric cap is a radiating element array structure that is applied to the ends of the first and second radiating parts in a capped shape at a preset depth.
복사 소자 어레이에 포함되는 복수개의 단일 복사 소자는 가로 방향으로 선형 배열되는 복사 소자 어레이 구조.In claim 1,
A radiation element array structure in which a plurality of single radiation elements included in the radiation element array are linearly arranged in the horizontal direction.
복사 소자 어레이에 포함되는 복수개의 단일 복사 소자는 세로 방향으로 선형 배열되는 복사 소자 어레이 구조.In claim 1,
A radiation element array structure in which a plurality of single radiation elements included in the radiation element array are linearly arranged in the vertical direction.
유전체 캡은 의자 형상()을 갖는 복사 소자 어레이 구조.In claim 1,
The dielectric cap is shaped like a chair ( ) Radiating element array structure with.
유전체 캡은 적어도 하나의 일측면에 유전체 캡의 내측으로 노치를 형성하는 복사 소자 어레이 구조.In claim 5,
The dielectric cap is a radiation element array structure in which a notch is formed on at least one side of the dielectric cap to the inside of the dielectric cap.
유전체 캡은 2.2 유전율, 1.0mm 두께로 형성되는 복사 소자 어레이 구조.In claim 6,
The dielectric cap is a radiating element array structure with a dielectric constant of 2.2 and a thickness of 1.0 mm.
WAIM 구조는 2.2 유전율, 2.0mm 두께, 단일 복사 소자와의 3.0mm 거리를 갖는 복사 소자 어레이 구조.In claim 7,
The WAIM structure is a radiating element array structure with a dielectric constant of 2.2, a thickness of 2.0 mm, and a distance of 3.0 mm from a single radiating element.
단일 복사 소자는 제1 방사부와 제2 방사부 사이에 계단형 슬롯을 형성하는 복사 소자 어레이 구조.In claim 8,
The single radiating element is a radiating element array structure that forms a stepped slot between the first radiating unit and the second radiating unit.
계단형 슬롯은 위쪽으로 상승하는 계단형 노치 형태로 구성되는 복사 소자 어레이 구조.In claim 9,
A stepped slot is a radiation element array structure composed of a stepped notch shape that rises upward.
제1 방사부와 제2 방사부의 상부 측에 형성된 상부 슬롯과;
제1 방사부와 제2 방사부의 하부 측에 형성된 하부 슬롯을 포함하고,
상부 슬롯의 폭은 10.3mm 이고,
하부 슬롯의 폭은 3.4mm로 형성되는 복사 소자 어레이 구조.The method of claim 10, wherein the stepped slot is
an upper slot formed on the upper side of the first radiating part and the second radiating part;
It includes a lower slot formed on the lower side of the first radiating part and the second radiating part,
The width of the upper slot is 10.3mm,
Radiation element array structure where the width of the lower slot is 3.4mm.
가로방향으로 대칭 이동된 형상으로 구성되는 복사 소자 어레이 구조.The method of claim 11, wherein the first radiating portion and the second radiating portion are
A radiation element array structure composed of a shape that is symmetrically shifted in the horizontal direction.
제1 방사부는 방사가 이루어지는 상부, 상부 밑으로 연장되는 하부, 하부 밑으로 연장되어서 상부와 하부를 지지하는 제1 지지부로 구성되고,
상부와 하부와 제1 지지부는 일체로 형성되는 복사 소자 어레이 구조.In claim 12,
The first radiating part consists of an upper part where radiation occurs, a lower part extending below the upper part, and a first support part extending below the lower part to support the upper and lower parts,
A radiation element array structure in which the upper, lower, and first support parts are integrally formed.
제2 방사부는 방사가 이루어지는 상부, 상부 밑으로 연장되는 하부, 하부 밑으로 연장되어서 상부와 하부를 지지하는 제2 지지부로 구성되고,
상부와 하부와 제2 지지부는 일체로 형성되는 복사 소자 어레이 구조.In claim 13,
The second radiating part consists of an upper part where radiation occurs, a lower part extending below the upper part, and a second support part extending below the lower part to support the upper and lower parts,
A radiation element array structure in which the upper, lower, and second support parts are integrally formed.
제1 방사부의 제1 지지부와 제2 방사부의 제2 지지부 사이에는 급전을 위한 급전부를 포함하는 복사 소자 어레이 구조.In claim 14,
A radiation element array structure including a power feeder for feeding power between the first support portion of the first radiation portion and the second support portion of the second radiation portion.
제1 방사부와 제2 방사부의 하단에는 복사 소자 사양에 따른 흡수율을 갖는 흡수체와 접지 기능을 수행하는 메탈 그라운드를 순차 구성하는 복사 소자 어레이 구조.In claim 15,
A radiating element array structure in which an absorber with an absorption rate according to the radiating element specifications and a metal ground that performs a grounding function are sequentially formed at the bottom of the first radiating part and the second radiating part.
메탈 그라운드의 하단에는 동축 포트가 내장되어 단일 복사 소자를 전기적, 구조적으로 지지하기 위한 제3 지지부가 구성되는 복사 소자 어레이 구조.In claim 16,
A radiation element array structure in which a coaxial port is built into the bottom of the metal ground and a third support unit is formed to electrically and structurally support a single radiation element.
13*13 부배열 구조로 구성되는 복사 소자 어레이 구조.The method of claim 17, wherein the radiation element array structure is
Radiating element array structure consisting of a 13*13 subarray structure.
X-밴드 대역(8.5 - 9.6GHz)에서 운용되는 복사 소자 어레이 구조.The method of claim 18, wherein the radiation element array structure is
Radiating element array structure operating in the X-band band (8.5 - 9.6 GHz).
제1 방사부의 상부와 하부를 포함하는 세로 길이는 22mm 이고,
제1 방사부와 제2 방사부를 포함하는 가로 길이는 18.7mm 이고,
제1 방사부의 최상단에서 제3 지지부의 최하단까지 포함하는 단일 복사 소자의 전체 세로 길이는 58.0mm로 형성할 수 있는 복사 소자 어레이 구조.The method of claim 19, wherein the single radiation element is
The vertical length including the upper and lower parts of the first radiating part is 22 mm,
The horizontal length including the first radiating part and the second radiating part is 18.7 mm,
A radiation element array structure in which the total vertical length of a single radiation element including from the top of the first radiation portion to the bottom of the third support portion can be formed to be 58.0 mm.
복사 소자 어레이에 포함한 복수개의 단일 복사 소자에 각각 대응되는 복수개의 송수신모듈;
복수개의 송수신모듈을 통해서 신호 송신시, 특정 채널에서 증가하는 능동반사계수를 최소화하기 위하여, 단일 복사 소자의 제1 방사부와 제2 방사부의 끝단부에 적용된 유전체 캡의 두께와 유전율의 파라미터를 최적화하고,
단일 복사 소자의 제1 방사부와 제2 방사부의 전면에 적용된 WAIM 구조에 대한 두께, 유전율, 복사 소자와의 거리의 파라미터를 최적화하고, 인접한 복사 소자와의 결합계수 크기 및 위상을 조절하는 제어모듈을 포함하는 AESA 레이더 시스템.
A radiation element array having a radiation element array structure according to any one of claims 1 to 20;
A plurality of transmitting and receiving modules each corresponding to a plurality of single radiation elements included in the radiation element array;
In order to minimize the active reflection coefficient that increases in a specific channel when transmitting a signal through a plurality of transmitting and receiving modules, the thickness and dielectric constant parameters of the dielectric cap applied to the ends of the first and second radiating portions of the single radiation element are optimized. do,
A control module that optimizes the parameters of the thickness, dielectric constant, and distance from the radiation element for the WAIM structure applied to the front of the first and second radiation elements of a single radiation element, and adjusts the size and phase of the coupling coefficient with adjacent radiation elements. AESA radar system including.
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US20140085156A1 (en) * | 2010-12-20 | 2014-03-27 | Saab Ab | Tapered slot antenna |
US20150288068A1 (en) * | 2012-11-06 | 2015-10-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Primary radiator |
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