KR102647389B1 - Multi-polarized waveguide horn array antenna that can transmit and receive multiple linear and circular polarizations - Google Patents

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KR102647389B1
KR102647389B1 KR1020230024964A KR20230024964A KR102647389B1 KR 102647389 B1 KR102647389 B1 KR 102647389B1 KR 1020230024964 A KR1020230024964 A KR 1020230024964A KR 20230024964 A KR20230024964 A KR 20230024964A KR 102647389 B1 KR102647389 B1 KR 102647389B1
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정경환
김익환
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주식회사 엠더블유테크
정경환
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, X 축 방향으로 16열, Y 축 방향으로 8행으로 구성된 X-Y 좌표에서 자연수로 이루어진 좌표마다 배열된 싱글 혼 안테나(10); 및 상기 각 싱글 혼 안테나(10)에 파워를 제공하는 파워 분배 라인(30); 을 포함하고,
상기 싱글 혼 안테나(10)는, 수직 편파와 수평 편파를 분리하도록 하는 셉텀 편파기(16: septum polarizer)가 구성되고, 상기 파워 분배 라인(30)의 최선단에 제1 셉텀 편파기(16a)가 더 연결되며, 상기 셉텀 편파기(16)와 상기 제1 셉텀 편파기(16a)는 위상이 서로 반대 방향으로 연결이 된다.
The multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention includes a single horn antenna (10) arranged for each natural number in the XY coordinates consisting of 16 columns in the X-axis direction and 8 rows in the Y-axis direction; and a power distribution line (30) that provides power to each single horn antenna (10); Including,
The single horn antenna 10 is configured with a septum polarizer 16 to separate vertical polarization and horizontal polarization, and has a first septum polarizer 16a at the leading edge of the power distribution line 30. is further connected, and the septum polarizer 16 and the first septum polarizer 16a are connected in opposite directions in phase.

Description

선형 편파와 원형 편파를 다중으로 송수신할 수 있는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나{Multi-polarized waveguide horn array antenna that can transmit and receive multiple linear and circular polarizations}{Multi-polarized waveguide horn array antenna that can transmit and receive multiple linear and circular polarizations}

본 발명은 다중 편파를 발생하는 위성통신을 할 수 있도록 하는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-polarization waveguide horn array antenna that enables satellite communication generating multiple polarization waves.

위성통신 안테나를 설계할 때는 광대역과 낮은 높이와 편파를 고려한다. 위성통신에서 사용하고 있는 주파수 대역은 수신용으로 10.7GHz~12.75GHz와 송신용으로 14GHz~14.5GHz이다. 따라서 위성통신을 위해서는 최소한 17.9%의 대역폭이 위성통신 수신용으로 고려되어야 한다.When designing a satellite communications antenna, consider broadband, low height, and polarization. The frequency bands used in satellite communications are 10.7GHz to 12.75GHz for reception and 14GHz to 14.5GHz for transmission. Therefore, for satellite communication, at least 17.9% of the bandwidth must be considered for satellite communication reception.

일반적으로 마이크로스트립 패치 안테나(Micro strip patch antenna)는 소형화를 할 수 있지만 협대역 문제점이 있다.In general, micro strip patch antennas can be miniaturized, but have a narrow bandwidth problem.

마이크로스트립 패치 안테나의 협대역 문제를 개선하기 위해서 싱글 혼 안테나가 연구되고 있다. 그러나 싱글 혼 안테나는 협대역을 개선할 수 있지만 다중 배열 방식으로는 적합하지 않은 문제점이 있다.To improve the narrowband problem of microstrip patch antennas, single horn antennas are being studied. However, although single horn antennas can improve narrow bandwidth, there is a problem in that they are not suitable for multiple array methods.

한편으로, 혼 안테나는 광대역 특성과 높은 이득으로 알려졌고, 위성 통신안테나로 사용하기에 적합할 수 있다.On the one hand, horn antennas are known for their broadband characteristics and high gain, and may be suitable for use as satellite communication antennas.

위성통신 주파수 10.7GHz~12.75GHz 대역폭은 날씨에 큰 영향을 받는다. 예를 들면, 비가 내리거나 구름이 많이 낄 때 위성통신 신호는 크게 약화하여 지상에서 원활한 송수신이 어려울 수 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해서 고이득 안테나가 필요하다.Satellite communication frequency 10.7GHz to 12.75GHz bandwidth is greatly affected by the weather. For example, when it rains or is cloudy, satellite communication signals are greatly weakened, making smooth transmission and reception difficult on the ground. High-gain antennas are needed to solve this problem.

위성통신 주파수 대역은 세계 곳곳에서 사용하기 때문에 신호 간섭이 발생할 수 있고, 통신이 방해될 수 있다.Because satellite communication frequency bands are used all over the world, signal interference may occur and communication may be disrupted.

이러한 문제를 해결하기 위하여 각 국가는 서로 다른 편파를 사용하게 된다. 예를 들어 A 국가와 B 국가는 서로 같은 대역을 사용하지만, A 국가는 수직 편파, B 국가는 수평 편파를 사용함으로써 신호 간섭과 방해를 피할 수 있다.To solve these problems, each country uses different biases. For example, countries A and B use the same band, but country A uses vertical polarization and country B uses horizontal polarization, thereby avoiding signal interference and interference.

이러한 점을 고려하면 세계 곳곳에서 같은 안테나를 사용하기 위해서는 하나의 안테나가 수평 편파, 수직 편파, 좌선향 원형 편파 및 우선향 원형 편파를 모두 송수신할 수 있어야 한다.Considering this, in order to use the same antenna all over the world, one antenna must be able to transmit and receive all horizontal polarization, vertical polarization, left-handed circular polarization, and right-handed circular polarization.

그러나 대부분의 혼 안테나는 단일 편파만 송수신할 수 있거나, 수직 편파와 수평 편파 또는 좌선향 원형 편파와 우선향 원형 편파와 같이 2개의 편파만 송수신할 수 있는 문제점이 있다.However, most horn antennas have a problem in that they can only transmit and receive a single polarized wave, or they can only transmit and receive two polarized waves, such as vertical polarization and horizontal polarization, or left-handed circular polarization and right-handed circular polarization.

KRKR 10-0918954 10-0918954 B1B1 KRKR 10-1547452 10-1547452 B1B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 수평 편파, 수직 편파, 좌선향 원형 편파 및 우선향 원형 편파를 모두 송수신할 수 있도록 하는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나를 제공하는 것이 있다.The present invention is to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a multi-polarization waveguide horn array antenna that can transmit and receive all horizontal polarization, vertical polarization, left-handed circular polarization, and right-handed circular polarization. There is something.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, X 축 방향으로 16열, Y 축 방향으로 8행으로 구성된 X-Y 좌표에서 자연수로 이루어진 좌표마다 배열된 싱글 혼 안테나(10); 및 상기 각 싱글 혼 안테나(10)에 파워를 제공하는 파워 분배 라인(30); 을 포함하고,The multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is a single horn antenna arranged for each natural number in the X-Y coordinates consisting of 16 columns in the X-axis direction and 8 rows in the Y-axis direction. (10); and a power distribution line (30) that provides power to each single horn antenna (10); Including,

상기 싱글 혼 안테나(10)는, 수직 편파와 수평 편파를 분리하도록 하는 셉텀 편파기(16: septum polarizer)가 구성되고, 상기 파워 분배 라인(30)의 최선단에 제1 셉텀 편파기(16a)가 더 연결되며,The single horn antenna 10 is configured with a septum polarizer 16 to separate vertical polarization and horizontal polarization, and has a first septum polarizer 16a at the leading edge of the power distribution line 30. is further connected,

상기 셉텀 편파기(16)와 상기 제1 셉텀 편파기(16a)는 위상이 서로 반대 방향으로 연결된다.The septum polarizer 16 and the first septum polarizer 16a are connected in opposite directions in phase.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, 상기 제1 셉텀 편파기(16a)가 상기 셉텀 편파기(16)와 위상이 서로 반대 자세를 이루도록 상기 싱글 혼 안테나(10)에 형성될 수 있다. In addition, the multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention is installed on the single horn antenna 10 so that the first septum polarizer 16a is in an attitude opposite to the phase of the septum polarizer 16. can be formed.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, 상기 파워 분배 라인(30)은, 제2 파워 분배 라인(42)이 제3 파워 분배 라인(43)에 제1 터미널 형식(T1)으로 연결되고, 상기 제3 파워 분배 라인(43)이 제4 파워 분배 라인(44)에 제2 터미널 형식(T2)으로 연결되며, 상기 제4 파워 분배 라인(44)이 제5 파워 분배 라인(45)에 제3 터미널 형식(T3)으로 연결되며,In addition, in the multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention, the power distribution line 30 has a first terminal type (T1) in which the second power distribution line 42 is connected to the third power distribution line 43. ), the third power distribution line 43 is connected to the fourth power distribution line 44 in a second terminal type (T2), and the fourth power distribution line 44 is connected to the fifth power distribution line It is connected to (45) as a third terminal type (T3),

상기 제1 터미널 형식(T1)은 제1 파워(P1)가 입력되면 제2 파워(P2)와 제3 파워(P3)를 같은 비율로 분배하여 출력되고, 상기 제2 터미널 형식(T2)은 상기 제2 파워(P2)가 입력되면 제4 파워(P4)와 제5 파워(P5) 중에 제5 파워(P5)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되며, 상기 제3 파워(P3)가 입력되면 제6 파워(P4)와 제7 파워(P7) 중에 제7 파워(P7)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되고,The first terminal type (T1) is output by distributing the second power (P2) and the third power (P3) in the same ratio when the first power (P1) is input, and the second terminal type (T2) is When the second power (P2) is input, the output is distributed in a greater proportion to the fifth power (P5) among the fourth power (P4) and the fifth power (P5), and when the third power (P3) is input, the Among the 6th power (P4) and the 7th power (P7), the output is distributed in a larger ratio to the 7th power (P7),

상기 제3 터미널 형식(T3)은 상기 제4 파워(P4)가 입력되면 제8 파워(P8)와 제9 파워(P9) 중에 제9 파워(P9)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되며, 상기 제5 파워(P5)가 입력되면 제10 파워(P10)와 제11 파워(P11) 중에 제11 파워(P11)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되고, 상기 제6 파워(P6)가 입력되면 제8 파워(P8)와 제9 파워(P9) 중에 제9 파워(P9)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되며, 상기 제7 파워(P7)가 입력되면 제10 파워(P10)와 제11 파워(P11) 중에 제11 파워(P11)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되는 것일 수 있다.In the third terminal type (T3), when the fourth power (P4) is input, the output is distributed in a larger proportion to the ninth power (P9) among the eighth power (P8) and the ninth power (P9). When the fifth power (P5) is input, the output is distributed in a larger proportion to the 11th power (P11) among the 10th power (P10) and the 11th power (P11), and when the 6th power (P6) is input, the output is distributed to the 11th power (P11). Among the 8th power (P8) and the 9th power (P9), the output is distributed in a larger proportion to the 9th power (P9), and when the 7th power (P7) is input, the 10th power (P10) and the 11th power (P10) are output. Among P11), it may be output by distributing it at a larger ratio to the 11th power (P11).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, X-Y 좌표 중에서 8.5행, 4.5열을 중심 좌표로 설정하고, 상기 제4 파워(P4)와 상기 제5 파워(P5) 중에 상기 제4 파워(P4)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 상기 제5 파워(P5)는 상기 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되며, 상기 제6 파워(P6)와 상기 제7 파워(P7) 중에 상기 제6 파워(P6)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 상기 제7 파워(P7)는 상기 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되고, 상기 제8 파워(P8)와 상기 제9 파워(P9) 중에 상기 제8 파워(P8)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 제9 파워(P9)는 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되며, 상기 제10 파워(P10)와 상기 제11 파워(P11) 중에 제10 파워(P10)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 상기 제11 파워(P11)는 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되는 것일 수 있다.In addition, the multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention sets 8.5 rows and 4.5 columns among X-Y coordinates as the center coordinates, and the fourth power (P4) and the fifth power (P5) are The 4th power (P4) is disposed on a side far from the center coordinate, the 5th power (P5) is disposed on a side close to the center coordinate, and among the 6th power (P6) and the 7th power (P7), the The 6th power (P6) is disposed on the far side from the center coordinate, the 7th power (P7) is disposed on the side close to the center coordinate, and among the 8th power (P8) and the 9th power (P9), the The 8th power (P8) is located far from the center coordinate, the 9th power (P9) is located near the center coordinate, and among the 10th power (P10) and the 11th power (P11), the 10th power (P11) P10) may be placed far from the center coordinates, and the 11th power P11 may be placed close to the center coordinates.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, 수평 편파, 수직 편파, 좌선향 원형 편파 및 우선향 원형 편파를 모두 고이득으로 송수신할 수 있는 효과가 있다.The multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention is effective in transmitting and receiving all horizontal polarization, vertical polarization, left-handed circular polarization, and right-handed circular polarization with high gain.

도 1의 (a)는 싱글 셉텀 편파기를 보인 것이고, 도 1의 (b)는 싱글 셉텀 편파기 도파관을 표현한 것이다.
도 2의 (a)는 싱글 셉텀 편파기 도파관의 정면도이고, 도 2의 (b)는 싱글 셉텀 편파기 도파관의 단면도이다.
도 3은 셉텀 편파기의 등가 회로도이다.
도 4의 (a)는 더블 셉텀 편파기 도파관을 표현한 것이고, 도 4의 (b)는 더블 셉텀 편파기 도파관의 측면도이며, 도 4의 (c)와 도 4의 (d)는 도 4의 (b)에 표현된 더블 셉텀 편파기 도파관의 단면마다 편파를 표현한 것이다.
도 5의 (a)는 도 4의 (a)에 표현된 셉텀 편파기 도파관의 정면도이고, 도 5의 (b)는 도 4의 (a)에 표현된 셉텀 편파기 도파관의 단면도이다.
도 6a부터 도 6d는 주파수 11.725GHz에서 위상(Phase)의 변화에 따른 전기장 모습을 나타낸다.
도 7a부터 도 7d는 싱글 혼 안테나의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로써, 도 7a는 전압 정재파 비율(VSWR: voltage standing wave ratio)이고, 도 7b는 피크 이득(peak gain)이며, 도 7c는 축 비율(axial ratio)이고, 도 7d는 교차 편파 분리도(XPD)를 나타낸다.
도 8은 슈퍼스트레이트를 보인 것으로써, 도 8의 (a)는 싱글 혼 안테나의 평면도이고, 도 8의 (b)는 슈퍼스트레이트 분석 설정이며, 도 8의 (c)는 슈퍼스트레이트가 있는 싱글 혼 안테나에서 이중 원형 편파 모드를 보인 것이고, 도 8의 (d)는 슈퍼스트레이트가 있는 싱글 혼 안테나에서 이중 선형 편파 모드를 보인 것이다.
도 9a와 도 9b는 슈퍼스트레이트를 갖는 혼 안테나의 시뮬레이션 결과를 보인 것이다.
도 10은 싱글 혼 안테나를 시뮬레이션하여 피크 이득을 보인 것이다.
도 11은 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에서 파워 분배 라인의 예시를 보인 것으로써, 도 11의 (a)는 투시도이고, 도 11의 (b)는 평면도이다.
도 12는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 파워 분배 라인에서 각 터미널 형식(T1, T2, T3)의 예시를 보인 투시도와 평면도이다.
도 13a는 각 터미널 형식(T1, T2, T3)의 반사계수(S parameter)를 보인 것이다.
도 13b는 각 터미널 형식(T1, T2, T3)으로 파워 분배 비율을 보인 것이다.
도 14는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전체적인 구성을 보인 것으로써, 이중 원형 편파 모드를 구현하며, FSS 슈퍼스트레이트가 없는 구성이다.
도 15a는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전체적인 구성을 보인 것으로써, 이중 선형 편파 모드를 구현하며, FSS 슈퍼스트레이트가 없는 구성이다.
도 15b는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전체적인 구성을 보인 것으로써, 이중 선형 편파 모드를 구현하며, FSS 슈퍼스트레이트가 있는 것이다.
도 16a는 FSS 슈퍼스트레이트가 없을 때의 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 VSWR 값을 나타내고, 도 16b는 FSS 슈퍼스트레이트가 있을 때의 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 VSWR 값을 나타낸다.
도 17은 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 피크 이득을 나타낸다.
도 18a와 도 18b는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 축 비율(axial ratio)을 나타낸다.
도 19a부터 도 19d는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 11.725GHz에서 측정된 방사 패턴을 보인 것이다.
도 20a부터 도 20d까지는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에 주파수 11.725GHz일 때 위상 변화에 따른 전기장 분포를 시각화하여 보인 것이다.
Figure 1(a) shows a single septum polarizer, and Figure 1(b) shows a single septum polarizer waveguide.
Figure 2(a) is a front view of a single septum polarizer waveguide, and Figure 2(b) is a cross-sectional view of a single septum polarizer waveguide.
Figure 3 is an equivalent circuit diagram of a septum polarizer.
Figure 4 (a) represents a double septum polarizer waveguide, Figure 4 (b) is a side view of the double septum polarizer waveguide, Figure 4 (c) and Figure 4 (d) are ( The polarization is expressed for each cross section of the double septum polarizer waveguide shown in b).
Figure 5(a) is a front view of the septum polarizer waveguide shown in Figure 4(a), and Figure 5(b) is a cross-sectional view of the septum polarizer waveguide shown in Figure 4(a).
Figures 6a to 6d show the electric field according to the change in phase at a frequency of 11.725 GHz.
Figures 7a to 7d show simulation results of a single horn antenna, where Figure 7a is the voltage standing wave ratio (VSWR), Figure 7b is the peak gain, and Figure 7c is the axis ratio ( axial ratio), and Figure 7d shows the cross-polarization separation (XPD).
Figure 8 shows a superstraight, Figure 8(a) is a top view of a single horn antenna, Figure 8(b) is a superstraight analysis setup, and Figure 8(c) is a single horn with a superstraight. A dual circular polarization mode is shown in the antenna, and Figure 8 (d) shows a dual linear polarization mode in a single horn antenna with a superstraight.
Figures 9a and 9b show simulation results of a horn antenna with a superstraight.
Figure 10 shows the peak gain by simulating a single horn antenna.
FIG. 11 shows an example of a power distribution line in a multi-polarization waveguide horn array antenna, where (a) of FIG. 11 is a perspective view and (b) of FIG. 11 is a plan view.
Figure 12 is a perspective view and a top view showing examples of each terminal type (T1, T2, T3) in the power distribution line of the multi-polarization waveguide horn array antenna.
Figure 13a shows the reflection coefficient (S parameter) of each terminal type (T1, T2, T3).
Figure 13b shows the power distribution ratio for each terminal type (T1, T2, T3).
Figure 14 shows the overall configuration of a multi-polarized waveguide horn array antenna, which implements a dual circular polarization mode and has no FSS superstraight.
Figure 15a shows the overall configuration of a multi-polarization waveguide horn array antenna, which implements a dual linear polarization mode and has no FSS superstraight.
Figure 15b shows the overall configuration of a multi-polarization waveguide horn array antenna, which implements a dual linear polarization mode and has an FSS superstraight.
Figure 16a shows the VSWR value of the multi-polarization waveguide horn array antenna in the absence of the FSS superstraight, and Figure 16b shows the VSWR value of the multi-polarization waveguide horn array antenna in the presence of the FSS superstraight.
Figure 17 shows the peak gain of a multi-polarized waveguide horn array antenna.
Figures 18a and 18b show the axial ratio of the multi-polarized waveguide horn array antenna.
Figures 19a to 19d show the radiation pattern measured at 11.725 GHz of the multi-polarized waveguide horn array antenna.
Figures 20a to 20d visualize the electric field distribution according to phase change at a frequency of 11.725 GHz in a multi-polarized waveguide horn array antenna.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명하면서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 자세한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시한 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The embodiments described below are shown as examples to aid understanding of the present invention, and it should be understood that the present invention can be implemented with various modifications different from the embodiments described herein. However, when it is judged that detailed descriptions of related known functions or components may unnecessarily obscure the gist of the present invention while explaining the present invention, the detailed descriptions and specific illustrations are omitted. Additionally, in order to facilitate understanding of the invention, the attached drawings are not drawn to scale but may show exaggerated sizes of some components.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Meanwhile, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.

다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.On the other hand, the terms described below are terms established in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the producer, so their definitions should be made based on the content throughout the specification.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

먼저, 도 1부터 도 3까지를 참조하여 위성 통신용 안테나 구조 및 설계를 설명한다. 도 1부터 도 3은 이중 원형 편파를 가지는 싱글 혼 안테나를 나타낸 것이다. 도 1의 (a)는 셉텀 편파기를 보인 것이고, 도 1의 (b)는 셉텀 편파기 도파관을 표현한 것이다. 도 2의 (a)는 셉텀 편파기 도파관의 정면도이고, 도 2의 (b)는 셉텀 편파기 도파관의 단면도이다. 도 3은 셉텀 편파기의 등가 회로도이다. First, the antenna structure and design for satellite communication will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 to 3 show a single horn antenna with dual circular polarization. Figure 1(a) shows a septum polarizer, and Figure 1(b) shows a septum polarizer waveguide. Figure 2(a) is a front view of the septum polarizer waveguide, and Figure 2(b) is a cross-sectional view of the septum polarizer waveguide. Figure 3 is an equivalent circuit diagram of a septum polarizer.

싱글 혼 안테나(10)의 내부에는 도파관(12, 14)이 형성되고, 도파관(12, 14)의 개구면에 나팔처럼 확장되는 구성이다.Waveguides 12 and 14 are formed inside the single horn antenna 10, and the opening surfaces of the waveguides 12 and 14 are expanded like a trumpet.

도 1의 (a)는 싱글 혼 안테나(10)의 외형을 보인 것이고, 도 1의 (b), 도 2, 도 4 및 도 5는 싱글 혼 안테나(10)의 형상을 반전시켜 도파관(12, 14)의 구성을 쉽게 이해할 수 있도록 시각화하여 보인 것이다.Figure 1(a) shows the external shape of the single horn antenna 10, and Figure 1(b), Figures 2, 4, and 5 show the shape of the single horn antenna 10 by inverting the waveguide 12, 14) is visualized so that it can be easily understood.

개구면은 도 2에 나타낸 바와 같이, 높은 이득을 위해 서로 다른 각도로 이루어져 있다.The opening surfaces are angled at different angles for high gain, as shown in Figure 2.

도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 셉텀 편파기(16)는 혼 안테나의 개구면 바로 앞의 원형 도파관 내에 위치한다. 또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 계단 형상으로 구성될 수 있다.As shown in Figure 1 (a), the septum polarizer 16 is located within the circular waveguide just in front of the opening surface of the horn antenna. Additionally, as shown in (b) of FIG. 2, it may be configured in a step shape.

또한, 셉텀 편파기(16) 계단 형상의 각 깊이(sl1~sl4)와 높이(sh1~sh4)는 서로 다르게 구성할 수 있다.In addition, each depth (sl1 to sl4) and height (sh1 to sh4) of the step shape of the septum polarizer (16) can be configured differently.

셉텀 편파기(16: septum polarizer)는 수직 편파와 수평 편파를 분리하는 교차 변환기이다.The septum polarizer (16) is a cross converter that separates vertical and horizontal polarization.

셉텀 편파기(16)는 port 1에 파워를 입사하면 좌선향 원형 편파가 발생하고 port 2에 파워를 입사하면 우선향 원형 편파가 발생한다.When power is applied to port 1, the septum polarizer 16 generates left-handed circular polarization, and when power is applied to port 2, right-handed circular polarization is generated.

도 3에서, 등가회로에서, an과 bn는 port n에서의 입사파와 반사파를 나타낸다. 셉텀 편파기는 짝수 모드와 홀수 모드로 분석할 수 있다.In Figure 3, in the equivalent circuit, a n and b n represent the incident wave and reflected wave at port n. The septum polarizer can be analyzed in even and odd modes.

짝수 모드에서는 a1과 a2는 '1'이고, a3와 a4는 '0'이며, 전기장과 자기장이 도파관 안에서 같은 방향으로 진행된다.In the even mode, a 1 and a 2 are '1', a 3 and a 4 are '0', and the electric and magnetic fields proceed in the same direction in the waveguide.

그러나 셉텀 편파기의 face 1과 face 2에서 전류가 흐르는 방향이 반대 방향이다.However, the directions in which current flows in face 1 and face 2 of the septum polarizer are opposite.

그러므로 짝수 모드에서는 셉텀 편파기의 모양에 큰 영향을 받지 않고 이는 모든 에너지가 TE10 모드로 완벽하게 전달된다.Therefore, in even mode, the shape of the septum polarizer is not greatly affected, and all energy is perfectly transferred to TE10 mode.

홀수 모드에서는 a1은 '1'이고, a2는 '-1'이며, a3과 a4는 '0'이고, 전류가 흐르는 방향은 짝수 모드와 달리 face 1과 face 2에 서로 다른 방향으로 흐른다.In odd mode, a 1 is '1', a 2 is '-1', a 3 and a 4 are '0', and unlike the even mode, the current flows in different directions on face 1 and face 2. It flows.

그러므로 전기장과 자기장은 서로 간섭하거나 방해하고 TE01 모드에 영향을 끼친다.Therefore, the electric and magnetic fields interfere with or interfere with each other and affect the TE01 mode.

따라서 TE01 모드의 에너지 일부는 반사가 되고 TE01 모드는 셉텀 편파기의 모양에 영향을 미친다.Therefore, some of the energy of the TE01 mode is reflected, and the TE01 mode affects the shape of the septum polarizer.

port 1 또는 port 2에 파워를 주었을 때 각 b1, b2, b3, b4의 관계는 수학식 1에서 수학식 3을 따라 정의된다.When power is given to port 1 or port 2, the relationship between b1, b2, b3, and b4 is defined according to Equation 1 to Equation 3.

Figure 112023021905949-pat00001
Figure 112023021905949-pat00001

Figure 112023021905949-pat00002
Figure 112023021905949-pat00002

Figure 112023021905949-pat00003
Figure 112023021905949-pat00003

수학식 1부터 수학식 3에서, Γ는 반사 계수이고, b1은 port 1에 반사되는 에너지이며, b2는 파워가 없는 port 2와 결합하는 에너지이고, b3과 b4는 축 비율(axial ratio)이다.In equations 1 to 3, Γ is the reflection coefficient, b 1 is the energy reflected at port 1, b 2 is the energy combined with port 2 without power, and b 3 and b 4 are the axial ratio ratio).

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에 관해서 설명한다. 도 4의 (a)는 셉텀 편파기 도파관을 표현한 것이고, 도 4의 (b)는 셉텀 편파기 도파관의 측면도이며, 도 4의 (c)와 도 4의 (d)는 도 4의 (b)에 표현된 셉텀 편파기 도파관의 단면마다 편파를 표현한 것이다. 도 5의 (a)는 도 4의 (a)에 표현된 셉텀 편파기 도파관의 정면도이고, 도 5의 (b)는 도 4의 (a)에 표현된 셉텀 편파기 도파관의 단면도이다. 도 6은 위상의 변화에 따른 11.725GHz에서의 전기장 모습을 나타낸다. 도 7a부터 도 7d는 싱글 혼 안테나의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로써, 도 7a는 전압 정재파 비율(VSWR: voltage standing wave ratio)이고, 도 7b는 피크 이득(peak gain)이며, 도 7c는 축 비율(axial ratio)이고, 도 7d는 교차 편파 분리도(XPD)를 나타낸다.Hereinafter, a multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7. Figure 4(a) is a representation of the septum polarizer waveguide, Figure 4(b) is a side view of the septum polarizer waveguide, Figure 4(c) and Figure 4(d) are Figure 4(b) The polarization is expressed for each cross section of the septum polarizer waveguide shown in . Figure 5(a) is a front view of the septum polarizer waveguide shown in Figure 4(a), and Figure 5(b) is a cross-sectional view of the septum polarizer waveguide shown in Figure 4(a). Figure 6 shows the electric field at 11.725 GHz according to the change in phase. Figures 7a to 7d show simulation results of a single horn antenna, where Figure 7a is the voltage standing wave ratio (VSWR), Figure 7b is the peak gain, and Figure 7c is the axis ratio ( axial ratio), and Figure 7d shows the cross-polarization separation (XPD).

두 개의 셉텀 편파기(16)를 연결하면 수직/수평 편파를 만들 수 있다.By connecting two septum polarizers (16), vertical/horizontal polarization can be created.

도 4에는 수직 편파와 수평 편파를 위해 셉텀 편파기를 서로 다르게 연결한 형상이 나타나 있다. 도 5에는 이중 선형 편파를 위한 혼 안테나의 구성이 나타나 있다.Figure 4 shows differently connected septum polarizers for vertical polarization and horizontal polarization. Figure 5 shows the configuration of a horn antenna for dual linear polarization.

도 4의 (a), 도 4의 (b), 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 두 개의 셉텀 편파기는 서로 반대 방향으로 연결이 되어 있으며 port 1(TE10)에 파워를 입사하면 수평 편파가 나오게 되고 port 2 (TE01)에 파워를 주게 되면 수직 편파가 나오게 된다.As shown in Figure 4 (a), Figure 4 (b), Figure 5 (a) and Figure 5 (b), each of the two septum polarizers is connected in opposite directions and is connected to port 1 (TE10) ), horizontal polarized waves appear, and when power is applied to port 2 (TE01), vertical polarized waves appear.

싱글 혼 안테나는 이중 원형 편파를 가지고, 상기 싱글 혼 안테나의 끝부분에 셉텀 편파기(16)가 연결되어 있으며, 두 개의 셉텀 편파기(16)는 서로 반대 방향으로 연결이 되어 있다.The single horn antenna has dual circular polarization, and a septum polarizer 16 is connected to the end of the single horn antenna, and the two septum polarizers 16 are connected in opposite directions.

본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 싱글 혼 안테나(10)는 TE10 모드로 파워를 입사하면 수평 편파가 출력되고, TE01 모드로 파워를 인가하면 수직 편파가 출력된다.The single horn antenna 10 of the multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention outputs horizontal polarization when power is applied in TE10 mode, and vertical polarization is output when power is applied in TE01 mode.

도 6a부터 도 6d는 11.725GHz에서 위상(Phase)이 0°부터 시작하여 360°까지 변화하는 전기장을 가시화하여 나타낸 것으로써, 90° 단위로 4컷을 보인 것이다.Figures 6a to 6d visualize the electric field whose phase changes from 0° to 360° at 11.725GHz, showing 4 cuts in 90° units.

도 6a는 원형 편파일 때, port 1에 파워를 입사하면 위상의 변화에 따라서 전기장이 우선향 원형 편파 형태를 띤다.Figure 6a shows that in the case of circular polarization, when power is incident on port 1, the electric field takes the form of preferential circular polarization according to the change in phase.

도 6b는 원형 편파일 때, port 2에 파워를 입사하면 위상의 변화에 따라서 전기장이 좌선향 원형 편파 형태를 띤다.Figure 6b shows that in the case of circular polarization, when power is incident on port 2, the electric field takes the form of left-handed circular polarization according to the change in phase.

도 6c는 이중 선형 편파일 때, TE10 모드를 입사하면 위상의 변화에 따라 전기장이 수평 편파 형태를 띤다.Figure 6c shows that in the case of dual linear polarization, when TE10 mode is incident, the electric field takes the form of horizontal polarization according to the change in phase.

도 6d는 이중 선형 편파일 때, TE01 모드를 입사하면 위상의 변화에 따라 전기장이 수직 편파 형태를 띤다.Figure 6d shows that in the case of dual linear polarization, when TE01 mode is incident, the electric field takes the form of vertical polarization according to the change in phase.

교차 편파 분리도는 이동통신에서 중요한 척도이다. 이 교차 편파 분리도는 수학식 (4)와 같이 정의할 수 있다.Cross-polarization separation is an important measure in mobile communications. This cross-polarization separation degree can be defined as equation (4).

Figure 112023021905949-pat00004
Figure 112023021905949-pat00004

XPD는 교차 편파 분리도이고, Co Pol은 Co 편광(polarization)이고, Cross Pol은 Cross 편광(Polarization)이다. 교차 편파 분리도는 Co Pol(dB) 값에서 Cross Pol (dB) 값을 뺀 것이다.XPD is cross-polarization separation, Co Pol is Co polarization, and Cross Pol is Cross polarization. Cross-polarization isolation is calculated by subtracting the Cross Pol (dB) value from the Co Pol (dB) value.

도 7a부터 도 7d는 싱글 혼 안테나의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로써, 도 7a는 전압 정재파 비율(VSWR: voltage standing wave ratio)이고, 도 7b는 피크 이득(peak gain)이며, 도 7c는 축 비율(axial ratio)이고, 도 7d는 교차 편파 분리도(XPD)를 나타낸다. Figures 7a to 7d show simulation results of a single horn antenna, where Figure 7a is the voltage standing wave ratio (VSWR), Figure 7b is the peak gain, and Figure 7c is the axis ratio ( axial ratio), and Figure 7d shows the cross-polarization separation (XPD).

도 7d를 참조하면, 수직 편파(XPD VP) 또는 수평 편파(XPD HP)일 때 교차 편파 분리도가 높게 나타남을 알 수 있다.Referring to Figure 7d, it can be seen that cross-polarization separation is high when vertical polarization (XPD VP) or horizontal polarization (XPD HP) is used.

우선향 원형 편파(XPD RHCP)와 좌선향 원형 편파(XPD LHCP)는, 교차 편파 분리도가 양호하게 나타나지만, 수직 편파(XPD VP) 또는 수평 편파(XPD HP)보다는 교차 편파 분리도가 낮게 난다.Right-handed circular polarization (XPD RHCP) and left-handed circular polarization (XPD LHCP) show good cross-polarization separation, but the cross-polarization separation is lower than vertical polarization (XPD VP) or horizontal polarization (XPD HP).

한편으로, 안테나의 이득을 높이기 위하여 반사판을 이용하는 방식이 있다. 그러나 반사판은 안테나 구성에서 공간을 많이 차지하고, 이로써 안테나의 전체적인 크기가 커지는 문제가 있다.On the other hand, there is a method that uses a reflector to increase the gain of the antenna. However, the reflector takes up a lot of space in the antenna configuration, which has the problem of increasing the overall size of the antenna.

다른 한편으로, 안테나의 이득을 높이기 위한 방식으로써, FSS(frequency selective surface, 주파수 선택적 표면) 또는 메타서페이스(meta surface)를 슈퍼스트레이트(superstrate: 덮개)로 사용하는 방식이 연구되고 있다.On the other hand, as a method to increase the gain of the antenna, a method of using a frequency selective surface (FSS) or a metasurface as a superstrate (cover) is being studied.

그러나 FSS를 사용하는 방식 또는 메타서페이스를 슈퍼스트레이트로 사용하는 방식은, 혼 안테나 분야에는 적용되지 않았다.However, the method of using FSS or the method of using a metasurface as a superstraight has not been applied to the horn antenna field.

대부분 안테나와 슈퍼스트레이트 사이에 필수적으로 공간이 필요하고 공간만큼 안테나의 크기가 커진다. 그러므로 안테나를 방사체에 직접적으로 연결하기 위하여 안테나의 전체적인 높이를 줄여야 한다.In most cases, space is essential between the antenna and the superstraight, and the size of the antenna increases as the space increases. Therefore, in order to connect the antenna directly to the radiator, the overall height of the antenna must be reduced.

혼 안테나가 있는 슈퍼스트레이트에 관한 사항은 도 8을 참조하여 설명한다.Details regarding the superstraight with a horn antenna will be described with reference to FIG. 8.

도 8은 슈퍼스트레이트(20)를 보인 것으로써, 도 8의 (a)는 싱글 혼 안테나의 평면도이고, 도 8의 (b)는 주파수 선택적 표면(FSS)의 슈퍼스트레이트(20)를 분석하기 위하여 설정한 예를 보인 것이며, 도 8의 (c)는 슈퍼스트레이트(20)가 있는 싱글 혼 안테나(10)에서 이중 원형 편파 모드를 보인 것이고, 도 8의 (d)는 슈퍼스트레이트(20)가 있는 싱글 혼 안테나에서 이중 선형 편파 모드를 보인 것이다. Figure 8 shows the superstraight 20. Figure 8(a) is a plan view of a single horn antenna, and Figure 8(b) is for analyzing the superstraight 20 of the frequency selective surface (FSS). An example of the setup is shown, and Figure 8(c) shows a dual circular polarization mode in a single horn antenna 10 with a superstraight 20, and Figure 8(d) shows a dual circular polarization mode in a single horn antenna 10 with a superstraight 20. A dual linear polarization mode was demonstrated in a single horn antenna.

슈퍼스트레이트(20)는 싱글 혼 안테나의 이득을 향상하기 위하여 부가한 것으로써 매우 얇게 형성된다.The superstraight 20 is added to improve the gain of the single horn antenna and is formed to be very thin.

FSS(주파수 선택적 표면)는 NRW(Nicolson-Ross-Weir)방법을 사용하여 분석하였다. FSS는 안테나의 이득을 높이기 위해 제안된 것으로써, 안테나에 직접적으로 적용됨으로써 종래에 알려진 방식에 비교하여 외형 크기를 최소화할 수 있다.Frequency selective surface (FSS) was analyzed using the Nicolson-Ross-Weir (NRW) method. FSS was proposed to increase the gain of the antenna, and by applying it directly to the antenna, the external size can be minimized compared to conventionally known methods.

FSS의 반사계수와 유전율은 수학식 5부터 수학식 8을 사용하여 구할 수 있다.The reflection coefficient and permittivity of FSS can be obtained using Equations 5 to 8.

Figure 112023021905949-pat00005
Figure 112023021905949-pat00005

Figure 112023021905949-pat00006
Figure 112023021905949-pat00006

Figure 112023021905949-pat00007
Figure 112023021905949-pat00007

Figure 112023021905949-pat00008
Figure 112023021905949-pat00008

S11은 반사계수이고, S21은 투과계수이며, ω는 2π 주파수이고, ωc는 2π 컷오프 주파수이며, ε은 유전율이고, μ는 투과율이고, c는 빛의 속도이며, d는 기판 두께이다.S 11 is the reflection coefficient, S 21 is the transmission coefficient, ω is the 2π frequency, ω c is the 2π cutoff frequency, ε is the permittivity, μ is the transmittance, c is the speed of light, and d is the substrate thickness. .

도 8의 (a)에서 cw는 3mm, cl은 48mm로 설정하여 주파수 대역에 대한 파라미터를 시뮬레이터하고, 시뮬레이터 결과를 도 9a와 도 9b에 나타내었다.In (a) of Figure 8, cw was set to 3 mm and cl was set to 48 mm to simulate parameters for the frequency band, and the simulator results are shown in Figures 9a and 9b.

도 9a와 도 9b를 살펴보면, 주파수 선택적 구조와 유사한 모습을 보이고, 안테나의 이득이 모든 편파에서 상승하는 것을 알 수 있다.Looking at Figures 9A and 9B, it can be seen that it shows a similar structure to the frequency selective structure, and that the gain of the antenna increases in all polarizations.

도 8의 (a)에서 cw는 1mm, cl은 35mm로 설정하여 슈퍼스트레이트 유무에 따라 싱글 혼 안테나의 피크 이득을 시뮬레이터하고, 시뮬레이터 결과를 도 10에 나타내었다.In (a) of Figure 8, cw is set to 1 mm and cl is set to 35 mm to simulate the peak gain of a single horn antenna with or without a superstraight, and the simulator results are shown in Figure 10.

부엽 레벨(side Love)은 다중편파 도파관 혼 배열 안테나를 설계할 때 필수적으로 고려되어야 한다. 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는 비(非) 동등의 파워 분배 라인(30)을 설계하여 부엽 레벨을 최소화하였다.Side lobe level must be considered essential when designing a multipolarized waveguide horn array antenna. The multi-polarization waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention minimizes the sidelobe level by designing non-equal power distribution lines 30.

도 11은 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에서 파워 분배 라인(30)의 예시를 보인 것으로써, 도 11의 (a)는 투시도이고, 도 11의 (b)는 평면도이다. FIG. 11 shows an example of the power distribution line 30 in a multi-polarized waveguide horn array antenna, where (a) of FIG. 11 is a perspective view and (b) of FIG. 11 is a plan view.

본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, 싱글 혼 안테나가 가로 16줄, 세로 8줄로 배치되는 것이고, 싱글 혼 안테나에 파워를 공급하기 위하여 도 11에 나타낸 바와 같이 파워 분배 라인(30)을 구성할 수 있다.The multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention has single horn antennas arranged in 16 horizontal lines and 8 vertical lines, and a power distribution line (30) as shown in FIG. 11 to supply power to the single horn antenna. ) can be configured.

본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 파워 분배 라인(30)은 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이 X-Y 좌표로 표현하여 설명한다. 좀 더 상세하게는 X축은 16의 좌표가 구성되므로 1번부터 16번까지 번호를 부여하고, Y축은 8의 좌표가 구성되므로 1번부터 8번까지 번호를 부여한다. 한편으로, X축 8과 X축 9의 사이는 X축 8.5로 표현될 수 있고, 마찬가지로 Y축 4와 Y축 5의 사이는 Y축 4.5로 표현될 수 있다. 여기서 좌푯값이 0.5 단위는 엄격하게 중간 지점을 의미하는 것이 아니라 자연수와 자연수 사이의 중간에 있는 값으로 이해할 수 있다.The power distribution line 30 of the multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention is described by expressing it in X-Y coordinates as shown in (b) of FIG. 11. More specifically, the On the other hand, the distance between X-axis 8 and X-axis 9 can be expressed as X-axis 8.5, and similarly, the distance between Y-axis 4 and Y-axis 5 can be expressed as Y-axis 4.5. Here, the coordinate value of 0.5 does not strictly mean the midpoint, but can be understood as a value in the middle between natural numbers and natural numbers.

다른 한편으로, X-Y 좌표의 자연수로 구성된 좌표마다 싱글 혼 안테나(10)가 배치된다. 예를 들면, 한 중앙에 있는 4개의 X-Y 좌표 (8, 4), (8, 5), (9, 4), (9, 5)에 싱글 혼 안테나(10)가 배치된다. 파워 분배 라인(30)의 접속부(32)에 싱글 혼 안테나(10)가 연결된다.On the other hand, a single horn antenna 10 is disposed at each coordinate composed of natural numbers of X-Y coordinates. For example, a single horn antenna 10 is placed at four central X-Y coordinates (8, 4), (8, 5), (9, 4), and (9, 5). A single horn antenna 10 is connected to the connection portion 32 of the power distribution line 30.

제1 파워 분배 라인(41)은 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)에서 X-Y 좌표 (8.5, 8)까지 배치된다.The first power distribution line 41 is arranged from X-Y coordinates (8.5, 4.5) to X-Y coordinates (8.5, 8).

제2 파워 분배 라인(42)은 X-Y 좌표 (4.5, 4.5)에서 X-Y 좌표 (12.5, 4.5)까지 배치된다.The second power distribution line 42 is arranged from X-Y coordinates (4.5, 4.5) to X-Y coordinates (12.5, 4.5).

제3 파워 분배 라인(43)은 X-Y 좌표 (4.5, 2.5)에서 X-Y 좌표 (4.5, 6.5)까지, 그리고 X-Y 좌표 (12.5, 2.5)에서 X-Y 좌표 (12.5, 6.5)까지 배치된다.The third power distribution line 43 is arranged from X-Y coordinates (4.5, 2.5) to X-Y coordinates (4.5, 6.5) and from X-Y coordinates (12.5, 2.5) to X-Y coordinates (12.5, 6.5).

제4 파워 분배 라인(44)은 X-Y 좌표 (2.5, 2.5)에서 X-Y 좌표 (6.5, 2.5)까지, X-Y 좌표 (10.5, 2.5)에서 X-Y 좌표 (14.5, 2.5)까지, X-Y 좌표 (2.5, 6.5)에서 X-Y 좌표 (6.5, 6.5)까지, X-Y 좌표 (10.5, 6.5)에서 X-Y 좌표 (14.5, 6.5)까지 배치된다.The fourth power distribution line 44 extends from the X-Y coordinates (2.5, 2.5) to the X-Y coordinates (6.5, 2.5), from the X-Y coordinates (10.5, 2.5) to the It is placed from X-Y coordinates (6.5, 6.5) and from X-Y coordinates (10.5, 6.5) to X-Y coordinates (14.5, 6.5).

제5 파워 분배 라인(45)은 X-Y 좌표 (2.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (2.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (6.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (6.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (10.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (10.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (14.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (14.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (2.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (2.5, 7.5)까지, X-Y 좌표 (6.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (6.5, 7.5)까지, X-Y 좌표 (10.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (10.5, 7.5)까지, X-Y 좌표 (14.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (14.5, 7.5)까지 배치된다.The fifth power distribution line 45 extends from the X-Y coordinates (2.5, 1.5) to the X-Y coordinates (2.5, 3.5), from the X-Y coordinates (6.5, 1.5) to the to X-Y coordinate (10.5, 3.5), from X-Y coordinate (14.5, 1.5) to X-Y coordinate (14.5, 3.5), from ) to the X-Y coordinates (6.5, 7.5), from the X-Y coordinates (10.5, 5.5) to the X-Y coordinates (10.5, 7.5), and from the

제6 파워 분배 라인(46)은 X-Y 좌표 (1.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (3.5, 1.5)까지, X-Y 좌표 (5.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (7.5, 1.5)까지, X-Y 좌표 (9.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (11.5, 1.5)까지, X-Y 좌표 (13.5, 1.5)에서 X-Y 좌표 (15.5, 1.5)까지, X-Y 좌표 (1.5, 3.5)에서 X-Y 좌표 (3.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (5.5, 3.5)에서 X-Y 좌표 (7.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (9.5, 3.5)에서 X-Y 좌표 (11.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (13.5, 3.5)에서 X-Y 좌표 (15.5, 3.5)까지, X-Y 좌표 (1.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (3.5, 5.5)까지, X-Y 좌표 (5.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (7.5, 5.5)까지, X-Y 좌표 (9.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (11.5, 5.5)까지, X-Y 좌표 (13.5, 5.5)에서 X-Y 좌표 (15.5, 5.5)까지, X-Y 좌표 (1.5, 7.5)에서 X-Y 좌표 (3.5, 7.5)까지, X-Y 좌표 (5.5, 7.5)에서 X-Y 좌표 (7.5, 7.5)까지, X-Y 좌표 (9.5, 7.5)에서 X-Y 좌표 (11.5, 7.5)까지, X-Y 좌표 (13.5, 7.5)에서 X-Y 좌표 (15.5, 7.5)까지 배치된다.The sixth power distribution line 46 extends from the X-Y coordinates (1.5, 1.5) to the X-Y coordinates (3.5, 1.5), from the X-Y coordinates (5.5, 1.5) to the to X-Y coordinate (11.5, 1.5), from X-Y coordinate (13.5, 1.5) to X-Y coordinate (15.5, 1.5), from ) to X-Y coordinates (7.5, 3.5), from X-Y coordinates (9.5, 3.5) to X-Y coordinates (11.5, 3.5), from 5.5) to X-Y coordinates (3.5, 5.5), from X-Y coordinates (5.5, 5.5) to X-Y coordinates (7.5, 5.5), from , 5.5) to X-Y coordinates (15.5, 5.5), from X-Y coordinates (1.5, 7.5) to X-Y coordinates (3.5, 7.5), from 9.5, 7.5) to X-Y coordinates (11.5, 7.5), and from X-Y coordinates (13.5, 7.5) to X-Y coordinates (15.5, 7.5).

제1 파워 분배 라인(41)과 제2 파워 분배 라인(42)은 제1 터미널 형식(T1)으로 연결된다.The first power distribution line 41 and the second power distribution line 42 are connected in a first terminal type (T1).

또한, 제2 파워 분배 라인(42)과 제3 파워 분배 라인(43)은 제1 터미널 형식(T1)으로 연결된다.Additionally, the second power distribution line 42 and the third power distribution line 43 are connected in a first terminal type (T1).

제3 파워 분배 라인(43)과 제4 파워 분배 라인(44)은 제2 터미널 형식(T2)으로 연결된다.The third power distribution line 43 and the fourth power distribution line 44 are connected in a second terminal type (T2).

제4 파워 분배 라인(44)과 제5 파워 분배 라인(45)은 제3 터미널 형식(T3)으로 연결된다.The fourth power distribution line 44 and the fifth power distribution line 45 are connected in a third terminal type (T3).

또한, 제5 파워 분배 라인(45)과 제6 파워 분배 라인(46)은 제4 터미널 형식(T4)으로 연결된다.Additionally, the fifth power distribution line 45 and the sixth power distribution line 46 are connected in a fourth terminal type (T4).

도 12는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 파워 분배 라인에서 제1~4 터미널 형식(T1, T2, T3, T4)의 예시를 보인 투시도와 평면도이다. Figure 12 is a perspective view and a plan view showing an example of the first to fourth terminal types (T1, T2, T3, T4) in the power distribution line of the multi-polarization waveguide horn array antenna.

제1 터미널 형식(T1)은 제1 파워(P1)가 입력되면 제2 파워(P2)와 제3 파워(P3)를 1대 1 비율로 분배하여 출력한다.In the first terminal type (T1), when the first power (P1) is input, the second power (P2) and the third power (P3) are distributed and output in a 1:1 ratio.

제2 터미널 형식(T2)은 제2 파워(P2)가 입력되면 제4 파워(P4)와 제5 파워(P5)를 1:9 비율로 분배하여 출력한다.In the second terminal type (T2), when the second power (P2) is input, the fourth power (P4) and the fifth power (P5) are distributed and output in a 1:9 ratio.

또한, 제2 터미널 형식(T2)은 제3 파워(P3)가 입력되면 제6 파워(P4)와 제7 파워(P7)를 1:9 비율로 분배하여 출력한다.In addition, in the second terminal type (T2), when the third power (P3) is input, the sixth power (P4) and the seventh power (P7) are distributed and output at a 1:9 ratio.

여기서, 제2 파워(P2)와 제3 파워(P3)의 크기가 같으므로, 제4 파워(P4)와 제6 파워(P6)는 크기가 같고, 제5 파워(P5)와 제7 파워(P7)는 크기가 같다.Here, since the second power (P2) and the third power (P3) have the same size, the fourth power (P4) and the sixth power (P6) have the same size, and the fifth power (P5) and the seventh power ( P7) are the same size.

한편으로, 제2 터미널 형식(T2)은, X-Y 좌표 (8.5, 4.5)를 기준으로 제4 파워(P4)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)으로부터 먼 쪽으로 배치되고, 제5 파워(P5)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)에 가까운 쪽으로 배치된다.On the other hand, in the second terminal type (T2), based on the X-Y coordinates (8.5, 4.5), the fourth power (P4) is located away from the It is placed close to the coordinates (8.5, 4.5).

또한, 제2 터미널 형식(T2)은, X-Y 좌표 (8.5, 4.5)를 기준으로 제6 파워(P6)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)으로부터 먼 쪽으로 배치되고, 제7 파워(P7)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)에 가까운 쪽으로 배치된다.In addition, in the second terminal format (T2), the sixth power (P6) is located far away from the X-Y coordinates (8.5, 4.5), and the seventh power (P7) is located at the It is placed close to (8.5, 4.5).

제3 터미널 형식(T3)은 제4 파워(P4) 또는 제6 파워(P6)가 입력되면 제8 파워(P8)와 제9 파워(P9)를 3:7 비율로 분배하여 출력한다.In the third terminal type (T3), when the fourth power (P4) or the sixth power (P6) is input, the eighth power (P8) and the ninth power (P9) are distributed and output in a 3:7 ratio.

또한, 제3 터미널 형식(T3)은 제5 파워(P5) 또는 제7 파워(P7)가 입력되면 제10 파워(P10)와 제11 파워(P11)를 3:7 비율로 분배하여 출력한다.Additionally, in the third terminal type (T3), when the fifth power (P5) or the seventh power (P7) is input, the tenth power (P10) and the eleventh power (P11) are distributed and output in a 3:7 ratio.

한편으로, 제3 터미널 형식(T3)은 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)를 기준으로 제8 파워(P8)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)으로부터 먼 쪽으로 배치되고, 제9 파워(P9)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)에 가까운 쪽으로 배치된다.On the other hand, in the third terminal format (T3), the 8th power (P8) is located far away from the X-Y coordinates (8.5, 4.5), and the 9th power (P9) is located at the It is placed close to (8.5, 4.5).

또한, 제3 터미널 형식(T3)은 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)를 기준으로 제10 파워(P10)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)으로부터 먼 쪽으로 배치되고, 제11 파워(P11)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)에 가까운 쪽으로 배치된다.In addition, in the third terminal format (T3), the 10th power (P10) is located far away from the X-Y coordinates (8.5, 4.5), and the 11th power (P11) is located at the X-Y coordinates (8.5, 4.5) It is placed close to 8.5, 4.5).

제4 터미널 형식(T4)은 제3 터미널 형식(T3)과 같고 배열된 위치만 다를 수 있다.The fourth terminal format (T4) is the same as the third terminal format (T3), but only the arranged position may be different.

제4 터미널 형식(T4)은 제8 파워(P8) 또는 제9 파워(P9)가 입력되면 제12 파워(P12)와 제13 파워(P13)를 3:7 비율로 분배하여 출력한다.In the fourth terminal type (T4), when the 8th power (P8) or the 9th power (P9) is input, the 12th power (P12) and the 13th power (P13) are distributed and output in a 3:7 ratio.

한편으로, 제4 터미널 형식(T4)은 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)를 기준으로 제12 파워(P12)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)으로부터 먼 쪽으로 배치되고, 제13 파워(P13)는 X-Y 좌표 (8.5, 4.5)에 가까운 쪽으로 배치된다.On the other hand, in the fourth terminal format (T4), the 12th power (P12) is located away from the X-Y coordinates (8.5, 4.5) based on the It is placed close to (8.5, 4.5).

따라서 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, 앞서 설명한 바와 같이, 중심 좌표(8.5, 4.5)에서 가까울수록 더 많은 파워 에너지가 집중하여 공급되는 구성이다.Therefore, as described above, the multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention is configured so that more power energy is concentrated and supplied closer to the center coordinates (8.5, 4.5).

다중편파 도파관 혼 배열 안테나는 중심 좌표(8.5, 4.5)로부터 가까운 영역에 배치된 싱글 혼 안테나에 공급된 전기 에너지 비율이 크게 분배되고, 중심 좌표(8.5, 4.5)로부터 먼 영역에 배치된 싱글 혼 안테나에 공급된 전기 에너지 비율이 작게 분배된다.The multi-polarized waveguide horn array antenna has a large distribution of electric energy supplied to the single horn antenna located in the area close to the center coordinates (8.5, 4.5), and the single horn antenna placed in the area far from the center coordinate (8.5, 4.5). The proportion of electrical energy supplied is distributed small.

좀 더 상세하게 살펴보면, 제13 파워(P13)는 제1 파워(P1)에 공급된 전기 에너지 100%를 기준으로 22.05%를 차지하고, 제10 파워(P10)는 13.5%를 차지하며, 제12 파워(P12)는 9.45%를 차지하고, 제9 파워(P9)는 3.5%를 차지하며, 제8 파워(P8)는 1.5%를 차지할 수 있다. 여기에서 설명된 퍼센트 값은 발명의 이해를 돕기 위하여 전력 분배의 예를 보인 것으로써 권리 범위를 한정하는 것은 아니다.In more detail, the 13th power (P13) accounts for 22.05% of the 100% electrical energy supplied to the first power (P1), the 10th power (P10) accounts for 13.5%, and the 12th power (P12) accounts for 9.45%, the 9th power (P9) accounts for 3.5%, and the 8th power (P8) accounts for 1.5%. The percentage value described herein is an example of power distribution to aid understanding of the invention and does not limit the scope of rights.

도 13a는 각 터미널 형식(T1, T2, T3)의 반사계수(S parameter)를 보인 것이다. Figure 13a shows the reflection coefficient (S parameter) of each terminal type (T1, T2, T3).

도 13b는 각 터미널 형식(T1, T2, T3)으로 파워 분배 비율을 보인 것이다. Figure 13b shows the power distribution ratio for each terminal type (T1, T2, T3).

본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는 앞서 설명한 바와 같이, 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 중심에 가까울수록 더 많은 전기 에너지를 공급함으로써 더 높은 이득을 기대할 수 있다.As described above, the multi-polarization waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention can expect higher gain by supplying more electrical energy closer to the center of the multi-polarization waveguide horn array antenna.

도 14는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전체적인 구성을 보인 것으로써, 이중 원형 편파 모드를 구현하며, FSS 슈퍼스트레이트가 없는 구성이다. Figure 14 shows the overall configuration of a multi-polarized waveguide horn array antenna, which implements a dual circular polarization mode and has no FSS superstraight.

도 14에 나타낸 바와 같이, 다중편파 도파관 혼 배열 안테나를 구성하면 이중 원형 편파로 작동한다.As shown in Figure 14, when a multi-polarized waveguide horn array antenna is constructed, it operates in dual circular polarization.

도 15a는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전체적인 구성을 보인 것으로써, 이중 선형 편파 모드를 구현하며, FSS 슈퍼스트레이트가 없는 구성이다. 도 15b는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전체적인 구성을 보인 것으로써, 이중 선형 편파 모드를 구현하며, FSS 슈퍼스트레이트가 있는 것이다. Figure 15a shows the overall configuration of a multi-polarization waveguide horn array antenna, which implements a dual linear polarization mode and has no FSS superstraight. Figure 15b shows the overall configuration of a multi-polarization waveguide horn array antenna, which implements a dual linear polarization mode and has an FSS superstraight.

도 15a와 도 15b에 나타낸 바와 같이, 다중편파 도파관 혼 배열 안테나를 구성하고, 파워 분배 라인(30)의 최선단에 제1 셉텀 편파기(16a)를 더 추가한 구성이고 이로써 이중 선형 편파로 작동한다. As shown in FIGS. 15A and 15B, a multi-polarized waveguide horn array antenna is configured, and a first septum polarizer 16a is further added to the leading edge of the power distribution line 30, thereby operating in dual linear polarization. do.

싱글 혼 안테나(10)에 구성된 셉텀 편파기(16)와 파워 분배 라인(30)의 최선단에 연결된 제1 셉텀 편파기(16a)는 위상이 서로 반대 방향으로 연결이 된다.The septum polarizer 16 configured in the single horn antenna 10 and the first septum polarizer 16a connected to the leading edge of the power distribution line 30 are connected in opposite directions in phase.

도 16a는 FSS 슈퍼스트레이트가 없을 때의 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전압 정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) 값을 나타낸다. Figure 16a shows the voltage standing wave ratio (VSWR) value of the multi-polarized waveguide horn array antenna when there is no FSS superstraight.

FSS 슈퍼스트레이트가 없을 때 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는 VSWR 값이 2 이하의 값을 만족하였다. In the absence of FSS superstraight, the multipolarized waveguide horn array antenna satisfied a VSWR value of 2 or less.

도 16b는 FSS 슈퍼스트레이트가 있을 때의 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 전압 정재파비(VSWR) 값을 나타낸다. Figure 16b shows the voltage standing wave ratio (VSWR) value of the multi-polarized waveguide horn array antenna in the presence of FSS superstraight.

FSS 슈퍼스트레이트가 있을 때 좌선향 원형 편파(LHCP)와 우선향 원형 편파(RHCP)는 VSWR 값이 2 이하의 값을 만족시킨다.When FSS superstraight is present, left-handed circular polarization (LHCP) and right-handed circular polarization (RHCP) satisfy a VSWR value of 2 or less.

그러나 FSS 슈퍼스트레이트가 있을 때 선형 편파는 리플이 발생하여 VSWR 2.5 이하의 값을 만족시켰다.However, when the FSS superstraight was present, the linear polarization generated ripple and satisfied a VSWR of 2.5 or less.

도 17은 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 피크 이득을 나타낸다. 도 18a와 도 18b는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 축 비율(axial ratio)을 나타낸다. Figure 17 shows the peak gain of a multi-polarized waveguide horn array antenna. Figures 18a and 18b show the axial ratio of the multi-polarized waveguide horn array antenna.

도 17에 나타낸 바와 같이, FSS 슈퍼스트레이트가 있을 때 이득이 증가하는 것을 확인할 수 있다.As shown in Figure 17, it can be seen that the gain increases when there is an FSS superstraight.

도 18b에 나타낸 바와 같이, 원형 편파는 FSS 슈퍼스트레이트의 유무에 상관없이 축 비율(axial ratio)이 3dB 이하의 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.As shown in Figure 18b, it can be confirmed that circular polarization has an axial ratio of 3 dB or less regardless of the presence or absence of the FSS superstraight.

도 19a부터 도 19d는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 11.725GHz에서 측정된 방사 패턴을 보인 것이다. Figures 19a to 19d show the radiation pattern measured at 11.725 GHz of the multi-polarized waveguide horn array antenna.

도 19a부터 도 19d의 범례에 기재된 "YZ plane"는 도 14부터 도 15b에 기재된 3차원 좌표 기호에서 Y축과 Z축으로 이루어진 평면을 의미한다.“YZ plane” described in the legends of FIGS. 19A to 19D refers to a plane consisting of the Y and Z axes in the three-dimensional coordinate symbols shown in FIGS. 14 to 15B.

도 19a부터 도 19d의 범례에 기재된 "XZ plane"는 도 14부터 도 15b에 기재된 3차원 좌표 기호에서 X축과 Z축으로 이루어진 평면을 의미한다.
도 19a와 도 19b는 좌선향 원형 편파(LHCP)와 우선향 원형 편파(RHCP)를 보인 것이고, 도 19c와 도 19d는 수평 편파(HP)와 수직 편파(VP)를 보인 것이다.
“XZ plane” described in the legends of FIGS. 19A to 19D refers to a plane consisting of the
Figures 19a and 19b show left-handed circular polarization (LHCP) and right-handed circular polarization (RHCP), and Figures 19c and 19d show horizontal polarization (HP) and vertical polarization (VP).

도 19a부터 도 19d에 나타낸 바와 같이, 다중편파 도파관 혼 배열 안테나의 11.725GHz에서 방사 패턴 모습을 보여주고 높은 교차 편파 분리도를 가지는 것을 확인할 수 있다.As shown in Figures 19a to 19d, it can be seen that the multi-polarization waveguide horn array antenna shows a radiation pattern at 11.725 GHz and has high cross-polarization separation.

도 20a부터 도 20d까지는 주파수 11.725GHz일 때 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에서 위상 변화에 따른 전기장 분포를 시각화하여 보인 것이다. Figures 20a to 20d visualize the electric field distribution according to phase change in the multi-polarized waveguide horn array antenna at a frequency of 11.725 GHz.

도 20a는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에서 전기장이 우선향 원형 편파를 보이는 것을 알 수 있다.Figure 20a shows that the electric field in the multi-polarized waveguide horn array antenna shows preferential circular polarization.

도 20b는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에서 전기장이 좌선향 원형 편파를 보이는 것을 알 수 있다.Figure 20b shows that the electric field in the multi-polarized waveguide horn array antenna shows left-handed circular polarization.

도 20c는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에서 전기장이 수평 편파를 보이는 것을 알 수 있다.Figure 20c shows that the electric field in the multi-polarized waveguide horn array antenna shows horizontal polarization.

도 20d는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나에서 전기장이 수직 편파를 보이는 것을 알 수 있다.Figure 20d shows that the electric field in the multi-polarization waveguide horn array antenna shows vertical polarization.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는 수평 편파, 수직 편파, 좌선향 원형 편파, 우선향 원형 편파를 모두 송수신하는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the multi-polarized waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention transmits and receives all horizontal polarization, vertical polarization, left-handed circular polarization, and right-handed circular polarization.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 해당 업계 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will be able to.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not limiting, and the scope of the present invention is indicated by the claims described below, and the meaning and scope of the claims and all equivalent concepts derived from them. Changes or modified forms should be construed as falling within the scope of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 다중편파 도파관 혼 배열 안테나는, 위성방송수신과 위성 통신용 안테나를 제작하는 데 이용할 수 있고, 주파수 대역을 변경하여 5G, 6G, 각종 레이다에 적용할 수 있으며, 각종 마이크로웨이브 (Microwave)용 안테나를 제작하는 데에 이용할 수 있다.The multi-polarization waveguide horn array antenna according to an embodiment of the present invention can be used to manufacture antennas for satellite broadcast reception and satellite communication, and can be applied to 5G, 6G, and various radars by changing the frequency band, and various microwave It can be used to manufacture antennas for (Microwave).

10: 싱글 혼 안테나
12, 14: 도파관
14: 도파관
16: 셉텀 편파기
20: 슈퍼스트레이트
30: 파워 분배 라인
32: 접속부
41~46: 제1~6 파워 분배 라인
T1~T4: 제1~4 터미널 형식
LHCP: 좌선향 원형 편파
RHCP: 우선향 원형 편파
VP: 수평 편파(Vertically polarized)
HP: 수직 편파(Horizontally polarized)
10: Single horn antenna
12, 14: waveguide
14: waveguide
16: Septum polarizer
20: Super straight
30: Power distribution line
32: connection part
41~46: 1st~6th power distribution lines
T1~T4: 1st~4 terminal format
LHCP: Left-handed circular polarization
RHCP: Preferential circular polarization
VP: Vertically polarized
HP: Horizontally polarized

Claims (4)

X 축 방향으로 16열, Y 축 방향으로 8행으로 구성된 X-Y 좌표에서 자연수로 이루어진 좌표마다 배열된 싱글 혼 안테나(10); 및
상기 각 싱글 혼 안테나(10)에 파워를 제공하는 파워 분배 라인(30); 을 포함하고,
상기 싱글 혼 안테나(10)는, 수직 편파와 수평 편파를 분리하도록 하는 셉텀 편파기(16: septum polarizer)가 구성되고,
상기 파워 분배 라인(30)의 최선단에 제1 셉텀 편파기(16a)가 더 연결되며,
상기 셉텀 편파기(16)와 상기 제1 셉텀 편파기(16a)는 위상이 서로 반대 방향으로 연결되며,
상기 파워 분배 라인(30)은,
제2 파워 분배 라인(42)이 제3 파워 분배 라인(43)에 제1 터미널 형식(T1)으로 연결되고,
상기 제3 파워 분배 라인(43)이 제4 파워 분배 라인(44)에 제2 터미널 형식(T2)으로 연결되며,
상기 제4 파워 분배 라인(44)이 제5 파워 분배 라인(45)에 제3 터미널 형식(T3)으로 연결되고,
상기 제1 터미널 형식(T1)은 제1 파워(P1)가 입력되면 제2 파워(P2)와 제3 파워(P3)를 같은 비율로 분배하여 출력되며,
상기 제2 터미널 형식(T2)은 상기 제2 파워(P2)가 입력되면 제4 파워(P4)와 제5 파워(P5) 중에 제5 파워(P5)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되며, 상기 제3 파워(P3)가 입력되면 제6 파워(P6)와 제7 파워(P7) 중에 제7 파워(P7)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되고,
상기 제3 터미널 형식(T3)은 상기 제4 파워(P4)가 입력되면 제8 파워(P8)와 제9 파워(P9) 중에 제9 파워(P9)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되며, 상기 제5 파워(P5)가 입력되면 제10 파워(P10)와 제11 파워(P11) 중에 제11 파워(P11)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되고, 상기 제6 파워(P6)가 입력되면 제8 파워(P8)와 제9 파워(P9) 중에 제9 파워(P9)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되며, 상기 제7 파워(P7)가 입력되면 제10 파워(P10)와 제11 파워(P11) 중에 제11 파워(P11)에 더 큰 비율로 분배하여 출력되는 것
을 특징으로 하는 선형 편파와 원형 편파를 다중으로 송수신할 수 있는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나.
A single horn antenna (10) arranged in natural number coordinates in the XY coordinates, consisting of 16 columns in the X-axis direction and 8 rows in the Y-axis direction; and
A power distribution line (30) that provides power to each of the single horn antennas (10); Including,
The single horn antenna 10 is configured with a septum polarizer (16) to separate vertical polarization and horizontal polarization,
A first septum polarizer (16a) is further connected to the leading edge of the power distribution line (30),
The septum polarizer 16 and the first septum polarizer 16a are connected in opposite phases to each other,
The power distribution line 30 is,
The second power distribution line 42 is connected to the third power distribution line 43 in a first terminal type (T1),
The third power distribution line 43 is connected to the fourth power distribution line 44 in a second terminal type (T2),
The fourth power distribution line 44 is connected to the fifth power distribution line 45 in a third terminal type (T3),
In the first terminal type (T1), when the first power (P1) is input, the second power (P2) and the third power (P3) are distributed and output in the same ratio,
In the second terminal type (T2), when the second power (P2) is input, the output is distributed in a larger proportion to the fifth power (P5) among the fourth power (P4) and the fifth power (P5). When the third power (P3) is input, it is output by distributing it to the seventh power (P7) in a larger ratio among the sixth power (P6) and the seventh power (P7),
In the third terminal type (T3), when the fourth power (P4) is input, the output is distributed in a larger proportion to the ninth power (P9) among the eighth power (P8) and the ninth power (P9). When the fifth power (P5) is input, the output is distributed in a larger proportion to the 11th power (P11) among the 10th power (P10) and the 11th power (P11), and when the 6th power (P6) is input, the output is distributed to the 11th power (P11). Among the 8th power (P8) and the 9th power (P9), the output is distributed in a larger proportion to the 9th power (P9), and when the 7th power (P7) is input, the 10th power (P10) and the 11th power (P10) are output. Among P11), output is distributed in a larger ratio to the 11th power (P11)
A multi-polarized waveguide horn array antenna capable of transmitting and receiving multiple linear and circular polarized waves.
제1항에 있어서,
상기 제1 셉텀 편파기(16a)가 상기 셉텀 편파기(16)와 위상이 서로 반대 자세를 이루도록 상기 싱글 혼 안테나(10)에 형성된 것
을 포함하는 선형 편파와 원형 편파를 다중으로 송수신할 수 있는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나.
According to paragraph 1,
The first septum polarizer (16a) is formed on the single horn antenna (10) so that the septum polarizer (16) and the phase are opposite to each other.
A multi-polarization waveguide horn array antenna that can transmit and receive multiple linear and circular polarized waves including.
삭제delete 제1항에 있어서,
X-Y 좌표 중에서 8.5행, 4.5열을 중심 좌표로 설정하고,
상기 제4 파워(P4)와 상기 제5 파워(P5) 중에 상기 제4 파워(P4)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 상기 제5 파워(P5)는 상기 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되며,
상기 제6 파워(P6)와 상기 제7 파워(P7) 중에 상기 제6 파워(P6)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 상기 제7 파워(P7)는 상기 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되고,
상기 제8 파워(P8)와 상기 제9 파워(P9) 중에 상기 제8 파워(P8)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 제9 파워(P9)는 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되며,
상기 제10 파워(P10)와 상기 제11 파워(P11) 중에 제10 파워(P10)는 상기 중심 좌표로부터 먼 쪽으로 배치되고, 상기 제11 파워(P11)는 중심 좌표에 가까운 쪽으로 배치되는 것
을 포함하는 선형 편파와 원형 편파를 다중으로 송수신할 수 있는 다중편파 도파관 혼 배열 안테나.
According to paragraph 1,
Among the XY coordinates, set 8.5 rows and 4.5 columns as the center coordinates,
Among the fourth power (P4) and the fifth power (P5), the fourth power (P4) is disposed on a side farther from the center coordinate, and the fifth power (P5) is disposed on a side closer to the center coordinate,
Among the sixth power (P6) and the seventh power (P7), the sixth power (P6) is disposed on a side farther from the center coordinate, and the seventh power (P7) is disposed on a side closer to the center coordinate,
Among the eighth power (P8) and the ninth power (P9), the eighth power (P8) is arranged on a side far from the center coordinate, and the ninth power (P9) is placed on a side close to the center coordinate,
Among the 10th power (P10) and the 11th power (P11), the 10th power (P10) is arranged on the side far from the center coordinate, and the 11th power (P11) is placed on the side closer to the center coordinate.
A multi-polarization waveguide horn array antenna that can transmit and receive multiple linear and circular polarized waves including.
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