KR200400141Y1 - 저고도 능동형 레이더 안테나 - Google Patents

저고도 능동형 레이더 안테나 Download PDF

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KR200400141Y1
KR200400141Y1 KR20-2005-0022732U KR20050022732U KR200400141Y1 KR 200400141 Y1 KR200400141 Y1 KR 200400141Y1 KR 20050022732 U KR20050022732 U KR 20050022732U KR 200400141 Y1 KR200400141 Y1 KR 200400141Y1
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Abstract

본 고안은 저전력으로 탐지거리를 높이기 위하여 S밴드 주파수를 사용하고 허니컴 구조를 채택한 저고도 능동형 레이더 안테나에 관한 것이다. 이러한 본 고안의 안테나는 발진부; 발진부의 고주파신호를 제어신호에 따라 위상가변한 후 고출력으로 증폭하여 안테나측으로 n개의 신호를 송신하는 송신모듈; 안테나측으로부터 수신된 n개의 신호를 상기 발진부의 국부발진신호와 혼합하여 중간주파신호로 변환한 후 증폭하고 아날로그신호를 디지털로 변환하는 수신모듈; 안테나측으로 송신되는 신호와 수신되는 신호를 분리하기 위한 n개의 서큘레이터; 서큘레이터를 통해 입력된 송신신호를 복사기를 통해 전방으로 방사하고, 복사기를 통해 수신된 수신신호를 서큘레이터를 통해 상기 수신모듈로 전달하는 n개의 수평배열 안테나; 로터리 조인트와 슬립 링을 통해 레이더 감시제어기와 연결되어 관제실의 레이더 감시제어기와 안테나 본체 사이에 통신기능을 제공하기 위한 통신부; 및 통신부를 통해 레이더 감시 제어기와 통신하고, 운영자의 조작에 따라 발진부와 송신모듈과 수신모듈을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 제어부를 구비한다.

Description

저고도 능동형 레이더 안테나 { LOW ALTITUDE ACTIVE RADAR ANTENNA }
본 고안은 지상 고지대 또는 선박에 탑재하는 목표물 탐지용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저전력으로 탐지거리를 높이기 위하여 S밴드 주파수를 사용하고 허니컴 구조를 채택한 저고도 능동형 레이더 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 레이더 시스템은 전파를 발사한 후 물체에서 반사되는 반사파를 이용하여 목표물의 존재와 거리(방향) 등을 탐지하는 무선 감시 시스템인데, 종래에는 수평방향은 기계식 회전에 의하여 빔을 발사하여 수평방향과 거리를 알아내고 앙각방향 회전 레이더를 병용하여 목표물의 고도를 탐지하였다. 이와 같이 2개의 안테나를 사용하는 불편을 해소하고자 개발된 3차원 레이더는 종래 직각 방향 레이더의 목 부분의 기계적인 운동을 전기적인 빔의 조작으로 처리하여 하나의 안테나로 목표물을 탐지할 수 있도록 된 것이다.
그런데 이와 같은 3차원 레이더 시스템에 사용되는 종래의 안테나는 위상 변위기로서 비가역성 위상변위기를 사용하여 펜슬-빔(pencil-beam)을 형성하였기 때문에 수평방향의 탐색은 가능하나 수직방향(즉, 앙각)의 정확한 탐색은 어렵고 소요부품이 증가하는 문제점이 있었다. 즉, 펜슬-빔은 복사패턴이 좁은 반전력 빔폭을 갖는 단일 주 빔과 상대적으로 낮은 레벨의 사이드 로브(부엽)로 구성된 형태를 갖는 데, 이러한 빔을 상하 방향으로 제어하기 위하여 비가역적 위상 변위기를 사용할 경우에는 적어도 2개의 위상 변위기가 필요하다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, S밴드 주파수대역을 사용하고 허니컴 스트립 라인을 이용하여 적은 출력으로 원거리 탐색을 가능하게 한 저고도 능동형 레이더 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본고안은, 송신을 위한 고주파신호와 수신을 위한 국부발진신호를 제공하는 발진부; 상기 발진부의 고주파신호를 제어신호에 따라 위상가변한 후 고출력으로 증폭하여 안테나측으로 n개의 신호를 송신하는 송신모듈; 안테나측으로부터 수신된 n개의 신호를 상기 발진부의 국부발진신호와 혼합하여 중간주파신호로 변환한 후 증폭하고 아날로그신호를 디지털로 변환하는 수신모듈; 안테나측으로 송신되는 신호와 수신되는 신호를 분리하기 위한 n개의 서큘레이터; 상기 서큘레이터를 통해 입력된 송신신호를 복사기를 통해 전방으로 방사하고, 복사기를 통해 수신된 수신신호를 상기 서큘레이터를 통해 상기 수신모듈로 전달하는 n개의 수평배열 안테나; 피아식별 및 부엽억압을 위한 피아식별 및 부엽억압모듈; 피아식별 안테나; 전방향성 안테나; 로터리 조인트와 슬립 링을 통해 레이더 감시제어기와 연결되어 관제실의 레이더 감시제어기와 안테나 본체 사이에 통신기능을 제공하기 위한 통신부; 및 상기 통신부를 통해 상기 레이더 감시 제어기와 통신하고, 운영자의 조작에 따라 상기 발진부와 상기 송신모듈과 상기 수신모듈을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 송신모듈은 상기 발진부의 송신신호를 n개로 분배하기 위한 송신RF신호 분배기와, n개의 송신부로 이루어지고, 상기 각 송신부는 상기 송신RF신호 분배기로부터 분배된 RF신호를 상기 제어부의 제어신호(PG1~PG3, PG11~PG15, PG21~PG25, PG31~PG35)에 따라 위상가변시키는 위상변위기와, 상기 위상변위기의 출력을 상기 제어부의 제어신호(AG1)에 따라 감쇠레벨을 조절하여 출력을 가변시키는 자동감쇠기와, 상기 자동감쇠기의 출력을 고출력으로 증폭하기 위한 고출력 증폭기로 구성된다.
그리고, 상기 위상변위기는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)에 의해 선택되는 복수개의 위상지연부로 이루어지고, 상기 각 위상지연부는 길이가 달라 위상지연이 다르도록 된 복수개의 위상지연선로로 이루어지며, 상기 위상지연선로는 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)에 의해 선택되도록 된 것이며, 또한 아날로그형 레이더일 경우 수신시간에만 수신신호 RX1~RXN 를 절체기들(SWR11~n,SWR21~n,SWR31~n)에 의하여 수신 위상변위기들(112-1~112-n)을 통과한다.
상기 각 수평배열안테나는 급전신호를 병렬 분배하는 다단의 분배기와, 상기 분배기와 분배기 사이 혹은 상기 분배기와 방사기 사이를 연결하는 급전 스트립라인과, 송신신호를 공중으로 방사하는 다수의 복사기를 포함하는 허니컴스트립라인 구조이고, 상기 최초 급전점으로부터 각 복사기까지의 선로 길이가 균등하도록 된 것이다.
또한 상기 허니컴스트립라인 구조는 상측 도전판과 하측 도전판 사이에 저유전율의 허니컴 절연체가 위치하고, 상기 허니컴 절연체의 중간부분에 스트립라인이 형성되어 있으며, 상기 상측 도전판에 형성된 허니컴 절연체와 상기 하측 도전판에 형성된 허니컴 절연체를 결합하여 제조되는 것이다.
또한 상단, 하단 또는 중간에 기준안테나(REF1, REF2)들을 부착하고, 기준안테나 신호를 제어기, CPU 등에 전송하여 각 단의 위상, 증폭도를 교정 가능케 한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 시스템의 기구적인 배치 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 기구적인 내부 구성을 도시한 사시도이다.
본 고안이 적용된 저고도 능동형 레이더 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 지상 지지 구조물(15) 위에 로터리 조인트(rotary joint)와 슬립 링(slip ring)을 포함하는 회전체(14)를 통해 회전하는 안테나 본체(10)와, 안테나 본체(10)와 떨어져 실내에 위치하는 레이더 감시 제어기(20)로 이루어진다. 레이더 감시 제어기(20)는 탐지물체를 표시하는 디스플레이와, 운영자가 조작하는 조작패널 등을 포함한다. 또한 회전하는 본체(10)는 정역 양방향 가변 감속모터 사용하여 안테나를 추적용으로 사용할 경우, 안테나 콘트롤 유니트(A.C.U)에 의해 정역 회전가능하게 한것이다.
본 고안의 안테나 본체(10)는 목표물을 탐지하기 위한 회전형 능동 안테나(11)와, 회전형 능동 안테나(11)의 상부에 설치되는 피아 식별(IFF: identification, friend or foe)용 안테나(12) 및 전방향 안테나(13)로 이루어져 S밴드(2.9~3.5㎓) 주파수대역의 무선신호를 목표물 방향으로 전파 복사한 후에 목표물로부터 반사되어 수신된 반사신호를 분석하여 적은 출력으로 원거리의 목표물을 정확하게 탐지함과 아울러 피아를 식별하는 기능을 제공한다. 이때 안테나 본체(10)는 내부의 안테나 소자들을 보호하기 위한 함체 케이스와 유지보수를 위해 함체 케이스 후면에 설치된 도어(11a)를 포함하고 있다.
이러한 안테나 본체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 함체 케이스 내에 수평배열 안테나들(410-1~410-n)이 수직으로 n개 적층되어 있고, 수평배열안테나(400) 상부에는 피아식별 안테나부(500)와 전방향 안테나(R0)가 설치되어 있으며, 수평배열안테나(400) 후면에는 송신모듈(100)과 수신모듈(200), 기타 모듈들이 함체내에 설치되어 있다. 이러한 배치는 하나의 예를 보여주는 것에 불과하며, 송신 수신모듈 크기에 따라 1개 모듈로 송신수신 1개 함체에 구성할 수도 있다.
도 3은 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 전체 구성을 도시한 블럭도이다.
본 고안에 따른 안테나는 도 3에 도시된 바와 같이, 송신RF신호 분배기(102)와 n개의 송신부(110-1~110-n)로 이루어진 송신모듈(100)과, 수신발진신호 분배기(202)와 병렬/직렬 변환기(204) 및 n개의 수신부(210-1~210-n)로 이루어진 수신모듈(200)과, 송수신을 분리하기 위한 서큘레이터(120-1~120-n), 필터(130-1~130-n), n개의 수평배열 안테나(410-1~410-n), 발진부(300), 피아식별 안테나부(500), 제어부(600), 통신부(700)로 이루어진다. 피아식별 안테나부(500)는 피아식별 및 부엽 억압모듈(501)과 피아식별(IFF)을 위한 안테나(R1&R2), 전방향 안테나(R0)로 이루어지고, 제어부(600)는 자동전력레벨제어(Auto power level control), 게이트 제어(Gate control), 빔 스티어링 형성(Beam stearing forming), 위상가변기 게이트제어(Phase shifter gate control), 스위치 게이트제어(SW gate control), 디지털 인터페이스 제어(Digital interface control), 주파수 제어(Frequency control) 등 다양한 신호를 제어한다.
송신모듈의 송신RF신호 분배기(102)는 발진부(300)로부터의 송신RF신호와 제어부(600)로부터 피아식별을 위한 Q1, Q3코드를 입력받아 n개의 송신부(110-1~110-n)로 분배하고, 각 송신부(110-1~110-n)는 도 4에 도시된 바와 같이, 분배기(102)로부터 분배된 RF신호를 제어부(600)의 제어신호(PG1~PG3, PG11~PG15, PG21~PG25, PG31~PG35)에 따라 위상가변시키는 위상변위기(112-1~112-n) 및 추적운영시 별도 구성한 수신 Az.△ 전용 위상변위기(112'-1~112'-n)와, 이 출력을 제어부(600)의 제어신호(AG1~AGn)에 따라 감쇠레벨을 조절하여 출력을 가변시키는 자동감쇠기(111-1~111-n)와, 이 감쇠기의 출력을 고출력으로 증폭하는 고출력 증폭기(113-1~113-n)로 구성된다. 도 3에서는 송수신을 분리하는 서큘레이터(120-1~120-n)가 송신모듈(100) 외부에 있는 것으로 도시하여 설명하였으나 도 4에 도시된 바와 같이 고출력증폭기(113-1~113-n)에 포함될 수도 있다.
그리고 본 고안에 사용되는 위상변위기(112-1~112-n)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)에 의해 선택되는 3개의 위상지연부로 이루어지고, 각 위상지연부는 길이가 달라 위상지연이 다르도록 된 5개의 위상지연선로로 이루어진다. 각 위상지연부에서 위상지연선로는 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)에 의해 선택된다.
또한 아날로그 레이더일 경우 수신신호들이 수신시간동안만 도 5a의 절체기들(SWR31~n)과 도 4a의 절체기들(SWR11~n, SWR21~n)에 의해 위상변위기들(112-1~112-n)로 연결되어 수신신호들을 위상지연시킨 후 단일합성기(도 5a의 330)로 합성하여 그 출력을 절체기(도 5a의 SWT)에 연결하여 제1 믹서(214RF), 제1 IF필터(215RF), 제1 IF증폭기(216RF), 제2 믹서(214RS), 제2 IF필터(215RS), 제2 IF증폭기(216RS) 통과 후 통신부로 연결하여 관제실로 전송하여 감시 콘트롤한다.
그러나 추적 레이더 겸용의 경우(도 11참조) 좌우 합,차 신호에서 차신호(△)는 도 4b에 도시된 바와 같은 전용 위상변위기(112'-1~112'-n)를 별도 설치하여 수신기간만 입력차신호(도4b의 I△1~I△n)를 입력받아 전용 위상변위기(112'-1~112'-n)에서 위상변위시켜 출력차신호(도4b의 O△1~O△n)를 상단 합성기(도11의 Az△1)와 하단 합성기(도11의 Az△2)로 전달한다.
상단 합성기(도11의 Az△1)와 하단 합성기(Az△2)에서 합성된 각각의 신호(△1,△2)는 하이브리드(HAZ)에서 하나로 합성된 후, 합성된 수평차신호(Az△)를 믹서(Az△ MIX)에서 IF로 변환 후 IF필터(Az△F)를 통과하고, IF 앰프(Az△IFA)에서 증폭 후, 수평 추적수신기(Az TRX)와 ACU거쳐 수평추적모터를 자동 콘트롤하여 추적한다.
수신합신호(∑)는 송신출력측에 부착된 필터(130-1~130-n/2)와 서큘레이터(120-1~120-n/2) 통하여 수신신호 인출하여 고전력보호기류(220-1~n/2,211-1~n/2, 212-1~n/2)을 통과 후, 저잡음 증폭기(LNA1~LNAn/2)에서 상반부의 수신신호를 각각 증폭한 후, 위상변위기(112-1~112-n/2)의 스위치(도 4a의 SWR11~n/2,SWR21~n/2)로 송신기(TX) 입력을 차단하고, 수신시간동안만 수신신호(∑)를 통과시켜 위상변위한 다음, 이 출력을 합성기(330-1)에서 합성한다.
또 위와 같은 방법으로 저잡음증폭기(LNAn/2+1~LNAn)에서 하반부의 수신신호를 각각 증폭한 후, 위상변위기(112-n/2+1~112-n)의 스위치(SWR1n/2+1 ~ n,SWR2n/2+1 ~n)로 송신입력을 차단하고 수신신호(∑) 통과시켜 위상변위한 다음, 이 출력들을 합성기(330-2)에서 합성한다.
이 합성신호들을 하이브리드(H∑:340)에서 합성하여 수평합 합성신호(Az.∑)와 수직차(EL.△)신호를 인출한다.
하이브리드(340)에서 합성된 수평합 합성신호(Az.∑)는 스위치(SWT)를 거쳐서 제1 믹서(도 5a의 214RF), 제1 IF필터(215RF), 제1 IF증폭기(216RF), 제2 믹서(214RS), 제2 IF필터(215RS), 제2 IF증폭기(216RS) 거쳐서 통신부(700)로 전달하여 목표물 탐색신호로 운용되고, 수직차신호(EL.△)는 믹서(E△ MIX), IF필터(E△ IFF), IF증폭기(E△ IFA), 수직추적수신기(Track RX), 제어기(600) 또는 ACU 거쳐서 위상제어기 또는 모터를 콘트롤하여 위상제어 수직 복사빔 콘트롤한다. 또한 기준 안테나들(REF1, REF2)의 신호는 제어기(600)에 입력하여 위상조정 보정한다.
위에 적용되는 모든 스위치들은 총체적으로 제어부(600)에서 자동 초고속 전자 스위칭하는 게이트(Gate) 신호로 구성하고 연산한다.
각 스위치 및 절체기는 다양한 방식에 의해 구현될 수 있는데, 바람직하게는 반도체 소자를 이용한 핀다이오드 스위치로 구현되어 제어부(600)의 게이트신호에 따라 도통 혹은 차단되도록 할 수 있다. 예컨대, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 PG1 내지 PG3신호에 따라 어느 하나의 위상지연부를 선택하는데, PG1신호가 활성화되면 제1 위상지연부가 선택되고, PG2신호가 활성화되면 제2 위상지연부가 선택되며, PG3신호가 활성화되면 제3 위상지연부가 선택된다. 유사한 방식으로 각 위상지연부의 위상지연선로는 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)의 PG11~PG15 게이트신호에 따라 하나의 위상지연선로가 선택되며, 아날로그 레이더일 경우 수신신호 입력시간만 SWR11-n,SWR21-n,와 PGR11~n, PGR21-n의 게이트신호에 의하여 동작된다. 이러한 동작을 정리하면 다음 표1과 같다. 이 경우는 추적안테나로 수평차(Az.△) 수신의 경우, 별도 위상변위기(112'-1~112'-n)로 동작하고 원리는 위와 동일하다.
제어신호 구분 위상지연정도
제1/제2 스위치 제3/제4 스위치
PG1 PG11 d1
PG12 d2
PG13 d3
PG14 d4
PG15 d5
PG2 PG21 d6
PG22 d7
PG23 d8
PG24 d9
PG25 d10
PG3 PG31 d11
PG32 d12
PG33 d13
PG34 d14
PG35 d15
상기 표1에서 제어부(600)가 출력하는 게이트신호 PG1과 PG11이 활성화되면 위상변위기(112)는 "d1"만큼 위상지연시키고, 제어부(600)의 게이트신호 PG3와 PG35가 활성화되면 위상변위기(112)는 "d15" 만큼 위상지연시킨다. 따라서 안테나(10)를 회전체(14)에 의해 수평방향으로 회전시킴과 동시에 고속으로 게이트신호를 제어하여 위상을 가변시키면 수직방향으로도 물체를 탐지하여 3차원 탐색이 가능해 진다. 본 고안의 실시예에서는 5개의 위상지연선로로 이루어지는 위상지연부 3개가 하나의 위상변위기(112)를 구성하는 것으로 설명하였으나 이것은 하나의 예에 불과한 것이고, 그 수는 필요에 따라 가변할 수 있다. 위 설명중 많은 스위치들을 동작함에 소요되는 게이트신호 표시 누락된 것도 추가로 PG1~PGnn 설정하여 제어토록 고안한다.
SWR11~n SWR21~n가 수신시간동안만 동작할 경우는 고출력 송신부는 차단된다. 또한 본 위상변위기는 삽입손실이 커도 별 문제가 안될 경우, 고유전체 스트립라인 또는 액티브 변위기 사용하여 체적이 아주 작게 ASIC화하여 사용할 수도 있다(도 4c의 112E와 같이 고유전율 절연체 이용 칩화할 경우 가로 세로 높이를 3cm ×3cm×1cm 이하로 작게 구성할 수 있다).
수신모듈(200)은 도 5a에 도시된 바와 같이, 각 서큘레이터(120-1~120-n)로부터 수신신호를 입력받아 처리하는 n개의 수신부(210-1~210-n)로 이루어지고, 각 수신부의 구성은 동일하다. 예컨대, 제1 수신부(210-1)는 높은 고주파신호에도 파손이 안되어 고전력을 감지할 수 있는 고전력 감시기(211)와, 고전력 감시기(211)의 제어신호에 따라 수신신호를 단락시켜 저잡음 증폭기(213:LNA)를 보호하는 PIN 다이오드(212), 저잡음 진공관 또는 저잡음 고출력 트랜지스터로 된 고전력 입력보호기(220)와, 저잡음 증폭기(LNA: 213), 제1 믹서(214F), 제1 IF 필터(215F), 제1 IF 증폭기(216F), 제2 믹서(214S), 제2 IF필터(215S), 제2 IF 증폭기(216S), 위상검출기(217), 아날로그 디지털 변환기(218)로 구성되고 다른 1개는 증폭신호레벨을 아날로그 디지털 변환기(219)로 변환한다.
위 변환된 디지털 신호들은 통신부(안테나부와 레이더 장비 운영실)에 입력되어 제어부와 로타리 조인트 슬립링과 레이더 감시 통신부와 연결 전송하여 BITE DATA INTERFACE 빔 스티어링, 타임 컨트롤 레이더 인터페이스 드라이브, 안테나 콘트롤 빔 등 CPU로 연산하여 앙각으로 수십개의 비행체의 고도, 거리, 앙각, 방향 피아식별들을 감시하고 추적 PLOT 등 감시 운영한다.
본 장치는 송신-수신기가 안테나 함체 내부에 있어서 열이 많이 나므로 외부로부터 냉각 장치를 부착하여 로타리 조인트 통과시켜 공랭식으로 냉각시킨다.
위 설명은 디지털 레이더일 경우이고, 아날로그 레이더일 경우에는 저잡음증폭기(LNA1~LNAn) 후단에 부착한 스위치(SWR31~n)를 위상변위기들(112-1~112-n) 쪽으로 연결되게 한 후, 위상변위기의 스위치 SWR11~n, SWR21~n를 동시 연동하여 수신시간동안만 위상변위기 통과 후 SWRO1~n신호로 출력되어, 탐색 레이더시 제1 합성기(330-1)와 제2 합성기(330-2)를 통합한 합성기(330)에서 합성한 후, 합성수신신호를 제1 믹서(214RF), IF필터(215RF), IF AMP(216RF), 제2 믹서(214RS), 제2 IF필터(215RS), 제2 IF AMP(216RS) 통과 후, 통신부(700) 거쳐서 로터리 조인트 통과하여 레이더 감시실로 전송된다. 본 고안의 실시예에서는 전수신부의 믹서를 2단으로 하였으나 주파수가 낮을 경우, 1 단 IF 변환하여도 가능하다.
발진부(300)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 기준발진기(302)와 신디사이저(304), 제1 국부발진기(306), 제2 국부발진기(308), 및 체배기들로 구성되어 제1 분배기(310)를 통해 수신부의 제1 믹서(214F)에서 필요로 하는 제1 국부발진신호(RLO1)를 제공함과 아울러 송신모듈에 RF신호를 제공하고, 제2 분배기(320)를 통해 수신부의 제2 믹서(214S)에서 필요로 하는 제2 국부발진신호(RLO2)를 제공한다. 도 5b를 참조하면, 발진부(300)는 기준발진기(302)로 록(lock)하고, 신디사이저 오실레이터(304)를 사용하여 주파수 가변할 수 있게 하며, 설정된 고주파를 분배하여 각각의 송신모듈(100)과 수신모듈(200)에 발진신호를 제공한다.
수평배열 안테나(400)는 도 6에 도시된 바와 같이, 허니컴스트립라인(HS)으로 이루어지는데, 입력신호를 4개로 분기하는 분배기들(PD0~PD4)과 다이폴 복사기(A1~A16)를 포함하고 있다. 여기서, 복사기의 수는 분배기들의 배열에 따라 달라지는데, 도 6은 2단으로 구성한 경우를 보여주고 있다. 만일, 분배기들을 3단으로 할 경우에는 64개의 복사기를 필요로한다.
도 6을 참조하면, 본 고안의 수평배열 안테나(410-1)는 후술하는 바와 같이, 허니컴 스트립라인(HS)을 이용하여 저손실 고출력 전송을 가능하게 하는 진행파형 연속 전송방식을 채택하고, 입력에서 분배하여 각 복사기까지 도달하는 위상길이가 거의 동일하게 하여 광대역 주파수 전송에서 낮은 주파수대와 높은 주파수대의 오차를 적게 구성한 것이다. 이를 위하여 본 고안의 안테나(10)는 병렬 분배방식을 사용하고, 복사기 급전용 스트립라인 도중에 위상보상용 스트립라인(SP1,SP2)을 첨가하여 위상을 보상한다. 또한 본 고안의 안테나에서는 전력분배도 차등 분배방식과 균등 분배방식을 혼용하여 중앙부 복사에너지와 양 끝부분 복사에너지 분포율이 차등이 되게 하여 불요측파대를 대폭 낮추었다. 즉, 종래에는 고주파입력신호를 분배시 직렬 분기형을 채택하여 제작상에 간편한 점은 있지만 직렬분기를 여러단 사용할 경우, 광대역 주파수 이조시 많은 위상 편차가 생겨서 균등한 특성을 발휘하지 못하고, 성능이 저하되었으나 본 고안은 완전 병렬 분배방식을 채택하여 이러한 문제점을 해결한 것이다.
도 7은 도 6의 수평복사소자 안테나의 구체 예를 도시한 것으로서, 도 7a는 수평배열 안테나의 허니컴스트립 패턴을 도시한 도면이고, 도 7b는 수평배열 안테나의 허니컴 구조를 도시한 평면도, 도 7c 및 7d는 수평배열 안테나의 허니컴 조립 구조를 도시한 측단면도이며, 도 7e는 수평배열 안테나의 다이폴 복사기 패턴을 도시한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 본 고안의 안테나는 하나의 입력을 4개로 분배하는 1차 4분배기(PD0)와, 1차 분배된 신호를 다시 4분배하는 2차 4분배기(PD2), 분배된 각 출력을 전방으로 복사하는 복사소자(A1~A4)를 포함한다. 1차 4분배기(PD0)는 신호가 입력되는 정합 변성기(IP)(1/4 파장)와, 입력된 신호를 선폭에 따라 차등 분배하는 전력분배 변성기(PT1~PT4)(1/4 파장)로 이루어지고, 2차 4분배기들(PD2)도 신호가 입력되는 정합 변성기(IP)와, 입력된 신호를 선폭에 따라 차등 분배하는 전력분배 변성기(PT1~PT4)로 이루어진다. 여기서, 변성기의 폭이 넓을수록 전력이 많이 전달되므로 전력의 크기는 PT1> PT2> PT3> PT4인 것을 알 수 있다 . 이러한 전력분배 방식은 필요에 따라 선폭으로 적절하게 조절할 수 있다. 위 분배방식은 4분배기 사용하였으나 하이브리드, 레트링, 2분배, 3분배, 5분배 등 다양하게 구성할 수 있다. 전력(power)분배는 부엽특성을 작게하기 위하여 테일러형 분포, 엔바형 분포 등 다양한 응용방식을 택한다.
복사소자(A1~A4)는 허니컴 스트립라인(HS)의 안테나 입력단자를 2분배하여 일부분은 직접 다이폴 소자 A'측에 공급하고, 다른 부분(A'')은 180도 위상지연기(P1~P4)을 거쳐서 급전하여 전류 흐름이 동일 방향이 되게 함으로써 별도로 바룬을 설치하지 않고 불평형 손실을 없게 하였다. 또한 도 7e에 도시된 바와 같이, 복사소자의 폭을 차등되게 임피던스 정합하여 복사효율을 높였다. 도 7e를 참조하면, 복사기의 길이는 1/2 파장이고, 복사기의 전방폭은 "t1"이며, 복사기의 후방폭은 "t2"이고, "t2>t1"인 것을 알 수 있다. 즉, 종래에는 안테나 평형소자에 불평형 2개로 공급하여 부정합 손실이 발생하였고, 경우에 따라 평형과 불평형을 정합하기 위한 바룬(BALUN)을 삽입하여 바룬 삽입손실이 발생하였으나 본 고안의 복사소자는 이와 같은 손실을 제거하여 3dB 이상의 안테나 이득을 증가시켰다.
또한 본 고안에 따른 안테나의 전력분배기(PD0~PD4)는 스트립라인의 폭을 다르게 하여 차등분배하거나, 폭을 동일하게 하여 균등분배할 수 있는데, 균등분배 방식은 입출력 임피던스 정합용 1/4 파장 변성기를 사용하여 구성한다. 즉, 종래에는 금속판 사이 절연체를 드문드문 벌크형으로 지지하여 유전율이 높고, 군데군데 불연속성 부정합 연속상태여서 손실이 많았다. 그러나 본 고안의 허니컴 스트립라인은 저유전율(거의 대기 유전율과 동일)의 허니컴 구조를 사용하여 저손실의 진행파형 전송선로를 구현하였고, 이에 따라 손실이 거의 없다. 또한 금속띠형 전송로는 은 또는 금도금하여 표피 손실을 최화하였다.
이러한 본 고안의 허니컴 스트립 라인은 도 7b 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 저유전율의 얇은 유전체로 만든 허니컴 절연체(HU)의 양면에 얇은 금속판(412,414)을 부착하고, 중앙부의 허니컴 절연체(HU)에는 얇은 금속띠로 도체스트립(두께 T, 폭 W;418)을 형성 삽입한 것이다. 이때 도체스트립(418)의 폭 W에 비해 매우 넓은 간격 L만큼을 공간(416)을 두고, 허니컴 내부 높이 D의 간격의 1/2이 되게 구성하여 도체스트립(418)을 접착제로 부착하여 허니컴 스트립라인을 구성한다. 이 방식으로 전력분배기, 위상지연기, 위상변위기 등을 구성한다.
이와 같은 허니컴 구조는 도 7c에 도시된 바와 같이, 상측 금속판(412)에는 돌출형(凸) 허니컴(UP)을 구현하고, 하측 금속판(414)에는 오목형(凹) 허니컴(DN)을 구현한 후, 다시 상/하 금속판(412,414)을 압력을 가해 접착하여 제조한다. 본 예는 허니컴 셀을 6각형으로 예시하였으나 3각,4각,7각,8각등 다각형의 허니컴 형태를 다양하게 구현할 수 있다.
도 8은 본 고안의 안테나에서 앙각 복사패턴을 측면도로 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 저앙각방향은 250Km 이상 원거리도 탐지 가능케 송신부의 자동감쇠기(도 4a의 111)를 최소로 감소되게 하여 최대전력으로 복사하도록 하고, 앙각이 커질수록 거리가 짧아지고 앙각 70도 가까우면 비행체가 20Km 이상 비행 불가능할 경우 자동감쇠기(111)의 감쇠량을 크게 하여 저전력으로 복사하게 하여 30Km 까지만 탐지 가능케 하여 전력효율을 높일 수 있다.
그러나 경우에 따라 고공 미사일까지도 탐색할 필요가 있을 경우에는 고앙각에서 감쇠기의 감쇠량을 최소화하여 최대전력으로 복사함으로써 고공 원거리 250Km까지도 탐지할 수 있다. 즉, 종래에는 고정감쇠기를 사용하던가 감쇠기가 아예 없어서 탐지거리 조정이 불가능하였으나 본 고안의 안테나에서는 제어부(600)가 자동감쇠기(111)를 제어하여 필요에 따라 탐지거리를 조정할 수 있다.
도 9는 본 고안에 따른 안테나의 수평복사패턴을 도시한 것으로, 도 9a는 직각좌표계로 표시한 것이고, 도 9b는 극좌표계로 표시한 것이다. 본 고안의 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 모터 감속기로 이루어진 회전체(14)에 의해 주기적으로 수평 회전하여 360도 방향을 탐지할 수 있다.
도 10a는 본 고안에 따른 피아식별(IFF) 탐색 및 부엽 억압 안테나의 전체 구성 블럭도이고, 도 10b, 10c는 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 피아식별 및 부엽억압 및 제거를 위한 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 10a를 참조하면, 피아식별 및 부엽억압모듈(501)은 피아식별(IFF)을 위한 안테나(R1,R2)로부터 수신된 신호를 처리하는 부분(520)과 전방향 안테나(R0)로부터 수신된 신호를 처리하는 부분(510)으로 구분되는데, 전방향 안테나 신호 수신부분(510)은 보호용 PIN다이오드(511), 저잡음증폭기(512), 제1 믹서(513F), 제1 IF필터(514F), 제1 IF증폭기(515F), 제2 믹서(513S), 제2 IF 필터(514S), 제2 IF증폭기(515S), 복조 또는 디코딩부(516), 아날로그 디지털 변환기(517)로 구성된다. 그리고 피아식별을 위한 기준 안테나 신호 수신부분(R1,R2)은 자동절체 위상변위기(502)와 합성기(504), 보호용 PIN다이오드(521), 저잡음증폭기(522), 제1 믹서(523F), 제1 IF필터(524F), 제1 IF증폭기(525F), 제2 믹서(523S), 제2 IF 필터(524S), 제2 IF증폭기(525S), 복조 또는 디코딩부(526), 아날로그 디지털 변환기(527)로 구성되어 제1 피아식별 안테나(R1)와 제2 피아식별 안테나(R2)의 합(∑)과 차(△)의 신호를 이용한다. 이때, 제2 안테나(R2)의 출력은 0˚ 혹은 180˚ 자동절체 위상변위기(502)를 거친다. 이들의 디지털 신호들은 통신부에 연결되어 수신 안테나 제어 통신부와 함께 CPU로 연산하여 지시기에서 관리 운영한다.
아날로그 레이더의 경우는 A/D변환기(517,527)를 생략하고, 복조 또는 디코딩(516,526) 출력을 직접 통신부(700)로 전달한다.
송신용 탐색 안테나에서 f1 주파수로 아군코드 Q1, Q3를 보내면, 아군기는 식별 후 레이더 송신 차단시 수 마이크로초 후 f2 주파수로 아군코드 Q2코드가 변조 또는 엔코딩된 신호를 송신하고, 전방향성 안테나(R0)는 이를 수신하여 수신기로 보내 레이더 감시 및 제어기에서 피아기, 기종 및 비행체번호 등 식별할 수 있게 한다.
또한 도 10b에 도시된 패턴과 같이 탐지안테나로 비행체로부터 반사된 신호를 수신할 경우, ∑Q1,Q3 부엽특성이 나쁘면, 전방향 안테나(R0)의 전방향성 수신패턴이 Q2의 부엽특성 보다 높게 하여 부엽특성을 억압 또는 제거한다.
또다른 방법은 R1 안테나와 R2 안테나 신호를 합성함에 있어서 다른 한편 R2 안테나에서 수신된 신호에는 180˚ 위상변위기(502)를 부착한 후, 제어부(도 3의 600)에서 제어신호를 보내 자동으로 반복 스위칭하여 0˚ 와 180˚가 반복 교체되게 하여 0˚인 경우, 합(∑)신호를 발생하고 180˚인 경우 차(△)신호 발생하게 하여 합 신호 복사패턴 때는 전방향 안테나(R0)의 Q2 복사패턴과 탐색 수신 안테나 패턴을 비교하여 부엽특성을 억압하고, 차신호 복사패턴 때는 합신호 복사패턴과 비교하여 아군기로부터 수신된 신호로 피아기를 식별한다.
이와 같이 본 고안의 피아식별 및 부엽 억압모듈(501)은 아군 비행체에서 보내는 고주파신호를 R1, R2 안테나에서 수신한 후 합성출력과, 전방향 안테나(R0) 출력을 순간 고전력을 방지할 수 있는 핀(PIN) 다이오드(511,521)를 통해 입력받아 각각의 LNA(512,522)에서 저잡음으로 증폭한다. 그리고 저잡음증폭기(512,522)의 출력을 제1 믹서(513F,523F)에서 하향 변환하고, 제1 IF필터(514F,524F)를 통과한 후, 제1 IF 증폭기(515F,525F)에서 증폭하고, 다시 제2 믹서(513S,523S)에서 하향 변환하여 제2 IF 필터(514S,524S) 통과한 후 제2 IF AMP(515S,525S)에서 증폭하고, 경우에 따라 검파 디코딩(516,526)하거나 아날로그 디지털 변환기(517,527), 통신부(700)를 거쳐서 레이더 감시 제어기(20)로 전달하여 피아 식별할 수 있게 한다.
아날로그 레이더의 경우는 아날로그 디지털 변환기(517,527)를 생략하고, 검파 디코딩(516,526) 출력을 직접 통신부(700)로 전달하여 데이터 감시 운영실로 전송한다.
한편, 종래의 레이더는 고효율 증폭기를 관제 운영실에 두고, 대형 전송로 도파관으로 전송한 후 고전력 로타리 조인트를 통과하여 회전형 안테나 함체에서 분배하여 전송함으로써 고전력 로터리 조인트가 수시로 고장나서 운영이 중단되고 전송손실이 많아서 저효율이고 유지보수에 고비용이 들었으나 본 고안의 안테나는 수신기가 안테나 함체에 구비되는 능동형이므로 로터리 조인트를 통해서는 저전력의 신호가 전달되므로 로터리 조인트에 고장이 발생되지 않고, 전송손실도 거의 없다.
[추적 안테나 겸용으로 사용예]
본 고안의 안테나를 추적 안테나로 호환 운영할 경우는 도 11에 도시된 바와 같이, 수직으로 n단 배열된 제1 내지 제n 수평 배열안테나(A1~An)를 n/2개의 상측의 안테나군(A1~An/2)과 n/2개의 하측의 안테나군(An/2+1~An)으로 분리하고, 상하로 분리된 각 수평배열 안테나(A1~An)를 상좌 안테나군, 상우 안테나군, 하좌 안테나군, 하우 안테나군으로 구분한다. 또한 상단, 하단 또는 중간에 기준안테나(REF1, REF2)들을 부착하고, 기준안테나 신호를 제어부(600)에 전송하여 각 단의 위상, 증폭도를 교정 가능케 한다.
제1 내지 제 n 수평배열 안테나(A1~An)를 각각 좌우 대칭으로 구성하여 수신신호 입력시 각 하이브리드(H1~HN)의 한쪽은 90˚지연기(P1~Pn)에서 90˚위상 지연된 신호를 입력받고, 다른 쪽은 그대로 신호를 입력받아 하이브리드 H1~Hn으로 합성하여 합신호(∑)와 차신호(△)를 구한다.
그리고 합신호(∑)는 송신모듈(110-1~110-n)측으로 필터(130-1~130-n)와 서큘레이터(120-1~120-n) 통하여 출력하고, 차신호(△)는 상반부는 도 11과 같이 별도 추가구성 필터(130'1~130'n/2), 고전력보호기(212'1~212'n/2), 저잡음증폭기(LNA: 213'1~213'n/2)통과 후, 추적용으로 설치된 별도 위상변위기 112'1~112'n/2(구조는 112와 동일) 통과 후 상측 합성기(Az△1)에서 합성하고, 하반부는 필터(130'n/2+1~130'n), 고전력보호기(212'n/2+1~212'n), 저잡음증폭기(LNA: 213'n/2+1~213'n)통과 후 추적용으로 설치된 별도 위상변위기 112'n/2+1~112'n 통과 후 하측 합성기(Az△2)로 합성한 후, 다시 하이브리드(HAZ)에서 합성하여 수평차신호(Az.△)를 인출한다. 그리고 믹서(Az△MIX)에서 IF변환 후 IF필터(Az△F) 통과 후, IF AMP(Az△IFA)에서 증폭 후 트래킹 수신기(Az.TRX)로 전달한다. 이어 트래킹 수신기(Az.TRX)로 수신 후, 안테나 콘트롤 유니트(A.C.U) 입력하고, 안테나 콘트롤 유니트(A.C.U)에서 모터 콘트롤 신호 인출하여 안테나 회전 감속모터를 정역회전 구동케 하여 목표물을 추적한다.
또한 수신신호입력시간만 상반부 써큐레이터(120-1~120-n/2) 각각의 수신출력수신신호들은 상반부 고전력 보호수단(211,212,220)과, 저잡음증폭기( LNA1~LNAn/2)를 통과한 후 위상변위기(112-1~112-n/2)측으로 연결되고, 위상변위기(112-1~112-n/2)를 통과한 신호들은 다시 입력된 후 제1 합성기(330-1)에서 합성된다. 또 하반부 서큘레이터(120-n/2~120-n) 각각의 출력들은 하부 고전력 보호수단(211,212,220)과, 저잡음증폭기(LNAn/2+1~LNAn)를 통과한 후 위상변위기(112-n/2+1~112-n)로 연결되고, 위상변위기(112-n/2+1~112-n)를 통과한 신호들은 다시 입력되어 제2 합성기(330-2)에서 합성되고, 이 합성신호(∑C2)는 하이브리드(340)에서 제1 합성기(330-1)의 ∑C1 출력과 함께 합성되어 수평합성신호(Az.∑)와 수직차신호(EL.△)로 인출된다.
수평합성신호(Az.∑)는 도 5a의 절체 스위치(SWT)를 추적 운영시 절체하여 제1 믹서(214RF), 제1 IF필터(215RF), 제1 IF 증폭기(216RF), 제2 믹서(214RS), 제2 IF필터(215RS), 제2 IF 증폭기(216RS)를 통과한 후 검파 및 디코딩한 후 통신부로 전송하여 탐색용으로 운영한다.
또한 수직차신호(EL.△)는 믹서(E△MIX)에서 다운 컨버팅된 후 IF 필터(E△IFF), IF 증폭기(E△IFA)를 거쳐 수직 트래킹 수신기(EL.TRX)로 입력된다. 수직 트래킹 수신기의 출력은 제어부(600)로 입력되어 위상변위기(112-1~112-n)를 콘트롤하여 앙각 콘트롤한다(수직모터 부착할 경우는 제어기(600)와 ACU를 부착하여 수직회전모터를 상하 구동할 수도 있다).
안테나시스템을 탐색용으로만 운영할 경우는 도 3, 도 6에 도시된 바와 같은 단일 수평배열 복사방식을 채택하여 가격이 저렴하게 구성하고, 추적용으로도 겸용할 경우에는 도 11과 같은 상하, 좌우, 합차 배열방식을 택해야 한다. 이 경우는 가격이 고가이지만 호환운영이 가능하여 경제적일 경우도 있다.
도 12는 도 11과 같은 안테나 배열시 복사 패턴도이며, ①은 수평 합(Az.∑) 복사 패턴도이고, ②는 수직 합(EL.∑) 복사 패턴도이며, ③은 수평 차(Az.△) 복사 패턴도이고, ④는 수직 차(EL.△) 복사 패턴도이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 S밴드 주파수대역을 사용함과 아울러 허니컴스트립라인을 사용함으로써 저전력으로 원거리의 목표물을 탐지할 수 있다. 또한 제어부의 게이트제어신호에 의해 고속으로 위상변위기를 제어하여 앙각방향으로도 탐색할 수 있도록 함으로써 하나의 수평안테나를 이용하여 3차원 물체 탐색이 가능하고, 자동감쇠기를 제어하여 출력을 조정하여 앙각에 따른 탐지거리를 조정할 수 있다.
그리고 본 고안의 안테나는 RF 송수신기가 안테나 함체에 설치되어 있으므로 레이더 감시 제어기와는 저전력으로 통신할 수 있으므로 로터리 조인트에 의한 고장이 발생하지 않아 유지보수비를 절감할 수 있다.
위와 같이 하여 탐색용으로 디지탈형과 아날로그형으로 사용하고, 또 경우에 따라 추적용으로 수평 수직합차신호를 모노펄스 추적하여 비행체 추적 운용이 가능하게 한 저고도겸용 레이더 안테나이다.
도 1은 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 내부 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 전체 구성을 도시한 블럭도,
도 4a는 도 3에 도시된 송신모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도,
도 4b는 수평차신호 전용 위상변위기의 예,
도 4c는 위상변위기의 사이즈 예,
도 5a는 도 3에 도시된 수신모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도,
도 5b는 도 3에 도시된 발진부의 세부 구성을 도시한 블럭도,
도 6은 도 3에 도시된 수평배열 안테나의 세부 구성을 도시한 도면,
도 7a는 도 6에 도시된 수평배열 안테나의 허니컴스트립형 분배 복사소자를 도시한 도면,
도 7b는 도 6에 도시된 수평배열 안테나의 허니컴 구조를 도시한 도면,
도 7c,d는 도 6에 도시된 수평배열 안테나의 허니컴 조립 구조를 도시한 도면,
도 7e는 도 6에 도시된 수평배열 안테나의 다이폴 복사기 형태를 도시한 도면,
도 8은 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 앙각 방사패턴을 도시한 도면,
도 9는 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 수평방향 방사 패턴을 도시한 도면,
도 10a는 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 피아식별 및 부엽 억압 모듈을 도시한 구성 블럭도,
도 10b,c는 본 고안에 따른 저고도 능동형 레이더 안테나의 피아식별 및 부엽억압을 위한 방사패턴을 도시한 도면
도 11은 본 고안에 따른 추적용 안테나 겸용시 안테나 배열도,
도 12는 본 고안에 따른 추적용 안테나 겸용시 복사 패턴도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 콘트롤 지시.감시 운영장치 2:통신부(운영실)
3: 로터리조인트/슬립링 4: 냉각장치
10: 저고도 능동형 레이더 안테나 20: 레이더 감시 제어기
100: 송신모듈 102: 송신RF신호 분배기
110-1~110-n: 송신부 111-1~111-n: RF감쇠기
112-1~112-n: 위상변위기(송수신 겸용)
112'-1~112'-n: 위상변위기(수신 Az.△ 전용)
113-1~113-n: 고출력 증폭기
120-1~120-n: 서큘레이터 130-1~130-n: 필터
130'-1~130'-n: 필터(수신 Az.△ 전용)
200: 수신모듈 202: 수신발진신호 분배기
204: 병렬/직렬 변환기 210-1~210-n: 수신부
212-1~212-n: 고전력 입력차단기
212'-1~212'-n: 고전력 입력차단기(수신 Az.△ 전용)
213-1~213-n: 저잡음증폭기
213'-1~213'-n: 저잡음증폭기(수신 Az.△ 전용)
214F,214S,214RF,214RS: 믹서(1st,2nd IF 믹서)
215F,215S,215RF,215RS: IF필터(1st,2nd IF 필터)
216F,216S,216RF,216RS: IF AMP(1st,2nd IF 앰프)
220: 고전력 입력 보호기 300: 발진부
330: 합성기 400,410-1~410-n: 수평배열안테나
500: 피아식별안테나부 501:피아식별 및 부엽억압모듈600: 제어부 700: 통신부(안테나 함체)
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A1~An/2좌: 상좌 수평배열안테나 A1~An/2우: 상우 수평배열안테나
An/2+1~An좌: 하좌 수평배열안테나 An/2+1~An우: 하우 수평배열안테나
H1~Hn:하이브리드 P1~Pn: 90˚지연기
Az△1,Az△2: 합성기(수평차신호 상단,하단)
∑C1,∑C2(330-1,330-2):합성신호들의 합성기(상반부,하반부)
HAZ, H∑: 하이브리드 Az.TRX: 수평 추적수신기
EL.TRX: 수직 추적 수신기 ACU:안테나 콘트롤 유니트
SWR11~n,SWR21~n:모노펄스 추적 안테나 절체기

Claims (12)

  1. 저고도 탐지 레이더를 구성함에 있어서 회전형 함체 내부에,
    송신을 위한 고주파신호와 수신을 위한 국부발진신호를 제공하는 발진부;
    상기 발진부의 고주파신호를 제어신호에 따라 위상가변한 후 고출력으로 증폭하여 안테나측으로 n개의 신호를 송신하는 송신모듈;
    안테나측으로부터 수신된 n개의 신호를 상기 발진부의 국부발진신호와 혼합하여 중간주파신호로 변환한 후 증폭하고 아날로그신호를 디지털로 변환하는 수신모듈;
    안테나측으로 송신되는 신호와 수신되는 신호를 분리하기 위한 n개의 서큘레이터;
    상기 서큘레이터를 통해 입력된 송신신호를 복사기를 통해 전방으로 방사하고, 복사기를 통해 수신된 수신신호를 상기 서큘레이터를 통해 상기 수신모듈로 전달하는 n개의 수평배열 안테나;
    피아식별 및 부엽억압을 위한 피아식별 및 부엽억압모듈;
    피아식별을 위한 안테나;
    전방향성 안테나;
    로터리 조인트와 슬립 링을 통해 레이더 감시제어기와 연결되어 관제실의 레이더 감시제어기와 안테나 본체 사이에 통신기능을 제공하기 위한 통신부; 및
    상기 통신부를 통해 상기 레이더 감시 제어기와 통신하고, 운영자의 조작에 따라 상기 발진부와 상기 송신모듈과 상기 수신모듈을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 제어부를 구비하여
    앙각으로 1초에 수십번 앙각 변형 스포트빔을 전송하고, 안테나를 회전시켜 비행체의 방향, 거리, 고도, 피아식별 가능케 하는 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송신모듈은 상기 발진부의 송신신호를 n개로 분배하기 위한 송신RF신호 분배기와, n개의 송신부로 이루어지고,
    상기 각 송신부는
    상기 송신RF신호 분배기로부터 분배된 RF신호를 상기 제어부의 제어신호(PG1~PG3, PG11~PG15, PG21~PG25, PG31~PG35)에 따라 위상가변시키는 위상변위기들과,
    상기 위상변위기의 출력을 상기 제어부의 제어신호(AG1)에 따라 감쇠레벨을 조절하여 출력을 가변시키는 자동감쇠기와,
    상기 자동감쇠기의 출력을 고출력으로 증폭하기 위한 고출력 증폭기들로 구성된 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 아날로그 레이더일 경우 피사체에서 반사 전송되는 고주파 수신시간만 제어부로부터 제어신호 PGR11-N, PGR21-N가 입력되어 송신을 차단하고, 수신시간동안만 상기 위상변위기를 통과하게 하여 수신신호를 합성함에 최대 전력 출력이 되게 하는 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  4. 제2항에 있어서, 위상변위기는
    제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)에 의해 선택되는 복수개의 위상지연부로 이루어지고,
    상기 각 위상지연부는 길이가 달라 위상지연이 다르도록 된 복수개의 위상지연선로로 이루어지며, 상기 위상지연선로는 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)에 의해 선택되도록 된 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  5. 제2항에 있어서, 상기 자동감쇠기는
    저앙각방향은 최소로 감소되게 하여 최대전력으로 복사하도록 하고, 앙각이 커질수록 감쇠량을 크게 하여 저전력으로 복사하게 하거나
    고공 미사일까지도 탐색할 필요가 있을 경우에는 고앙각에서 감쇠기의 감쇠량을 최소화하여 최대전력으로 복사하도록 하는 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수신모듈은
    n개의 수신부로 이루어지고, 각 수신부는 안테나로부터 수신된 신호가 소정의 기준치보다 높을 경우 회로소자를 보호하기 위하여 저잡음증폭기의 입력을 단락시키는 보호수단을 포함한 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  7. 제1항에 있어서, 상기 각 수평배열안테나는
    급전신호를 병렬 분배하는 다단의 분배기와, 상기 분배기와 분배기 사이 혹은 상기 분배기와 방사기 사이를 연결하는 급전 스트립라인과, 송신신호를 공중으로 방사하는 다수의 복사기를 포함하는 하니컴스트립라인 구조이고,
    상기 최초 급전점으로부터 각 복사기까지의 선로 길이가 균등하도록 된 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분배기는
    차등 분배방식과 균등 분배방식을 혼용하여 중앙부 복사 에너지와 양 끝부분 복사에너지 분포율이 차등이 되게 하여 불요측파대를 대폭 낮춘 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  9. 제7항에 있어서, 상기 허니컴스트립라인 구조는
    상측 도전판과 하측 도전판 사이에 저유전율의 허니컴 절연체가 위치하고, 상기 허니컴 절연체의 중간부분에 스트립라인이 형성되어 있으며,
    상기 상측 도전판에 형성된 허니컴 절연체와 상기 하측 도전판에 형성된 허니컴 절연체를 결합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  10. 제7항에 있어서, 상기 복사소자는 허니컴 스트립라인(HS)의 안테나 입력단자를 2분배하여 일부분은 직접 다이폴 소자 A'측에 공급하고,
    다른 부분(A'')은 180도 위상지연기 P1을 거쳐서 급전하여 전류 흐름이 동일 방향이 되게 함으로써 별도로 바룬을 설치하지 않고 불평형 손실을 없게 한 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  11. 제7항에 있어서, 상기 복사소자는
    복사소자의 폭을 차등되게 임피던스 정합하여 복사효율을 높인 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 레이더 안테나.
  12. 탐색 및 추적 겸용 레이더 안테나에 있어서,
    추적모드시,
    수평합신호(Az.∑)를 추적스위치(SWT)에 연결하고, 제1 내지 제n 수평 배열안테나를 좌우 2등분하여 하이브리드, 합성기 사용하여 수평합신호(Az.∑), 수평차신호(Az.△) 신호를 인출하고, 수직배열 적층한 상기 수평 배열 안테나를 상하 각 n/2단씩 분리 후 수신신호를 하이브리드, 합성기로 수직합신호(EL.∑)와 수직차신호(EL.△)를 인출하여,
    상기 수평합신호(Az.∑)는 송신, 수신안테나, 탐색신호 운영에 적용하고,
    상기 수평차신호(Az.△)는 수평 모노펄스 추적 수신기로 입력 자동 안테나 콘트롤 유니트(ACU) 통하여 회전 모터 콘트롤하고,
    상기 수직차신호(EL.△)는 수직 모노펄스 추적 수신기에 입력 후 제어기(600)로 입력하여(수직구동모터 부착시는 ACU로 모터회전 콘트롤함),
    상기 제어기(600)에서 탐색모드와 추적모드 가능하게 레이더 운영실에서 자동 콘트롤 하는 것을 특징으로 하는 저고도 능동형 탐색/추적 레이더 안테나.
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KR100871432B1 (ko) 2007-03-23 2008-12-15 (주)하이게인안테나 저고도 레이더 안테나
KR101879404B1 (ko) * 2018-01-17 2018-07-18 엘아이지넥스원 주식회사 장거리 레이더 장치 및 이의 안테나 구조와 방열 장치
CN114152914A (zh) * 2021-12-14 2022-03-08 南京天朗防务科技有限公司 一种高精度测角的光电液综合滑环

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