KR20040096404A - 전방향 방위각 측정수단을 갖는 원형배열안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방위각 측정수단을 갖춘 원형배열안테나 장치에 관한 것으로서, 이 원형배열안테나는 원형인쇄회로기판(20)상에 다수의 안테나(10)를 동심원상에 등간격으로 배열하고 상기 안테나(10)의 출력단자는 안테나스위치(21)의 안테나이네이블 접점 에 연결되고 상기 안테나스위치(21)의 출력접점은 상기 원형인쇄회로기판(20)의 중심을 향하여 방사상으로 배열된 평형-불평형변환 급전선(23)의 평형입력단자에 연결되며 상기 평형-불평형변환 급전선(23)의 출력단자는 상기 원형인쇄회로기판(20)의 중심부에 위치한 다접점 전력분배스위치(25)의 입력단자에 연결되며 상기 원형인쇄회로기판(20)의 이면 중심에 설치된 출력단자(26)를 통하여 소프트스위치게이트(30)의 입력단자에 연결되고 상기 소프트 스위치게이트(30)의 출력단자(26)는 외부출력콘넥터(31)로 연결된 원형배열안테나에 있어서 상기 안테나스위치(21)와 전력분배스위치(26)는 제어회로(27)의 순차안테나연결펄스신호에 따라 일정한 주파수로 상기 안테나스위치(21)와 전력분배스위치(25)를 순차적으로 연결하여 원주상에 배열된 상기 안테나(10-1 ~ 10-16)들이 입사되는 전파에 대하여 상대적으로 위치를 바꿀 때 발생하는 도플러 펄스위상신호를 출력하여 입사전파의 방위각을 측정할 수 있다.

Description

전방향 방위각 측정수단을 갖는 원형배열안테나 장치{CIRCULAR ARRAYED ANTENNA APPARATUS FOR BEARING ANGLE DETERMINATION}

전파방향탐지 및 위치추적 기술은 전파가 발견된 이후 레이다 기술과 함께 발전하여 왔다. 그리고 1980년대 이후 이동통신 기술의 발전에 따라 여러 방식으로 분화하며 발전하여 왔으며 1992년 이라크 전쟁이후 GPS가 상용화 되어 위치를 추적하는 용도에 많이 사용되고 있다. 그리고 1996년 미국 FCC에서 Docket No 94-102를 통하여 셀룰라, PCS, SMR 등 모든 육상 무선통신에서 하루 평균 50000호가 발생하는 긴급재난구조요청(911)시 사용자의 위치정보를 67%의 신뢰도와 125m 의 확도로 PSAP(Public Safety Answering Point)에 연결 할 것을 명령한 이후 이 분야에 대한 체계적인 연구가 이루어졌다. 간단히 정리하여 보면 아래와 같은 대표적인 방법이 있다.

기지국에서 단말기로부터 도래하는 신호의 방위각을 측정하여 위치를 추적하는 방식(AOA)과 안테나에 입사한 전파의 도달시간 차이를 계산하여 위치를 추적하는 방식(TOA)과 두개의 기지국에 도달한 전파도달시간의 상대적인차이를 이용하는 (TDOA)등이 있다.

최근 SMR 사업자와 사용그룹을 중심으로 별도의 GPS 구매없이 현재 사용하고 있는 SMR 단말기를, 예컨대 업무용 무전기, 사용한 다양한 측위응용 서비스 요구가 늘어나고 있다. 일예로 대단위 위락시설 같은 곳에서 기존 업무용 무선통신망을 이용하면서 단말기 사용자의 위치도 파악 하여 업무의 효율을 높이고자하는 등의 다양한 수요가 일어나고 있다. 독자적인 제한된 규모의 위치 추적 시스템에 대한 개발 효과는 매우 클 것으로 기대되는 기술이다. 건물이 밀집해 있는 도심같은 환경조건이 아니라면 현재 경제성과 신뢰성의 면에서는 기존의 위상비교 AOA 방식이 적당할 것이다. 기존의 AOA 방식을 간략히 설명하면 이 방법에서는 두개의 기지국에서 단말기로부터 오는 신호의 방향을 측정하여 방위각을 구하고 이것을 이용하여 단말기의 위치를 구한다. 도 5 에 도시 한대로 한 기지국에서 측정된 신호의 방향은 한 방위각을 형성한다. (Line of Bearing). 이들 LOB 의 교점이 단말기의 위치가 된다. 2차원 평면에서는 2개의 LOB만 있으면 교점을 구할 수 있지만 실제로는 3개소 이상의 LOB를 이용하여 위치측정을 한다.

기존의 위상비교 방식 전파방향탐지 기술은 도_5_에 도시된바와 같이 2개 이상의 전방향 안테나를 사용하고 그중 1개의 안테나를 기준안테나로 하여 기준 안테나와 측정 안테나 간에 두 안테나가 이격된 거리 D로 인하여 발생하는 경로차에 따라 수신되는 위상차를 측정하여 도래전파의 방향을 측정하는 시스템이며 이 시스템에서는 2개 이상의 안테나와 2개 이상의 수신기를 사용하여야 하는데 2개의 안테나 및 수신기의 특성이 같아야 한다. 일반적으로 사용되는 슈퍼헤테로다인 타입의 수신기에서는 최소 1개 이상의 중간주파필터가 사용되는데 이 시스템의 경우 수신기 전체의 특성 및 이 중간주파 필터의 군지연 특성까지도 정확하게 동일하여야 위상측정 시 오차를 줄일 수 있다. 이는 실용화하기에 매우 어려운 점으로, 이 방식은 군용 및 일부 특수한 용도로 사용되며 시스템의 가격도 고가이다. 이러한 기존의 위상비교 방식에 대하여 조금 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도래하는 전파가 일정한 각도로 기준안테나와 측정안테나로 수신될 때 이 두 안테나의 이격거리 -이 이격거리 D가 사용주파수의보다 작은 경우- 수신전파의 경로차를 d 입사각이 θ인 경우 도래전파, 기준안테나에 입사한 전파, 측정안테나에 입사한 전파는 아래의 수학식(1),(2)와 같이 표현할 수 있다.

여기서 상기 AOA(Angle of Arrival)는 입사각이다.

즉에는 수신경로차 d에 기인하여 발생하는 위상차가 있음을알 수 있다. 그리고 수신기의 혼합기(510),(520)에서과를 발생하는 과정을 수학식 3, 4, 5를 이용하여 설명한다.

이라면

이와 같이 혼합기 출력에는의 신호와의 신호가 출력되지만 중간주파 필터를 통하여의 신호와의 신호 중 1개의 신호만을 출력하여, 대부분의 경우의 신호, 주파수가 낮아진 중간주파 신호를 충분히 증폭하여 위상검지부에서 위상을 변별할 때 신호대잡음비를 높이고 있다.

이때 상기의 식에서는 두 신호의 입사각 θ에 의하여 발생하는 경로차d에 의하여 발생하는 위상차이로서 아래의 식과 같이 표현되며 안테나 이격거리 D는 시스템설치 시 이미 알고 있으므로 두 안테나 간에서 발생하는 위상차를 측정하면 입사각 θ를 계산할 수 있으며, 그 계산을 수학식 6에 나타내었다.

그러나 상기의 내용을 다시 한번 검토해 보면 다음과 같은 문제점을 발견할 수 있다. 도5 에서 국부발진신호 발생부(550)의 출력단자에서 혼합기1, 혼합기2로 국부발진 신호를 주입하는 경로 d'과 d''가 있음을 알 수 있다. 대부분의 경우 수신기에 사용하는 부품의 경우 일정한 모양과 크기를 갖고 있기 때문에 상기와 같이 대칭되는 회로에서 경로 d'과 d''을 같게 하기에는 많은 어려움이 따른다. 결과적으로 신호주입경로 d'과 d''에는 신호경로차에서 기인하는 위상오차가 발생한다. 이 경우 사용하는 주파수가 450Mhz이고 수신기에 사용하는 인쇄회로기판의 재질이 에폭시글라스라면 RF전류의 파장단축율 S 가 수학식 7과 같을때.

여기서은 인쇄회로기판의 유전율이다.

인쇄회로기판 상에서의 길이는 7.5Cm 정도로 인쇄회로기판 상의 패턴 1cm는 대략 위상 8.5°에 해당한다. 수신기에 사용하는 부품의 크기와 수량을 감안하여 볼때 무시할 수 없는 위상오차 범위이다.

이때 혼합기1, 혼합기2와 국부발진신호에 대하여 국부발진신호 주입 경로오차를 포함 하여 다시 정리하면 수학식 8과 수학식 9로 나타낼 수 있다.

혼합기에서 출력되는과는 수학식 10과 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 알 수 있는 것은과의 차이는 그대로 위상검파기에 입력되며 결과적으로 위상측정 오차로 출력되게 된다. 또한 혼합기1(510),혼합기2(520)의 진폭특성 -혼합기1(510),혼합기2(520) 각각의 변환이득을 의미함- 과 위상특성도 동일한 것을 사용해야 한다는 것도 알 수 있다. 그리고 혼합기(510,520)의 출력에 연결된 중간주파필터(530),(540)의 군지연 특성도 그대로 후단으로 전해지며 이 차이 역시 위상오차로 출력됨을 알 수 있다.

상기에서 검토한 바와 같이 기존의 위상비교방식 위치추적기법에서는 특성이 완벽하게 동일한 2개 이상의 수신기가 필요하며 이를 실현하기 위해서는 많은 노력과 제조경비가 소요되므로 경제성 및 신뢰성이 낮음을 알 수 있다.

그러나 도 6에 도시한 바와 같이 준도플러 위상비교방식의 방향탐지방법에서는 한 개의 안테나와 수신기를 사용하여 입사전파의 방위각을 측정할 수 있는 장점이 있으며 기존의 위상비교방식과 달리 원주상에 배열된 안테나에 입사된 수신전파를 일정한 동기주파수로 순차적으로 절환출력하며 안테나 절환 시, 도면에 따르면 안테나1에서 안테나2로 절환하는 순간 발생하는 도달경로차 d로 인한 도플러 위상신호를, 더 정확하게 표현하여 절환하는 순간 절환주파수로 위상변조된 도플러신호를 순차적으로 출력하고 수신기의 동기위상검파기에서 위상을 출력하여 방위데이터출력부에서 방위데이터를 얻는 방식이다. 이 경우 혼합기(610), 국부발진신호발생기(620), 중간주파필터(630), 중간주파증폭기(640)의 동작은 전술한 기존 위상비교 방식과 동일하므로, 원형배열안테나에 입사전파가 입력되어 동기신호에 따라 순차출력되는 과정만을 자세히 설명하면 다음과 같다.

안테나 1번에서부터 n번째 안테나에 수신된 신호는 도면에서 도시한바와 같이 안테나가 절환될때 절환되기 전의 안테나에서 절환된 후의 안테나 위치에 따른 도달거리 d의 차이 때문에 신호의 위상이 바뀐다. 더 자세히 설명하면 도면에 도시한 대로 안테나1번에서 안테나5번까지는 안테나가 절환되는 순간 위상이 늦어지는 도플러신호가 발생하며, 달리 표현하면 주파수가 낮아지는 방향으로, 5번 이후 n번까지는 그와 반대이다. 이 관계를 각각의 안테나 n을 표시하면 수학식 12와 같다.

또한 n번째 안테나로 부터의 신호는 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.

여기서은 수신된 신호의 안테나 중심위치에서의 신호 위상을 의미하며는 입사전파신호의 파장, r은 안테나의 반경, N은 원주상에 배열된 안테나의 전체 개수, n은 순차적으로 출력시 순서,는 도면에서 도시된 대로 안테나1번에서 n번째 까지 될 때 출력되는 순간의 안테나에서 발생하는 도플러 위상변화분이다.

결과적으로 안테나1번에서 n번째로 다시 안테나1번으로 반복되는 안테나절환의 결과로 출력되는 신호의 위상은, 안테나 중심에서의 위상보다 늦거나 빠르거나 -도면에 도시된 대로 반시계방향으로 회전 할경우- 하는 신호를 반복하여 출력한다. 이 출력은 수신기의 혼합기로 인가되어 중간주파로 변환되고 중간주파 필터를 거쳐 동기위상검파기에 입력된다. 그리고 동기위상검파기에서의 출력을 도면으로 표현하면 도8과 같은 결과를 얻을 수 있다.

상기에 설명한 대로 본 방식의 방향탐지 방식에서 수신기의 특성과 측정오차의 관계는그리 크지 않다, 예컨대 혼합기의 위상특성과 중간주파필터의 군지연특성과 국부발진신호의 초기위상오차는 동기위상검파기에 입력될 때 상수항으로만 존재하게 되며 이는 보정이 가능하다. 즉 상수항만큼 가감하면 위치측정오차에 관계되지 않는다. 이와 같이 준도플러 위상비교 방식의 전파방향탐지 시스템에서는 수신기 내에서 위치측정 오차를 유발하는 요소가 동기위상검파기와 원형배열안테나뿐이며, 동기위상검파기의 경우 반도체로 구성된 제품들이 여러 종류 있으며 그 특성 또한 정밀하므로, 이 시스템에서 방향측정 오차를 줄이기 위해서는 원형배열안테나에서 발생하는 본래적인 오차출력이 없어야 한다. 전술한대로 원형배열 안테나에서는 원주중심에 있는 출력단자의 기준신호위상에서 각 안테나가 절환될때의 위상변화분을 출력하게 되어 있으므로 각 안테나에서 출력단자까지의 신호전달특성, 위상특성, 인접안테나와의 절연특성 등은 오차에 직결되는 문제이다. 그러므로 본 발명은 이 위상배열안테나에서 위치측정 확도를 높이기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.

도1 은 본 발명의 실시 예를 나타낸 사시도,

도2 은 전체 회로도,

도3 은 다수개의 안테나중 1개의 안테나 회로의 간략도,

도4 은 반파장 다이폴 안테나를 나타낸 도면,

도5 은 위상비교방식 측위 수신기를 나타낸 도면,

도6 은 도플러 방식 측위 수신기를 나타낸 도면,

도7 은 제어부 블록도,

도8 은 직선 배열 위상비교방식을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10-1~10-16 : 안테나 20 : 원형인쇄회로 기판

21-1~21-16 : 안테나 절환 스위치 22-1~22-16 : 무효전력 흡수 저항

23-1~23-16 : 평형-불평형변환 급전선

24 : 단락편 25-1~25-5 : 전력 분배 스위치

26 : 전력분배 스위치 출력단자 27 : 제어회로

26-1 : 안테나 스위치 순차 제어회로 26-2 : 전력 분배기 순차 제어회로

26-3 : 소프트 스위치 게이트 제어회로

26-4 : 동기신호 발생회로 27 : 전원/제어신호 연결 콘넥터

30 : 소프트 스위치 게이트 31 : 출력 콘넥터

32 : 직류저지콘덴서 33 : 고주파저지필터

40 : 안테나 고정 마운트 50 : 경합금도체원판

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다층구조의 원형인쇄회로기판(20) 위에 동심원을 이루며 등 간격으로 배열되는 다수의 안테나(10)와 상기 안테나(10)에 각각 접속되는 2회로2접점 안테나스위치(21)와 상기 안테나스위치(21)의 출력단자로부터 입사전파신호를, 더 정확히는 안테나에 수신되어 전류로 변환된 고주파전류를 본 장치의 출력콘넥터(31)를 통하여 외부로 출력하기 위하여 상기 원형인쇄회로기판(20)에 방사상으로 배열된 다수의 평형-불평형변환 급전선(23)과 상기 평형-불평형변환 급전선(23)의 출력단자에서 나오는 고주파전류를 제어회로(27)에서 순차적으로 출력되는 안테나연결펄스신호의 순서대로 동기를 맞추어 상기 출력콘넥터(31)로 연결하여 주는 다접점 전력분배스위치(25)와 상기제어회로(27)에서 안테나연결신호펄스를 순차적으로 출력하여 상기 안테나(10-1~10-16)들이 상기 안테나스위치(21-1~21-16)들에 의해 순차적으로 연결, 단선되는 동작을 계속 반복할 때 상승이 빠른 신호펄스로 인하여 입사전파신호스펙트럼이 과도하게 확산되는 것을 방지하는 소프트스위치게이트(30)가 상기 전력분배스위치(25)의 출력단자와 상기 출력콘넥터(31) 사이에 삽입된 구조의 안테나 장치로 주요구성요소들이 실장된 상기 원형인쇄회로기판(20)은 경합금도체원판(50)위에 설치된다. 그리고 상기 원형인쇄회로기판(20)의 이면에는 상기 제어회로(27)를 구성하는 IC들이 동심원상으로 배치되며 회로를 연결하는 동박패턴선들은 중심을 향하여 방사상으로 배치되어 제어신호의 입·출력시 신호패턴의 장·단에 따라 신호경로차이로 인해 발생하는 제어신호펄스의 위상왜곡을 방지한다. 또한, 상기 소프트스위치게이트(30)회로가 별도의 인쇄회로기판(11)(34)으로 구성되어 상기 인쇄회로기판(20)의 중심부에 동심원 상으로 결합된다. 상기 경합금도체원판(50)의 중심부위에는 상기 소프트스위치게이트(30)가 구성된 상기 인쇄회로기판(11)이 상기 원형인쇄회로기판(20)과 간격을 유지하며 결합될 수 있도록 동심원 상의 원형구멍이 설치되며 상기 경합금도체원판(50)의 아래 면에는 이 장치를 지표면으로부터 필요한 높이로 설치하기 위한 지주와 체결할 수 있는 구조를 갖추고 있다.

상기와 같은 구조를 갖춘 본 원형배열안테나장치에서 상기 2회로2접점안테나스위치(21)은 상기 제어회로(27)에서 안테나연결신호펄스가 출력됐을 때만 상기 안테나(10)의 평형출력단자에 연결되며 다음 펄스가 도달할 때까지는 상기 무효전력흡수저항(22)을 상기 안테나(10)의 평형출력단자에 연결하여 종단하며 이로 인하여 인접 안테나로의 불필요한 반사를 방지하고 안테나가 안정된 임피던스를 유지하게 한다. 또한, 상기 평형-불평형변환 급전선(23)은 상기 원형인쇄회로기판(20)위에 방사상으로 중심을 향하여 배열되어 상기 각 안테나(10-1~10-16)로부터 상기 전력분배스위치(25)의 출력단자(26)까지 신호경로를 같게하여 급전선 경로 차이로 발생할 수 있는 신호위상왜곡을 방지한다. 뿐만 아니라 상기 평형-불평형변환 급전선(23)은 평형안테나의 평형출력단자가 불평형급전선에 연결됐을 때 발생하는 안테나 전류위상 왜곡을 방지하며 결과적으로 안테나의 정재파비를 낮추어 수신된 신호가 다시 안테나로 반사되지 않게 한다. 상기 평형-불평형변환 급전선(23)의 상세한 작동 내용은 도4에 묘사된 것과 같으며 그 구체내용은 아래와 같다. 도4-2에서 평형안테나의 급전점 A에 불평형급전선(Coax Cable)을 연결하고 고주파 신호전류를 흘리면 도시한대로 안테나 소자#1과 #2사이에의 불평형전류가 발생하여 안테나 소자 #1에는의 전류가 흐르게 된다.

그러나 도4-3에서와 같이 동축선로에길이의 같은 규격의 동축선로 외부도체를 부착하면 안테나의 종단임피던스는 변하지 않고,의 길이는 공진을 의미하며 공진시의 높은 임피던스가 연결되기 때문에의 전류에서의 전류를 유기한다. 즉, 안테나 소자 #2에의 전류가 흐르면 추가된 외부도체에 같은 양의 전류가 방향을 바꾸어로 유기된다. 이때 전류이며 극성은 반대이다.

안테나 소자 #1의 전류는 외부도체에 같은 양의 전류를 유기하기 때문에 이 관계를 정리하면 수학식14와 같이 나타낼 수 있다.

동축선로에의 전류를 급전하면 외부도체에도 같은 양의가 발생한다.이 관계는 만찬가지로이다. 상기에서 알 수 있듯이 두 안테나 소자의 전류평형이 이루어짐을 알 수 있다.

상기와 같이 평형안테나의 전류평형을 유지해서, 다른 표현으로 임피던스 정합을 취하는 것, 안테나 방사패턴의 왜곡을 없애고 위상특성을 균일하게 한다. 또한 추가 외부도체의 길이를 미조정하면 상기 각 안테나(10)의 미세한 불균일을 조절할 수 있게 하여 방위각 측정 시 오차요인을 줄일 수 있다. 그리고 상기 안테나스위치(21)와 상기 전력분배스위치(25)와 상기 소프트스위치게이트(30)을 제어하는 상기 제어회로(27)은 도3 도_7_에 표시된 바와 같이 동기신호발생부(720)에서 수정발진회로의 출력을 분주한 안정된 동기신호1과 이 신호를 16분주한 동기신호2를 출력하고 이 동기신호2가 상기 안테나스위치(21)를 순차스위칭한다. 여기서 순차스위칭이라 함은 1번 안테나에서 n번 안테나까지 차례로 스위칭이 반복됨을 의미한다. 그리고 상기 전력분배스위치(25-1)는 상기 안테나(10-1~10-4)들이 연결될 때만 상기제어회로(27)로부터 스위치이네이블 신호를 받으며 상기 안테나(10-5~10-8)들이 연결될 때는 상기전력분배스위치(25-2)가 이네이블 되며 나머지 전력분배스위치(25-1,25-3,25-4)는 디스에이블 된다. 그리고 상기 제어회로(27)로부터 동기신호2와 동기된 2비트 복호신호 A,B를 받아 4개의 접점을 순차적으로 연결한다. 이로써 상기 안테나(10-1~10-16)들은 동기신호에 따라 입사전파신호의 경로를 순서에 따라 차례로 연결해서 상기 소프트스위치게이트(30)로 보낸다. 상기 소프트스위치게이트제어부(710)는 함수발생기와 4비트 D/A 컨버터로 구성되어 있으며 함수발생기에는 동기신호1이 인가되어 동기신호2의 펄스구간동안 4비트 D/A 컨버터의 출력을 상기 소프트스위치게이트(30)로 보낸다. 즉, D/A 콘버터의 출력은 상기 안테나스위치(21) 구동펄스와 동기되어 있으므로 각각의 안테나 스위치 경로가 연결될 때 마다 상기 소프트 스위치게이트(30)은 동일한 함수파형으로 제어된다. 상기 소프트스위치게이트(30)은 PIN다이오드를 사용한 전압가변감쇄기로 상기함수파형의 전압으로 감쇄량이 변하는 게이트로 입력전파의 스펙트럼이 과도하게 확산되지 않는 정도의 함수파형을 실험적으로 정하고 최적화 할 수 있는 구조로 구성되어 있다. 그리고 상기 경량합금원판은 본 원형배열안테나 장치를 구성하는 구조물일 뿐만 아니라 전방향 그라운드 플레인으로 동작하며 본 장치가 측위시스템에 사용될 경우 지표반사파를 흡수하여 방위각측정 확도를 높이며 다수의 안테나를 절환 스위치하였기 때문에 본 원형배열안테나의 실효 안테나 개구면적은 안테나 개수와 비례하여 커지며 이것은 방위각을 측정할 때 큰문제로 대두되는 다중경로 오차를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

전술한 바와 같이 GPS를 이용하지 않고 독자적인 시스템으로 측위 수행이 필요한 수요가 여러 분야에서 대두되고 있다. 많은 경우 시스템의 경제성, 신뢰성, 활용성 등 여러 가지 판단기준으로 시스템을 선정하기 때문에 어느 시스템의 우열을 가리기는 힘들지만 육상의 제한된 구역 내에서, 특히 야외의 완만한 구릉지에서 사용돼는 측위 시스템이라면 측위의 확도 및 경제성의 면에서 AOA 알고리즘을 이용한 시스템이 비교우위에 있으며, 이 경우 기존의 직선배열 안테나를 사용하는 다채널 방식이 먼저 알려져 있지만 단채널 준 도플러 방식도 방위각 측정 확도, 경제성, 신뢰성 면에서 우수한 점이 많으므로 상술한 본 원형배열안테나 장치를 이용한 측위 시스템이 많이 보급되어 다양한 측위 시스템 요구에 대안을 제시할 수 있는효과가 있다고 할 것이다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (9)

1. 방위각 측정수단을 갖춘 원형배열안테나 장치로; 이 원형배열안테나는 원형인쇄회로기판(20)상에 다수의 안테나가 동심원상에 등 간격으로 상기 안테나의 출력단자는 안테나스위치(21)의 안테나이네이블접점에 연결되고 상기 안테나스위치(21)의 출력접점은 상기 원형인쇄회로기판(20)의 중심을 향하여 방사상으로 배치된 평형-불평형변환 급전선(23)의 평형입력단자에 연결되며 상기 평형-불평형변환 급전선(23)의 출력단자는 상기 원형인쇄회로기판(20)의 중심부에 위치한 다접점 전력분배스위치(25)의 입력단자에 연결되며 상기 원형인쇄회로기판(20)의 이면 중심에 설치된 출력포트(26)를 통하여 소프트스위치게이트(30)의 입력단자에 연결되고 상기 소프트 스위치게이트(30)의 출력단자(26)는 외부출력콘넥터(31)로 연결된 원형배열안테나에 있어서 상기 안테나스위치(21)와 전력분배스위치(26)는 제어회로(27)의 순차안테나연결펄스신호에 따라 일정한 주파수로 상기 안테나스위치(21)와 전력분배스위치(25)를 순차 연결하여 원주상에 배열된 상기 안테나(10-1 ~ 10-16)들이 입사되는 전파에 대하여 상대적으로 위치를 바꿀 때 발생하는 도플러 펄스위상신호를 출력하여 입사전파의 방위각을 측정할 수 있는 원형배열안테나 장치.
2. 제 1항에 있어서 상기 안테나스위치(21-1~21-16)는 상기 제어회로(27)의 순차안테나절환신호에 의해서 상기 안테나 (10-1~10-16)를 순차적으로 상기 평형-불평형변환 급전선(23)으로 연결하나 상기 제어회로(27)에서 안테나를 연결하는 순차안테나연결펄스신호가 없을 때는 안테나디스에이블 접점을 통하여 무효전력흡수저항(22)으로 연결하는 것을 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.
3. 제1항에 있어서 상기 평형-불평형변환 급전선에 설치된 단락편(23-1)은 상기 평형-불평형변환 급전선의 양쪽 동축선로나 스트립라인 상에 위치하여 상기 평형-불평형변환 급전선을 구성하는 동축선로의 외부도체를 단락하는 위치를 가변할 수 있는 구조. 또한, 스트립라인 구조의 평형-불평형변환 급선선의 경우 평행한 한 쌍의 스트립라인의 단락 위치를 바꿀 수 있는 구조를 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.
4. 제 1항에 있어서 상기 원형인쇄회로기판(20)은 다층구조의 인쇄회로기판을 사용하며 상기 안테나스위치(21)와 상기 무효전력흡수저항(22)과 상기 평형-불평형변환 급전선(23)과 상기 전력분배스위치(25)가 실장되는 면에 상기 원형인쇄회로기판(20)의 중심으로부터 동심원 상에 상기 평형-불평형 급전선의 출력 쪽 외부도체를 연결할 수 있는, 그리고 평형-불평형변환 급전선이 스트립라인 구조인 경우 불평형 출력선로의 접지 단자를 연결할 수 있는 원형 동박을 갖는 구조이며 상기 원형 인쇄회로기판(20)의 내부도체층 중 중간에 위치한 동박을 외부도체에 연결할 수 있게 하는 구조를 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.
5. 제 1항에 있어서 상기 원형인쇄회로기판(20)에 상기제어회로(27)의 부품이 동심원 상으로 배치되며 제어회로의 동박패턴이 상기 원형인쇄회로기판(20)상에 균등하게 분배되어 방사상으로 배치되는 형상을 갖는 원형인쇄회로기판(20)을 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.
6. 제1항에 있어서 상기 원형인쇄회로기판(20)은 상기 안테나스위치(21)와 상기 무효전력흡수저항(22)과 상기 안테나스위치(21)와 상기 평형-불평형변환 급전선과 상기 전력분배스위치(25)가 실장되는 면의 이면에 상기 소프트스위치게이트(30) 모듈을 장착할 수 있는 구조를 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.
7. 제 1항에 있어서 상기 출력단자(26)과 상기 외부출력콘넥터(31)는 동축케이블로 연결하며 동축케이블의 내부도체와 상기 외부출력콘넥터의 내부연결단자 사이에는 직류저지콘덴서(32)를 연결하고 상기 출력콘넥터의 내부연결단자와 상기 제어회로(27)의 전원단자 사이에는 고주파저지필터(33)를 연결하여 상기 출력콘넥터를통하여 직류전류를 공급할 수 있는 구조를 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.
8. 청구항1에 있어서 상기 소프트스위치게이트(30)는 상기 제어회로(27)의 제어에 의하여 상기 안테나(10)가 상기 안테나스위치(21)로 연결될 때 즉, 상기 제어회로(27)에서 출력되는 순차안테나연결신호펄스 한 주기 동안 동작하여 상기 소프트스위치게이트(30)를 정해진 게이트함수대로 온오프하며 상기 제어회로(27)에서 다음 안테나연결신호펄스가 출력될 때 상기의 동작을 계속 반복하는 동기형 소프트스위치게이트(30)를 사용하는 것을 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.
9. 제 4항에 있어서 상기 원형인쇄회로기판(20)은 경합금도체원판(50)위에 설치되며 이때 금속원판의 크기는 상기 원형인쇄회로기판(20)의 직경보다 사용하는 주파수의 파장의 절반정도 큰 정도이며 이 원판의 중앙 이면에는 이 원형배열안테나 장치를 지표에서 필요한 높이까지 세울 수 있는 안테나 고정 지주를 부착할 수 있는 구조를 갖춘 것을 특징으로 하는 원형배열안테나 장치.