KR20110000882A - 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나 - Google Patents

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Abstract

로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나가 개시된다. 본 발명에 따른 빔 성형 안테나는, 로트만 렌즈 기판, 제1 유전체, 접지 도체, 제2 유전체, 및 안테나 기판이 순서대로 적층된 빔 성형 안테나로서, 상기 로트만 렌즈 기판은, 로트만 렌즈 바디, 및 상기 로트만 렌즈 바디에 연결되는 제1 지연 선로를 구비하고, 상기 접지 도체는, 상기 복수 개의 제1 지연 선로의 말단부의 위치에 상당하는 개소에 슬롯을 구비하고, 상기 안테나 기판은, 배열 안테나, 및 상기 배열 안테나에 연결되며 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소에 말단부를 가지는 제2 지연 선로를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나를 적층형 구조로 구현하고 지연 선로의 길이를 최소화하여, 빔 성형 안테나의 크기를 소형화할 수 있다.
빔 성형 안테나, 로트만 렌즈

Description

로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나{Beam forming antenna using Rotman lens}
본 발명은 빔 성형 안테나에 관한 것으로 보다 상세하게는 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나에 관한 것이다.
전기적으로 안테나 빔의 방향을 제어하는 초고주파 대역 또는 밀리미터파 대역의 빔 성형 안테나는 많은 응용분야를 가지고 있다. 빔 성형 안테나는 레이더, 전자전장비 등의 무기체계를 비롯하여 자동차 충돌방지장치, 자동착륙장치, 통신 중계기 등에 많이 적용되고 있다.
로트만 렌즈와 같은 초고주파 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나는 저가이며 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 소형으로 제작이 가능하다는 장점이 있다. 로트만 렌즈는 다중빔 발생이 가능하고 위상과 진폭오차가 적으며 광대역 주파수 범위에서 동작이 가능하다.
로트만 렌즈는 렌즈 공식을 이용하여 용이하게 설계할 수 있다. 도 1은 일반적인 로트만 렌즈의 설계를 위한 설계 파라미터를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 설계 파라미터로, 초점 곡선(focal arc), 배열 곡선(array curve), 배열 안 테나 면(array plane), 지연 선로(delay line), 초점 거리(focal length, F), 초점 곡선의 반지름(R), 빔 각도(beam angel, α), 스캔 각도(scan angle, φ), 배열 안테나의 위치(N), n번째 지연 선로의 길이(지연 길이)(Wn), 배열 곡선의 좌표(P(X,Y)), 기판의 유전상수(εr), 기판의 유효 유전상수(εeff)가 있다.
일반적으로, 로트만 렌즈를 설계함에 있어 계산이 쉽도록 다음 수학식과 같이 N, W, X, Y, G 값은 초점거리 F로 정규화시킬 수 있다.
n = N/F, w = W/F, x = X/F, y = Y/F, g = G/F
a0 = sin(α), b0 = sin(φ), b1 = cos(φ) 라 하고, 기판의 유전상수(εr) 및 유효 유전상수(εeff), 빔 각도(α), 스캔 각도(φ), g 값을 설정한 후 다음 수학식을 이용하여 n 값에 따른 w 값을 계산한다.
Figure 112009039342510-PAT00001
Figure 112009039342510-PAT00002
Figure 112009039342510-PAT00003
Figure 112009039342510-PAT00004
다음으로, 계산된 w 값과 기판의 유전상수(εr) 및 유효 유전상수(εeff), 스캔 각도 (b0, b1), g 값을 이용하여 배열 곡선의 좌표 x, y를 다음 수학식을 이용하여 계산한다.
Figure 112009039342510-PAT00005
Figure 112009039342510-PAT00006
한편, 초점 곡선은 호(arc)이기 때문에 중심점(-g+r)과 반지름(r) 값으로 계산이 가능하다.
도 2는 종래의 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나의 실제 구조를 나타낸다. 도시된 빔 성형 안테나는, 로트만 렌즈 바디(1), 빔 포트(B1~B5)(2), 더미 포트(3), 지연 선로(4), 및 마이크로스트립 안테나(6)를 포함하여 이루어진다. 상기된 로트만 렌즈의 설계 파라미터 중에서 지연 길이(Wn)는 매우 중요한 파라미터이다. 도 2를 참조하면, 종래의 구조에서는 지연 선로(4)의 일부를 미앤더링(meandering) 형태(5)로 구현하고, 각 지연 선로(4)마다 미앤더링 형태(5)를 적 절하게 형성함으로써 상술한 로트만 렌즈의 설계 과정을 통해 얻어진 지연 길이(Wn)를 만족하도록 한다.
이러한 종래의 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나의 구조에 의하면, 로트만 렌즈 바디(1)와 지연 선로(4)로 인하여 전체 빔 성형 안테나의 크기가 증가하게 되어, 안테나의 소형화에 걸림돌이 되는 문제가 있다.
기존에 제안된 안테나 소형화 방법으로, 높은 유전율을 가지는 유전체를 이용하여 로트만 렌즈 바디의 크기를 줄이는 방법이 있으나, 이러한 경우 지연 선로의 길이가 더 커지게 되어 결국 빔 성형 안테나 전체의 소형화에는 효과적이지 못하고, 심지어는 지연 선로가 로트만 렌즈 바디보다도 더 넓은 영역을 차지하는 경우도 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나를 적층형 구조로 구현하고 지연 선로의 길이를 최소화하여, 빔 성형 안테나의 크기를 소형화하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 빔 성형 안테나는, 로트만 렌즈 기판, 제1 유전체, 접지 도체, 제2 유전체, 및 안테나 기판이 순서대로 적층된 빔 성형 안테나로서, 상기 로트만 렌즈 기판은, 로트만 렌즈 바디, 및 상기 로트만 렌즈 바디에 연결되는 제1 지연 선로를 구비하고, 상기 접지 도체는, 상기 복수 개의 제1 지연 선로의 말단부의 위치에 상당하는 개소에 슬롯을 구비하고, 상기 안테나 기판은, 배열 안테나, 및 상기 배열 안테나에 연결되며 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소에 말단부를 가지는 제2 지연 선로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 지연 선로를 따라 상기 로트만 렌즈 바디로부터 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소까지의 거리와 상기 제2 지연 선로를 따라 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소로부터 상기 배열 안테나까지의 거리의 합이 미리 정하여진 지연 길이 조건을 만족하도록 상기 제1 지연 선로, 상기 제2 지연선로, 및 상기 슬롯이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접지 도체에 구비되는 슬롯들의 배열은 상기 빔 성형 안테나의 바깥쪽으로 볼록한 곡선 형태를 띠는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 지연 선로는 상기 로트만 렌즈 측의 곡선 부분과 상기 슬롯 측의 직선 부분으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1 지연 선로의 상기 곡선 부분의 길이와, 상기 제1 지연 선로의 직선 부분 중 상기 곡선 부분과의 경계로부터 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소까지의 거리와, 상기 제2 지연 선로 중 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소로부터 상기 배열 안테나까지의 거리의 합이 상기 미리 정하여진 지연 길이 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2 지연 선로는 상기 제1 지연 선로의 상기 직선 부분과 대칭이 되도록 형성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 태양에 따른 빔 성형 안테나는, 로트만 렌즈 기판, 제1 유전체, 접지 도체, 제2 유전체, 및 안테나 기판이 순서대로 적층된 빔 성형 안테나로서, 상기 로트만 렌즈 기판은, 로트만 렌즈 바디, 및 상기 로트만 렌즈 바디에 연결되는 제1 지연 선로를 구비하고, 상기 안테나 기판은, 배열 안테나, 및 상기 배열 안테나에 연결되는 제2 지연 선로를 구비하고, 상기 접지 도체에 구비되는 홀을 통과하여 상기 제1 지연 선로의 말단부와 상기 제2 지연 선로의 말단부를 연결하는 비아를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 지연 선로를 따라 상기 로트만 렌즈 바디로부터 상기 비아까지의 거리와 상기 제2 지연 선로를 따라 상기 비아로부터 상기 배열 안테나까지의 거리의 합이 미리 정하여진 지연 길이 조건을 만족하도록 상기 제1 지연 선로, 상기 제2 지연선로, 및 상기 비아가 형성되는 것이 바람직하다.
상기된 본 발명에 의하면, 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나를 적층형 구조로 구현하고 지연 선로의 길이를 최소화하여, 빔 성형 안테나의 크기를 소형화할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성 안테나의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 빔 성형 안테나는, 아래로부터 차례로 로트만 렌즈 기판(10), 제1 유전체(20), 접지 도체(30), 제2 유전체(40), 안테나 기판(50)이 순서대로 적층된 구조로 이루어진다.
로트만 렌즈 기판(10)은 로트만 렌즈 바디(11), 로트만 렌즈 바디(11)와 빔 포트(B1~B5)를 연결하는 제1 전송 선로(13), 로트만 렌즈 바디(11)와 더미 포트(14)를 연결하는 제2 전송 선로(15), 로트만 렌즈 바디(11)와 배열 포트(A1~A7)를 연결하는 제1 지연 선로(12)를 구비한다.
로트만 렌즈 기판(10)은, 예를 들어 폴리이미드 필름 등과 같은 절연체를 기 재로 하여 그 위에 소정 두께의 동박을 접합한 동박 적층 필름으로부터 불필요한 동박을 에칭 제거함으로써 상기 로트만 렌즈 바디(11), 제1 전송 선로(13), 제2 전송 선로(15), 및 제1 지연 선로(12)를 형성할 수 있다. 또는 제1 유전체(20)에 미리 동박이 적층되어 있는 경우 그 동박면을 에칭 제거함으로써 동일한 구조를 형성할 수 있다.
제1 유전체(20)로는 예를 들어 유전상수 εr=3, 두께 0.508mm의 유전물질을 사용할 수 있다.
접지 도체(30)는 제1 지연 선로(12) 각각의 말단부의 위치에 상당하는 개소에 슬롯(31)을 구비한다. 접지 도체(30)로는 예를 들어 금속판 또는 알루미늄판을 사용할 수 있다.
제2 유전체로는 제1 유전체와 마찬가지로 예를 들어 유전상수 εr=3, 두께 0.508mm의 유전물질을 사용할 수 있다.
안테나 기판(50)은 배열 안테나(52), 배열 안테나(52)에 연결되는 제2 지연 선로(51)를 구비하며, 이때 제2 지연 선로(51)의 말단부는 슬롯(31)의 위치에 상당하는 개소에 위치한다. 즉, 도시된 바와 같이 제1 지연 선로(12)의 말단부, 슬롯(31), 및 제2 지연 선로(51)의 말단부는 동일한 개소에 위치한다.
본 실시예에 따른 빔 성형 안테나의 구조에 의하면, 로트만 렌즈 기판(10)의 제1 지연 선로(12)와 안테나 기판(50)의 제2 지연 선로(51)가 슬롯 결합 전송(slot coupled transition)에 의해 전기적으로 연결되게 된다. 따라서 로트만 렌즈의 설 계 파라미터 중 지연 길이(Wn)는 제1 지연 선로(12)에서의 지연 길이와 제2 지연 선로(51)에서의 지연 길이의 합으로 표현할 수 있다. 여기서 n은 배열 포트(A1~A7)의 식별자에 해당한다. 본 실시예에 의하면, 로트만 렌즈 기판(10), 제1 유전체(20), 접지 도체(30), 제2 유전체(40), 안테나 기판(50)을 적층된 구조로 형성함으로써, 종래에서처럼 평면상에서 형성되는 지연 선로로 인해 안테나의 크기가 커지는 것을 막아 안테나의 소형화를 달성할 수 있게 된다. 또한, 로트만 렌즈 기판(10)과 안테나 기판(50)이 접지 도체(30)에 의해 분리되므로, 로트만 렌즈 바디(11)에 의해 방사되는 불요 방사(spurious radiation)이 배열 안테나(52)의 안테나 패턴에 주는 영향을 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서, 로트만 렌즈의 설계 파라미터 중 지연 길이(Wn)는 상기된 배경 기술에서 소개한 로트만 렌즈의 설계 과정을 통하여 미리 정할 수 있다.
그리고 지연 길이(Wn)는 제1 지연 선로(12)에서의 지연 길이와 제2 지연 선로(51)에서의 지연 길이의 합으로 표현할 수 있으므로, 제1 지연 선로(12)를 따라 로트만 렌즈 바디(11)로부터 슬롯(31)의 위치에 상당하는 개소까지의 거리와 제2 지연 선로(51)를 따라 슬롯(31)의 위치에 상당하는 개소로부터 배열 안테나(52)까지의 거리의 합이 상기 미리 정하여진 지연 길이(Wn)가 되도록 제1 지연 선로(12), 제2 지연 선로(51), 및 슬롯(31)을 형성한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 지연 선로(12), 제2 지연 선로(51), 및 슬롯(31)를 설계하는 과정을 설명하기 위한 도면으로, 도 3에 도시된 빔 성형 안테나의 로트만 렌즈 기판(10) 일부와 안테나 기판(50) 일부를 보다 자세히 도시한 도면이다. 도 4에서, 각각의 제1 지연 선로(12), 슬롯(31), 및 제2 지연 선로(51)가 서로 대응되도록 도시하였다.
도 4를 참조하면, 로트만 렌즈 바디(11)와 제1 지연 선로(12)의 경계가 배열 곡선(array curve)에 해당하며, 제2 지연 선로(51)와 배열 안테나(52)의 경계가 배열 안테나 면(array plane)에 해당한다.
제1 지연 선로(12)는 도시된 바와 같이, 로트만 렌즈 바디(11) 측, 즉 배열 곡선 측의 곡선 부분과 슬롯(31) 측의 직선 부분으로 이루어질 수 있으며, 상기 곡선 부분의 길이를 Cn, 상기 직선 부분 중 곡선 부분과의 경계로부터 슬롯(31)의 위치에 상당하는 개소까지의 거리를 Sn으로 나타낼 수 있다. 그리고 제2 지연 선로(51)를 제1 지연 선로(12)의 직선 부분과 대칭이 되도록 형성하게 되면 제2 지연 선로(51) 중 슬롯(31)의 위치에 상당하는 개소로부터 배열 안테나까지, 즉 배열 안테나 면까지의 거리 역시 Sn이 된다.
로트만 렌즈의 설계 파라미터 중 지연 길이(Wn)는 배열 곡선으로부터 배열 안테나 면까지의 거리이므로, 본 실시예에서는, 제1 지연 선로(12)의 곡선 부분의 길이(Cn)와, 제1 지연 선로(12)의 직선 부분 중 상기 곡선 부분과의 경계로부터 슬롯(31)의 위치에 상당하는 개소까지의 거리(Sn)와, 제2 지연 선로(51) 중 슬롯(31)의 위치에 상당하는 개소로부터 배열 안테나까지의 거리의 합이 미리 정하여진 지 연 길이(Wn)와 동일하도록 설계한다. 따라서 Wn, Cn, 및 Sn은 다음 수학식을 만족하게 된다.
Wn = Cn + 2Sn
이미 설명한 바와 같이, Wn은 로트만 렌즈 설계 수식을 이용하여 미리 정할 수 있으며, Cn은 전체 안테나의 크기가 최소가 되도록 적절하게 설계할 수 있다. 그리고 이렇게 정해진 Wn과 Cn에 따라 상기 수학식을 만족하도록 Sn을 선정하며, 선정된 Sn 값에 따라서 제1 지연 선로(12)의 직선 부분, 제2 지연 선로(51), 그리고 슬롯(31)의 위치를 정한다. 이렇게 슬롯(31)의 위치를 정하면 슬롯(31)들의 배열은 도시된 바와 같이, 빔 성형 안테나의 바깥쪽으로 볼록한 곡선 형태를 띤다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상술한 슬롯(31)의 기능은, 슬롯(31)을 제1 지연 선로(12)의 말단부와 제2 지연 선로(51)의 말단부를 전기적으로 연결하는 비아(via)로 대체함으로써도 달성할 수 있다.
도 5는 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 성형 안테나의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제1 지연 선로(12), 제2 지연 선로(51), 및 홀(61)과 비아(62)를 설계하는 과정을 설명하기 위한 도면으로, 도 5에 도시된 빔 성형 안테나의 로트만 렌즈 기판(10) 일부와 안테나 기판(50) 일부를 보다 자세히 도시한 도면이다. 본 실시예는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 슬 롯(31)이 홀(61)과 비아(62)로 대체된 구성으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 중복되는 구성은 설명을 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 빔 성형 안테나는, 제1 지연 선로(12)의 말단부와 제2 지연 선로(51)의 말단부를 연결하는 비아(62)를 포함하고, 비아(62)는 접지 도체(60)와의 절연을 위해 접지 도체(60)에 구비된 홀(61)을 통과한다.
본 실시예에 따른 빔 성형 안테나의 구조에 의하면, 로트만 렌즈 기판(10)의 제1 지연 선로(12)와 안테나 기판(50)의 제2 지연 선로(51)가 비아(62)에 의해 전기적으로 연결되게 된다. 따라서 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로, 로트만 렌즈의 설계 파라미터 중 지연 길이(Wn)는 제1 지연 선로(12)에서의 지연 길이와 제2 지연 선로(51)에서의 지연 길이의 합으로 표현할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 지연 선로(12)는 도시된 바와 같이, 로트만 렌즈 바디(11) 측, 즉 배열 곡선 측의 곡선 부분과 비아(62)와의 연결부위 측의 직선 부분으로 이루어질 수 있으며, 상기 곡선 부분의 길이를 Cn, 상기 직선 부분 중 곡선 부분과의 경계로부터 비아(62)와의 연결부위까지의 거리를 Sn으로 나타낼 수 있다. 그리고 제2 지연 선로(51)를 제1 지연 선로(12)의 직선 부분과 대칭이 되도록 형성하게 되면 제2 지연 선로(51) 중 비아(62)와의 연결부위로부터 배열 안테나까지, 즉 배열 안테나 면까지의 거리 역시 Sn이 된다. 본 실시예 역시 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로, Wn, Cn, 및 Sn을 상기 수학식 4를 만족하도록 설계한다.
이렇게 비아(62)와 홀(61)의 위치를 정하면, 비아(62)와 홀(61)의 배열은 빔 성형 안테나의 바깥쪽으로 볼록한 곡선 형태를 띤다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 로트만 렌즈 기판(10), 제1 유전체(20), 접지 도체(30), 제2 유전체(40), 안테나 기판(50)이 순서대로 적층된 구조는 다층 인쇄회로기판(multi-layer PCB)을 이용하여 구현할 수도 있다.
상술한 본 발명에 의하면, 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나를 적층형 구조로 구현하고 지연 선로의 길이를 최소화함에 따라 빔 성형 안테나의 소형화를 이룰 수 있으며, 제1 지연 선로(12), 슬롯(31), 및 제2 지연 선로(51)를 상기된 바와 같이 형성함으로써 정확한 로트만 렌즈의 설계에서 요구하는 정확한 지연 길이 조건(Wn)을 만족하게 되므로 요구되는 안테나 성능을 달성할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 일반적인 로트만 렌즈의 설계를 위한 설계 파라미터를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 로트만 렌즈를 이용한 빔 성형 안테나의 실제 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성 안테나의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 빔 성형 안테나의 로트만 렌즈 기판(10) 일부와 안테나 기판(50) 일부를 보다 자세히 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 성형 안테나의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 빔 성형 안테나의 로트만 렌즈 기판(10) 일부와 안테나 기판(50) 일부를 보다 자세히 도시한 도면이다.

Claims (8)

  1. 로트만 렌즈 기판, 제1 유전체, 접지 도체, 제2 유전체, 및 안테나 기판이 순서대로 적층된 빔 성형 안테나로서,
    상기 로트만 렌즈 기판은, 로트만 렌즈 바디, 및 상기 로트만 렌즈 바디에 연결되는 제1 지연 선로를 구비하고,
    상기 접지 도체는, 상기 복수 개의 제1 지연 선로의 말단부의 위치에 상당하는 개소에 슬롯을 구비하고,
    상기 안테나 기판은, 배열 안테나, 및 상기 배열 안테나에 연결되며 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소에 말단부를 가지는 제2 지연 선로를 구비하는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지연 선로를 따라 상기 로트만 렌즈 바디로부터 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소까지의 거리와 상기 제2 지연 선로를 따라 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소로부터 상기 배열 안테나까지의 거리의 합이 미리 정하여진 지연 길이 조건을 만족하도록 상기 제1 지연 선로, 상기 제2 지연선로, 및 상기 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접지 도체에 구비되는 슬롯들의 배열은 상기 빔 성형 안테나의 바깥쪽으로 볼록한 곡선 형태를 띠는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지연 선로는 상기 로트만 렌즈 측의 곡선 부분과 상기 슬롯 측의 직선 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 지연 선로의 상기 곡선 부분의 길이와, 상기 제1 지연 선로의 직선 부분 중 상기 곡선 부분과의 경계로부터 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소까지의 거리와, 상기 제2 지연 선로 중 상기 슬롯의 위치에 상당하는 개소로부터 상기 배열 안테나까지의 거리의 합이 상기 미리 정하여진 지연 길이 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 지연 선로는 상기 제1 지연 선로의 상기 직선 부분과 대칭이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
  7. 로트만 렌즈 기판, 제1 유전체, 접지 도체, 제2 유전체, 및 안테나 기판이 순서대로 적층된 빔 성형 안테나로서,
    상기 로트만 렌즈 기판은, 로트만 렌즈 바디, 및 상기 로트만 렌즈 바디에 연결되는 제1 지연 선로를 구비하고,
    상기 안테나 기판은, 배열 안테나, 및 상기 배열 안테나에 연결되는 제2 지연 선로를 구비하고,
    상기 접지 도체에 구비되는 홀을 통과하여 상기 제1 지연 선로의 말단부와 상기 제2 지연 선로의 말단부를 연결하는 비아를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 지연 선로를 따라 상기 로트만 렌즈 바디로부터 상기 비아까지의 거리와 상기 제2 지연 선로를 따라 상기 비아로부터 상기 배열 안테나까지의 거리의 합이 미리 정하여진 지연 길이 조건을 만족하도록 상기 제1 지연 선로, 상기 제2 지연선로, 및 상기 비아가 형성되는 것을 특징으로 하는 빔 성형 안테나.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104319466A (zh) * 2014-09-25 2015-01-28 东南大学 多波束扫描天线
KR101882460B1 (ko) * 2017-05-31 2018-07-27 주식회사 진진 레이더 디텍터 장치
WO2021110947A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Sencept Ab Scanning antenna
CN113363731A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种低剖面低损耗Rotman透镜
CN114512824A (zh) * 2022-03-11 2022-05-17 电子科技大学 基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线
KR20250007296A (ko) 2023-07-05 2025-01-14 조선대학교산학협력단 3차원 빔포밍용 체적형태 로트만 렌즈를 포함하는 방사장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101186126B1 (ko) 2012-08-02 2012-09-27 동국대학교 산학협력단 밀리미터파 영상 획득용 배열 스캐너

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104319466A (zh) * 2014-09-25 2015-01-28 东南大学 多波束扫描天线
KR101882460B1 (ko) * 2017-05-31 2018-07-27 주식회사 진진 레이더 디텍터 장치
WO2021110947A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Sencept Ab Scanning antenna
CN113363731A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种低剖面低损耗Rotman透镜
CN113363731B (zh) * 2021-06-03 2022-04-12 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种低剖面低损耗Rotman透镜
CN114512824A (zh) * 2022-03-11 2022-05-17 电子科技大学 基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线
CN114512824B (zh) * 2022-03-11 2023-10-24 电子科技大学 基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线
KR20250007296A (ko) 2023-07-05 2025-01-14 조선대학교산학협력단 3차원 빔포밍용 체적형태 로트만 렌즈를 포함하는 방사장치

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