KR20220080436A - 유연 패치 안테나를 이용한 전파흡수체 성능측정 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파흡수체 성능측정 시스템은, 전파흡수체에 전파를 송신하고 반사되어 오는 전파를 수신하는 안테나가 포함된 안테나 어셈블리; 및 안테나에서 송신한 전파 및 수신한 전파에 기초하여, 전파흡수능을 측정하는 분석장치를 포함하고, 안테나 어셈블리는, 접촉된 성능측정 대상체의 3차원 곡면에 맞게 모양이 변하는 유연 기판을 포함하도록 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 3차원 곡면의 비행체에 적용된 전자파흡수체의 성능이 오차 없이 측정될 수 있다.
Description
본 발명은 유연 패치 안테나를 이용한 전파흡수체 성능측정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 3차원 곡면을 이루는 대상에 적용된 전파흡수체의 품질을 검사할 수 있는 방법 및 이를 이용하는 휴대가 가능한 전파흡수체 성능측정 시스템에 관한 것이다.
전파흡수란 전파에너지를 열에너지로 변환시키는 것이다. 전자레인지를 이용한 음식 조리가 전파흡수 현상을 이용한 대표적인 예이다. 저항체에 전류가 흐를 때 열이 발생하는 것도 넓은 의미에서 전파흡수 현상이다. 이런 의미에서 전파흡수체는 일종의 열변환기로 볼 수 있다.
전파흡수체의 흡수 메커니즘은 근본적으로 물질의 고주파 손실 특성에 기인하는 것으로 사용 재료에 따라 크게 도전손실재료, 유전손실재료, 자성손실재료로 분류된다. 이들 재료 중에서 Ferrite 전파흡수체는 주로 공명현상에 의한 자성손실을 이용한 것으로 두께가 비교적 작고, 정합 주파수가 다양하여 산업적으로 가장 많이 사용되고 있다.
최근 들어 전파흡수체에 대한 관심이 고조되고 있는 것은 전자 및 통신기기의 수요 확산과 군사용도로 이 재료의 응용분야가 다양하기 때문이다. 여러 가지 전자부품이 집적화되고, 다양한 통신기기들이 네트워크를 형성하여 작동하는 추세에서 전파간섭에 의한 오작동 또는 전파공해가 큰 문제로 대두되고 있다.
전파흡수체는 이러한 문제 해결에 효과적으로 사용될 수 있다. 현재 전파흡수체는 전자기기의 누설 전파 방지, TV 고스트 방지, 전파암실, 레이다파 반사방지 등에 널리 쓰이고 있다.
레이다파 반사방지 용도의 전파흡수체인 레이다 흡수 물질(Radiation-absorbent material, RAM)은 전파의 반사를 막아서 레이다 단면적을 줄여서, 레이다 탐지가 어렵게 하는 물질이다.
전파흡수체는 레이다 단면적(Radar Cross Section, RCS)을 감소시키기 위한 목적으로 비행체에 적용될 수 있다. 전파흡수체가 RCS를 성공적으로 감소시키기 위해서는, 전파흡수체의 성능이 보장되어야 하고, 3차원 구조에 적용된 전파흡수체의 성능을 평가할 수 있는 장치가 필요하다. 또한, 전파흡수체가 적용된 3차원 구조물의 제작과 동시에 검사원의 신속한 전파흡수체 품질 검사 필요 시, 휴대하기 편하며, 곡면구조에도 적용 가능한 측정 장치가 필요하다.
기존의 휴대용 전파흡수체 측정 장치의 경우, 휴대의 편리성은 있으나, 곡면 구조의 곡률 변화에 의한 오차가 발생할 가능성이 높다. 즉, 곡면의 곡률에 따라, 안테나의 빔 방향이 항상 곡면에 수직한 방향을 유지해야 하는데, 기존 휴대용 전파흡수체 측정 장치는 안테나의 빔 방향을 곡면에 항상 수직하게 유지할 수 없다. 이로 인해 반사되어 되돌아오는 전자기파는 위상 차이가 발생하고, 이는 측정 오차를 발생시킨다.
관련 기술 KR 10-2174432 공보에 개시된 전파흡수재료의 전파흡수능을 측정하는 휴대형 시스템 및 방법이 개시하는 구성은, 일반적인 안테나 및 기술적 특징을 포함하는 안테나가 장착되는 안테나 홀더에 관한 것으로 본 발명의 구성과 차이를 보인다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 곡면에 적용된 전자파흡수체의 성능 측정 시에 측정 오차가 발생했던 종래의 기술의 문제점을 해결할 수 있는 전자파흡수체 성능측정 방법 및 이를 이용하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 곡면에서 안테나의 빔 방향이 곡면에 대해 수직한 방향을 유지하지 못했던 종래의 기술의 문제점을 해결할 수 있는 전자파흡수체 성능측정 방법 및 이를 이용하는 전자파흡수체 성능측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 반사되어 되돌아오는 전파에 위상 차이가 발생하지 않는 전자파흡수체 성능측정 방법 및 이를 이용하는 전자파흡수체 성능측정 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 패치 안테나를 이용한 전파흡수체 성능측정 시스템은, 전파흡수체에 전파를 송신하고 반사되어 오는 전파를 수신하는 적어도 하나의 안테나(antenna)가 포함된 안테나 어셈블리; 및 안테나에서 송신한 전파 및 수신한 전파에 기초하여, 전파흡수능을 측정하는 분석장치를 포함하고, 안테나 어셈블리는, 접촉된 성능측정 대상체의 3차원 곡면에 맞게 모양이 변하는 유연 기판(Flexible PCB)을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 안테나 어셈블리는, 방사소자의 패치 안테나를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 패치 안테나는, 유연 기판과 같이 상기 접촉된 성능측정 대상체의 3차원 곡면에 맞게 모양이 변할 수 있다.
또한, 안테나 어셈블리는, 성능측정 대상체에 접촉한 상태에서 전파를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다.
또한, 안테나 어셈블리는, 유연 기판을 이용하여 상기 안테나의 빔 방향이 상기 전파흡수체가 적용된 3차원 곡면에 수직하게 유도할 수 있다.
또한, 안테나 어셈블리는, 한 층의 유연 기판과 하나의 원형 패치 안테나(제1 패치 안테나)를 포함하고, 제1 패치 안테나는, 플렉서블 형태의 안테나로서 활성 요소(Active element)로 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 안테나 어셈블리는, 한 층의 유연 기판과 하나의 원형 패치 안테나(제2 패치 안테나)를 더 포함하고, 제2 패치 안테나는, 플렉서블 형태의 안테나로서 기생 요소(Parasitic element)로 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 유연 패치 안테나를 이용한 전파흡수체 성능측정 시스템은, 전파흡수체에 전파를 송신하고 반사되어 오는 전파를 수신하는 적어도 하나의 안테나(antenna)가 포함된 안테나 어셈블리; 및 안테나에서 송신한 전파 및 수신한 전파에 기초하여, 전파흡수능을 측정하는 분석장치를 포함하고, 안테나 어셈블리는, 일 방향으로 안테나의 빔 방향을 형성하는 그라운드를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파흡수체 성능측정 방법은, 메탈 시트(METAL SHEET)를 품질측정 대상체에 얹혀 놓고 안테나가 포함된 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계; 및 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 전파흡수체 성능측정 방법은, 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 이용하여 전파흡수체의 위치에 따른 곡률에 따라 측정된 전파흡수체의 성능 값을 보정하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 전파흡수체 성능측정 방법은, 안테나 어셈블리와 분석장치의 연결에 사용될 동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 전파흡수체 성능측정 방법은, 캘리브레이션이 완료된 동축 케이블을 이용하여 상기 안테나 어셈블리와 분석장치를 연결하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계는, 오픈 캘리브레이션 및 쇼트 캘리브레이션을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계는, 하나의 포트에 대한 캘리브레이션을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파흡수체 성능측정 방법은, 메탈 시트(METAL SHEET)를 품질측정 대상체에 얹혀 놓고 안테나가 포함된 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계; 및 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계를 포함하고, 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계 및 상기 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계는, 안테나 어셈블리를 상기 전파흡수체가 적용된 성능측정 대상체에 밀착시키는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파흡수체 성능측정 방법은, 메탈 시트(METAL SHEET)를 품질측정 대상체에 얹혀 놓고 안테나가 포함된 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계; 및 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계를 포함하고, 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계 및 상기 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계는, 안테나 어셈블리에 포함된 유연 기판을 이용하여 상기 안테나의 빔 방향이 상기 전파흡수체가 적용된 3차원 곡면에 수직하게 유도하는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 안테나의 빔 방향이 3차원 곡면에 수직한 방향으로 유지될 수 있다.
또한, 3차원 곡면 상에서 전파흡수체의 성능 측정 시에 발생할 수 있는 오차가 줄어 들 수 있다.
또한, 동축 케이블의 캘리브레이션 및 3차원 곡면에 따른 보정을 통해 전파흡수체의 정확한 성능측정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 시스템의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 시스템을 이용한 캘리브레이션의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 시스템을 이용한 캘리브레이션의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
전파흡수체 성능측정 시스템은 전파흡수체가 적용된, 예를 들어 비행기 동체와 같은 대상체에 대해 전파흡수성능을 측정하고, 측정 데이터를 이용하여 전파흡수체의 성능측정을 하는 것이다.
안테나는 라디오, 텔레비전 등 방송, 무선교신 등을 위해 실용적 목적으로 널리 쓰이고 있다, 대부분의 안테나들은 사용하는 전파의 파장에 따라 그 길이가 정해진다. 가장 많이 쓰이는 형태 중 간단한 것은 전파 파장의 4분의 1크기의 전도체 막대이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 시스템의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 시스템(100)은 안테나 어셈블리(110), 분석장치(120) 및 이들을 연결하는 케이블(130)을 포함하도록 구성될 수 있다.
안테나 어셈블리(110)는 전파흡수체(A)에 전파를 송신하는 송신 기능 및 송신된 전파의 반사파 수신하는 수신 기능을 갖는다. 예를 들어 분석장치(120)에서 생성된 신호가 케이블(130)를 통해 안테나 어셈블리(110)에 전송되고, 신호는 안테나 어셈블리(110)에서 전파 형태로 방사되어, 전파흡수체(A)에 흡수되고, 일부는 반사되어 다시 안테나 어셈블리(110)에 의해 흡수될 수 있다.
분석장치(120)는, 안테나 어셈블리(110)에 송신될 급전 신호를 생성하고 안테나 어셈블리(110)가 수신하는 반사파에 대응하는 신호를 수신하고, 수신 신호를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정할 수 있다.
분석장치(120)는 안테나 어셈블리(110)에서 송신한 전파 및 수신한 전파에 기초하여, 전파흡수성능을 측정하는 기능을 갖는다. 분석장치(120)는 네트워크 분석기 형태로 구비될 수 있다. 또한, 분석장치(120)는 휴대용 형태로 구비될 수 있다.
네트워크 분석기(Network Analyzer, NA)는 회로망 분석기 또는 NA라는 약자로 많이 불리는 무선통신 회로 설계의 필수 장비 중의 하나이다. 오실로스코프(Oscilloscope)가 시간영역의 과도응답을 표시하고, 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)가 주파수영역의 신호분포를 확인한다면, 네트워크 분석기는 하나의 장비 내에 주파수 소스와 스펙트럼 분석기가 들어 있어서 입력과 출력의 주파수신호 분포 결과를 서로 나눔으로써 S 파마리터를 측정하는 장비이다.
네트워크 분석기를 이용하여 가능한 측정치는, S 파라미터(magnitude, phase), Reflection & Transmission, Input/Output Impedance, Radiation Pattern, Timing Delay 등이 있다.
네트워크 분석기는 하나 또는 두 개의 동축 케이블 커넥터가 포트가 달려 있다. 두 개의 동축 케이블은 각각 DUT(Device under test, 측정대상)의 입력과 출력에 연결하여 사용된다. 동축 커넥터는 소형의 SMA 타입과 대형의 N 타입이 주로 사용된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 분석장치(120)는 하나의 동축 케이블(130)에 연결될 수 있다.
대부분의 계측기와 마찬가지로 네트워크 분석기 역시 PC와의 인터페이스를 지원하며, GPIB나 HPIB를 통해 PC의 S/W와 연동이 가능하다. 이를 통해 자동 측정 및 데이터 베이스화가 가능하며, 이 기능은 특히 Device modeling에서 유용하게 활용된다.
예전에는 S 파라미터의 magnitude를 주로 측정하는 Scalar 네트워크 분석기가 많이 사용되었으나, 최근에는 phase까지 측정 가능한 VNA(Vector Network Analyzer)가 대부분을 차지한다. 또한 주파수 영역도 계속 올라가서 100Ghz 이상의 밀리미터 파 대역까지 네트워크 분석기가 소화하고 있다.
네트워크 분석기의 기본적인 측정 방법은 입사파를 측정하려는 부품에 인가하여 전달되는 파와 반사되는 파의 특성을 분석하는 것이다.
케이블(130)은, 안테나 어셈블리(110)와 분석장치(120)을 연결시키면서, 안테나 급전 신호 및 반사파에 대응하는 신호를 전송할 수 있다.
케이블(130)은, 비저항이 작은 금속, 예를 들어 구리, 금, 은 등의 금속 재질의 동축 케이블 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 케이블(130)의 특성에 따른 캘리브레이션이 수행될 수 있고, 캘리브레이션을 거친 케이블(130)이 안테나 어셈블리(110)와 분석장치(130)를 연결하도록, 전파흡수체 성능측정 시스템(100)이 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(110)는, 적어도 하나 이상의 안테나 및 기판을 포함하도록 구성될 수 있다. 이하 본 발명의 일 실시 예에 다른 안테나 어셈블리(110)에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 분해도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(110)는, 두 개의 안테나(113, 115), 유연 기판(112, 114), 및 그라운드(111)를 포함하도록 구성될 수 있다.
안테나 범위에, 다이폴 안테나, 모노폴 안테나, 패치 안테나, 및 파라볼라 안테나가 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(113, 115)는, 마이크로스트립 안테나의 일종인 스트립(strip) 모양의 도체의 폭을 넓게 하여 만든 패치 안테나를 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(113, 115)는, 정사각형, 직사각형, 오각형 등의 다각형, 원형 또는 원형링의 형태를 가진 전도성 물체의 패치로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(113, 115)는 유연 기판 상에 인쇄형 안테나 형태로 구현될 수 있다.
안테나 어셈블리(110)는 성능측정 대상체에 해당하는 전파흡수체(A)가 적용된 곡면에 맞게 모양이 변하는 기판(Flexible PCB)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 어셈블리(110)에 포함된 안테나(113, 115)도, 유연 기판과 같이 유연 재질을 이용하여 구현될 수 있다. 즉 안테나(113, 115)는 전파를 송신하고 반사되어 오는 전파를 흡수할 수 있는 다양한 종류, 모양의 금속 재질로 제작될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(110)는 성능측정 대상체에 접촉한 상태에서 전파를 송신 및 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
안테나(113, 115)는, 유연 기판(112, 114)과 같이 접촉된 성능측정 대상체의 3차원 곡면에 맞게 모양이 변하는 것을 특징으로 한다.
안테나(110) 어셈블리는 두 층의 유연 기판(112, 114)과 두 개의 원형 패치 안테나(제1 패치 안테나 및 제2 패치 안테나)를 포함하도록 구성될 수 있다. 원형 패치 안테나(113)는 유연 기판(112) 상에, 원형 패치 안테나(115)는 유연 기판(114) 상에 각각 프린트 되어 제작될 수 있다.
안테나(113, 115)는 구조가 간단하고, 작은 크기로 구현될 수 있는 것이 장점이다. 또한, 유연 기판(112, 114)과 함께 사용될 수 있기 때문에 패치 안테나는 다양한 분야에서 사용하고 있는 안테나의 한 종류이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(110)는 두 층의 유연 기판(112, 114)과 두 개의 원형 패치 안테나(113, 115)를 포함하도록 구성될 수 있다. 두 개의 원형 패치 안테나는 제1 패치 안테나(113) 및 제2 패치 안테나(115)로 명명될 수 있다.
제1 패치 안테나(113)는, 플렉서블 형태의 안테나로서 활성 요소(Active element)로 사용될 수 있다. 제2 패치 안테나(115)는 플렉서블 형태의 안테나로서 기생 요소(Parasitic element)로 사용될 수 있다. 제1 패치 안테나(113)는 Coaxial feed를 통해 Source가 공급 받고, 제2 패치 안테나(115)는 대역폭 및 이득을 높이는 역할을 한다.
그라운드(111)는 케이블(130)을 통해 공급되는 전파가 일 방향, 즉 제1 패치 안테나(113)가 있는 방향으로 빔 방향을 형성하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파흡수체 성능측정 시스템(100)의 특징은 다음과 같다.
전파흡수체 성능측정 시스템(100)은 단순한 구조를 가지며, 경량의 유연 패치 안테나(113, 115)가 적용되어 휴대하기 편리하다. 따라서 사용자는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파흡수체 성능측정 시스템(100)을 휴대한 상태에서 전파흡수체 성능 작업을 매우 빠르고 편리하게 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 하나 또는 두 개의 유연 패치 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리(110)는 3차원 곡면 구조에 밀착이 가능하기 때문에 곡면과 안테나 사이에 발생하는 불필요한 틈새가 제거된 상태에서 좀 더 정확한 측정에 이용될 수 있다. 이러한 접촉성 및 밀착성은 기존의 휴대용 전파흡수체 성능측정 시스템과는 큰 차별성을 지니고 있다. 안테나의 대상체에 대한 접촉성 및 밀착성 덕분에 3차원 곡면의 전파흡수체의 성능측정에서 발생할 수 있는 오차가 줄어들 수 있다.
구체적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(110)는, 접속성 및 밀착성으로 인해, 성능측정 대상체, 예를 들어 전파흡수체가 처리된 3차원 곡면의 비행기 동체에 밀착되기 때문에 안테나(113, 115)의 면이 전파흡수체가 적용된 3차원 곡면 상에서 방사되는 반사파에 수직하게 위치하도록 하는 것이 가능하다.
이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 시스템(100)을 이용하는 성능측정 방법, 특히 캘리브레이션에 대해 설명하기로 한다.
캘리브레이션(calibration) 작업은 네트워크 분석기 등 계측장비 사용 전에 실시하는 세팅을 초기화하고 현재의 상태에서 최적의 측정을 위한, 사격으로 따지면 영점조정으로 보면 되는 작업이다.
캘리브레이션 작업이 필요한 장비 중 하나인 네트워크 분석기(network analyzer)는 높은 주파수를 측정하는 장비이다. 타 계측장비에 비해 캘리브레이션이 좀 더 까다롭고 복잡할 수 있다.
네트워크 분석기의 캘리브레이션 작업은 주로 동축 케이블(coaxial cable) 끝단에 연결해 Open, Short, Initial로서 세 가지의 종단기(terminator)를 각 포트에 번갈아 끼우면서 수행될 수 있다.
오픈, 쇼트, 로드를 각각 달았을 때 기본 응답이 네트워크 분석기 내에 내장되어 있다. 따라서, 오픈, 쇼트, 로드를 연결하고 측정한 값과, 오픈, 쇼트, 로드의 기본 응답 값 사이의 차이를 계산하여 보상한다. 이러한 과정은 네트워크 분석기의 각 포트에서 따로 수행되어야 하는데, 이 과정을 통해 사용한 케이블 길이에 의한 위상차를 보정하고, 주변 잡음 영향을 상쇄시킬 수 있어 보다 정확한 계측이 가능하다.
상황에 따라서는 양쪽 포트를 연결하는 through 값도 캘리브레이션하기 때문에 OSLT 기법이라고도 한다. OSL(또는 OSLT)를 이용한 캘리브레이션 키트는 주파수가 올라갈수록 직경이 작은 동축 커넥터를 이용하므로 각각 다른 캘리브레이션 키트를 사용해야 한다.
네트워크 분석기는 1 포트부터 여러 개의 포트가 달려있는 종류도 있으며 기본 포트는 2 포트 네트워크 분석기가 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 방법(S100)은, 안테나 어셈블리(110)와 분석장치(120)의 연결에 사용될 동축 케이블(130)에 대한 캘리브레이션(S110), 캘리브레이션이 완료된 동축 케이블(130)을 이용한 안테나 어셈블리(110)와 분석장치(120)의 연결(S120), 메탈 시트(S)를 성능측정 대상체에 얹혀 놓고 전파흡수체의 성능 측정(S130), 메탈 시트(S)에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능 측정(S140) 및 보정(S150)을 포함하도록 구성될 수 있다.
S110 단계에서, 안테나 어셈블리(110)와 분석장치(120)의 연결에 사용될 동축 케이블(130)에 대한 캘리브레이션 단계가 수행될 수 있다. 분석기에서 출력되는 전파 및 입력되는 반사파는 동축 케이블을 지나기 때문에, 동축 케이블의 특성에 의해 전파흡수체의 성능측정 값에 영향이 미칠 수 있다. 따라서, 동축 케이블의 특성에 따른 오차를 제거하기 위해 동축 케이블(130)에 대한 캘리브레이션이 필요하다.
동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계(S110)는, 오픈 캘리브레이션 및 쇼트 캘리브레이션을 포함하도록 구성될 수 있다. 즉, 동축 케이블의 끝단에서 Openn-Short 캘리브레이션이 진행되며, 네트워크 분석기(Network analyzer)로부터 동축 케이블(Coaxial cable) 끝단까지의 캘리브레이션이 진행될 수 있다(S110).
또한, 동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계(S110)는, 하나의 포트에 대한 캘리브레이션을 포함하도록 구성될 수 있다.
S120 단계에서, 캘리브레이션이 완료된 동축 케이블(130)을 이용하여 안테나 어셈블리(110)와 분석장치(120)가 연결될 수 있다. 즉 동축 케이블(130)에 대한 캘리브레이션은, 동축 케이블(130)이 안테나 어셈블리(110) 및 분석장치(120)에 연결되지 않은 상태에서 진행되고, 캘리브레이션 종료 후에 안테나 어셈블리(110) 및 분석장치(120)에 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파흡수체 성능측정 시스템을 이용한 캘리브레이션의 예시도이다.
도 5를 참조하면, 전자파흡수체가 관여하지 않은 상태를 조성하기 위하여 메탈 시트(METAL SHEET)를 이용하는 캘리브레이션이 묘사되어 있다.
S130 단계에서, 메탈 시트를 품질측정 대상체에 얹혀 놓고 안테나 어셈블리(110)와 분석장치(120)를 이용하여 전파흡수체의 성능이 측정될 수 있다. 전파흡수체와 안테나 어셈블리(110) 사이에 메타 시트가 관여하게 되면, 전파흡수체에 의해 흡수되지 않은 전파가 반사되므로, 흡수가 일어나지 않을 때의 측정 값이 전파흡수체의 성능측정의 기준 값으로 사용될 수 있다.
S140 단계에서, 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능이 측정될 수 있다. S130 단계에서 측정된 흡수가 일어나지 않을 때의 측정 값을 기준으로 전파흡수체의 성능이 측정될 수 있다.
S130, S140 단계에서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연 패치 안테나를 이용한 전파흡수체 성능측정 시스템(100)의 안테나 어셈블리(110)는 전파흡수체가 적용된 성능측정 대상체에 밀착시키는 과정이 수행될 수 있다.
또한, S130, 및 S140 단계는 안테나 어셈블리에 포함된 유연 기판을 이용하여 안테나의 빔 방향이 상기 전파흡수체가 적용된 3차원 곡면에 수직하게 유도하는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 즉, 안테나(113, 115)는 대상체의 3차원 곡면에 따라 유연 기판(112, 114)와 함께 곡면에 밀착되도록 유지되고, 안테나를 통해서 방사되는 빔의 방향은 대상체의 3차원 곡면에 수직하게 유도될 수 있다. 또한, 안테나의 빔 방향은 그라운드에 의해 유도될 수 있다. 여기서, 그라운드도 재질의 성질을 살려 유연 기판과 함께 유연하게 형성될 수 있다.
S150 단계에서, 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 이용하여 측정된 전파흡수체의 성능 값이 전파흡수체의 위치에 따른 곡률에 따라 보정될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파흡수체 성능측정 시스템(100)은, 비행기 동체와 같은 3차원 곡면 상에서 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위하여, 접촉형 그리고 밀착형 안테나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
그런데 3차원 곡면에 대한 전파흡수체의 성능을 측정하는 경우, 안테나의 빔 방향이 항상 곡면에 수직한 방향이 유지되어야 한다. 비행체 곡면의 곡률은 위치마다 다르기 때문에, 이를 보정하기 위해, 위치별로 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 활용하여, 측정된 전파흡수체 성능측정 데이터가 보정될 수 있다.
보정된 데이터를 이용하여 3차원 곡면 구조에 적용된 전파흡수체에 대한 측정이 수행된다. 이러한 과정을 위치 별로 반복하여, 3차원 곡면 대상체에 적용된 전파흡수체의 성능측정이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 안테나의 빔 방향이 3차원 곡면에 수직한 방향으로 유지될 수 있다.
또한, 3차원 곡면 상에서 전파흡수체의 성능 측정 시에 발생할 수 있는 오차가 줄어 들 수 있다.
또한, 동축 케이블의 캘리브레이션 및 3차원 곡면에 따른 보정을 통해 전파흡수체의 정확한 성능측정이 가능하다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
Claims (15)
- 전파흡수체에 전파를 송신하고 반사되어 오는 전파를 수신하는 적어도 하나의 안테나(antenna)가 포함된 안테나 어셈블리; 및
상기 안테나에서 송신한 전파 및 수신한 전파에 기초하여, 전파흡수능을 측정하는 분석장치를 포함하고,
상기 안테나 어셈블리는,
접촉된 성능측정 대상체의 3차원 곡면에 맞게 모양이 변하는 유연 기판(Flexible PCB)을 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 안테나 어셈블리는,
방사소자의 패치 안테나를 포함하도록 구성되고,
상기 패치 안테나는,
상기 유연 기판과 같이 상기 접촉된 성능측정 대상체의 3차원 곡면에 맞게 모양이 변하는,
전파흡수체 성능측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 안테나 어셈블리는,
상기 성능측정 대상체에 접촉한 상태에서 전파를 송신 및 수신하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 안테나 어셈블리는,
상기 유연 기판을 이용하여 상기 안테나의 빔 방향이 상기 전파흡수체가 적용된 3차원 곡면에 수직하게 유도하는,
전파흡수체 성능측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 안테나 어셈블리는,
한 층의 유연 기판과 하나의 원형 패치 안테나(제1 패치 안테나)를 포함하고,
상기 제1 패치 안테나는,
플렉서블 형태의 안테나로서 활성 요소(Active element)로 사용되는 것을 특징으로 하는,
전파흡수체 성능측정 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 안테나 어셈블리는,
한 층의 유연 기판과 하나의 원형 패치 안테나(제2 패치 안테나)를 더 포함하고,
상기 제2 패치 안테나는,
플렉서블 형태의 안테나로서 기생 요소(Parasitic element)로 사용되는 것을 특징으로 하는,
전파흡수체 성능측정 시스템.
- 전파흡수체에 전파를 송신하고 반사되어 오는 전파를 수신하는 적어도 하나의 안테나(antenna)가 포함된 안테나 어셈블리; 및
상기 안테나에서 송신한 전파 및 수신한 전파에 기초하여, 전파흡수능을 측정하는 분석장치를 포함하고,
상기 안테나 어셈블리는,
접촉된 성능측정 대상체의 3차원 곡면에 맞게 모양이 변하는 유연 기판(Flexible PCB)을 포함하고,
상기 안테나 어셈블리는,
일 방향으로 상기 안테나의 빔 방향을 형성하는 그라운드를 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 시스템.
- 메탈 시트(METAL SHEET)를 품질측정 대상체에 얹혀 놓고 안테나가 포함된 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계; 및
메탈 시트에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계를 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 메탈 시트에 대한 측정 데이터를 이용하여 전파흡수체의 위치에 따른 곡률에 따라 측정된 전파흡수체의 성능 값을 보정하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 안테나 어셈블리와 분석장치의 연결에 사용될 동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계를 더 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 방법.
- 제 10 항에 있어서,
캘리브레이션이 완료된 동축 케이블을 이용하여 상기 안테나 어셈블리와 분석장치를 연결하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계는,
오픈 캘리브레이션 및 쇼트 캘리브레이션을 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 동축 케이블에 대한 캘리브레이션 단계는,
하나의 포트에 대한 캘리브레이션을 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 방법.
- 메탈 시트(METAL SHEET)를 품질측정 대상체에 얹혀 놓고 안테나가 포함된 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계; 및
메탈 시트에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계 및 상기 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계는,
상기 안테나 어셈블리를 상기 전파흡수체가 적용된 성능측정 대상체에 밀착시키는 단계를 포함하도록 구성되는,
전파흡수체 성능측정 방법.
- 메탈 시트(METAL SHEET)를 품질측정 대상체에 얹혀 놓고 안테나가 포함된 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계; 및
메탈 시트에 대한 측정 데이터를 기준으로 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 안테나 어셈블리와 분석장치를 이용하여 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계 및 상기 전파흡수체의 성능을 측정하는 단계는,
상기 안테나 어셈블리에 포함된 유연 기판을 이용하여 상기 안테나의 빔 방향이 상기 전파흡수체가 적용된 3차원 곡면에 수직하게 유도하는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
전파흡수체 성능측정 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal |