KR20230045821A - 나선형 코러게이션 혼 안테나 - Google Patents
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Abstract
나선형 코러게이션 혼 안테나가 개시된다. 나선형 코러게이션 혼 안테나는 제1 모드의 전자기파를 급전받는 원형 도파관; 상기 원형 도파관에 연결되며, 제1 모드를 여기하여 제2 모드로 전환하는 모드 전환부; 및 상기 모드 전환부와 연결되며, 상기 제2 모드를 방사하는 방사부를 포함하되, 상기 방사부는 소정 각도를 가지는 하나의 홈이 연속적으로 연결된 코러게이션 구조로 형성된다.
Description
본 발명은 나선형 코러게이션 혼 안테나에 관한 것이다.
원형 코러게이트 혼 안테나의 경우 하이브리드 모드인 HE11모드를 진행 및 방사시키는 안테나로 공기 중에서 진행하는 평면파와 유사한 모드 특성을 가짐으로써 높은 효율성을 가지며 복사 패턴이 대칭이고, side-lobe가 낮은 장점이 있다.
그러나, 주파수가 점점 높아질수록 파장이 짧아지게 되어 칩과 다른 외부 구조의 크기는 점점 작아지게 되며, 이로 인해 CNC 밀링 등의 방법으로 제작되는 혼 안테나의 제작 난이도가 높아지게 된다.
종래의 원형 코러게이트 도파관은 도파관 내부에 홈을 파야하는 특성상 도파관을 횡 방향으로 두 덩이로 잘라서 제작하게 되며, 이로 인해 전파진행방향과 수직한 방향으로 끊어진 구조로 인해 제작상의 오차 등 다양한 문제로 인한 성능 변화가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 나선형 코러게이션 혼 안테나를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 소정의 각도를 가지는 하나의 홈이 연속적으로 연결된 코러게이션을 가지는 나선형 코러게이션 혼 안테나를 제공하기 위한 것이다.
이를 통해, 본 발명은 분리된 복수의 부분이 결합된 코러게이션 구조가 아니라 한 개로 제작된 코러게이션을 통해 결합에 대한 오차가 없으며 표면 전류 흐름에 문제가 없는 나선형 코러게이션 혼 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 나선형 코러게이션 혼 안테나가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 모드의 전자기파를 급전받는 원형 도파관; 상기 원형 도파관에 연결되며, 제1 모드를 여기하여 제2 모드로 전환하는 모드 전환부; 및 상기 모드 전환부와 연결되며, 상기 제2 모드를 방사하는 방사부를 포함하되, 상기 방사부는 소정 각도를 가지는 하나의 홈이 연속적으로 연결된 코러게이션 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 코러게이션 혼 안테나가 제공될 수 있다.
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 하나의 홈이 연속적으로 연결되는 코러게이션을 통해 연결될 수 있다.
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 서로 상이한 각도를 가질 수 있다.
상기 소정 각도는 주파수에 따라 상이하게 형성될 수 있다.
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 일체로 제작되되, 복수의 부분이 결합되지 않으며, 한 개의 부분으로 표면 전파를 방사하도록 제작될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 나선형 코러게이션 혼 안테나가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 모드의 전자기파를 급전받는 원형 도파관; 상기 원형 도파관에 연결되며, 제1 모드를 여기하여 제2 모드로 전환하는 모드 전환부; 및 상기 모드 전환부와 연결되며, 상기 제2 모드를 방사하는 방사부를 포함하되, 상기 방사부는 소정 각도를 가지는 하나의 홈이 연속적으로 연결된 코러게이션 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 코러게이션 혼 안테나가 제공될 수 있다.
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 하나의 홈이 연속적으로 연결되는 코러게이션을 통해 연결될 수 있다.
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 서로 상이한 각도를 가질 수 있다.
상기 소정 각도는 주파수에 따라 상이하게 형성될 수 있다.
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 일체로 제작되되, 복수의 부분이 결합되지 않으며, 한 개의 부분으로 표면 전파를 방사하도록 제작될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2 및 도 3은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 안테나의 성능을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 방사 패턴을 나타낸 그래프.
도 2 및 도 3은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 안테나의 성능을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 방사 패턴을 나타낸 그래프.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2 및 도 3은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 안테나의 성능을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나(100)는 원형 도파관(110), 모드 전환부(120) 및 방사부(130)를 포함하여 구성된다.
원형 도파관(110)은 미리 결정된 제1 모드의 전자기파가 급전되는 급전 수단이다. 예를 들어, 제1 모드는 TE(transverse electric) 모드일 수 있으며, TE11, TE21 모드일 수 있다. TE11 모드는 특수한 전송선을 따라서 전파되는 전자가 중에서 그 진행 방향에 자계 성분 H는 있으나, 전계 성분 E가 전혀 없는 전기적 횡파가 형성될 수 있다. 전송선에 따르는 이와 같은 모드를 TE 모드라 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원형 도파관(110)은 TE 모드만 전파될 수 있다.
모드 전환부(120)는 원형 도파관(110)과 방사부(130)를 연결한다.
이러한 모드 전환부(120)는 원형 도파관(110)을 통해 입사되는 제1 모드를 방사부(130)에서 방사되는 제2 모드로 전환하기 위한 수단이다.
예를 들어, 모드 전환부(120)는 미리 결정된 다른 모드(제3 모드)의 전자기파를 발생할 수 있다. 여기서, 제3 모드는 TM 모드일 수 있다. TM 모드는 특수한 전송선을 따라서 전파되는 전자파 중에서 진행 방향에 전계 성분 E는 있으나, 자계 성분 H는 전혀 없는 자기적 횡파를 형성한다.
모드 전환부(120)로 원형 도파관(110)으로부터 제1 모드(TE11)모드가 입력된 후 모드 전환부(120)에서 제3 모드(TM 모드)가 형성됨에 따라 모드 전환부(120)는 제2 모드(HE11)를 방사부(130)로 전달할 수 있다.
제3 모드(TM 모드)는 모드 전환부(120) 내부에 연속성을 갖는 다수의 기울기 및/또는 코러게이션을 통해 형성될 수 있다. 즉, 모드 전환부(120) 또한 내부에 하나의 홈에 의해 연속적으로 연결되는 코러게이션을 가질 수 있다.
모드 전환부(120)가 형성되는 경사각은 원형 도파관(110)을 기준으로 발생되는 전자기파의 모드에 따라 달라질 수 있다.
이러한 모드 전환부(120)는 로 확장시킨 부분에서 길이로 천천히 줄어들게 된다. 모드 전환부(120)는 방사부(130)와 마찬가지로 연속적인 코러게이트 구조를 가지되, 모드 전환부(120)의 원형 도파관(110)이 연결되는 부분과 방사부(130)가 연결되는 부분의 각도는 서로 상이할 수 있다. 즉, 모드 전환부(120)는 원형 도파관(110)과 연결되는 부분에서 로 확장시킨 부분에서 길이로 천천히 줄어듬에 따라 원형 도파관(110)이 연결되는 부분과 방사부(130)와 연결되는 부분의 각도가 상이할 수 있다.
방사부(130)는 모드 전환부(120)에 의해 전환된 제2 모드를 방사하기 위한 수단이다. 방사부(130) 내부에는 소정의 각도를 가지는 하나의 홈이 끊김 없이 연속적으로 연결된 코러게이션이 형성될 수 있다. 즉, 코러게이션은 하나의 홈이 끊김 없이 연속적으로 연결된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 코러게이션의 길이는 방사하고자 하는 전자기파 또는 주파수에 따라 상이해질 수 있다. 또한, 방사부(130) 내부에 형성되는 코러게이션의 각도는 주파수 또는/및 방사되는 전자기파에 따라 달라질 수 있다. 또한, 방사부(130)는 도 1에서 보여지는 바와 같이, 개구부(140)로 진행할수록 직경이 점진적으로 커지도록 형성될 수 있다.
방사부(130)에 의해 방사된 제2 모드(HE11)는 개구부(140)에서 가우시안 빔으로 전환되며, 가우시안 빔과 제2 모드(HE11)의 전환율은 98%로 매우 높은 효율성을 가질 수 있다.
예를 들어, 타겟 주파수 대역이 Q-band(33-50GHz)로 파장이 약 7.5mm인 경우를 가정하기로 한다.
예를 들어, 원형 도파관의 직경은 7mm이며, 원형 도파관의 길이는 약 5mm일 수 있다. 이와 같은 경우, 모드 전환부(120)의 길이는 약 5mm일 수 있으며, 코러게이션의 길이는 약 36mm이되, 나선형 코러게이션의 각도는 매우 작으며, 홈 너비는 약 1mm로 형성되고, 홈의 간격 또한 1mm로 형성될 수 있다. 또한, 확장된 혼 안테나 개구부(140)의 크기는 로 약 22.5mm로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 성능은 도 2에 도시된 바와 같다. 종래와 비교하여 S-parameter, Far-field Pattern, 내부의 E-field 분포 모두 차이가 없으며, 제조 공정은 간단하여 구현이 쉬운 장점이 있으며, 또한 종래와 달리 표면 전류 흐름에서 문제가 없는 이점이 있음을 알 수 있다.
다만, 주파수와 개구부의 크기는 구현에 따라 상이하게 결정될 수 있으며, 주파수와 개구부의 크기가 상이해짐에 따라 코러게이션을 형성하는 각도, 너비, 간격 또한 다양하게 형성될 수 있음은 당연하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사부(130)는 소정의 각도를 가지는 하나의 홈이 연속적으로 연결되는 코러게이션이 형성될 수 있다. 이를 통해, 종래와 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나(100)는 복수의 부분이 결합된 코러게이션 구조가 아니라 하나의 홈이 연속적으로 연결된 한 부분으로 제작된 코러게이션을 통해 표면 전류 흐름의 문제가 없는 이점이 있다.
도 3는 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 S11성능을 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 3에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 코러게이션 혼 안테나는 기존 코러게이션 혼안테나와 성능 차이가 없으며, 도 4에서 보여지는 바와 같이, 방사 패턴 방사패턴이 E-면(plane), H-면(plane) 모두 대칭임을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 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 실시 예들은 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.
100: 나선형 코러게이션 혼 안테나
110: 원형 도파관
120: 모드 전환부
130: 방사부
140: 개구부
110: 원형 도파관
120: 모드 전환부
130: 방사부
140: 개구부
Claims (5)
- 제1 모드의 전자기파를 급전받는 원형 도파관;
상기 원형 도파관에 연결되며, 제1 모드를 여기하여 제2 모드로 전환하는 모드 전환부; 및
상기 모드 전환부와 연결되며, 상기 제2 모드를 방사하는 방사부를 포함하되,
상기 방사부는 소정 각도를 가지는 하나의 홈이 연속적으로 연결된 코러게이션 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 코러게이션 혼 안테나.
- 제1 항에 있어서,
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 하나의 홈이 연속적으로 연결되는 코러게이션을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 나선형 코러게이션 혼 안테나.
- 제1 항에 있어서,
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 서로 상이한 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 나선형 코러게이션 혼 안테나.
- 제1 항에 있어서,
상기 소정 각도는 주파수에 따라 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 코러게이션 혼 안테나.
- 제1 항에 있어서,
상기 모드 전환부와 상기 방사부는 일체로 제작되되,
복수의 부분이 결합되지 않으며 한 개의 부분으로 표면 전파를 방사하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 나선형 코러게이션 혼 안테나.
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KR1020210128579A KR102522733B1 (ko) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 나선형 코러게이션 혼 안테나 |
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KR20080059960A (ko) * | 2006-12-26 | 2008-07-01 | (주)하이게인안테나 | 편파 변환형 추적 레이더 안테나 |
KR20170009588A (ko) * | 2015-07-17 | 2017-01-25 | 한국전자통신연구원 | 혼 안테나 장치 |
KR20180055489A (ko) * | 2016-11-17 | 2018-05-25 | 한국전자통신연구원 | 광대역 고성능 모노펄스 추적 성능을 갖는 코러게이트 혼 |
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- 2021-09-29 KR KR1020210128579A patent/KR102522733B1/ko active IP Right Grant
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KR102522733B1 (ko) | 2023-04-17 |
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