KR20230048871A - Array antenna with adjustable beam direction - Google Patents

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KR20230048871A
KR20230048871A KR1020210131798A KR20210131798A KR20230048871A KR 20230048871 A KR20230048871 A KR 20230048871A KR 1020210131798 A KR1020210131798 A KR 1020210131798A KR 20210131798 A KR20210131798 A KR 20210131798A KR 20230048871 A KR20230048871 A KR 20230048871A
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antenna
array antenna
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KR1020210131798A
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노행숙
태기철
김강희
박광문
손수호
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한국전자통신연구원
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/04Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying one co-ordinate of the orientation

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Abstract

Disclosed is an array antenna system with variable directivity, which can receive RF signals by changing the direction of an antenna. The array antenna system with variable directivity comprises: an array antenna consisting of a plurality of circularly arranged directional array elements; an actuator module for changing a directional angle in an elevation angle direction of the array elements; a driver module storing information on driving speed, movement amount and direction to control the actuator module; a link module used to adjust an elevation angle and directional angle of the array element in conjunction with the actuator module; and a switching module selecting one of the circularly arranged array elements and receiving the signal to achieve an effect of varying azimuth directions.

Description

가변 지향성 배열 안테나 시스템{ARRAY ANTENNA WITH ADJUSTABLE BEAM DIRECTION}Variable directional array antenna system {ARRAY ANTENNA WITH ADJUSTABLE BEAM DIRECTION}

본 발명은 안테나의 지향방향을 가변하여 RF(radio frequency) 신호를 수신할 수 있는 가변 지향성 배열 안테나 시스템에 관한 것으로서, 2D 배열안테나에 있어서 지향성 배열소자의 지향방향을 가변함으로서 전파방향을 추적할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable directional array antenna system capable of receiving a radio frequency (RF) signal by varying the direction of an antenna, and in a 2D array antenna, the direction of propagation can be tracked by varying the direction of direction of a directional array element. It's about the device.

최근 무선통신 분야에서 트래픽의 급증으로 주파수 제원의 부족과 전송용량의 한계를 극복하고자 초고주파 이상의 대역에 대하여 점차적으로 사용범위를 넓혀가고 있다. 특히 28㎓대역의 경우에는 5G 이동통신 주파수로서 공공 서비스 분야의 활용이 검토되고 있다.Recently, in the field of wireless communication, in order to overcome the lack of frequency specifications and the limitation of transmission capacity due to the rapid increase in traffic, the range of use is gradually expanding for bands higher than ultra-high frequencies. In particular, in the case of the 28 GHz band, utilization in the public service field as a 5G mobile communication frequency is being reviewed.

따라서 광범위한 분야에서 다양한 무선기술을 사용함으로 인하여 전파 송수신이 가능한 안테나 시스템의 수요가 확대되고, 또한 서비스 분야에 대한 확대로 인하여 기기들 간의 혼신, 위규, 불법 사용도 증가되고 있어 전파 모니터링의 필요성도 증가되고 있다.Therefore, due to the use of various wireless technologies in a wide range of fields, the demand for antenna systems capable of transmitting and receiving radio waves is expanding, and interference between devices, violations, and illegal use are also increasing due to the expansion of service fields, increasing the need for radio wave monitoring. It is becoming.

이렇게 각종 서비스에 있어서 점차 높은 주파수로의 추세가 확대되나 주파수가 높아질수록 기존에 주로 사용하던 전방향성 원형 배열 안테나를 이용한 전파 모니터링 시스템은 낮은 안테나 이득과 높은 전파손실로 인하여 수신감도가 낮아 RF신호를 수신하여 전파를 측정, 감시, 탐지하는데 어려움이 있다.In this way, the trend toward higher frequencies gradually expands in various services, but as the frequency increases, the radio wave monitoring system using the omnidirectional circular array antenna, which was mainly used in the past, has low reception sensitivity due to low antenna gain and high propagation loss, so it can detect RF signals. There are difficulties in receiving, measuring, monitoring, and detecting radio waves.

전방향성 원형배열 안테나를 이용한 기술 이외에 고이득의 지향성 단일 안테나를 회전하고자 하는 방향에 따라 복수개의 축방향으로 구동부를 회전함으로써 안테나를 전파방향으로 지향할 수 있으나 회전하고자 하는 축이 다수개일 경우 부피가 커지고, 기계적인 회전 방식에 의해 속도의 한계가 있어서 순간적인 신호의 추적이 불가능한 경우가 종종 발생한다.In addition to the technology using an omni-directional circular array antenna, the antenna can be directed in the radio wave direction by rotating the drive unit in the direction of a plurality of axes according to the direction in which a single high-gain directional antenna is to be rotated. It often happens that tracking of an instantaneous signal is impossible due to the speed limit due to the large and mechanical rotation method.

또한 기존의 지향성 안테나를 원형 배열한 감시 시스템은 방위각 방향으로는 스위칭모듈을 통해 지향 방향을 추적할 수 있으나 앙각 방향은 고정되어 있는 형태로서 상하 방향에 있어서 기준선을 벗어난 방향에서 신호가 방사되는 경우 탐지하지 못하는 경우가 종종 발생한다.In addition, the existing monitoring system in which directional antennas are arranged in a circular shape can track the directional direction through a switching module in the azimuth direction, but the elevation direction is fixed. It often happens that you can't.

이에 본 발명에서는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고이득 안테나를 이용하여 수신감도를 높이고, 안테나 시스템의 부피를 크게 증가시키지 않으면서, 앙각와 방위각으로 지향방향을 가변하여 RF(radio frequency) 신호를 수신할 수 있는 배열 안테나 시스템을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the reception sensitivity is increased by using a high-gain antenna, and the RF (radio frequency) signal is changed by varying the direction of elevation and azimuth without greatly increasing the volume of the antenna system. It is intended to provide an array antenna system capable of receiving

다시 말하면, 본 발명은 전파감시 시스템에 있어서 안테나의 지향방향을 방위각 방향 또는 앙각 방향으로 가변하여 전파방향을 효과적으로 추적할 수 있는 안테나 장치의 구현 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.In other words, an object of the present invention is to provide a technology for implementing an antenna device capable of effectively tracking a radio wave direction by varying the orientation direction of an antenna in an azimuth direction or elevation angle direction in a radio wave monitoring system.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가변 지향성 배열 안테나 시스템은, 원형 배열된 복수 개의 지향성 배열소자들로 구성된 배열 안테나와, 배열소자들의 앙각방향 지향각도를 가변할 수 있도록 하는 액츄에이터 모듈(actuator module)과, 운전 속도나 이동량과 방향에 대한 정보를 탑재하여 액츄에이터 모듈을 제어하도록 하는 드라이버 모듈(driver module)과, 액츄에이터 모듈과 연동하여 배열소자의 앙각 지향각도를 조정하는데 사용되는 링크 모듈(link module)과, 원형 배열된 배열소자들 중 한 개를 선택하여 신호를 수신함으로써 방위각 지향방향 가변효과를 볼 수 있도록 하는 스위칭 모듈(switching module)을 포함한다.A variable directional array antenna system according to the present invention for solving the above technical problem is an array antenna composed of a plurality of directional array elements arranged in a circle, and an actuator module that allows the elevation angle of the array elements to be varied. module), a driver module that controls the actuator module by loading information on the driving speed, movement amount and direction, and a link module used to adjust the elevation angle of the array element in conjunction with the actuator module module), and a switching module that selects one of the circularly arranged array elements and receives a signal so that an azimuth directing direction variable effect can be seen.

일실시예에서, 가변 지향성 배열 안테나 시스템은 배열소자들과 링크 모듈을 고정시키는 역할을 하는 마스트를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the variable directivity array antenna system may further include a mast serving to fix the array elements and the link module.

일실시예에서, 상기 배열소자는 지향성 방사특성을 가질 수 있다.In one embodiment, the array element may have a directional radiation characteristic.

일실시예에서, 상기 액츄에이터 모듈은 드라이버 모듈의 제어명령에 의해 각 배열소자의 상하 방향 직선 운동을 발생시킬 수 있다.In one embodiment, the actuator module may generate vertical linear motion of each array element according to a control command of the driver module.

일실시예에서, 상기 액츄에이터 모듈은 모터(motor), 리니어가이드(liner guide), 볼스크류(ball screw) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the actuator module may include a motor, a linear guide, a ball screw, or a combination thereof.

일실시예에서, 상기 링크 모듈은 제1 고정링크, 제1 이동링크, 제2 이동링크, 제2 고정링크 및 연결링크를 구비할 수 있다.In one embodiment, the link module may include a first fixed link, a first movable link, a second movable link, a second fixed link, and a connecting link.

일실시예에서, 상기 링크 모듈은 액츄에이터 모듈의 움직임을 전달받아 각 배열소자의 지향각 조절을 가능하게 하는 링크 마운트와 연결될 수 있다.In one embodiment, the link module may be connected to a link mount capable of adjusting the beam angle of each array element by receiving the movement of the actuator module.

일실시예에서, 가변 지향성 배열 안테나 시스템은, 상기 액츄에이터 모듈에 전원이 공급될 때, 상기 액츄에이터 모듈의 모터가 동작하여 볼스크류가 상하방향으로 운동하고 상기 볼스크류 상단에 부착된 리니어가이드와 상기 리니어가이드에 고정된 링크마운트와 링크모듈들이 연동함으로써, 각 배열소자의 지향각도를 가변하도록 동작할 수 있다.In one embodiment, in the variable directivity array antenna system, when power is supplied to the actuator module, a motor of the actuator module operates to move a ball screw in an up and down direction, and a linear guide attached to an upper end of the ball screw and the linear By interlocking the link mount fixed to the guide with the link modules, it is possible to operate to vary the orientation angle of each array element.

일실시예에서, 상기 드라이버 모듈과 상기 스위칭 모듈은, 시스템 제어부의 제어명령에 따라 앙각과 방위각 방향 지향각도를 가변할 수 있다.In one embodiment, the driver module and the switching module may vary elevation angles and azimuth direction orientation angles according to a control command from a system controller.

일실시예에서, 전술한 배열 안테나 시스템을 이용하는 전파 모니터링 시스템의 동작 절차는, 시스템 전원이 인가되면, 시스템 제어부의 명령에 따라 드라이버 모듈을 통해 배열소자의 앙각 방향에 대한 초기화 명령을 전달하는 단계; 상기 드라이버 모듈의 초기화 명령에 의해 액츄에이터 모듈이 상기 앙각 방향에 있어서 상기 배열소자의 수평 방향 또는 최대 틸트 방향이 초기 위치가 되도록 틸트하는 단계; 상기 배열소자의 초기 위치가 홈 위치로 지향된 후, RF(radio frequency) 수신부를 거쳐 스위칭 모듈을 제어함으로써 원형 배열된 복수의 배열소자들을 순차적으로 선택하여 각 배열소자의 신호를 수신하고 수신된 값을 저장하는 단계; 상기 앙각 방향을 사전에 정해진 스텝 혹은 간격만큼 변경한 후 상기 각 배열소자의 수신 신호 값을 저장하는 단계; 상기 0도 내지 최대 틸트 각도 범위에서 상기 원형 배열된 복수의 배열소자들을 순차적으로 선택하여 각 배열소자의 수신 신호 값을 저장하는 과정과 상기 앙각 방향을 사전에 정해진 스텝만큼 변경한 후 상기 각 배열소자의 수신 신호 값을 저장하는 과정을 반복하는 단계; 상기 각 배열소자의 수신 신호 값의 저장이 완료된 후, 최대값을 갖는 앙각 방향으로 복수의 배열소자들을 기계적으로 틸트하는 단계; 및 상기 틸트하는 단계 후에, 방위각 방향의 최대 수신 값을 갖는 배열소자를 전기적 제어를 통해 선택함으로써 해당 방향의 신호를 수신하고 파라미터를 측정하여 신호를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the operating procedure of the radio wave monitoring system using the above-described array antenna system may include, when system power is applied, transmitting an initialization command for an elevation direction of an array element through a driver module according to a command of a system control unit; tilting the actuator module in response to an initialization command of the driver module so that the horizontal direction or maximum tilt direction of the array element becomes an initial position in the elevation angle direction; After the initial position of the array element is directed to the home position, a plurality of array elements arranged in a circle are sequentially selected by controlling a switching module through a radio frequency (RF) receiver to receive a signal of each array element and receive a received value. storing; storing the received signal value of each array element after changing the elevation direction by a predetermined step or interval; A process of sequentially selecting the plurality of array elements arranged in a circle in the range of 0 degree to the maximum tilt angle and storing the received signal value of each array element, and changing the elevation angle by a predetermined step, and then each array element repeating the process of storing the received signal value of; mechanically tilting the plurality of array elements in the elevation angle direction having the maximum value after the storage of the received signal value of each array element is completed; and selecting an array element having a maximum reception value in the azimuth direction through electrical control after the tilting step, receiving a signal in the corresponding direction, measuring a parameter, and analyzing the signal.

일실시예에서, 상기 앙각 방향의 틸트는 상기 드라이버 모듈 및 상기 액츄에이터 모듈에 의해 기계적으로 방향을 조정하고, 상기 방위각 방향의 조정은 전기적으로 스위칭 모듈을 제어하여 원형 배열된 복수의 배열소자들 중 하나를 선택하고 선택된 하나의 배열소자에서 신호를 수신함으로써 한 개의 안테나가 기계적으로 회전하는 것에 대응할 수 있다.In one embodiment, the tilt in the elevation direction is mechanically adjusted by the driver module and the actuator module, and the adjustment in the azimuth direction is electrically controlled by a switching module to one of a plurality of circularly arranged array elements By selecting and receiving a signal from one selected array element, it is possible to respond to the mechanical rotation of one antenna.

전술한 본 발명의 가변 지향성 배열 안테나 시스템에 따르면, 새로운 구조의 가변 지향성 배열 안테나를 제공할 수 있고, 초고주파대역 이상의 전파모니터링 시스템에 있어서 원형 배열 지향성 안테나와 액츄에이터모듈과 드라이버모듈 및 스위칭모듈을 연동하여 제어함으로써 앙각과 방위각의 지향방향을 조정하는 전파 감시 시스템을 구현가능하게 하는 효과가 있다. 이는 기계적, 전기적 지향방향 제어를 조합함으로써 배열 안테나를 이용하는 전파 모니터링 시스템의 부피, 제어속도, 제작비용 등의 문제를 적절히 절충할 수 있는 효과가 있다.According to the variable directional array antenna system of the present invention described above, it is possible to provide a variable directional array antenna of a new structure, and in a radio wave monitoring system of a super high frequency band or higher by interlocking a circular array directional antenna, an actuator module, a driver module, and a switching module By controlling, there is an effect of realizing a radio wave monitoring system that adjusts the direction of elevation and azimuth. This has an effect of properly negotiating problems such as volume, control speed, and manufacturing cost of a radio wave monitoring system using an array antenna by combining mechanical and electrical direction control.

또한 본 발명에 따르면, 단일소자로서 고이득 지향성 안테나를 이용함으로써 수신감도를 높일 수 있고, 배열소자를 무지향성 소자로 이용함으로 인해 발생할 수 있는 방향탐지의 모호성을 효과적으로 해결할 수 있다.In addition, according to the present invention, reception sensitivity can be increased by using a high-gain directional antenna as a single element, and ambiguity in direction finding that can occur due to the use of an array element as a non-directional element can be effectively resolved.

도 1은 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나에 대한 예시도이다.
도 2는 다른 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나에 대한 예시도이다.
도 3은 또 다른 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나에 대한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 지향성 배열 안테나 시스템(이하 간략히 '배열 안테나 시스템'이라고 한다)에 대한 개략적인 블록도이다.
도 5는 도 4의 배열 안테나에 채용할 수 있는 개략적인 구성도이다.
도 6a는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 O°일 때의 횡단면도이다.
도 6b는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 α°일 때의 횡단면도이다.
도 7a는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 O°일 때의 부분 사시도이다.
도 7b는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 α°일 때의 부분 사시도이다.
도 8은 도 7a 및 도 7b의 배열소자에서 링크 모듈의 움직임을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 9는 도 5의 배열 안테나에 채용할 수 있는 배열 안테나 구조에 대한 예시로서 배열소자의 앙각(θ)이 0°일 때의 사시도이다.
도 10은 도 9의 배열 안테나 구조에서 배열소자의 앙각(θ)이 α°일 때의 사시도이다.
1 is an exemplary view of an antenna for a radio wave monitoring system according to a comparative example.
2 is an exemplary view of an antenna for a radio wave monitoring system according to another comparative example.
3 is an exemplary view of an antenna for a radio wave monitoring system according to another comparative example.
4 is a schematic block diagram of a variable directivity array antenna system (hereinafter simply referred to as an 'array antenna system') according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram that can be employed in the array antenna of FIG. 4 .
FIG. 6A is a cross-sectional view when the elevation angle θ of an array element in the array antenna of FIG. 5 is 0°.
FIG. 6B is a cross-sectional view when the elevation angle θ of the array element in the array antenna of FIG. 5 is α°.
FIG. 7A is a partial perspective view of the array element of FIG. 5 when the elevation angle θ of the array element is 0°.
FIG. 7B is a partial perspective view of the array antenna of FIG. 5 when the elevation angle θ of the array element is α°.
8 is a partial perspective view for explaining the movement of the link module in the arrangement elements of FIGS. 7A and 7B.
FIG. 9 is a perspective view of an array antenna structure applicable to the array antenna of FIG. 5 when an elevation angle θ of an array element is 0°.
FIG. 10 is a perspective view when the elevation angle (θ) of an array element in the array antenna structure of FIG. 9 is α°.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.

본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 적어도 하나"는 "A 또는 B 중에서 적어도 하나" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나"를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 하나 이상"은 "A 또는 B 중에서 하나 이상" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상"을 의미할 수 있다.In embodiments of the present application, “at least one of A and B” may mean “at least one of A or B” or “at least one of combinations of one or more of A and B”. Also, in the embodiments of the present application, “one or more of A and B” may mean “one or more of A or B” or “one or more of combinations of one or more of A and B”.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.The spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe a component's correlation with other components. Spatially relative terms should be understood as including different orientations of elements in use or operation in addition to the orientations shown in the drawings. For example, if you flip a component that is shown in a drawing, a component described as "below" or "beneath" another component will be placed "above" the other component. can Thus, the exemplary term “below” may include directions of both below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. In order to facilitate overall understanding in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

도 1은 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나에 대한 예시도이다.1 is an exemplary view of an antenna for a radio wave monitoring system according to a comparative example.

도 1을 참조하면, 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나는 전방향성 단일소자 수개를 등각으로 원형 배열한 구성을 가진다. 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나는 광대역 또는 다중대역을 감시하는 경우에 주파수 대역 별로 구분하여 감시한다. 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나는 제1 대역의 단일 소자(110), 제2 대역의 단일 소자(120), 제3 대역의 단일 소자(130)를 멀티-베이(multi-bay) 형태로 배치하여, 광대역 또는 다중 대역을 감시한다.Referring to FIG. 1, an antenna for a radio wave monitoring system according to a comparative example has a configuration in which several omnidirectional single elements are circularly arranged in an equal angle. The antenna for the radio wave monitoring system of the comparative example monitors by classifying each frequency band when monitoring a wide band or multi-band. An antenna for a radio wave monitoring system according to a comparative example arranges a single element 110 of a first band, a single element 120 of a second band, and a single element 130 of a third band in a multi-bay form. , wideband or multi-band monitoring.

전술한 비교예의 안테나는 전방향성 단일 소자(110, 120, 130)로써 주로 다이폴 안테나(dipole antenna)를 활용하고 있다. 다이폴 안테나는 이득이 약2dBi 정도로 낮기 때문에 SHF(super high frequency) 대역 이상으로 동작 주파수가 높아질 경우 전파 손실로 인하여 수신 감도가 낮아져 전파를 탐지하는데 어려움이 있다.The antenna of the comparative example described above mainly utilizes a dipole antenna as the omnidirectional single elements 110, 120, and 130. Since the gain of the dipole antenna is as low as about 2 dBi, when the operating frequency is higher than the SHF (super high frequency) band, reception sensitivity is lowered due to propagation loss, making it difficult to detect radio waves.

도 2는 다른 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나에 대한 예시도이다.2 is an exemplary view of an antenna for a radio wave monitoring system according to another comparative example.

도 2를 참조하면, 다른 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나는 회전부(220)를 이용하여 기계적으로 지향성 단일 안테나(210)를 360도 회전시키면서 수신신호를 검출하여 전파의 방향을 탐지하는 안테나이다. 이와 같은 방식을 사용하는 안테나는 기계적 회전으로 인한 속도에 한계가 있고, 기계적 마모로 인해 그 수명이 문제가 될 수 있으며, 신호원의 지속시간이 기계적 회전시간보다 짧을 경우 신호를 탐지하지 못할 가능성도 존재한다.Referring to FIG. 2, an antenna for a radio wave monitoring system according to another comparative example detects a received signal while mechanically rotating a directional single antenna 210 by 360 degrees using a rotating unit 220 to detect the direction of radio waves. Antennas using this method have limitations in speed due to mechanical rotation, and their lifespan can be a problem due to mechanical wear. exist.

도 3은 또 다른 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나에 대한 예시도이다.3 is an exemplary view of an antenna for a radio wave monitoring system according to another comparative example.

도 3을 참조하면, 또 다른 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나는 고이득의 지향성 단일 소자(310)를 원형 배열한 구조를 가진다. 이러한 비교예의 전파 감시 시스템용 안테나는 원형 배열된 고이득 지향성 단일 소자(310)를 이용하여, 고이득 지향성 단일 소자들(310)의 각 방향에 대하여 신호를 동시에 수신할 수 있다. 이때 고이득 지향성 단일 소자(310)의 안테나 형태는 평판형이거나, 대수주기(log-periodic) 또는 팬(fan) 형태일 수 있다. 이러한 비교예의 안테나는 높은 이득으로 인하여 수신감도가 향상되고, 도 1의 비교예에 따른 전방향성 단일 소자(110, 120, 130)를 이용한 탐지 방식에서 발생할 수 있는 방향 탐지의 모호성을 해결할 수 있지만, 배열 소자(310)의 기준 방향(boresight)이 수평상태로 고정되어 있어서 기준 방향을 벗어난 방향에서 수신되는 신호는 탐지하지 못할 수 있다.Referring to FIG. 3 , an antenna for a radio wave monitoring system according to another comparative example has a structure in which high-gain directional single elements 310 are circularly arranged. The antenna for the radio wave monitoring system of this comparative example can simultaneously receive signals in each direction of the high-gain directional single elements 310 by using the circularly arranged high-gain directional single elements 310 . At this time, the antenna shape of the high-gain directional single element 310 may be a planar type, log-periodic or fan type. The antenna of this comparative example has improved reception sensitivity due to high gain, and can solve the ambiguity of direction detection that may occur in the detection method using the omnidirectional single elements 110, 120, and 130 according to the comparative example of FIG. 1, Since the boresight of the array element 310 is fixed in a horizontal state, a signal received in a direction out of the boresight may not be detected.

이에 본 실시예에서는 고이득 지향성 안테나를 단일소자로 이용하여 수신감도를 높일 수 있고, 안테나 시스템의 부피를 크게 증가시키지 않으면서, 앙각과 방위각으로 지향방향을 기계적 혹은 전기적으로 가변하여 RF신호를 수신할 수 있는 배열 안테나 시스템을 제안한다.Therefore, in this embodiment, the reception sensitivity can be increased by using a high-gain directional antenna as a single element, and the RF signal is received by mechanically or electrically varying the direction of elevation and azimuth without greatly increasing the volume of the antenna system. We propose an array antenna system that can

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 지향성 배열 안테나 시스템(이하 간략히 '배열 안테나 시스템'이라고 한다)에 대한 블록도이다.4 is a block diagram of a variable directivity array antenna system (hereinafter simply referred to as an 'array antenna system') according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 배열 안테나 시스템은 넓은 의미에서 복수의 배열소자(510), 링크 모듈(400), 액츄에이터 모듈(600), 드라이버 모듈(700), 스위칭 모듈(820), RF 수신부(800), 전원부(900) 및 시스템 제어부(1000)를 구비할 수 있다. Referring to FIG. 4, the array antenna system in a broad sense includes a plurality of array elements 510, a link module 400, an actuator module 600, a driver module 700, a switching module 820, and an RF receiver 800. , a power supply unit 900 and a system control unit 1000 may be provided.

또한 배열 안테나 시스템은 좁은 의미에서 복수의 배열소자(510), 링크 모듈(400), 액츄에이터 모듈(600) 및 스위칭 모듈(820)을 구비할 수 있다. 이 경우 배열 안테나 시스템은 단일 어셈블리 또는 단일 모듈 형태를 가진 배열 안테나(500)로 지칭될 수 있다.In addition, the array antenna system may include a plurality of array elements 510, a link module 400, an actuator module 600, and a switching module 820 in a narrow sense. In this case, the array antenna system may be referred to as an array antenna 500 having a single assembly or single module form.

드라이버 모듈(700)은 모터, 볼스크류 및 리니어 가이드를 구비하는 액츄에이터 모듈(600)의 동작을 제어한다. 드라이버 모듈(700)은 액츄에이터 모듈(600)의 모터의 동작에 의해 모터에 연결된 볼스크류의 직선 운동을 제어한다. 드라이버 모듈(700)은 볼스크류의 현재 위치, 이동량 및 속도에 대한 기저장된 제어 설정을 구비할 수 있다. 드라이버 모듈(700)은, 액츄에이터 모듈(600) 상단에 배치된 링크 마운트에 결합되어 있는 배열 소자(510)의 앙각을 조절할 수 있다. 즉, 드라이버 모듈(700)은 시스템 제어부(1000)를 통하여 입력받은 데이터에 따라 액츄에이터 모듈(600)의 동작을 제어하여 배열소자(510)의 앙각 지향방향을 조정할 수 있다.The driver module 700 controls the operation of the actuator module 600 including a motor, a ball screw and a linear guide. The driver module 700 controls the linear motion of the ball screw connected to the motor by the operation of the motor of the actuator module 600 . The driver module 700 may have pre-stored control settings for the current position, movement amount, and speed of the ball screw. The driver module 700 may adjust the elevation angle of the array element 510 coupled to the link mount disposed above the actuator module 600 . That is, the driver module 700 may control the operation of the actuator module 600 according to the data received through the system controller 1000 to adjust the elevation direction of the array element 510 .

스위칭 모듈(820)은 원형으로 배치되어 있는 배열소자들 중 하나의 배열 소자(510)를 선택하여 무선 주파수(radio frequency, RF) 신호를 수신하도록 하는 기능을 구비할 수 있다. 수신된 RF 신호는 RF 수신부(800)으로 전달된다. 이를 통하여 배열 안테나 시스템은 별도의 기계적인 회전 장치를 사용하지 않고도 배열소자(510)의 방위각 지향 방향을 조정하는 효과를 얻을 수 있다.The switching module 820 may have a function of selecting one of the array elements 510 among the array elements arranged in a circle to receive a radio frequency (RF) signal. The received RF signal is transferred to the RF receiver 800. Through this, the array antenna system can obtain an effect of adjusting the azimuth direction of the array element 510 without using a separate mechanical rotation device.

이와 같이, 배열 안테나 시스템은 시스템 제어부(1000)의 제어명령에 의하여 드라이버 모듈(700)을 제어함으로써, 배열소자(510)의 앙각 지향 방향을 조정할 수 있다. 배열 소자(510)는 배열 안테나(500)의 단위 안테나 또는 안테나 소자에 대응될 수 있고, 간략히 안테나로 지칭될 수 있다.In this way, the array antenna system can adjust the elevation direction of the array element 510 by controlling the driver module 700 according to the control command of the system controller 1000 . The array element 510 may correspond to a unit antenna or antenna element of the array antenna 500 and may be referred to as an antenna for short.

또한, 시스템 제어부(1000)는 스위칭 모듈(820)을 제어하여 원형 배열된 배열 소자들(510) 중 하나의 배열 소자를 전기적 조작을 통해 선택함으로써, 기계적인 장치의 움직임 없이도 배열 안테나(500)의 방위각 지향 방향을 변화시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the system control unit 1000 controls the switching module 820 to select one array element among the array elements 510 arranged in a circular manner through electrical manipulation, so that the array antenna 500 can be moved without moving a mechanical device. An effect of changing the azimuth direction can be obtained.

전술한 앙각 지향 방향은, 시스템 제어부(1000)에서 이동하고자 하는 방향과 이동량, 운전 속도에 관한 데이터를 드라이버 모듈(700)로 전송하면, 운전에 필요한 정보를 미리 탑재하고 있던 드라이버 모듈(700)이 시스템 제어부(1000)의 명령에 따라 파라미터 값을 설정하고, 그에 해당하는 제어 신호를 액츄에이터 모듈(600)로 전송함으로써, 조정될 수 있다.Regarding the above-mentioned elevation angle directing direction, when the system controller 1000 transmits data related to the direction to be moved, the amount of movement, and the driving speed to the driver module 700, the driver module 700 preloaded with information necessary for driving It can be adjusted by setting a parameter value according to the command of the system controller 1000 and transmitting a corresponding control signal to the actuator module 600 .

또한, 전술한 방위각 지향 방향은, 시스템 제어부(1000)가 RF 수신부(800)를 통하여 스위칭 모듈(820)을 제어함으로써, 소정의 각도로 원형 배열된 배열소자들 중에서 지정되는 하나의 방향의 배열 소자(510)만 선택하여 RF 신호를 수신할 수 있다. 또한, 일정 시간 간격을 두고 순차적으로 각 배열소자(510)를 선택하도록 스위칭 모듈(820)을 제어함으로써, 각 방향에 대한 모든 RF 신호를 수신할 수 있다.In addition, the above-mentioned azimuth directing direction is arranged in one direction designated among the array elements circularly arranged at a predetermined angle by the system controller 1000 controlling the switching module 820 through the RF receiver 800. It is possible to receive an RF signal by selecting only 510. In addition, by controlling the switching module 820 to sequentially select each array element 510 at a predetermined time interval, all RF signals in each direction can be received.

본 실시예에 의하면, 원형으로 배열된 복수의 배열소자들(510)로 구성되는 배열 안테나를 적용한 전파 모니터링 시스템에서 RF 신호의 제원을 측정하고자 하는 경우, 전파의 도래 방향을 알고 있는 경우, 기지정된 한 방향의 배열소자만 선택하여 RF 신호를 수신하고 수신한 신호에서 원하는 파라미터를 측정할 수 있다.According to this embodiment, when measuring the specifications of an RF signal in a radio wave monitoring system to which an array antenna composed of a plurality of array elements 510 arranged in a circular shape is applied, when the arrival direction of radio waves is known, a predetermined It is possible to receive an RF signal by selecting only one-directional array element and measure a desired parameter from the received signal.

또한, 전파의 도래 방향을 알지 못하여 신호의 방향을 추적해야 하는 경우, 원형 배열된 복수의 배열소자들을 순차적으로 선택하면서 RF 신호를 수신하고 수신한 신호를 토대로 전파 방향을 탐지하고, 수신한 신호 중 최대 레벨의 신호가 수신되는 방향의 배열소자를 선택하여 해당 신호의 파라미터를 측정할 수 있다.In addition, when the direction of the signal has to be tracked because the direction of the arrival of the radio wave is not known, the RF signal is received while sequentially selecting a plurality of circularly arranged array elements, the direction of the radio wave is detected based on the received signal, and among the received signals A parameter of the corresponding signal may be measured by selecting an array element in a direction in which the signal of the maximum level is received.

도 5는 도 4의 배열 안테나 시스템에 채용할 수 있는 개략적인 구성도이다.FIG. 5 is a schematic configuration diagram that can be employed in the array antenna system of FIG. 4 .

도 5를 참조하면, 배열 안테나 시스템은 복수의 배열소자(510), 링크 마운트(608), 링크 모듈(400), 액츄에이터 모듈(600), 드라이버 모듈(700), 스위칭 모듈(820) 및 하우징(900)을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 5, the array antenna system includes a plurality of array elements 510, a link mount 608, a link module 400, an actuator module 600, a driver module 700, a switching module 820, and a housing ( 900) may be provided.

복수의 배열소자(510)는 원형 배열된 지향성 배열소자들로 구성된 배열 안테나를 형성할 수 있고, 드라이버 모듈(700)은 액츄에이터 모듈(600)과 제어 케이블을 통해 연결될 수 있다. 각 배열소자(510)는 링크 모듈(400)과 결합된다.The plurality of array elements 510 may form an array antenna composed of circularly arranged directional array elements, and the driver module 700 may be connected to the actuator module 600 through a control cable. Each array element 510 is coupled to the link module 400 .

링크 모듈(400)은 액츄에이터 모듈(600)의 상단에 결합된 링크 마운트(608)와 연결되며, 링크 마운트(608)의 중심축을 기준으로 방사 방향으로 등각 형태로 배치될 수 있다. 각 배열소자(510)는 혼(horn) 형상일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The link module 400 is connected to the link mount 608 coupled to the upper end of the actuator module 600, and may be arranged in a conformal shape in a radial direction with respect to the central axis of the link mount 608. Each array element 510 may have a horn shape, but is not limited thereto.

링크 모듈(400)은 액츄에이터 모듈(600)과 연동하여 배열소자(510)의 앙각 지향각도를 조정한다. 링크 모듈(400)의 일단은 링크 마운트(608)를 통하여 액츄에이터 모듈(600)과 결합되어 있고, 타단은 하우징(900)에 의해 지지된 상태에서 틸트(tilt) 가능하게 결합되는 배열소자(510)와 결합된다.The link module 400 adjusts the elevation angle of the array element 510 in conjunction with the actuator module 600 . One end of the link module 400 is coupled to the actuator module 600 through a link mount 608, and the other end is tiltably coupled while being supported by the housing 900 Arrangement element 510 combined with

링크 모듈(400)은 그 일단에 결합되어 있는 액츄에이터 모듈(600)의 움직임에 따라 상하로 움직일 수 있고, 이러한 일단의 움직임에 따라 링크 모듈(400)의 타단도 상하 방향으로 움직일 수 있다. 또한, 링크 모듈(400)은 링크 마운트(608)에 일단이 고정된 채 타단이 움직임으로써, 하우징(900) 상에 지지되는 배열 소자(510)의 일측을 상하 방향으로 이동시켜 앙각을 조절할 수 있다. 이와 같이, 링크 모듈(400)은 액츄에이터 모듈(600)과 연동하여 배열소자의 앙각 지향각도를 조정하는데 사용될 수 있다.The link module 400 can move up and down according to the movement of the actuator module 600 coupled to one end, and the other end of the link module 400 can also move up and down according to the movement of this one end. In addition, the elevation angle of the link module 400 may be adjusted by moving one side of the array element 510 supported on the housing 900 in the vertical direction by moving the other end while one end is fixed to the link mount 608. . As such, the link module 400 may be used to adjust the elevation angle of the array element in conjunction with the actuator module 600 .

액츄에이터 모듈(600)은 드라이버 모듈(700)의 제어명령에 의해 상하 방향의 직선 운동을 발생시킴으로써 링크 마운트(608)를 통해 연결되는 링크 모듈(400)의 일단을 상하 방향으로 직선 운동시킬 수 있다. 액츄에이터 모듈(600)은 모터(604), 리니어가이드(605) 및 볼스크류(606)를 구비할 수 있다.The actuator module 600 can linearly move one end of the link module 400 connected through the link mount 608 in the vertical direction by generating a linear motion in the vertical direction according to a control command of the driver module 700 . The actuator module 600 may include a motor 604 , a linear guide 605 and a ball screw 606 .

드라이버 모듈(700)은 링크 마운트(608)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 액츄에이터 모듈(600)을 제어할 수 있다. 드라이버 모듈(700)은 액츄에이터 모듈(600)의 운전에 필요한 정보를 미리 탑재하고, 시스템 제어부의 명령에 따라 파라미터 값을 설정하고, 그에 해당하는 제어신호를 액츄에이터 모듈(600)에 전송함으로써 링크 마운트(608)의 이동을 가능케 한다. 드라이버 모듈(700)에 탑재되는 정보는 액츄에이터 모듈(600)의 운전 속도나 이동량과 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다.The driver module 700 may control the actuator module 600 to move the link mount 608 to a desired position. The driver module 700 loads information necessary for the operation of the actuator module 600 in advance, sets parameter values according to the command of the system control unit, and transmits a corresponding control signal to the actuator module 600, thereby link mount ( 608) to enable movement. The information loaded in the driver module 700 may include information about the driving speed or movement amount and direction of the actuator module 600 .

스위칭 모듈(820)은 원형 배열되어 있는 복수의 배열 소자들 중에서 하나의 배열 소자(510)를 선택하여 RF 신호를 수신할 수 있도록 시스템 제어부에 의해 제어된다. 이러한 구성에 의하면, 배열 안테나는 별도의 회전 운동을 위한 장치 없이도 배열소자(510)의 방위각 지향 방향을 가변시키는 효과를 얻을 수 있고, 전 방향의 신호를 순차적으로 수신할 수 있다.The switching module 820 is controlled by the system control unit to receive an RF signal by selecting one array element 510 from among a plurality of circularly arranged array elements. According to this configuration, the array antenna can obtain an effect of varying the azimuth directing direction of the array element 510 without a separate rotational motion device, and can sequentially receive signals in all directions.

하우징(900)은 중공 기둥 형상을 가질 수 있다. 하우징(900)의 중공부에는 액츄에이터 모듈(600)이 삽입될 수 있다. 하우징(900)의 외면에는 배열소자(510)를 지지하는 프레임이 고정될 수 있고, 배열소자(510)의 일측에는 링크 모듈(400)의 타단이 회동가능하게 결합될 수 있다.The housing 900 may have a hollow pillar shape. The actuator module 600 may be inserted into the hollow part of the housing 900 . A frame supporting the array element 510 may be fixed to an outer surface of the housing 900 , and the other end of the link module 400 may be rotatably coupled to one side of the array element 510 .

도 6a는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 O°일 때의 횡단면도이다. 도 6b는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 α°일 때의 횡단면도이다. 도 7a는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 O°일 때의 부분 사시도이다. 그리고 도 7b는 도 5의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 α°일 때의 부분 사시도이다.FIG. 6A is a cross-sectional view when the elevation angle θ of an array element in the array antenna of FIG. 5 is 0°. FIG. 6B is a cross-sectional view when the elevation angle θ of the array element in the array antenna of FIG. 5 is α°. FIG. 7A is a partial perspective view of the array element of FIG. 5 when the elevation angle θ of the array element is 0°. 7B is a partial perspective view when the elevation angle (θ) of the array element in the array antenna of FIG. 5 is α°.

도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 실시예에 따른 배열 안테나는, 배열소자의 앙각 지향 각도 가변을 위해서, 지향성 배열소자(510)와, 상하 방향 직선 운동을 발생시키는 액츄에이터 모듈(600), 액츄에이터 모듈(600)의 움직임을 전달받아 배열소자(510)의 지향각 조절이 가능하도록 하는 링크 마운트(608)와 링크 모듈(400), 원형 배열 안테나 중앙에 위치하여 액츄에이터 모듈(600)과 배열소자들(510)과 링크 모듈(400)을 지지하는 역할을 하는 하우징(900)을 포함한다.Referring to FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B, the array antenna according to the present embodiment includes a directional array element 510 and an actuator generating vertical linear motion in order to vary the elevation angle of the array element. The link mount 608 and the link module 400 that receive the movement of the module 600 and the actuator module 600 to adjust the beam angle of the array element 510, and the actuator module located in the center of the circular array antenna ( 600), array elements 510, and a housing 900 serving to support the link module 400.

본 실시예에 따른 배열 안테나는 지향성 배열소자들(510)을 소정 각도 간격으로 원형 배열한 구조를 구비하나, 도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b에서는 설명의 편의를 위하여 1개의 소자 또는 2개의 배열소자만을 도시하고 있다.The array antenna according to the present embodiment has a structure in which directional array elements 510 are circularly arranged at predetermined angular intervals, but in FIGS. 6a, 6b, 7a and 7b, for convenience of description, one element or two Only the array elements of the number are shown.

배열소자(510)는 링크 모듈(400)과 연결되어 있고, 링크 모듈(400)은 링크 마운트(608)와 연결되어 있으며, 링크 마운트(608)는 액츄에이터 모듈(600)과 연결되어 있다.The arrangement element 510 is connected to the link module 400, the link module 400 is connected to the link mount 608, and the link mount 608 is connected to the actuator module 600.

링크 모듈(400)은 제1 고정 링크(402), 제2 고정 링크(408), 제1 이동 링크(404), 제2 이동 링크(406) 및 연결 링크(410)를 구비한다. 액츄에이터 모듈(600)은 모터(604), 리니어 가이드(605) 및 볼스크류(606)를 구비할 수 있다.The link module 400 includes a first fixed link 402 , a second fixed link 408 , a first movable link 404 , a second movable link 406 and a connecting link 410 . The actuator module 600 may include a motor 604 , a linear guide 605 and a ball screw 606 .

링크 모듈(400)의 제1 고정 링크(402)는 링크 마운트(608)에 고정되고, 제1 이동 링크(404)는 제1 관절(412)를 통해 제1 고정 링크(402)에 절곡된 형태로 연결된다. 또한, 제2 이동 링크(406)는 제2 관절(414)를 통해 제1 이동 링크(404)의 일단부에서 연장되는 형태로 연결되며, 제2 고정 링크(408)의 일단은 하우징(900)의 외측에 고정되고 그 타단은 배열소자(510)에 고정적으로 연결된다. 여기서, 제2 이동 링크(406)는 1회 절곡된 형태를 구비할 수 있다. 그리고 연결 링크(410)는 제3 관절(416)을 포함한다. 연결 링크(410)는 배열소자(510)의 후면부에 양측면에 수평 회전축 지지 구조 형태로 설치되어 제2 이동 링크(406)의 타단부가 제2 고정 링크(408)의 타단부에서 회동가능하게 연결되도록 이들 사이에 결합될 수 있다.The first fixed link 402 of the link module 400 is fixed to the link mount 608, and the first movable link 404 is bent to the first fixed link 402 through the first joint 412. connected to In addition, the second movable link 406 is connected in a form extending from one end of the first movable link 404 through a second joint 414, and one end of the second fixed link 408 is connected to the housing 900 is fixed to the outside of and the other end is fixedly connected to the array element 510. Here, the second moving link 406 may have a shape bent once. And the connection link 410 includes a third joint (416). The connection link 410 is installed in the form of a horizontal rotation shaft support structure on both sides of the rear surface of the array element 510 so that the other end of the second movable link 406 is rotatably connected to the other end of the second fixed link 408. It can be bonded between them as much as possible.

액츄에이터 모듈(600)에 전원이 공급되면 모터(604)가 동작함으로서 볼스크류(606)가 상하 방향으로 이동이 가능해진다. 이때 리니어 가이드(605)는 볼스크류(606) 상단에 부착되어 있다. 리니어 가이드(605)의 역할은 부하를 고정하기 위한 장치로서, 본 실시예에 있어서는 링크 모듈(400)을 통해 배열 소자(510)가 연결되는 링크마운트(608)를 리니어 가이드(605) 상단에 고정함으로써 링크 모듈(400)과 배열소자(510)를 흔들림이 없이 안정적으로 움직일 수 있도록 하는데 있다. 볼스크류(606)가 상하 운동을 하면 링크 마운트(608)에 연결된 링크 모듈(400)과, 링크 모듈(400)에 연결된 배열소자(510)가 움직이게 된다.When power is supplied to the actuator module 600, the motor 604 operates so that the ball screw 606 can be moved in the vertical direction. At this time, the linear guide 605 is attached to the top of the ball screw 606. The role of the linear guide 605 is a device for fixing a load. In this embodiment, the link mount 608 to which the array element 510 is connected through the link module 400 is fixed to the top of the linear guide 605 By doing so, the link module 400 and the array element 510 can move stably without shaking. When the ball screw 606 moves up and down, the link module 400 connected to the link mount 608 and the arrangement element 510 connected to the link module 400 move.

즉, 도 6a에서 지향(boresight) 방향을 수평방향(θ=0°)이라 할 때, 볼스크류가 최대 확장된 경우, 배열소자는 수평방향을 지향한다. 그리고, 도 6b에서 볼스크류가 최소로 단축된 경우, 배열소자는 소정의 각도 (θ=α°)를 지향하게 된다.That is, when the boresight direction is referred to as the horizontal direction (θ=0°) in FIG. 6A, when the ball screw is maximally extended, the arrangement elements are directed in the horizontal direction. And, in FIG. 6B, when the ball screw is shortened to the minimum, the array elements are directed at a predetermined angle (θ=α°).

또한, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 액츄에이터 모듈(600) 내부의 모터가 동작하면 볼스크류(606)가 상하 운동을 하게 되고, 볼스크류(606)에 고정된 리니어 가이드(605)와 그 상단에 연결된 링크 마운트(608)도 같이 상하 방향으로 움직이게 된다. 이때 링크 마운트(608)에 연결된 링크 모듈(400)이 유기적으로 움직임으로서 배열소자(510)의 지향각도를 가변하게 된다. 링크 모듈(400)의 유기적인 움직임에 대하여는 도 6a 및 도 6b를 참조한 설명과 중복되므로 생략한다.In addition, as shown in FIGS. 7A and 7B, when the motor inside the actuator module 600 operates, the ball screw 606 moves up and down, and the linear guide 605 fixed to the ball screw 606 and The link mount 608 connected to the top also moves in the vertical direction. At this time, as the link module 400 connected to the link mount 608 moves organically, the orientation angle of the array element 510 is varied. The organic motion of the link module 400 is omitted because it overlaps with the description with reference to FIGS. 6A and 6B.

도 8은 도 7a 및 도 7b의 배열소자에서 링크 모듈의 움직임을 설명하기 위한 부분 사시도이다. 도 9는 도 5의 배열 안테나에 채용할 수 있는 배열 안테나 구성에 대한 개략적인 사시도이다. 그리고 도 10은 도 9의 배열 안테나에서 배열소자의 앙각(θ)이 α°일 때의 사시도이다.8 is a partial perspective view for explaining the movement of the link module in the arrangement elements of FIGS. 7A and 7B. FIG. 9 is a schematic perspective view of an array antenna configuration that can be employed in the array antenna of FIG. 5 . 10 is a perspective view when the elevation angle (θ) of the array element in the array antenna of FIG. 9 is α°.

도 8을 참조하면, 링크 마운트(608)는 전체적으로 원판의 형태를 구비하고, 리니어 가이드(도 7a의 605 참조)의 상단부에 결합된다. 링크 마운트(608)는 링크 모듈의 제1 고정 링크(402)와 결합할 수 있도록 홈을 구비할 수 있다. 링크 마운트(608)와 제1 고정 링크(402)가 홈을 통해서 결합하게 되면, 조립이 용이한 장점이 있으며, 외부 충격에도 링크 모듈(400)이 좌우로 흔들리지 않게 고정될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the link mount 608 has a disk shape as a whole and is coupled to an upper end of a linear guide (see 605 in FIG. 7A ). The link mount 608 may have a groove so as to be coupled with the first fixed link 402 of the link module. When the link mount 608 and the first fixing link 402 are coupled through a groove, there is an advantage in that assembly is easy, and the link module 400 can be fixed so that it does not shake from side to side even in an external shock.

링크 마운트(608)는 리니어 가이드를 게재하고 결합되는 볼스크류(606)의 상하 운동에 따라 일체로 상하운동할 수 있다. 이때, 링크 마운트(608)에 결합된 제1 고정 링크(402)도 함께 상하 방향으로 직선 운동하게 된다.The link mount 608 may move up and down integrally according to the up and down movement of the ball screw 606 coupled with the linear guide. At this time, the first fixed link 402 coupled to the link mount 608 also linearly moves in the vertical direction.

제1 고정 링크(402)의 일단은 링크 마운트(608)에 고정되고, 타단은 제1 관절(412)을 통하여 제1 이동 링크(404)와 결합된다. 제1 관절(412)은 제1 고정 링크(402)를 기준으로 제1 이동 링크(404)가 수직 방향으로 회전운동할 수 있도록 기능한다.One end of the first fixed link 402 is fixed to the link mount 608, and the other end is coupled to the first movable link 404 through a first joint 412. The first joint 412 functions to rotate the first moving link 404 in the vertical direction with respect to the first fixed link 402 .

제1 이동 링크(404)는 소정의 길이를 가지고 연장되어 있으며, 일단은 제1 관절(412)을 통하여 제1 고정 링크(402)에 결합되어 있고, 타단은 제2 관절(414)을 통하여 제2 이동 링크(406)와 결합되어 있다.The first movable link 404 extends with a predetermined length, one end is coupled to the first fixed link 402 through a first joint 412, and the other end through a second joint 414 It is coupled with 2 mobile links 406.

제1 관절(412)와 제2 관절(414)은 제1 고정 링크(402)와 제2 고정 링크(408) 사이에서 제1 이동 링크(404)와 제2 이동 링크(406)가 함께 회동할 수 있도록 기능한다.The first joint 412 and the second joint 414 rotate between the first fixed link 402 and the second fixed link 408 so that the first movable link 404 and the second movable link 406 rotate together. function to allow

제2 이동 링크(406)는 "ㄱ"자 형상을 가지고, 일단은 제2 관절(414)을 통하여 제1 이동 링크(404)와 결합되어 있고, 타단은 배열소자(510)의 일단이나 연결 링크(410)에 결합된다.The second movable link 406 has an "L" shape, one end is coupled to the first movable link 404 through a second joint 414, and the other end is one end of the arrangement element 510 or a connecting link. (410).

연결 링크(410)는 "T"자 형상을 가질 수 있다. 연결 링크(410)는 배열소자(510)의 후단부 좌우측에 고정될 수 있으며, 제2 고정 링크(408)의 일단부와 제3 관절(416)을 통해 회동가능하게 결합될 수 있다.The connection link 410 may have a “T” shape. The connection link 410 may be fixed to the left and right sides of the rear end of the array element 510, and may be rotatably coupled to one end of the second fixed link 408 through a third joint 416.

제2 고정 링크(408)는 소정의 길이를 가지고 연장되며 그 일단부가 하우징(900)에 결합되고, 그 타단부가 제3 관절(416)을 통하여 연결 링크(410)와 결합될 수 있다. 제2 고정 링크(408)를 하우징(900)에 고정할 때, 제2 고정 링크(408)의 일단부에는 고정브라켓(420)이 이들 사이에 삽입될 수 있다. 이 경우, 제2 고정 링크(408)의 일단 양단부들은 고정브라켓(420)의 양측면 브라켓들에 각각 고정되고 양측면 브라켓들 사이의 고정브라켓 몸체는 하우징에 볼트나 나사 등의 고정수단에 의해 고정될 수 있다.The second fixed link 408 extends with a predetermined length, and one end thereof may be coupled to the housing 900 and the other end thereof may be coupled to the connection link 410 through a third joint 416 . When the second fixing link 408 is fixed to the housing 900, a fixing bracket 420 may be inserted between one end of the second fixing link 408. In this case, both ends of the second fixing link 408 are respectively fixed to the brackets on both sides of the fixing bracket 420, and the fixing bracket body between the brackets on both sides can be fixed to the housing by fixing means such as bolts or screws. there is.

여기서, 제2 고정 링크(408)와 연결 링크(410) 사이에는 제1 이동 링크(404) 및 제2 이동 링크(406)가 절곡 정도를 가변하면서 움직일 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 그리고 전술한 제1 내지 제3 관절들(412, 414, 416)은 제1 내지 제3 힌지들에 대응될 수 있다.Here, a space in which the first movable link 404 and the second movable link 406 can move while varying the degree of bending may be formed between the second fixed link 408 and the connecting link 410 . Also, the aforementioned first to third joints 412, 414, and 416 may correspond to the first to third hinges.

도 7a, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 배열소자가 θ=0°인 각도를 지향하기 위해서는 제1 고정 링크(402)와 제1 이동 링크(404) 간의 제1 관절(412)과, 제1 이동 링크(404)와 제2 이동 링크(406) 간의 제2 관절(414)과, 제2 이동 링크(406) 및 연결 링크(410)와 제2 고정 링크(408) 간의 제3 관절(416)이 수직 혹은 수평상태를 유지한다.As shown in FIGS. 7A, 8, and 9, the first joint 412 between the first fixed link 402 and the first movable link 404 is required to direct the arrangement element to an angle of θ = 0°. , the second joint 414 between the first movable link 404 and the second movable link 406, and the third joint between the second movable link 406 and the connecting link 410 and the second fixed link 408 (416) maintains a vertical or horizontal state.

도 7b 및 도 10에 도시한 바와 같이, 배열소자(510)가 θ=α°인 각도를 지향하기 위해서는 볼스크류(60)의 길이가 상대적으로 단축될 때, 제1 고정 링크(402)와 제2 고정 링크(408)가 수평상태를 그대로 유지한 상태에서, 제1 관절(412), 제2 관절(414), 제3 관절(416)이 회전하여 제1 이동 링크(404)와 제2 이동 링크(406)가 접힘으로써 배열소자(510)를 원하는 각도로 틸트(tilt)할 수 있다.As shown in FIGS. 7B and 10, when the length of the ball screw 60 is relatively shortened in order for the arrangement element 510 to orient the angle at θ=α°, the first fixing link 402 and the second 2 In a state in which the fixed link 408 remains in a horizontal state, the first joint 412, the second joint 414, and the third joint 416 are rotated so that the first movable link 404 and the second movement By folding the link 406, the array element 510 can be tilted to a desired angle.

부언하면, 액츄에이터 모듈(600)의 볼스크류(606)가 모터의 구동력으로 상하운동을 하게 되면, 링크 마운트(608)와 함께 제1 고정 링크(402)가 상하 방향으로 운동하게 된다. 링크 마운트(608)가 최고점에 있을 때, 배열소자(510)의 앙각은 0°으로 설정될 수 있다. 이 경우, 링크 마운트(608)가 일정 높이만큼 하강하면, 하강된 높이만큼 배열소자(510)의 앙각은 소정 각도로 변경될 수 있다.Incidentally, when the ball screw 606 of the actuator module 600 moves up and down with the driving force of the motor, the first fixed link 402 together with the link mount 608 moves up and down. When the link mount 608 is at its highest point, the elevation angle of the array element 510 may be set to 0°. In this case, when the link mount 608 is lowered by a predetermined height, the elevation angle of the array element 510 may be changed to a predetermined angle by the lowered height.

다시 말하면, 링크 마운트(608)가 하강하게 되면, 링크 마운트(608)와 결합되어 있는 제1 고정 링크(402)도 하강하게 되고, 제1 고정 링크(402)와 제1 관절(412)을 통해 결합되어 있는 제1 이동 링크(404)도 아래로 하강하게 되며, 제1 이동 링크(404)와 제2 관절(414)을 통해 결합되어 있는 제2 이동 링크(406)의 일단부를 아래 방향으로 하강시키려고 하게 된다.In other words, when the link mount 608 descends, the first fixed link 402 coupled with the link mount 608 also descends, through the first fixed link 402 and the first joint 412. The coupled first movable link 404 also descends downward, and one end of the second movable link 406 coupled through the first movable link 404 and the second joint 414 descends downward. going to try to do

이때, 제2 이동 링크(406)의 타단부가 연결 링크(410)의 제3 관절(416)을 통해 제2 고정 링크(408)의 타단부에 고정되어 있으므로, 제1 관절(412)과 제3 관절(416)의 수직 거리가 짧아지면서 제1 관절(412), 제2 관절(414) 및 제2 관절(416) 각각의 회동 연동 혹은 회동 조합에 의해 제2 이동 링크(406)의 일단부는 하강 회동하게 된다. 이러한 제2 이동 링크(406)의 하강 회동 운동에 따라 배열소자(510)의 앙각은 소정 각도로 조정될 수 있다.At this time, since the other end of the second movable link 406 is fixed to the other end of the second fixed link 408 through the third joint 416 of the connecting link 410, the first joint 412 and the second joint 412 3 As the vertical distance of the joint 416 is shortened, one end of the second movable link 406 is formed by the rotational interlocking or rotational combination of the first joint 412, the second joint 414, and the second joint 416, respectively. descending turns. The elevation angle of the arrangement element 510 may be adjusted to a predetermined angle according to the downward rotational movement of the second movable link 406 .

전술한 본 실시예에 의하면, 가변 지향성 배열 안테나 시스템은 원형으로 배치된 배열 소자들을 구비하는 지향성 배열 안테나와, 액츄에이터 모듈과, 드라이버 모듈 및 스위칭 모듈을 연동하여 제어함으로써, 각 배열소자의 앙각 및 방위각의 지향 방향을 조정 할 수 있는 효과가 있어 초고주파대역 이상의 전파 모니터링 시스템에 효과적으로 적용할 수 있다.According to the present embodiment described above, the variable directional array antenna system interlocks and controls a directional array antenna having array elements arranged in a circular shape, an actuator module, a driver module, and a switching module, thereby controlling elevation and azimuth angles of each array element. Since it has the effect of adjusting the directing direction of the signal, it can be effectively applied to the radio wave monitoring system over the ultra-high frequency band.

특히, 가변 지향성 배열 안테나의 앙각은 액츄에이터 모듈을 이용하여 기계적으로 조정하고, 가변 지향성 배열 안테나의 방위각은 스위칭 모듈을 이용하여 전기적으로 제어함으로써 시스템의 부피를 감소시키고 제어 속도를 향상시키며 제작 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.In particular, the elevation angle of the variable directivity array antenna is mechanically adjusted using an actuator module, and the azimuth angle of the variable directivity array antenna is electrically controlled using a switching module to reduce the volume of the system, improve control speed, and reduce manufacturing cost. There are advantages to doing so.

또한 배열소자로서 고이득 지향성 안테나를 이용함으로써, 수신 감도를 높일 수 있고, 무지향성 소자를 이용했을 때 발생할 수 있는 방향 탐지의 모호성 문제를 해결할 수 있다.In addition, by using a high-gain directional antenna as an array element, reception sensitivity can be increased, and the problem of ambiguity in direction detection that can occur when a non-directional element is used can be solved.

한편, 전술한 가변 지향성 배열 안테나 시스템은 넓은 의미에서 전파 모니터링 장치에 포함될 수 있으며, 그 역도 가능하다.Meanwhile, the variable directivity array antenna system described above may be included in a radio wave monitoring device in a broad sense, and vice versa.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art can understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. will be.

Claims (1)

원형 배열된 복수 개의 지향성 배열소자들로 구성된 배열 안테나;
상기 배열소자들의 앙각방향 지향각도를 가변할 수 있도록 하는 액츄에이터 모듈;
운전 속도나 이동량과 방향에 대한 정보를 탑재하여 액츄에이터 모듈을 제어하도록 하는 드라이버 모듈;
상기 액츄에이터 모듈과 연동하여 상기 배열소자의 앙각 지향각도를 조정하는데 사용되는 링크 모듈; 및
상기 원형 배열된 배열소자들 중 한 개를 선택하여 무선 주파수 신호를 수신하는 스위칭 모듈을 포함하는 가변 지향성 배열 안테나 시스템.
an array antenna composed of a plurality of circularly arranged directional array elements;
an actuator module capable of varying elevation angles of the array elements;
A driver module that controls the actuator module by loading information on driving speed or movement amount and direction;
a link module used to adjust elevation angles of the array elements in conjunction with the actuator module; and
A variable directivity array antenna system comprising a switching module for receiving a radio frequency signal by selecting one of the circularly arranged array elements.
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