WO2014129782A1 - 평판형 혼 어레이 안테나 - Google Patents

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WO2014129782A1
WO2014129782A1 PCT/KR2014/001297 KR2014001297W WO2014129782A1 WO 2014129782 A1 WO2014129782 A1 WO 2014129782A1 KR 2014001297 W KR2014001297 W KR 2014001297W WO 2014129782 A1 WO2014129782 A1 WO 2014129782A1
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array antenna
opening
horn array
present
exiting
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PCT/KR2014/001297
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Inventor
박찬구
이준희
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위월드 주식회사
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/08—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for modifying the radiation pattern of a radiating horn in which it is located
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart

Definitions

  • the present invention relates to a planar horn array antenna.
  • the antenna is for radiating or receiving radio waves in a free space, and there are various classification criteria, but it is generally classified into a linear antenna, an aperture antenna, a micro strip antenna, a flat horn array antenna, a reflector antenna, and a lens antenna. Can be.
  • the radio waves radiated from the antenna have a certain pattern, and the polarized waves of the radio waves are classified into linear polarization, circular polarization, and elliptic polarization according to the direction in which the electric field or the magnetic field vibrate and the direction in which the waves travel.
  • the circular polarization among the polarizations of the radio waves radiated from the antenna is a radio wave in which the end of the vector representing the magnitude and direction of the electric field is a circle in a plane perpendicular to the direction of propagation, and generally has the same amplitude and the polarization planes are orthogonal to each other. It can be divided into two linearly polarized components with different phases of 90 °, but when their amplitudes are different, the synthesized wave is elliptical on a plane perpendicular to the direction of propagation, which is called an elliptical polarization and is orthogonal to the direction of propagation in a circular or elliptical polarization. Rotating an electric field vector of a plane clockwise in the direction of propagation is called a right-turn ellipse polarization and a counterclockwise rotation is called a left-turn ellipse polarization.
  • a flat-panel horn array antenna is an antenna that arranges many antenna elements to adjust the phase of the excitation current of each element, and forms a main beam with the antennas in a specific direction and in the same phase, and is mainly used as an auto direct antenna for satellites. do.
  • 1 is a graph illustrating a beam pattern of a general planar horn array antenna.
  • an array spacing of each element is necessarily ⁇ / 2 or more due to a problem of internal pipeline interference.
  • a grating lobe occurs when the array spacing is ⁇ / 2 or more. This causes the beam pattern of radio waves to exceed the Off-Axis Mask (OAM) and interfere with surrounding satellites.
  • OAM Off-Axis Mask
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2008-0105856 proposed a dual linearly polarized horn array antenna, but the prior art can reduce the size of the antenna and solve the grating lobe generated in the flat horn array antenna. There is no problem.
  • the flat horn array antenna has different elevation angles and skew angles according to regions, so the product and specifications of the antenna should be determined by considering the skew angle and elevation angle of each region.
  • the skew angle means a difference between the reception angle of the LNB and the transmission angle of the satellite, which also depends on the position because the earth is round.
  • the planar horn array antenna should be able to adjust the skew angle as needed to overcome the difference in skew angle depending on the region.
  • it In order to adjust the skew angle in the planar horn array antenna as described above, it must be mechanically rotated. Therefore, it is cumbersome, takes up a lot of space, and has a problem of inferior accuracy.
  • an object of the present invention is to provide a flat type horn array antenna that can minimize the occurrence of the grating lobe.
  • Another object of the present invention is to provide a plate-shaped antenna that can adjust the skew angle without mechanical rotation.
  • the flat-panel horn array antenna includes a waveguide part 100; A horn portion 200 having one surface connected to the waveguide part 100 and having an opening 201 for guiding radio waves entering or exiting the other surface; And a propagation guide part 300 coupled to the opening 201 and including a dividing member 310 in which circular dividing holes 311 are arranged in a matrix of n ⁇ n.
  • the dividing member 310 is characterized in that the inner diameter of the dividing hole 311 is 1 ⁇ or less when the wavelength of the radio wave incident or emitted into the dividing hole 311 is ⁇ .
  • the dividing member 310 is characterized in that the dividing hole 311 ⁇ is formed in an elliptical shape.
  • the radio wave guide part 300 ′ may further include a cover member 320 interposed between the opening 201 and the partition member 310.
  • the cover member 320 has a thickness between the opening 201 and the partition member 310 of the cover member 320 when the wavelength of the radio wave entering or exiting the split hole 311 is ⁇ . It is characterized by being formed below lambda / 2.
  • the radio wave guide member 300 ′′ is disposed in the dividing hole 311 and coupled to the cover member 320 to adjust the angle of the electric wave incident or exited to the dividing hole 311. It characterized in that it further comprises (330).
  • the polarizer member 330 is characterized in that the H-shaped, cross-shaped or comb-shaped.
  • the planar horn array antenna includes a waveguide part; A horn portion having one surface connected to the waveguide part and having an opening for guiding radio waves entering or exiting the other surface; And a propagation guide part coupled to the opening, the propagation guide part including a partition member having circular partitioning holes arranged in a matrix of nxn, whereby radio waves entering or exiting the opening are divided into nxn by the partitioning holes to form a grating lobe.
  • planar horn array antenna is configured to further include a polarizer member disposed in the split hole and coupled to the cover member to adjust the angle of the radio wave entering or exiting the split hole, The skew angle can be adjusted without mechanical rotation.
  • 1 is a graph showing a beam pattern of a general planar horn array antenna
  • Figure 2 is a perspective view of a flat horn array antenna according to the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing a planar horn array antenna according to the present invention
  • Figure 4 is a graph showing the beam pattern of a flatbed horn array antenna according to the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of a split hole according to the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view showing a first embodiment of the radio wave guide portion according to the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing Example 1 of the radio wave guide unit according to the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view showing a second embodiment of the radio wave guide unit according to the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment of the polarizer member shown in FIG.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a flat plate horn array antenna according to the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing a flat plate horn array antenna according to the present invention.
  • the planar horn array antenna 1000 includes a waveguide part 100, a horn part 200, and a radio wave guide part 300.
  • the waveguide part 100 is formed of a conductor having a hollow inside, and serves to transmit radio waves while reflecting between inner walls.
  • the horn 200 is a radiating element for entering or exiting radio waves, one surface of which is connected to the inside of the waveguide part 100, and an opening 201 for guiding radio waves entering or exiting from the outside is formed on the other surface.
  • the horn 200 may be formed with a plurality of polarization guides respectively guiding various types of polarizations included in the radio wave incident to the opening 201.
  • the waveguide part 100 and the horn 200 may be integrally formed by being connected to each other for easy production.
  • the propagation guide part 300 is configured to include a partition member 310.
  • the dividing member 310 is coupled to the opening 201, and circular dividing holes 311 are arranged in a matrix of nxn horizontally to the opening 201 to transmit or receive radio waves entering or exiting the opening 201. Divide into nxn. At this time, the dividing member 310 may be coupled to the edge of the opening 201 via silicone or adhesive.
  • the dividing member 310 may be made of a metal conductor material, and the dividing hole 311 may be formed by etching a predetermined region of the dividing member 310 by an nxn matrix, but the present invention is not limited thereto. No.
  • FIG. 4 is a graph illustrating a beam pattern of a flat panel horn array antenna according to the present invention.
  • the planar horn array antenna 1000 has an incident or radio wave divided into nxn into the opening 201 so that the beam pattern of the radio wave exceeds the Off-Axis Mask (OAM). Will not.
  • OAM Off-Axis Mask
  • the planar horn array antenna 1000 includes a waveguide part 100; A horn portion 200 having one surface connected to the waveguide part 100 and having an opening 201 for guiding radio waves incident or exiting the other surface; And a propagation guide part 300 coupled to the opening portion 201 and including a dividing member 310 in which circular dividing holes 311 are arranged in a matrix of nxn.
  • the emitted radio wave is divided into nxn pieces by the split holes 311, thereby minimizing the occurrence of the grating lobe.
  • the flatbed horn array antenna 1000 is a side lobe in which the radio wave incident or exiting through the opening 201 is divided into nxn pieces by the split holes 311 and radiated outside the direction in which the radio wave is directed. It also has the effect of minimizing the occurrence of Side Lobe.
  • the dividing hole 311 may be formed in a matrix of 2 x 2 to 4 x 4 in the dividing member 310.
  • the number of the dividing holes 311 is increased, the number of radio waves entering or exiting the opening 201 is divided into a larger number, thereby reducing the occurrence of the grating lobe, but decreasing the intensity of the electric wave, and the dividing holes 311.
  • the number of the beams decreases, the number of radio waves entering or exiting the opening 201 is divided into smaller numbers, so that the generation of the grating lobes of the radio waves increases, but the intensity of the radio waves increases, so that the division holes 311 have the same number. It is preferably formed.
  • the dividing member 310 may have an inner diameter of 1 ⁇ or less.
  • the array spacing of the planar horn array antenna 1000 becomes wider, and thus the efficiency of the antenna decreases and the size of the grating lobe increases. Is preferably defined as above.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of a split hole according to the present invention.
  • an embodiment of the dividing hole 311 ′ according to the present invention is formed in an elliptical shape.
  • Figure 6 is a perspective view showing an embodiment 1 of the radio wave guide portion according to the present invention
  • Figure 7 is an exploded perspective view showing an embodiment 1 of the radio wave guide portion according to the present invention.
  • Embodiment 1 of the propagation guide part 300 ′ includes a cover member 320 interposed and coupled between the opening 201 and the partition member 310. It is configured to include more.
  • the cover member 320 is made of a material in the form of a film that can pass the radio wave incident or exited through the opening 201, one surface may be coupled to the opening 201 via a silicone or an adhesive, The partition member 310 may be coated on the other surface.
  • the partition member 310 is coated on one surface of the cover member 320, and a predetermined area of the partition member 310 is etched to form the partition hole ( 311 and the other surface of the cover member 320 may be coupled to the opening 201.
  • the cover member 320 has a thickness between the opening 201 and the partition member 310 of the cover member 320 when the wavelength of the radio wave entering or exiting the split hole 311 is ⁇ . It is characterized by being formed below lambda / 2.
  • the thickness between the opening 201 and the partition member 310 of the cover member 320 is related to the impedance matching of the antenna, and the poor impedance matching of the antenna means that the antenna gain is reduced. That is, it means that the performance of the antenna is degraded.
  • the waveguide horn is formed by having a thickness of ⁇ / 2 or less between the opening 201 and the partition member 310 of the cover member 320. There is an effect that the gain of the antenna is not reduced.
  • Embodiment 8 is a perspective view showing Embodiment 2 of a radio wave guide unit according to the present invention.
  • Embodiment 2 of the propagation guide part 300 ′′ includes a polarizer member 330 disposed in the split hole 311 and coupled to the cover member 320. It is configured to include more.
  • the polarizer member 330 is made of the same material as that of the dividing member 310, and serves to adjust the angle of radio waves incident or exiting into the dividing hole 311.
  • planar horn array antenna 1000 is disposed in the dividing hole 311 and coupled to the cover member 320 to adjust the angle of the radio wave entering or exiting the dividing hole 311.
  • the member 330 By further comprising the member 330, there is an effect that the skew angle can be adjusted without the mechanical rotation of the plate-shaped horn array antenna 1000.
  • the polarizer member 330 may be formed of a first body formed in an H shape, that is, a plate shape, and a pair of second bodies formed in a bell shape and coupled to both ends of the first body, respectively. have.
  • FIG. 9 is a perspective view showing Embodiment 1 of the polarizer member shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a perspective view showing Embodiment 2 of the polarizer member shown in FIG.
  • Embodiment 1 of the polarizer member 330 ′ illustrated in FIG. 8 may be formed in a cross shape.
  • Embodiment 2 of the polarizer member 330 ′′ shown in FIG. 9 may be formed in a comb-toothed pattern.

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나는 도파관부; 일면이 상기 도파관부와 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부가 형성되는 혼부; 및 상기 개구부에 결합되며 원형의 분할홀이 n x n의 행렬로 배열 형성되는 분할부재를 포함하는 전파가이드부;를 포함하여 구성된다.

Description

평판형 혼 어레이 안테나
본 발명은 평판형 혼 어레이 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 안테나는 무선전파를 자유공간으로 방사하거나 수신하기 위한 것으로, 다양한 분류기준이 있으나 통상적으로 선형 안테나, 개구면 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 평판형 혼 어레이 안테나, 반사기 안테나, 렌즈 안테나 등으로 구분할 수 있다.
상기 안테나에서 방사되는 전파는 일정한 패턴을 갖는데, 방사되는 전파의 편파는 전계나 자계가 진동하는 방향과 파동이 진행하는 방향에 따라 직선편파, 원편파, 타원편파 등으로 구분된다.
이 때, 안테나에서 방사되는 전파의 편파 중 원편파는 전파 방향에 직각인 면에서 전계의 크기와 방향을 나타내는 벡터 끝의 궤적이 원을 그리는 전파로써, 일반적으로 진폭이 같고 편파면이 서로 직교하며 위상이 90˚ 다른 두 직선 편파 성분으로 나눌 수 있지만, 그 진폭들이 다른 경우 합성파는 전파 방향에 수직인 면상에서 타원형을 그리게 되는데, 이것을 타원 편파라고 하며, 원편파 또는 타원 편파에서 전파 방향에 직각인 면의 전계 벡터가 전파 방향을 향하여 시계 방향으로 회전하는 것을 우회전 타원 편파, 반 시계 방향으로 회전하는 것을 좌회전 타원 편파라 한다.
평판형 혼 어레이 안테나는, 많은 안테나 소자를 배열하여 각 소자의 여진 전류의 위상을 조절하고, 안테나를 특정 방향, 동일 위상으로 하여 주 빔을 형성하는 안테나를 말하며, 주로 위성용 자동 지향 안테나 등으로 이용된다.
그러나 현재 적도 상공에는 다수개의 통신용 위성이 촘촘히 배열되어 평판형 혼 어레이 안테나의 신호가 기설정된 통신용 위성으로 전송되어도 주변 통신용 위성에 신호 간섭을 주는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 평판형 혼 어레이 안테나의 신호 출력 레벨을 줄이고 주파수를 보다 많이 할당받는 방법이 있으나, 이는 평판형 혼 어레이 안테나의 신호의 전송속도가 감소되고 통신용 위성의 임대료가 증가되는 문제점이 있다.
도 1은 일반적인 평판형 혼 어레이 안테나의 빔 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 평판형 혼 어레이 안테나는 설계할 때 내부의 관로 간섭의 문제로 인하여 필연적으로 각각의 Element의 배열 간격이 λ/2 이상이 된다. 배열 간격이 λ/2 이상이 될 때 그레이팅 로브(GL : Grating Lobe)가 발생하는 문제점이 있다. 이는 전파의 빔 패턴이 Off-Axis Mask(OAM)를 넘어서서 주변 통신용 위성에 간섭을 주게 된다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 한국공개특허 제2008-0105856호는 듀얼선형편파 혼어레이 안테나를 제시하였으나, 종래기술은 안테나의 크기를 축소시킬뿐 평판형 혼 어레이 안테나에서 발생하는 그레이팅 로브를 해결할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 평판형 혼 어레이 안테나는 지역에 따라 앙각 및 스큐(Skew) 각도가 달라지므로, 각 지역의 스큐각도와 앙각을 고려해서 안테나의 제품과 스펙을 결정해야 한다.
상기 스큐각도는 엘엔비(LNB : Low Noise Blockdown converter)의 수신각과 위성의 송신각 사이에 차이를 의미하며, 이 또한 지구가 둥글기 때문에 위치에 따라 달라진다.
예를 들어, 호주의 서부 지역인 퍼스(Perth)시의 위도와 경도는 각각 31˚ S, 115˚ E 이고, 호주의 수도인 동부지역의 캔버라(Canberra)는 35˚ S, 149˚ E 이다. 각각의 스큐를 계산하여 보면, 퍼스 시는 스큐 -50˚, 캔버라는 스큐 -15˚ 로 많은 차이를 보인다.
따라서 평판형 혼 어레이 안테나는 지역에 따라 스큐각도의 차이를 극복하기 위해 필요에 따라 스큐각도를 조절할 수 있어야 하는데, 상기와 같은 평판형 혼 어레이 안테나에서 스큐각도를 조절하기 위해서는 기구적으로 회전을 해야 하므로 번거롭고, 공간을 많이 차지하며, 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 그레이팅 로브의 발생을 최소화할 수 있는 평판형 혼 어레이 안테나를 제공하려는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 조절할 수 있는 판형 안테나를 제공하려는 것이다.
본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나는 도파관부(100); 일면이 상기 도파관부(100)과 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(201)가 형성되는 혼부(200); 및 상기 개구부(201)에 결합되며 원형의 분할홀(311)이 n x n의 행렬로 배열 형성되는 분할부재(310)를 포함하는 전파가이드부(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분할부재(310)는 상기 분할홀(311)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 분할홀(311)의 내경이 1λ 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분할부재(310)는 상기 분할홀(311`)이 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전파가이드부(300`)는 상기 개구부(201)과 분할부재(310) 사이에 개재되어 결합되는 커버부재(320)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버부재(320)는 상기 분할홀(311)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 커버부재(320)의 상기 개구부(201)와 분할부재(310) 사이 두께가 λ/2 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전파가이드부(300``)는 상기 분할홀(311)에 배치되고 상기 커버부재(320)에 결합되어 상기 분할홀(311)로 입사 또는 출사되는 전파의 각도를 조절하는 폴라라이저부재(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴라라이저부재(330)는 H형, 십자형 또는 빗살형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나는 도파관부; 일면이 도파관부와 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부가 형성되는 혼부; 및 개구부에 결합되며 원형의 분할홀이 n x n의 행렬로 배열 형성되는 분할부재를 포함하는 전파가이드부를 포함하여 구성됨으로써, 개구부로 입사 또는 출사되는 전파가 분할홀들에 의해 n x n개로 분할되어 그레이팅 로브의 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나는 분할홀에 배치되고 커버부재에 결합되어 분할홀로 입사 또는 출사되는 전파의 각도를 조절하는 폴라라이저부재를 더 포함하여 구성됨으로써, 평판형 혼 어레이 안테나의 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 평판형 혼 어레이 안테나의 빔 패턴을 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나를 나타낸 분해사시도
도 4는 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나의 빔 패턴을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 분할홀의 실시예를 나타낸 사시도
도 6은 본 발명에 따른 전파가이드부의 실시예 1을 나타낸 사시도
도 7은 본 발명에 따른 전파가이드부의 실시예 1을 나타낸 분해사시도
도 8은 본 발명에 따른 전파가이드부의 실시예 2를 나타낸 사시도
도 9는 도 8에 도시된 폴라라이저부재의 실시예를 나타낸 사시도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나를 나타낸 분해사시도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나(1000)는 도파관부(100), 혼부(200), 전파가이드부(300)를 포함하여 구성된다.
상기 도파관부(100)은 내부가 중공된 도체로 이루어지며, 전파가 내벽 사이를 반사되면서 전송되는 역할을 한다.
상기 혼부(200)는 전파를 입사 또는 출사하는 방사소자로, 일면이 상기 도파관부(100)의 내부와 연결되며, 외부에서 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(201)가 타면에 형성된다.
또한, 상기 혼부(200)는 상기 개구부(201)로 입사된 전파에 포함된 다양한 형태의 편파를 각각 안내하는 다수의 편파가이드가 형성될 수 있다.
또한, 상기 도파관부(100) 및 혼부(200)는 제작이 간편하도록 서로 연결되어 일체형으로 형성될 수 있다.
상기 전파가이드부(300)는 분할부재(310)를 포함하여 구성된다.
상기 분할부재(310)는 상기 개구부(201)에 결합되며 원형의 분할홀(311)이 상기 개구부(201)에 수평하게 n x n의 행렬로 배열 형성되어 상기 개구부(201)로 입사 또는 출사되는 전파를 n x n개로 분할한다. 이 때, 상기 분할부재(310)는 상기 개구부(201)의 테두리에 실리콘 또는 접착제를 매개로 결합될 수 있다.
또한, 상기 분할부재(310)는 금속도체 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 분할부재(310)의 일정영역을 n x n의 행렬로 에칭하여 상기 분할홀(311)을 형성할 수 있으나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
도 4는 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나의 빔 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나(1000)는 상기 개구부(201)로 입사 또는 전파가 n x n개로 분할되어 그 전파의 빔 패턴이 Off-Axis Mask(OAM)를 넘어서지 않게 된다.
즉, 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나(1000)는 도파관부(100); 일면이 도파관부(100)과 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(201)가 형성되는 혼부(200); 및 개구부(201)에 결합되며 원형의 분할홀(311)이 n x n의 행렬로 배열 형성되는 분할부재(310)를 포함하는 전파가이드부(300)를 포함하여 구성됨으로써, 개구부(201)로 입사 또는 출사되는 전파가 분할홀(311)들에 의해 n x n개로 분할되어 그레이팅 로브의 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나(1000)는 개구부(201)로 입사 또는 출사되는 전파가 분할홀(311)들에 의해 n x n개로 분할되어 상기 전파가 지향하는 방향 이외로 방사되는 사이드 로브(Side Lobe)의 발생을 최소화할 수 있는 효과도 있다.
한편, 상기 분할홀(311)은 상기 분할부재(310)에 2 x 2 내지 4 x 4의 행렬로 형성될 수 있다. 단, 상기 분할홀(311)의 개수가 증가될수록 상기 개구부(201)로 입사 또는 출사되는 전파가 많은 수로 분할되어 그레이팅 로브의 발생이 감소하나 상기 전파의 세기가 감소되며, 상기 분할홀(311)의 개수가 감소될수록 상기 개구부(201)로 입사 또는 출사되는 전파가 적은 수로 분할되어 상기 전파의 그레이팅 로브의 발생이 증가하나 상기 전파의 세기가 증가되므로, 상기 분할홀(311)은 위와 같은 개수로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분할부재(310)는 상기 분할홀(311)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 분할홀(311)의 내경이 1λ 이하로 형성될 수 있다. 이 때, λ = f/c (f=파장, c=광속)이다.
이 때, 상기 분할홀(311)의 지름이 1λ 이상이 되면 평판형 혼 어레이 안테나(1000)의 어레이 간격이 넓어지면서 안테나의 효율이 떨어지며 그레이팅 로브의 크기도 증가하게 되므로, 상기 분할홀(311)은 위와 같이 한정되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 분할홀의 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분할홀(311`)의 실시예는 타원형으로 형성된다.
도 6은 본 발명에 따른 전파가이드부의 실시예 1을 나타낸 사시도, 도 7은 본 발명에 따른 전파가이드부의 실시예 1을 나타낸 분해사시도이다.
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전파가이드부(300`)의 실시예 1은 상기 개구부(201)과 분할부재(310) 사이에 개재되어 결합되는 커버부재(320)를 더 포함하여 구성된다.
상기 커버부재(320)는 상기 개구부(201)로 입사 또는 출사되는 전파가 통과될 수 있는 필름 형태의 재질로 이루어지고, 일면이 상기 개구부(201)에 실리콘 또는 접착제를 매개로 결합될 수 있고, 타면에 상기 분할부재(310)가 코팅될 수 있다.
또한, 상기 전파가이드부(300`)의 실시예 1은 상기 커버부재(320)의 일면에 상기 분할부재(310)를 코팅하고, 상기 분할부재(310)의 일정영역을 에칭하여 상기 분할홀(311)을 형성하고, 상기 커버부재(320)의 타면을 상기 개구부(201)에 결합할 수 있다.
또한, 상기 커버부재(320)는 상기 분할홀(311)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 커버부재(320)의 상기 개구부(201)와 분할부재(310) 사이 두께가 λ/2 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 커버부재(320)의 상기 개구부(201)와 분할부재(310) 사이의 두께는 안테나의 임피던스 매칭과 연관이 있으며, 안테나의 임피던스 매칭이 좋지 않다는 것은 안테나의 이득(antenna gain)이 감소되는 것, 즉, 안테나의 성능이 저하되는 것을 의미한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전파가이드부(300`)의 실시예 1은 상기 커버부재(320)의 상기 개구부(201)와 분할부재(310) 사이 두께가 λ/2 이하로 형성됨으로써, 도파관 혼 안테나의 이득(antenna gain)이 감소되지 않는 효과가 있다.
도 8은 본 발명에 따른 전파가이드부의 실시예 2를 나타낸 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전파가이드부(300``)의 실시예 2는 상기 분할홀(311)에 배치되고 상기 커버부재(320)에 결합되는 폴라라이저부재(330)를 더 포함하여 구성된다.
상기 폴라라이저부재(330)는 상기 분할부재(310)와 서로 동일한 재질로 이루어지며, 상기 분할홀(311)로 입사 또는 출사되는 전파의 각도를 조절하는 역할을 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 평판형 혼 어레이 안테나(1000)는 분할홀(311)에 배치되고 커버부재(320)에 결합되어 분할홀(311)로 입사 또는 출사되는 전파의 각도를 조절하는 폴라라이저부재(330)를 더 포함하여 구성됨으로써, 평판형 혼 어레이 안테나(1000)의 기구적인 회전 없이도 스큐각도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 폴라라이저부재(330)는 H형 형태, 즉, 판형태로 형성되는 제1바디와, 벨형태로 형성되며 상기 제1바디의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 제2바디로 이루어질 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 폴라라이저부재의 실시예 1을 나타낸 사시도, 도 10은 도 8에 도시된 폴라라이저부재의 실시예 2를 나타낸 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 도 8에 도시된 폴라라이저부재(330`)의 실시예 1은 십자형으로 형성될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 도 9에 도시된 폴라라이저부재(330``)의 실시예 2는 빗살무늬형으로 형성될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
(부호의 설명)
1000 : 본 발명에 따른 평판형 혼 안테나
100 : 도파관부부
200 : 혼부
201, 201` : 개구부
300, 300`, 300`` : 전파가이드부
310 : 분할부재
311 : 분할홀
320 : 커버부재
330, 330`, 330`` : 폴라라이저부재

Claims (7)

  1. 도파관부(100);
    일면이 상기 도파관부(100)과 연결되며, 타면에 입사 또는 출사되는 전파를 안내하는 개구부(201)가 형성되는 혼부(200); 및
    상기 개구부(201)에 결합되며 원형의 분할홀(311)이 n x n의 행렬로 배열 형성되는 분할부재(310)를 포함하는 전파가이드부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 혼 어레이 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분할부재(310)는
    상기 분할홀(311)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 분할홀(311)의 내경이 1λ 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 혼 어레이 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분할부재(310)는
    상기 분할홀(311`)이 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 혼 어레이 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전파가이드부(300`)는
    상기 개구부(201)과 분할부재(310) 사이에 개재되어 결합되는 커버부재(320)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 혼 어레이 안테나.
  5. 제4항에 있어서, 상기 커버부재(320)는
    상기 분할홀(311)에 입사 또는 출사되는 전파의 파장을 λ라고 할 때, 상기 커버부재(320)의 상기 개구부(201)와 분할부재(310) 사이 두께가 λ/2 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 혼 어레이 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전파가이드부(300``)는
    상기 분할홀(311)에 배치되고 상기 커버부재(320)에 결합되어 상기 분할홀(311)로 입사 또는 출사되는 전파의 각도를 조절하는 폴라라이저부재(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 혼 어레이 안테나.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폴라라이저부재(330)는
    H형, 십자형 또는 빗살형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 혼 어레이 안테나.
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