아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도 1a은 한 실시 예에 따른 배열 안테나의 평면도를 나타낸 도면이고, 도 1b는 사시도를 나타낸 도면이다.1A is a diagram illustrating a plan view of an array antenna according to an exemplary embodiment, and FIG. 1B is a diagram illustrating a perspective view.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 한 실시 예에 따른 배열 안테나(100)는, 방사부(110), 전력 분배부(120), 그리고 급전부(130)를 포함한다. 그리고, 배열 안테나(100)의 방사부(110), 전력 분배부(120), 그리고 급전부(130)는, 유전체 기판(200) 및 접지면(300) 위에 배열될 수 있다.1A and 1B, the array antenna 100 according to an embodiment includes a radiating unit 110, a power distribution unit 120, and a power feeding unit 130. The radiating unit 110, the power distribution unit 120, and the power feeding unit 130 of the array antenna 100 may be arranged on the dielectric substrate 200 and the ground plane 300.
방사부(110)는, 복수의 방사 소자(111) 및 복수의 방사 소자를 직렬로 연결하는 급전선(112)을 포함하고, 한 실시 예에 따른 배열 안테나(100)는 방사부(110)를 복수 개 포함할 수 있다. 방사부(110)는 마이크로 스트립 형태로 인쇄될 수 있고, 이득 및 부엽 레벨 특성 등 안테나 설계에 관한 다양한 요구 사항에 맞추어 각 방사 소자(111)의 방사 컨덕턴스(radiation conductance, GR)가 조절될 수 있다. 방사부(110)의 급전선(112)은, 각 방사 소자(111)로 입력되는 전류의 위상을 조절하여 방사되는 빔의 기울기를 제어할 수 있다. 급전선(112)은, 미리 결정된 크기의 임피던스를 갖는 선로가 될 수 있으며, 한 실시 예에 따른 선로의 임피던스는 100옴(ohm)이 될 수 있다. The radiator 110 includes a plurality of radiating elements 111 and a feed line 112 connecting the plurality of radiating elements in series, and the array antenna 100 according to an embodiment includes a plurality of radiating parts 110. Can contain dogs. The radiator 110 may be printed in the form of a micro strip, and the radiation conductance (G R ) of each radiating element 111 may be adjusted according to various requirements regarding antenna design such as gain and side lobe level characteristics. have. The feed line 112 of the radiating unit 110 may control the inclination of the beam to be emitted by adjusting the phase of the current input to each radiating element 111. The feed line 112 may be a line having an impedance of a predetermined magnitude, and the impedance of the line according to an embodiment may be 100 ohm.
전력 분배부(120)는, 제1 전력 분배부(121), 제2 전력 분배부(122) 및 제3 전력 분배부(123)를 포함한다. 전력 분배부(120)는 급전부(130)로부터 제공된 전력을 방사부(110)에 전달할 수 있다. 이때, 제1 전력 분배부(121)는 일정한 출력 전력비(예를 들어, -3dB)를 가진 균등 전력 분배기로서 동작하고, 제2 전력 분배부(122) 및 제3 전력 분배부(123)는 각 방사부(110)로 서로 다른 크기의 전력을 분배하는 비균등 전력 분배기로서 동작할 수 있다. 또한, 제2 전력 분배부(122) 및 제3 전력 분배부(123)는, 급전부(130)에 대하여 방사부(110)의 임피던스를 정합(impedance matching)시킬 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 제1 전력 분배부(121)로서 균등 윌킨슨(Wilkinson) 전력 분배기가 사용될 수 있고, 제2 전력 분배부(122) 및 제3 전력 분배부(123)로서 비균등 윌킨슨 전력 분배기가 사용될 수 있다.The power divider 120 includes a first power divider 121, a second power divider 122, and a third power divider 123. The power distributor 120 may transfer the power provided from the power supply unit 130 to the radiator 110. In this case, the first power divider 121 operates as an equal power divider having a constant output power ratio (for example, -3 dB), and the second power divider 122 and the third power divider 123 are each The radiator 110 may operate as an uneven power divider for distributing power of different sizes. In addition, the second power distributor 122 and the third power distributor 123 may match the impedance of the radiator 110 with respect to the power supply unit 130. According to one embodiment, an equal Wilkinson power divider may be used as the first power divider 121 and an uneven Wilkinson power divider as the second power divider 122 and the third power divider 123. Can be used.
급전부(130)는, 전력 분배부(120)로 방사부에 제공할 전력을 전달할 수 있다. 한 실시 예에서 급전부(130)는, 트랜지션(transition) 구조를 이용하여 동축 선로 또는 코플라나 전송선(coplanar wavequide, CPW)과 같이 다양한 급전 형태로 변경될 수 있다.The power supply unit 130 may transmit power to be provided to the radiator to the power distribution unit 120. In one embodiment, the power supply unit 130 may be changed into various types of power supply such as a coaxial line or a coplanar wavequide (CPW) using a transition structure.
도 2는 한 실시 예에 따른 배열 안테나에 포함된 방사부를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a radiator included in an array antenna according to an exemplary embodiment.
한 실시 예에 따른 방사부(110)에 포함된 복수의 방사 소자(111)는, y 방향으로 직렬로 배열되어 있고, 복수의 방사 소자(111) 중 중앙에 위치한 방사 소자의 크기가 가장 크고 중앙에서 양 끝으로 갈수록 방사 소자의 크기가 작아진다. 이때, 각 방사 소자(111)의 크기는 방사 컨덕턴스에 따라서 결정될 수 있다. 즉, 크기가 큰 방사 소자는 크기가 작은 방사 소자에 비해 큰 방사 컨덕턴스를 가질 수 있다. 한 실시 예에 따른 배열 안테나는 유전체 기판에 프린트되는 형식으로 제작될 수 있기 때문에, 각 방사 소자는 x방향 길이(폭) 및 y방향 길이(길이)를 갖는 면으로 크기가 정의될 수 있다. 도 2를 참조하면, 한 실시 예에 따른 방사부(110)는 9개의 방사 소자(E1 내지 E9)를 포함하고 있고, 방사 소자의 개수는 한 실시 예에 따른 배열 안테나의 사용 목적에 따라 결정될 수 있다.The plurality of radiating elements 111 included in the radiating unit 110 according to an exemplary embodiment are arranged in series in the y direction, and the largest radiating element positioned at the center of the plurality of radiating elements 111 has the largest size and the center. At both ends, the size of the radiating element decreases. In this case, the size of each radiating element 111 may be determined according to the radiating conductance. That is, a large radiating element may have a large radiating conductance compared to a small radiating element. Since the array antenna according to an embodiment may be manufactured in a form printed on a dielectric substrate, each radiating element may be sized as a plane having an x-direction length (width) and a y-direction length (length). Referring to FIG. 2, the radiator 110 according to an exemplary embodiment includes nine radiating elements E1 to E9, and the number of radiating elements may be determined according to the purpose of using the array antenna according to an exemplary embodiment. have.
한 실시 예에 따른 방사부(110)에 포함된 복수의 방사 소자(111)의 방사 컨덕턴스는, 낮은 부엽 레벨 특성을 갖는 배열 함수에 따라 결정될 수 있다. 한 실시 예에서는 방사 컨덕턴스를 결정하기 위해 y방향(수직방향) 부엽 레벨이 -20dB인 체비쇼프 배열 함수가 사용되었다. 이때, 배열 안테나(100)의 전방(+z 방향) 지향 특성을 위하여 빔이 기울어진 각도는 z축에 대하여 0도로 설계될 수 있다. Radiation conductance of the plurality of radiating elements 111 included in the radiating unit 110 according to an embodiment may be determined according to an array function having low side lobe level characteristics. In one embodiment, the Chebyshev array function with a y direction (vertical) side lobe level of -20 dB was used to determine the radiated conductance. In this case, the angle at which the beam is inclined for the forward (+ z direction) directivity characteristic of the array antenna 100 may be designed to 0 degrees with respect to the z axis.
수학식 1은 한 실시 예에 따른 배열 안테나(100)의 배열 인수(array factor, AF)이며, 수학식 1 및 체비쇼프 배열 함수를 통해 각 방사 소자(111)로 인가되는 전류의 크기가 계산될 수 있다.Equation 1 is an array factor (AF) of the array antenna 100 according to an embodiment, and the magnitude of the current applied to each of the radiating elements 111 may be calculated through Equation 1 and the Chebyshev array function. Can be.
수학식 1에서 i는 각 방사 소자(111)로 인가되는 전류이고, AF는 Ψ의 함수이다. 수학식 2는 Ψ를 나타낸다. 수학식 1을 전개하면 아래 수학식 3과 같이 15개항이 계산될 수 있다.In Equation 1, i is a current applied to each radiating element 111, and AF is a function of Ψ. Equation 2 represents Ψ. If Equation 1 is developed, 15 terms may be calculated as in Equation 3 below.
수학식 2에서 k는 빔의 파수(k=2π/λ)이고, d는 방사 소자(111) 간의 간격으로서, 빔의 파장의 1/2로 정의될 수 있다(d=λ/2). 따라서, 각 방사 소자를 연결하는 급전선(마이크로스트립 선로)(112)의 길이는, 빔의 반파장(λ/2)으로 설계될 수 있다. 이때, 각 방사 소자로 입력되는 전류의 위상은 0˚이지만, 사용환경에 따라 요구되는 빔의 방사 각도에 따라 각 방사 소자에서 전류의 위상이 조절될 수 있다. 또한, 방사 소자의 개수, 이득 또는 빔 폭 또한 적절히 조절될 수 있다. 아래 수학식 4는 수학식 1의 전개식이 정리된 식이고, 수학식 5는 8차 체비쇼프 배열 함수이다.In Equation 2, k is the wave number of the beam (k = 2π / λ), and d is an interval between the radiating elements 111 and may be defined as 1/2 of the wavelength of the beam (d = λ / 2). Accordingly, the length of the feed line (microstrip line) 112 connecting each radiating element may be designed to be a half wavelength (λ / 2) of the beam. At this time, the phase of the current input to each radiating element is 0 degrees, the phase of the current in each radiating element can be adjusted according to the radiation angle of the beam required according to the use environment. In addition, the number, gain or beam width of the radiating elements can also be adjusted as appropriate. Equation 4 below is an expression of the expansion of Equation 1, and Equation 5 is an 8th order Chebyshev array function.
수학식 4 및 5에서 cos 항의 계수를 비교하면, 수학식 6을 얻을 수 있다.By comparing the coefficients of the cos term in equations (4) and (5), equation (6) can be obtained.
이때, 수학식 5에서 x0는, 방사 소자의 개수 M(M=2N+1, 한 실시 예에서 N=4)과 부엽 레벨에 따라 결정될 수 있는 계수 R(R=10-
SLL
/20, 한 실시 예에서 수직 방향에 적용된 부엽 레벨은 -20dB이므로 R=10-(-20)/20=10)에 의해 아래 수학식 7에 따라 결정될 수 있다. In this case, x 0 in Equation 5 is a coefficient R (R = 10 - SLL / 20 , one that can be determined according to the number of radiating elements M (M = 2N + 1, N = 4 in one embodiment) and the side lobe level. In the embodiment, since the side lobe level applied in the vertical direction is -20 dB, it may be determined according to Equation 7 below by R = 10 -(-20) / 20 = 10).
수학식 6을 참조하면, 한 실시 예에서 M=9, R=10이므로 x0는 1.0708이다. 마지막으로 x0를 수학식 5에 대입하면 각 방사 소자(111)로 인가되는 전류의 크기가 수학식 8과 같이 계산될 수 있다.Referring to Equation 6, since M = 9 and R = 10 in one embodiment, x 0 is 1.0708. Finally, if x 0 is substituted into Equation 5, the magnitude of the current applied to each radiating element 111 may be calculated as Equation 8.
수학식 8에서 i0n, i1n, i2n, i3n 및 i4n은, i0의 전류 크기를 기준으로 정규화된 전류 크기를 나타내고 있다. 이때, 한 실시 예에서, 각 방사 소자(111)에 대해 정규화된 전류 크기는, 수직 방향 급전 계수이다.In Equation 8, i 0n , i 1n , i 2n , i 3n, and i 4n represent current magnitudes normalized based on the current magnitude of i 0 . At this time, in one embodiment, the current magnitude normalized for each radiating element 111 is a vertical power feeding coefficient.
아래 표 1은 수학식 1에 정의된 배열 인수 함수를 바탕으로 계산된 한 실시 예에 따른 각 방사 소자(111)의 급전 계수와 각 방사 소자(111)의 컨덕턴스를 나타낸다. 한 실시 예에서 각 방사 소자의 급전 계수는 수학식 1의 배열 인수 함수의 cos 항에 대한 계수와 체비쇼프 배열 함수의 계수 간의 계수 비교를 통해 계산될 수 있고, 컨덕턴스는 급전 계수 an을 바탕으로 계산될 수 있다. 수학식 9는 방사부(110)에 포함된 모든 방사 소자의 컨덕턴스 합을 나타낸다.Table 1 below shows the power supply coefficient of each radiating element 111 and the conductance of each radiating element 111 according to an embodiment calculated based on the array argument function defined in Equation 1 below. In one embodiment, the feed coefficient of each radiating element may be calculated by comparing coefficients between the coefficient of the cos term of the array argument function of Equation 1 and the coefficient of the Chebyshev array function, and the conductance based on the feed coefficient a n . Can be calculated. Equation 9 represents the sum of conductances of all radiating elements included in the radiating unit 110.
수학식 9에서, 총 방사 컨덕턴스(Gt)는 각 방사 소자(111)의 비례상수(constant of proportionality, K) 및 급전계수 an을 바탕으로 계산될 수 있고, 한 실시 예에서, 각 방사 소자(111)의 비례상수 및 급전 계수의 합은 1이다. 수학식 1을 통해 계산된 각 급전계수(an)를 바탕으로 비례상수를 구하면 아래 수학식 10과 같다.In Equation 9, the total radiating conductance G t may be calculated based on the constant of proportionality K and the feed coefficient a n of each radiating element 111, and in one embodiment, each radiating element The sum of the proportionality constant and the power feeding coefficient of 111 is one. A proportionality constant is obtained based on each power supply coefficient (a n ) calculated by Equation 1 below.
그리고, 비례상수 K(0.1784)를 이용하면 각 방사 소자(111)의 정규화된(normalized) 방사 컨덕턴스는 아래 수학식 11과 같이 정의될 수 있다.In addition, when the proportional constant K (0.1784) is used, the normalized radiation conductance of each radiating element 111 may be defined as in Equation 11 below.
한 실시예에서, 각 급전선(112)의 특성 임피던스는 100[Ω]으로 결정되었고, 따라서 급전선(112)의 정규 임피던스(normalized impedence)도 100[Ω]으로 설정되었다. In one embodiment, the characteristic impedance of each feed line 112 was determined to be 100 [Ω], so the normalized impedence of the feed line 112 was also set to 100 [Ω].
소자device
|
급전 계수(an)Feed Factor (a n )
|
정규화된 컨덕턴스Normalized conductance
|
계산값Calculated Value
|
최적값Optimal value
|
폭(mm)Width (mm)
|
길이(mm)Length (mm)
|
폭(mm)Width (mm)
|
길이(mm)Length (mm)
|
E1E1
|
0.60140.6014
|
0.06450.0645
|
1.1231.123
|
3.1823.182
|
1.5231.523
|
3.1823.182
|
E2E2
|
0.61530.6153
|
0.06750.0675
|
1.1731.173
|
3.1733.173
|
1.5731.573
|
3.1733.173
|
E3E3
|
0.81210.8121
|
0.11760.1176
|
1.9981.998
|
3.0653.065
|
2.3982.398
|
3.0653.065
|
E4E4
|
0.95030.9503
|
0.16110.1611
|
2.7032.703
|
3.0113.011
|
3.5033.503
|
3.0113.011
|
E5E5
|
1.00001.0000
|
0.17840.1784
|
2.9822.982
|
2.9942.994
|
4.5824.582
|
2.9942.994
|
E6E6
|
0.95030.9503
|
0.16110.1611
|
2.7032.703
|
3.0113.011
|
2.9032.903
|
3.0113.011
|
E7E7
|
0.81210.8121
|
0.11760.1176
|
1.9981.998
|
3.0653.065
|
1.7981.798
|
3.0653.065
|
E8E8
|
0.61530.6153
|
0.06750.0675
|
1.1731.173
|
3.1733.173
|
0.9730.973
|
3.1733.173
|
E9E9
|
0.60140.6014
|
0.06450.0645
|
1.1231.123
|
3.1823.182
|
0.9230.923
|
3.1823.182
|
표 1을 참조하면, 한 실시 예에 따른 방사 소자는 배열 안테나의 이득을 높이기 위해, 폭과 길이가 최적화 되었다. Referring to Table 1, the radiating element according to an embodiment has been optimized in width and length to increase the gain of the array antenna.
도 3은 한 실시 예에 따른 전력 분배부를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a power distribution unit according to an exemplary embodiment.
한 실시 예에 따른 전력 분배부(120)는, 각 방사부(110)에 각각 다른 크기의 전력을 분배할 수 있다. 전력 분배부(120)의 제2 전력 분배부(122) 및 제3 전력 분배부(123)에서 방사부(110)에 분배하는 전력의 크기는 수평 방향으로 -30dB의 부엽 레벨을 갖는 체비쇼프 배열 함수를 바탕으로 계산될 수 있다. 이때 수평 방향의 부엽 레벨은 수평 방향의 감지 성능을 향상시킬 수 있는 크기로 결정될 수 있다.The power distribution unit 120 according to an embodiment may distribute power of different sizes to each of the radiation units 110. The Chebyshev arrangement having the side lobe level of -30 dB in the horizontal direction is the amount of power distributed from the second power distributor 122 and the third power distributor 123 of the power distributor 120 to the radiator 110 in the horizontal direction. It can be calculated based on a function. At this time, the side lobe level in the horizontal direction may be determined as a size that can improve the detection performance in the horizontal direction.
도 3을 참조하면, 전력 분배부(120)는, 제1 전력 분배부(121), 제2 전력 분배부(122) 및 제3 전력 분배부(123-1, 123-2, 123-3, 123-4)를 포함한다. 전력 분배부(120)는 급전부(130)로부터 제공된 전력을 분배하여 배열 안테나(100)의 각 방사부(110)로 전류(ix1 내지 ix8)를 인가할 수 있다.Referring to FIG. 3, the power divider 120 includes a first power divider 121, a second power divider 122, and a third power divider 123-1, 123-2, 123-3, 123-4). The power distributor 120 may distribute the power provided from the power supply unit 130 to apply currents i x1 to i x8 to each radiator 110 of the array antenna 100.
제1 전력 분배부(121)의 저항(R0)을 이용하여 일정한 전력을 출력하는 균등 전력 분배기로 동작할 수 있다. The first power divider 121 may operate as an equal power divider that outputs a constant power using the resistor R 0 .
제2 전력 분배부(122)는 각 제3 전력 분배부(123-1, 123-2, 123-3, 123-4)로 서로 다른 전력을 출력할 수 있다.The second power distributor 122 may output different power to each of the third power distributors 123-1, 123-2, 123-3, and 123-4.
제3 전력 분배부(123-1, 123-2, 123-3, 123-4)는 각 방사부(110)로 서로 다른 크기의 전력을 분배하는 비균등 전력 분배기로서 동작할 수 있다. 이때, 제3 전력 분배부(123-1, 123-2, 123-3, 123-4)는 저항(R1 내지 R4) 및 대칭적으로 배치된 임피던스(Z1R, Z'1R, Z1L, Z'1L, Z2R, Z'2R, Z2L, Z'2L, Z3R, Z'3R, Z3L, Z'3L, Z4R, Z'4R, Z4L, Z'4L)를 포함한다. 즉, 제3 전력 분배부의 n번째 유닛(123-n)은, 저항 R-n과 임피던스 ZnR, Z'nR, ZnL 및 Z'nL를 이용하여 n번째 유닛(123-n)에 연결된 방사부(110)로 전력을 제공할 수 있다. The third power distributors 123-1, 123-2, 123-3, and 123-4 may operate as non-uniform power dividers for distributing power of different sizes to the radiators 110. In this case, the third power distributors 123-1, 123-2, 123-3, and 123-4 are resistors R 1 to R 4 and symmetrically arranged impedances Z 1R , Z ' 1R , Z 1L. , Z ' 1L , Z 2R , Z' 2R , Z 2L , Z ' 2L , Z 3R , Z' 3R , Z 3L , Z ' 3L , Z 4R , Z' 4R , Z 4L , Z ' 4L ) . That is, the n th unit 123-n of the third power divider is connected to the n th unit 123-n using the resistors R- n and impedances Z nR , Z ' nR , Z nL, and Z' nL . Power may be provided to the quadrant 110.
수직 방향으로 배열된 각 방사 소자(111)로 인가되는 전류의 크기를 계산한 방법과 동일한 방법으로 수평 방향의 각 방사부(110)로 인가되는 전류의 크기(즉, 수평 방향 급전 계수)를 수학식 12을 이용하여 계산하면 수학식 13와 같이 수평 방향 급전 계수를 얻을 수 있다.In the same manner as the method of calculating the magnitude of the current applied to each of the radiating elements 111 arranged in the vertical direction, the magnitude of the current applied to each of the radiating parts 110 in the horizontal direction (that is, the horizontal feeding coefficient) is calculated. When the calculation is performed using Equation 12, a horizontal power feeding coefficient may be obtained as shown in Equation 13.
그리고, 수학식 8의 수직 방향 급전 계수와 수학식 13의 수평 방향 급전 계수를 이용하여 계산된, 한 실시 예에 따른 배열 안테나(100)에 포함된 각 방사 소자에 대한 급전 계수는 아래 표 2와 같다.In addition, the feed coefficients for the respective radiating elements included in the array antenna 100 according to an embodiment, which are calculated using the vertical feed coefficient of Equation 8 and the horizontal feed coefficient of Equation 13, are shown in Table 2 below. same.
E9E9
|
0.17500.1750
|
0.19080.1908
|
0.27410.2741
|
0.36190.3619
|
0.44650.4465
|
0.51940.5194
|
0.57300.5730
|
0.60140.6014
|
E8E8
|
0.17910.1791
|
0.19520.1952
|
0.28040.2804
|
0.37030.3703
|
0.45680.4568
|
0.53140.5314
|
0.58630.5863
|
0.61530.6153
|
E7E7
|
0.23630.2363
|
0.25770.2577
|
0.37010.3701
|
0.48870.4887
|
0.60290.6029
|
0.70140.7014
|
0.77380.7738
|
0.81210.8121
|
E6E6
|
0.27650.2765
|
0.30150.3015
|
0.43300.4330
|
0.57180.5718
|
0.70550.7055
|
0.82070.8207
|
0.90540.9054
|
0.95030.9503
|
E5E5
|
0.29100.2910
|
0.31730.3173
|
0.45570.4557
|
0.60180.6018
|
0.74240.7424
|
0.86370.8637
|
0.95280.9528
|
1.00001.0000
|
E4E4
|
0.27650.2765
|
0.30150.3015
|
0.43300.4330
|
0.57180.5718
|
0.70550.7055
|
0.82070.8207
|
0.90540.9054
|
0.95030.9503
|
E3E3
|
0.23630.2363
|
0.25770.2577
|
0.37010.3701
|
0.48870.4887
|
0.60290.6029
|
0.70140.7014
|
0.77380.7738
|
0.81210.8121
|
E2E2
|
0.17910.1791
|
0.19520.1952
|
0.28040.2804
|
0.37030.3703
|
0.45680.4568
|
0.53140.5314
|
0.58630.5863
|
0.61530.6153
|
E1E1
|
0.17500.1750
|
0.19080.1908
|
0.27410.2741
|
0.36190.3619
|
0.44650.4465
|
0.51940.5194
|
0.57300.5730
|
0.60140.6014
|
|
88
|
77
|
66
|
55
|
44
|
33
|
22
|
1One
|
표 2를 참조하면, 각 방사 소자(111)의 급전 계수가 나타나 있으며, 수직 방향에 대해서는 수학식 8의 정규화된 수직 방향 급전 계수가 적용되고, 수평 방향에 대해서는 수학식 13의 수평 방향 급전 계수가 적용되었다. 예를 들어, 3열의 E1에 해당하는 방사 소자의 급전 계수 0.5194는, 3열의 E5에 해당하는 방사 소자의 급전 계수 0.8637의 0.6014배이고, 각 열의 E5에 해당하는 방사 소자 중 8열의 방사 소자의 급전 계수 0.2910은 1열의 방사 소자의 급전 계수의 0.1750/0.6014배이다. Referring to Table 2, the feed coefficients of the respective radiating elements 111 are shown, the normalized vertical feed coefficient of Equation 8 is applied to the vertical direction, and the horizontal feed coefficient of Equation 13 is applied to the horizontal direction. Applied. For example, the feeding factor 0.5194 of the radiating element corresponding to E1 in three rows is 0.6014 times the feeding factor 0.8637 of the radiating element corresponding to E5 in three columns, and the feeding coefficient of the radiating element in eight rows among the radiating elements corresponding to E5 in each row. 0.2910 is 0.1750 / 0.6014 times the feed coefficient of the radiating element of one row.
그리고, 제3 전력 분배부(123)는 수학식 13에 따라 수평 방향으로 서로 다른 크기의 전력을 분배하는데, 제3 전력 분배부(123)에 포함된 소자의 임피던스(ZiR, ZiL, Z'iR, Z'iL 및 R)는 아래 수학식 14를 바탕으로 계산될 수 있다. In addition, the third power distribution unit 123 distributes power having different sizes in the horizontal direction according to Equation 13, and impedances Z iR , Z iL , and Z of the elements included in the third power distribution unit 123. ' iR , Z' iL and R) may be calculated based on Equation 14 below.
수학식 14를 참조하면, Z0는 미리 결정된 임피던스 상수이며, k는 비균등 전력의 비율(ratio)을 나타낸다. 한 실시 예에서 Z0는 50옴으로 설정되었다. 한 실시 예에 따른 제3 전력 분배부(123)의 k 및 임피던스는 아래 표 3(첫 번째 제3 전력 분배부(123-1)의 k 및 임피던스), 표 4(두 번째 제3 전력 분배부(123-2)의 k 및 임피던스), 표 5(세 번째 제3 전력 분배부(123-3)의 k 및 임피던스) 그리고, 표 6(네 번째 제3 전력 분배부(123-4)의 k 및 임피던스)에 나타나 있다.Referring to Equation 14, Z 0 is a predetermined impedance constant, and k represents a ratio of non-uniform power. In one embodiment Z 0 is set to 50 ohms. K and impedance of the third power distribution unit 123 according to an embodiment are shown in Table 3 (k and impedance of the first third power distribution unit 123-1), Table 4 (second third power distribution unit) K and impedance of 123-2), Table 5 (k and impedance of the third third power distribution unit 123-3), and k of Table 6 (fourth third power distribution unit 123-4) And impedance).
kk
|
1.02451.0245
|
Z1R
Z 1R
|
69.03 [Ω]69.03 [Ω]
|
Z1L
Z 1L
|
49.40 [Ω]49.40 [Ω]
|
Z'1R
Z ' 1R
|
72.45 [Ω]72.45 [Ω]
|
Z'1L
Z ' 1L
|
50.61 [Ω]50.61 [Ω]
|
R1
R 1
|
100.03 [Ω]100.03 [Ω]
|
kk
|
1.07861.0786
|
Z2R
Z 2R
|
65.65 [Ω]65.65 [Ω]
|
Z2L
Z 2L
|
48.14 [Ω]48.14 [Ω]
|
Z'2R
Z ' 2R
|
76.37 [Ω]76.37 [Ω]
|
Z'2L
Z ' 2L
|
51.93 [Ω]51.93 [Ω]
|
R2
R 2
|
100.29 [Ω]100.29 [Ω]
|
kk
|
1.14911.1491
|
Z3R
Z 3R
|
61.84 [Ω]61.84 [Ω]
|
Z3L
Z 3L
|
46.64 [Ω]46.64 [Ω]
|
Z'3R
Z ' 3R
|
81.64 [Ω]81.64 [Ω]
|
Z'3L
Z ' 3L
|
53.60 [Ω]53.60 [Ω]
|
R3
R 3
|
100.97 [Ω]100.97 [Ω]
|
kk
|
1.04421.0442
|
Z4R
Z 4R
|
67.75 [Ω]67.75 [Ω]
|
Z4L
Z 4L
|
48.93 [Ω]48.93 [Ω]
|
Z'4R
Z ' 4R
|
73.87 [Ω]73.87 [Ω]
|
Z'4L
Z ' 4L
|
51.09 [Ω]51.09 [Ω]
|
R4
R 4
|
100.09 [Ω]100.09 [Ω]
|
한 실시 예에 따른 배열 안테나(100)는, 높은 이득과 좁은 3dB 방사각 특성(HPBW3dB=4.0˚)을 통해 빔을 날카롭게 형성함으로써 특정 감지 영역에 대한 집중 감시를 수행할 수 있다. 또한, 한 실시 예에 따른 배열 안테나는 체비쇼프 배열 함수를 바탕으로 수평 방향 및 수직 방향에 대해 낮은 부엽 레벨(각각 -30dB 및 -20dB)을 달성함으로써 수평 및 수직 방향에 대해 균일한 감지 성능을 확보할 수 있다. 한 실시 예에 따른 배열 안테나(100)에서 각 방사 소자로 입력되는 전류의 위상가 조절됨으로써 전방향(boresight)으로 다양한 기울기를 갖는 빔이 형성될 수 있고, 방사 소자의 개수를 조절함으로써 빔의 폭도 제어할 수 있다. 또한, 다양한 함수를 기반으로 각 방사 소자에 대한 급전을 용이하게 할 수 있고, 인쇄형 구조이므로 대량 생산에도 이점이 있다. The array antenna 100 according to an exemplary embodiment may perform centralized monitoring on a specific sensing area by sharply forming a beam through a high gain and a narrow 3dB radiation angle characteristic (HPBW 3dB = 4.0 °). In addition, the array antenna according to an embodiment achieves low sidelobe levels (-30 dB and -20 dB, respectively) in the horizontal and vertical directions based on the Chebyshev array function to ensure uniform sensing performance in the horizontal and vertical directions. can do. By adjusting the phase of the current input to each radiating element from the array antenna 100 according to an embodiment, a beam having various inclinations may be formed in all directions, and the width of the beam is controlled by adjusting the number of radiating elements. can do. In addition, it is possible to facilitate feeding of each radiating element based on various functions, and there is an advantage in mass production because of the printed structure.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.