KR101303767B1 - 포탄용 위성항법 안테나 장치 - Google Patents
포탄용 위성항법 안테나 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101303767B1 KR101303767B1 KR1020120037199A KR20120037199A KR101303767B1 KR 101303767 B1 KR101303767 B1 KR 101303767B1 KR 1020120037199 A KR1020120037199 A KR 1020120037199A KR 20120037199 A KR20120037199 A KR 20120037199A KR 101303767 B1 KR101303767 B1 KR 101303767B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- shell
- satellite navigation
- antenna device
- radiation element
- ceramic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/281—Nose antennas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/34—Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data
- F41G7/346—Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data using global navigation satellite systems, e.g. GPS, GALILEO, GLONASS
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
본 발명은, 포탄 몸체 둘레 방향으로 거의 균일한 이득패턴을 가지며, 일정 범위의 위성항법 신호 반송 주파수 대역에서 원활히 동작하며, 사용 용도에 따라 주파수를 튜닝할 수 있고, 포탄 발사 시에 발생하는 큰 충격을 견딜 수 있으며, 포탄의 고각 방향으로 넓은 빔폭을 갖고 포탄의 후미 방향으로도 양호한 이득을 제공함으로써, 포탄의 자세 변경시는 물론 고속회전 시에도 위성항법 신호를 원활히 수신할 수 있는, 포탄용 위성항법 안테나 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 세라믹 유전체 소체 및 세라믹 유전체 소체의 상면에 배치되는 복사소자로 이루어지는 세라믹 패치 안테나와, 세라믹 유전체 소체의 하면에 배치되는 금속 접지판 및 세라믹 패치 안테나의 복사소자를 통신 기능이 구비된 포탄의 전자부와 전기적으로 연결하는 동축선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 세라믹 유전체 소체 및 세라믹 유전체 소체의 상면에 배치되는 복사소자로 이루어지는 세라믹 패치 안테나와, 세라믹 유전체 소체의 하면에 배치되는 금속 접지판 및 세라믹 패치 안테나의 복사소자를 통신 기능이 구비된 포탄의 전자부와 전기적으로 연결하는 동축선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 포탄용 위성항법 안테나 장치에 관한 것이다.
구체적으로는, 포탄 몸체의 둘레 방향으로 등방성 이득패턴을 가지며, GPS L1(1.575㎓)와 GLONASS(1.604㎓)를 포함하는 대역에서 원활히 동작하며, 용도에 따라 주파수를 튜닝할 수 있는, 포탄용 위성항법 안테나 장치에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 원형편파 안테나의 일종으로서, 상기 특징에 더해, 포탄 발사 시에 발생하는 충격을 견딜 수 있고, 포탄의 고각 방향으로 넓은 빔 폭을 갖고 포탄의 후미 방향으로도 양호한 이득을 제공함으로써, 포탄의 자세 변경 시는 물론, 고속 회전 시에도 위성항법 신호를 원활히 수신할 수 있는, 포탄용 위성항법 안테나 장치에 관한 것이다.
기술이 진보함에 따라, 재래식 포탄에도 위성항법장치를 탑재하여 포탄 타격지점의 정확도를 높이는 것이 중요하게 되었다.
이와 관련하여 위성항법장치가 재래식 포탄에 적용되려면, 다음과 같은 특성들, 예를 들면, 포탄의 고속회전 시와 비행자세 변경 시에도 GPS 반송 주파수 대역의 위성항법 신호를 원활히 수신할 수 있고, 탄 발사 시의 큰 충격에 견딜 수 있는 충분한 내충격성을 가지며, 포탄에 적용된 때 금속으로 이루어진 주변 구조물로부터의 부작용(예를 들면, 안테나의 특성 변화)이 적고, 소형 경량이며, 포탄의 종류나 용도에 따라 동작 주파수를 튜닝할 수 있는 특성을 가능한 한 전부 구비할 필요가 있다.
그러므로 본 발명은, 상술한 특성들을 구비함으로써 재래식 포탄으로의 적용이 용이한 포탄용 위성항법 안테나 장치, 더 구체적으로는 위성항법용 원형편파 안테나 장치를 제공함에 목적이 있다.
첨부도면에 기초한 실시 형태의 설명으로부터 더욱 명확해지겠지만, 본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 방위각 방향으로 등방성 패턴, 고각 방향에서의 넓은 빔폭, 포탄 후미방향의 양호한 이득, GPS L1와 GLONASS 대역을 포함하는 대역폭을 제공하는, 소형 경량으로 설계된 안테나 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 포탄의 레이돔 내에 설치되는 포탄용 위성항법 안테나 장치로서, 세라믹 유전체 소체 및 세라믹 유전체 소체의 상면(上面)에 배치되는 복사소자로 이루어지는 세라믹 패치 안테나와; 세라믹 유전체 소체의 하면(下面)에 배치되는 금속 접지판; 및 세라믹 패치 안테나의 복사소자를 통신 기능이 구비된 포탄의 전자부와 전기적으로 연결하는 동축선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
세라믹 유전체 소체는 유전상수 20 이상이며, 손실탄젠트가 0.001 이하인 세라믹 원료를 사용하는 것이 바람직하며, 소정의 세라믹 소체 제작 공정을 적용하여 원하는 크기로 제작된다. 세라믹 소체에는 복사소자 급전용 프로브(probe)가 통과할 수 있도록 적절한 위치에서 세라믹 소체의 상하 방향으로 직경 1∼2㎜의 구멍을 형성한다. 유전상수 20인 재료를 사용할 경우, 유전체 소체의 적합한 크기의 일 예는 가로 25㎜, 세로 25㎜, 높이 6㎜이다.
복사소자는 평면 형상이 다각형, 원형 또는 타원형이며, 면심에 대해 점대칭을 이루는 형태로, 복사소자의 모서리 부분 또는 둘레의 일부분에 슬롯이나 절단부를 형성하여 원편파 특성을 얻는다.
정확하게 설계된 복사소자 평면형상을, 금속분말과 바인더(binder)의 혼합인 페이스트(paste)를 실크스크린(silkscreen) 기법으로 인쇄한 후 이를 고온처리하여 복사소자를 세라믹 소체에 단단히 영구적으로 부착시킨다. 유전상수 20, 가로 25㎜, 세로 25㎜, 높이 6㎜인 유전체 소체와 사각형 패치를 복사소자로 사용할 경우, 사각형 패치의 크기를 약 22㎜×22㎜ 내외로 하는 것이 바람직하며, 정확한 치수는 세부설계 과정을 거쳐서 결정한다.
본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 크기는 상업적으로 구할 수 있는 더욱 높은 유전상수(예를 들어, 25, 30, 50, 70, 100 등)를 가지는 유전체 소체를 적용하여 더욱 감소시킬 수 있다. 안테나 소형화에 따른 대역폭 감소에 따른 GPS L1 대역과 GLONASS 대역의 이중공진 특성은, 복사소자의 형상 변경 또는 약간 다른 크기의 복사소자를 상하 적층하여 확보할 수 있다.
복사소자의 동작을 위해 안테나 자체적으로 금속 접지판을 사용한다. 금속 접지판과 세라믹 유전체 소체의 안정적인 접합을 위해, 복사소자가 설치된 반대면에는 세라믹 소체의 면과 거의 같은 크기의 급속 접지면이 복사소자 형성에 사용된 방법과 동일한 방법으로 형성된다. 접지면 상에서 복사소자 급전 프로브가 통과하는 지점에 직경 3㎜ 정도의 원형 면적에는 금속이 제거된 구조를 적용한다.
복사소자 급전을 위한 프로브가 복사소자의 적절한 급전점에서 납땜으로 연결되어 유전체 소체를 통과하여 유전체 소체 아랫면의 접지판 밖으로 약 2∼3㎜ 튀어나오게 한다. 프로브 직경은 1.0∼1.5㎜ 사이의 값이 바람직하다.
아랫면에 접지면이 형성된 유전체 소체 아래에 적절한 크기의 원형 금속 접지판을 설치하고, 유전체 소체의 접지면과 금속 접지판의 접촉면에 도전성 에폭시 접착제를 얇은 두께로 균일하게 도포한 후, 두 면을 붙인 상태에서 약 130℃로 약 30분간 경화시켜, 세라믹 유전체 소체와 접지판을 단단히 접착시킨다. 이때 복사소자 급전용 프로브가 금속 접지판을 통과하는 지점에 직경 3㎜ 정도의 구멍을 형성한다. 바람직하게는, 세라믹 유전체 소체의 크기가 25㎜×25㎜×6㎜일 때, 원형 접지판의 직경을 36∼38㎜, 두께를 1.5∼2.0㎜로 한다.
금속 접지판 아래의 공간에는, 통상적으로, 신관 데이터 장입용 유도코일과 위성항법 전자회로, 신관 전자회로 및 기타 전자회로가 내장된 금속 케이스가 배치된다. 본 발명에 의한 안테나는, 고유전율 세라믹 유전체 소체와 자체적인 금속 접지판의 사용으로, 안테나 아래에 설치되는 주변 구조물의 영향을 거의 받지 않는다는 장점을 가진다.
본 발명에 의한 안테나를 다른 신관 부품 및 장치와 함께 신관 레이돔 안에 설치한 후, 포탄 발사 시의 고충격과 고속회전 환경에서도 파손되지 않도록, 고밀도 고형(rigid) 폴리우레탄 폼(foam) 형태의 몰딩재료를 이용하여 공간을 모두 채운다. 일 예로서 몰딩재료는 비중 0.3, 유전상수 1.34, 손실탄젠트 0.0024의 특성을 가진다.
본 발명에 의한 안테나의 신호가 통과하는 레이돔은, 일 예로서, 두께 2∼3㎜, 유전상수 3.15, 손실탄젠트 0.015의 플라스틱 재료로 제작되며, 그 형상은 오자이브(ogive) 형태이다.
레이돔과 몰딩재료가 본 발명의 안테나에 미치는 영향은 안테나의 동작 중심 주파수를 약 10㎒ 정도 감소시키며 안테나 이득 값 및 이득패턴, 축비 값 및 축비패턴에는 미치는 영향을 무시할 수 있는 수준이다. 안테나가 신관에 설치되지 않고, 단독적으로 독립되어 동작하는 환경에서, 최종 목표 중심 주파수보다 10㎒ 높은 주파수에서 중심 주파수가 형성되도록 복사소자를 설계하여 적용함으로써 레이돔과 몰딩재료의 영향을 반영한다.
복사소자로 정사각형 패치를 사용할 경우, 우원편파 특성은 복사소자를 위에서 내려다봤을 때 45°와 225°방향 모서리를 약 45°의 경사로 적절히 제거하여 얻어진다. 복사소자 전체 설계를 위해, 우선, 세라믹 유전체 소체와 금속 접지판의 크기를 결정한 후, 정사각형 패치 복사소자의 경우, 가로(=세로) 크기, 2개의 모서리 제거량 및 프로브 급전점 위치를 동시에 조정하여, 중심 주파수에서 양호한 임피던스 정합 특성과 양호한 축비 특성을 얻는다.
다음 단계로, 복사소자의 모서리 부분과 직선 테두리 부분의 금속을 미세하게 제거함으로써, GPS L1(1.575㎓)와 GLONASS(1.604㎓)에서 동시에 공진하며, 이 두 주파수 대역에서 양호한 축비를 가지는 이중공진 특성을 얻는다.
위에서 설명한 것과 같은 구조를 적용함으로써, 본 발명의 안테나는, 포탄 원통 몸체 둘레 방향('방위각' 방향) 전체에 걸쳐 거의 일정한 이득과 축비 특성을 가지며, 포탄의 선두(nose)를 기준으로 한 고각 방향으로 넓은 빔폭을 가지며, 동시에 포탄 후미 방향으로도 크게 악화하지 않는 성능을 제공한다.
본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 유전상수 20 이상의 저손실 세라믹 유전체 소체 상에 구현된 복사소자와 안테나 자체의 금속 접지판이 사용되어, 안테나와 함께 설치되는 포탄 신관 구조물의 영향을 거의 받지 않는다는 특징을 가진다.
또한, 포탄의 방위각 방향으로 균일한 특성을 가지므로, 포탄이 고속으로 회전할 경우에도 본 발명의 안테나를 사용하여 안정적으로 위성항법 신호를 수신할 수 있다.
또한, 포탄의 고각 방향으로 넓은 빔폭을 확보하여, 다수의 위성항법 신호를 용이하게 수신할 수 있고, 포탄의 후미 방향으로도 이득이 10dB 이내로 감소하여, 포탄의 비행에 따른 안테나 자세 변경 시에도, 본 발명이 안테나를 사용하여 위성항법 신호를 안정적으로 수신할 수 있다.
또한, 안테나가 설치된 레이돔의 내측공간이 몰딩재료로 채워져 있으므로, 레이돔과 몰딩재료의 보호 작용에 의해, 포탄 발사 시의 큰 충격에도 본 발명의 안테나는 손상되지 않고 정상적으로 동작한다.
또한, 본 발명의 포탄용 위성항법 안테나 장치는, GPS L1(1.575㎓)와 GLONASS(1.604㎓)를 포함하는 이중 대역에서 원활히 동작하며, 세라믹 유전체 소체의 두께 조절, 복사소자의 크기 조절, 또는 복사소자의 형상 변경을 통해, 안테나의 동작 주파수를 튜닝할 수 있는 특징을 가진다.
게다가, 본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 제작이 용이하다는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치가 포탄의 레이돔 내에 설치된 형상을 나타낸 개략 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 포탄용 위성항법 안테나 장치의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 포탄용 위성항법 안테나 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 동작 주파수와 반사계수의 특성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 방위각 방향 이득패턴을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 고각 방향 이득패턴을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 고각 방향 축비패턴을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치가 포탄의 신관에 적용된 예시 사진.
도 2는 도 1에 도시된 포탄용 위성항법 안테나 장치의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 포탄용 위성항법 안테나 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 동작 주파수와 반사계수의 특성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 방위각 방향 이득패턴을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 고각 방향 이득패턴을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 고각 방향 축비패턴을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치가 포탄의 신관에 적용된 예시 사진.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 구성과, 작용 및 효과를 상세히 설명한다.
먼저, 도면과 관련하여, 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치가 포탄(S) 상부측의 레이돔(110) 내에 적용된 상태를 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 포탄용 위성항법 안테나 장치의 단면도이며, 도 3은 포탄용 위성항법 안테나 장치의 평면도이다.
이들 도면에 잘 나타나 있듯이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 금속 접지판(140)과, 금속 접지판(140)의 상면 측에 배치된 세라믹 패치 안테나(130)와, 세라믹 패치 안테나(130)를 통신 기능이 갖춰져 있는 포탄의 전자부(electronic unit, 170)와 전기적으로 연결하는 동축선(coaxial line, 150)으로 구성되어 있다. 더 구체적으로, 금속 접지판(140)과 포탄의 전자부(170)는, 동축선(150)의 외부도체(즉, 외심(152))를 통해 전기적으로 연결되어 있고, 세라믹 패치 안테나(130)와 전자부(170)는, 동축선(150)의 내부도체(즉, 내심(151))를 통해 전기적으로 연결되어 있다.
또, 포탄의 전자부(170)는, 예를 들면, 보호용 금속 케이스로 덮여 있고, 전자부 보호용 케이스와 금속 접지판(140) 사이에는, 외부에서 전자기 유도원리에 의해 신관에 여러 가지 데이터를 장입하기 위한 유도코일(160)이 배치되어 있다.
또, 레이돔의 내측공간(100)에는, 몰딩재료(120)가 채워져 있다.
상기 레이돔(110)과 몰딩재료(120)는 포탄의 발사 시에 가해지는 큰 충격으로부터, 세라믹 패치 안테나(130)와 전자부(170)를 보호하는 역할을 수행한다.
도 2 및 도 3으로부터 명확히 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 세라믹 패치 안테나(130)는, 세라믹 유전체 소체(substrate, 132) 및 이 세라믹 유전체 소체(132)의 상면 측에 일정 형상을 갖고 배치된 복사소자(radiation device, 131)로 구성되어 있다. 세라믹 패치 안테나(130)의 입력 임피던스 값과 반사계수 값은, 복사소자(131)에 의해 결정된다.
앞에서 언급했듯이, 세라믹 패치 안테나(130)와 전자부(170)는, 동축선(150)의 내심(151)을 통해 전기적으로 접속되는데, 이 내심(151)이 복사소자(131)와 접속되는 위치는, 복사소자(131)의 면심(face center)은 아니고, 이 면심으로부터 소정 거리만큼 떨어진 지점이다.
세라믹 유전체 소체(132)의 아랫면에는 복사소자(131)에 대해 안정적인 접지면을 제공하기 위해, 세라믹 유전체 소체(132)의 아랫면과 크기가 거의 같은 금속이 코팅되어 있다. 세라믹 유전체 소체(132)의 아랫면과 금속 접지판(140)의 윗면은 전도성 에폭시를 사용하여 전기적으로 접합시킨다.
또한, 원형편파(circular polarization) 특성이 구현될 수 있도록, 본 실시 형태에서는, 면심을 사이에 두고 마주보고 있는 복사소자(131)의 두 모서리를 일부 잘라내었다. 그러나 복사소자(131)의 두 모서리 부분을 일부 잘라내는 방식으로만 원형편파 특성이 구현되는 것은 아니고, 예를 들면, 마주하는 두 모서리 부분에 슬롯(slot)을 형성해도 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 복사소자(131)가 정사각형 모양으로 되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 원형, 타원형, 또는 직사각형 모양이어도 좋다.
동축선(150)의 외심(152)은 전자부(170) 및 금속 접지판(140)과 땜납을 이용하여 전기적으로 연결된다.
동축선(150)의 내심(151)의 종단은 복사소자(131)의 적절한 위치에서 복사소자(131)에 땜납으로 연결되어 복사소자(131)의 입력 임피던스가 동축선의 특성 임피던스인 50Ω과 같도록 하여 임피던스가 정합되게 한다. 이때, 동축선(150)의 내심(151)은 세라믹 유전체 소체(132)의 아랫면에 형성된 접지면 및 금속 접지판(140)과 접촉되지 않아야 한다.
세라믹 패치 안테나(130)의 설계를 위해, 우선, 세라믹 유전체 소체와 금속 접지판의 크기를 결정한 후, 패치 복사소자의 크기, 모서리 제거량 및 동축선의 내심(151)이 복사소자(131)에 연결되는 급전점 위치를 동시에 조정하여 중심 주파수에서 양호한 임피던스 정합 특성과 양호한 축비 특성을 얻는다.
다음 단계로, 복사소자(131)의 모서리 부분과 직선 테두리 부분의 금속을 미세하게 제거함으로써 GPS L1(1.575㎓)와 GLONASS(1.604㎓)에서 동시에 공진하며, 이 두 주파수 대역에서 양호한 축비를 가지는 이중공진 특성을 얻는다.
위와 같은 구조를 적용함으로써, 본 발명의 안테나는, 포탄(S)의 방위각 방향으로 균일한 이득과 축비 특성을 가지며, 포탄(S)의 고각 방향으로 넓은 빔폭을 가지며, 동시에 포탄 후미 방향으로도 양호한 성능을 가지게 된다.
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 상기 구성의 포탄용 위성항법 안테나 장치에 있어서, 안테나의 동작 주파수와 반사계수의 특성(도 4), 방위각 방향 이득패턴(도 5), 고각 방향 이득패턴(도 6), 고각 방향 축비패턴(도 7)을 각각 나타낸다.
먼저, 도 4에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 형태에 따라 구현된 포탄용 위성항법 안테나 장치에 있어서, -10dB 이하의 동작 주파수가 1.57∼1.61㎓로서 대역폭이 40㎒이며, 이에 따라 GPS L1(1.575㎓)와 GLONASS(1.604㎓)의 두 주파수 대역이 모두 포함된다.
다음으로, 도 5에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치는 방위각 방향으로의 이득 차이가 3dB 정도인 등방성 특성을 갖는다.
다음으로, 도 6에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 형태에 따라 구현된 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 상부 반구면에서 약 0dBic의 균일한 이득을 가지며, 포탄 후미 방향인 하부 반구면에서도 최소 -10dBic, 최대 -1dBic의 이득을 가지므로, 포탄이 궤도비행을 하면서 비행자세를 변경해도, 위성항법 신호를 원활하게 수신할 수 있다.
다음으로, 도 7에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 형태에 따라 구현된 포탄용 위성항법 안테나 장치는, 대부분의 각도에서 축비가 2∼7dB 이내인 양호한 특성을 가진다. 포탄(S)의 레이돔(110) 방향의 기준 각으로부터 고각 방향으로 100∼100°의 각도에서 축비가 큰 값으로 증가하여, 이 각도에서는 본 발명의 안테나가 거의 선형편파 특성을 가진다. 이때, 위성에서 지구로 복사된 위성항법용 우원편파 신호와 본 발명의 안테나 사이의 편파 부정합에 따른 3dB의 손실이 발생한다. 그러나 도 6에서 볼 수 있듯이, 이 각도에서도 본 발명의 안테나는 -2dBic 이상의 이득을 가지므로 도합 -5dBic 이상의 이득을 가지게 되어, 이 각도에서도 위성항법 신호를 원활하게 수신할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치의 실 예를 나타낸 사진이다. 세라믹 패치 안테나(130)의 모습을 보이기 위해 레이돔(110)과 몰딩재료(120)가 적용되기 전의 형태를 제시하였다. 또한, 동축선(150)이 전자부(170)에 연결되지 않고 안테나 성능시험을 위해 전자부(170) 보호 케이스 밖으로 배치되었으며, 종단에 커넥터가 연결되어 있다.
본 발명에 따른 포탄용 위성항법 안테나 장치가 신관 내부에 적용되는 경우, 금속으로 이루어진 포탄의 다른 구조물에 의한 부작용(예를 들면, 안테나 특성 변화)이 최소화될 수 있으므로, 사실상 거의 모든 포탄에 대해, 본 발명을 용이하게 적용할 수 있다.
100...레이돔의 내측공간 110...레이돔
120...몰딩재료 130...세라믹 패치 안테나
131...복사소자 132...세라믹 유전체 소체
140...금속 접지판 150...동축선
151...동축선의 내심 152...동축선의 외심
160...유도코일 170...전자부
C...절단부 S...포탄
120...몰딩재료 130...세라믹 패치 안테나
131...복사소자 132...세라믹 유전체 소체
140...금속 접지판 150...동축선
151...동축선의 내심 152...동축선의 외심
160...유도코일 170...전자부
C...절단부 S...포탄
Claims (5)
- 포탄(S)의 레이돔(110) 내에 설치되는 포탄용 위성항법 안테나 장치로서,
세라믹 유전체 소체(132) 및 세라믹 유전체 소체(132)의 상면에 배치되는 복사소자(131)로 이루어지는 세라믹 패치 안테나(130)와;
세라믹 유전체 소체(132)의 하면에 배치되는 금속 접지판(140); 및
세라믹 패치 안테나(130)의 복사소자(131)를, 통신 기능이 구비된 포탄의 전자부(170)와 전기적으로 연결하는 동축선(150);
을 포함하여 구성되며,
레이돔의 내측공간(100)에는 몰딩재료(120)가 채워진 것을 특징으로 하는 포탄용 위성항법 안테나 장치. - 제1항에 있어서,
복사소자(131)는, 평면 형상이 다각형, 원형 또는 타원형이며,
복사소자(131)의 면심에 대해 점대칭을 이루는 형태로, 복사소자(131)의 모서리 부분 또는 둘레의 일부분에 슬롯(slot)이나 절단부(cutout)가 형성된 것을 특징으로 하는 포탄용 위성항법 안테나 장치. - 제2항에 있어서,
세라믹 유전체 소체(132)의 두께 조절이나 복사소자(131)의 크기 조절을 통해, 또는 복사소자(131)의 형상 변경을 통해, 안테나의 동작 주파수가 튜닝 가능한 것을 특징으로 하는 포탄용 위성항법 안테나 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
세라믹 유전체 소체(132)의 크기와 두께 조절, 금속 접지판(140)의 크기 조절, 복사소자(131)의 크기 조절을 통해, 또는 복사소자의 형상 변경을 통해, 포탄의 회전방향과 포탄의 선두(nose) 방향으로 균일한 특성을 가지며, 포탄 후미 방향에서의 이득 저하를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 포탄용 위성항법 안테나 장치. - 삭제
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120037199A KR101303767B1 (ko) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 포탄용 위성항법 안테나 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120037199A KR101303767B1 (ko) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 포탄용 위성항법 안테나 장치 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101303767B1 true KR101303767B1 (ko) | 2013-09-04 |
Family
ID=49455029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120037199A KR101303767B1 (ko) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 포탄용 위성항법 안테나 장치 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101303767B1 (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101490887B1 (ko) * | 2014-05-23 | 2015-02-09 | 국방과학연구소 | 포탄용 위성 측위 신호수신 안테나 |
CN105990662A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-10-05 | 深圳光启尖端技术有限责任公司 | 通信天线、天线***及通讯设备 |
CN108461891A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-08-28 | 莱尔德无线技术(上海)有限公司 | 天线装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010082693A (ko) * | 2000-02-18 | 2001-08-30 | 가타오카 마사타카 | 원편파 마이크로 스트립 안테나 |
KR20040015372A (ko) * | 2001-07-26 | 2004-02-18 | 디일 무니촌스시스테메 게엠베하 운트 코 카게 | 슬롯 안테나 |
-
2012
- 2012-04-10 KR KR1020120037199A patent/KR101303767B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010082693A (ko) * | 2000-02-18 | 2001-08-30 | 가타오카 마사타카 | 원편파 마이크로 스트립 안테나 |
KR20040015372A (ko) * | 2001-07-26 | 2004-02-18 | 디일 무니촌스시스테메 게엠베하 운트 코 카게 | 슬롯 안테나 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101490887B1 (ko) * | 2014-05-23 | 2015-02-09 | 국방과학연구소 | 포탄용 위성 측위 신호수신 안테나 |
CN105990662A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-10-05 | 深圳光启尖端技术有限责任公司 | 通信天线、天线***及通讯设备 |
CN108461891A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-08-28 | 莱尔德无线技术(上海)有限公司 | 天线装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6567048B2 (en) | Reduced weight artificial dielectric antennas and method for providing the same | |
US10483631B2 (en) | Decoupled concentric helix antenna | |
KR101989820B1 (ko) | 적층형 패치 안테나 | |
US10424836B2 (en) | Horizon nulling helix antenna | |
US7339542B2 (en) | Ultra-broadband antenna system combining an asymmetrical dipole and a biconical dipole to form a monopole | |
CA2198375C (en) | An antenna | |
US9450311B2 (en) | Polarization dependent electromagnetic bandgap antenna and related methods | |
US10249953B2 (en) | Directive fixed beam ramp EBG antenna | |
US6466172B1 (en) | GPS and telemetry antenna for use on projectiles | |
US9425516B2 (en) | Compact dual band GNSS antenna design | |
WO2018073701A1 (en) | Single layer shared aperture dual band antenna | |
KR20130115571A (ko) | 포탄용 원격통신 안테나 | |
KR101303767B1 (ko) | 포탄용 위성항법 안테나 장치 | |
US8810471B2 (en) | Circularly polarized ceramic patch antenna having extended ground for vehicle | |
CN108550984B (zh) | 一种gps/bd2微带天线 | |
Shukla et al. | Single feed stacked circularly polarized patch antenna for dual band NavIC receiver of launch vehicles | |
US11916319B2 (en) | Filar antenna element devices and methods | |
US6630907B1 (en) | Broadband telemetry antenna having an integrated filter | |
US10686250B1 (en) | Cup antenna radio | |
JP2004048369A (ja) | 複合アンテナ | |
US10288395B1 (en) | Nosecone inverted F antenna for S-band telemetry | |
US6380906B1 (en) | Airborne and subterranean UHF antenna | |
US20100109962A1 (en) | Circularly polarized antenna and an electronic device having the circularly polarized antenna | |
EP3931598A1 (en) | Circular patch array for anti-jam gps | |
JP5998786B2 (ja) | パッチアンテナ及び無線通信機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160801 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170801 Year of fee payment: 5 |