KR101338787B1

KR101338787B1 - 레이더 배열 안테나

Info

Publication number: KR101338787B1
Application number: KR1020120013408A
Authority: KR
Inventors: 밀야크 야로슬라브; 김학균; 선다영
Original assignee: 주식회사 에이스테크놀로지
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-12-06
Also published as: CN104137340B; US20150054712A1; CN104137340A; WO2013119079A1; KR20130091993A; US9685714B2

Abstract

레이더 배열 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 급전점과 전가지적으로 결합되는 적어도 하나의 메인 급전 선로; 상기 메인 급전 선로로부터 분기되는 다수의 분기 선로; 및 상기 다수의 분기 선로 각각과 결합되며 사각 형상을 가지는 다수의 패치 방사체를 포함하되, 상기 다수의 분기 선로 각각은 상기 패치 방사체의 모서리 부분에 결합된다. 개시된 레이더 배열 안테나에 의하면, 패치 방사체를 이용하는 레이더 배열 안테나에서 급전 선로의 사이즈를 최소화할 수 있으며, 손실을 줄이고 소형화가 가능한 장점이 있다.

Description

레이더 배열 안테나{Radar Array Antenna}

본 발명의 실시예들은 레이더 배열 안테나에 관한 것이다.

레이더는 전자파를 원거리에 있는 물체나 목표물에 보내 그 반사파를 수신 및 분석함으로써 목표물까지의 거리, 방향 목표물 주변의 정보를 검출하는 장치이다.

레이더는 전자파의 직진성과 반사 특성을 이용한 것으로서 어둠, 비, 눈 등에 의하여 시계가 가려져도 그 영향을 받지 않고 탐지가 가능하며, 근래에는 차량에서 다양한 정보를 수집할 때도 레이더가 사용되고 있다.

레이더용 안테나로는 다양한 종류의 안테나가 사용되나, 대표적으로 사용되는 안테나 종류 중 하나는 마이크로스트립 패치를 이용한 배열 안테나이다.

마이크로스트립 패치를 이용한 배열 안테나는 메인 급전 선로 및 이로부터 분기되는 다수의 분기 선로를 구비하며 다수의 분기 선로 각각에 마이크로스트립 패치가 결합된다.

도 1은 종래의 메인 급전 선로로부터 분기되는 다수의 분기 선로를 이용한 마이크로스트립 패치 레이더 안테나를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 분기 선로를 이용한 마이크로스트립 패치 레이더 안테나는 메인 급전 선로(100), 다수의 분기 선로(102) 및 다수의 패치 방사체(104))를 포함하며, 도 1에 도시된 패치 레이더 안테나는 유전체 기판상에 형성될 수 있다.

메인 급전 선로(100)는 급전점과 전자기적으로 결합되어 급전 신호가 메인 급전 선로(100)에 제공된다.

메인 급전 선로에 제공된 급전 신호는 다수의 분기 선로(102)를 통해 분기되어 다수의 패치 방사체(104)에 제공된다. 다수의 분기 선로(102)는 적절한 전력이 패치 방사체(104)에 제공될 수 있도록 하며 분기 선로의 폭에 의해 메인 급전 선로(100)로부터 패치 방사체(104)에 제공되는 전력이 조절될 수 있다.

차량 등에서 탐지용으로 사용되는 레이더 배열 안테나의 경우 +45도 또는 -45도의 편파를 가지도록 요구되며, 레이더 배열 안테나의 편파는 패치 방사체가 놓여진 각도에 의해 결정된다.

종래의 레이더 배열 안테나는 일반적인 패치 방사체의 급전 구조와 같이 패치 방사체(104)의 한 면의 중앙부에 결합되었다. 또한, +45도 또는 -45도의 편파를 가지기 위해 패치 방사체는 메인 급전 선로(100)와 비교하여 +45도 또는 -45도가 되도록 놓여진다.

메인 급전 선로(100)와 패치 방사체(104)를 연결하는 분기 선로(102)는 손실의 주요한 원인 중 하나로서 그 길이가 최소화되는 것이 바람직하나, 기존의 레이더 배열 안테나는 분기 선로(102)가 패치 방사체의 한 면의 중앙부에 결합되는 구조여서 그 길이를 효율적으로 최소화하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 패치 방사체를 이용하는 레이더 배열 안테나에서 급전 선로의 사이즈를 최소화할 수 있는 레이더 배열 안테나를 제안한다.

또한, 본 발명은 손실을 줄일 수 있는 레이더 배열 안테나를 제안한다.

또한, 본 발명은 사이즈를 소형화할 수 있는 레이더 배열 안테나를 제안한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 급전점과 전가지적으로 결합되는 적어도 하나의 메인 급전 선로; 상기 메인 급전 선로로부터 분기되는 다수의 분기 선로; 및 상기 다수의 분기 선로 각각과 결합되며 사각 형상을 가지는 다수의 패치 방사체를 포함하되, 상기 다수의 분기 선로 각각은 상기 패치 방사체의 모서리 부분에 결합되는 레이더 배열 안테나가 제공된다.

상기 패치 방사체에는 다수의 슬롯이 형성된다.

상기 다수의 슬롯은 직사각형 형태를 가지며 길이 방향으로 상기 메인 급전 선로와 비교하여 +45도 또는 -45도 각도를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 급전점과 전가지적으로 결합되는 적어도 하나의 메인 급전 선로; 상기 메인 급전 선로로부터 분기되는 다수의 분기 선로; 및 상기 다수의 분기 선로 각각과 결합되며 사각 형상을 가지는 다수의 패치 방사체를 포함하되, 상기 패치 방사체에는 상기 메인 급전 선로와 비교하여 길이 방향으로 +45도 또는 -45도 각도를 가지는 다수의 슬롯이 형성되는 레이더 배열 안테나가 제공된다.

본 발명에 의하면, 패치 방사체를 이용하는 레이더 배열 안테나에서 급전 선로의 사이즈를 최소화할 수 있으며, 손실을 줄이고 소형화가 가능한 장점이 있다.

도 1은 종래의 메인 급전 선로로부터 분기되는 다수의 분기 선로를 이용한 마이크로스트립 패치 레이더 안테나를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 배열 안테나의 구조를 도시한 도면.
도 3은 종래의 레이더 배열 안테나에서 패치 방사체의 전류 흐름을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에서 패치 방사체에 형성되는 전류 경로를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 배열 안테나를 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 배열 안테나의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 배열 안테나는 메인 급전 선로(200), 분기 선로(202) 및 패치 방사체(204)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 레이더 배열 안테나는 유전체 기판상에 형성될 수 있으며, 이때 레이더 배열 안테나가 형성된 유전체 기판의 대향하는 면에는 접지면이 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 메인 급전 선로(200)는 급전점과 전자기적으로 결합되어 급전 신호가 메인 급전 선로(200)에 제공된다. 도 2에서 메인 급전 선로(200)로 급전이 이루어지는 급전 구조는 생략되어 있으며, 다양한 급전 구조가 적용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

메인 급전 선로의 좌우로는 다수의 분기 선로(202)가 분기되며, 다수의 분기 선로(202) 각각에는 패치 방사체(204)가 결합되어 전체적으로 배열 구조를 가진다.

다수의 분기 선로(202)는 적절한 전력이 패치 방사체에 제공될 수 있도록 하며, 분기 선로의 폭에 의해 메인 급전 선로(200)로부터 패치 방사체(204)에 제공되는 전력이 조절된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 분기 선로(202)는 메인 급전 선로(200)로부터 수직 방향으로 분기된다.

패치 방사체(204)는 사각 형태를 가지며, 다수의 패치 방사체(204)는 배열 구조를 가진다. 각각의 패치 방사체(204)는 신호를 방사하고 수신하는 기능을 하며 방사 및 수신되는 신호의 주파수는 패치 방사체(204)의 사이즈에 의해 결정된다.

도 2에는 메인 급전 선로(200)의 양 옆으로 5개씩의 패치 방사체(204)가 결합되어 총 10개의 패치 방사체가 결합된 경우가 도시되어 있으나 패치 방사체(204)의 개수는 다양하게 필요에 따라 변경될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다수의 분기 선로(202) 각각은 사각 형태의 패치 방사체(204)의 모서리 부분에 결합된다. 종래의 레이더 안테나에서 분기 선로는 패치 방사체의 한 면의 중앙부에 결합되는 구조를 가졌으나, 본 발명에서는 패치 방사체(204)의 모서리 부분에 분기 선로(202)가 결합된다.

분기 선로(202)를 패치 방사체(204)의 모서리 부분에 결합시킴으로써 분기 선로(202)의 길이는 짧아질 수 있으며, 이를 통해 분기 선로(202)에 의한 손실을 감소시키는 것이 가능하고 분기 선로(202)의 길이가 짧아지면서 전체적인 사이즈의 소형화가 가능하다.

패치 방사체(204)의 편파는 급전 부분으로부터 패치 방사체의 끝부분으로 흐르는 전류 방향에 의해 정해진다. 도 3은 종래의 레이더 배열 안테나에서 패치 방사체의 전류 흐름을 도시한 것으로서, 도 3과 같은 종래의 방사체는 분기 선로가 패치 방사체의 한 면에 중앙부에 결합되고 방사체가 메인 급전 선로에 비해 45도 기울어져 있으므로 도 3과 같은 전류 분포를 가지게 되어 45도 편파를 가지는 것이 가능하다.

그러나, 도 2와 같은 본 발명의 레이더 배열 안테나는 분기 선로가 패치 방사체의 모서리 부분에 결합되므로 도 3과 같은 전류 분포를 가지지 않게 되며 이는 패치 방사체(204)의 편파가 메인 급전 선로에 비해 45도 방향을 가지지 않는다는 것을 의미한다.

본 발명의 패치 방사체는 분기 선로가 모서리에 결합되더라도 45도 편파를 가지도록 패치 방사체의 다수의 슬롯(250)을 형성한다. 슬롯은 직사각형 형태인 것이 바람직하며 그 길이 방향으로 메인 급전 선로와 비교하여 +45도 또는 -45도 각도를 가지도록 형성된다. 슬롯(250)의 개수는 패치 방사체의 크기에 따라 적절히 변경될 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에서 패치 방사체에 형성되는 전류 경로를 도시한 도면이다.

도 4에서 (a)는 본 발명과 같이 패치 방사체에 슬롯이 형성된 경우의 전류 경로를 도시한 도면이고 (b)는 패치 방사체에 슬롯을 형성하지 않은 경우의 전류 경로를 도시한 도면이다.

도 4의 (b)와 같이 슬롯이 형성되지 않은 경우 분기 선로가 결합된 모서리와 해당 모서리로부터 가장 멀리 떨어진 모서리로 전류 경로가 형성되어 메인 급전 선로와 +45도 또는 -45도의 각도를 가지지 않는다.

그러나, 도 4의 (a)와 같이 슬롯을 형성하고 슬롯이 메인 급전 선로와 비교하여 길이 방향으로 +45도 또는 -45도의 각도를 가질 때 슬롯의 방향과 같은 각도의 전류가 형성됨을 확인할 수 있다. 물론 본 발명의 슬롯 각도가 45도에 한정되지는 않으며, 다른 각도의 편파가 필요할 경우 이에 상응하여 슬롯 각도가 설정될 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 배열 안테나를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 배열 안테나는 제1 메인 급전 선로(500), 다수의 제1 분기 선로(502), 다수의 제1 패치 방사체(504), 제2 메인 급전 선로(510), 다수의 제2 분기 선로(512) 및 다수의 제2 패치 방사체(514)를 포함한다.

도 5에 도시된 실시예는 다수의 메인 급전 선로에 패치 방사체가 결합되는 경우의 실시예이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 모서리 부분에 분기 선로가 결합되고 다수의 슬롯을 가지는 패치 방사체는 다수의 메인 급전 선로(500, 510)를 가지는 레이더 배열 안테나에도 적용될 수 있다.

도 5에 도시된 실시예는 두 개의 메인 급전 선로(500, 510)에 본 발명의 패치 방사체(504, 514)가 적용된 실시예이며, 도 2의 실시예와는 달리 메인 급전 선로로부터 한 방향으로만 분기 선로(502, 512)가 분기된 구조를 가진다.

본 발명의 레이더 안테나는 메인 급전 선로 및 분기 선로의 수 및 분기 방향에 구애받지 않고 확장될 수 있으며 차량 및 선박 등에서 다양한 탐지 용도로 활용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

급전점과 전자기적으로 결합되는 적어도 하나의 메인 급전 선로;
상기 메인 급전 선로로부터 분기되는 다수의 분기 선로; 및
상기 다수의 분기 선로 각각과 결합되며 사각 형상을 가지는 다수의 패치 방사체를 포함하되,
상기 다수의 분기 선로 각각은 상기 패치 방사체의 모서리 부분에 결합되고, 상기 패치 방사체에는 다수의 직사각형 형태의 다수의 슬롯이 형성되며, 상기 다수의 슬롯은 메인 급전 선로와 비교하여 길이 방향으로 +45도 또는 -45도의 각도를 가지고, 상기 다수의 슬롯 사이에는 상기 다수의 슬롯과 동일한 각도를 가지는 전류 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이더 배열 안테나.
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급전점과 전자기적으로 결합되는 적어도 하나의 메인 급전 선로;
상기 메인 급전 선로로부터 분기되는 다수의 분기 선로; 및
상기 다수의 분기 선로 각각과 결합되며 사각 형상을 가지는 다수의 패치 방사체를 포함하되,
상기 패치 방사체에는 상기 메인 급전 선로와 비교하여 길이 방향으로 +45도 또는 -45도 각도를 가지는 다수의 슬롯이 형성되고, 상기 다수의 슬롯은 직사각형 형태를 가지며, 상기 다수의 슬롯 사이에는 상기 다수의 슬롯과 동일한 각도를 가지는 전류 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이더 배열 안테나.
제4항에 있어서,
상기 다수의 분기 선로 각각은 상기 패치 방사체의 모서리에 결합되는 것을 특징으로 하는 레이더 배열 안테나.
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